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编号:10286341
角膜塑型镜片的设计及应用
http://www.100md.com 《眼视光学杂志》 2000年第2期
     作者:张主君

    单位:香港视朔光学有限公司,香港

    关键词:角膜塑型;角膜地形图;荧光素

    眼视光学杂志000226 [中图分类号] R778.3 [文献标识码] A [文章编号] 1008-1801(2000)02-0126-03

    角膜塑型有45年历史,是一门悠久的科学,为何一直在世界各地不能被接受,这是一个令人深思的问题,为此,我们特对角膜塑型镜片(OK镜)作一概述,以作探讨。

    1 第一代角膜塑型镜片

    实际上是用有机玻璃(PMMA)制成的普通硬性隐形眼镜。由于一位视光学医生的错误,为病人订制了一对比角膜曲率平的镜片,但后来发觉病人的裸眼视力有轻微改善,因而出现了角膜塑型的雏形。由于当时的镜片无透氧性,戴镜后易导致角膜上皮水肿及其他不适等,并且由于镜片的设计只有一般的硬性隐形眼镜,若镜片基弧比角膜曲率平坦超过两个屈光度,便有可能令镜片不能居中,不但减低近视效果不佳,还可能引起散光及其他视光学的副作用。虽然如此,这种第一代的OK镜片,在美国一直用了三十多年,使用者亦仅限于数十位视光学医生。
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    2 第二代角膜塑型镜片

    1979年,美国一位资深视光学医生通过多年的OK镜探索实践,提出了新的理论,认为若将镜片多做一条弧度,即将镜片的光学区缩小至6~7mm左右,再做出第二条弧度, 而第二条弧度要比光学区弧度弯,便可令镜片居中,这样的话,便可订制比角膜曲率平2~3D的镜片,这种镜片便是逆转几何学(Reverse Geometry)镜片的始祖。正常角膜或一般的硬性隐形眼镜,都是中央较弯而外周较平坦,而逆转几何学镜片则与这概念相反,镜片是中央平坦而外周较陡。第二代的镜片,一般第一对镜片产生约2D的压力,若效果明显,再更换一对多0.5D压力的镜片,所以一般要用3~5对镜片,约3~6个月,可将近视减去2D左右,但维持的时间不长,戴镜八至十小时后,可减去2~3D近视,维持约4~6小时后效果便逐渐消失。

    镜片的设计数据是曲率在前,宽度在后。第一对镜片的光学区的基弧是8.23mm(41.00D),宽度是6.4mm,第二弧即逆转弧比基底弧弯3D,即7.67mm(44.00D),第三弧与一般的硬性隐形眼镜无区别,即12.00mm/0.4mm。这种第二代的镜片,其逆转弧可比基弧弯2~6D,简称2D镜、6D镜等,一般是根据试戴镜片作定位,最常用是3D镜,若3D镜片不能居中,可试用4D镜,如此类推。若镜片比角膜中央最平曲率平2D,为了使病人能在戴镜后有清晰视力,镜片的光度亦减了2D近视。镜片的各弧度的宽度,可因需要而改动,基弧的宽度一般是6.5mm,若小于6.0mm,可能当瞳孔扩大时便看见重影;若基弧宽度大于7.0mm时,由于受力面积大而使压强小,效果不佳。
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    第二代的角膜塑型镜片,面世后的十年,先后出现了八种以上不同的设计,由最早期的压力方法到后期的静水压(Hydralic Pressure)方法。各种方法中,尤其以静水压方法最具争论性并且最复杂和难以理解,因为其是利用比角膜曲率弯的镜片,而光学区外的弧度则切割成非球面,可将近视减轻2D左右,这方法,亦是现时的第三代镜片设计基础。

    上述例子是第二代镜片中最常用的压力法设计,这种镜片对于1D左右的近视效果佳,亦能对付2D左右的角膜散光,这是第三代镜片所不能取代的。

    3 第三代角膜塑型镜片

    是结合了第二代的压力方法和静水压方法而设计的。若分别应用这两种第二代镜片,每种可将近视降低2D,而两种方法联合应用得出的第三代镜片,可减去约4~5D度近视。而最早的第三代镜片,于1998年初面世,由于镜片可于数天内将近视减去2~3D,在亚洲地区引起了极大反应,而接下来不到一年的时间,在美国出现了多种品牌的第三代镜片,设计原理基本大同小异,其设计如下:基底弧(压力弧):4~5D为中央的最平曲率,宽度是 5.8~6.3
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    mm,一般设定为6.0mm,由于镜片居中良好,可订制光学区较小的镜片。第二弧(增效弧):根据镜片的压力不同而改变,一般可比压力弧弯6~12D甚至更多,宽度是 0.6~0.8mm,一般是 0.6mm。第三弧(稳定弧):一般与角膜7~9mm弧区的弯度相近,亦可制成非球面,作用是令镜片居中。最合理而有效的镜片,其稳定弧应该根据角膜矢高而切割,藉弧度向上下移位而调节镜片的松紧。外周弧的一般数值在10.5~12.0mm,宽度是0.4mm,其作用与所有的透气硬片一样,促使泪液在镜下交通,但镜片外周弧设计过松,亦可令镜片难于居中;外周弧过紧,则令镜片固定不移动,严重影响效果。所以一般的OK镜设计,外周弧都较紧,一般是10.5至11.0mm,若镜片过紧,可通过简单的人工打磨,将镜片改成11.5或12.0mm。第三代镜片的作用机理,是利用基弧比角膜中央曲率平4~5D的镜片,产生一股压力,根据容量恒定原理,若角膜中央被压平,则多出来的容量必定向四面找出口,而增效弧的弯度,便刚好在光学区外周形成一空间,产生一种负压拉力作用,这是将静水压方法用于第三代镜片的依据。增效弧的弯度,不同镜片的设计者亦有所不同,其设计原则是,若镜片基底弧宽度是6.0mm,而镜片基弧比角膜中央平1mm(例:角膜曲率为7.80mm,镜片基弧是8.80mm),则角膜中央6.0mm区向后推1.00mm后,便将一定量X体积的组织推开,而增效弧的曲率设计,便要令角膜6.0mm至6.6mm这一立体圆环(增效弧区)的容积等于X。若增效弧区太少,多余的组织便要再往外找出口,令镜片易偏离中央;若增效弧区空间太多,镜片亦会难于紧贴角膜而影响疗效。而实际上,由于角膜表面并不是球体,同样的压力,其X值亦因角膜的基础值不同而成为一个变数,所以镜片的设计者都要将设计的概念输入电脑进行计算。镜片的稳定弧曲率,是根据角膜中央最平曲率、角膜散光的度数、偏心率的大小、角膜曲率的基线大小等综合计算而得出,数值一般在角膜最平曲率的±0.55mm之间。第三代OK镜片,由于比第二代OK镜多了一条增效弧,限制了镜片光学区压力所推出的组织继续向外扩展,不会干扰稳定弧的稳效作用,因而第三代OK镜片一般可配戴数小时,使近视下降4D左右,并维持约十二小时的效果。而稳定弧的设计,使内弧紧贴角膜,利用了表面张力、大气压力、眼睑压力等克服了重力作用而使镜片居中。而部分医生,甚至通过加大镜片压力使近视下降6D左右,但这样做,必须要掌握好镜片的作用原理,对镜片的设计稍加修改才能成功。由此可见,第三代角膜塑型镜片的效果,是根据镜片的设计而起作用,并不是某公司的品牌比其他公司的品牌优胜。最理想的镜片,是经过配镜医生经验或通过使用试戴镜片,再结合角膜地形图的表现作出综合分析而设计的镜片。
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    现时,中国的OK镜片使用量,可能已达到世界之最,但由于缺乏镜片设计者及生产厂商的支持,以致镜片配戴的效果不尽如人意。因而,在此我将镜片设计的理论公开,希望中国的医生能通过实践,今后可设计及生产出更合适的镜片。

    4 第四代角膜塑型镜片

    近日曾有医生提出,第四代的角膜塑型镜片即将面世,可利用药物注射入角膜,使之暂时软化,再用镜片矫正视力,效果可维持数年。这一技术引起医学界及视光学界极大的关注。而实际上,关于这门技术,美国正在进行临床研究,效果不错。所用的药物,是一种非常便宜而且安全性很高的老药,并不是新药,但有一点要注意,采用这一种第四代的产品(Corneoplasty,角膜成形术),已失去了角膜塑型的无创伤性原意。另外,医生在使用前,必需完全掌握第三代镜的设计及难题解决方法。不然,用药后因镜片效果差而引起严重散光、重影等副作用,可能令求医者要忍受数年,或需要再接受另一次药物注射后,重新采用第四代OK镜技术矫正。现时在美国,第四代镜片的发明者,现正研究将针药改为外用药水,用棉球沾药敷在角膜表面使之软化后,再使用OK镜将近视降低,这种技术现时正在申请专利,相信在一年后会向富有OK镜设计经验的医生提供。
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    5 影响角膜塑型镜片疗效的因素

    5.1 镜片的生产技术 现时能制作OK镜片的先进数控车床不多,部分机器制造商更吹嘘某品牌的数控车床,能精确切割出各种镜片,不须抛光。此点十分值得商榷。现时所有镜片切割车床,皆是用钻石刀在高分子聚合物的原料上切出不同弧度,切割口相对于幼嫩的眼角膜来说,皆是尖锐的,所以不能盲目相信某种品牌的电脑车床所切割出的镜片,无须再抛光。现时有部分新成立的镜片生产商,已切割出令人眼刺痛的镜片。因而,若医生给病人试用镜片十分钟后,仍见戴镜者流泪,结膜明显充血,便应将镜片除下,在裂隙灯下详细检查镜片的边缘。无须抛光而能生产高质镜片,相信要在日后出现了激光车床及耐高温并具有高透气的原料后才能实现。

    5.2 镜片的抛光技术 医生根据验光结果订镜,在验光时可能出现误差,镜片制作过程中亦可能出现误差,若是轻微的误差,对镜片的效果影响不大,但可令戴镜者得不到清晰视力。有人认为,镜片是晚上配戴,病人根本不须看物,所以镜片全部设计为平光,即没加上屈光度,这是一种彻底错误的概念。戴镜时视物不清,亦失去了OK镜片的意义。由于镜片的基弧及屈光度计算,并不是影响镜片设计的重要数据,所以镜片设计者或生产商都会将数据公开,医生一定要根据这公开数据初步计算镜片设计是否合理。例:-3.0DS, K=43.00/44.00,镜片的基弧应是8.60mm
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    (39.25D),屈光度是+0.75D。或可以是基弧8.44mm(40.00D),屈光度是平光。不可能偏离太远。

    若验光数据与镜片的数据吻合,但病人戴镜后仍看不清,而镜片居中,裸眼视力改善情况满意,便需要作人工抛光镜片,将镜片的屈光度稍作修改,令病人的戴镜视力良好。另外,由于镜片的设计是根据医生的验光数据而设计,镜片戴在角膜上可能出现过紧情况而影响镜片的作用,可以通过简单的抛光技术改变镜片的外周弧、稳效弧甚至增效弧以作改善,人工抛光技术简单易学,学会后可提高配镜的成功率。

    5.3 角膜地形图仪的选择 角膜地形图并非价钱越高越好,应尽可能选用可测量角膜矢高的仪器,有助于日后的镜片设计。目前角膜地形图仪的品牌很多,每部售价12万至35万元不等,每部机都声称可提供角膜矢高。但实际上,大部分的角膜地形图仪,都通过计算机估计出角膜矢高,并不是实际的数值。一般的角膜地形图仪,都是利用牛顿环(Placido Ring)原理,拍摄角膜表面的图形,将数值通过电脑计算而得出图像。大部分的地形图仪,其牛顿环数目为12~22圈,为了方便医生的操作,其设计都是对焦镜头远离角膜,用一个镜头摄取数据,缺乏立体成像的作用,不可能准确量出角膜矢高。而真正要量出矢高的角膜地形图仪,应该是对焦镜头较接近角膜,并利用两点以上的光源对焦或利用多次摄像的结果综合计算,才能量出真正的矢高。若将牛顿环的直径缩小,对焦的光线从角膜两侧发出,让光线被角膜顶端阻断后再接通,便能测出真正的矢高,现时采用这样设计的机种不多,我曾试用了一部国内自行设计的角膜地形图仪,便是采用了这一原理制成,相信能在近月面世。
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    5.4 荧光素的分析 荧光素的分析是配合OK镜的重要一环,要成为一位角膜塑型专家,一定要细心解析和理解荧光素的表现。若单看镜片是否居中,无须使用荧光素。在滴荧光素后,要用蓝光看镜片对角膜所形成的压力、压力是否在瞳孔区,若有怀疑,可交替快速用蓝光和白光检查,便可证实镜片的压力区位置;除此以外,要注意镜片的第二弧区(增效弧区)内泪液的饱满程度、第三弧区(稳定弧区)的松紧程度、外周弧度近端的松紧……等等。各种表现均可直接影响镜片的活动度、居中性和效果,而这种种表现,很多时可通过简单的人工抛光去改善。所以,作为一个角膜塑型医生,一定要细心分析荧光素表现,找出解决困难的办法。

    5.5 影响配镜效果的其他因素 无论是角膜塑型镜片或普通的硬性隐形眼镜,除了镜片的设计外,还要考虑很多影响因素。角膜地形图的分析,这一点非常重要,不应将地形图仪作为角膜曲率仪使用,角膜地形图仪所量出的中央曲率,很多时不及一部廉价的角膜曲率仪准确。我们需要分析地形图的变化,找出解决难题的方法,而不是用地形图仪去量角膜中心曲率。
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    正确掌握试片的使用方法也很重要,角膜塑型镜片的成功,最重要一点是令镜片居中,而试片的应用,不是观察试戴镜的效果和镜片对角膜中央的压力,这一点在国外很多医生亦产生误解。无论任何品牌的镜片,使用试片的目的,皆是找出一对能居中的镜片,然后根据这对镜片的稳定弧数据去订做合适的角膜塑型镜片。镜片的抛光技术,配戴任何设计的透气硬片,失败例子中,约有百分之二十是可通过人工抛光解决,因为最好的医生,验眼也有误差;最好的地形图仪,结果也有误差;最先进的工厂,制作镜片时也有误差;甚至一切都很准确,镜片戴在角膜上还可能出现屈光不准的情况,很多时要用人工去解决;吸管可在特殊情况下使用,应教会病人用手法戴除镜片,不应依赖吸管,吸管使用率越高,镜片的寿命越短;护理液选用亦是重要一环,现时较常用的镜片护理液,多含有一些廉价的防腐剂,较易引致过敏,如洗必泰(CHLORHEXIDINE)、硫柳汞(DIMERCAPAL)、双胍类(BIGUAN-

    IDE)、EDTA等。容易引致眼睛不适,结膜充血及眼睛分泌物增多,应尽可能采用不含上述成份的护理液。与软性隐形眼镜及普通硬性隐形眼镜不同,第三代OK镜片的增效弧存在,使清洗镜片较困难,在美国、台湾、日本、香港以及新加坡、马来西亚等地,只有极少数医生选用多功能的护理液(即洗镜片与泡浸镜片用同一瓶护理液)清洗OK镜,因为曾有资料显示,多功能的透气硬片护理液,其清洁油渍的能力与水相近。很多时候,医生将镜片对着灯光看,会发现镜片的增效弧内侧有很多粘液,这现象可影响镜片的活动度和疗效。所以,清洗第三代OK镜片,应尽可能选用单一的清洁液配以镜片浸洗液,避免采用多功能护理液。
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    除了上述的常用第三代镜片外,亦有设计者利用角膜偏心率(e-value)去设计角膜塑型镜片,此种镜片为了解决第三代镜片的增效弧(第二条弧度)过紧情况,特意在增效弧和基弧之间钻了1~3个小孔,希望能增加泪液的交通。可惜事与愿违,在实践中得知,三个孔的镜片,不单解决不了镜片过紧的情况,而且还因戴镜者难于清洗镜孔的内侧,以致粘液和蛋白沉积,使镜片更易与角膜粘连,效果适得其反。另外,由于透气孔的存在,不能利用吸棒作真空固定镜片,若镜片不合适,便难以作人工抛光,只能将镜片抛弃。角膜塑型技术,是普通透气硬镜发展的一个高峰,现时并无一本有价值的参考教材,要掌握这一门技术,除了要理解镜片设计、作用原理、学会如何修改订镜数据以及掌握人工打磨镜片技术外,还应掌握好角膜地形图的阅读和分析方法、戴镜、除镜、吸管应用、护理液的选用、正确镜片清洁方法……等等。不能迷信于某一品牌的镜片是最好的。

    作者简介:张主君(1959-),男,香港人,镜片设计师,主要设计RGP镜片。

    收稿日期:2000-02-14

    修回日期:2000-03-22, http://www.100md.com