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人工角膜:终结角膜盲患者在黑暗中的等待

作者: 于紫月 来源: 科技日报
2021-05-31 07:30 
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因角膜受损而导致的盲眼病被称作角膜盲,它是仅次于白内障的第二大致盲眼病。我国目前角膜盲患者约有400万名,并且每年新增10万多病例。角膜盲患者复明的唯一手段是角膜移植,但由于我国角膜供体极其匮乏,90%的角膜盲患者都在黑暗中苦苦等待。

  视觉中国供图

科技日报实习记者 于紫月

用相机拍照,如果镜头损坏,照片自然不会清晰。对于眼睛来说,角膜就是镜头一样的存在。角膜受损会发生浑浊或不透明,光线就无法毫无障碍地通过角膜、穿过瞳孔进而到达眼底视网膜,人眼也就看不到清晰的图像,甚至完全看不到图像。

因角膜受损而导致的盲眼病被称作角膜盲,它是仅次于白内障的第二大致盲眼病。我国目前角膜盲患者约有400万名,并且每年新增10万多病例。角膜盲患者复明的唯一手段是角膜移植,但由于我国角膜供体极其匮乏,90%的角膜盲患者都在黑暗中苦苦等待。

近期,一款具有我国自主知识产权的领扣型人工角膜进入审批程序,如其获得国家批准,将有望实现国产人工角膜“零”的突破,为这些“绝症”角膜盲患者带来重见光明的希望,也可在一定程度上缓解我国角膜供体缺乏的窘况。

学者和医务人员已探索近200年

角膜是人体中唯一的透明组织,没有血管和淋巴管,其自身的营养和代谢与其他组织都不同,非常脆弱。角膜又处于眼球的最表面,在遭受外伤时,总是首当其冲,易发生损伤,甚至破裂。此外,若角膜发生感染,可能导致混浊,造成视力下降或失明。及时的角膜移植术是临床上控制感染和复明的最重要手段。

“临床上有15%左右的角膜盲人是因为遭受了严重的角膜化学伤或热烧伤后导致角膜完全被破坏,或是由于免疫造成角结膜和泪液分泌有问题,角膜被大量新生血管覆盖。这类患者如进行传统的人体角膜移植术,会由于术后免疫排斥反应,导致手术成功率极低。但如果有合适的角膜供体材料,他们也具有很大的复明潜力。”上述领扣型人工角膜临床试验专家组长、山东第一医科大学附属眼科医院(山东省眼科医院)院长史伟云教授在接受科技日报记者采访时表示,植入人工角膜是这类角膜盲患者唯一的选择。这是因为,一方面,人工角膜移植术后不会因免疫排斥而导致手术失败;另一方面,人工角膜移植后获得的视觉效果会比人体角膜供体移植更好。

史伟云告诉记者,人工角膜采用人工材料制成,用于替代受损的角膜,以提高患者视力、帮助盲者复明。早在18世纪末,一位法国眼科医师就率先提出将玻璃片植入混浊角膜以恢复视力的想法。近90年后,这一设想被一位瑞士医生实现,此后近200年,无数学者及医务人员在人工角膜的材料选择、结构设计、植入方式等领域不断进行开拓创新。

“目前国际上应用于临床的人工角膜主要有4种,包括波士顿人工角膜、骨—齿型人工角膜、Alpha Cor人工角膜和MICOF人工角膜。”中日友好医院眼科主治医师陈思扬告诉科技日报记者,这4种人工角膜中,波士顿人工角膜应用最为成熟。它主要采用惰性、透明、生物相容性较好的高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),由前盘、光学柱镜、后盘和钛制固定环组成,从正面看就像是挖了很多小孔的隐形眼镜。它的植入方式与传统角膜移植方式较为接近。

可使部分患者视力恢复至1.0

虽然我国目前尚没有国产人工角膜获批上市,但相关研究从未停止过,相关技术指标也在不断刷新“天花板”。

“目前,几种人工角膜的结构基本已定型,就像一台汽车都有一个方向盘、四个轮子一样。如何造出性能优越、老百姓认可度高的‘车’,就需要研究者在材料、工艺等‘软实力’上各显神通了。”史伟云说。

“正在审批的这款领扣型人工角膜,与波士顿人工角膜结构类似,但工艺更优。”史伟云进一步介绍,眼镜的镜片有前、后两个表面,人工角膜的光学柱镜也是如此。波士顿人工角膜采用车床先后加工光学柱镜的两个表面,由于柱镜实在太小,前后表面的光学偏心度应许范围是30度。而我国领扣型人工角膜光学柱镜部分一次成型,使用6把刀同时加工前后两个表面,光学偏心度小于5度,保证患者术后视力更佳。

“光学柱镜的形状类似于蘑菇,其周边越薄,植入后与眼组织融合得越好。”史伟云透露,我国领扣型人工角膜“蘑菇边”比波士顿人工角膜的更薄。此外,我国领扣型人工角膜钛合金固定环是整体车出的,不易变形、稳定性更好,还多加了一道喷砂工艺,让它看上去更接近国人瞳孔的颜色。“患者装上波士顿人工角膜,眼睛是闪闪发亮的,看上去很奇怪。我国这款在外观上更自然。”

除此之外,我国领扣型人工角膜表面光洁度、光谱透过率、分辨率等物理化学及光学指标均超过波士顿人工角膜。

实践是检验性能的最好途径。“目前全国已有37位患者移植了这款人工角膜,其中不少眼底条件较好的患者,已经恢复到0.8—1.0的视力。”史伟云说。

据他透露,国内还有一种与俄罗斯的MICOF型技术路线相似的人工角膜,目前也已完成临床实验,正在审批中。

需建立生产质检标准体系

即便近年来人工角膜发展迅速,但其终究是一款人造产品,不能完全替代人的角膜。这一本质注定了它在推广与应用过程中将会面临诸多挑战。

在采访过程中,史伟云始终强调,人工角膜的移植并非适用于每位角膜盲患者。当生物角膜移植和传统的人体角膜移植都不适合时,才应考虑人工角膜移植。原因在于,人工角膜移植的适应症有限,且并发症比传统的人体角膜移植术多,患者需要终身随访。

中山大学中山眼科中心角膜病科主任医师黄挺教授曾在接受媒体采访时表示,所有人工角膜都有一个问题,就是远期可能出现人工角膜与病人角膜接口处漏水,甚至角膜脱离的情况,所以术后的随访和治疗仍很重要。

东京医科齿科大学讲师张永巍也表示,因材料和结构因素影响,一般的人工角膜无法正确检测眼压,容易引发青光眼或加重原发性青光眼等问题。

对于国产人工角膜而言,从“零”出发意味着产品不仅面临上述通病,还有更多环节要摸着石头过河。

对此,史伟云认为,国内亟须建立一套人工角膜生产、质检的标准体系。每个生产步骤中应使用哪些规格的生产设备、产品需要达到哪些性能指标才算合格、要用什么设备去检测这些指标……一系列工业化问题都需要在摸索中找出解决方案。庆幸的是,我国领扣型人工角膜的生产企业已经在这一方面完成了“零”的突破,建立了完整的生产、检测和质控体系,这也是国产人工角膜获批的必要条件。

放眼国内外人工角膜研究浪潮,未来之路延伸至何方?

“找到合适的材料是关键。理想的人工角膜材料应具备透明度高、生物相容性好、防紫外线能力强、易加工等特点。”史伟云指出,最常用的PMMA实际上是一大类材料,其性能也会因成分、结构不同而有所变化。遴选出最适合的材料,是非常费工夫的。

“材料学进展在一定程度上左右着人工角膜的研发进程。”史伟云说。

【责任编辑:曹原青】
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