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编号:10245118
角膜接触镜片蛋白质沉淀的共焦点显微镜扫描
http://www.100md.com 《眼视光学杂志》 2000年第3期
     作者:刘毅 谢培英 褚仁远 瞿佳

    单位:刘毅(天津市眼科医院,天津 300020);谢培英(北京同仁医院,北京 100730);褚仁远(上海医科大学眼耳鼻喉科医院,上海 200031);瞿佳(温州医学院,浙江 温州 325027)

    关键词:共焦点显微镜;亲水性角膜接触镜;蛋白质沉淀

    眼视光学杂志000301 [摘 要] 目的:评价共焦点显微镜对亲水性软性角 膜接触镜片上蛋白质沉淀情况的观察作用。 方法:选用G Ⅰ 类和G Ⅳ类镜片为观察对象,分别对镜片的表面和内部进行共焦点扫描 。 结果:蛋白质沉淀主要沉积在镜片的内部,经过洗脱处理后,沉淀团块变小、变 分散。 结论:共焦点显微镜可对角膜接触镜片蛋白质沉淀实施快速、三维实时观察 ,并能够用来观察护理过程对沉淀形态的影响。

    [中图分类号] R778.3 [文献标识码] A
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    [文章编号] 1008-1801(2000)03-0133-03

    Confocal images of protein deposits on hydrophilic contact lenses

    LIU Yi,XIE Pei-ying,CHU Ren-yuan,et al.

    (Tianjin Eye Hospital, Ti anjin 300020)

    Abstract: Objective:To evaluate the value of the confocal microscope in observing protein deposits on the hydro philic contact lens.Methods:New and used hydrophilic lenses were scanned across the surface and in a matrix.Results:Debris from deposits located on the lens surface was re duced, while significant amounts of deposits accumulated in the lens matrix. Cle aning regimens extracted deposits, separating the mass and reducing its size.Conclusion:Confocal microscopy provided rapid, real-time, 3-dim ensional images of protein deposits on hydrophilic contact lenses.
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    Key words: confocal microscope; hydrophilic contact lens; protein deposits

    亲水性角膜接触镜片上的蛋白质沉淀已被人们公认为是引起戴镜并发 症的重要原因,在实际戴用中,需要定期更换[1]。临床上有时要对镜片上的沉淀 进行检测,从而为戴用者提供合理的更换建议,并指导正确验配和戴用。关于蛋白质沉淀的 形态观察,以往用肉眼或常规裂隙灯直接进行,效果难以令人满意[2]。以共焦点 显微镜(confocal microscope)为工具的共焦点显微镜检测系统(confocal microscopy)是近 年来发展起来的一种三维成像系统,与常规的光学显微镜相比,具有无创伤、高分辨、高对 比度的优点,能够对观察对象实施快速、三维扫描,从而提供精确的微细结构图像。眼科主 要将其用于对角膜各层次的活体扫描,曾观察过戴接触镜后的角膜变化,激光手术后角膜 的haze等[3~6]。考虑到角膜接触镜与活体角膜在形状方面有一定的相似性 和临床检测 所需,我们设计了此实验,对角膜接触镜片的蛋白质沉淀进行观察。
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    1 材料和方法

    1.1 仪器 共焦点显微检测系统(日本TOMEY公 司产品),12V/100W碘钨灯照明,聚 焦范围2mm,视 野330μm×240μm,景深15μm,测像分辨率1μm。Sony SVO 6250高分辨率 摄录像装置,S-VHS录像带。HP DeskJet 710C/695C彩色打印机。Epiplan Dry Lens 20/0 .4 W平镜头,用于观察镜片的表面像;Achroplan immersion Lens 40/0.75W锥状镜头用于观察 镜片基质。在WIN95操作平台上,使用Tomey数据库,Commander 2.6.6操作软件,Z-扫描分 析软件。

    1.2 镜片的收集 收集志愿者戴用的G Ⅰ类和G Ⅳ类镜片。镜片收集后,NS冲洗三次,然后扫描。

    1.3 测定方法 将镜片从NS浸泡液中取出以后,保持湿润状态,放置在盛满NS的 青霉素包装瓶底,保持镜片位置固定不动,使其前表面朝向扫描镜头,并将其沿平行于前后 轴方向固定在仪器下颌托的适当位置,调整上下位置,使镜片与镜头在同一水平。先使用20 K镜头,观察镜片的表面情况,然后使用40K的镜头,镜片前表面涂以等张的模拟泪液Vidisc A ugengel(Mann Pharma Berlin),使镜头浸入模拟泪液并贴近镜片,分层次观察镜片的内部。 检测过程全部录入S-VHS。扫描范围为镜片的中央区约3mm直径的区域。扫描完毕,启动Z- Scan分析软件。
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    2 结果

    2.1 图像观察 未使用的新镜片,G Ⅳ类片(58%含水量,Etafil con A),表面 光滑,均匀一致,未见凹凸不平图像,镜片基质中也没有颗粒样物出现。

    戴用40天的 G Ⅳ类片表面不光滑,见有凹凸不平,有细点状沉淀物附着,没有大块状 沉淀出现;戴用2年的G Ⅰ类镜片(38%含水量,Polymacon),虽然表面的沉 淀物较少,也没有密集的凹凸 不平,但是已经出现了划痕。

    图1 戴用2周的Etafilcon A镜片, ACN/TFA处理前 的内部扫描图像。

    图2 传统型镜片戴用2年,ACN/TFA洗脱液处理前,镜片的内部扫描 图像。
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    图3 戴用2周的Etafilcon A镜片,经A CN/TFA处理后的内部扫描图像。

    图4 传统型镜片戴用2年,经ACN/TFA洗脱液处理后,镜片的内部扫描图像。

    G Ⅰ类和G Ⅳ类镜片内部 的沉淀物呈颗粒状,也可以见到较大的、聚集成团的不规则的沉淀图像(图1、图2)。

    当镜片经蛋白酶片处理或用ACN/TFA洗 脱 后,可见镜片内部的沉淀团块变小,数量有所减少,镜片表面也变得相对光滑(图3、图 4)。

    2.2 Z-扫描分析 未使用的新镜片扫描图没有明显的波峰,几乎呈一条直线, 间 断出现的起伏线被认为是镜片材料本身不均匀排列造成。

    而戴用过的镜片的扫描图,出现 高低、宽 窄不一的波峰,多表现为双峰,也有单一峰出现。分别比较使用ACN/TFA处理前后的图像发 现,处理前,多双峰,形态短粗状,相邻二峰间距较宽;处理后,沉淀所对应的波形多表现 为形态细长状,相邻二峰间距离相对缩短。
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    3 讨论

    目前在国内角膜接触镜戴用者中,使用的镜片主要以亲水性 软镜为主,这种镜片是用水凝胶(HEMA)为主要材料制成,容易吸附泪液中的蛋白质成分,成 为引起某些戴镜并发症的重要因素。考虑到蛋白质在镜片上的累积,一般传统型戴用片一年 左右需要更换,其理由是沉积的蛋白质沉淀降低了镜片的亲水性,进而减少了镜片的透氧性 ,增加了发生角膜并发症的危险。在临床验配中,常常需要对镜片的沉淀情况做出评价,以 正确指导镜片的戴用和更换。

    根据FDA的分类标准,亲水性角膜接触镜片被分成四类:G Ⅰ类,含水量<50%,非离子型;G Ⅱ类,含水量>50%,非离子型 ;G Ⅲ类,含水量<50%, 离子型;G Ⅳ类,含水量>50%,离子型。在上述四类镜片材料中,G Ⅳ类镜片由于含水量高, 且 镜片表面带有电荷,所吸附的蛋白质沉淀最多,相反,G Ⅰ类最少。

    以 往,对镜片 蛋白质沉淀的形态观察多采取在肉眼或裂隙灯下观察戴用镜片,由于沉淀蛋白质良好的水溶 性,一般大多仍呈透明状,难以观察出镜片内部沉淀的形态。这主要是由于常规的光学显微 镜或裂隙灯成像不可避免地受到光散射和干涉效应的影响,这种来自焦点平面之上或之下的 干扰,难以做到共焦点,限制了像分辨率,以裂隙灯为例,其放大率不超过40倍。
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    而共焦 点显微镜系统,则克服了上述的不足,一方面,其照明系统被设计成针孔光源,又与物 镜共焦点,这种针孔光源与共焦点,最大限度地排除了上述光干扰现象,可以形成高分辨率 的图像。另一方面,采用了快速的格栅式扫描方式,并借助计算机叠加合成处理,使物像的 视野得到放大,便可以构筑具有高分辨率的三维图像,加之为实时录像观察,便是所称之的 四维图像。共焦点显微镜在x,y平面的侧分辨率可以达 到1 μm以下,z轴分辨率接近6μm,结合显示器的放大率,其总的放大率可达 到380倍。

    本实验中着重观察了G Ⅰ类和G Ⅳ类镜片上 的蛋白质沉淀情况,结果提示,这 两类镜片上的蛋白质沉淀的形态各有其特点。就镜片表面像而言,G Ⅰ类 镜片虽然戴用2年 ,但其表面相对光滑,这与镜片的材料特点有关,因为G Ⅰ类镜片材料含 水量低,硬度相对 较大,对机械性摩擦的耐受性好;而G Ⅳ类镜片则不然,虽然新的镜片表 面很光滑,均匀一 致,但在戴用了40天后,镜片表面即出现明显的凹凸不平,这是由于G Ⅳ 类镜片的含水量在 50%以上,质地较软,容易受到机械性摩擦的影响,特别是其前表面,经常要和结膜组织接 触,尤其在结膜有不同程度炎症,伴随有乳头或滤泡的情况下,外界的摩擦可能对镜片施加 更多影响,镜片表面的这种变化,可以招致更多的蛋白质沉淀[7]。由此也提示G Ⅳ类镜片不能随意延长更换周期。
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    关于洗脱过程能减少镜片上的蛋白质 沉淀这一点是肯定的。不过,洗脱步骤对镜片表面和内部沉淀减少的程度有所差异。经过洗 脱,尽管镜片表面 的沉淀物减少明显,但是在镜片内部仍然可以见到较大的块状沉淀。常规护理液只能洗下部 分蛋白质沉淀,某些较强效的洗脱液(如ACN/TFA),也不能完全除去镜片内部沉淀物。因为 ,对G Ⅳ类镜片而言,由于含水量高,材料中网孔大,数目也多,这种结 构上特点有利于沉 淀物沉积,而且,随戴用时间的延长,沉淀相互聚集成较大团块,在此过程中,又与镜片材 料发生相互作用、结合,使得洗脱困难;对于G Ⅰ类镜片,尽管其材料特 点与G Ⅳ类镜片有 所不同,但是,这类镜片的使用时间一般都在1年以上,长时间戴用,存在时间的累积效应 ,镜片的内部也可以形成类似形态的沉淀物。

    从本实验结果还可以发现,不论是G Ⅰ类镜片还是G Ⅳ类 镜片,蛋白质沉淀主要沉积在镜片 的内部,而在镜片表面则分布很少。通常情况下,在裂隙灯下或用肉眼只能观察镜片的表面 ,由于其放大倍数的限制,沉积在镜片内部的蛋白质沉淀难以发现,戴用过久的镜片也往往 呈透明状,所以,单纯使用裂隙灯或肉眼的直接观察是不准确的,容易造成镜片透明的假象 ,从而误导戴镜者延长镜片的更换周期,增加并发症的发生机会。
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    在Z-扫描的结果中, 尽管实际扫描的范围只占镜片的一部分,但是,已经显示出了不同护理方式、或不同洗脱液 的 差异。使用除蛋白质酶片或经ACN/TFA处理的镜片,其内部沉淀物减少,另处,洗脱后,沉 淀物被松解、分散,大团块的完整性下降,易出现双波峰的变化;而处理前,镜片内部沉淀 的团块较大,密度也较均一,这种情况下,易出现单波峰。

    共焦点显微镜检测角膜接触镜 片的意义在于能够通过较高的放大倍率,清晰地扫描出镜片表面和镜片内部的蛋白质沉淀, 特别是镜片内部的情况,并显示出沉淀的形态和大致部位。另外,检测过程对镜片无直接损 伤,不影响继续戴用。利用其特有的Z-Scan分析软件,还可以对沉淀图像行三维数据处理 ,得到关于沉淀的量化信息。比较而言,共焦点显微镜检测角膜接触镜片的方法,不仅可行 ,也更加简捷、直观,对临床上指导镜片的护理和更换有积极的价值。

    作者简介:刘毅(1964-),男,辽宁大连人,医学博士,现在天津眼科医院工作, 曾从事斜视与弱视和角膜接触镜研究。
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    4 参考文献

    [1] Fowler SA,Korb DR,Allansmith Mr.Deposits on soft contact lenses of various water contents[J]. CLAO,1985,11:124-128.

    [2] Cerulli L,Pocobelli A,Ricci F,et al.Two methods of examining prote in deposits on hydrophilic contact lenses[J].CLAO J,1992,18(2):101-106.

    [3] Cavanagh HD,Petroll WM,Alizadeh H,et al.Clinical and diagnostic us e of in vivo confocal microscopy in patients with corneal disease[J]. Ophthalm ology,1993,100:1444-1454.
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    [4] Pederson MT,Vogel M,Li HF,et al.Quantification of stromal thinning ,epithelial thickness,and corneal haze after photorefractive keratectomy using c onfocal microscopy[J].Ophtalmology,1997,104:360-368.

    [5] Lchijima HJ,Petroll WM,Jester JV,et al. Effects of increasing Dk w ith rigid contact lens extended wear on rabbit corneal epithelium using confocal microscopy[J]. Cornea,1992,11:282-287.

    [6] Kaufman SC,Hamano H,Beuerman RW,et al.Transient corneal stromal an d endothelial changes following soft contact lens wear:A study with confocal mi croscopy[J].CLAO J,1996,22:127-132.

    [7] Tripathi RC,Tripathi BJ,Ruben. The pathology of soft contact lens spoilage[J]. Ophthalmology,1980,87:365-373.

    收稿日期:1999-10-22;修回日期:1999-12-28, 百拇医药