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软壳技术2005年7月第41卷第7期chinjoohthalmol,july2005,vol41,no.7 软壳技术 刘奕志蒋宇振 在目前白内障摘除手术领域,黏弹剂被普遍称为眼科黏 弹性手术设备(ophthalmicviscoelasticdevice,ovd),已在 超声乳化白内障吸除术中成为一种必不可少的无形工具. 理想的黏弹剂应当具备支撑形成充足前房空间,提高连续线 性环形撕囊的成功率,协助分离组织,使瞳孑l保持散大状态, 有效止血,隔绝角膜内皮细胞使之不受损伤因素侵害,为人 工晶状体提供植入空间,保护晶状体囊袋等多种功能.所谓 黏弹剂技术是通过对各种不同理化性质黏弹剂的灵活应用, 充分发挥其性能,使黏弹剂成为现代高水准超声乳化白内障 吸除术中辅助手术操作,减少眼组织损伤的重要”软器械”. 一 ,黏弹剂的物理特性和实用分类 虽然早在上世纪80年代黏弹剂就已被应用于白内障摘 除手术,但由于对黏弹剂的流体动力学性能认识不足, 人们对黏弹剂技术的认识,发展和探讨未表现出浓厚的兴 趣.进入90年代,一些测量黏弹剂流体动力学参数的方法 出现,术者随着应用经验的积累也逐渐认识到黏弹剂的黏 性,弹性和内聚性等物理特性在白内障摘除手术中发挥着举 足轻重的作用. 黏弹剂因成分及其相对分子质量和分子链长度不同而 在黏性,弹性,假可塑性,内聚性能等方面具备不同特征.实 用的黏弹剂分类标准应当准确地表达其在手术中的流体动 力学特征j.在上述诸多物理性质中,有2个方面最能反映 黏弹剂在手术中的流体动力学特性:(1)零切变速率黏度: 又称静态黏度或黏性,以pas为单位,反映溶液流动时的阻 力;切变速率则用于度量液体水平流动时上,下液层间的速 度梯度,反映推动液体流动的速率.(2)内聚性或弥散 性:反映黏弹剂组成物质分子间的聚合趋势和程度.上述 2种物理性质间存在相互联系,即当黏弹剂的组成物质分子 链较长时,分子间倾向于相互缠结,聚集,表现内聚性;但当 静态黏度<100000mpas时,长链分子间的缠绕作用对黏弹 剂性能的影响会减弱,使黏弹剂表现具有弥散性.arshinoff 依据上述2种性质将品种繁多的黏弹剂分为高黏度内聚性 (零切变速率黏度>1000000mpas),黏性内聚性(零切变速 率黏度在1000001000000mpas之间),中黏度弥散性 (零切变速率黏度<50000mpas)和低黏度弥散性(成分主 要为未经改良的羟丙基甲基纤维素)4种.而总体而言,这 些类型可归为内聚性黏弹剂和弥散性黏弹剂2大类.内 聚性黏弹剂的成分物质以不同浓度相对分子质量较高,分子 作者单位:510060广州,中山大学中山眼科中心 通讯作者:刘奕志,email: - 667? . 继续教育园地. 链较长的透明质酸钠为代表,这类黏弹剂在零切变速率下的 黏度较高,由于黏弹剂的静态黏度与其弹性存在良好的相关 性【7j,因而内聚性黏弹剂的弹性也高于弥散性黏弹剂.弥散 性黏弹剂的成分物质则以低相对分子质量的硫酸软骨素为 代表,具有静态黏度低,表面张力低的物理特性,能更为均 匀,弥散,稳定地分布于角膜内皮层或人工晶状体表面. 二,不同类型的黏弹剂对超声乳化白内障吸除术安全性 的影响 (一)内聚性黏弹剂 目前,超声乳化白内障吸除术已可在表面麻醉或前房内 麻醉下进行,由于眼外肌并未麻痹,眼后段存在正性压力,故 如果不借助黏弹剂实现”压力平衡性”,则可导致晶状体 前囊膜不平坦,张力高,使连续线性环形撕囊难以成功完 成;在人工晶状体植入环节出现晶状体后囊膜前突,皱褶 形成,囊袋空间不足,以致发生晶状体后囊膜破裂等并发症. 内聚性黏弹剂因具有较高的静态黏度而具有更强的空间形 成能力j,可克服来自后房的正性压力,使连续线性环形 撕囊操作得以在充足的前房空间和平坦的晶状体前囊膜表 面进行,成功率大为提高.此外,内聚性黏弹剂可借助其高 弹性在人工晶状体植入过程中维持前房和晶状体囊袋空间, 防止角膜内皮细胞和晶状体囊膜等眼组织受损. 然而,黏弹剂若仅可平衡后房压力和开辟手术空间,则 不足以在超声乳化白内障吸除术中全面发挥保护作用.保 护角膜内皮细胞,是保证超声乳化白内障吸除术安全性的重 要方面.角膜内皮细胞在超声乳化白内障吸除术中面临来 自手术器械机械损伤,前房湍流冲击,晶状体核碎块碰撞,超 声振动产生的冲击波,空穴效应气泡损伤和氧自由 基13,141等方面的多重因素威胁,能够在角膜内皮面形成屏 障层的黏弹剂,无疑将发挥卓越的细胞保护作用.角膜内皮 细胞表面具有能够与透明质酸钠分子相结合的位点,这 种特异性结合能够增强内聚性黏弹剂对角膜内皮面的附着 作用,但体外实验和动物体内实验的结果却表明这种结合作 用在角膜内皮细胞保护方面仅发挥次要作用.内聚性 黏弹剂在角膜内皮表面的附着和分布能力相对较差,在角膜 内皮表面形成的保护层厚度远低于弥散性黏弹剂.高相对 分子质量,长链分子间的较强聚合倾向使内聚性黏弹剂在负 压和液流的作用下易被从前房清除,导致角膜内皮细胞在白 内障的超声乳化过程中无法得到良好的保护. (二)弥散性黏弹剂 弥散性黏弹剂的静态黏度和表面张力均低,虽然形成空 间,维持空间和平衡压力的能力较内聚性黏弹剂弱,但可均 ?668?2005年7月第41卷第7期chinjophthalmol,july2005,vol41,no.7 匀弥散分布于角膜内皮面,形成稳定的保护层,隔绝超声乳 化白内障摘除术中各种因素对角膜内皮细胞的损伤.在超 声乳化白内障吸除术后测量兔眼角膜内皮细胞层表面的黏 弹剂厚度,发现弥散性黏弹剂的厚度能达到甚至超过角膜厚 度的20%,远远超过内聚性黏弹剂.硫酸软骨素是角膜基 质的成分之一,分子结构中n.乙酰葡萄糖胺基的硫酸化带 有负电荷,从而能更好地吸附并分布于带正电荷的角膜内表 面j.低表面张力和电荷吸引作用双重因素的存在,使以硫 酸软骨素成分为代表的弥散性黏弹剂能够在角膜内皮细胞 表面形成更强,更稳定的保护屏障.此外,弥散性黏弹剂对 表面带正电荷的手术器械和人工晶状体等眼内植人物也具 有较强的亲和力,使人工晶状体在植入过程中避免表面吸附 带电粒子,并可减少手术器械和人工晶状体对眼内组织的摩 擦,进一步提高手术的安全性. 三,软壳技术 由于具有不同物理特性的内聚性黏弹剂和弥散性黏弹 剂的保护功能不同,故单一品种的黏弹剂难以全面保障手术 的安全性.若将不同类型的黏弹剂联合使用,则能通过优势 互补最大程度的发挥黏弹剂对超声乳化白内障吸除术的辅 助和保护作用. 1999年,arshinofft报道了其应用长达10年之久的一 项技术,即软壳技术,通过组合应用,充分发挥了内聚性和弥 散性黏弹剂的性能优势,推动了黏弹剂手术的进步,拓宽了 超声乳化白内障吸除术的手术适应证,提高了手术安全性. 软壳技术的简要步骤:首先在前房瞳孔中心区域注入少量弥 散性黏弹剂,形成隆起,然后在该隆起的下方注入内聚性黏 弹剂,推动弥散性黏弹剂向上紧贴于角膜内皮细胞表面,形 成光滑,均匀的保护层,同时防止弥散性黏弹剂在液流冲击 下掺杂微小液泡,形成不规则光学界面,从而保持清晰的手 术视野.内聚性黏弹剂克服眼后段的正性压力,压平晶状体 前囊膜表面,在其充分形成并维持的前房空间内,术者可以 自如运用眼内器械,顺利完成连续线性环形撕囊操作.进入 超声乳化晶状体阶段后,前房空间内的内聚性黏弹剂会迅速 被清除,留下厚而平滑的弥散性黏弹剂保护层覆盖在角膜内 皮层表面.在人工晶状体植入之前,向前房和晶状体囊袋内 注入内聚性黏弹剂,再次形成前房并充分支撑起晶状体囊袋 空间,同时平衡后房压力,消除晶状体后囊膜皱褶.然后在 内聚性黏弹剂的中心注入弥散性黏弹剂,形成一个由黏弹剂 包裹的中心柔软的压力支撑结构.低静态黏度的弥散性黏 弹剂使人工晶状体得以平滑进入眼内,并缓慢舒展到位,在 此过程中周围由内聚性黏弹剂形成的缓冲衬垫可对角膜内 皮,虹膜和晶状体后囊膜等眼组织提供保护.在完成人工晶 状体植入后,人工晶状体周围的弥散性黏弹剂将被包裹在内 聚性黏弹剂中迅速被抽吸清除.对于行灌注/抽吸后仍残留 于角膜内皮层表面的极少量弥散性黏弹剂,无需刻意延长灌 注/抽吸时间或将手柄尖端靠近角膜背进行抽吸,以免前房 内平衡盐溶液的冲刷和湍流冲击作用对角膜内皮细胞造成 不必要的损伤.研究表明短链,低相对分子质量弥散性黏弹 剂能够在术后早期迅速自眼内代谢清除,很少引起眼压异常 升高. 四,软壳技术在超声乳化白内障吸除术中的应用 部分学者认为只要手术技术过关,黏弹剂的种类对手术 效果并无明显影响,其实不然.随着医学技术的发展,超声 乳化白内障吸除术的手术指征日益放宽,白内障摘除手术吸 收了屈光性手术的新理念,人们对手术质量的要求也日渐提 高.超声乳化白内障吸除术对角膜内皮细胞的损伤,不仅表 现在细胞数量的减少和形态规则度降低,还表现在细胞通透 性改变和细胞泵功能的代偿速度减慢等方面.在超声乳 化白内障吸除术中,尤其对于因高龄,fuchs角膜内皮细胞营 养不良,既往行多次内眼手术等因素导致角膜内皮细胞基础 情况较差的患者,软壳技术可通过灵活运用不同类型黏弹剂 的理化特性,对角膜内皮细胞从数量,形态和功能等方面进 行精心保护,从而减轻甚至避免术后发生角膜水肿,有助于 术后视功能的快速恢复,提高了手术的疗效. 通过介绍软壳技术在复杂病例中的应用,可进一步分析 软壳技术在超声乳化白内障吸除术中的保护作用. (一)小瞳孔患者的白内障摘除手术 导致白内障患者术前瞳孔难以散大的原因很多,如葡萄 膜炎所致的虹膜后粘连,瞳孔闭锁甚或瞳孔膜闭,高龄白内 障患者虹膜组织老化,瞳孔开大肌萎缩,假性囊膜剥脱综合 征所致的虹膜基质萎缩,硬化,长期应用缩瞳剂导致的瞳孔 强直性缩小,既往内眼手术造成的虹膜手术源性损伤以及糖 尿病患者虹膜红变或瞳孔开大肌萎缩等.此类患者手术时 可遇到诸多问题,如:(1)瞳孔小导致连续环形撕囊操作范 围狭窄;(2)超声乳化过程可视性差,晶状体囊袋内超声乳 化难度高,易损伤晶状体悬韧带和后囊膜,通常需要在瞳孔 平面或前房内操作;(3)在通过有限瞳孔区植人人工晶状体 的过程中,植入定位准确性差,晶状体囊袋易受损.(4)高 龄,慢性眼内炎症,高眼压,既往手术史,病史长且严重的糖 尿病等诸多因素均可导致患者角膜内皮细胞的基础条件较 差.将软壳技术应用于小瞳孔患者,在使用瞳孔牵张器械, 瞳孔扩张环,虹膜钩等工具之前,首先应尝试用内聚性黏弹 剂分离虹膜后粘连,并借助内聚性黏弹剂的高表面张力推挤 辅助扩大瞳孔.若在牵张瞳孔,使用瞳孔扩张工具或进行多 点虹膜括约肌切开术时发生虹膜出血,可少量补充内聚性黏 弹剂以达到止血目的.进入超声乳化阶段后,内聚性黏弹剂 很快被抽离前房,而基础较差的角膜内皮细胞将面对超声乳 化头的近距离操作,在这种情况下弥散性黏弹剂形成的厚而 平滑,均匀的保护层便能发挥突出的保护作用.在人工晶状 体植入过程中,内聚性黏弹剂在狭小的晶状体囊袋可视范围 内充分形成晶状体囊袋空间,确保人工晶状体被准确植入晶 状体囊袋内;而具有较强包裹能力的弥散性黏弹剂则能减少 人工晶状体在植入和伸展到位过程中损伤虹膜和晶状体囊 膜的机会. 中华眼科杂志2005年7月第4l卷第7期chinjophthalmol,july2005,vol41,no.7 (二)抗青光眼手术后患者的白内障摘除手术 此类患者的特殊因素往往使白内障摘除手术的难度大 为提高,如长期应用缩瞳剂导致的虹膜萎缩失去张力,虹膜 后粘连,使抗青光眼手术后患者多兼具小瞳孔的复杂性;前 房浅缩小了手术的操作空间,并使超声乳化探头在释放能量 时距角膜内皮细胞更近;抗青光眼手术后眼压控制不良可使 眼后段存在正性压力,不仅连续线性环形撕囊操作的成功率 将降低,而且晶状体后囊膜受损,玻璃体溢出的危险性将增 高;长期高眼压史和既往内眼手术史可导致角膜细胞基础条 件较差.在此类手术中应用软壳技术,弥散性黏弹剂保护层 隔绝了浅前房中眼内器械操作,超声能量,热效应,湍流冲击 等因素可能对角膜内皮细胞造成的更大损伤;内聚性黏弹剂 则可在有限的前房内形成并维持尽可能大的操作空间,并同 时克服来自玻璃体腔的正性压力,提高连续线性环形撕囊术 的成功率. (三)高度远视合并小眼球患者的白内障摘除手术 小眼球合并高度远视患者眼前段拥挤,前房操作空间狭 窄,眼压常相对较高.在处理此类患者时,一方面要在术前 保证眼压正常甚至低于既往平均水平,以尽量降低后房正性 压力;另一方面则可使用软壳技术,借助内聚性黏弹剂压平 晶状体前囊膜表面,形成并维持尽可能大的前房操作空间, 使小眼球内的连续线性环形撕囊操作更有成功把握.在开 始超声乳化过程后,尽管狭小前房空间内相对少量的内聚性 黏弹剂会被很快抽吸清除,但弥散性黏弹剂形成的屏障层可 使角膜内皮细胞在狭窄的前房空间内对超声乳化针头的近 距离操作具有较强的抗损伤能力.在植人人工晶状体前,用 内聚性黏弹剂最大限度支撑起前房和晶状体囊袋空间,再次 平衡后房压力,防止晶状体后囊膜前突而导致并发症发生. 在人工晶状体展开,到位的过程中,包裹在人工晶状体周围 的弥散性黏弹剂有助于形成一个稳定的微环境,使人工晶状 体在较小空间内和缓舒展而不致夹持虹膜或导致晶状体后 囊膜破裂. 综上所述,以软壳技术为前沿代表的现代黏弹剂手术技 术,通过对各种不同流体动力学特征的黏弹剂进行灵活组合 运用,拓宽了超声乳化白内障吸除术的适应证,提高了超声 乳化白内障吸除术的手术质量,推动了复杂白内障超声乳化 手术技术的发展.深人了解黏弹剂的理化特性,并熟练掌握 黏弹剂手术的技术要领,是医学科技发展对眼科工作者提出 的新要求. 参考文献 larshinoffsa.newterminology:ophthalmicviscosurgicaldevices.j cataractrefractsurg,2000,26:627-628. 2g1asserdb.matsudam.edelhauscrhf.acomparisonofthe efficacyandtoxicityofandintraocularpressureresponsetoviscous solutionsintheanteriorchambearchophthalmol.1986,l0l4: l8l9.1824. 3alparjj,alparaj,baeaj,eta1.comparisonofhealonand viscoatincataractextractionandintraoeularlensimplantation. ? 669? ophthalmicsurg,1988,19:636-642. 4arshinoffsa.dispersiveandcohesiveviscoelasticmaterialsin phacoemulsification.ophthalmicpract,1995,13:98104. 5王夔传,易虹.黏弹剂在眼科手术中的应用.见:凌沛学,主编. 眼科药物的临床应用与研究.北京:中国医药科技出版社, 2oo2.152一l54. 6arshinoffsa.dispersivecohesiveviscoelasticsoftsheutechnique.j cataractrefractsurg,1999,25:167173. 7arshinoffsa.comparativephysicalpropertiesofophthalmic viscoelasticmaterials0phthalmicpract.1989,7:1619. 8jengbh,hoytcs,mcleodsd.completionlateofcontinuous curvilinearcapsulorhexisinpediatriccataractsurgeryusingdifferent viscoelasticmateriat.jcataractrefractsurg,2004.30:85-88. 9liesegangtj.viscoelasticsubstancesinophthalmology.surv ophthalmol,1990,34:268293. 10macraesm,edelhauserhf,hyndiukra,eta1.theeffectsof sodiumhyaluronate,chondroitinsulfate,andmethylcelluloseonthe cornealendotheliumandintraoeularpressure.amjophthalmol, 1983.95:332341. 1larshinoffsa,hofmani.prospective,randomizedtrialcomparing microviscplusandhealongvinroutinephacoemulsification.j cataractrefractsurg,1998.24:814-820. 12craigmt,olsonrj,mamalisn,eta1.airbubbleendothelial damageduringphacoemulsificationinhumaneyebankeyes:the protectiveeffectsofhealonandviscoaljcataractrefractsurg, 1990,16:597-602. 13shimmuras,tsubotak,oguchiy,etaloxiradicaldependent photoemissioninducedbyaphacoemulsificationprobe.invest ophthalmolvissci,1992,33:2904-2907. 14artolaa,aliojl,bellotjl,eta1.protectivepropertiesof viscoelasticsubstances(sodiumhyaluronateand2% hydroxymethylcellulose)againstexperimentalfreeradicaldamageto thecomealendotheliuin.cornea.1993.12:109.1l4. 15madsenk,steneviu,appledj,eta1.histochemicalandreceptor bindingstudiesofhyaluronicacidandhyaluronicacidbindingsites oncornealendotheliuin.ophthalmicpract,1989,7:92-97,ll9一 l2o. 16mcdermottml,hazlettld,barrettrp,eta1.viscoelastic adherencetocornealendotheliumllowingphacoemulsification.j cataractrefractsurg,1998,24:678-683. 17poyerjf,chanky,arshinoffsa.newmethodtomeasuiethe retentionofviscoelasticagentsonarabbitcornealendothelialcell lineafterirrigationandaspiration.jcataractrefractsurg,1998,24: 84_9o. 18henryjc.olanderkcomparisonoftheeffectoffourviscoelastic agentsonearlypostoperativeintmoeularpressure.jcataractrefract surg,1996,22:960-966. 19ravalicog,tagnettod,baccaraf,eta1.comealendothelial protectionbydifferentviscoelasticsduringphacoemulsification.j cataractrefractsurg,1997,23:433-439. (收稿日期:2005-03一l1) (本文编辑:黄翊彬) 思考题 1.理想的黏弹剂作为眼科黏弹性手术设备,应主要具备哪些功 能? a.支撑形成充足的前房空间 b.提高连续线性环形撕囊的成功率 c.隔绝角膜内皮细胞不受损伤因素的侵害 d.协助分离组织,使瞳孔保持散大状态 e.以上全是 2.最适合描述黏弹剂物理特性的是什么? a.相对分子质量 b.黏性,弹性 c.假可塑性,内聚性 d.所带电荷 e.分子链结构 3.弥散性黏弹剂viscoat的成分是什么? a.透明质酸钠 b.硫酸软骨素 c.3%透明质酸钠和4%硫酸软骨素 d.甲基纤维素 2005年7月第4l卷第7期chinjophthalmol,july2005,:1 4.弥散性黏弹剂最主要的特点是什么? a.