在體角膜生物力學(xué)測量方法的建立與臨床應(yīng)用及京尼平兔角膜交聯(lián)的初步研究.pdf

1、目的:
　　評估可視化角膜生物力學(xué)分析儀(Corvis ST),測量眼內(nèi)壓(IOP)結(jié)果的重復(fù)性和一致性,并分析圓錐角膜和青光眼患者角膜的生物力學(xué)特征。通過設(shè)計角膜仿體實驗和在體人眼測試評估相干光斷層掃描(OCT)聯(lián)合氣沖印壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能的可行性。評估0.2％濃度京尼平(Geniping)、快速紫外線/核黃素角膜交聯(lián)法(Rapid-CXL)和傳統(tǒng)紫外線/核黃素角膜交聯(lián)法(Standard-CXL)交聯(lián)兔角膜后不同時期角膜病理

2、、免疫組織生物化學(xué)和生物力學(xué)性能改變情況。
　　方法:
　　1.病例對照研究。選取正常角膜志愿者、圓錐角膜患者和青光眼患者。所有患者均完成眼科系統(tǒng)性相關(guān)檢查,并應(yīng)用Corvis ST測量角膜生物力學(xué)相關(guān)形變特征。評估Corvis ST測量IOP的重復(fù)性及與NCT和DCT測量方法的一致性。對比正常角膜志愿者與圓錐角膜和青光眼患者角膜生物力學(xué)特征的區(qū)別,分析各生物力學(xué)參數(shù)對疾病的診斷效率。
　　2.應(yīng)用熱成型硅膠模擬角膜形

3、態(tài)設(shè)計制作8種不同硬度角膜仿體。通過聯(lián)接吊瓶和壓力傳感器控制并設(shè)定角膜仿體的前房壓力。固定3個不同前房壓力下,觀察者A和B于不同時間點分別應(yīng)用OCT氣沖印壓系統(tǒng)連續(xù)測量角膜仿體3次,評估系統(tǒng)測量結(jié)果的重復(fù)性和一致性。應(yīng)用經(jīng)典單軸拉伸實驗測量仿體楊氏模量,分析系統(tǒng)測量結(jié)果與楊氏模量的相關(guān)性;進(jìn)一步通過測量10名志愿者正常角膜,評測系統(tǒng)在體測量人眼角膜的可行性和穩(wěn)定性。
　　3.去處角膜上皮后,分別用Genipin、Rapid-CXL

4、和Standard-CXL交聯(lián)健康中國大白兔角膜57眼(57只),均選取右眼為實驗眼,左眼為正常對照眼,分別于術(shù)后1天、7天和1月取兔眼角膜,行HE、Massson染色和免疫組織化學(xué)染色(?-catenin、CD34)及細(xì)胞凋亡(TUNEL)分析。并分別于術(shù)后7天和3月取兔眼角膜,行經(jīng)典單軸拉伸實驗,評估兔角膜生物力學(xué)性能。
　　結(jié)果:
　　1. Corvis ST測量IOP的重復(fù)性好,組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC為0.83。Blan

5、d-Altman一致性分析顯示,IOPcor與IOPNCT的一致性最好,組內(nèi)偏差為(-0.5±1.8)mmHg,與IOPDCT的一致性欠佳,組內(nèi)偏差為(-3.9±2.1)mmHg。
　　2.圓錐角膜與正常角膜應(yīng)用Corvis ST所測得大部分生物力學(xué)參數(shù)存在明顯統(tǒng)計學(xué)差異。ROC曲線分析顯示,所測量的生物力學(xué)參數(shù)中,角膜最大壓陷深度(DA)對于圓錐角膜的診斷效率最高,曲線下面積0.865。并且隨著圓錐角膜嚴(yán)重程度的升級其診斷效率逐

6、漸提高。兩組組中DA與IOP,CCT和角膜中央3 mm直徑內(nèi)體積成負(fù)相關(guān)性。
　　3. Corvis ST測得正常角膜生物力學(xué)參數(shù)與青光眼患者組相比,第一/二壓平速度較慢,最大壓陷曲率半徑和屈膝峰間距較小。正常角膜組的DA比POAG和PACG組均較低,但POAG組和PACG組之間無明顯差異。三組中DA與IOP均呈明顯負(fù)相關(guān)性。
　　4.角膜仿體中央角膜厚度為504.12±17.04μm,拉伸實驗測得不同仿體的楊氏模量位于90

7、~1400 kPa之間。所制作的角膜仿體能都達(dá)到模擬角膜形態(tài)和提供不同硬度的效果。OCT氣沖印壓系統(tǒng)測量角膜仿體和人眼角膜的重復(fù)性非常高ICC分別達(dá)0.9926和0.9695。Bland-Altman一致性分析顯示,不同觀察者之間測量值的重現(xiàn)性好,組內(nèi)偏差為1.1μm。OCT氣沖印壓系統(tǒng)能夠明確區(qū)分不同角膜仿體硬度,且不同眼壓水平時OCT氣沖印壓系統(tǒng)測得角膜仿體硬度與拉伸實驗測得仿體條的楊氏模量均有明顯線性相關(guān)性(r=0.99,P均<0

8、.001)。
　　5.角膜上皮細(xì)胞?-catenin表達(dá)水平隨時間推移逐漸恢復(fù),術(shù)后1月時達(dá)正常水平,且在回復(fù)過程中上皮細(xì)胞凋亡比例及?-catenin表達(dá)水平三組間無差異。三種交聯(lián)方法均會造成角膜基質(zhì)細(xì)胞凋亡,且Genipin組細(xì)胞凋亡最明顯。HE染色發(fā)現(xiàn)三種交聯(lián)方法均會導(dǎo)致角膜水腫炎癥細(xì)胞浸潤,Genipin組炎癥反應(yīng)最重且恢復(fù)速度最慢;Masson染色各組角膜膠原初期排列紊亂,隨時間推移逐漸恢復(fù)。三種交聯(lián)方法術(shù)后角膜基質(zhì)內(nèi)C

9、D34表達(dá)降低,隨著時間的延長CD34表達(dá)水平逐漸恢復(fù),但到術(shù)后1個月時,均未完全恢復(fù)正常。三種交聯(lián)方法不同觀察時間點,均未見角膜內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。
　　6.Genipin, Rapid-CXL和Standard-CXL均能有效增強(qiáng)術(shù)后兔角膜生物力學(xué)強(qiáng)度,早期Genipin組8%應(yīng)變時楊氏模量增加最多達(dá)278.65%。Rapid-CXL和Standard-CXL術(shù)后生物力學(xué)強(qiáng)度增加效果無明顯差異。3組交聯(lián)兔角膜術(shù)后3月角膜楊氏模量均

10、較術(shù)后7天降低,其中Genipin組下降最明顯約35%~41%。
　　結(jié)論:
　　1.Corvis ST能夠有效測量眼內(nèi)壓且測量重復(fù)性好,與NCT測量結(jié)果相關(guān)性明顯且具有較好的一致性,但較DCT測量值偏低,臨床當(dāng)中三種儀器不能互相替代使用。大多數(shù)Corvis ST所測量的角膜的生物力學(xué)參數(shù),在圓錐角膜患者組和青光眼患者組與正常對照組之間均存在顯著性差異;測量參數(shù)中DA可以作為一個新的參數(shù)輔助診斷角膜生物力學(xué)相關(guān)性疾病。臨床應(yīng)

11、用中需特別注意IOP、CCT等對DA的相關(guān)影響。
　　2.基于OCT氣沖印壓系統(tǒng)設(shè)計合理、功能完善、操作簡單,測量結(jié)果具有很高的重復(fù)性和重現(xiàn)性,測量參數(shù)穩(wěn)定可靠;能夠區(qū)分及定量測量角膜仿體硬度及人眼角膜生物力學(xué)特征相關(guān)形變參數(shù);作為一種新型在體測量角膜生物力學(xué)特征的工具,具有很大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。
　　3.病理和免疫組織化學(xué)研究結(jié)果表明,交聯(lián)后兔角膜上皮和基質(zhì)的形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)特征均有明顯改變,角膜內(nèi)皮均未見損傷。