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方法文章

圆锥角膜中三种不同的角膜胶原交联方案：传统法、快速法与离子导入法

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DOI：

10.3791/53119

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2015年11月12日

 ,  ,  , 
1Quinze-Vingts National Ophthalmology Hospital, 2INSERM UMR S 968, Institut de la Vision, 3Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, 4CNRS, UMR 7210

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

角膜胶原交联（CXL）是目前唯一可用于阻止圆锥角膜进展的保守治疗方法，其通过增强角膜基质的生物力学刚性来实现。本文旨在介绍三种不同CXL方案的操作方法：传统CXL（C-CXL）、加速CXL（A-CXL）和离子导入CXL（I-CXL）。

摘要

圆锥角膜是一种双侧进展性角膜扩张性疾病。为了延缓其进展，近年来角膜胶原交联术（CXL）已成为一种有效的治疗选择。在生物与化学科学中，交联是指反应性分子之间形成新的化学键。因此，角膜胶原交联术的目的是人工增加角膜基质中胶原纤维之间的交联形成。尽管已有多个临床研究证实了传统角膜交联术（C-CXL）方案的有效性，但该方法在手术时长和角膜上皮去除方面仍有改进空间。因此，为了系统评估两种新型优化的CXL方案，我们对接受过以下三种CXL治疗之一的圆锥角膜患者进行了研究：离子导入交联术（I-CXL）、加速交联术（A-CXL）和传统交联术（C-CXL）。A-CXL是一种速度提高6倍的交联术，采用比常规方案高10倍的UVA辐照强度，但仍需去除角膜上皮。离子导入是一种经上皮的非侵入性技术，通过施加微小电流促进核黄素在角膜中的渗透。采用眼前节光学相干断层扫描（AS OCT）和 体内 共聚焦显微镜（IVCM）结果显示，在治疗穿透深度方面，传统CXL方案仍是治疗进行性圆锥角膜的标准方法。加速CXL似乎是治疗薄角膜的一种快速、有效且安全的替代方案。离子导入法的应用仍在研究中，应更加谨慎地考虑使用。

引言

圆锥角膜是一种双侧性、进行性的角膜扩张性疾病，在普通人群中发病率约为1/2,0001，可导致角膜形态改变，从而引起视力下降2。圆锥角膜通常在青春期早期出现，并持续进展至生命第三至第四十年，此后疾病通常趋于稳定，但其进展过程在不同患者中可能存在差异。通过阻止圆锥角膜的进展，角膜交联术旨在推迟或避免角膜移植术的需要。

迄今为止，经临床研究证实，治疗进行性圆锥角膜唯一有效且安全的方法是传统的角膜胶原交联（C-CXL）方案，其目标是增加角膜的刚度，从而阻止圆锥角膜的进展3-8。为了缩短手术时间并降低C-CXL的其他潜在风险因素（如感染性角膜炎或基质雾状混浊）9，已提出多种改进方案。首先，在加速型CXL（A-CXL）中，采用更高的UVA辐照强度，在更短的时间内完成照射10。其次，为避免上皮刮除的需要，已采用跨上皮途径。然而，与传统方案相比，这些方法的效果有限11。目前最新的在CXL过程中实现角膜核黄素跨上皮递送的方法是离子导入法（I-CXL），但该疗法尚未得到系统性评估12。离子导入是一种非侵入性技术，通过施加微弱电流促进离子化药物穿透组织。在离子导入介导的CXL中，核黄素被离子化后穿透角膜上皮进入角膜组织。

活体共聚焦显微镜（IVCM）是一种用于成像角膜的方法，可突出显示圆锥角膜等疾病中异常角膜的细胞变化13。事实上，IVCM 已证实圆锥角膜患者角膜各层均存在结构改变，特别是基底下神经丛密度和基质角膜细胞密度显著降低13-15。此外，IVCM 在角膜交联术（C-CXL）后角膜微结构分析中也显示出高度的便利性16。

角膜交联术后1个月，在前节光学相干断层扫描（AS OCT）中可观察到一条位于角膜基质约300 µm深度处的高反射线，称为角膜分界线17,18。C-CXL术后通过共焦显微镜（IVCM）可获取角膜结构改变的信息，包括在300 µm深度范围内角膜基质细胞的缺失。该无细胞区域的深度以及AS OCT所显示的角膜基质内分界线的深度，似乎与CXL治疗的有效穿透深度相关19，因此在CXL术后1个月通过AS OCT测量角膜分界线的深度已被提出作为评估CXL疗效的一种有效临床方法18。

本研究通过眼前节光学相干断层扫描（AS OCT）和共聚焦显微镜测量角膜基质交联后基质内的分界线，评估三种不同角膜胶原交联方案（传统法、快速法和离子导入法）的治疗效果。此外，我们采用体外共聚焦显微镜（IVCM）对三种治疗后角膜微结构的变化进行定量分析。

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方案

这些方案遵循本机构人类研究伦理委员会的指南。

1. 传统角膜胶原交联术（C-CXL）

1. 患者准备

  1. 手术前5天，每日两次在治疗眼滴入1%的匹鲁卡品滴眼液。
  2. 在手术室无菌条件下，让患者仰卧。
  3. 给予局部麻醉，例如0.4%奥布卡因。
  4. 用碘伏消毒剂清洁眼睛及眼周皮肤两次。
  5. 使用开睑器保持眼睛睁开。

2. 上皮去除

  1. 使用圆形角膜标记器在角膜中央9.0 mm区域做标记。
  2. 使用钝性刮匙通过机械清创去除中央7.0至9.0 mm的角膜上皮。

3. 应用核黄素

  1. 每分钟在角膜上滴加0.1%核黄素与20%右旋糖酐混合液一次，持续20分钟。

4. UVA 照射

  1. 在5 cm的工作距离下，使用波长为370 nm、辐照度为3 mW/cm2（表面剂量为5.4 J/cm2）的UVA光照射角膜，持续30分钟。

用于光子眼科手术、光激发和医学过程分析的眼科激光装置。

图1：C-CXL中的UVA照射。 角膜接受波长为370 nm、辐照度为3 mW/cm2（表面剂量5.4 J/cm2）的UVA光照，工作距离为5 cm，照射时间为30分钟。请点击此处查看该图的放大版本。

  1. 照射过程中，每 5 分钟在角膜上滴加一滴核黄素。
  2. 照射过程中，必要时可添加局部麻醉剂（奥布卡因 0.4%）。

5. 手术结束

  1. 在手术眼内滴注抗生素滴眼液（妥布霉素 0.3%）和人工泪液（透明质酸钠滴眼液 0.18%）。
  2. 手术结束时佩戴软性绷带式隐形眼镜，直至角膜完全再上皮化。再上皮化通常需要 3 天。
  3. 开具镇痛药物，如对乙酰氨基酚（500 mg）加可待因（30 mg），每日 6 片。
  4. 角膜再上皮化后，开始局部使用糖皮质激素治疗（局部使用地塞米松 1 mg/ml），持续 3–4 周；同时每日使用人工泪液 4 次，持续 1 个月。

2. 加速角膜胶原交联（A-CXL）

1. 患者准备

  1. 手术前5天，每日两次在治疗眼滴入1%匹鲁卡品滴眼液。
  2. 在手术室无菌条件下，让患者仰卧位平躺。
  3. 给予表面麻醉，例如0.4%奥布卡因。
  4. 用碘伏消毒剂清洁眼部及眼周皮肤，重复两次。
  5. 使用眼睑撑开器保持眼睛睁开。

2. 上皮细胞去除

  1. 使用圆形角膜标记器标记角膜中央9.0 mm区域
  2. 用钝性刮匙进行机械性清创，去除中央7.0至9.0 mm的角膜上皮。

3. 应用核黄素

  1. 在角膜上每 2 分钟施用 0.1% 核黄素（不含右旋糖酐）一次，持续 10 分钟。

4. UVA 照射

  1. 在5 cm的工作距离下，使用波长为370 nm、辐照度为30 mW/cm2（表面剂量为5.4 J/cm2）的UVA光照射角膜，持续3分钟。
  2. 照射过程中，如有需要，可局部使用表面麻醉剂（oxybuprocaïne 0.4%）。

5. 手术结束

  1. 在手术眼内滴入抗生素滴眼液（妥布霉素 0.3%）和人工泪液（透明质酸钠滴眼液 0.18%）。
  2. 手术结束时佩戴软性绷带式隐形眼镜，直至角膜上皮完全修复。上皮修复通常需要 3 天。
  3. 开具止痛药物，如对乙酰氨基酚（500 mg）联合可待因（30 mg），每日服用 6 片。
  4. 角膜上皮修复完成后，开始局部使用糖皮质激素（局部滴用地塞米松 1 mg/ml），持续 3–4 周。同时，每日使用人工泪液 4 次，持续 1 个月。

3. 离子导入交联术（I-CXL）

1. 患者准备

  1. 手术前5天，每日两次在治疗眼滴入1%匹鲁卡品滴眼液。
  2. 在手术室无菌条件下，让患者仰卧位躺下。
  3. 给予局部麻醉，如0.4%奥布卡因。
  4. 用碘伏消毒剂清洁眼睛及眼周皮肤两次。
  5. 使用眼睑撑开器保持眼睛睁开。

2. 放置离子电渗装置。

  1. 在手术区域下方的前额上贴上粘性被动电极。
  2. 将主动电极（即吸引环）应用于睁开的眼部。在释放吸引之前，将吸引环对准角膜周边居中放置。

导管插入和液体引流监测设备的手术操作设置。

图2. 离子导入装置。 被动电极置于手术区域下方的前额，而主动电极则为一个吸引环，应用于睁开着的眼部。请点击此处查看该图的高清版本。

3. 应用核黄素

  1. 用不含右旋糖酐的低渗0.1%核黄素填充负压环。

白内障手术设置、人工晶状体植入术、眼科手术技术。

图3. 核黄素在I-CXL中的应用。将低渗0.1%核黄素（不含右旋糖酐）注入负压环中。请点击此处查看该图的放大版本

  1. 将电流从 0.2 mA 开始，逐渐增加至 1.0 mA，总离子导入时间为 5 min（图 4）。

显示经皮药物递送实验电流设置的离子导入装置。

图4. 用于核黄素渗透的离子导入装置。 初始电流为0.2 mA，随后逐渐增加至1.0 mA。总离子导入时间为5分钟。 请点击此处查看此图的放大版本。

4. UVA 照射

  1. 用波长为370 nm、辐照度为10 mW/cm²的UVA光照射角膜2 (5.4 J/cm2 表面剂量）在5 cm工作距离下照射9分钟。
  2. 照射期间，局部使用麻醉剂（oxybuprocaï必要时（≤0.4%）。

5. 手术结束

  1. 在手术眼内滴入抗生素滴眼液（妥布霉素 0.3%）和人工泪液（透明质酸钠滴眼液 0.18%）。
  2. 开具止痛药，例如对乙酰氨基酚（500 mg）联合可待因（30 mg），每日6片。
  3. 术后开始局部使用糖皮质激素（地塞米松滴眼液 1 mg/mL），持续3-4周；同时每日使用4次人工泪液，持续1个月。

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结果

在92%的病例中，眼前节OCT可观察到角膜交界线，平均深度为301.6 µm（标准差，73.6）

角膜成像示意图；光学相干断层扫描；医学分析测量。
图 5. 常规角膜胶原交联术（C-CXL）后的界限线。 高分辨率角膜前段光学相干断层扫描（AS OCT）图像，显示术后1个月角膜基质内的界限线，平均深度为 358 µm（白色箭头），标尺为 250 µm。请点击此处查看该图的高清版本。

C-CXL术后1个月，而A-CXL术后在8...

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讨论

使用UVA照射和核黄素的角膜交联（CXL）是阻止圆锥角膜进展的标准治疗方法。核黄素是一种光敏剂，在UVA照射下可诱导产生化学共价键（交联）3。在角膜中，这一现象会在胶原纤维之间形成交联，从而增加角膜的刚性。尽管该现象已有充分描述，但迄今为止尚无角膜内交联的直接证据。然而，多项研究已报道手术后Kmax值趋于稳定，从而证明了C-CXL的有效性3-8。但这种疗效究竟是源于交联作用，还是源于角膜基质的其他微结构改变，目前仍无定论。

CXL疗效的间接临床结果之一是在CXL术后1个月通过眼前节OCT（AS OCT）和共焦显微镜（IVCM）检测到的角膜分界线。最近，Kymionis等人研究表明，利用AS OCT评估的高反射区域对应于共焦显微镜下观察到的无细胞区与有细胞区之间的过渡区域20。因此，AS OCT上观察到的角膜分界线应对应于无细胞基质下方、正常基质上方的活化角质细胞和成纤维细胞所在区域。然而，Yam及其同事21未能证明C-CXL术后6个月时，CXL分界线深度与视力变化及最大K值变化之间存在相关性。是...

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
核黄素        产品编号
C-CXLSooft SPA, Montegiorgio, 意大利Ricrolin                        468465-6
A-CXLAvedro Inc, Waltham, 马萨诸塞州VibeX                              520-01863-006
I-CXLSooft SPA, Montegiorgio, 意大利Ricrolin+                      975481-6被动电极：PROTENS ELITE 4848LE / 主动电极：IONTOFOR CXL
UVA 设备
X-VegaUVA：3 mW/cm2 30 分钟
KXL 系统UVA：30 mW/cm2 10 分钟
X-VegaUVA：10 mW/cm2 9 分钟

参考文献

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