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编号:10292463
准分子激光联合穿透性角膜移植术的动物实验研究
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     作者:马亚玲 袁南荣 姚进

    单位:南京医科大学第一附属医院眼科, 南京 210029

    关键词:角膜移植;准分子激光;动物;实验

    南京医科大学学报000417

    摘 要 目的 探讨193 nm准分子激光在穿透性角膜移植术中的应用价值。方法 实验组兔单眼用准分子激光制作植床,对照组兔单眼用常规机械性环钻制作植床,然后2组均行穿透性角膜移植术。术后2、4、8、12周行角膜地形图检查散光,并同期取角膜作光镜及电镜检查。结果 12周实验组散光小于对照组(P<0.05)。组织学检查示实验组植床切缘光滑、锐利,板层结构完整,12周时供受体吻合处纤维排列整齐,衔接良好,似正常角膜。结论 在穿透性角膜移植术中应用非接触性、无热效应的准分子激光制作植床,可提高环钻质量,减少移植片表面的不规则性,使手术效果得到改善。
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    中图号 R779.65

    Experimental Study of Excimer Laser Penetrating Keratoplasty in Rabbits

    Ma Yaling, Yuan Nanrong, Yao Jin.

    (Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing 210029)

    Abstract Objective To evaluate the use of 193 nm excimer laser in penetrating keratoplasty. Methods Excimer laser was used to form recipient beds in 15 rabbits in one eye. Conventional mechanical trephination was manually performed on 15 rabbits of control group in one eye. Penetrating keratoplasty was went through with two groups. Corneal astigmatism was assessed using corneal topography at the 2,4,8 and 12 weeks after surgery respectively. One of the rabbits was sacrificed and the corneal grafts were simultaneously observed under the light microscope and the electron microscope. Results Astigmatism in rabbits of the experimental group was less than that of the control group at the 12 weeks after surgery. Morphologic analysis showed that the cut edge of recipient beds in experiment group was sharp, smooth and corneal stromal lamellae was complete. Fibre was regular morphologically and linked up in the donor-recipient interface at the 12 weeks postoperatively like the normal cornea. Conclusion Non-contact and non-thermal excimer laser penetrating keratoplasty can promote the quality of trephination, reduce the irregularity of grafts, and improve the effects of the operation.
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    Key words keratoplasty; excimer laser; animals, laboratory

    193 nm准分子激光切削精度高,切削面光滑,对周围组织损伤小,目前已在角膜屈光性手术中得到了世界范围内的认可,近年来又常用于治疗各种角膜浅表组织病变。本实验即利用准分子激光优良的切割效应,将其应用于兔穿透性角膜移植术中制作植床,旨在探讨此术式的可行性及有效性,可望为临床改进植床制作方法提供一种新方法。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物

    选择2.5 kg左右健康成年新西兰大白兔45只,雌雄不拘,其中15只为供体,30只为受体,将30只受体兔随机分为实验组(15眼)和对照组(15眼)。

    1.2 仪器
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    采用美国Coherent公司生产的Schwind Keratom-F型准分子激光系统,波长193 nm,能量密度160~180 mJ/cm2,频率30 Hz。角膜地形图仪为EyeSys角膜地形图仪(EysSys Ⅱ型,EysSys Technologics Inc, USA)。

    1.3 实验方法

    实验组制作植床时,用3%戊巴比妥钠耳缘静脉麻醉,0.5%地卡因点眼表面麻醉,2%利多卡因球后浸润麻醉。1∶20万福金安液冲洗结膜囊,开睑及上下直肌吊线固定眼球,用准分子激光切削角膜,光斑直径6.1 mm,每一个脉冲切削0.232~0.270 μm,总脉冲920~1 220个。激光持续照射,直至某一部位穿透,然后用显微剪剪除残留的菲薄角膜组织,完成360°植床制作。制作植片时,将离体眼球角膜带1 mm巩膜环剪下,内皮面向上置于切割枕上,使角膜片中心位于切割枕中心,用锋利环钻行内皮面冲切,植片直径6.25 mm。将植片覆盖于植床上,缝线定位器打印定位后,10-0无损伤尼龙线间断缝合12针,松紧适度。缝合过程中伤口滴3 000 U/ml的肝素,每5 min 1次,以防房水纤维蛋白凝固影响手术效果。术毕球结膜注射庆大霉素2万单位加地塞米松2 mg。术后氯霉素眼液滴眼,1天3次,四环素可的松眼膏1天2次,阿托品眼液1天3次,术后3天加用地塞米松眼液1天3次,术后3周拆线。对照组除植床用机械性手动环钻钻取外,余均同实验组。
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    1.4 观察指标

    临床评价采用每天观察植片新生血管、水肿、混浊等指标,术后2、4、8、12周行角膜地形图检查,采用Holladay法[1]测量角膜散光。术后1、2、4、8、12周各组处死1只动物,立即摘取眼球,切取带1 mm角巩膜缘的全层角膜,从中一分为二,其中1片置于10%甲醛中固定,石蜡包埋,苏木精-伊红染色,在光镜下观察;另1片置于2.5%戊二醛中固定,在透射电镜下观察。

    另取实验兔未经手术的眼,用准分子激光制作植床,标本立即取下,光镜及扫描电镜观察,并与常规植床对照。

    2 结 果

    2.1 临床观察

    大体观察 2组术眼皆有刺激反应,如分泌物多,结膜充血等,水肿于术后1周开始消退,2周左右出现角膜血管翳,但实验组较对照组轻,3周拆线后2组反应均减轻。12周时实验组10只角膜9只透明,对照组10只角膜8只透明。
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    角膜散光检查 角膜地形图检查见2组拆线前均有不同程度的散光存在,拆线后散光度开始下降,术后8~12周时,散光变化不大,说明角膜形态基本稳定。12周时,经t检验,P<0.05,2组有显著差异(表1),且实验组图形多为不对称蝴蝶结形,而对照组多为不规则形。

    表1 术后2组不同时期角膜散光比较(±s,F/D)

    散光度

    2周

    4周

    8周

    12周

    实验组

, http://www.100md.com     6.98±1.88

    5.95±1.40

    4.57±1.63

    3.99±1.51*

    对照组

    7.74±2.01

    6.86±1.68

    6.01±2.13

    5.58±1.66

    与对照组比较,t=2.186,*P<0.05。

    2.2 组织学观察
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    植床形态 光镜下,实验组切口边缘锐利、规则,对照组则不整齐,凹凸不平,规则性差。扫描电镜下,实验组切口内面光滑、平整,板层结构清晰可见,而对照组表面粗糙、不规则,板层结构消失。

    植床、植片愈合过程动态观察 ①光镜:实验组1、2周时,上皮已成复层排列,在供受体交界及缝线周围,基质层内有少量中性粒细胞浸润及小血管增生,纤维细胞增生,胶原纤维排列稍紊乱。4周时,上皮仍为复层,局部上皮增生,炎性细胞已消失,胶原纤维已趋于平行角膜表面排列。12周时,上皮形态正常,仅缝线周围上皮增生,纤维细胞已转为角膜细胞,纤维排列整齐规则,平行于角膜表面,吻合处纤维衔接良好,似正常角膜。对照组术后1、2周时,上皮形态似实验组,基质内炎性细胞浸润较实验组重,伴小血管增生,纤维细胞增生活跃,纤维排列紊乱。4周时,上皮局部增生严重,仍有少许炎性细胞,纤维组织增生变性,胶原纤维排列稍紊乱。术后12周,上皮局部增生,厚薄不均,基底层细胞大小不一,纤维排列较齐,但板层连接卷曲,衔接不佳。②电镜:实验组术后1、2周时,上皮细胞间可见一些半桥粒重建,角膜细胞增生活跃,核仁较大,细胞质丰富,粗面内质网增多、扩张,线粒体增大,高尔基体发达,新合成的纤维排列稍紊乱。4周时,角膜细胞细胞质减少,染色质凝结,纤维排列较齐。12周时,见大量平行规则的胶原纤维,后弹力层及内皮正常。对照组术后1、2周时,角膜细胞增生较活跃,胶原纤维排列紊乱。术后4周,纤维增生活跃,基质板层不连续。12周时,纤维排列稍紊乱,粗细不均,尚未恢复正常板层结构,后弹力层及内皮近正常。
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    3 讨 论

    角膜盲是眼科最常见的致盲原因之一,角膜移植是目前公认的治疗这类疾病最有效方法。近年来,随着手术技巧的提高、手术器械及材料保存技术的改进,穿透性角膜移植的成功率大大提高,手术的增视效果明显优于以前。角膜移植透明愈合后对患者视功能影响最大的因素就是角膜散光,一般多在3.0~4.0D左右,严重可达10.0D以上[2]。形成散光的原因很多,其中植床是导致术后散光的主要因素之一[3,4]。常规的穿透性角膜移植术制作植床时,机械性手动环钻需大幅度用力旋转、加压来刻切角膜,易造成环钻偏中心,植床边缘不整齐及板层结构错位,使植床与植片不能很好地吻合和愈合,供受体交界处瘢痕不均匀,可造成高度及不规则散光。而过度的散光使视力不能得到很好的矫正、泪膜不正常、接触镜配戴困难及发生视疲劳综合征。因此,成功的角膜移植不仅要求移植片透明,而且还要求恢复良好的光学效果。

    193 nm的准分子激光属紫外激光,是一种新型冷激光,它通过光化学效应打断组织分子键,达到切削消融组织的目的。其热效应小,准确性高,每个脉冲能均匀地切除等量的靶组织,且很少损伤邻近组织。1983年Trokel等[5]首次将之运用于角膜切削,发现切削面光滑,切削精度极高,对周围组织损伤极小,可用来进行任何形状及深度的角膜切削。1988年Serdarevic等[6]对眼库眼及活体兔眼实验研究中发现,准分子激光可造成边界清楚、边缘整齐的切割,而且无热损伤。兔自体穿透性角膜移植术后6 h至3个月形态学检查结果显示,伤口愈合过程中没有任何细胞游离、增生或新生组织产生等潜在或不利的改变。同时一些研究也证实,准分子激光对角膜内皮细胞影响极小,穿通角膜时,仅损伤破口边缘1~2个细胞,而且它不能穿透房水,对眼内组织无任何影响,将之用于角膜切削非常安全[6,7]。因此,193 nm的准分子激光可以作为非接触性的角膜环钻,比机械的要精确得多。
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    本实验用准分子激光制作植床,He-Ne瞄准光定中心位置,可以观察到环钻过程。因此,植床中心定位非常准确,这种非接触性环钻与角膜保持垂直,且避免了对眼球机械性加压造成的变形,所得到的植床边缘锐利、光滑,板层结构清晰、完整,因而植床与植片形成最佳对合,可有效地避免组织愈合不良和不规则性散光,同时还大大缩短了手术时间,节省手术者精力。

    病理组织学检查也反映了良好的组织愈合过程,证实实验组炎症反应轻,板层结构恢复快,吻合处纤维衔接连续,术后交界处瘢痕小,减少了角膜表面的不平整。临床角膜地形图检查发现,12周时实验组散光度小于对照组(P<0.05),且图形多为不对称蝴蝶结形,而对照组多为不规则形。已往研究表明不对称蝴蝶结形的角膜与不规则形角膜相比,其表面形态较为对称[8],即实验组的角膜表面较规则,比对照组能更好地耐受戴镜。

    本研究结果显示,准分子激光角膜环钻联合穿透性角膜移植术较常规的方法具有更大的优越性,其高质量的组织愈合及规则的角膜表面,可使角膜移植术后的光学效果大大提高,因此,它是一种很有前途的手术方式。但这只是我们初步的尝试,作为一种新方法,还有许多理论和技术上的问题有待于进一步研究解决。
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    现在宁夏医学院附属

    参考文献

    1,Holladay JT. The Holladay diagnostic summary. EyeSys System 2000 Software Operator Manual, 1995,6:13

    2,杨朝忠,柳 林.现代角膜移植学.北京:人民军医出版社,1998.102~114

    3,朱志忠,周道伐,黎勉勤.角膜病学.北京:人民卫生出版社,1986.304~306

    4,Paton D. Penetrating Keratoplasty. In Symposium on Medical and Surgical Diseases of the Cornea. Trans of the New York Orleans Acad of Ophthalmol. St Louis: CV Mosby Co,1980.1
, http://www.100md.com
    5,Trokel SL, Srinivasan R, Braren BA. Excimer laser surgery of the cornea. Am J Ophthalmol, 1983,96:710

    6,Serdarevic ON, Hanna K, Gribomont AC, et al. Excimer laser trephination in penetrating keratoplasty. Ophthalmology, 1988,95:493

    7,Kent DG, Solomon KD, Peng Q, et al. Effect of surface photorefractive keratectomy and laser in situ keratomileusis on the corneal endothelium. J Cataract Refract Surg, 1997,23:386

    8,刘 焰,邱孝芝.穿透性角膜移植术后的角膜地形图分析.中国实用眼科杂志,1996,14:279

    (1999-12-30收稿), 百拇医药