不同焦点设计的人工晶状体(intraocular lens，IOL)可满足不同距离的用眼需求，单焦点IOL提供较好的远视力，视近需要眼镜辅助，多焦点IOL通过将进入眼内的光线重新分配，聚焦于2个及以上焦点，可满足患者的全程视力需求。双焦点IOL可满足患者看远和看近需求，但中距离视物仍有缺陷；三焦点IOL可提供远、中、近视力，满足患者不同的看远和看近需要。随着人们生活水平的提高，多焦点IOL在临床中的应用逐渐增多^[1]。需要关注的是，由于多焦点IOL的分光特性，术后可导致视物变暗、模糊，出现光晕、眩光和星芒等视觉干扰^[2]。

IOL植入后不可避免地出现一定程度的偏心和倾斜，而过大的偏心和倾斜引起彗差和散光的增加，导致视觉质量下降。随着功能性IOL的应用，IOL植入后的位置逐渐受到重视^[3,4,5]。与单焦点IOL相比，多焦点IOL可提供更优的全程视物效果，但其对偏心和倾斜的耐受能力更差^[5,6,7,8]。对不同焦点设计IOL在居中时的光学性能及不同程度偏心和倾斜对光学质量影响的研究，有助于加深对其光学特性的认识，为临床上个性化选择IOL提供依据^[9]。

IOL偏心和倾斜的研究包括体内和体外测试，临床上体内测量设备有一定的局限性，如不同设备的偏心和倾斜参考轴不同，导致测量结果的差异；患者瞳孔直径过小影响测量准确性，甚至无法测量；无法根据研究需要设置IOL的偏心量和倾斜度，同时也很难排除眼内其他影响视觉质量的因素^[10]。体外测试可设置测量孔径大小、IOL的偏心量和倾斜度，是评价IOL光学质量较全面和客观的方法^[11,12]。体外光学质量测试系统包括光学测试平台(OptiSpheric IOL R&D、PMTF和NIMO等)和光学设计软件(ZEMAX、OSLO和VirtualLab等)，其中OptiSpheric IOL R&D可定性和定量评估IOL的光学质量，常用于各类IOL光学质量评价。目前，尚缺乏不同程度偏心和倾斜对同一平台不同焦点IOL光学质量影响的相关研究。本研究拟采用体外光学质量测试系统OptiSpheric IOL R&D测量蔡司MICS平台单焦点、双焦点和三焦点IOL在不同程度偏心和倾斜状态的光学质量，探讨不同焦点设计IOL的光学特点，评价不同焦点IOL抗偏心和倾斜的能力，为临床上合理选择IOL提供理论依据。

1.1 材料

1.1.1 实验IOL选择

选取＋20 D蔡司MICS平台单焦点IOL CT ASPHINA 509M(509M)、双焦点IOL AT LISA 809M(809M)和三焦点IOL AT LISA Tri 839MP (839MP)(德国Zeiss公司)，各IOL的基本资料见表1。

1.1.2 主要仪器

紫外可见分光光度计UV-3300 PC(上海美谱达仪器有限公司)；符合ISO 11979-2要求^[13]的体外光学质量测试系统OptiSpheric IOL R&D(德国Trioptics公司)，组成部件主要包括由多色光源和光谱滤波器组成的照明系统、准直仪、测试靶标[十字线、美国空军(United States Air Force，USAF)分辨率测试图等]、模型眼(包括模拟不同孔径的光阑、模型角膜和放置待测IOL的湿房)、显微镜物镜和电荷耦合器件CCD相机等构成的成像系统。

1.2 方法

1.2.1 各IOL光谱透过率测量

光谱透过率是指材料对不同波长光的透过程度。设置紫外分光光度计UV 3300 PC孔径为3.0 mm，将IOL放置在分光光度计吸收池支架上装有生理盐水的石英比色皿中，调整IOL光学区与支架平行，测量各IOL的光谱透过率。

1.2.2 各IOL体外光学质量测量

设置体外光学质量测试系统OptiSpheric IOL R&D入射光波长为546 nm，测试温度为35 ℃，应用ISO-2模型角膜(球差值为＋0.28 μm)，将IOL放置于生理盐水中，在3.0 mm和4.5 mm孔径(分别模拟60岁以上患者在明视觉和中间视觉条件下的瞳孔直径)^[14]下分别测量IOL在居中、偏心(0.3、0.5、0.7、0.9和1.1 mm)和倾斜(3°、5°、7°、9°和11°)状态下焦点处50 lp/mm空间频率下的调制传递函数(modulation transfer function，MTF)值、MTF曲线和USAF分辨率测试图。连续测量3次，每次操作前需矫正IOL的中心位置使其与光学测试台的光轴中心重合，MTF值和MTF曲线均取3次测量的平均值。

MTF值为不同空间频率下光学系统成像与实物的对比度比值，反映了光学因素对成像质量的影响，MTF值越高，光学系统的成像质量越好^[13,14]。MTF曲线可以反映各空间频率图像的对比度变化，50 lp/mm空间频率下的MTF值对应Snellen视力表20/40处视力^[15]。USAF分辨率测试图由尺寸各异的横竖线及数字组成，直观反映了整体空间频率下光学成像系统的分辨能力，广泛应用于定性评价光学系统的光学质量^[16,17]。

2.1 3种IOL的光谱透过率

单焦点IOL、双焦点IOL和三焦点IOL的光谱透过率基本一致，均对400 nm以下波长的紫外线光谱具有良好的滤过功能(图1)。

2.2 3种IOL的50 lp/mm空间频率下MTF值比较

居中位置时，在3.0 mm孔径下单焦点IOL 509M远焦点处的MTF值为0.772，双焦点IOL 809M远、近焦点处的MTF值分别为0.467、0.282，三焦点IOL 839MP远、中、近焦点处的MTF值分别为0.416、0.147、0.229；在4.5 mm孔径下单焦点IOL 509M远焦点处的MTF值为0.664，双焦点IOL 809M远、近焦点处的MTF值分别为0.506、0.264，三焦点IOL 839MP远、中、近焦点处的MTF值分别为0.392、0.107、0.210。各不同孔径条件下，IOL 509M远焦点处MTF值最高，IOL 809M次之，839MP最低；IOL 809M近焦点处MTF值高于IOL 839MP(表2，表3，图2)。

当发生偏心和倾斜时，各IOL MTF值相比，远、近焦点处整体仍以509M和809M最高。除在居中和倾斜3°时IOL 809M远焦点处4.5 mm孔径下MTF值高于3.0 mm孔径下外，其余各倾斜和偏心状态下，各IOL不同焦点处3.0 mm孔径下MTF值均高于4.5 mm孔径下(表2，表3)。

发生0.3 mm偏心时，在3.0 mm孔径下，509M远焦点处的MTF值降低0.016，809M远、近焦点处的MTF值分别降低0.018、0.014，839MP远、中、近焦点处的MTF值分别降低0.019、0.023、0.020；在4.5 mm孔径下，509M远焦点处的MTF值降低0.057，809M远、近焦点处的MTF值分别降低0.082、0.015，839MP远、中、近焦点处的MTF值分别降低0.071、0.018、0.029；即3种IOL焦点处的MTF值均从偏心0.3 mm时开始较居中时下降。除839MP在3.0 mm孔径下偏心0.5～0.7 mm时中焦点处的MTF值较居中时上升外，各IOL焦点处MTF值均较居中时下降。3.0 mm和4.5 mm孔径下809M近焦点处以及3.0 mm孔径下839MP近焦点处，MTF值从倾斜5°时开始较居中位置下降，除此之外，各孔径下3种IOL焦点处的MTF值随着倾斜程度的增加整体呈下降趋势(表2，表3，图2)。

2.3 3种IOL的MTF曲线比较

在同一偏心或倾斜程度时，远、近焦点处分别以509M和809M MTF曲线最高。居中和倾斜3°时，809M远焦点处分别在72 lp/mm和69 lp/mm以上空间频率区显示出3.0 mm孔径下的MTF值高于4.5 mm孔径下，除此之外，其余偏心和倾斜程度时，3种IOL在3.0 mm孔径下的MTF曲线均整体高于4.5 mm孔径下。当发生0.3 mm偏心时，509M、809M和839MP各焦点处MTF曲线较居中时出现下降，随着偏心程度增加，远焦点处MTF曲线下降幅度较大，而在中焦点和近焦点处各曲线波动较小(图3A)；发生倾斜时，无论孔径大小，509M和809M焦点处的MTF曲线分别从倾斜3°和5°时开始较居中时下降，而对于839MP，在3.0 mm孔径下倾斜5°时，各焦点处MTF曲线开始较居中位置下降，在4.5 mm孔径下，倾斜3°时即出现下降现象，并且随着倾斜程度增加，远焦点处MTF曲线下降幅度高于中、近焦点(图3B)。

2.4 3种IOL的USAF分辨率测试图比较

在相同偏心和倾斜程度下，远焦点处509M的USAF分辨率最佳，近焦点处809M的USAF分辨率最佳，且3.0 mm孔径下各IOL的USAF分辨率均高于4.5 mm孔径下。各IOL焦点处从偏心量0.3 mm开始出现USAF分辨率下降；在2种孔径下，509M和809M各焦点处的USAF分辨率分别从倾斜3°和5°时开始下降，对于839MP，在3.0 mm孔径下发生5°倾斜时开始出现USAF分辨率下降，而在4.5 mm孔径下倾斜3°时USAF分辨率即出现下降(图4)。

光对视觉感知十分重要，但也会对眼造成一定危害。太阳光由紫外线、可见光和红外线组成，其中紫外线波长范围为200～400 nm。对于正常人眼，角膜主要吸收波长短于300 nm的紫外线，而晶状体主要吸收300～400 nm波长的紫外线^[18,19,20]。紫外线可加速白内障的发展，同时诱导视网膜光感受器细胞和色素上皮细胞发生氧化应激反应，对视网膜产生光毒性^[21,22]。为保护白内障术后患者视网膜免受光毒性损伤，具有光谱滤过功能的IOL在临床中广泛应用。本研究测量的蔡司MICS平台IOL对400 nm波长以下的紫外线具有滤过作用，可减少紫外线对患者视网膜的光损伤。

近年来，随着经济的发展，多焦点IOL应用逐渐增多。白内障术后IOL往往发生一定程度的偏心和倾斜^[4,23]。以往研究表明，单焦点IOL与多焦点IOL相比，居中位置时，前者提供的远视力更佳，后者提供的近视力更优，发生偏心时，二者受影响程度不同^[9]。以往体外光学相关研究多采用ISO 1(球差值为0 μm)模型角膜进行测量，但该模型角膜球差值与人群平均角膜球差(＋0.27 μm)相差较大^[24]，故本研究选择球差值最接近＋0.27 μm的模型角膜ISO 2(球差值为＋0.28 μm)进行测量，结果更贴近临床。

本研究结果显示，在居中位置时，远焦点处509M光学质量最佳，809M次之，而839MP最差；而近焦点处809M光学质量优于839MP，这与各类型IOL不同焦点光能分布比例有关。双焦点和三焦点IOL在为患者提供近和中视力的同时，远焦点的光学质量均有较大幅度下降，因此对于视网膜感光功能差的患者应慎用。Alió等^[1]进行的一项前瞻性随机临床试验显示，809M和839MP植入后患者远、近视力均恢复，但839MP提供的中距离视力更佳。Son等^[15]体外测量并比较了不同焦点设计IOL居中时的光学质量，也显示远、中、近焦点处分别以单焦点IOL、三焦点IOL和双焦点IOL光学质量最佳。体外与在临床体内光学质量评价结果一致。

根据本研究结果，当发生偏心和倾斜时，各类型IOL间光学质量的比较结果与居中时一致，Tandogan等^[9]的体外研究通过测量单焦点IOL与多焦点IOL偏心时的光学质量也得到了相似结果。另外，本团队近期的研究测量了＋20 D的三焦点IOL PanOptix (美国Alcon公司)偏心和倾斜时的光学质量，结果与本研究中839MP倾斜时光学质量变化规律相似^[25]。

综合各指标结果，在居中、相同偏心和倾斜程度时，3.0 mm孔径下509M、809M和839MP光学质量均高于4.5 mm孔径下。有研究指出，在小孔径下IOL产生的彗差较大孔径下更小，视觉质量更好^[26]。Borkenstein等^[27]体外测量了不同孔径下景深延长型IOL AcrySof IQ Vivity DFT015(美国Alcon公司)和LuxSmart Crystal(美国Bausch & Lomb公司)居中时的光学质量，发现小孔径下各IOL的光学质量优于大孔径，均与本研究结论一致。

本研究结果显示，随着偏心和倾斜程度增加，509M、809M和839MP光学质量整体呈下降趋势。3种IOL均于偏心量0.3 mm开始出现光学质量下降。无论孔径大小，509M和809M光学质量分别从倾斜3°和5°时开始下降；而对于839MP，在3.0 mm孔径下倾斜5°时光学质量开始下降，在4.5 mm孔径下倾斜3°时光学质量即出现下降现象。Ortiz等^[28]利用PMTF(比利时Lambda-X公司)光学测试平台在ISO 1模型角膜条件下测量了＋19 D的809M和839MP偏心时的MTF曲线，发现偏心0.2 mm时，各IOL的MTF曲线与居中时几乎重合，偏心0.4 mm时，MTF曲线均较居中时较大幅度下降，与本研究结果相近。另外，Tandogan等^[9]应用体外光学质量测试系统OptiSpheric IOL PRO(德国Trioptics公司)也在ISO 1模型角膜条件下测量了＋21 D的德国Zeiss公司单焦点IOL CT ASPHINA 409M、双焦点IOL 809M和三焦点IOL 839MP偏心时的MTF值，发现随着偏心程度增加，3种IOL焦点处的MTF值整体呈下降趋势，与本研究规律相似。不同的是，与Tandogan等^[9]的研究相比，本研究中各IOL偏心时MTF值下降幅度更大，可能与采用的模型角膜球差值不同有关。本团队前期研究测量了ISO 1和ISO 2模型角膜条件下－0.20 μm球差值的非球面单焦点IOL SN60WF偏心和倾斜时的光学质量，结果显示相比于ISO 1模型角膜，ISO 2模型角膜条件下IOL发生偏心时MTF值下降幅度更大^[12]。另外，研究表明，IOL的屈光度影响其光学质量^[26]，但由于Son等^[15]所采用的IOL屈光度为＋21 D，与本研究中IOL屈光度(＋20 D)相差较小，故推测模型角膜球差值的不同是导致研究结果差异的主要原因。另外，Guo等^[29]通过体内研究评估了接受白内障手术联合多焦点IOL植入术患者的对比敏感度(contrast sensitivity function，CSF)及其对IOL偏心和倾斜的耐受性，发现839MP IOL组的CSF与IOL倾斜度呈负相关，与IOL偏心量无显著相关性。而根据本研究和Son等^[15]的体外研究结果，随着偏心和倾斜程度增加，839MP的MTF值较居中时下降，可见体外研究中的MTF较体内研究中的CSF能更灵敏地反映视觉质量的变化情况。

本研究结果显示，相同位置条件下，单焦点IOL远焦点处的MTF值高于2种多焦点IOL。对于多焦点IOL，居中时，双焦点IOL的中焦点处和三焦点IOL的中、近焦点处MTF值和USAF分辨率相比于远焦点处降低，当发生偏心和倾斜时MTF值更低，USAF分辨率测试图也更模糊，因此临床上尤其要注意，术前晶状体偏心和倾斜程度大的患者选择单焦点IOL更为合适，多焦点IOL的选择应慎重。当发生0.3 mm偏心和5°以上倾斜时，无论植入的IOL为单焦点IOL还是多焦点IOL，均会对光学质量产生负面影响。本研究仍存在一定局限性，如测量的IOL屈光度仅为＋20 D，并且由于仪器的限制，仅采用单色光对MTF值和USAF分辨率测试图进行测量。未来将设置不同IOL屈光度梯度，进一步研究多色光源下各IOL在居中、偏心和倾斜状态下的光学质量，为临床中更大屈光度范围的患者选择合适焦点设计的IOL提供参考。