飞秒激光角膜透镜移植屈光度量-效模型与生物力学研究

Background: Femtosecond laser assisted corneal lenticule transplantation is an innovative surgical modality to correct ametropia. In the procedure, an allograft of corneal lenticule with designed refractive power is implanted into the recipient corneal stromal bed. Studies need to be carried out to evaluate the refractive predictability and the resultant corneal biomechanics related to the surgery. Purpose: To establish a dose-effect model between postoperative corneal refractive outcomes and lenticule parameters; to determine postoperative corneal biomechanics properties with their potential impact on refractive outcomes; to evaluate postoperative corneal wound healing processes and its correlation with refractive outcomes and corneal biomechanics. Methods: Allogeneic lenticules are implanted in rabbit corneas. Corneal refractive parameters are measured using corneal topography before and after this procedure. Corneal biomechanical parameters are tested using Corvis ST and ORA. Confocal microscopy is performed to observe corneal morphological changes. TUNEL assay is carried out to test corneal cell apoptotic status and the expression of Ki-67 and CD11b is tested by immunohistochemical techniques. Expected Results: to create a dose-effect model between refractive outcomes and lenticule parameters; to elucidate the properties of postoperative biomechanical changes. Research Significance: The outcomes of this project will provide theoretical basis for surgical designing of allogeneic femtosecond laser assisted corneal lenticule transplantation.

背景:飞秒激光角膜透镜移植是一种在角膜基质层间植入预设屈光度的组织透镜来矫正屈光不正的潜在途径，其屈光效应预测性有待提高，生物力学变化规律有待揭示。研究目的：通过动物实验建立同种异体飞秒激光角膜透镜移植后角膜屈光度与透镜参数之间的量-效模型；揭示角膜生物力学变化规律，评估生物力学变化对屈光效应的影响；通过检测透镜移植后角膜创伤修复反应，探讨同种异体飞秒激光角膜透镜移植的愈合特点，并为屈光效应和生物力学效应的变化提供相关因素分析。研究方法：对兔眼进行透镜移植，通过角膜地形图测量角膜屈光参数；Corvis ST、ORA测量角膜生物力学效应；活体角膜共聚焦显微镜观察角膜组织结构改变；TUNEL法检测角膜细胞凋亡，免疫组化技术检测Ki-67及CD11b的表达。预期研究结果：初步建立屈光度量-效模型并揭示生物力学变化规律。研究意义：为同种异体飞秒激光角膜透镜移植在临床中手术参数设计提供理论依据。

项目背景：飞秒激光角膜透镜移植是近几年来出现的一种在角膜基质层间植入预设屈光度的组织透镜，用“加法”来矫正屈光不正的潜在途径。该方法优化了屈光手术的适应证，为超高度屈光不正和角膜厚度较薄的患者提供了矫正机会，可避免过多切削造成的术后圆锥角膜或角膜膨隆的发生。此外，该方法还有望成为圆锥角膜的全新治疗方式。.主要研究内容：本项目将紧紧围绕同种异体飞秒激光角膜透镜移植的屈光度量-效模型建立和生物力学效应这两个关键科学问题。一方面，通过VisuMax飞秒激光在兔眼中制作不同屈光度的供体组织透镜，将透镜移植入异体的兔眼角膜基质层间，在术后不同时间点检测受体角膜的屈光参数包括：角膜厚度、角膜前后表面曲率、角膜屈光力（根据角膜厚度、前后表面曲率计算），分析透镜参数（透镜厚度、屈光度）与角膜屈光度之间的量-效关系并建立相应的量-效模型；在术后不同时间点检测受体角膜生物力学参数并评估角膜生物力学变化对角膜屈光效应的影响。另一方面，在术后不同时间点观察角膜形态，检测受体角膜组织细胞凋亡、增殖炎症反应，分析角膜的组织学改变，探索同种异体角膜透镜移植的愈合特点，并为屈光效应和生物力学效应的变化提供相关因素分析。.重要结果:1)从主觉验光结果、角膜地形图前表面K值两个层面得到了自体透镜移植矫正远视的预测公式：LAC(D)=1.224 LRP(D)–0.063；LAC(D)=1.22LRP(D)，即屈光度预测模型。2）通过连续的OCT的观察得到透镜移植后透镜可以与角膜完全生物融合，透镜非常平整，角膜未见浑浊、增殖、排斥等。3）通过两年的观察，发现受体角膜的神经纤维可再生长入透镜。3）观察了人眼中同种异体透镜移植矫正圆锥角膜，术后患者角膜增厚、屈光度改善。为圆锥角膜的治疗提供了新途径。.关键数据及其科学意义:得到了预测模型，该预测模型也即nomogram，为后续工作中透镜的选择提供了初步的依据。通过共聚焦、OCT的组织结构的观察，从组织结构改变方面为透镜移植提供了依据。