角膜基质透镜植入联合角膜胶原交联术治疗圆锥角膜术后角膜上皮重塑

贺 婷,申 笛,孙西宇,周 堃,王亚妮,韦 伟

0 引言

圆锥角膜发病率为0.05%～2.3%,是一种以进行性角膜扩张和角膜中央变薄为特征[1]的角膜营养不良,表现为矫正视力下降,近视、角膜不规则散光加重,最终可导致失明[2]。目前,圆锥角膜的治疗方法有配戴硬性角膜接触镜(rigid gas-permeable,RGP)、角膜基质环植入术(intracorneal ring segment implantation,ICRS)、角膜胶原交联术(corneal collagen cross-linking,CXL)和角膜移植术[3-6]。CXL可有效稳定圆锥角膜的进展,但CXL受到角膜厚度的限制[4,7]。穿透性角膜移植术(penetrating keratoplasty,PKP)通常是提高视力的首选治疗方法,但是受到供体数量的限制[8-9]。近年来,将飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术(small-incision lenticule extraction,SMLIE)获得的角膜基质透镜用于角膜移植可治疗不同类型的角膜疾病,如圆锥角膜[10-16]。此外,飞秒激光辅助下的角膜基质透镜植入(femtosecond laser-assisted stromal lenticule addition keratoplasty,SLAK)后再进行CXL可进一步防止角膜扩张,从而控制圆锥角膜的进展[17-18]。然而,研究发现,SLAK后角膜上皮厚度(corneal epithelial thickness,CET)会发生变化[19-20]。有研究对CXL术后患者进行随访也发现了角膜上皮重塑[4,21]。但目前尚未有研究发现飞秒激光辅助下的角膜基质透镜植入联合角膜胶原交联术(SLAK-CXL)术后是否会发生角膜上皮重塑,也没有研究证实SLAK-CXL术后影响角膜上皮重塑的因素。因此,本研究通过分析接受SLAK-CXL的圆锥角膜患者的随访资料探究术后角膜上皮的重塑规律。

1 对象和方法

1.1对象回顾性、观察性研究。收集2020-09/2021-10于西安市第一医院激光近视治疗中心接受SLAK-CXL的圆锥角膜患者28例29眼,其中男21例21眼,女7例8眼,平均年龄24.21±5.90岁。纳入标准:(1)年龄18～40岁;(2)确诊为原发性圆锥角膜(进展期);(3)停戴角膜接触镜至少1mo;(4)角膜最薄点厚度(thinnest corneal thickness,TCT)<400μm。排除标准:(1)严重的角膜瘢痕或混浊;(2)全身性疾病病史;(3)既往有眼外伤及眼部手术史。本研究遵循《赫尔辛基宣言》,经西安市第一医院伦理委员会批准(伦理审批号:202109)。所有受体患者术前均被告知相关风险,所有供体患者均被告知其角膜基质透镜将被利用,排除存在人类免疫缺陷病毒、梅毒螺旋体、乙型肝炎和丙型肝炎等,并签署知情同意书。

1.2方法

1.2.1检查方法纳入患者术前均检查裸眼视力(uncorrected distance visual acuity,UDVA)和矫正视力 (corrected distance visual acuity,CDVA)、眼压(intraocular pressure,IOP)、屈光度、角膜曲率,并使用Sirius三维眼前节成像仪测量TCT、角膜前表面曲率平坦值(flattest meridian keratometry,Kf)和陡峭值(steepest meridian keratometry,Ks),使用RTVue100前节OCT内置系统软件测量CET,其中OCT检查前2h内嘱患者不使用任何药物,由同一位经验丰富的技术人员在半暗室环境中测量以瞳孔为中心的直径9mm范围内CET,分为中央区(0～2mm)、旁中央区(2～5mm)、中周区(5～7mm)和外周区(7～9mm)4个区域,再将旁中央区、中周区和外周区分为上方(S)、鼻上方(SN)、鼻侧(N)、鼻下方(IN)、下方(I)、颞下方(IT)、颞侧(T)、颞上方(ST)共25个区域(图1),采用OCT内置系统软件自动分析得出每个区域的CET。

图1 角膜上皮分区示意图(以右眼示例)。

1.2.2手术方法

1.2.2 .1角膜基质透镜的制备供体透镜来自已知屈光度、大小和厚度的当日行SMILE手术的患者,选择散光低于-0.5D的基质透镜行后期植入。采用VisuMax飞秒激光进行SMILE手术,脉冲重复频率为500kHz,能量为33nJ,光斑距离为4.5mm。具体参数:基质透镜直径(光学区)6.5～6.7mm,边切角度130度,角膜帽直径7.5mm,厚度110～200μm,以2mm长度侧切口完整取出基质透镜。术中提取的基质透镜暂存于平衡盐水溶液(balanced salt solution,BSS)中保存。

1.2.2 .2SLAK-CXL 患者术眼行表面麻醉,将瞳孔散大至直径8mm以上,使用VisuMax飞秒激光制作角膜基质囊袋,囊袋切口3mm,深度110～216μm,直径7.0～7.5mm,使用透镜分离器钝性分开囊袋。将0.25%核黄素注入囊袋,同时浸泡待植入的角膜基质透镜10min,随后使用BSS冲洗囊袋及基质透镜。使用透镜镊钳夹住透镜后通过切口置入囊袋,以圆锥角膜的锥顶位置为中心,将基质透镜铺平,用Weck Cel海绵擦拭角膜,以去除界面上多余的液体。采用KXL角膜交联仪行紫外线脉冲式照射(1s亮,1s暗),紫外线波长370nm,能量强度45mW/cm2,照射4min,总能量5.4J/cm2。术毕配戴角膜绷带镜。

1.2.2 .3术后处理术后给予0.3%加替沙星滴眼液(每日3次)、小牛血去蛋白提取物滴眼液(每日4次)、0.1%溴芬酸钠滴眼液(每日2次),持续1wk。术后4d角膜上皮愈合后摘除角膜绷带镜,加用0.1%氟米龙滴眼液(每日6次),持续6wk,每周递减1次;羟丙甲纤维素滴眼液(每日4次),持续3mo;0.05%环孢素滴眼液(每日3次),持续3mo。

1.2.3观察指标记录术中植入透镜参数。嘱患者术后2wk,1、2、6mo,1a复查,检查视力、IOP、屈光度及CET,并计算角膜上皮厚度变化量(术后CET-术前CET),检查方法同术前。

2 结果

2.1手术情况纳入患者术中植入透镜均为凸透镜,透镜直径6.70±0.23mm、厚度102.00±15.61μm、底高16.38±3.25μm、球镜度数-4.65±1.20D、柱镜度数-0.17±0.22D、等效球镜度数(spherical equivalent,SE)-4.73±1.18D。手术均顺利完成,术后未见透镜移位、皱褶、排异反应及角膜感染等异常情况。

2.2手术前后视力和IOP及屈光度术后1a,纳入患者UDVA较术前降低,CDVA较术前改善,IOP较术前升高,球镜度数和SE较术前增大,柱镜度数较术前减小,但差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 手术前后视力和IOP及屈光度

2.3手术前后角膜形态变化术后1a,纳入患者Kf、Ks和TCT均较术前增加;术后1mo,纳入患者Kf为57.85±5.35D,Ks为63.55±5.84D,与术前相比差异均有统计学意义(P<0.05);术后1、2、6mo,1a,纳入患者TCT分别为456.60±49.85、433.64±21.09、437.56±48.72、439.64±33.15μm,与术前相比差异均有统计学意义(P<0.05),见表2,图2。

表2 手术前后角膜形态参数变化

图2 手术前后前节OCT角膜剖面图

2.4手术前后角膜上皮厚度变化术后2wk,中央区、旁中央区、中周区和外周区CET均较术前降低;术后1mo,中央区和旁中央区CET升至最高,中周区和外周区CET稍有增加,但仍低于术前;术后1a,中央区和旁中央区CET与术前相比分别降低1.09±7.11、2.42±5.80μm,中周区和外周区CET与术前相比分别增加1.60±5.30、0.88±6.67μm,见表3,图3。

表3 不同区域角膜上皮厚度变化量

图3 术后不同分区角膜上皮厚度变化量。

术后2wk,旁中央区上方和颞上方CET减少较多,分别减少8.80±5.02、9.60±5.94μm;中周区鼻侧、鼻下方和下方CET减少较多,分别减少9.60±9.32、9.60±9.71、8.40±9.15μm;外周区鼻侧CET减少较多,减少6.80±7.98μm。术后1mo,旁中央区上方和颞侧CET变化较多,分别改变-3.94±9.31、4.31±12.09μm;中周区颞上方CET减少较多,减少6.38±7.44μm;外周区下方和颞上方CET减少较多,分别减少3.94±7.24、4.13±7.84μm。术后2mo,旁中央区上方CET减少较多,减少6.00±8.01μm;中周区颞上方CET减少较多,减少5.77±5.04μm;外周区下方和颞下方CET减少较多,分别减少2.69±3.50、2.38±4.13μm。术后6mo,旁中央区颞上方CET减少较多,减少2.31±8.11μm;中周区颞上方CET减少较多,减少3.62±5.16μm;外周区上方和鼻上方CET增加较多,分别增加3.08±10.51、2.85±5.46μm。术后1a,旁中央区上方和颞上方CET减少较多,分别减少6.09±4.35、4.82±6.05μm;中周区鼻上方和下方CET增加较多,分别增加4.18±5.00、4.00±5.18μm;外周区鼻上方CET增加较多,增加4.36±5.32μm,见表3。

2.5植入透镜深度对角膜上皮厚度的影响根据术中植入透镜深度将纳入患者分为深度较浅组(植入深度<150μm,14例14眼)和深度较深组(植入深度≥150μm,14例14眼)。术后1a,深度较浅组患者CET变化较明显,旁中央区和外周区CET减少较多;中周区CET增加较多,以鼻上方和鼻侧CET增加较为明显;但深度较浅组和深度较深组患者各分区CET变化量比较,差异均无统计学意义(P>0.05),见表4,图4。

表4 不同植入透镜深度患者角膜上皮厚度变化量

图4 不同透镜植入深度患者角膜上皮厚度变化量

2.6植入透镜厚度对角膜上皮厚度的影响根据术中植入透镜的厚度将纳入患者分为薄透镜组(透镜厚度<100μm,14例14眼)和厚透镜组(透镜厚度>100μm,14例14眼)。术后1a,薄透镜组患者中央区CET减少较多;厚透镜组患者旁中央区上方、鼻下方、颞下方、颞上方CET变化较多,中周区鼻上方、鼻侧、下方、颞下方CET变化较多,外周区上方、鼻上方CET变化较多,但薄透镜组和厚透镜组患者各分区CET变化量比较,差异均无统计学意义(P>0.05),见表5,图5。

表5 不同植入透镜厚度患者角膜上皮厚度变化量

图5 不同植入透镜厚度患者角膜上皮厚度变化量

3 讨论

CXL虽然可有效阻止圆锥角膜进展[22],但角膜厚度必须大于400μm才能防止核黄素和紫外线对角膜内皮细胞和晶状体的损伤[23],因此限制了CXL的应用。近年来,SMILE手术量显著增大,为临床提供了丰富的人角膜基质来源,通过SLAK将角膜基质透镜植入于受体角膜中,可使角膜基质从结构和功能上进行重建,同时解决角膜基质病变并改变角膜屈光状态[24]。本研究纳入患者植入透镜均为凸透镜,因此患者术后球镜和SE增大,UDVA下降,但植入透镜一定程度上减少了散光,提升了CDVA。此外,SLAK对角膜生物力学的影响较小,干眼症状发生较少、角膜上皮内生的风险较小且对基底神经丛的损伤也较小,可使手术得到更加稳定的预期效果[12,25-27]。本研究发现,术后角膜形态发生了明显变化,但随访期内形态均保持稳定,这与Sachdev等[28]和Ganesh等[17]研究结论一致,上述研究使用SMILE手术获得的角膜基质透镜对圆锥角膜患者行SLAK-CXL术,术后透镜位置稳定,角膜形态改善,有效控制了圆锥角膜的进展。

近年来,高分辨率OCT的使用可有效观察屈光术后及角膜扩张性疾病患者的CET变化[29]。圆锥角膜上皮厚度剖面图呈现为典型的“甜甜圈”模式,即锥顶位置CET较薄,周边CET较厚[30]。由于手术的操作,CET也在随时间变化而变化。本研究使用OCT测量圆锥角膜患者行SLAK-CXL术后CET情况,发现术后2wk时,角膜中央区、旁中央区、中周区和外周区CET均减少,考虑为CXL的持续光化学反应造成,导致角膜硬度增加、胶原纤维厚度增加和对酶促降解的抵抗力增加,从而使角膜结构更加致密,最大限度地减少角膜基质肿胀,改变了其通透性[31-33]。Zhang等[4]研究也有相似的结果,该研究发现手术区域CET在术后1wk显著下降,术后1mo角膜上皮各层恢复至术前水平,与角膜上皮再生期一致。但术后1mo时,本研究发现中央区、旁中央区CET均增加,考虑是术后早期角膜上皮细胞水肿导致;随着细胞水肿的减轻,术后2～6mo时,旁中央和中周区CET逐渐恢复到基线值;而术后1a时,中央区和旁中央区CET减少,中周区和外周区CET增加。该结果与Ganesh等[17]研究结果一致,该研究发现在透镜较厚的位置角膜上皮厚度稍有减少,而透镜较薄的位置角膜上皮厚度稍有增加,考虑是因为透镜植入后角膜周边相比中央产生了潜在空间,角膜上皮的重塑和增厚可代偿性地改变角膜前部的轮廓,使角膜前表面更加规则[34],从而获得更好的矫正视力[35]。

此外,角膜各区域CET并不是等量增加的。本研究发现,术后1a时角膜上方和颞上方CET减少较多,鼻上方和下方CET增加较多。Zhang等[4]也得出了相似的结论,该研究发现上方CET减少较多,下方CET增加较多。但对此现象,尚未有相关的角膜再生机制阐述其原因。然而,通过对FS-LASIK的研究发现,角膜瓣蒂部位于角膜上方,而下方角膜被广泛切开,损伤了鼻侧、下方和颞侧的角膜神经丛,可能造成重塑过程中各区域角膜上皮厚度变化量的差异[36]。参考屈光手术后角膜上皮的重塑规律,SLAK-CXL的切口位于角膜上方,损伤了上方角膜神经丛,影响了上方及颞上方的角膜上皮重塑。此外,圆锥角膜锥顶位置多位于颞下方或鼻下方,而本研究植入透镜的位置位于圆锥锥顶,也可能导致不同部位角膜上皮重塑程度不同,需进一步研究证实。

既往研究发现,对角膜基质的消融致使角膜曲率降低的屈光手术后患者CET增加,增加程度与屈光矫正量有关[37]。因此,本研究分析了术后1a时不同透镜厚度对角膜上皮厚度变化量的影响,结果发现术后1a,厚透镜组中央区、旁中央区和中周区CET变化量较多。考虑是因为透镜较厚时,植入透镜后锥尖处角膜显著增厚,为使角膜轮廓更加规则[20,38],角膜上皮的重塑相对较多。此外,本研究发现,植入深度较浅组CET变化量较多,考虑植入深度较深对角膜生物力学的影响较小[39],从而引起的角膜上皮重塑程度较轻。但因为入组患者数量较少,样本量有限,根据透镜厚度和植入深度的分组可能有不足,结果可能会有偏倚。此外,本研究纳入患者术前TCT变化梯度不大,因此未分析TCT与CET变化量的关系。

综上,本研究通过对随访资料的分析,首次发现SLAK-CXL术后角膜上皮发生重塑的规律。总体来看,术后2wk时CET减少较多,1mo时CET增加较多,但术后1a时CET可大致恢复至基线水平。进一步分析发现,不同部位角膜上皮重塑程度不同,中央区CET先减少后增加再减少的变化趋势较明显。术后1a,旁中央区和中周区上方和颞上方CET减少较多,外周区鼻上方CET增加较多。此外,术中植入透镜深度和厚度与角膜上皮重塑程度无明显相关性。然而,本研究存在一定的局限性:(1)入组患者较少,随访时间较短,数据可能出现偏倚;(2)本研究未标记基质透镜前后面,需进一步研究证实透镜方向对CET变化的影响;(3)缺乏对角膜上皮厚度变化机制的细胞学研究。后续可针对本研究内容开展更大型、更长期的研究,从而确切掌握CET变化的规律,为患者进一步屈光矫正提供临床依据及良好的时机选择。