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人工晶状体——奇思妙想话长短
作者:何守志  文章来源:解放军总医院  点击数504  更新时间:2011/9/13  文章录入:毛进  责任编辑:毛进
人工晶状体从产生第一天开始,便与改良和创新伴行,充满奇思妙想。但到目前为止,尚没有一种涵盖所有功能却无不足的所谓“仿真人工晶状体”出现,即使是最新型人工晶状体,也各有短长,对此需要有充分了解。解析几种当前流行的新型人工晶状体,以使我们更好应用他,把最大益处提供给患者。
一、非球面人工晶状体
波前像差检测结果表明,功能性视觉的降低与晶状体的球差的增加密切相关。随着波前像差检测技术的不断提高,人们认识到对比敏感度和功能性视觉质量与高阶像差密切相关。人眼角膜存在正球差,而年轻人的晶状体则存在负球差,两者相互抵消;而随着年龄的增长,老化的晶状体由于核的硬化以及屈光指数改变等原因,其球差逐渐增大,失去了补偿角膜正球差的能力。传统的人工晶状体增加了人眼的球面像差,降低了视网膜的成像质量,从而影响了功能性视觉。而非球面人工晶状体,能够消除部分像差,在一定程度上提高光学质量,产生良好的视网膜图像。
非球面是人工晶状体光学设计上的一个重要进展,如何根据不同个体角膜的像差、及其他一些相关条件,设计个性化化的非球面人工晶状体,更大程度上提高视网膜成像质量,将是今后人工晶状体研究的方向之一。
非球面是人工晶状体总体评价:
抵消角膜像差,提高成像质量:暗光对比敏感度提高(一项1500例老年人白内障研究发现,对比敏感度降低与摔倒和骨折的发生率明显相关);
非球面晶体对于年轻的白内障患者以及对夜间车辆驾驶等暗视力要求较高的人更适合(有机动车事故史的司机与没有发生过事故的司机相比,其存在对比敏感度(CS)严重损伤的可能性是后者的6-8倍);
明视下(瞳孔直径小于3mm时),非球面人工晶状体优势不显现;
需要高质量的手术支持;
目标:实现个体化选择的非球面人工晶状体;
二、多焦点人工晶状体〔〕
临床上应用的多焦点人工晶状体可分为二种类型,一种为折射型(refractivMIOL,RMIOL),另一种为衍射型(diffractive MIOL,DMIOL) 。
1.RMIOL
光学原理遵循光的折射定律。多为双凸透镜,前表面由3~5个不同屈光度的折射区组成,远、近焦点呈同心圆相间排列,后表面则为光滑的球面。远、近焦点屈光力相差+3.50D。光线能量分配大致为:50%~60%光能汇聚在远焦点,22%~28%光能汇聚在近焦点,余15%~18%聚在中等距离焦点。折射型多焦点人工晶状体的优点是基于传统的折射技术概念简单;缺点是每个区带仅负责远焦点或近焦点成像,成像依赖于瞳孔大小,像质受瞳孔大小和人工晶状体偏位的影响较大。Array RMIOL及ReZoom RMIOL(AMO公司)是临床医生较为熟悉的折射型多焦点人工晶状体。Array RMIOL光学区前表面由5个同心环构成,其中1、3、5区为视远焦点区,2、4区为视近焦点区。ReZoom RMIOL设计以中、远视力为主,光学部经过优化处理,对对比敏感度的影响较小。
2.DMIOL
依据衍射光学原理设计。全光学面衍射型多焦点人工晶状体前表面为光滑的球面,后表面整个光学区为20~30个同心圆排列的衍射坡环,环间距约为0.06~0.25mm。根据Huygens-Fresnel光学衍射原理,入射光通过DMIOL后分成二个焦点,即为屈光力较小的远焦点和屈光力较大的近焦点。两者差值由坡环高度及间距大小所决定,一般设计为+4.50D,产生+3.50D 的实际效果。衍射型多焦点人工晶状体的最大优点是光学部的任何区域均均形成两个焦点,因此远、近焦点光线能量基本不受瞳孔大小影响。渐进衍射型多焦点人工晶状体AcrySof ReStor是Alcon公司最新推出的一款DMIOL,设计新颖。人工晶状体直径6 mm,中心3.6mm区域内为连续渐进衍射环,阶梯高度由中央的1.3μm渐降至周边的0.2 μm,阶梯宽度也以同样规律递减;外周区域则为折射区。“阶梯渐进式”衍射结构与周边折射区相融合,使得随瞳孔增大,光能分布逐渐偏重于远距离焦点,将夜间视觉干扰减至最小,同时渐进阶梯设计也明显提高了近距离成像的质量。
多焦点人工晶状体总体评价:
优点:一定程度上解决了同时获得远、近视力矫正问题;不增加手术难度,不改变手术步骤;
缺点:降低光学质量为代价,特别是对比敏感度;尚不能提供全程视力;依赖瞳孔大小;眩光和光晕尚未根本解决;抗偏中心能力减弱;
以损失光学区基本光学特性和质量来实现多焦点,其发展空间有限;
三、可调节人工晶状体
目前从三个不同的设计理念开展可调节人工晶状体的研究,都取得一定进展。三个设计原理分别是位移调节、双光学面调节和变形调节。
位移调节是通过调整光学面前后位置来实现调节,晶状体厚度本身不变。人工晶状体四个襻膝部由菲薄的“关节”构成,可随囊袋的收缩而屈伸,光学部随之前后移动,产生一定的调节。理论上晶状体光学部每移动1mm,可产生大约1.60-1.90D的屈光变化。而到目前为止,经证实眼内人工晶状体最大移动距离只有不足1mm。这类人工晶状体之所以能取得临床上相对较好的调节效果,还与小瞳孔、近视等引起的景深增加等因素有关。这种所谓“伪调节”现象在某些无晶体眼和普通人工晶状体眼中也可以出现。此外,人工晶状体向前移动的部分原因,还可能与由睫状体收缩引起玻璃体压力升高项前运动有关。这种人工晶状体的临床应用前途,还需要大量临床病例证实,并需要技术上的进一步改进。
双光学面调节是通过改变凸透镜和凹透镜之间的距离实现总屈光度的变化。第二代Synchrony型可调节人工晶状体,前置晶状体为+32D凸透镜,后置晶状体为可选择的凹透镜,两者通过最优化弹性拱形袢相连。囊袋收缩时可将向心力传递给晶状体光学部,使前置凸透镜向前移动,凸-凹透镜间距离增加,从而改变其总屈光度数。人工晶状体可以用推注器通过4-4.5mm切口植入。一项前瞻性研究结果表明,术后86%裸眼远视力达到20/40以上,术后3个月,79%裸眼近视力达到20/40以上。同单光学系统的可调节人工晶体相比,这种设计可以在移动相同距离的情况下获得更大的调节力。获得足够的调节力还与睫状肌功能、囊膜纤维化、囊袋正常牵张力,以及人工晶状体本身的机械参数等因素有关,因此要使这种晶状体成功应用到临床尚需一些时日。
 
变形调节人工晶状体由三部分组成,即凝胶材料和前后两个固定盘。凝胶材料具有很强的延展性,受轻微挤压即可发生形变。凝胶材料位于前后固定盘之间有限空间内,受压时可通过前固定盘中间的孔洞中澎出,从而使总屈光度发生明显改变。挡发生调节时,囊膜随睫状肌收缩推动后面的挡板向前移动,凝胶材料受到挤压,从固定盘中空的部分凸出,引起屈光度的变化。该种类型人工晶状体已经实验室研究证实可以获得最大50.0D的调节能力。
另一个具有潜在临床应用价值的可调节人工晶状体是Power Vision IOL。它采用微液流技术(“microfluidic ”technology),当发生调节时,启动微液流泵逆向将液体泵入晶体内使其厚度发生变化,实现调节。还有一种处于实验阶段光学部位可变形的人工晶状体Quest Vision Technologies/AMO,在调节时,它不仅可以在眼内移动,也可以改变人工晶状体前表面的陡峭度。
其他类型的可调节人工晶状体:注入式人工晶状体是在保证囊袋的完整性来完成手术过程的。基本原理是通过微穿刺口去除混浊晶状体,保持囊袋完整性,再通过同一穿刺口注入透明的凝胶样物质,充满囊袋的凝胶物质固化后,形成有弹性的晶状体形态。这不仅恢复了晶状体的形态,同时也最大限度的恢复了囊袋原有的张力和弹性。1964年首次进行了注入式人工晶状体的动物实验以来,进行了大量的实验研究工作。手术技术已经趋于完善,但是术后囊膜混浊和注入材料屈光指数的不足成为制约其走向临床的主要因素。近期的研究表明,向密封的囊袋内注入低渗液使晶体上皮细胞溶解的方法有望解决术后囊膜混浊的难题。光可调人工晶状体可以通过特定波长光线照射使之发生屈光力变化的人工晶状体。晶状体材料为带有交叉结构的硅胶聚合体基质,其间均匀埋藏光学小体;l经近紫外线照射会引起光学小体聚合,并向聚合区域迁移,从而改变晶体厚度。这种人工晶状体可对术后远、近、散光进行精细调整。限于材料和制作工艺限制,目前这种人工晶状体调节幅度不超过2.0D。
可调节人工晶状体总体评价:
调节力不足(多数临床研究表明,其总调节力平均为1.6D);随着时间延长这种调节力将逐步减弱(囊袋发生机化,襻关节活动度逐渐降低);双平面和变形可调节IOL尚需要临床验证;
研究方向: 
不改变光学区特性,不降低光学质量是有前途的设计理念;基于白内障眼存在一定程度的调节机制和功能,有可能实现调节过程—即可以通过改变人工晶状体位置或形状来实现调节;其研究的主要目标是如何增加调节幅度。
 
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