一、 神经视网膜移植术:
视网膜移植手术的发展始于八十年代中叶,至今这项技术还未达到人类希望的程度。在众多视网膜疾病中,可供视网膜移植研究的疾病主要有:视网膜色素变性(RP),老年性黄斑变性(AMD)、遗传性黄斑变性。视网膜包括色素上皮层和神经上皮层。视网膜移植又可以分为色素上皮移植和神经上皮移植。
Peyman等(1991)首次报道了人类自体和同种异体视网膜色素上皮细胞(RPE)移植各1例,,瑞典学者Algvere等(1994)报道了5例同种异体胎儿培养的RPE细胞移植,用于治疗老年性黄斑变性。术后3个月对这5例患者的随访显示,移植的RPE细胞存活,并具有视功能,从而揭开了视网膜手术新的一页。
RPE细胞不具有感光功能,其对视力的提高作用通过改善变性的感光细胞的营养、代谢等来实现。对于视网膜感光细胞严重缺失的视网膜变性的病例单纯依靠RPE移植是不够的。具有感光功能的视网膜神经上皮层的移植成为视网膜移植研究的另一焦点。
视网膜神经上皮属于神经组织,其移植具有更大的难度。许多实验研究取得了较大进展。del Gerro等将神经视网膜分为内外两个植片分别移植取得了较好的效果。Schuschereba等将感光细胞层植入兔视网膜下腔,细胞可存活至少2周,并且细胞的形态和功能与全层植入时的效果一样。Sheedlo等也报道将感光细胞植入视网膜下腔后,细胞可存活6周,并细胞与RPE和宿主视网膜建立了良好联系。Gourse等报道将视网膜杆细胞和RPE同时植入宿主后,杆细胞复位良好。
关于神经视网膜移植的研究目前主要集中在动物实验阶段。已有几位学者开始了临床应用的尝试。Kaplan H.J.(1997)及其同事报道了2例手术。2例病人为视网膜色素变性,术前无光感。取尸体眼球视网膜植片,通过网膜切开、网膜下注水造成局部网脱的方法移植入供体的视网膜下腔。术后没有全身应用免疫抑制剂。无明显的免疫排斥反应,未出现囊样黄斑水肿、葡萄膜炎等。唯一的并发症是做网膜切开处的网膜略有卷边,但未出现网脱。虽然术后12个月2例病人视力仍无光感,但此项研究证实了神经视网膜移植用于视网膜色素变性的临床研究的可行性与安全性。可以得出如下结论:①可以通过视网膜切开、网膜下注水的方法造成局部网脱;②动物实验中神经视网膜移植的手术技术可以应用于人体;③移植后对宿主眼无负作用;④移植片不会激发免疫排斥反应。
Kaplan H.J.得出的结论让人欣喜。神经视网膜移植将会成为视网膜移植领域的热点。将会逐步由实验室走上临床。应该看到至今这项技术还未能在人体开展全面研究,距离人类的要求还有很大差距。移植后达到功能表达将是未来研究的重点。
二、 白内障激光乳化及调节性人工晶体技术:
1、 白内障激光乳化技术
(1)历史:1988年开始研制,90年代初进入临床试验阶段;1997年国际上发表论文2篇,国内尚属空白。
(2)先行者:Daniel Eichenbaum医师兼设计师;Jack dodic医师最先应用YAG:YLF激光光导纤维发射到镜面,反射光用于手术操作;Michoel Colvard医师应用Er:YAG,能量能最大限度地被水吸收,所以损伤更小。
(3)手术技巧:类似于超声乳化。
(4)手术适应症(应用范围)囊膜撕开,囊膜切除,晶体核乳化,玻璃体切除,巩膜切开,虹膜根切。
(5)存在问题:对3+级以下核,目前看来与传统PHACO相似,对3+以上硬核尚存在难度。
(6)优点 ①切口更小:<1mm以下。 ②手术安全性提高:几乎达到无损伤。 ③为调节性人工晶体的实施提供了基础。 ④白内障手术的最新概念,也是未来的发展趋势。
2、 调节性人工晶体的进展
随着白内障手术的进步,特别是后房型囊袋人工晶体植入术的开展,人们越来越深刻地意识到保持晶体囊的完整性、恢复调节力的重要和必要性。经小切口除去白内障保持晶体囊的完整性(包括晶体悬韧带在内),并在晶体囊内注入与机体相适应的和晶体性状类似的材料,从而恢复视力和调节力已成为白内障手术的最终理想目标。
(1) 注入式晶体的概念;
在保持晶体囊的完整性的前提下,除去晶体核与皮质,再注入充填材料。并通过增加人工晶体的厚度,即增大晶体前、后曲率半径而获得调节力。这种方法符合白内障手术最终目标的要求,因而早已引起人们的关注。1964年Kessler,1967年Agarwal使用液态硅胶充填了家兔的晶体。1981年Parel,Haefinger等又改用硅凝胶充填猴眼,并认为得到了调节。此后陆续有人做过类似研究,但至今该方面研究仍限于实验阶段,正式报告不多,数据不足,问题很多。实际上这种方法的设想并不复杂,关键是是否能开发出适用临床实际的手术技术和材料。
(2) 注入式晶体的问题点: ★ 需要经前囊小切口1.5mm进行囊内核乳化并吸除; ★ 注入材料的选择; ★ 控制由前囊孔注入材料的漏出; ★ 囊膜混浊的预防。
①经前囊小切口行囊内核乳化吸除术,可较好地维持晶体囊的完整性,除去白内障关键在于前囊的切开。环形撕囊的边缘光滑、无裂隙,利于保护晶体囊的完整,根据这一原理,做直径1-1.2mm的环性撕囊或钮扣眼状前囊切开,由此插入探头进行囊内超声乳化吸除术。如果是软核,应用0.7mm的I/A探头或用现在的超声乳化吸引器,都可较好地吸除晶体核。但对于硬核,为了确保处理的安全性,在改良现在手术技术和仪器的同时开发激光技术也是必要的。
②注入材料的条件与选择:注入材料的性状应该与自然晶体相同或类似。必须无毒,与生物组织相容、性质稳定,折射率、弹性、粘度、透明度、比重、密度也要与自然晶体类似。注入性晶体应有合适的粘度,既可以保证从小号针注入,同时又不会漏到囊外。另外还应具有一定的凝集力使之能置换晶体囊内的液体。对于膨胀性晶体,需要较高的膨胀率。目前,基本能够满足上述条件的充填材料大致有两类。一类为硅胶、胶原。这类材料用小号针头注入晶体囊后发生聚合硬化,也称注入性晶体。另一类为膨胀性晶体, 具有代表性的如HEMA。这些材料往往因充填方法不同而需要有特定的性状。如何研制出适合各种各样条件的材料,则是注入式晶体手术成功的关键。
③关于材料注入晶体囊后如何处理注入孔,1996年Nishi等人采用硅胶塞充填注入孔,使注入材料的漏出问题得到解决。
④预防晶体囊的混浊:预防晶体囊混浊极为重要。因为如果采用YAG激光切开混浊的囊膜,就可能因囊膜的破坏而丧失难得的调节作用。据报,如不除去晶体上皮细胞直接进行充填的话,会产生轻重不同的囊混浊。在充填不充分时可见多层混浊的上皮移行至后囊上,但如果充分充填,这种上皮移行仅有一层且细胞由于受压而变得极扁,说明充分的充填能够抑制上皮的增殖与移行。如除去上皮细胞,几乎再见不到上皮细胞移行的现象,但经过较长时间后,具有多大效果还不清楚。
三、 眼科激光显微内窥镜手术:
眼科激光显微内窥镜系统由激光显微内窥镜头和主机两部分组成。激光显微内窥镜头集摄像、照明和眼内激光于一体,直径0.88mm,焦距1-20mm,操作方法同一般导光纤维,其三种功能可在不换手柄的情况下任意选择。主机包括一高分辨率的电视屏、电视摄像机、氙光源和810nm波长的半导体二极管激光。
用激光显微内窥镜系统做手术时与一般玻璃体手术并无太大区别。因其具有内窥镜的功能,所以能在屏幕监视下做一些普通玻璃体视网膜手术难以完成的操作。如当前段情况(例如角膜混浊、瞳孔缩小、后囊混浊或眼内气体)阻止或当常规方法(例如手术显微镜下)不允许适当地看到眼内某些结构时,在内窥镜的指导下,可接近视网膜极周边部、平坦部、睫状体和后部虹膜区进行手术,不需压迫巩膜就能完成剖切前段PVR的操作和同时眼内激光光凝。
激光显微内窥镜目前主要用于青光眼睫状体光凝和玻璃体视网膜手术,Uram M使用该仪器治疗青光眼和各种类型的玻璃体视网膜疾病,取得了良好的效果。利用显微内窥镜进行睫状体光凝,能够有效地降低眼内压,眼压可以降低57-65%。在玻璃体视网膜手术中,借助于显微内窥镜可以在直视下完成玻切、视网膜光凝等操作,而不再受解剖部位或眼前段情况的影响。由于内窥镜头带有激光,在作视网膜光凝时可以减少器械进出眼球的次数。术后可以方便地用内窥镜检查是否产生医源性网膜裂孔,而不需用间接检眼镜。
激光显微内镜的一点不足是单眼成像,但全视野观察补偿了不能立体视的缺点。一种改进的内窥显微镜已经问世,将内窥镜眼内探头通过柔软的导管接在显微镜上,可直接在显微镜内察见睫状体到后房的结构,为玻璃体视网膜手术提供了更容易、更方便的操作工具。
有些显微内窥镜分辨率较低,尤其是近距离工作时。一种新的梯度折射率透镜(gradient index,GRIN)内窥镜解决了这个问题。它具有很高的分辨率,即使在极近的距离下仍能提供良好的分辨率。以往玻切时进行时网膜下操作因为是透过网膜观看,所以术中操作是“盲目”的。有了这种GRIN内窥镜,可以不做网膜切开,通过巩膜切口与脉络膜将其引入网膜下,其他手术器械可以通过另一同样切口引入。网膜下的操作可以在内窥镜直视下进行。结果是医生可以进行相当精确地操作。可以在色素上皮和神经上皮之间细致地剥离网膜下膜而不损伤这两层结构。可以辨别出脉络滋养动脉并将其光凝,这在常规网膜下操作时是极其困难的。这种技术是对常规手术的重大改进。
四、 眼部新生血管的光动力学疗法:
光动力学疗法(PDT)主要应用于肿瘤的诊断与治疗。治疗机制之一是通过光化学反应造成肿瘤组织内的血管阻塞,从而造成肿瘤组织的缺血缺氧,间接破坏肿瘤细胞。光敏物质与生长转化较快的组织如肿瘤、胚胎及再生的组织等具有较强的亲和力,因此与其他部位的 新生血管亦有较强的亲和力,这是选择性封闭新生血管的机制之一。光敏剂在特定波长的光激发下产生三价态,然后将能量释放给氧分子,形成单价态氧,后者攻击血管壁,可使一些重要的细胞成分发生不可逆的氧化作用,如内皮细胞的坏死和脱落,后者又为血小板的聚集提供了理想的场所,形成血栓,造成血管的阻塞。
新生血管是各种眼病的重要临床表现,可发生于角膜、虹膜、视网膜及脉络膜等多种眼部组织中,并可引起一系列严重的并发症,而治疗又较为困难。PDT作为一种有选择性、非热效应性的方法治疗眼部新生血管,可以减少对正常组织的损伤。关于这方面的研究目前尚处于实验和临床前阶段。但初步的实验结果表明,PDT治疗眼部新生血管,特别是治疗年龄相关性黄斑变性(AMD)的脉络膜新生血管(CNV)具有潜在的临床应用价值。光动力学疗法所需的基本物质为光敏剂,及与之吸收波长相适应的激光器。
目前研究较多的光敏剂为苯唑卟啉单酸(BPD)。应用BPD光动力治疗CNV最早的临床实验始于1995年3月,并经美国食品与药品管理局(FDA)的允许。由QLT光治疗学会(Vancouver,British Columbia, Canada)和CIBAVision Ophthalmics Inc.(Bulach,Switzerland)联合发起,目前其临床实验正在几个中心进行。65例患者参与该临床实验,取得较好效果。第三级的临床实验已于1996年秋季开始,采用随机、双盲法及多中心设计以确定PDT是否能够降低AMD患者的视力丧失,该项研究将由北美及欧洲的近18个中心来实施。
五、 Ho:YAG激光:
随着新型激光器的不断出现,激光技术将更广泛地应用于眼科各个领域。正当PRK治疗近视眼的研究逐渐进入临床应用阶段时,有关远视性屈光不正治疗的研究也正在积极进行中。近年发展较快的是激光角膜热成形术(LTK)。其基本原理是利用激光的光热效应,使角膜周边部的胶原纤维皱缩,使角膜中心曲率变徒峭,而达到矫正远视及远视散光的目的。目前认为钬激光(Ho:YAG激光)是用于LTK较理想的工具。Ho:YAG激光波长为2.06μm,属于中红外激光,可以被角膜组织有效地吸收,使角膜内水份加热而引起胶原纤维皱缩。光凝后角膜表面凝固区的直径大约是700μm,深度为450μm,这个深度与角膜内皮恰好有一个安全的距离。自从Seiler等(1990)首先应用Ho:YAG激光与LTK的临床研究之后,Thompson、Durrie、Alio、Koch、Gezer等陆续报道了他们的研究结果。Ho:YAG激光LTK术已开始应用于临床。与之相类似的矫正远视的方法还有放射状角膜热成形术和准分子激光远视性PRK。与放射状角膜热成形术相比,Ho:YAG的LTK的预测性似乎更好一些,而且不需将探针插入角膜内,不会引起热凝区角膜组织坏死。准分子激光远视性PRK只留下角膜中心2-3mm直径范围不消融,与Ho:YAG的LTK 留下5-6mm角膜中心范围相比,前者可能导致更多的眩目和夜眩。
六、 人工角膜
人工角膜是为取代角膜瘢痕等混浊病变组织而用异质成形材料制成的一种特殊屈光装置,通过手术植人患眼,以期达到增视、治疗或观察眼内情况等目的。许多科学家设计了无数的人工角膜,取得了不同程度的成功。异质材料与生物组织之间的相容性一直是影响人工角膜手术成败的关键因素。由于它是不宜接受角膜移植或术后失败的角膜盲的患者复明的唯一希望,因此越来越受到人们的重视。
从本世纪60年代开始,人工角膜的研究进入了一个新的阶段。因为此时在人工角膜的设计上提出了一个新的思路,即将人工角膜分成中心光学部分与周边支架部分;具有生物相容性的支架部分可以不具透明性,而要求透明的中心光学部分则不一定严格要求其生物相容性。
目前极具潜力的是混合人工角膜。中尾浩、藤本龟太郎等的系列报道介绍了人工角膜基质、基膜的制作、角膜细胞、上皮细胞的接种和培养,最终获得了一种由上皮和基质组成的理想的混合板人工角膜。人工细胞外基质可由光致交联的共聚物组成。含大量香豆素(A)的共聚物作为上皮的基膜,含少量香豆素的共聚物(B)则用于诱导角膜细胞。这种人工角膜板的制作如下:首先制成含水溶性共聚物(B)的粘性缓冲液、胶原、兔角膜细胞的混合液;其次,共聚物(A)的模型膜加入混合液,用紫外线照射使香豆素产生分子间二聚作用,形成含角膜细胞的透明水凝胶,将人工基膜铺于其上,并于基膜上接种角膜上皮细胞,最后进行培养则得混合人工角膜板,可见其中两种角膜细胞增殖良好。
用这种混合人工角膜在兔行板层移植,术后7天保持透明,且宿主角膜周边上皮细胞移行于人工角膜表面,但在术后2周出现感染和血管炎,组织学观察发现已形成的上皮与人工基膜分离,其原因是贴附不紧或人工角膜组织营养供给不足,以及与宿主组织间受力不均所致的上皮内生。用二苯酮经光反应合成的透明水凝胶的顺应性接近于自然角膜基质,制成具有弹性的人工角膜基质,其上皮内生极少,且与自然角膜组织有生物相容性,初步研究的结果显示了乐观的前景。混合人工角膜的成功,可同时解决人工角膜的生物相容性和光学透明性问题。
混合人工角膜尝试的意义不仅在于人工角膜本身,它更提出了一种角膜组织培养的思路。可以想见,利用自体的角膜细胞,通过组织培养的方法,得到培养的自体角膜片进行角膜移植,既可以解决供体来源的问题,又可以解决排斥反应的问题。所以混合人工角膜的成功将为角膜组织工程技术奠定良好的基础。
七、 人工视觉的展望:
当眼球受到不可逆的损害而完全丧失光感后,按照目前的技术水平我们是无法让患者恢复视力的。创造人工视觉的想法激励着无数科学家去探索,去尝试。
电刺激视中枢是最早的也是十分合乎逻辑的尝试。刺激醒觉人大脑皮质的最早观察见于二十世纪二十年代德国神经外科学家的报告。点状刺激一侧视皮质则在对侧视野产生静止的点状光觉。1995年Shaw 提出类似的设想将光电池接受的光转变为电刺激,施之于大脑枕叶皮质的电极,此系统引起极大关注并获得美国专利。60年代的一项研究显示,一例患者籍手持光电池,将光信号转变为电刺激,通过导线传至视皮质后,能够跟踪光源。以后的多项研究证实了通过不同的刺激可以产生相应的光幻视。
理想的视觉假体应具有下列标准:①假体应是可以移动的;②此种假体应利用现有的视觉通路装置以提供人工视觉;③能复制出极其接近正常的视觉。这一研究是跨学科的,需要工程、计算机、生物学等许多领域的专门知识,目前仍存在许多问题。
另一种思路是人工视网膜。人工视网膜植入术是将微电极序列植入眼球后部,微电极序列能把视觉信息转换成电子脉冲以刺激相邻的神经节细胞,神经节细胞通过视神经把信息传入大脑,使患者能感知到图象。对于由视网膜色素变性和老年性黄斑变性所致的光感受器-视网膜杆体细胞和锥体细胞丧失,这种装置可替代视网膜的部分功能。科学家已在兔大脑的视觉中枢区测量出由刺激神经节细胞产生的活动。
这些科学家们希望最终完成的理想的人工视网膜系统包括一个固定在眼镜上的照相机和一个被称为双负荷的装置。照相机利用一个电子类似物捕获视觉图象,并应用双负荷装置摄像。双负荷装置将图象变换为数字信息,再通过激光将数字信息传递到视网膜植入物上,植入物利用一个可贴附的电极系列,把激光脉冲转换成电子信号形式。从理论上讲,这些电子信号然后刺激最近的神经节细胞、神经节细胞又把信息传递到视神经和大脑,这样使患者有能力感知图象。如果一切都能按计划顺利进行,5-7年内这项技术将应用于人眼。
人工视觉的实现将是包括生物学、工程学、计算机等多学科在内的技术的重大突破,将会带来生物学研究的一场革命。 |