The optimization of A-constants for eyes with different biometric parameters for intraocular lens calculation

Abstract

Катаракта является самой частой причиной предотвратимой слепоты в мире. В ходе экстракции катаракты производится имплантация интраокуларной линзы (ИОЛ). Перед имплантацией необходимо рассчитать оптическую силу ИОЛ. Для этого существует множество формул, но ни одна из них не дает одинаково точного результата как для глаз со средними параметрами, так и для глаз с пограничными их значениями. Одним из способов решения этой проблемы является оптимизация констант существующих формул. Цель исследования: Найти решение, позволяющее улучшать точность расчета ИОЛ по формуле SRK/T для линз семейства «AcrySoft» при различных биометрических параметрах глаза. Задачи исследования: 1. Провести межгрупповой анализ по основным биометрическим показателям глаза, чтобы выделить параметры, достоверно влияющие на ошибку расчета. 2. Путем регрессионного анализа получить решение, с помощью которого можно было бы заранее просчитывать погрешность формулы SRK/T при расчете оптической силы ИОЛ. 3. Провести ретроспективный анализ полученных формул для расчета погрешности SRK/T, на основании которого выяснить категории пациентов, требующих исключения из предлагаемой схемы и индивидуального подхода. Материалы и методы: Проведен ретроспективный анализ результатов внутрикапсульной имплантации ИОЛ после факоэмульсификации катаракты. Всего участвовало 1720 пациентов. В ходе исследования предполагалось найти уравнение для оптимизации A-константы глаза. Путем дисперсионного анализа по пяти параметрам глаза выделить значимые. После провести множественный регрессионный анализ для получения уравнения множественной линейной регрессии. Расчет оптической силы ИОЛ проводился с помощью формулы SRK/T. Ошибка расчета вычислялась из разности послеоперационной и предсказанной по формуле рефракции. Для обработки данных использовалось программное обеспечение MATLAB R2021a, Microsoft Excel 2019, свободная программная среда вычислений R 4.0.5.. Результаты: Результатом множественного линейного регрессионного анализа ошибки расчета стала формула, применение которой с формулой SRK/T увеличило процентное соотношение глаз в диапазоне ±0.5 D на 7.53% до 80.96%, а в диапазоне ±1 D на 2.33% до 97.55%, средняя абсолютная ошибка уменьшилась до 0.3 D. С целью дальнейшей оптимизации мы разделили пациентов на подгруппы по длине переднезадней оси глаза и к каждой нашли формулу. Для каждой из подгрупп результаты улучшились значительно, кроме средней подгруппы, где одинаково хорошо работает формула поправки из общей выборки и из выборки глаз длиной от 22.8 до 24.48 мм. В группе глаз с длиной переднезадней оси менее 22.8 мм диапазон прогноза ±0.5 D улучшился на 9.4% по сравнению с SRK/T формулой и на 1.6% по сравнению с SRK/T с поправкой по общей выборке до 78.9%, для диапазона прогноза ±1 D рост составил 4,6% и 0.8% соответственно, до 97%. Средняя абсолютная ошибка статистически достоверно уменьшилась до 0.32 D. Результаты улучшения для группы глаз с длиной переднезадней оси более 24.48 мм оказались самыми значительными. Диапазон прогноза ±0.5 D увеличился на 11.3% по сравнению с SRK/T и на 2.6% по сравнению с применением поправки общей выборки до 81%. Диапазон прогноза ±1 D вырос на 4.7% и 1.5% соответственно, до 98.1%. Средняя абсолютная ошибка статистически достоверно уменьшилась до 0.3 D. Заключение: Поправка, полученная из модели, может быть применена к формуле SRK/T для улучшения прогнозирования послеоперационной рефракции, что в итоге позволит снизить частоту и степень послеоперационных рефракционных ошибок. Чтобы использовать поправку для начала надо определить, не подходит ли глаз к числу исключений. После относим глаз к одной из подгрупп по длине переднезадней оси глаза и подставляем биометрические параметры в соответствующую формулу. Значение поправки прибавляем к А-константе, указанной производителем, и производим расчет оптической силы ИОЛ с помощью формулы SRK/T.

A cataract is the most common cause of preventable blindness in the world. During cataract extraction, an intraocular lens (IOL) is implanted. Before implantation, it is necessary to calculate the optical power of the IOL. There are many formulas, but none of them gives the same precision of results for eyes with average parameters, and for eyes with extreme values. One way to solve this problem is to optimize the constants of existing formulas. The purpose of the study: To find a solution that allows improving the accuracy of the calculation of IOL power using the SRK/T formula for the "AcrySoft" lenses with different biometric parameters of the eye. Research objectives: 1. Perform an intergroup analysis of the main biometric parameters of the eye to identify which significantly affect the calculation error. 2. Using regression analysis, we can obtain a solution that would allow us to calculate the error of the SRK/T formula in advance when calculating the optical power of the IOL. 3. To conduct a retrospective analysis of the obtained formulas for calculating the SRK/T error, on the basis of which to find out the categories of patients requiring exclusion from the proposed scheme and an individual approach. Materials and methods: A retrospective analysis of the results of intracapsular IOL implantation after cataract phacoemulsification was performed. A total of 1,720 patients participated. In the course of the study, it was supposed to find an equation for optimizing the A-constant of the eye. By analyzing the variance of the five parameters, the significant ones can be identified. Then perform a multiple regression analysis to obtain the multiple linear regression equation. The optical power of the IOL was calculated using the SRK/T formula. The calculation error was calculated from the difference between the postoperative and the predicted refraction. For data processing, the software MATLAB R2021a, Microsoft Excel 2019, a free software environment for computing R 4.0.5 were used. Results: The result of multiple linear regression analysis of the calculation error was a formula, the use of which with the formula SRK/T increased the percentage of eyes in the range of ±0.5 D by 7.53% to a total of 80.96%, and in the range of ±1 D by 2.33% to 97.55%, the average absolute error decreased to 0.3 D. For further optimization, we divided the patients into subgroups along the axial length of the eye and found the formula for each. For each of the subgroups, the results improved significantly, except for the average subgroup, where the correction formula works equally well from the general sample and from the sample of eyes with a length of 22.8 to 24.48 mm. In the group of eyes with an axial length less than 22.8 mm, the forecast range of ±0.5 D improved by 9.4% compared to the SRK / T formula and by 1.6% compared to the SRK/T adjusted for the general sample to a total of 78.9%, for the forecast range of ±1 D, the increase was 4.6% and 0.8%, respectively, to the total of 97%. The average absolute error statistically significantly decreased to 0.32 D. The results of improvement for the group of eyes with an axial length of more than 24.48 mm were the most significant. The forecast range of ±0.5 D increased by 11.3% compared to SRK/T and by 2.6% compared to applying the total sample correction to the total of 81%. The forecast range of ±1 D increased by 4.7% and 1.5%, respectively, to a total of 98.1%. The average absolute error statistically significantly decreased to 0.3 D. Conclusion: The correction obtained from the model can be applied to the SRK/T formula to improve the prediction of postoperative refraction, which will eventually reduce the frequency and degree of postoperative refractive errors. To use the correction, you need to determine whether the eye is not suitable for the exception. Then we assign the eye to one of the subgroups of the axial length of the eye and substitute the biometric parameters in the corresponding formula. The correction value is added to the A-constant specified by the manufacturer, and we calculate the optical power of the IOL using the SRK/T formula.