參考信息

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角膜是***個由復雜生物力學復合材料組成的結(jié)構(gòu)，其特性取決于結(jié)構(gòu)亞單元和組合模式。角膜只有前彈力層和基質(zhì)層是膠原組織層，是提供角膜力量的主要結(jié)構(gòu)成分。角膜上皮層則對角膜力量的貢獻很小，而且角膜屈光手術(shù)過程祛除角膜上皮后對角膜的曲率幾乎沒有影響。角膜后彈力層的延展性和低強度使之在較寬范圍的眼壓作用下，都有很好的舒展性，而且可以很好地緩沖和保護角膜基質(zhì)層力量對角膜內(nèi)皮可能產(chǎn)生的損傷。

角膜前彈力層是由膠原纖維較為隨機排列的、厚度約為8-12微米的無細胞致密基質(zhì)層，其作用***直受到爭議。盡管***些人認為，除了角膜基質(zhì)層以外，角膜前彈力層也有顯著的力學作用，但是正常角膜力學實驗顯示，祛除前彈力層之后，檢測不到對整體角膜力學特性的影響。然而，得出這個結(jié)論也可能是測量靈敏度不足以反應前彈力層的力學貢獻。

  角膜對外傷、手術(shù)的力學反應主要取決于基質(zhì)層，基質(zhì)層質(zhì)量的78%是水，15%是膠原，7%是非膠原蛋白、蛋白多糖和鹽，基質(zhì)層總共有300-500層，在前基質(zhì)層纖維走向更加隨機***些，可見更多的斜向分支和交叉，角膜周邊的層***分支也比中央部更多，相鄰膠原束之間的交織是層間剪切力和角膜應力負荷的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。角膜周邊有明顯的圓周型纖維走向，這也許是角膜在發(fā)生膨隆性疾病時，仍然能夠維持角膜周邊形態(tài)的原因。此外，蛋白多糖在膠原纖維組裝和分隔方面有重要的作用，其力學重要性可能遠大于目前所知。

      角膜的結(jié)構(gòu)材料和力學特性是理解疾病或手術(shù)時，角膜的形態(tài)和力學特性關(guān)系的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段已知角膜是***個復雜的各向異性負荷材料，具有“非線性的彈性”和“黏彈性”。說它是復合材料，是因為它的特性由不相同的材料相互作用來確定。各向異性則是因為其各個方向的特性是不***致的，同時，從中央到周邊、從前到后、沿旋轉(zhuǎn)軸的不同方向都不是均勻的。用常規(guī)的方法來評價這樣***個復雜的系統(tǒng)是很困難的，其中非線性特性不能用單***的模量值來表示，而應該是負荷的函數(shù)，或者是在***個特定的負荷范圍內(nèi)的平均值。正常含水量供體眼球的膜膨脹實驗提供了***種相對于拉力計法，更加符合角膜生理的方法，但是仍然沒有滿足活體角膜測量技術(shù)的***終需要?！敖悄ゐ椥浴眲t來源于生物力學反應的時間相關(guān)性，是所有生物軟組織都具有的特性，這種特性的代表性現(xiàn)象為：角膜滯后、應力松弛、蠕變。

      還有***個重要的指標是“抗剪強度”，描述的是角膜基質(zhì)層間滑動的阻力，剪切強度來源于膠原的交織和其他的力量，如：層間黏合強度。角膜的剪切強度相對于抗拉強度是很小的，但提供了層間負荷的轉(zhuǎn)移，這可能是角膜屈光手術(shù)后發(fā)生遠視漂移的原因。角膜彎曲強度和層間滑動的異?？赡芘c角膜膨隆的病因潛在相關(guān)。

      在***外，角膜生物力學領(lǐng)域的研究發(fā)展很快，臨床眼科醫(yī)師，特別是角膜屈光手術(shù)醫(yī)師***直想了解圓錐角膜的病理生理特性，需要更多地理解角膜生物力學的知識。特別是***些術(shù)前并沒有明顯危險因素，卻在LASIK手術(shù)后發(fā)生了角膜膨隆的患者，使手術(shù)醫(yī)師們更加迫切地想要理解手術(shù)后角膜的生物力學改變，急需***套客觀反應角膜生物力學特性的設(shè)備來排查異?；颊撸?guī)避手術(shù)風險，同時提高矯正效果和患者滿意度！

      近年來，隨著準分子激光及飛秒激光手術(shù)的開展，手術(shù)后的患者逐年增加，臨床中角膜擴張（膨?。┑牟±仓饾u增多，而導致角膜擴張（膨?。┌l(fā)生的主要原因是角膜生物力學特性本身的差異以及術(shù)后角膜基質(zhì)的力學改變。對于角膜擴張（膨?。?，尤其是潛在的膨隆，常規(guī)檢查設(shè)備的排查難度越來越大。以往，臨床中多根據(jù)中央角膜厚度（CCT值）和眼壓（IOP值）監(jiān)測來預估風險，但是常規(guī)的非接觸眼壓計等設(shè)備無法測量術(shù)后患者的真實眼壓，更不能反映角膜生物力學特性，在當前往更精細、更安全方向發(fā)展的角膜屈光手術(shù)領(lǐng)域，這是***大難題。因此，研發(fā)臨床無創(chuàng)測量角膜生物力學特征的方法呈現(xiàn)加速的趨勢。

      已經(jīng)商業(yè)化的眼反應分析儀（Ocular response analyzer，ORA）利用高速氣流化分析角膜的變形和受壓后恢復形態(tài)的動態(tài)特征，作為角膜滯后（CH）的指標。此外，角膜阻力系數(shù)（CRF）也同樣可以得出，并作為角膜彈性阻力的重要指標。雖然并不能確定CH和CRF是否是判斷角膜生物力學特性的敏感指標，但是與角膜中央厚度（CCT）和眼壓值（IOP）判斷角膜特性的方法相比較，要更加具有臨床指導意義。

德***OCULUS公司***新推出的Corvis ST 可視化角膜生物力學分析儀，與其眼前節(jié)分析診斷系統(tǒng)Pentacam***樣，均采用高速Scheimpflug相機，每秒采集超過4000幀的圖像，動態(tài)記錄并分析角膜受壓改變形態(tài)、形態(tài)還原過程中的生物力學改變。得出大量客觀數(shù)據(jù)，包括角膜厚度、真實眼內(nèi)壓以及全面的生物力學數(shù)據(jù)（角膜變形幅度、扁平長度、回彈速率等），可以有效的協(xié)助臨床醫(yī)生排查術(shù)前、術(shù)后的角膜擴張、評價角膜交聯(lián)術(shù)后效果、測量真實眼內(nèi)壓等。

      與此同時，青少年角膜塑形鏡佩戴比例也越來越高，但是否每個人都適合佩戴角膜塑形鏡呢？臨床發(fā)現(xiàn)，對于相同屈光度數(shù)的不同患者、常常遇到佩戴效果顯著差異的情況，由此可見，患者角膜生物力學的差異對角膜可塑性存在顯著影響，也影響了青少年配戴角膜塑型鏡的效果。有了***臺角膜生物力學分析儀，醫(yī)師們可以更快地找到角膜生物力學參數(shù)與塑型鏡適配之間的關(guān)系。

      解決臨床需求的同時，大量可記錄可分析的數(shù)據(jù)可以幫助醫(yī)生完成角膜生物力學的研究，對科研和教學也有極大價值。醫(yī)師們可以在以下幾個方向進行臨床觀察與探索

① 薄角膜和厚角膜對照組的生物力學特性；

② 高度近視與正常眼對照組的角膜生物力學特性；

      ③ 兒童、年輕人、成年人、老年人對照組的角膜生物力學研究；

      ④ 角膜水腫、角膜炎等患者，普通眼壓無法測量，可同步視頻觀察眼壓；

      ⑤ 角膜屈光手術(shù)前，對可疑圓錐角膜和角膜擴張患者的評估；

      ⑥ 不同屈光術(shù)式的生物力學影響差異性研究；

      ⑦ 角膜交聯(lián)術(shù)前、術(shù)后的效果評估（CXL、KXL）；

      ⑧ 生物力學參數(shù)評價角膜特性；

      ⑨ 中央角膜厚度、生物力學參數(shù)和真實眼壓之間的關(guān)系；

      ⑩ 角膜塑型鏡適配效果的研究（適配效果差異是否由生物力學引起？）

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