武媛 綜述 黃悅 審校

(天津醫(yī)科大學眼科醫(yī)院屈光角膜科，眼視光學院，眼科研究所，國家眼耳鼻喉疾病臨床醫(yī)學研究中心 天津市分中心，天津市視網(wǎng)膜功能與疾病重點實驗室，天津 300384)

隨著近視眼在我國發(fā)病率逐年增高及各種治療技術不斷進步，激光角膜屈光手術成為矯正屈光不正的重要方式之一。激光角膜屈光手術術式通常分為以下兩類：激光板層角膜屈光手術和激光表層角膜屈光手術。目前，常見的角膜屈光手術中，激光板層角膜屈光手術主要以飛秒激光小切口基質內(nèi)微透鏡取出術(small incision lenticule extraction，SMILE)和飛秒激光輔助的準分子激光原位角膜磨鑲術(femtosecond assisted laser in situ keratomileusis，F(xiàn)S-LASIK)為代表，激光表層角膜屈光手術主要以經(jīng)上皮準分子激光屈光性角膜切削術(trans-epithelial photorefractive keratectomy，TransPRK)為代表。激光角膜屈光手術通過切削一定量的角膜組織來矯正屈光不正，術后角膜厚度減少，而術中激光的切削以及術后角膜的修復均會使角膜形態(tài)發(fā)生變化，除了激光切削引起角膜前表面的變化以外，在眼內(nèi)壓等的作用下，角膜后表面形態(tài)也會發(fā)生一定變化，對術后的遠期效果產(chǎn)生深遠影響。此外，角膜組織的切削會導致角膜生物力學特性的改變，不同的手術方式對角膜生物力學特性的影響不盡相同，隨著人們對手術安全性有效性及可預測性的新的追求，使得近年來手術前后角膜生物力學的研究成為熱點。本文將對不同激光角膜屈光手術后角膜形態(tài)及生物力學的變化進行綜述。

1 角膜形態(tài)的改變

任何屈光手術的目標都是矯正預期的屈光不正，并盡可能地維持術前眼睛的自然狀態(tài)。激光角膜屈光手術通過激光切削一定的角膜組織使得術后裸眼視力達到正常，但無論何種手術方式，其術后角膜形態(tài)發(fā)生改變是不可避免的，角膜形態(tài)的改變可能會對手術的有效性及術后視覺質量的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。

角膜Q值(Q-value)為目前描述角膜非球面特性較為常用的參數(shù)，可描述角膜曲率從中央到周邊的變化趨勢并定量分析角膜表面的非球面性。當Q=0時，角膜為均一球面；Q＞0時角膜為扁球形，角膜由中央到周邊逐漸變陡峭，即周邊曲率大于中央?yún)^(qū)；?1＜Q＜0時，角膜為橢球形，角膜由中央到周邊逐漸變扁平，即周邊曲率小于中央?yún)^(qū)。角膜屈光手術后角膜前后表面Q值發(fā)生改變。

1.1 角膜前表面形態(tài)的變化

在生理狀態(tài)下，角膜前表面為從中央到周邊逐漸變平坦的非球面形態(tài)，即Q值為負值。研究[1-3]表明：角膜屈光手術后前表面形態(tài)變化顯著，角膜各直徑范圍Q值均由術前負值變?yōu)檎?，其中央至周邊呈負性增加的趨勢在手術前后未發(fā)生變化。SMILE無需制作角膜瓣，相比FS-LASIK的20 mm角膜大切口，其角膜切口小，術后無相關角膜瓣的愈合反應，因此對角膜前表面的影響較少。但由于SMILE激光切削仍改變了角膜中央曲率，其對Q值的影響依舊存在。此外，有研究[4]顯示：FSLASIK術后角膜中央部、中周部及角膜周邊部角膜形態(tài)的變化不同，中央及中周部曲率較術前變得更加陡峭，而周邊部變得更加平坦。TransPRK作為新興的一種角膜表層激光手術方式，激光去上皮與切削基質一步完成，手術時間短，近年來受到廣大屈光手術醫(yī)師的認可。研究[5]顯示：TransPRK手術前后的角膜曲率變化量在以角膜頂點為中心的 3 mm直徑范圍內(nèi)較大；在3～8 mm區(qū)域范圍內(nèi)，其變化量呈逐漸減少的趨勢，提示TransPRK術后角膜曲率的變化也存在區(qū)域性。長遠來看，角膜屈光手術后其角膜前表面Q值均向正值發(fā)展，后趨于穩(wěn)定，中央與周邊呈現(xiàn)區(qū)域性差異。

角膜上皮具有改變其厚度輪廓的能力，以減少表面不規(guī)則，并重建一個光滑的光學表面。研究[6]顯示：SMILE及FS-LASIK術后角膜上皮的修復及重塑對角膜形態(tài)的變化起重要作用。TransPRK去除上皮的區(qū)域與激光切削的區(qū)域是一致的，較傳統(tǒng)的表層手術縮小了角膜的創(chuàng)面，理論上講術后刺激反應更輕，其上皮愈合時間更短。TransPRK術后角膜前表面消融區(qū)變得更加扁平，Q值增加，各區(qū)域角膜上皮厚度與Q值變化量呈顯著正相關[7]。FS-LASIK與SMILE雖然并未去除上皮，但其角膜中央光學區(qū)與周邊的Q值變化也表現(xiàn)出差異，表明除了受角膜上皮愈合影響之外，手術過程中的激光切削模式及能量的區(qū)域性差異也是造成角膜屈光手術后角膜前表面變化的重要因素。

1.2 角膜后表面形態(tài)的變化

1.2.1 角膜后表面高度

角膜屈光手術后醫(yī)源性角膜前凸、屈光回退及圓錐角膜等并發(fā)癥已引起屈光手術醫(yī)師的極大關注。角膜前凸表現(xiàn)在角膜前、后表面向前膨隆。由于角膜前表面受到角膜瓣、激光切削、創(chuàng)面愈合反應及角膜上皮水腫等因素的影響，無法正確地反映角膜前凸程度，而相比之下，角膜后表面能較好地反映角膜前凸的程度，預測角膜對激光消融的反應[8]。角膜后表面高度的變化常被用來反映角膜后表面的前凸程度，其對激光角膜屈光手術后角膜的變化更加敏感，且易于早期發(fā)現(xiàn)角膜擴張膨隆、屈光回退、圓錐角膜等相關并發(fā)癥。

在術后早期階段，角膜后表面有一定程度的前凸，且中央?yún)^(qū)與周邊區(qū)域的變化程度不同，而手術后期有恢復至術前的趨勢[9-10]。SMILE通過制作角膜帽來取出基質微透鏡，其術后角膜頂點及中央后表面高度在術后1個月內(nèi)呈下降趨勢，并在術后1個月時開始恢復[11]，術后早期角膜水腫的發(fā)生可能為其影響因素之一，此外還可能與角膜板層結構生物特性及角膜纖維修復機制有關[12]。

研究[13]顯示：角膜后表面早期變化程度TransPRK少于FS-LASIK，F(xiàn)S-LASIK比TransPRK需要更長的時間才能降至術前水平。蘇燕等[14]則表示：TransPRK術后角膜后表面高度并未發(fā)生明顯前凸，而是較術前發(fā)生輕度的位置后移，隨著傷口的愈合，變化未恢復至術前水平。王同梅等[15]特別指出：FS-LASIK術后早期角膜后表面頂點發(fā)生輕微后移，而周邊部發(fā)生輕微前凸，且周邊區(qū)域變化量較大，并指出這種區(qū)域性的變化特征可能與術后角膜不同部位的溶脹特性以及術后角膜不同部位膠原纖維愈合反應的不同有關，而術后不同時間點變化認為可能與不同時間愈合程度及生物力學變化有關。隨著時間延長，角膜創(chuàng)面逐漸愈合，基質膠原纖維的修復，角膜基質結構排列變得較早期有序，從而使后表面的形態(tài)趨于穩(wěn)定。

1.2.2 角膜后表面非球面性(Q 值)

相較后表面高度值，后表面Q值更能反應角膜后表面整體的形態(tài)變化。研究[16-17]顯示：角膜后表面Q值分布在?0.38～0.18，屈光手術后其值發(fā)生改變。激光切削角膜組織以后，角膜基質的減少使得剩余基質間的張力降低，繼而板層受到周邊基質對其產(chǎn)生的牽拉力，再結合術后眼壓的變化，最終角膜后表面向扁球形發(fā)展，導致了患者角膜后表面的形態(tài)學改變[18]。角膜屈光手術后角膜后表面形態(tài)的變化明顯小于前表面，其變化趨勢與前表面類似，Q值在手術后均向正值方向發(fā)展，使角膜整體變得更加扁平[19-21]。不同屈光度、不同的角膜直徑范圍，手術前、后Q值的變化也會不同。Ganesh等[22]研究發(fā)現(xiàn)：SMILE術后，中、高度近視組角膜后表面Q值變化顯著，而低度組無明顯改變。SMILE術后Q值改變較LASIK明顯，可能由于SMILE采取的微透鏡取出術術后在角膜基質層存在一個潛在腔隙，術后由于眼內(nèi)壓等的作用，使角膜后表面的形態(tài)發(fā)生較明顯的變化，有關機制需進一步研究證實。Gyldenkerne等[23]認為SMILE術后角膜曲率在后表面沒有變化。而Ganesh等[22]研究發(fā)現(xiàn)：在SMILE術后，在中、高度近視組角膜后表面有明顯的陡峭化。目前對于SMILE術后角膜后表面的改變?nèi)源嬖谝欢幾h。TransPRK術后角膜后表面Q值均發(fā)生輕微正向的變化，整體形態(tài)有變扁平的趨勢，但手術并未改變角膜后表面的整體形態(tài)，提示準分子激光角膜屈光手術不會對角膜后表面造成較大影響[14]。

角膜厚度、剩余角膜基質床厚度、剩余角膜厚度、切削量(深度)與切削比率、眼內(nèi)壓、制瓣方式等因素均會影響角膜后表面形態(tài)變化。研究[24]顯示：對于眼角膜較薄的眼睛來說，PRK等角膜表層手術是更好的選擇，因為其比LASIK保留更多角膜組織，較好地保持角膜生物力學特性。TransPRK的出現(xiàn)，也使得傳統(tǒng)PRK術后不規(guī)則的上皮愈合得以有效改善[25]。

1.3 高度近視術后角膜形態(tài)改變

由于高度近視需要切削的角膜組織較多，術后角膜表面變化更為顯著，增加術后屈光回退的風險。屈光度數(shù)越高，中央切削深度越大，切削的比率越高，Q值的變化越顯著。所以對于高度近視，除了考慮切削深度對手術安全性的影響外，Q值變化大對術后視覺質量的影響亦會增大，術前應考慮在內(nèi)[26]。

Alfredo等[27]認為LASIK矯正高度近視術后角膜表面的顯著扁平化是影響手術長期穩(wěn)定性的不利因素。Ying等[28]指出SMILE矯正高度近視術后角膜非球面性相比FS-LASIK改變較小。研究[29-30]顯示：FS-LASIK和SMILE矯正高度近視術后角膜后表面高度值均增加，而FS-LASIK相較于SMILE變化量略大，SMILE術后角膜后表面形態(tài)穩(wěn)定性相對略好。Wang等[31]也有相似結論，該團隊指出SMILE雖然導致術后前彈力層微變形，但其保留前部基質層完整(小切口區(qū)域除外)，SMILE移除的角膜組織位于較深且相對較弱的基質中，這可以作為術后角膜保持穩(wěn)定的一個因素。另外，SMILE術后角膜層間可能存在潛在間隙，其由后表面高度的變化來補償，因此，SMILE引起角膜后表面高度變化的機制，可能與FS-LASIK、TransPRK不完全相同[32]。但Zhao等[33]指出：SMILE矯正中度和高度近視術后1年內(nèi)，角膜后表面高度與術前相比無顯著差異。裴天序等[26]指出：FS-LASIK與TransPRK在矯正-8.00D高度近視時，TransPRK對患者角膜后表面高度的影響更小，1年隨訪恢復效果更佳。

2 角膜生物力學

角膜屈光手術通過切削角膜來改變屈光狀態(tài)，同時也改變了角膜的組織結構及其生物力學特性，不同的手術方式對角膜生物力學的影響也有所差異。

2.1 測量指標

目前在臨床中，應用眼反應分析儀(ocular response analyzer，ORA)和可視化角膜生物力學分析儀(corneal visualization scheimpflug technology，Corvis ST)測量角膜生物力學較為廣泛。ORA測量指標主要有角膜滯后量(corneal hysteresis，CH)，反應吸收和分散能量的能力，主要與角膜粘彈性[34]有關。角膜阻力因子(corneal resistance factor，CRF)，即角膜整體硬度，是角膜受到的黏性阻力和彈性阻力的總和，反映角膜抵抗外力的能力[35]。Corvis ST可測量動態(tài)角膜反應參數(shù)，主要指標主要有反向凹面半徑(inverse concave radius)、2 mm和1 mm范圍內(nèi)的形變幅值比(DA ratio 2 mm和DA ratio 1 mm)和最大凹面半徑(highest concavity radius，HC radius)、生物力學校正眼壓(biomechanical correction for intraocular pressure，bIOP)、中央角膜厚度(central corneal thickness，CCT)等參數(shù)。

2.2 激光角膜屈光手術后角膜生物力學的變化

自飛秒激光被應用于LASIK手術之后，其制作的角膜瓣更加精確、規(guī)則，但角膜瓣的厚度、側切角以及角膜瓣蒂的位置均仍會對術后生物力學產(chǎn)生影響。研究[36-37]顯示：FS-LASIK和SMILE術后CH和CRF均較術前顯著降低，而SMILE術后CH、CRF降低值顯著低于FS-LASIK。Cao等[38]認為：SMILE飛秒激光切割制作角膜微透鏡后與FS-LASIK飛秒激光切割制作角膜瓣相比，DA ratio 2 mm 和DA ratio 1 mm更大，CCT也更厚，其認為飛秒激光切割和角膜組織的減少均會降低角膜的生物力學，但角膜組織的減少對生物力學的影響更大。當消耗相同的CCT時，SMILE和FS-LASIK對角膜生物力學的影響沒有差異。

PRK屬表層手術，優(yōu)化后的TransPRK利用準分子激光去除角膜上皮，同時進行基質消融，術后無切口，影響其生物力學的主要因素為角膜組織切削量。研究[39]顯示：在術前同等角膜條件及屈光度的情況下，SMILE組術后DA ratio生物力學參數(shù)較PRK組明顯增加，說明SMILE術對角膜生物力學影響更大。與LASIK手術相比，PRK術后CH和CRF的下降量明顯要小[24]。Lee等[40]也表示：與FS-LASIK相比，TransPRK的動態(tài)角膜反應參數(shù)變化較小，提示表層手術相對板層手術對角膜生物力學影響更小。

因SMILE無需制作角膜瓣，更好地保留了前彈力層和前部基質，對角膜生物力學的影響較小。SMILE角膜帽越薄，對前部基質層的損傷越大，生物力學特性的改變越大；而FS-LASIK手術中薄瓣的設計有助于維護角膜力學結構；TransPRK中光滑整齊的基質床創(chuàng)面使得角膜愈合更加牢固緊密，有利于維持角膜生物力學的穩(wěn)定性。

3 角膜形態(tài)改變與生物力學相關性

Zhang等[41]表示：角膜生物力學硬度與角膜中央前表面高度、角膜平均曲率呈負相關，與角膜前表面Q值呈正相關。Liu等[42]表示：角膜前、后表面曲率和非球面形變量對動態(tài)角膜反應參數(shù)有顯著影響，角膜曲率越陡，角膜硬度越低。較陡的前表面曲率與傳入壓平過程中速度較快和外壓過程中變形較大有關；較陡的后表面曲率與外壓過程中速度較快和傳入壓平過程中變形較大相關；更負的角膜前表面Q值與傳入壓平過程中速度較快、變形較大相對應。角膜后表面越呈扁長形，在最高凹陷處對角膜變形的抵抗能力越強。

角膜組織的抗張強度主要分布在前彈力層和前部基質，前彈力層是角膜各層組織結構中黏附性抗拉強度最大的一層；基質層約占角膜整體厚度的90%，是決定角膜生物力學特性的主要部位。角膜屈光手術破壞了角膜完整性，使其形態(tài)和力學結構發(fā)生改變，導致粘彈性及抗張力下降。此外，激光切削角膜組織后，周邊基質的伸展對角膜板層結構產(chǎn)生一定的牽拉力，同時由于眼內(nèi)壓的存在，導致角膜中央平坦化、周邊陡峭，這種生物力學上的變化可能是引起角膜形態(tài)變化的原因。研究[43]顯示：角膜的生物力學作用使得前后表面不同區(qū)域的角膜產(chǎn)生比理論上的預測值更大的形變量，中央?yún)^(qū)角膜比預計更加平坦，周邊區(qū)比預計更加陡峭。術后角膜擴張的發(fā)生和發(fā)展與角膜生物力學特性密切相關[44]。表層準分子激光手術因為避免了角膜瓣的制作，一定程度上節(jié)約了角膜厚度。Dawson等[45]研究顯示：表層切削術能夠更好地保持角膜的生物力學結構，在預防術后角膜擴張方面更有優(yōu)勢，相關研究仍需進一步進行。

4 結語

激光角膜屈光手術后角膜形態(tài)及生物力學的變化不僅影響到角膜屈光狀態(tài)的長期穩(wěn)定性，而且對手術的遠期效果具有重要臨床意義。總的來說，各種角膜屈光手術后均會對角膜形態(tài)及生物力學產(chǎn)生一定影響，且不同手術方式、不同屈光度、不同區(qū)域角膜表面各參數(shù)變化并不一致。近年來，屈光手術后角膜形態(tài)重塑及生物力學的變化已引起臨床醫(yī)生的高度關注，對其進行深入研究不僅有助于更好地進行術前病例的篩選、指導術式的選擇和手術參數(shù)的設計，更有利于提高手術的長期安全性和穩(wěn)定性。隨著科技的進步，未來兼顧屈光度的矯正和最大限度保持角膜生理形態(tài)和功能的屈光手術將成為趨勢。

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