|
赵英涵 综述 洪晶 审校 北京大学第三医院眼科，北京 100191 通信作者：洪晶，Email：hongjing1964@sina.com 引用本文 赵英涵, 洪晶. 角膜前弹力层移植术治疗圆锥角膜研究现状[J]. 中华实验眼科杂志, 2023, 41(3):285-288. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20200307-00151.   【摘要】角膜前弹力层分隔角膜上皮和前基质。可能与保持角膜的透明性和稳定角膜形态与生物力学有密切的联系。圆锥角膜出现前弹力层的断裂和基质胶原填充等组织病理表现。角膜前弹力层移植术是一种新型的角膜移植术，适用于角膜接触镜治疗效果不佳，且不适合紫外线角膜交联和角膜基质环植入治疗的进展性重度圆锥角膜患者。手术使用完整眼球或前板层角膜植片作为供体来源，用基质床或基质袋法将植片植入患眼的角膜基质层。手术并发症包括术中角膜穿孔及术后急性角膜水肿。手术后5年总体成功率84%，术后患者视觉质量、角膜形态有明显改善，同时可有效预防疾病进展，推迟或避免进行穿透角膜移植术或深板层角膜移植术。该手术具有创伤小、术中及术后并发症少的优势，但其手术技术精度高、难度大。本文就角膜前弹力层移植术的理论基础、最新的手术技术及预后和转归情况进行综述。 【关键词】圆锥角膜; 前弹力层; 角膜前弹力层移植术; 基金项目：国家自然科学基金面上项目 （81970768） DOI：10.3760/cma.j.cn115989-20200307-00151 圆锥角膜是一种非炎症性、双侧非对称的角膜扩张性疾病。以角膜基质变薄为主要病理改变，表现为角膜局限性圆锥样突起及角膜曲率改变。圆锥角膜患者的视力缺陷往往表现为近视和不规则散光。随着角膜逐渐扩张和变薄，不规则散光程度逐渐进展，患者视力也逐渐下降进而丧失，因此圆锥角膜成为了角膜移植的主要适应证之一[1]。 对于轻、中度圆锥角膜，可采用多种治疗手段延缓疾病进展，包括佩戴硬性透氧角膜接触镜、紫外光角膜胶原交联和角膜基质环植入[2]。穿透角膜移植术(penetrating keratoplasty，PK)是重度圆锥角膜传统的首选治疗方式，近年来深板层角膜移植术(deep lamellar keratoplasty，DLKP)也逐渐成为重度圆锥角膜一种较为成熟的治疗手段。Meta分析结果显示DLKP治疗圆锥角膜术后最佳矫正视力达0.5及以上的眼数明显少于PK，但2种治疗方案在术后角膜散光及屈光不正的等效球镜度方面无明显差异，而DLKP术后发生内皮型排斥反应的患者少于PK，即PK术后视觉质量略优于DLKP，但DLKP更有利于保留患者术后角膜内皮数、减少排斥反应[3]。目前DLKP是治疗未发生角膜穿孔的进展期圆锥角膜的有效手段之一，但临床上仍缺少更安全、术后视觉效果更好的治疗手段。 随着医疗技术的不断发展，角膜前弹力层移植术(Bowman layer transplantation)成为治疗进行性重度圆锥角膜的新思路之一。现有关于角膜前弹力层移植术治疗圆锥角膜的研究有限，但已有研究对其术后进行长达7年的随访[4]。由于角膜前弹力层移植术需要对基质层间进行人工分离和供体前弹力膜的处理，手术技术难度较大，目前尚未在临床得到广泛应用[2]。本文就角膜前弹力层移植术的理论基础、最新的手术技术及预后和转归情况进行综述，以提高对角膜前弹力层移植术的认识。  前弹力层(Bowman membrane)是一层非细胞结构，由上皮细胞和基质细胞分泌形成，光学显微镜下表现为角膜上皮细胞和前基质之间的分界线。前弹力层平均厚度约12 μm，由不规则排列的Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅶ型胶原蛋白及蛋白聚糖构成[5,6]。 前弹力层的功能尚不明确。有研究者认为角膜前弹力层不具有重要功能，因为准分子激光屈光性角膜切削术切削角膜前弹力层后患者并未发生明显的并发症[5,6]；且有研究报道前弹力层先天发育不全的患者也未出现严重的临床症状[7]。然而，也有部分研究者认为前弹力层是角膜中重要的光学和生物力学结构，并猜测前弹力层可能加固了角膜结构，是维持角膜形状、保持角膜稳定性的关键结构[2,8]。此外前弹力层分隔了角膜上皮和前基质，因此推测其阻断了上皮细胞与前基质之间的免疫反应，抑制了两者之间的错误修复和瘢痕形成，维持了角膜的透明性[9]。还有研究者提出，角膜前弹力层作为一种生物学屏障，可以阻止部分病毒在角膜中的扩散[6]。 角膜基质变薄、前弹力层断裂和上皮基底膜铁质沉积是圆锥角膜经典的组织病理学改变三联症。前弹力层的组织病理改变包括断裂、被基质胶原填充、高碘酸Schiff阳性结节[10]。 圆锥角膜中存在胶原束的分离，导致了前弹力层边缘有不同程度的变薄进而断裂，且断裂处由前基质形成的增生性胶原组织填充[1,11,12]。胶原成分或排列结构的改变可能导致角膜基质层结构的不稳定，圆锥角膜基质层中胶原成分种类少于正常角膜[13]。此外，有研究显示在前弹力层边缘也可观察到角化细胞入侵[12]。综合上述研究推测前弹力层在稳定角膜形态和生物力学方面有一定作用，因此前弹力层移植手术应运而生。 3.1 手术适应证 前弹力层移植术适用于Amsler-Krumeich诊断标准Ⅲ~Ⅳ期的重度圆锥角膜患者，以及矫正视力极差或不能耐受角膜接触镜的圆锥角膜患者[14]，以及不适合紫外线角膜交联和角膜基质环植入治疗的进展性、重度圆锥角膜患者，也可扩大适用于进展明显的中度圆锥角膜患者[2]。 3.2 手术方法 3.2.1 供体植片的来源 前弹力层移植术对供体的要求比PK更加宽泛[2]。目前临床使用的供体材料可大致分为2类：第1类是在供者死亡后24 h内取下的完整眼球[15,16]；第2类是做角膜内皮移植术剩余的前板层角膜植片，包含角膜上皮细胞、前弹力层和部分基质[2,16]。 完整的供体眼球在取完前弹力层的同时可用于其他角膜移植手术，如深前板层角膜移植术(deep anterior lamellar keratoplasty，DALK)和角膜后弹力层内皮细胞移植术(Descemet membrane endothelial keratoplasty，DMEK)[17]。如果一个供体多重应用，则在取材的切口、先后顺序和保存方法上要给予充分的考虑：切口应在角巩膜缘处切开，按DMEK的标准评价内皮细胞，并按照DMEK植片的要求将供体角膜放置在改良后的31 ℃小型器官培养基内，进行不接触式保存[18,19]；在后弹力层和内皮细胞被剥离后，剩余的前板层角膜片放入培养液内继续保存用于前弹力层植片制备[2,19]。 通过比较2种类型的供体材料发现，使用完整眼球制备前弹力层植片的成功率为69.4%(25/36)，使用前板层角膜植片制备植片的成功率为72.2%(26/36)；植片的撕裂是前弹力层植片制备失败的最主要原因，占90.5%(19/21)，其余失败的原因是植片取材过厚，占9.5%(2/21)[19]。 3.2.2 植片的制备 角膜前弹力层移植术植片的制备技术多为人工剥离方法[2]。人工剥离制备前弹力层植片有2种术式。第1种术式是由Lie等[9]于2010年提出：首先去除供体角膜全部上皮细胞，向前弹力层下注射空气以分离角膜基质与前弹力层，0.06%台盼蓝染色前弹力层后，用30G的针划开半圈前弹力层外缘，手术镊撕下完整的前弹力层；用直径9.0 mm环钻钻取制备厚度(15±10)μm的前弹力层植片，并将其储存在常规使用的31 ℃器官培养基中备用。由于前弹力层本身的弹性，植片上皮面会自然向外卷起。第2种术式是由van Dijk等[16]在第1种术式的基础上改进而来：首先机械刮除角膜上皮细胞，30G的针沿角膜边缘划开完整的一圈，使用McPherson手术镊和特制剥离器(DORC International BV)从边缘开始逐渐向中央区分离并撕下前弹力层；环钻钻取得到直径9.0~11.0 mm的前弹力层植片，并放入70%的酒精中30 min彻底去除残存的上皮细胞，平衡盐溶液浸洗后采用与术式1相同的方法进行保存。 近年来随着飞秒激光技术的发展，研究人员也开始尝试利用飞秒激光辅助制备植片[2,20,21]。手术步骤如下：取供体眼球，去除角膜表面上皮细胞，台盼蓝染色前弹力层，生理盐水冲洗角膜表面，负压吸引角巩膜缘；设定飞秒激光仪器程序为前板层角膜移植，设置最大切割直径为10.0 mm，切割深度为20 μm，自动切割获得前弹力层植片，用McPherson镊取下植片等待后续移植手术[20]。 通过比较5例飞秒激光制备的植片和5例手工制备的植片，发现由飞秒激光制备的植片后表面更光滑，但植片更厚、且难以保证植片厚度的稳定性，同时供体必须是完整的眼球，最大切割直径为10 mm，需要完全清除上皮细胞后才能保证切割深度的准确性[20]。这些因素限制了飞秒激光技术在此领域的广泛应用。鉴于植片越薄、分界面越光滑，视力的提升越显著，飞秒激光制备的植片与人工剥离方式相比，并没有明显的优势[20,21]。 3.2.3 手术方法 前弹力层移植术有基质床法和基质袋法2种术式，手术均在局部麻醉下进行[2]。基质床法步骤如下：用飞秒激光切开基质层，设定切割直径为9 mm，深度约为60 μm，末端留有蒂；掀开上方基质片，暴露下方植床并充分冲洗植床；将前弹力层植片放置植床表面并展平，再把表层基质片原位盖回到前弹力膜表面，对齐切口以促进创口表面上皮的尽快修复；最后在角膜表面放置角膜接触镜，以避免眼睑挤压角膜表面导致植入物移位和脱出[9]。基质袋法手术方式借鉴了DALK术中板层分离的技术[15]：术前按摩眼球10 min，在角膜缘的左右两侧用钝针头穿刺吸出前房水，然后向前房内注射消毒气体；在角膜边缘上方打开结膜，在角膜缘外1~2 mm处，制备5.00 mm长的板层切口；分离铲进行层间分离制备基质袋；通过前房内气泡在内皮面的反光折射判断剖切的深度，剖切的适宜深度为1/2的角膜厚度，分离过程中保持水平操作避免穿孔[22]；将前弹力层植片再次浸泡于70%浓度的酒精30 s，等渗生理盐水冲洗后进行台盼蓝溶液染色；将前弹力层植片展开放入基质袋中，需注意植片应放置于正中央且完全展平；术毕用平衡盐溶液置换前房内的消毒空气，恢复眼压[15,21]。术中可使用眼前节光相干断层扫描仪观察基质袋深度，也可用于判断前弹力层植片是否放入囊袋。此外，也有术者使用镊子将折叠的植片放入基质袋，再用虹膜铲将植片展开以减小切口[22]。 3.2.4 术后用药 术后用药原则为抗生素滴眼液如0.5%氯霉素滴眼液6次/d，用药1周；甾体类抗炎药滴眼液如0.1%地塞米松滴眼液4次/d，用药1周[15]。 3.3 并发症 该手术的并发症较少，主要包括术中角膜穿孔，发生率为10%。一旦发生术中角膜穿孔，可选择等待穿孔自然愈合，也可以改行PK[2,15,16]。手术远期的并发症有术后3~5年发生的急性角膜水肿，分析发现所有出现这种并发症的患者均有变态反应性结膜炎病史和术后频繁揉眼的不良习惯[23]，因此认为急性角膜水肿并非由手术直接引起。 3.4 疗效评估 3.4.1 短期疗效 视觉质量方面，术后3周患者的矫正远视力(corrected distance visual acuity，CDVA)和角膜接触镜矫正远视力(contact lenses-CDVA，CL-CDVA)均有明显提升，且CL-CDVA在术后2个月内仍有进一步改善[9]。屈光参数方面，术后1个月时角膜平均曲率和角膜最大曲率较术前明显降低[23]；角膜最大曲率在术后6个月时仍有持续下降的趋势[16]。 角膜结构变化方面，研究者为了更好评估角膜结构的变化，将角膜基质层分为前层(角膜前表面向内侧120 μm范围)、中层和后层(角膜内皮面向内侧60 μm范围)3部分；通过Pentacam角膜地形图灰度值的变化评估角膜组织致密度(densitometry values)，角膜组织致密度越高，角膜的透明性越差[23]。术后1个月，中层及后层角膜组织致密度明显增加，但患者自觉视觉质量有提升[23]。术后1个月角膜后表面散射值升高达到峰值，于术后6个月时明显降低，并在术后1年内保持相对稳定[24]。术后6个月内角膜透明度保持良好，上皮下无瘢痕形成；前弹力层植片在裂隙灯显微镜和光相干断层扫描成像图像中均显示为白色细线；角膜地形图显示角膜曲率相对平滑，角膜中央变平坦[9]。 3.4.2 长期疗效 视力改善方面，术后1年裸眼视力、CDVA和CL-CDVA有明显改善且保持相对稳定；术后1年平均最佳球镜矫正视力(best spectacle-corrected visual acuity，BSCVA)有显著提高，且在术后3年内保持相对稳定[16,23,24]。术后3年内有72.2%(13/18)的患眼BSCVA有提高，22.2%(4/18)的患眼保持稳定，5.6%(1/18)的患眼有所下降；而术后3年内最佳角膜接触镜矫正视力(best contact lens corrected visual acuity，BCLVA)与术前相比并无改善；术后5~7年内BSCVA保持相对稳定，较术前有明显改善[16]。术后5年内患者视力Snellen分级，有38%(5/13)的患者评分提高至少2级，15%(2/13)的患者提高1级，31%(4/13)的患者无提高或下降，15%(2/13)的患者出现下降；而术后5年内各时间点平均BCLVA均与术前相比无明显改善[23]。 屈光参数方面，术后1年时，角膜总高阶像差均方根、4阶像差均方根、5阶像差均方根及球差较术前有显著的提升，而彗差和3阶像差均方根较术前并未表现出明显差异[24]。研究还发现，术后1年角膜前后表面的高阶像差较术前均有显著降低，但后表面高阶像差的改善程度更为明显，推测是由于大多数植片放置于深层基质所导致[24]。术后3年内90%(18/20)的患眼表现出前表面SimK、角膜最大曲率和后表面角膜平均曲率的下降且保持相对稳定；同时患眼的平均等效球镜有明显下降，但柱镜无明显改善[16]。van Dijk等[23]研究也发现，角膜平均曲率与角膜最大曲率在术后5年内保持稳定。 角膜结构变化方面，术后1年，角膜中心区域(直径<2 mm)的前层角膜的角膜组织致密度有所降低，而该位置深层角膜的角膜组织致密度却有所升高；角膜旁中间区域(直径2~6 mm)以及周边区(直径6~10 mm)的中层和深层角膜角膜组织致密度均有明显升高；术后2年，角膜最薄点厚度较术前有提升，但中心角膜厚度无明显改善；同时前层角膜的角膜组织致密度首次出现明显升高[23]。术后3年，角膜中心及最薄点平均厚度均较术前有增加，角膜内皮细胞密度无明显变化[16]。术后5年，角膜最薄点厚度保持相对稳定，中心角膜厚度仍无明显改变，前、中及后层角膜组织致密度均保持相对稳定，且较术前有明显改善[23]。Kaplan-Meier分析手术总体5年成功率约为84%，手术成功意味着患者在术后5年内未出现疾病进展及严重并发症；内皮细胞密度在术后5年内保持相对稳定。5年内无患者需要再次角膜移植(包括PK、DALK)[23]。对比角膜交联术后1年和3年的失败率为8%~33%，认为角膜前弹力层移植术是有效延缓疾病进展的治疗手段[5,23]。 3.5 优缺点分析 综合上述临床实践结果，分析角膜前弹力层移植术有以下8个方面优点。第一，前弹力层移植手术相比于PK和DALK对角膜结构影响更小，手术时间短，创伤性小，尽可能保护了角膜的完整度[10]。第二，前弹力层移植是完全的眼外操作，与PK和DALK相比，术中没有切口也没有缝合，因此避免了切口或缝合相关并发症的发生，而且术后护理更加简单[2,9,25]。第三，因为前弹力层是非细胞结构，所以术后不会出现免疫排斥现象[23]。第四，发生术中炎症及脉络膜出血等术后并发症的概率低[4]。第五，术后皮质类固醇用药时间短，术后类固醇相关并发症发生率低。第六，术后视力恢复所需时间短于PK和DALK[9]。第七，分层制备植片可实现供体眼球的多次利用[10,17]。第八，若手术失败可以更换为其他角膜移植手术进行治疗[6,9]。 同时，角膜前弹力层移植术也有如下的缺点，使其尚未成为主流治疗手段。第一，患眼角膜基质层分离得到基质袋或基质床的操作精度要求高，需要术者有丰富的手术经验，否则会导致术中后弹力层穿孔的并发症。第二，角膜前弹力层的生理功能尚未达成共识，且其在圆锥角膜发病机制中起到的作用也尚不明确，尽管临床实践中取得了一定的疗效，仍需进行进一步的理论研究。第三，目前接受角膜前弹力层移植术的患者数量少，有关其安全性和有效性的研究缺少对照组，因此也缺少相关循证医学资料。 角膜前弹力层移植术适用于不适宜角膜交联手术的重度或进展性圆锥角膜患者。与传统角膜移植术相比，角膜前弹力层移植术具有手术创伤更小、术后恢复更快的特点。其对供体材料要求低，可以应用内皮活性差或无活性保存的供体角膜，也可以应用角膜内皮取材后的剩余供体材料。此手术可以有效控制病情的进展，且术后患者病情若持续进展，可再次行PK和DALK。然而目前受限于手术技术较为精细及眼科医生对这种手术方法不熟悉，临床上尚未广泛应用。有限的研究初步显示其在提高患者视觉质量、改善角膜形态方面有较好的疗效。未来仍有待更多的研究进一步证明其安全性和有效性。 利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突 参考文献（略） |
|
|
