在體角膜生物力學測量方法的建立與臨床應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分析儀(Corvis ST),測量眼內(nèi)壓(IOP)結果的重復性和一致性,并分析圓錐角膜和青光眼患者角膜的生物力學特征。通過設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、、免疫組織生物化學和生物力學性能改變情況。
　　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)性相關檢查,并應用Corvis ST測量角膜生物力學相關形變特征。評估Corvis ST測量IOP的重復性及與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特征的區(qū)別,分析各生物力學參數(shù)對疾病的診斷效率。
　　2.應用熱成型硅膠模擬角膜形

3、態(tài)設計制作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)測量結果的重復性和一致性。應用經(jīng)典單軸拉伸實驗測量仿體楊氏模量,分析系統(tǒng)測量結果與楊氏模量的相關性;進一步通過測量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染色(?-catenin、CD34)及細胞凋亡(TUNEL)分析。并分別于術后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性能。
　　結果:
　　1. Corvis ST測量IOP的重復性好,組內(nèi)相關系數(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用Corvis ST所測得大部分生物力學參數(shù)存在明顯統(tǒng)計學差異。ROC曲線分析顯示,所測量的生物力學參數(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)體積成負相關性。
　　3. Corvis ST測得正常角膜生物力學參數(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均呈明顯負相關性。
　　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性非常高ICC分別達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性(r=0.99,P均<0

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

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

10、較術后7天降低,其中Genipin組下降最明顯約35%~41%。
　　結論:
　　1.Corvis ST能夠有效測量眼內(nèi)壓且測量重復性好,與NCT測量結果相關性明顯且具有較好的一致性,但較DCT測量值偏低,臨床當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相關性疾病。臨床應

11、用中需特別注意IOP、CCT等對DA的相關影響。
　　2.基于OCT氣沖印壓系統(tǒng)設計合理、功能完善、操作簡單,測量結果具有很高的重復性和重現(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特征相關形變參數(shù);作為一種新型在體測量角膜生物力學特征的工具,具有很大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應用前景。
　　3.病理和免疫組織化學研究結果表明,交聯(lián)后兔角膜上皮和基質(zhì)的形態(tài)學和生物化學特征均有明顯改變,角膜內(nèi)皮均未見損傷。