囊袋收縮綜合征及其力學機制研究△

劉喆 王艷玲

囊袋收縮綜合征及其力學機制研究△

劉喆 王艷玲

囊袋收縮綜合征；力學機制；連續(xù)環(huán)形撕囊；生物力學；放射狀前囊切開術(shù)

囊袋收縮綜合征(capsule contraction syndrome，CCS)是白內(nèi)障連續(xù)環(huán)形撕囊術(shù)后期的主要并發(fā)癥，該綜合征極易導致術(shù)后前囊切口變形進而造成患者視力下降。近年來，關(guān)于CCS的研究較多，本文主要從力學角度探究CCS的病因及防治方法，并分析放射狀前囊切開術(shù)預(yù)防CCS的機制，對CCS防治提供新方向及思考途徑。

[眼科新進展，2014，34(5)：490-493]

囊袋收縮綜合征(capsule contraction syndrome，CCS)是白內(nèi)障環(huán)形撕囊手術(shù)后期的主要并發(fā)癥[1]。由于殘留的晶狀體上皮細胞(lens epithelial cells，LECs)增殖、化生，引起晶狀體前囊纖維化、撕囊口面積縮小、后囊膜皺褶及人工晶狀體移位等，極易導致患者視力下降、眩光、對比敏感度降低[1]。本文首先介紹連續(xù)環(huán)形撕囊(continuous curvilinear capsulorhexis，CCC)方法，總結(jié)近年來學者們對于CCS的認識，最后從力學角度探究CCS的病因及防治方法，分析放射狀前囊切開術(shù)預(yù)防CCS的機制，對于CCS的防治提出新的方向及思考途徑。

1 CCC

CCC術(shù)是目前白內(nèi)障術(shù)中應(yīng)用最廣泛的前囊膜撕囊方法，特別是在白內(nèi)障超聲乳化吸出術(shù)與小切口囊袋內(nèi)人工晶狀體植入術(shù)中，CCC已被越來越多的臨床醫(yī)師廣泛應(yīng)用。有學者在同一時期各自發(fā)明了可以保持前囊撕開邊緣呈光滑、圓形的一種撕囊技術(shù)[2-3]，沒有鋸齒狀或撕裂狀豁口，使得前囊膜緣的完整性得以保持[4]。CCC術(shù)具有有效減少前囊放射狀撕裂發(fā)生、保持人工晶狀體在囊袋內(nèi)固定、減少人工晶狀體植入囊袋后位置偏斜等優(yōu)點[5]。

由于CCC術(shù)后前囊開口邊緣完整，開口處晶狀體纖維收縮產(chǎn)生的離心力和CCC緣的向心力失衡[6]，前囊膜邊緣可能發(fā)生收縮，引起前囊或后囊混濁，人工晶狀體偏位，此現(xiàn)象即被稱為CCS。隨著CCC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，CCS作為其特有的白內(nèi)障術(shù)后并發(fā)癥近年來也備受關(guān)注。囊袋收縮影響患者視力質(zhì)量，其病因及預(yù)防應(yīng)被重視。

2 CCS的研究回顧

近年來，隨著CCC廣泛應(yīng)用于白內(nèi)障超聲乳化聯(lián)合人工晶狀體植入術(shù)中，隨之可能產(chǎn)生的CCS也逐漸被臨床醫(yī)師所熟知。雖然白內(nèi)障術(shù)后引起的CCS的發(fā)病率較低，但該并發(fā)癥可造成患者生活質(zhì)量下降、經(jīng)受二次手術(shù)的痛苦以及經(jīng)濟負擔加重等，其成因、危害及預(yù)防也逐漸被臨床醫(yī)師所關(guān)注。

2.1CCS的細胞學病因白內(nèi)障手術(shù)創(chuàng)傷、人工晶狀體植入術(shù)后炎癥反應(yīng)、血-房水屏障及血-視網(wǎng)膜屏障的破壞及人工晶狀體材料的刺激等因素，可刺激殘留于撕囊口的LECs產(chǎn)生大量細胞外基質(zhì)(主要為膠原纖維)，LECs增殖、化生和轉(zhuǎn)分化，最終導致囊膜皺縮、后囊混濁，從而引起一系列并發(fā)癥發(fā)生[7]。

LECs的轉(zhuǎn)分化是指LECs從上皮表型細胞向肌成纖維細胞轉(zhuǎn)變的異常分化過程。正常人LECs為單層立方上皮，主要位于晶狀體前囊下與赤道部，僅表達F2肌動蛋白，產(chǎn)生的細胞外基質(zhì)主要為Ⅳ型膠原纖維。LECs接受刺激后，促進LECs增殖的同時發(fā)生細胞間質(zhì)轉(zhuǎn)分化，向梭型肌纖維母細胞轉(zhuǎn)化，可表達α-平滑肌型肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)，其具有較強的收縮能力；此外，細胞外基質(zhì)不僅含有Ⅳ型膠原纖維，還含有Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ與Ⅵ型膠原纖維以及纖維連接蛋白、波形蛋白與骨橋蛋白等；大量表達的a-SMA與細胞外基質(zhì)導致撕囊口囊膜的皺縮與纖維化[8-10]。在人工晶狀體植入后，晶狀體前表面與前囊的后表面毗連，這種連接將導致殘留的LECs在前囊內(nèi)表面增殖并纖維化，前囊開口皺縮[11]。

2.2CCS的影響因素

2.2.1撕囊區(qū)面積CCC撕囊直徑小于5.0 mm，囊袋收縮明顯；直徑大于6.5 mm，易損傷懸韌帶附著點，造成懸韌帶松弛，出現(xiàn)后囊皺褶與后發(fā)性白內(nèi)障[12]。因此，撕囊區(qū)直徑應(yīng)在5.0～6.0 mm，以其邊緣覆蓋人工晶狀體光學部0.5 mm為佳[13]。

2.2.2人工晶狀體的選擇Tognetto等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在無任何已知其他危險因素時，發(fā)生囊袋收縮的原因主要與人工晶狀體的材質(zhì)有關(guān)。有研究報道[15-18]，Silicon較PMMA人工晶狀體更易引起前囊收縮；Acrylic較 Plate-haptic silicon人工晶狀體發(fā)生前囊混濁的概率低；親水性材質(zhì)人工晶狀體較疏水性材質(zhì)發(fā)生術(shù)后前囊纖維化及感染的概率低；鈍角晶狀體襻的晶狀體較銳角更不易發(fā)生前囊混濁。若人工晶狀體與晶狀體前囊接觸緊密，通過阻止LECs與房水接觸，進而抑制囊袋收縮。

2.2.3高危疾病類型發(fā)生CCS的高危因素包括[19-21]：眼軸大于25 mm的高度近視眼、假表皮剝脫綜合征、青光眼小瞳孔(長期使用異毛果蕓香堿)、糖尿病視網(wǎng)膜病變、有眼部手術(shù)史、視網(wǎng)膜色素變性、年齡大于80歲或晶狀體懸韌帶較弱者及合并有全身疾病者(如過敏性皮炎)等。有研究報道[22]白內(nèi)障術(shù)后6 個月時，糖尿病視網(wǎng)膜病變患者囊袋收縮面積達24.3%，視網(wǎng)膜色素變性患者囊袋收縮面積達45.2%。囊袋收縮、囊膜混濁與撕囊區(qū)面積的縮小，嚴重影響眼底病的診治。

2.3CCS的表現(xiàn)癥狀CCS會引起眩光、對光敏感度(contrast sensitivity function，CSF)降低、人工晶狀體偏中心及傾斜、睫狀體脫離等一系列不良反應(yīng)，導致視力下降；同樣也會降低視網(wǎng)膜成像的質(zhì)量，引起視物變形或模糊[11- 12，23]。

一方面，眩光是由于囊袋收縮、后囊皺褶所表現(xiàn)的馬氏桿效應(yīng)所致。另一方面，當撕囊區(qū)的面積較小(直徑<3～4 mm)時，撕囊區(qū)周邊在瞳孔散大時可出現(xiàn)混濁，導致患者有眩光感[24]。

CSF 是評估患者不同空間分辨率的一項指標，可反映視覺質(zhì)量的變化[25]。前囊膜的收縮可導致撕囊區(qū)面積縮小以及撕囊區(qū)周邊混濁，CSF降低，有研究發(fā)現(xiàn)CSF隨前囊開口面積減小成正比例惡化[11]。

豌豆莢作用是產(chǎn)生人工晶狀體偏中心及傾斜的主要原因，即囊袋的不對稱收縮導致的人工晶狀體在囊袋內(nèi)夾持。人工晶狀體位置在囊袋收縮時發(fā)生偏移可致復(fù)視、眩光與視力障礙等現(xiàn)象產(chǎn)生[11- 12，23]。

CCS與患者的晶狀體懸韌帶支撐力量減弱或部分離斷有關(guān)，囊膜收縮與晶狀體懸韌帶纖維的牽拉導致環(huán)行睫狀體脫離[23]。

2.4監(jiān)測CCS方法Fogla等[26]設(shè)計了術(shù)中精確測量撕囊區(qū)實際尺寸的儀器，借這種儀器可在術(shù)中輕易而精確地讀出水平和垂直直徑。Hayashi等[27]在前囊切開術(shù)后1 d、3個月及6個月，用Scheimpflug videophotography system (EAS-1000)系統(tǒng)觀察前囊膜開口的面積。囊袋內(nèi)植入張力環(huán)(capsule tesion ring)，且環(huán)兩端各帶一小孔的PMMA材料，通過觀察術(shù)后兩孔距離變化，了解囊袋收縮的情況[28]。Dick 等[29]運用一種新設(shè)備——data-injection環(huán)系統(tǒng)，評估連續(xù)撕囊后直徑大小及形狀。

2.5CCS的防治目前尚無一種理想的方法能有效地抑制囊袋收縮和防止囊袋纖維化，僅可以通過治療來緩解患者的不適癥狀。白內(nèi)障術(shù)后囊膜收縮引起的視力下降、眩光等可以通過Nd:YAG 激光放射狀前囊切開松解術(shù)治療[22，30]。CCS的預(yù)防措施有以下幾種：撕囊區(qū)直徑應(yīng)盡量控制在5.0～6.0 mm[13]；術(shù)中采用對機體刺激小、能與晶狀體后囊緊密接觸的人工晶狀體[31]；應(yīng)用PMMA張力環(huán)[32]，可以減少囊袋收縮；術(shù)后適當應(yīng)用皮質(zhì)類固醇激素及前列腺素E抑制劑等非甾體抗炎藥；前囊拋光可盡量去除囊袋收縮的細胞學基礎(chǔ)，Tadros 等[9]研究發(fā)現(xiàn)白內(nèi)障術(shù)后6個月，前囊拋光組撕囊區(qū)面積增加了1.07～1.70 mm2，而對照組減少了2.37～3.38 mm2。

3 CCS相關(guān)力學機制

動力學研究表明[33]， 撕囊區(qū)面積的縮小或擴張， 與正常晶狀體纖維收縮產(chǎn)生向外的離心力和撕囊區(qū)邊緣晶狀體纖維收縮產(chǎn)生向心力的合力有關(guān)。若離心力大于向心力， 撕囊區(qū)面積擴大；反之，則縮小。因此，前囊開口的收縮是由于正常晶狀體纖維收縮產(chǎn)生的離心力與撕囊區(qū)邊緣的晶狀體纖維收縮產(chǎn)生的向心力不平衡直接形成的。根據(jù)生物力學的基本原理可知，應(yīng)力與生物組織的生物適應(yīng)有著非常密切的關(guān)系[34]，因此CCS的生物力學機理研究也須引起我們足夠的重視。

3.1正常囊膜的生物力學特征Krag等[35]對囊膜進行了一系列實驗研究，發(fā)現(xiàn)囊膜具有非線性彈性特征：呈現(xiàn)出的應(yīng)力(Stress)-應(yīng)變(Strain)圖線呈雙向，應(yīng)力隨應(yīng)變的增大呈指數(shù)變化，囊膜受力的初始階段呈應(yīng)力增高，而第二階段呈現(xiàn)組織變硬；同樣，Krag等[35]證實了囊膜具有應(yīng)力松弛及黏彈性效應(yīng)；Choi等[34]對晶狀體前囊膜從等定量形態(tài)(表面粗糙程度)及生物力學(Young’s模型)兩方面對此也作一證實。

非線性指外部載荷所引起物質(zhì)材料剛性的變化，應(yīng)力應(yīng)變曲線不在一條直線上[36]。應(yīng)變指當物質(zhì)材料在外力作用下不產(chǎn)生慣性移動，它的幾何形狀與尺寸發(fā)生變化；應(yīng)力指材料發(fā)生形變，物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，即物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后位置回復(fù)到變形前位置的機械行為[37]。

3.2CCC后囊膜的應(yīng)力分布CCC術(shù)目的是撕除前囊膜的正中部分，形成邊緣光滑的前囊膜圓形缺損，從而避免術(shù)中進行其他操作時前囊膜出現(xiàn)放射狀撕裂，以保證后續(xù)步驟特別是人工晶狀體植入順利完成。CCC后前囊膜乃至整個囊袋的彈性及其應(yīng)力分布對于前囊膜收縮的研究非常重要[6]。

在正常的晶狀體前囊膜領(lǐng)域(從極點到赤道)，底層的晶狀體纖維施加壓力，機械區(qū)域的變化性能[38-40]與厚度[35]在正常的囊膜應(yīng)力上幾乎是均勻并呈等雙軸性的；這一發(fā)現(xiàn)表明，CCC后LECs需尋求合適的應(yīng)力以建立與維持目標狀態(tài)的平衡[40]。

白內(nèi)障手術(shù)CCC后，刺激晶狀體囊膜LECs分化、增殖、遷移及收縮，特別是CCC邊緣細胞的基質(zhì)蛋白(主要為Ⅳ型膠原蛋白)在囊膜多層顯著積累，伴隨著基質(zhì)蛋白的積累LECs開始增殖、化生。相反，遠離CCC邊緣囊膜部分的LECs保持了正常的形態(tài)。生物力學結(jié)果顯示，CCC邊緣附近的晶狀體囊膜的硬化增加，囊膜的周向應(yīng)力明顯增加而經(jīng)向應(yīng)力明顯減少，而遠離CCC邊緣的區(qū)域則相反[41]。

3.3放射狀前囊切開術(shù)

3.3.1抑制囊袋收縮的生物力學機制Wang等[41]采用Abaqus軟件根據(jù)人眼相關(guān)部分的生理尺寸建立了晶狀體囊袋模型，并對囊袋的應(yīng)力分布進行計算機數(shù)值模擬，計算了不同情況下囊袋的應(yīng)力分布情況，在此基礎(chǔ)上，對試驗組進行了2點、6點、10點鐘位放射狀前囊切開術(shù)。發(fā)現(xiàn)對前囊模型做3個方位的松解切口可以明顯減小前囊應(yīng)力大小，明顯改變應(yīng)力分布特征。放射狀前囊切開術(shù)后，引起的生物力學變化很可能改變了前囊膜的生物學特性。

一方面，該研究開口邊緣前囊組織的高應(yīng)力與組織損傷，以及LECs增殖與纖維化，導致了CCC后的前囊收縮[41-43]。因此，放寬Nd：YAG模型的前囊可能改變前囊的組織機制，如抑制前囊表面LECs與纖維上皮化生、增殖，特別是CCC開口邊緣的3個松弛切口可明顯釋放CCC開口邊緣附近的較高應(yīng)力。

另一方面，盡管放射狀切口可以一定程度上減少前囊上的作用力，但由于應(yīng)力集中效應(yīng)的作用，它可以引起切口根部區(qū)域的高應(yīng)力，這一點提醒醫(yī)師在未來的研究中要進一步深入探索，選擇合適的切口長度，在理論分析的基礎(chǔ)上進行充分的動物實驗與臨床試驗[6，41]。

3.3.2放射狀前囊切開術(shù)的臨床驗證國內(nèi)外已有學者發(fā)現(xiàn)[21，27]：術(shù)后3個月發(fā)生前囊纖維化者表現(xiàn)為纖維組織圍繞前囊撕囊緣均勻地增生，而放射性切開則表現(xiàn)為前囊纖維組織收縮、前囊口松解部形成切跡或前囊口松解處未發(fā)生纖維化，被松解兩側(cè)纖維組織牽拉，松解處形成缺口，前囊直徑無縮??；說明白內(nèi)障術(shù)中行前囊口松解術(shù)可以減輕前囊膜收縮的程度，增生的LECs開始逐漸退化，囊袋收縮減慢，可更久地維持術(shù)后視功能。

Panagopoulos等[44]發(fā)現(xiàn)運用剪刀在囊膜剪開，可有效預(yù)防及治療CCS所產(chǎn)生的一系列現(xiàn)象。同樣，臨床醫(yī)師提出[30]，在小瞳孔白內(nèi)障術(shù)中植入人工晶狀體后將前囊環(huán)形撕囊邊緣進行 2～3個小的放射狀切開，可預(yù)防CCS的發(fā)生，擴大撕囊區(qū)直徑，患者術(shù)后視力均得到提高，且無其他并發(fā)癥發(fā)生。

3.3.3放射狀前囊切開術(shù)展望臨床實踐已經(jīng)證明了前囊放射狀切開術(shù)的有效性，但是該方法的優(yōu)化問題還未解決，放射性切口的數(shù)目如何確定？每個切口的長度如何做到最優(yōu)？因此，需要臨床醫(yī)師在隨后的研究中對前囊放射狀切開后的情況進行定量分析，對比不同切開方案的優(yōu)劣，以期確定最優(yōu)的前囊切開方案，指導手術(shù)實踐。

4 小結(jié)

CCS是CCC術(shù)后特有的并發(fā)癥，它的發(fā)生對患者的術(shù)后療效及生活質(zhì)量造成了嚴重危害，尚無理想的預(yù)防與治療手段。目前對于CCS的研究尚缺乏系統(tǒng)、嚴謹?shù)目茖W研究。對于CCS病因及防治的力學機制方面的研究還有很大空間，從力學角度探究CCS這一術(shù)后并發(fā)癥，探索前囊放射狀切開術(shù)的有效性及其機制，成為新的研究方向。眼科醫(yī)師需進一步系統(tǒng)、嚴謹?shù)目茖W研究，綜合運用力學、生物學的研究手段與方法，從交叉學科研究的角度尋找簡單、有效個體化治療防治囊袋收縮的新方法。

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date：Oct 22，2013

National Natural Science Foundation of China(No： 81173412)；Natural Science Foundation of Beijing(No：7122046)；Science and Technology Project of Beijing(No：Z111107067311056)From theDepartmentofOphthalmology，BeijingFriendshipHospital，CapitalMedicalUniversity，Beijing100050，China

Capsule contraction syndrome and mechanical mechanism research

LIU Zhe， WANG Yan-Ling

capsular contraction syndrome;mechanical mechanism;continuous curvilinear capsulorrhexis;biomechanics;radical anterior capsulotomy

Capsular contraction syndrome (CCS) is a potential complication of continuous curvilinear capsulorrhexis.It is likely to reduce the size or change the shape of the capsulorhexis after cataract surgery，followed by visual acuity decrease.Recent years，the researches about CCS are more abundant.This article mainly reviews the pathogenesis and treatment of CCS and analyzes the radial anterior capsulotomy to prevent the CCS from the angle of mechanics，briefly reviews the recent research achievements.

劉喆，女，1989年6月出生，河北保定人，在讀碩士研究生。聯(lián)系電話：18810835616；E-mail：jean221938@126.com

AboutLIUZhe:Female，born in June，1989.Postgraduate student.Tel:18810835616;E-mail：jean221938@126.com

2013-10-22

國家自然科學基金資助(編號：81173412)；北京市自然科學基金項目(編號：7122046)；北京市科技計劃基金項目(編號：Z111107067311056)

100050 北京市，首都醫(yī)科大學附屬北京友誼醫(yī)院眼科

王艷玲，E-mail：wangyanling999@sina.com

劉喆,王艷玲.囊袋收縮綜合征及其力學機制研究[J].眼科新進展,2014,34(5):490-493.

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10.13389/j.cnki.rao.2014.0135

修回日期：2014-01-15

本文編輯：付中靜

Accepteddate:Jan 15，2014

Responsibleauthor:WANG Yan-Ling，E-mail:wangyanling999@sina.com

[RecAdvOphthalmol，2014，34(5)：490-493]