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| 《圆锥角膜与角膜膨隆——预防、诊断和处理》 |
| 作者:(美)王明旭 主编，王小兵 译 |
| 出版社：科学出版社 |
出版日期：2012/5/1 |
| ISBN：9787030342102 |
定价： 148.00元 |
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内容推荐
圆锥角膜和角膜膨隆是严重影响视力的眼病，随着角膜屈光手术的增多和诊断技术的提高，这类疾病的临床出现率越来越高，已成为眼科的研究热点之一。而新的诊断及处理方法已经使医师可以更早和更为有效地处理这类疾病，推迟(甚至避免)手术治疗。圆锥角膜与角膜膨隆：预防、诊断和处理(中文翻译版)针对此类疾病，系统全面地介绍了与临床相关的各项基本内容和前沿技术，包括角膜基本特性、圆锥角膜和角膜膨隆的临床特点、诊断技术、治疗技术。其中涉及的角膜生物力学测量分析、角膜上皮地形图、红外摄影验光普查、准分子激光治疗、新型交联术等技术更是十分前沿，为诊断和治疗提供了崭新的视野。
圆锥角膜与角膜膨隆：预防、诊断和处理(中文翻译版)对于临床医师提高认识、诊断和处理此类疾病的水平具有直接的指导价值，适合眼科医师、视光师及相关专业研究生阅读，对于患者认识此类疾病也有很好的参考价值。
作者简介
〔美〕王明旭
目录
第一部分 角膜的解剖、生理和物理学特性
第1章 解剖、生理和分子生物学
第2章 角膜生物力学特性的临床测量与分析
第二部分 圆锥角膜和角膜膨隆
第3章 圆锥角膜的临床特征
第4章 角膜膨隆的临床特征
第5章 角膜膨隆:术前危险因素及医疗和伦理方面的考虑
第三部分 圆锥角膜和角膜膨隆的诊断仪器
第6章 角膜地形图在圆锥角膜和角膜膨隆诊断中的应用
第7章 角膜后表面的变化
第8章 超高频数字超声测量角膜上皮形态进行角膜评价
第9章 角膜膨隆的波前像差研究
第10章 红外摄影验光普查
第11章 圆锥角膜病人的视觉功能评估
第四部分 圆锥角膜和角膜膨隆的临床处理
第12章 圆锥角膜的隐形眼镜矫正
第13章 穿透角膜移植术和板层角膜移植术
第14章 准分子激光屈光性角膜切削术治疗圆锥角膜
第15章 角膜地形图引导的准分子激光治疗
第16章 Intacs角膜环治疗圆锥角膜和角膜膨隆
第17章 胶原交联技术
第18章 准分子激光板层角膜移植术和改进的交联术
在线试读部分章节
第一部分角膜的解剖、生理和物理学特性
第1章解剖、生理和分子生物学
AshkanM.Abbey，MDandSoniaH.Yoo，MD
圆锥角膜和角膜膨隆能够导致明显的角膜解剖和生理的改变，因此，了解正常角膜的解剖和生理对于其诊断和处理是必要的。
一、大体解剖和生理
角膜是眼前部透明无血管的组织，覆盖虹膜、瞳孔和前房。角膜和与之相连续的巩膜一起构成了眼球的外层。角膜和巩膜之间过渡的部分是角膜缘，是含有多能干细胞的高度血管化的部位。角膜前表面和后表面均有液体覆盖，前表面为泪膜，后表面为房水。椭圆形角膜的平均水平直径为11.7mm，垂直直径为10.6mm，其面积占眼球圆周总面积的1/6[1] 。角膜中央最薄，到周边逐渐变厚。角膜中央厚度平均为0.5mm，周边平均为1mm[2] 。角膜厚度有随年龄增加的趋势。
就形状而言，中央1/3角膜(视区)几乎是球形的，到周边为非对称性变平。鼻上部分角膜比颞下方更加扁平。圆锥角膜是一种角膜基质非炎性变薄的疾病，导致角膜锥样改变。变薄通常累及旁中心角膜，最常见的是颞下区域，造成角膜前突(图1-1)和近视迁移[3] 。LASIK或者PRK术后的角膜扩张与圆锥角膜相似，包括进行性陡峭和变薄，导致角膜异常前突。
已经有报道，圆锥角膜瓣的大体组织病理学标本的分析中存在两种类型的圆锥形态。圆形或者“乳头样”圆锥更加常见，通常位于邻近角膜中央的鼻下象限。圆锥的直径有限，但是可以呈任何锥度。椭圆形或者下垂圆锥通常更大，位于颞下区域，更加朝向角膜周边部。该疾病更加严重的表现通常与椭圆形圆锥有关[4] 。
正常角膜的曲率随年龄而改变。在婴儿期间，角膜呈球形。在儿童期和青少年期间，发生顺规性散光。中年期又产生球形的角膜，在老年向逆规性散光发展。有趣的是，圆锥角膜通常在青春期开始发生，一直进展到中年才停止。
角膜有两个重要功能，即视觉和保护。在视觉方面，角膜作为透明组织可以允许光线透过传递到晶状体和视网膜。其透明性依赖于几个因素，包括上皮的完整性和光滑性，无血管性，基质中细胞外和细胞组分的大小和排列，其中基质中细胞外和细胞组分的大小和排列依赖于基质成分的水化、代谢和营养状态[5] 。
此外，角膜提供了明显的屈光力，使光线恰好聚焦在视网膜上。事实上，角膜前表面和其相关的泪膜占了眼球整个64D屈光力中的44D[6] 。在保护方面，角膜提供屏障作用，避免液体从顶端上皮细胞之间的紧密连接丢失，以及防止病原体通过顶端表面的跨膜黏蛋白[2] 。角膜的硬度和从有丝分裂活跃的基底上皮细胞快速再生的能力都使得其非常适合作为抵抗眼部创伤天然的生理屏障。
二、显微解剖和生理
正常角膜由5层组成，从前到后依次为上皮层、前弹力层、基质、后弹力层和内皮层(图1-2)。尽管在临床表现上可以有变化，但圆锥角膜组织病理学研究的3个典型特征包括基质层变薄、上皮基底层铁质沉着及前弹力层破裂(图1-3)。然而，根据疾病的严重程度，圆锥角膜可以在角
膜所有层次都发生变化。激光屈光手术后的改变主要在上皮层、前弹力层和角膜基质层(图1-4)。
(一)上皮层
角膜上皮层由5～7层复层鳞状上皮细胞组成，总厚度为50～52μm[7，8] ，其表面光滑、规则，泪膜贴附，起到完整性作用，作为屏障防止病原体侵入，以及液体和溶质丢失。圆锥角膜通常表现为中央上皮层变薄，在出现前弹力层破裂时尤其明显[9] 。关于圆锥角膜出现上皮层增厚文献中的报道存在争议，这也进一步表明该疾病可有多种临床表现[10] 。上皮层也会出现基底细胞变性、上皮破裂，以及伴随上皮内生至前弹力层，在增厚的上皮下基膜样的层次中和基底上皮细胞层之间出现颗粒，以及在基底细胞内和基底细胞间出现铁蛋白颗粒聚集[11] 。在LASIK术后角膜膨隆中，角膜上皮可表现出局部区域的角膜上皮形成不良或过度增生[12] 。
的人角膜瓣
显示出在发生膨隆的区域上方上皮增生不良(黑色箭
头)及周边上皮过度增生(灰色箭头)。膨隆的区域通常
有前弹力层破裂(黑色星号)及板层间裂隙增大(白色箭
头)，尤其是在残留基质床最后面的区域。高倍数的小
图更好地显示出上皮增生不良，前弹力层破裂及板层间
裂隙的增大(CourtesyofHeidelbergEngineering，Hei-
delberg，Germany)
根据细胞类型，角膜上皮可被分为3部分，在圆锥角膜中，共焦显微镜有助于定义每一部分特异性的改变。扁平的上皮细胞(“鳞状上皮”)组成了上皮的外3～4层。中度圆锥角膜这些细胞通常不会表现出任何有意义的变化。在更加严重的圆锥角膜病人中，共焦显微镜显示出被拉长或纺锤形的不规则鳞状细胞，呈螺旋状排列[13] 。纺锤形细胞是创伤愈合反应的证据，发生了相关的细胞移行[14] 。
在浅层上皮细胞下方是1～3层的翼状细胞，因为其从细胞体向外侧翼状的伸展而命名。如同浅层细胞，在中度圆锥角膜共焦显微镜通常并没有显示出该层细胞发生改变。在更加严重病人，翼状细胞显示出明显变大和不规则空核[15] 。
最底层由基底细胞组成，是上皮层中有丝分裂活跃的细胞。这些细胞复制分化形成上皮层的所有层次。基底细胞通过锚定复合物锚定于基膜和基质。在这个复合物中，位于基底细胞膜胞质侧的半桥粒附着于基膜，并且通过由Ⅶ型胶原组成的锚定纤维与基质相贴附。
角膜基膜是细胞外基质，位于基底细胞层下方。基底细胞分泌其组成成分，包括Ⅳ型胶原、层连蛋白和其他糖蛋白。基膜将上皮和基质分开并且为上皮的组成提供支架[16] 。
Chi和其同事提出，圆锥角膜最早期的表现是上皮层的基底细胞层的变性改变。他们应用组织病理学观察到，随着疾病严重程度的进展，基底细胞层变性会进展，并且甚至基底细胞层会消失。在最严重的圆锥角膜病人，组织病理学表现为在异常基膜、前弹力层或者直接在前部基质上面出现1～2层异常的浅层上皮细胞[17] 。在圆锥角膜进展期的病人中，通过共焦显微镜显示出基底细胞核出现明显的不规则，已经证实了这些观察。在这些细胞中圆锥样改变与翼状细胞中的改变相似，包括增大及出现异常细胞核[18] 。更加严重病人也会出现暗淡的细胞边缘和模糊的外观[19] 。此外，在基底细胞中可见高反光沉积物，最可能是血铁黄素蛋白沉积[20] 。
(二)前弹力层
前弹力膜是一层由无序排列的胶原纤维和蛋白多糖组成的无细胞的致密物，在外伤后不能再生。其向前贴附于基膜，向后与更加排列有序的前部基质相贴。其功能尚不明确，但是许多猜测认为其在维持上皮完整性和结构中发挥重要作用，因此有助于维持角膜的屈光力。在圆锥角膜中，前弹力膜的组织病理学改变包括由上皮内生或者其下方基质胶原向前方突出填补破裂区，过碘酸雪夫染色阳性的结节及Z形中断，可能是由于胶原束之间的分离及网状瘢痕造成的[11] 。共焦显微镜通常不能显示该层的任何改变。然而，在与前弹力层同一层次可见浅层上皮细胞核和前基质的基质细胞核[14 ] 可能证实了出现该层的破裂或者伴有上皮内生或者前基质向前突出。LASIK术后角膜膨隆，也表现出在角膜膨隆区域的前弹力层的破裂[12] 。
(三)基质
角膜基质位于前弹力层和后弹力层之
间，约占角膜厚度的90%主要由扁平的
Ⅰ 型胶原纤维束平行排列而，成，形成所谓
的板层(图1-5)。胶原纤维位于由糖蛋白
和蛋白多糖组成的基质中，这些基质维持
着基质细胞之间的黏附并允许营养物质和
图1-5彩色对比偏光显微镜显示出圆锥角膜行表层角氧气的转运。蛋白多糖在胶原纤维之间空膜镜片术后的边界，正常(供体)角膜位于顶部，显示出板层结构。受体圆锥角膜位于底部(放大倍数100)。注隙的调节中也发挥重要作用。意，圆锥角膜板层排列不规则(CourtesyofHeidelberg每条胶原纤维的直径为27～35nm，Engineering，Heidelberg，Germany)每条纤维之间的距离在41.4～60nm[1 ，2] 。
胶原纤维的直径如此之小，不能产生明显的光线散射[23] 。有人提出，如果满足以下两个条件，基质的透明性将得到维持：①胶原纤维尺寸基本均匀一致；②胶原纤维之间的距离不大于λ/2n，其中λ是波长，n是基质的屈光指数。与体内其他部位胶原纤维的定位不同，角膜板层中每条胶原纤维的直径和纤维之间的距离高度一致。这种规则排列在维持角膜形状、强度和透明性中发挥重要作用。
角膜基质中最主要的细胞类型是角膜细胞，其是成纤维细胞的一种类型或者说结缔组织中的特殊细胞。角膜细胞是一种扁平细胞，插入到板层间，其伸长的突起通常通过缝隙连接与其他的角膜细胞相互接触。角膜细胞分泌并保持胶原和蛋白多糖形成角膜基质的主体，其也能产生酶，在需要更新时降解旧的胶原纤维。此外，角膜细胞向基质损伤的部位移行，以辅助瘢痕形成和胶原修复[26] 。
圆锥角膜可以导致角膜基质的改变，明显破坏角膜透明性、形状和角膜的强度。使用共焦显微镜可以看到在圆锥角膜的基质中有数量不等的雾状混浊和高反光，这与在裂隙灯下看到的顶端瘢痕的程度相符。高反光角膜细胞核表明成纤维细胞的出现，并且增加的基质雾状混浊可归因于成纤维的堆积和不规则的胶原纤维[15] 。共焦显微镜也表明在圆锥角膜的基质中角膜细胞密度也明显减少，并且角膜细胞密度的下降与疾病的严重程度相关[27] 。圆锥角膜基质的组织病理学改变包括前部基质中胶原纤维排列的压缩和丢失，胶原板层的数量下降，除了角膜细胞外正常和变性的成纤维细胞，以及与角膜细胞相关的细颗粒和微纤维样物质[28] 。在LASIK术后膨隆的角膜基质中，组织病理学发现包括剩余基质床的变薄，板层间缝隙的异常增大，尤其是在剩余基质床的最深层。PRK术后膨隆的基质显示出除了在LASIK术后基质中发现的改变之外，还有富含细胞的纤维基质瘢痕的变薄。
在正常角膜基质中，胶原纤维沿垂直和水平径向分布，相互垂直[27～30] 。此外，基质中的胶原从角膜中央向周边逐渐增加[28，29]。角膜基质的这些特点共同维持角膜形状。在圆锥角膜中，胶原纤维失去了垂直和水平径向的分布，而是呈20°/160°的角度分布[27～29]。在圆锥角膜的基质中，胶原纤维的分布变得高度不规则，尤其是在圆锥的顶端[27] 。圆锥角膜投射电镜观察显示出胶原板层的厚度发生变化[31] 。然而，基质中板层的数量明显减少，表明圆锥角膜中板层的进行性丢失。圆锥的顶端纤维的分布和排列最不规则，角膜组织丢失最多，而在角膜周边常保持其正常分布和组织[29] 。
圆锥角膜中角膜基质中蛋白多糖也受到影响。X线衍射研究表明，胶原纤维中蛋白多糖分子的相对分布发生改变[30] ，这可能归因于该病中角膜强度的降低。
(四)后弹力层
后弹力层是角膜内皮细胞的基膜，其由内皮细胞合成，排列在细胞基底面[31] ，后弹力膜主要由Ⅳ型和Ⅷ型胶原组成，受损伤后不能再生，其主要功能包括过滤来自并通过上皮细胞层的溶质，并且作为底物对于上方上皮的极性感应和分化发挥作用[32] 。
在圆锥角膜中，除了发生急性水肿，后弹力膜通常表现为正常。在进展期圆锥角膜，可能发生后弹力膜的破裂，使房水通过通道进入到基质，产生明显的角膜水肿。这种情况(即所谓的急性水肿)在临床上可以表现为突然的疼痛和视力丧失。在圆锥角膜
中的发生率约为3%[33] 。裂隙灯显微镜检查表现出角膜基质弥漫性的混浊和结膜充血(图1-6)。不采取措施，经过6～10周，混浊通常会消退，但是肿胀消退后通常会留下瘢痕。混浊不消退是穿透性角膜移植的指征。
角膜移植术后对水肿4个月的角膜瓣进行组织病理学检查可见明显的基质水肿[34] 。后弹力层的破裂和脱离导致突起或嵴形成。在脱离区域的愈合过程中，新的内皮完全覆盖暴露的后基质和相应的嵴的前部。内皮也重新产生大量的基膜。
急性水肿的圆锥角膜超声生物显微镜表现出与前房相连的基质内的裂隙，将基质从破裂的后弹力膜上分开(图1-7)[35] 。这些裂隙可以在后弹力层破裂时同时发生或者在之后很快发生。随着暴露于前房的角膜基质表面面积的扩大，基质内的裂隙会加速基质水肿的发展。此外，裂缝造成的基质和后弹力膜之间的分离可以延缓后弹力膜的闭合，因此阻碍了基质水肿的减轻。
(五)内皮层
角膜内皮是单层六角形的细胞，贴附于后弹力膜的后表面，其含有丰富的细胞器，表现出高度的代谢和合成活动。成人内皮细胞停留于有丝分裂周期的G1期，表明尽管其有能力进行复制，但其并不进行复制[36] 。内皮细胞主要的功能是通过调节基质的水合状态维持角膜的透明性。内皮细胞对房水形成了一个“漏过的屏障”，并且包含大量特定的离子转运系统来转运角膜中多余的水分。内皮细胞的这两种功能有利于其调节角膜基质中的含水量。在圆锥角膜中，内皮通常不受影响，极少能观察到内皮细胞内的“黑斑”、细胞核多形性及细胞被拉长[11] 。
(六)泪膜层
泪膜覆盖角膜前表面，由三层组成，前面的脂质层、中间的水液层和后面的黏蛋白层。泪膜的厚度大约是7μm，其中大部分是水液层[37] 。泪膜有以下几个功能：润滑眼前表面，为光线投射提供光滑、透明的屈光表面，为角膜上皮运输营养物质和氧气，防御感染，从眼表面去除脱落的上皮细胞[38] 。脂质层由睑板腺产生，增加表面张力，因此防止水液层蒸发。水液层由主泪腺和副泪腺(Wolfring和Krause腺)分泌，主要作用为润滑角膜上皮。黏蛋白层是由结膜杯状细胞产生，主要作用是减少水液层的表面张力，使黏蛋白吸附于上皮层并在眨眼时保持完整性[38] 。
圆锥角膜表现出明显的泪膜破裂时间减少，当圆锥角膜严重程度增加时，泪膜的不稳定性也随之进展。此外，圆锥角膜产生明显的杯状细胞丧失，也导致泪膜不稳定。眼表出现明显的鳞状化生很有可能是圆锥角膜导致干眼的结果[39] 。
(七)角膜神经支配
角膜有丰富的感觉神经纤维支配，是体内神经支配最丰富的组织之一。角膜感觉神经来源于三叉神经(第Ⅴ对脑神经)眼支。神经分支从接近角膜缘的环状神经丛进入前角膜基质。在进入角膜基质的部位，神经轴突失去髓鞘，这对于角膜透明性是必需的[40] 。神经纤维继续前行并平行于角膜上皮分布，形成角膜上皮基底下神经丛。没有施万细胞的轴突从该处的神经丛穿过前弹力膜，延伸至角膜上皮层。角膜神经有两个功能。第一，作为任何接触角膜表面防御性反应的传入部分，提供了保护作用。第二，角膜神经可以分泌营养因子保护角膜健康[40] 。如果角膜神经受到疾病或者创伤损害，缺少足够的神经营养因子，将导致神经营养性角膜炎，表现为上皮缺损和愈合障碍[2] 。
角膜敏感性在圆锥角膜明显下降，表明圆锥角膜对角膜神经功能的负面效应[41] 。Dogru和其同事发现，与轻度和中度圆锥角膜相比，严重圆锥角膜病人的角膜敏感度明显下降[39] 。圆锥角膜瓣的透射电镜观察可见线粒体变性，神经原纤维溶解，以及角膜上皮和基质中的神经纤维膜崩解[42] 。在上皮基膜下的神经丛的损害尤其明显。圆锥角膜上皮基膜下神经丛的共焦显微镜可见异常神经结构[43] ，中央区上皮基膜下神经密度明显减少，增厚的神经纤维更加明
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