角膜激光矯正術(shù)后上皮重塑的研究進(jìn)展

樊利敏 王錚，2

作者單位：1中南大學(xué)愛爾眼科學(xué)院，長沙 410000；2廣州愛爾眼科醫(yī)院 510000

角膜上皮重塑是指當(dāng)角膜表面形狀發(fā)生改變或者角膜基質(zhì)不規(guī)則時，為了維持角膜前表面的光滑，角膜上皮細(xì)胞進(jìn)行重新排列分布[1]。重塑是角膜上皮細(xì)胞特有的一種潛在能力，在圓錐角膜[2，3]、配戴角膜接觸鏡后[4]、角膜外傷后、角膜膠原交聯(lián)[5]以及角膜激光矯正術(shù)后[6-11]都可以發(fā)生。角膜上皮層是構(gòu)成角膜屈光力的一部分，角膜上皮厚度的明顯變化會導(dǎo)致屈光度的改變，認(rèn)識角膜上皮重塑的特點(diǎn)對指導(dǎo)角膜激光矯正術(shù)前的手術(shù)設(shè)計以及認(rèn)識術(shù)后的屈光回退都具有重要的意義[12]。

1 角膜上皮厚度的測量方法

早在1979 年，Hodden等[13]就嘗試應(yīng)用光學(xué)方法測量角膜上皮厚度。其后的幾十年，角膜上皮厚度的測量方法及手段取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。目前，臨床上較常用于測量角膜上皮厚度的儀器主要有角膜共焦顯微鏡[14]，美國ArcScan公司的Artemis[6，15-17]以及光學(xué)相干斷層成像（OCT）[7-11，18]。

1997，M?ller-Pedersen等[14]最先利用角膜共焦顯微鏡進(jìn)行角膜上皮厚度的測量。這種方法測量過程中需要直接接觸角膜，是一種有創(chuàng)性的檢查。在角膜激光術(shù)后較短時間內(nèi)使用有導(dǎo)致角膜發(fā)生損傷乃至感染的潛在風(fēng)險。此外，角膜共焦顯微鏡測量的角膜范圍非常有限。目前臨床上已較少使用。

Artemis 是一種超高頻率的數(shù)字超聲（Very high frequency ultrasound，VHF），利用50～100 MHz的超聲和特殊的“浸潤”掃描模式來獲取角膜各層次的圖像。1993 年由英國的Reinstein等[15]開始用于角膜上皮厚度的測量。至今為止，Artemis經(jīng)過了3代改進(jìn)，目前使用的Artemis 3可以獲取10 mm范圍內(nèi)的角膜上皮厚度模式圖，其測量精度達(dá)1.3 μm。然而，Artemis 3也是一種有創(chuàng)性檢查，操作比較繁瑣，臨床應(yīng)用尚不普及。

OCT在眼科中的應(yīng)用已經(jīng)有20余年，它是根據(jù)低相干干涉的原理，利用近紅外光線在不同組織層面的反射和散射所需的“回音”來測量組織結(jié)構(gòu)之間的距離和大小，具有無創(chuàng)性、掃描速度快、操作方便的特點(diǎn)[19]。進(jìn)入2000年以后OCT得到了飛速的發(fā)展，其中頻/譜域OCT的軸向分辨率達(dá)到5 μm，每秒鐘能完成26 000次的掃描，能夠清晰顯示角膜各層次結(jié)構(gòu)。目前市面上很多OCT都能用于測量角膜上皮厚度，比如日本Nidek的RS 3000 Advance、意大利CSO的MS 39、美國Zeiss的Cirrus HD 5000以及美國Optovue公司的RTVue XR等。OCT測量角膜上皮厚度掃描范圍廣，可達(dá)6～9 mm直徑的角膜[10，18]，測量結(jié)果重復(fù)性好，可靠性高[20，21]。已逐漸成為目前角膜上皮厚度測量的主流設(shè)備。然而，利用OCT測量也存在一些弊端。首先，OCT測量的上皮厚度值包含淚膜厚度[22，23]，與實際的上皮厚度存在一定的偏差；其次，OCT使用的仍是平面掃描模式，周邊角膜上皮厚度的測量值準(zhǔn)確度降低，重復(fù)性較差；此外，5 μm的分辨率難以辨別角膜上皮厚度的細(xì)微變化。

2 初始眼角膜上皮層的分布特點(diǎn)

角膜上皮細(xì)胞自身也處于一種動態(tài)變化中，依靠角鞏膜緣干細(xì)胞以及基底細(xì)胞的增殖，角膜上皮細(xì)胞每隔5～7 d完成1次更新，維持著平衡[24]。在初始眼中，角膜上皮層由5～6層細(xì)胞組成，雙眼對稱。由于所使用的原理以及分辨率等的不同，不同儀器測量的角膜上皮厚度值之間存在細(xì)微的差別。M?ller-Pedersen等[14]利用角膜共焦顯微鏡測量的中央角膜上皮厚度大約為（51±4）μm。Reinstein等[15，17]使用OCT測量的角膜上皮厚度約為（53±3）μm，利用Artemis測量的角膜上皮厚度約為（54±3）μm。Kanellopoulos和Asimellis[25]報道的角膜上皮厚度為51～52 μm。Luft等[8]報道的角膜上皮厚度為（52±3）μm。許琛琛等[26]和張月強(qiáng)等[27]報道的為53～55 μm。

不同區(qū)域的的角膜上皮厚度也存在一定的差異。初始眼中下方角膜上皮層稍厚于上方，中央稍厚于周邊部[18，26]。原因可能如下：眨眼對角膜上皮厚度的影響；重力的影響導(dǎo)致下方淚膜相對較厚。上眼瞼對角膜的壓迫作用會導(dǎo)致上方角膜上皮厚度變薄。

此外，有研究顯示：一天中下午時間測量的角膜上皮厚度相比上午偏薄[28]。Hashmani等[18]的研究顯示，男性比女性角膜上皮更厚。侯杰等[29]的研究顯示年齡較大的患者角膜上皮厚度相對較薄。

3 角膜激光矯正術(shù)后的上皮重塑

3.1 近視激光矯正術(shù)后的上皮重塑

1996 年，Lohmann等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在給兔子行準(zhǔn)分子激光角膜切削術(shù)（Photorefractive keratectomy，PRK）后，兔眼的角膜上皮明顯增厚。1999年，他們利用電鏡觀察了1例PRK術(shù)后6個月尸眼的角膜上皮，發(fā)現(xiàn)中央激光治療區(qū)的角膜上皮厚度為95 μm，而未接受激光治療區(qū)域的角膜上皮厚度僅為38 μm[31]。

20世紀(jì)以來，隨著Artemis以及OCT的應(yīng)用，角膜上皮厚度的測量更加方便快速，學(xué)者們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)除了PRK，在準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù)（LASIK）、微小切口基質(zhì)透鏡切除術(shù)（SMILE）近視矯正術(shù)后中央角膜上皮都會增厚，并且發(fā)現(xiàn)了角膜上皮重塑的更多特點(diǎn)[7-11，16，25，32]。

近視矯正術(shù)后，不同區(qū)域角膜上皮厚度的變化存在差別。2012 年Reinstein等[16]利用Artemis觀察了LASIK術(shù)后10 mm直徑的角膜區(qū)域，提出了LASIK術(shù)后的上皮重塑模式，認(rèn)為激光近視矯正術(shù)后中央角膜上皮增厚最明顯，越靠周邊上皮越薄。而OCT所觀察到的上皮厚度變化模式卻有所不同。Tang等[11]與Kanellopoulos和Asimellis[25]利用OCT觀察了FS-LASIK近視矯正術(shù)后直徑6 mm區(qū)域內(nèi)角膜上皮厚度的變化，發(fā)現(xiàn)術(shù)后旁中央直徑2～5 mm區(qū)域的上皮增厚最明顯。Luft等[8]觀察了SMILE術(shù)后6個月內(nèi)的角膜上皮厚度變化，發(fā)現(xiàn)術(shù)后6個月時中央2 mm區(qū)域上皮增厚約6.3 μm，旁中央2～5 mm區(qū)域的上皮增厚4.5～7.0 μm，中周部5～6 mm區(qū)域上皮增厚4.4～6.8 μm。一方面由于2 種儀器的使用原理以及觀察范圍存在不同。另一方面，Artemis使用過程中需要接觸角膜，可能會造成角膜上皮的水腫而導(dǎo)致測量的角膜上皮厚度值偏大；而OCT的測量結(jié)果受到淚膜厚度和分布的影響較大。這些都會造成測量結(jié)果之間的差異。

新一代的前節(jié)OCT可以掃描直徑9 mm的角膜區(qū)域，提供了更全面的角膜上皮重塑模式圖。Fan等[10]觀察了地形圖引導(dǎo)的FS-LASIK術(shù)后9 mm范圍的角膜上皮重塑，發(fā)現(xiàn)近視矯正術(shù)后增厚最明顯的區(qū)域位于2～5 mm區(qū)域內(nèi)。術(shù)后6個月平均增厚約4 μm，而在5～7 mm區(qū)域的角膜上皮層平均變薄約1 μm，角膜上皮呈現(xiàn)“中央增厚-旁中央最厚-中周邊變薄”的特點(diǎn)。此外，F(xiàn)an等[10]的研究還發(fā)現(xiàn)不同象限之間的上皮增厚并不均勻，上皮增厚以顳下方最明顯[10]。

不同的近視矯正方式導(dǎo)致角膜上皮重塑達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時間也有一定的差異。Luft等[8]的研究顯示SMILE術(shù)后24 h即出現(xiàn)角膜上皮的增厚，隨后的1 周上皮增厚速率最快，3個月時趨于穩(wěn)定。Ryu等[9]對比了SMILE以及LASIK術(shù)后的上皮變化，認(rèn)為SMILE術(shù)后1個月上皮重塑即達(dá)到穩(wěn)定，LASIK術(shù)后上皮重塑的時間更長。Chen等[7]研究顯示，PRK術(shù)后3個月角膜上皮厚度即達(dá)到穩(wěn)定。而Ivarsen等[32]對比了PRK以及LASIK術(shù)后的上皮厚度變化，認(rèn)為PRK術(shù)后上皮重塑所需時間明顯較LASIK長，術(shù)后1年角膜上皮的增生才達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

3.2 遠(yuǎn)視角膜激光矯正術(shù)后的上皮重塑

目前對于遠(yuǎn)視矯正術(shù)后上皮重塑的研究較少，Reinstein等[6]利用Artemis觀察了LASIK矯正遠(yuǎn)視術(shù)后3 個月的上皮厚度變化，發(fā)現(xiàn)術(shù)后中央4 mm直徑區(qū)域角膜明顯變薄，4 mm區(qū)域外角膜增厚，角膜上皮最厚處位于6.8 mm直徑環(huán)處。最薄和最厚處的上皮厚度分別為39.7 μm及89.3 μm。Reinstein等[6]認(rèn)為，遠(yuǎn)視矯正術(shù)后，角膜上皮呈現(xiàn)“中央變薄-邊緣增厚”的“甜甜圈”樣重塑模式[6]。

3.3 角膜激光矯正術(shù)后的上皮重塑與術(shù)后屈光回退

1998年，Chayet等[33]觀察了LASIK術(shù)后3個月的47眼，發(fā)現(xiàn)在屈光回退的患眼中存在明顯的中央角膜厚度增加，他們認(rèn)為角膜上皮增厚是引起屈光回退的主要原因。但是也有不一樣的研究報道。2014年P(guān)an等[34]的研究顯示，不管是否發(fā)生屈光回退，角膜近視矯正術(shù)后普遍存在明顯的中央角膜厚度增加。隨著手術(shù)設(shè)計改進(jìn)以及飛秒激光的引入，近年研究所報道的屈光回退現(xiàn)象明顯減少。Luft等[8]隨訪觀察了SMILE術(shù)后6 個月角膜上皮厚度和屈光度的變化，術(shù)后角膜上皮顯著增厚，但并沒有明顯的屈光回退。Fan等[10]的研究也表明，地形圖引導(dǎo)的LASIK術(shù)后上皮增生與屈光度的變化沒有明確的相關(guān)性。

角膜各區(qū)域之間上皮厚度的差異對角膜屈光力會產(chǎn)生不同的影響，當(dāng)中央上皮厚于中周部時，導(dǎo)致整個角膜屈光力增加；反過來，當(dāng)中周部上皮厚于中央?yún)^(qū)時，則呈現(xiàn)為遠(yuǎn)視漂移[35]。Cho等[36]研究了屈光回退與多個角膜上皮厚度參數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果顯示中央和旁中央?yún)^(qū)域角膜上皮厚度的差異與屈光回退的相關(guān)性最強(qiáng)。因此并不是所有的上皮增厚都會產(chǎn)生屈光回退，角膜上皮增厚是否導(dǎo)致屈光回退還要進(jìn)行全面綜合的分析。

4 角膜上皮重塑的相關(guān)影響因素

角膜上皮重塑的影響因素較多。首先，擬矯正度數(shù)與切削深度與近視矯正術(shù)后的上皮增生程度密切相關(guān)。1996年，Lohmann等[30]在兔子的動物實驗中發(fā)現(xiàn)PRK近視矯正術(shù)后角膜上皮增厚的幅度與矯正度數(shù)明顯相關(guān)。近視矯正-3.00 D組中，角膜上皮僅僅輕微增厚，當(dāng)矯正-6.00 D時，角膜上皮增厚約18.4 μm，矯正-9.00 D后，切削的角膜組織幾乎完全被增生的上皮填補(bǔ)。Kanellopoulos和Asimellis[25]的研究顯示高度近視（-9.00～-8.00 D）LASIK矯正術(shù)后1 年中央?yún)^(qū)域上皮增厚約6 μm，旁中央?yún)^(qū)域增厚約10 μm；低度數(shù)（-4.00～-3.00 D）矯正術(shù)后中央?yún)^(qū)域上皮增厚約1.15 μm，旁中央增厚約3.04 μm。Ganesh等[37]發(fā)現(xiàn)在低度（小于-4.00 D）、中度（-6.00～-4.00 D）以及高度近視（-10.00～-6.00 D）行SMILE矯正術(shù)后3 個月中央上皮增厚分別約3、5、7 μm。Reinstein等[38]的研究也顯示對低度（-4.00～-1.00 D）、中度（-6.00～-4.25 D）以及高度（-13.50～-6.25 D）行LASIK近視矯正術(shù)后6個月角膜中央上皮分別增厚約7、9、12 μm。Tang等[11]估算LASIK術(shù)后角膜上皮的平滑常數(shù)為0.46 mm/D。這些研究都顯示擬矯正屈光度越高，術(shù)后角膜上皮厚度增加越明顯。

其次，不同近視矯正方式術(shù)后上皮增厚程度可能也存在一定的差異。Ivarsen等[32]的研究顯示PRK術(shù)后的上皮增生程度較LASIK術(shù)后明顯。Ryu等[9]對比了SMILE以及LASIK術(shù)后3 個月角膜上皮厚度的變化，發(fā)現(xiàn)在角膜中央以及旁中央?yún)^(qū)域，LASIK組導(dǎo)致的上皮增厚更加明顯，而在中周部5～6 mm直徑范圍內(nèi)，SMILE組上皮增生更明顯。而Kanellopoulos[39]認(rèn)為上皮增厚的幅度與局部的曲率變化相關(guān)，而與手術(shù)方式無明顯相關(guān)，其對21例雙眼分別行LASIK和SMILE的患者術(shù)后的角膜上皮厚度變化進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)術(shù)后2年時，2種手術(shù)導(dǎo)致的角膜上皮增厚均為4.5 μm左右，2組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。此外，切削光區(qū)直徑的大小、術(shù)前的角膜上皮厚度以及角膜瓣的制作方式（機(jī)械刀或者飛秒激光）、術(shù)后眼表的狀態(tài)以及使用某些藥物都可能會促進(jìn)或者抑制角膜上皮細(xì)胞的增殖，影響術(shù)后上皮重塑的程度。

5 角膜上皮重塑的可能機(jī)制

角膜上皮重塑的機(jī)制尚不十分明確。目前認(rèn)為，角膜曲率梯度的變化是上皮重塑的原動力[1，40]。2001年，Wilson等[41]在組織切片上觀察到在基質(zhì)凸出的地方角膜上皮變薄，在基質(zhì)凹陷的地方角膜上皮會增厚，他們認(rèn)為角膜上皮的這種重新分布受到角膜細(xì)胞之間的張力以及接觸抑制的控制。Huang等[42]構(gòu)建了1個數(shù)學(xué)模型預(yù)測術(shù)后角膜上皮的重塑，指出角膜上皮通過自身厚度改變來補(bǔ)償基質(zhì)層的改變從而盡量維持角膜表面的規(guī)則性。此外，由于角膜上皮細(xì)胞的重塑包括幾個階段，涉及細(xì)胞的遷移、增殖、分化等一系列活動，是各種生長因子、細(xì)胞因子和細(xì)胞外基質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果，炎癥因子在角膜上皮的重塑過程中也起到重要的作用[43，44]。

6 總結(jié)

角膜上皮厚度的測量方法頗多，各種儀器之間的測量值不能互換。上皮重塑是角膜激光矯正術(shù)后普遍存在的現(xiàn)象，不同激光矯正手術(shù)后的上皮厚度變化存在一定的規(guī)律。上皮增厚受到局部曲率梯度變化、眼表狀態(tài)等因素的影響。重視手術(shù)前后上皮厚度的測量，認(rèn)識角膜上皮的重塑模式，遏制術(shù)后過度的上皮增厚有助于提高角膜屈光手術(shù)的精確度。目前對于角膜上皮重塑的機(jī)制仍不十分清楚，如何預(yù)防上皮增生導(dǎo)致的屈光回退，這些都需要進(jìn)一步的研究。

利益沖突申明本研究無任何利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明樊利敏：參與選題、設(shè)計及相關(guān)文獻(xiàn)的分析和總結(jié)；撰寫論文；根據(jù)編輯部的修改意見進(jìn)行修改。王錚：參與選題、設(shè)計、相關(guān)文獻(xiàn)的分析和總結(jié)；修改論文中關(guān)鍵性結(jié)果、結(jié)論；根據(jù)編輯部的修改意見進(jìn)行修改