人工晶体

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人工晶体,(Intraocular lens, IOL)。是一种植入眼内的人工透镜,取代天然晶状体的作用。 第一枚人工晶体是由John Pike,John Holt和Hardold Ridley共同设计的,于1949年11月29日,Ridley医生在伦敦St.Thomas医院为病人植入了首枚人工晶体。

在二战中,人们观察到某些受伤的飞行员眼中有玻璃弹片,却没有引起明显的、持续的炎症反应,于是想到玻璃或者一些高分子有机材料可以在眼内保持稳定,由此发明了人工晶体。

人工晶体的形态,通常是由一个圆形光学部和周边的支撑袢组成,光学部的直径一般在5.5-6mm左右,这是因为,在夜间或暗光下,人的瞳孔会放大,直径可以达到6mm左右,而过大的人工晶体在制造或者手术中都有一定的困难,因此主要生产厂商都使用5.5-6mm的光学部直径。支撑袢的作用是固定人工晶体,形态就很多了,基本的可以是两个C型的线装支撑袢。

人工晶体的分类[编辑]

按照放置位置分类[编辑]

可以分为前房固定型人工晶体、虹膜固定型人工晶体、后房固定型人工晶体。 通常人工晶体最佳的安放位置是在天然晶状体的囊袋内,也就是后房固定型人工晶体的位置,在这里可以比较好的保证人工晶体的位置居中,与周围组织没有摩擦,炎症反应较轻。但是在某些特殊情况下眼科医师也可能把人工晶体安放在其他的位置,例如,对于校正屈光不正的患者,可以保留其天然晶状体,进行有晶体眼的人工晶体(PIOL)植入;或者是对于手术中出现晶体囊袋破裂等并发症的患者,可以植入前房型人工晶体或者后房型人工晶体缝线固定。

按照手术切口大小分类[编辑]

  1. 硬质人工晶体:一般质地偏硬、无弹性,直径一般为5.5—6毫米,那么要将其植入眼内,就需要一个6毫米的手术切口,切口相对较大、术后反应较重。
  2. 可折叠人工晶体:随着超声乳化手术的开展与普及,为了把人工晶体自很小切口植入,于1984年人们设计制造了可以折叠或卷曲的晶体,近十年来才得以应用并不断改进。

按照功能分类[编辑]

  1. 多焦点人工晶体:多焦点人工晶体分为折射型和衍射型两种。
    • 折射型概念比较简单,多为双凸透镜,前表面3-5个不同屈光度折射区,不同区域负责远焦点或者近焦点成像,成像依赖于瞳孔大小,成像质量受瞳孔大小和人工晶状体偏位影响比较大。此类晶体的代表如AMO的ReZoom。
    • 衍射型的光学面采取阶梯渐进衍射技术,在12个同心圆中呈现阶梯状的设计,其高度在0.3-1.2微米之间,阶梯宽度也以同样的规律递减,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,使得随着瞳孔增大,光能的分布逐渐偏重于远距离焦点。由于采取对光能进行了重新分布,不可避免的造成视觉质量的下降及视觉困扰(眩光、晕轮)的发生。此类晶体的代表如Alcon的ReSTOR。
  2. 可调节人工晶体:随着白内障手术的日臻完善,人们对高质量功能性视力要求的提高,改善白内障术后眼的调节功能也成为目前研究的热点和趋势。依据人眼调节原理而设计的,能够同时提供较好远、近视力的可调节人工晶体AIOL应运而生,生理基础调节是指眼球依靠睫状肌的收缩能力将任一距离的物体在视网膜清晰成像的能力,在年轻人,有晶状体眼调节是通过睫状肌收缩,悬韧带松弛,晶状体中央部厚度增加,晶状体屈光度改变来完成的。AIOL的设计采取了位移调节、形变调节等类似人类晶状体的调节原理。以目前国内广泛应用的美国Lenstec公司的Tetraflex(福来视)可调节人工晶体为代表,该晶体采取了闭合式5度四触角襻,利用睫状肌收缩和玻璃体运动,接受不同囊袋大小力量,晶体侧面呈现拱形,并且光学部发生一定的形变,从而完成调节。此外,生物相容性佳、无晕轮或眩光、推注器植入等也是该晶体具备的优势。
  3. 非球面人工晶体:非球面IOL有着减少术后球面像差的作用,理论上能够带来更好的视觉质量和视觉功能,因而得到越来越多的关注。不同设计理念的非球面IOL层出不穷。植入非球面IOL,可以获得相对较好的对比敏感度,避免了术后眩光、光晕和夜间视力下降等不良现象的发生,使IOL眼更加接近生理状态,为患者带来更好的视觉质量。其中以通过美国FDA认证的SOFTEC HD零球差非球面人工晶体为代表,该晶体可以说是目前最精确的非球面人工晶体,最小递增幅度为0.25D,不仅如此,它的零球差设计适用人群更加普遍,并且不会改变原有的像差。
  4. 蓝光滤过性人工晶状体:Acrysof Natural通过共价键结合的方式在材质上增加了黄色载色基团,可以同时滤过紫外线和蓝光。该人工晶状体减少了有害蓝光进入眼内,比标准的UV - 阻断性人工晶状体对视网膜多一重保护,临床实践证明,与透明人工晶体组相比,术后视力两组间无差异,而蓝光滤过性人工晶状体可以减轻白内障患者术后畏光、视物发白等症状,对预防老年性黄斑变性可能起重要作用。

人工晶体的材料的演变与特性[编辑]

人工晶体经过了数十年的发展,材料主要是由线性的多聚物和交连剂组成。通过改变多聚物的化学组成,可以改变人工晶体的折射率、硬度等等。

最经典的人工晶体材料是PMMA,也就是聚甲基丙烯酸甲酯。这种材料是疏水性丙烯酸酯,只能生产硬性人工晶体。

1、聚甲基丙烯酸酯(PMMA

PMMA作为材料制成的人工晶体应用于临床已经有60多年的历史,实践证明PMMA是较理想的制造人工晶体的材料,它具有光学性能好,在眼内无刺激作用,无生物降解作用,无明显的退变现象等特点。 优点:PMMA材料有着透光性好,质轻,不易破碎,性能稳定,耐用,对衰老及环境的变化有较高的抵抗性,还可以抗酸、抗碱、抗有机溶剂等。 缺点:由于其硬度高,手术中如果直接接触角膜内皮,会造成角膜内皮细胞的损伤。另外较大能量的YAG激光可损伤PMMA人工晶体的光学部,给后发障的治疗带来影响。随着超声乳化手术的普及,需要人工晶体可以从2.8—3.2mm宽的切口植入囊袋内,而PMMA材料硬,光学部直径不能缩小,因此应用受限。

2、硅胶(Silicone)

硅胶(silicone)材料的人工晶体于1984年开始研制,90年代普遍应用于临床,为第一代软性人工晶体,它是一种高分子聚合体,主要成分是甲基乙烯硅油,硅胶的屈光指数为1.41~1.46,比重为1.0,较PMMA轻。 优点:稳定性好、抗老化强,具有良好的生物相容性,可高温加热消毒,能折叠以适应小切口人工晶体植入。 缺点:硅胶材料容易产生静电,因而使眼内的代谢产物粘附于人工晶体光学部表面,成为钙化斑;硅胶材料更容易引起后发障;硅胶的屈光指数低,容易被YAG激光损伤。

3、水凝胶(Hydrogel)

水凝胶(Hydrogel)即聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA),它具有网状空间结构,由于羟基而具有吸水性,制成的人工晶体为三片式。 优点:具有亲水性,水分子物质可通过,可折叠,耐高温,可高温加热消毒,同时化学稳定性好,韧性好,不易折断,其屈光指数为1.43,以水凝胶为材料制成的人工晶体植入时可折叠或脱水植入。 缺点:主要为“毒性晶体综合症(Toxic Lens Syndrome)”,由于水凝胶的网状结构,使眼内组织的代谢产物可进入并沉积于其中,有些蛋白质还会与水凝胶材料发生紧密结合,而改变了人工晶体的光学特性和生物相容性,使其透明度降低。

4、丙烯酸酯(Acrylic)

丙烯酸酯为PMMA的衍生物,是苯乙基丙烯酸酯和苯乙基丙烯酸甲 酯的聚合物。丙烯酸酯是目前临床最好的可折叠人工晶体材料,具有代表性的是美国Lenstec的SOFTEC可折叠人工晶体系列,AMO公司的Sensar可折叠人工晶体等。丙烯酸酯分亲水性和疏水性两种。

亲水性丙烯酸酯人工晶体由甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯通过化学交联共聚结合而成,其亲水表面给细胞的增生和迁移提供了合适的基质,晶状体上皮细胞在其表面增生的发生率较高,但宿主抗异体细胞反应较轻,巨细胞和上皮样细胞的沉积发生校少。晶状体上皮细胞的增生导致后发障的发生率较高,但也有报道此材料改成直角方边后,后发障发生率并未明显提高。此人工晶体对硅油的粘附很少,可用于玻璃体硅油手术。 疏水性丙烯酸酯人工晶体由苯乙酸酯和苯乙基丙烯酸甲酯的多聚物组成,有质量较轻、相对随性、柔韧性的特点,其屈光指数相对较高(1.44~1.55),因此它比硅凝胶更薄。但是高折射率使患者术后眩光等不良光学现象增加。研究表明疏水性丙烯酸酯人工晶体能抑制后发障的的产生。丙烯酸酯对硅油的粘附要远少于硅凝胶人工晶体。


人工晶体度数的计算[编辑]

1、为什么会有不同的度数

白内障手术时,植入人工晶体的目的是矫正去除晶体后的无晶体状态。因此每位手术者在植入人工晶体前均应清楚所植入的人工晶体将起的光学作用。否则,人工晶体植入术后可能导致高度的屈光不正,从而失去植入人工晶体的意义。为此,手术前对人工晶体度数的计算和选择就变得至关重要,手术前通过准确得生物测量,并结合患者的实际工作和生活需要,选择合适度数的人工晶体,手术后才能达到或接近患者手术前希望的屈光状态,甚至可以通过人工晶体矫正手术前原有的屈光状态。

2、计算公式

20世纪80年代初,Sanders、Retztaff、Kraff等通过逐步回归的方法回归分析了数以千计用理论公式计算后植入人工晶体患者手术后的数据,并找出了角膜屈光度、眼轴长度与人工晶体度数之间的数学关系,即

SRK公式:P=A-2.5L-0.9K

P为植入的人工晶体度数

A为人工晶体常数(生产厂家所用的材料决定)

L为眼轴长(眼科A超测定,一般为23.5mm左右)

K为角膜屈光度的平均值(角膜屈率仪测定,一般是44左右)

对有高度近视或者远视的患者,用SRK公式按正视眼计算屈光度时不正确,鉴于此,Sanders等改良了SRK公式,即SRK-II公式。

SRK-II公式为:P=A1-2.5L-0.9K

A1=A+3, 当 L<20

A1=A+2, 当20≤L<21

A1=A+1, 当 21≤L<22

A1=A, 当 22≤L<24.5

A1=A-0.5, 当 AL≥24.5


人工晶体发展趋势[编辑]

人工晶状体植入技术的成熟,以及与白内障手术的完美结合,使得人工晶状体性能越来越向接近理想的自然晶状体方向发展。以单纯解决“目标视力”(远视力或近视力)为目的的人工晶状体植入,已经不能满足人们对高质量视力的要求,迫切希望有适合各种特殊要求的人工晶状体问世。

1、有晶体眼人工晶状体

主要有3种:前房型人工晶体、虹膜固定型人工晶体(如Verisyse ) 和后房型人工晶体(phakic PC人工晶状体),用于眼内屈光手术。

2、专为小切口白内障手术设计的人工晶状体


目前有UltraChoice110 ( Thinop tx)和Acri Smart (Acri. Tec. Germany) 。 UltraChoice110为亲水性的acrylic材料的人工晶状体,可通过1.1 mm的切口植入。这种人工晶状体能够最大程度的减少三种像差:球面像差、慧差、视野扭曲,减少眩光。

3、光调节人工晶状体

  其特点是在白内障术后,使用非侵入性光调整人工晶状体度数。在手术后2~4 周,将术眼暴露于冷光源下,使用低强度光行远视、近视、散光的调整。该种人工晶状体耐受性好,术后人工晶状体度数的精确调整,可避免因人工晶状体度数错误而需要人工晶状体置换。目前尚未用于临床。

4、可植入式微型望远镜式人工晶状体( IMT - IOL)


可针对弱视及黄斑变性的低视力进行矫正。它将物像放大3倍,但是有报道显示术后角膜内皮细胞可减少3%~8%。

白内障手术的进步与设备和人工晶状体的改进是相辅相承的。总的趋势是白内障手术日臻完美,人工晶状体的材料与设计日趋多样,为达到现代社会对视觉质量的要求,临床医师和研究人员通力合作,不断进行新的研发。