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可调节人工晶状体的研究进展
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作者：论文好网编辑部
【摘要】在白内障手术后老视问题的各种解决方法中，可调节人工晶状体(accommodating intraocular lenses, IOL)能够提供不戴镜的近、中、远视力，这些IOLs利用焦点的移动来进行调节。本文通过对其设计原理、发展历程、选择依据、材质比较、临床研究等多方面探讨，全面分析可调节人工晶状体，并对其未来发展进行展望。
【关键词】 可调节人工晶状体 临床研究 视力 调节力
Advances in clinical research of accommodating intraocular lenses
Bei Cui, Lin Liu
Department of Ophthalmology, the Affiliated Changhai Hospital of the Second Military Medical University, Shanghai 200433, China
Abstract
Among the various proposed solutions for presbyopia resulting from cataract surgery, accommodating intraocular lenses (IOLs) have shown some efficacy in permitting spectacleindependent short, intermediate, and distance vision. These IOLs provide pseudophakic accommodation using the focusshift concept.
KEYWORDS: accommodating intraocular lenses; clinical research; visual acuity; accommodative strength
0引言
随着科学技术的进步，白内障手术日趋完善，现代白内障手术是小切口超声乳化后植入人工晶状体(accommodating intraocular lenses, IOL)。而白内障手术日趋对眼科医师提出了更多的挑战，患者不但需要恢复良好的视力，还要求术后尽可能恢复人眼更多高级的视功能，其中恢复眼的调节功能，使患者摆脱术后戴镜的困扰，一直是人工晶状体设计研究的发展方向[1]。最近几年，拟调节人工晶状体的研究不断进步并逐渐运用于临床。新近国内外文献相继报道有关可调节人工晶状体植入术后有关调节功能的有效性的资料。本文对可调节人工晶状体的研究做一综述。
1可调节人工晶状体现状
人工晶状体是一片植入人眼内的凸透镜，它代替被摘除的自身晶状体，大大改善了白内障患者术后的视力，目前已比较完善，传统单焦人工晶状体，多焦人工晶状体及非球面人工晶状体是最早应用起来的替代人眼晶状体的人工晶状体。这些人工晶状体与人眼相比，最大的缺点就是无调节功能，且它们的伪调节也很有限，不能满足临床需要。随着时代进步和科技发展，白内障患者不仅要求术后有较好的远视力，还希望具有一定的调节功能。因此可调节人工晶状体(accommodating intraocular lenses—ACCIOLs)应运而生，ACCIOLs的设计思路基于老年人睫状肌仍保留良好的生理收缩性能，通过类似人眼晶状体的调节原理，借助睫状肌功能，使光学部在囊袋内变化前后位置调节“近点”。ACCIOLs有以下几种：单光学面弹性可调节人工晶状体、双光学面弹性可调节人工晶状体、光可调节人工晶状体、磁性可调节人工晶状体。
2可调节人工晶状体的研究
2.1单光学面可调节人工晶状体 顾名思义单光学面可调节人工晶状体只有一个光学部，设计独特的可伸缩襻使其植入囊袋后随睫状肌收缩前后移动，临床目前应用较多的主要有AT 45AT 45Crystalen IOL、1CU IOL和Tetraflex KH3500 IOL。
2.1.1 AT 45Crystalen IOL AT 45AT 45Crystalen IOL材料是硅凝胶，有一直径约4.5mm的双凸光学面，植入囊袋后，这一光学面接近眼的近点;调节时通过晶状体在眼内的轴性移动提供近、中、远视力，这种移动方式由睫状肌介导[2]。睫状肌收缩时，增加的玻璃体压力迫使AT 45Crystalen IOL光学轴向前移动[3]。Marian[2]发现术后90%患者有J3的未矫正近视力或更好，平均单眼未矫正近视力为0.69+0.23，而对于双眼植入病例组，100%患者均能达到J3或更好的未矫正的近视力;单眼最佳矫正远视力1.06+0.17(20/19)，双眼最佳矫正远视力1.14+0.19(20/17);单眼最佳矫正近视力1.04+0.19(J1)，双眼最佳矫正近视力1.00+0.00(J1)。平均动态视网膜检影法测得的调节力是(2.42+0.39)D。平均单眼的近点调节力是4.78D。[近点调节力计算：近点调节力(屈光度)=检查所得近点距离倒数(屈光度)试镜架上所放镜片度+实际屈光不正矫正度][4]。Alio等[5]和Hoffman 等[6]发现100%患者有J3或更好的未矫正近视力。Cumming 等[3]发现100%患者有J3或更好的未矫正近视力。AT 45Crystalen IOL较之传统单焦IOL可提供好的未矫正近视力及远视力，而且相对多焦人工晶状体，如Array多焦点人工晶状体的研究[7]，视觉效果及心理问题方面较之有优势。20DAT45Crystalen IOL光学轴移动大约720um预计相当于1.00D屈光的改变。试验模型中，Stachs 等[8]证实了AT45Crystalen IOL的轴性移位，Marchini 等[9]展示了AT 45Crystalen IOL在视近时向前的移位和相应睫状体的向前转动以及睫状体运动时表现出人工晶状体的调节能力。
2.1.2 1CU IOL 1CU IOL是德国Human Optics公司生产的可调节折叠式后房型人工晶状体。制作材料为亲水性丙烯酸酯，弹性较小。这种晶状体全方型可调节四襻设计，光学直径5.5mm[4]，具有4个宽大的可弯曲的方形支撑袢。它利用了人眼调节原理：在睫状肌收缩时候，晶状体囊袋的收缩作用使1CU人工晶状体的支撑袢弯曲，造成其光学部在视轴上的前移，产生类似人体晶状体在调节时前表面向前房突出的现象，从而引起晶状体焦点的改变[1，10]。2002年Michael Ktichle首先报道了1CU可调节人工晶状体临床研究发现，1CU最佳矫正远视力下的近视力0.34±0.17，主观近点(59±10)cm，检影调节幅度(1.2±0.4)D，2g/L Pilocarpine眼液点眼前后前房深度变化(0.63±0.16)mm。随访1a，未发现调节力的减退和人工晶状体的偏位。Zhu等[11]的研究发现术后1CU组和对照组(AR40e)的裸眼远视力、矫正远视力、矫正近视力比较差异无显著意义(P>0.05)，lCU组的裸眼近视力和最佳矫正远视力下的近视力好于对照组(P<0.05)，动态检影法测得调节幅度1CU组(2.58±0.37)D大于对照组(1.46±0.25)D (P<0.01)，前房深度法测得调节幅度1CU组(1.22±0.38)D大于对照组(0.45±0.25)D (P<0.01)，从这些临床数据来看，动态检影法测得的调节幅度大于前房深度法，分析除了人工晶状体沿视轴前移增加调节外，瞳孔大小、角膜散光、人工晶状体的球面像差等伪调节因素都会影响术后的调节力。LangenBucker研究1CU在Pilocarpine刺激下向前移动幅度约为0.78mm，约调节力1.40D[12]。Kucle研究表明1CU调节力约为1.00～2.00D[13]。Giovanni Alessio最新研究阐述了植入1CU 1mo后发生囊袋阻滞综合征(CBS)的病例，囊袋阻滞综合征是丙烯酸酯人工晶状体容易发生的并发症[13,14]，CBS与不连续环形撕囊或开罐截囊有关，特点是囊袋液性扩张，人工晶状体在囊袋内前移，前房浅，形成近视，可能由于环形撕囊直径小于人工晶状体光学直径，人工晶状体光学区与前囊膜紧密贴附，囊袋内残留的灌注液、粘弹剂或晶状体上皮的合成物引起的囊袋扩张。根据Missotten等[14]研究所的眼轴短和人工晶状体调节力高的术后IOL调节的范围就比眼轴长、晶状体调节力低得要大。Giovanni Alessio研究的患者眼轴长度21.42mm，平均角膜曲率44.79D，相当于平均7.53mm的平均角膜曲率半径，表示是植入人工晶状体的合适候选人[14,15]，但是发生CBS后，调节力明显下降，行Nd:YAG囊膜口周围切开使液体流出治疗CBS后，虽然恢复了患者先前的屈光状态，但阻扰产生满意的戴镜视力。
2.1.3 Tetraflex KH3500 IOL Tetraflex KH3500 IOL是新型可调节人工晶状体，采用热动力性亲水性丙烯酸酯制成。有以下特点：5.75mm大光学区;直角边缘设计，有效降低白内障手术最常见的术后并发症PCO的发生率;5度前倾角度，呈角状向前移动。Tetraflex KH3500 IOL光学区的设计使晶状体像“帆”一样扑捉玻璃体移动产生波，向前做最大限度地移动而获得清晰的近距视力;然后松弛到平面状态时获得清晰的中、远距视力。人眼有3种调节机制[16]：Helmholtz(1855)学说—当人眼视远时，睫状肌松弛，晶状体悬韧带紧张，使得晶状体变扁平;而当视近时，睫状肌收缩，晶状体悬韧带松弛，晶状体借自身弹性回缩而变凸，导致屈光力增大;Tescherning(1904)学说—人眼在调节时，睫状肌收缩，冲撞玻璃体，玻璃体的反作用力使得晶状体前囊中央最薄处向前突起，屈光力增加;Coleman 悬垂线理论：晶状体、悬韧带及前玻璃体在前房与后房之间形成一层隔膜，眼调节时，睫状肌收缩，使整层隔膜就像活塞一样向前移动，并在前房与后房之间形成压力差，从而造成晶状体前表面弧度增大、后表面略微变平，玻璃体的支持使后囊保持不变，而晶状体前表面的形状则由于缺乏弹性的限制形成悬垂线形。Tetraflex KH3500 IOL的调节是融合三种调节机制相互发生协同作用，因而有较好的效果。Carlo F.Lovisolo报告植入Tetraflex KH3500用2g/L的Pilocarpine后前房深度的变化为0.36±0.27mm，高于其他类型人工晶状体[16]。王勤美[17]临床随访Tetraflex植入后无术后并发症、无倾斜或偏心、无PCO，术后12mo平均调节幅度是2.36D，术后12mo平均最佳矫正远视力(BCDVA)是4.97，术后12mo平均裸眼近视力是4.91，术后12mo平均远矫时的近视力是4.88。李筱荣[18]研究Tetraflex KH3500 IOL组拥有较好的裸眼近视力和远视力矫正后的近视力。
2.2双光学面可调节人工晶状体 双光学面IOLs要回溯到1990年,一种类型是由加利福尼亚的Visiogen Inc，Irvine[19]以“同步”命名发展起来的。它有弹性触觉结构连接的两个分离的光学面。后部6mm的光学部在睫状肌收缩时固定不动，屈光力随着生物测定需要的变化而变化。前部有约+32.00D屈光力的光学面，在调节过程中前移。植入物完全占据囊袋，随着睫状小带张力的变化时，被周围弹性囊袋压缩或伸展，前部光学面推向前或向后移动，从而增加或减少总体屈光力。睫状小带松弛时后光学部作为支撑保持两光学面之间的最小距离使之维持基础屈光。+32.00D的前晶状体面和12.00D的后晶状体面可以增加0.5～1.5mm的距离，产生2.20D的屈光力，是单光学面设计的2倍。虽然目前为止都是镊子植入，需要4.0～4.5mm切口，但由于植入物是硅胶材质，可以通过小切口注入。双光学面IOLs临床结果已有灵长类[20]人类试验安全性报道。然而，详细功能的数据资料还未发表。兔眼后发障结果是存在的[21]。部分可能是由于弹性设计使后光学面压迫后囊。在活体眼中，前光学面的不断移动可能对其有预防作用。这种设计最近被改良，包括增加晶状体内房水循环通路。但是，这种构造给晶状体上皮细胞(LEC)迁移和形成串珠样改变提供足够的通道和间隙，长期以来容易形成晶状体内混浊仍是主要的担忧。最近，一种活塞样中心晶状体设计了一个双组分装置，通过睫状小带囊膜膈的收缩和舒张轴性移动。与自然机制不同，第一种类型在睫状肌放松时发生视近调焦，收缩时视远调焦。临床结果还没有发表。
2.3光可调节人工晶状体 光可调节性IOL是一种独特的包含许多感光性硅酮大分裂球的硅制片构成的，以一种独特的方式光照IOL，可在原位诱导局部的硅酮大分裂球互相聚合，以达到调节屈光度的目的。目前这种IOL尚处于动物实验阶段。初步研究结果提示，IOL的屈光度数在5.00D范围内可以进行精确的调节，可重复性好，采用激光干涉法证明光可调节性IOL光学区的屈光特性仍能保持良好，动物实验也证实了其良好的生物相容性及光照过程中的安全性，并且具有良好的矫正高阶像差的能力，有利于提高白内障患者术后的视觉质量，因此将会有广泛的应用前景[22]。
2.4磁可调节人工晶状体 Preussner提出用微磁场斥力作为驱动力[23]，两个磁体放在囊袋周围3∶00和9∶00位置，在上下直肌插入物下两个斥力磁体相连接。该IOL是为一些特殊的白内障患者如儿童白内障、外伤性白内障等设计的。它选用磁能极大的恒磁铁，稀土元素钐钴合金SmCo5和Sm2Co17，铷铁硼化合物Nd2Fel4B作为磁偶极，包埋在IOL的光学部，利用磁偶间的磁场作用力进行非侵入性原位的调节，可以在IOL植入术后很多年内反复修正IOL的屈光状态以适应眼的变化。目前已经在体外实验中证实了这一方法是可行的。在第一阶段的临床试验，8眼植入了有张力环的丙烯酸开襻IOL。所有病例手术顺利。术后1mo，前房深度5.1mm，比单独人工晶状体多1mm。8眼中有5眼发生纤维化收缩阻滞。3眼的焊接点太薄弱经受不住收缩力。第二阶段的临床试验需要长期随访。
2.5可调节人工晶状体的展望 注入式人工晶状体的观点Kessler在1964年已研究[23]。通过囊袋小开口抽吸晶状体，然后注入弹性聚合物，这种弹性聚合物根据睫状小袋张力的变化适当改变其表面曲率。理想的材料应是在直接接触后发生细胞溶解以阻止发生后发障，却不释放毒性物质、不泄露到前房。为了避免囊袋直接充填后的泄漏，Nishi等引进了一种聚硅酮塞加封小的撕囊口。另一个问题是后发障的形成。3mo后囊中央厚的混浊化可见。虽然囊膜切开术不会导致聚合物的渗漏，但是可以减弱调节潜能，通过移除晶状体上皮细胞和完全填充来减少后发障，却不能完全阻止其形成。Hettlich和其合作者研究了一种光照下产生聚合物的安全与有效性物质。最近，活性水凝胶聚合物证实其有效性。Koopmans和其工作者制造了实验室装备用以研究人眼晶状体和人工晶状体在睫状体和小带复合体伸缩下的形状和屈光的变化。他们发现松弛晶状体的厚度增加0.54mm屈光力增加1.00D，过度填充导致晶状体屈光力的下降，因此术后的屈光率难以确定。
总之，研究成熟的可调节人工晶状体从术后屈光、视功能恢复和术后并发症的结果来分析，植入可调节人工晶状体和植入传统单焦人工晶状体是同样安全的方法[24]，且较之在提供良好远视力的同时也提供了一定的人工晶状体调节幅度和有效的不戴镜的近视力。在临床上的应用有较好的前景。而且更加理想的可调节人工晶状体，比如生物相容性更好、凝胶状态填充囊袋以及与人眼生理状态晶状体同样的光学和生物学特性有待进一步的研究，使之朝着生理状态的人眼晶状体方向发展。
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