在體角膜生物力學(xué)測(cè)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(píng)估可視化角膜生物力學(xué)分析儀(Corvis ST),測(cè)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(jì)角膜仿體實(shí)驗(yàn)和在體人眼測(cè)試評(píng)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(píng)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(shí)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(duì)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(cè)量角膜生物力學(xué)相關(guān)形變特征。評(píng)估Corvis ST測(cè)量IOP的重復(fù)性及與NCT和DCT測(cè)量方法的一致性。對(duì)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(duì)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(jì)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(gè)不同前房壓力下,觀察者A和B于不同時(shí)間點(diǎn)分別應(yīng)用OCT氣沖印壓系統(tǒng)連續(xù)測(cè)量角膜仿體3次,評(píng)估系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和一致性。應(yīng)用經(jīng)典單軸拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)量仿體楊氏模量,分析系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果與楊氏模量的相關(guān)性;進(jìn)一步通過測(cè)量10名志愿者正常角膜,評(píng)測(cè)系統(tǒng)在體測(cè)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(shí)驗(yàn)眼,左眼為正常對(duì)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(shí)驗(yàn),評(píng)估兔角膜生物力學(xué)性能。
　　結(jié)果:
　　1. Corvis ST測(cè)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(cè)得大部分生物力學(xué)參數(shù)存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。ROC曲線分析顯示,所測(cè)量的生物力學(xué)參數(shù)中,角膜最大壓陷深度(DA)對(duì)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(jí)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(cè)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(cè)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(cè)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(shí)OCT氣沖印壓系統(tǒng)測(cè)得角膜仿體硬度與拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)間推移逐漸恢復(fù),術(shù)后1月時(shí)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(huì)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(huì)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(shí)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(shí)間的延長CD34表達(dá)水平逐漸恢復(fù),但到術(shù)后1個(gè)月時(shí),均未完全恢復(fù)正常。三種交聯(lián)方法不同觀察時(shí)間點(diǎn),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(shí)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(cè)量眼內(nèi)壓且測(cè)量重復(fù)性好,與NCT測(cè)量結(jié)果相關(guān)性明顯且具有較好的一致性,但較DCT測(cè)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(cè)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(duì)照組之間均存在顯著性差異;測(cè)量參數(shù)中DA可以作為一個(gè)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(duì)DA的相關(guān)影響。
　　2.基于OCT氣沖印壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、功能完善、操作簡單,測(cè)量結(jié)果具有很高的重復(fù)性和重現(xiàn)性,測(cè)量參數(shù)穩(wěn)定可靠;能夠區(qū)分及定量測(cè)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(cè)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。