So sánh vật liệu thủy tinh thể nhân tạo (IOL)

Những điểm chính tóm tắt

Tóm tắt về bệnh này

• Vật liệu thủy tinh thể nhân tạo (IOL) bao gồm acrylic kỵ nước, acrylic ưa nước, silicone, PMMA và colamer.
• IOL được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là IOL acrylic kỵ nước, có tỷ lệ đục bao sau thấp.
• Mỗi vật liệu có chiết suất, độ ẩm, tính tương thích sinh học và hồ sơ biến chứng khác nhau, đòi hỏi lựa chọn theo từng trường hợp.
• Nhược điểm chính của IOL acrylic kỵ nước là hiện tượng lấp lánh (vi không bào), nhưng ảnh hưởng đến chức năng thị giác hiếm gặp.
• IOL acrylic ưa nước có độ linh hoạt tuyệt vời và phù hợp với vết mổ cực nhỏ, nhưng tỷ lệ đục bao sau cao và có nguy cơ vôi hóa.
• Thiết kế cạnh vuông ức chế sự tăng sinh tế bào biểu mô thủy tinh thể bất kể vật liệu, góp phần giảm đục bao sau.
• Khi chọn IOL, cần xem xét khả năng phẫu thuật dịch kính trong tương lai hoặc sự hiện diện của viêm màng bồ đào.

1. So sánh vật liệu thủy tinh thể nhân tạo

Thủy tinh thể nhân tạo là thấu kính nhân tạo được đặt vào sau khi loại bỏ thủy tinh thể tự nhiên bị đục trong phẫu thuật đục thủy tinh thể. Năm 1949, Harold Ridley lần đầu tiên cấy ghép IOL bằng polymethyl methacrylate vào người. Kể từ đó, vật liệu và thiết kế IOL đã phát triển vượt bậc.

Các vật liệu IOL chính hiện có như sau:

• Acrylic kỵ nước: Được giới thiệu năm 1993. Hiện là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất.
• Acrylic ưa nước: Độ ẩm cao và linh hoạt tuyệt vời. Phù hợp với phẫu thuật đục thủy tinh thể đường rạch cực nhỏ.
• Silicone: Có lịch sử lâu đời như IOL có thể gấp lại.
• PMMA: Vật liệu IOL đầu tiên. Cứng và không thể gấp.
• Collamer: Đồng trùng hợp chứa collagen. Chủ yếu được sử dụng trong IOL thể thủy tinh trong suốt.
• Đồng trùng hợp PEG-PEA/HEMA/styrene: Vật liệu mới kết hợp tính chất ưa nước và kỵ nước.

Thấu kính nội nhãn (IOL) gấp được (silicone/acrylic) có thể được đưa vào qua một vết mổ nhỏ, do đó đã thay thế phần lớn các IOL PMMA cứng ¹⁾. Phẫu thuật viên cần lựa chọn vật liệu phù hợp sau khi hiểu rõ ưu điểm và nhược điểm của từng loại ¹⁾.

2. Đặc tính và Phân loại Vật liệu IOL

Đặc tính Vật lý và Quang học

Vật liệu IOL được phân loại theo các đặc tính như số Abbe, chiết suất, hàm lượng nước (tính hút ẩm) và nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh.

Đặc tính	Định nghĩa	Ý nghĩa lâm sàng
Chiết suất	Đo độ cong của ánh sáng	Càng cao, thấu kính càng mỏng
Số Abbe	Đo độ tán sắc màu	Càng cao, quang sai màu càng ít
Hàm lượng nước	Khả năng giữ nước	Càng cao, hiện tượng lấp lánh càng giảm

Chiết suất của thủy tinh thể tự nhiên là 1,4, số Abbe là 47. Chiết suất càng cao thì IOL có thể được thiết kế mỏng hơn với cùng công suất, thuận lợi cho việc đưa vào qua đường rạch nhỏ. Mặt khác, chiết suất tăng làm giảm số Abbe, làm tăng quang sai màu.

Tính tương thích sinh học

Tính tương thích sinh học được chia thành tương thích sinh học bao và tương thích sinh học màng bồ đào.

• Tương thích sinh học bao: Đề cập đến tương tác giữa IOL và các tế bào biểu mô thủy tinh thể (LEC) còn sót lại. Liên quan đến sự xuất hiện của đục bao trước (ACO) và đục bao sau (PCO).
• Tương thích sinh học màng bồ đào: Đề cập đến mức độ tránh được phản ứng miễn dịch của mống mắt, thể mi và hắc mạc trước.

Tính kỵ nước và góc tiếp xúc

Tính ưa nước hoặc kỵ nước của bề mặt IOL được đo bằng góc tiếp xúc. Góc tiếp xúc càng lớn thì tính kỵ nước càng cao. Vật liệu kỵ nước có xu hướng bám dính cao vào bao sau, làm giảm không gian di chuyển của LEC, do đó ức chế PCO.

3. Đặc điểm của từng loại vật liệu IOL

Acrylic kỵ nước

Hiện là vật liệu IOL được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Bao gồm đồng trùng hợp liên kết ngang của este axit acrylic và các comonomer khác.

• Chiết suất: Cao, 1,47–1,56. Cho phép thiết kế mỏng.
• Hàm lượng nước: Thấp, 0,1–0,5%.
• Nhiệt độ chuyển thủy tinh: 16–55°C.
• PCO: Tỷ lệ thấp khi kết hợp với cạnh vuông ¹⁾. Bám dính vào bao sau thông qua liên kết fibronectin, ức chế sự di chuyển của LEC.
• Glistenings: Các vi khoang chứa chất lỏng xuất hiện bên trong IOL. Dễ xảy ra ở vật liệu có hàm lượng nước thấp, nhưng hiếm khi ảnh hưởng đến chức năng thị giác hoặc cần phải lấy ra ¹⁾.

Trong Cataract PPP (2021) của AAO, IOL acrylic kỵ nước có cạnh vuông được coi là một trong những vật liệu có tỷ lệ PCO và cắt bao sau Nd:YAG thấp nhất¹⁾.

Về IOL Cắt Ánh Sáng Xanh

IOL màu (bộ lọc ánh sáng xanh) được kỳ vọng có tác dụng bảo vệ điểm vàng, nhưng Đánh giá Hệ thống Cochrane năm 2018 không cho thấy hiệu quả bảo vệ rõ ràng¹⁾. Mặt khác, không có tác động xấu nào đến thị lực màu sắc được ghi nhận.

Acrylic Ưa Nước

Vật liệu này là PMMA có thêm nhóm hydroxyl, và việc bổ sung HEMA (hydroxyethyl methacrylate) tạo độ linh hoạt.

• Chiết suất: Thấp (1,40–1,43). Thấu kính dày hơn.
• Hàm lượng nước: Cao (18–38%).
• Chói: Tỷ lệ thấp.
• PCO: Tỷ lệ cao hơn silicone và acrylic kỵ nước¹⁾. Một nguyên nhân được cho là khó duy trì cạnh sau sắc do trương nở.
• Vôi hóa: Lắng đọng canxi photphat từng là vấn đề ở thế hệ cũ đã được cải thiện ở thế hệ mới. Tuy nhiên, nếu không khí hoặc khí vào mắt trong quá trình ghép giác mạc (DSEK/DMEK) hoặc cắt dịch kính, nguy cơ vôi hóa tăng lên, do đó nên tránh dùng IOL này ở những mắt dự kiến phẫu thuật như vậy¹⁾.

Do rất linh hoạt, có thể đưa vào qua đường rạch khoảng 1,8 mm, thuận lợi cho phẫu thuật đục thủy tinh thể đường rạch cực nhỏ (MICS).

Trong một nghiên cứu tiến cứu trên 86 mắt mắc hội chứng giả bong bao, IOL acrylic ưa nước cho thấy sự tăng sinh LEC thấp nhất và tương thích sinh học trong bao tuyệt vời, nhưng có nhiều mảnh vụn bám trên bề mặt và tỷ lệ PCO cao nhất, tương thích sinh học màng bồ đào kém.

Silicone

Polyme tổng hợp có cấu trúc lặp lại silic-oxy.

• Chiết suất: 1,43. Thấp hơn acrylic, do đó dày hơn ở cùng công suất.
• Hàm lượng nước: 0,38%.
• Góc tiếp xúc: 97-120°. Kỵ nước mạnh.
• Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh: -120 đến -90°C.
• PCO: LEC khó bám dính và do có cạnh vuông sắc nhất, có báo cáo cho thấy tỷ lệ PCO thấp hơn acrylic kỵ nước khi sử dụng lâu dài (trên 6 năm).
• Nhược điểm: Vi khuẩn, tế bào và dầu silicone dễ bám dính. Có thể bị mờ do ngưng tụ trong phẫu thuật dịch kính, vì vậy cần thận trọng khi sử dụng ở mắt tiểu đường ¹⁾. Nên tránh ở mắt có sử dụng dầu silicone ¹⁾.

Q Khi nào nên tránh IOL silicone?

A

Tránh sử dụng trong các trường hợp có thể có dầu silicone hoặc khí giãn nở vào hậu phòng ¹⁾. Tương tự, ở những mắt có nguy cơ cao phải phẫu thuật dịch kính trong tương lai, như bệnh võng mạc tiểu đường tăng sinh nặng.

PMMA

Đây là vật liệu đầu tiên được sử dụng cho IOL, có khả năng dung nạp mô tuyệt vời và ổn định lâu dài.

• Chiết suất: 1,49. Độ trong suốt quang học cao.
• Hàm lượng nước: 0,4-0,8%.
• Góc tiếp xúc: 65-71°.
• Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh: 105-113°C.
• Nhược điểm: Cứng, không gấp được. Cần đường rạch 5,5-6 mm để đặt, gây loạn thị sau phẫu thuật và chậm lành vết thương.
• Biến chứng: Thoái hóa snowflake (chỉ định tháo IOL) có thể xảy ra khi sử dụng lâu dài. Do tính kỵ nước, nó có thể bám vào tế bào nội mô giác mạc trong quá trình cấy ghép và gây tổn thương nội mô.

Hiện nay được sử dụng hạn chế, như IOL khâu củng mạc khi không thể cố định trong bao.

Collamer

Là đồng trùng hợp của HEMA (hydroxyethyl methacrylate) và collagen từ lợn, chủ yếu được sử dụng làm thủy tinh thể nhân tạo hậu phòng có thể thủy tinh (ICL).

• Chiết suất: 1,44.
• Hàm lượng nước: 40%.
• Đặc điểm: Có sẵn dưới dạng dòng thấu kính EVO hậu phòng có thể thủy tinh để điều chỉnh cầu và loạn thị. Được FDA Hoa Kỳ phê duyệt năm 2022. Với thiết kế lỗ trung tâm, không cần phải mở mống mắt ngoại vi (PI) như trước đây.
• Chỉ định: Tuổi 21–45, cận thị với độ tương đương cầu từ -3,0 đến -20,0 D, độ sâu tiền phòng ≥3,0 mm, các trường hợp ổn định với thay đổi khúc xạ ≤0,5 D trong 1 năm.
• Vault: Khoảng cách giữa mặt sau của thấu kính hậu phòng có thể thủy tinh và mặt trước của thể thủy tinh. Khoảng tối ưu là 50–150% độ dày giác mạc trung tâm (250–900 μm). Nếu quá thấp, nguy cơ đục thể thủy tinh dưới bao trước; nếu quá cao, nguy cơ glôcôm góc đóng.

Đồng trùng hợp PEG-PEA/HEMA/styrene

Là vật liệu IOL thế hệ mới kết hợp tính ưa nước và kỵ nước. Được sử dụng trong thấu kính enVista MX60 IOL.

• Thành phần: PEG-PEA 40%, HEMA 30%, styrene 26%, EG-DMA 4%.
• Chiết suất: 1,54.
• Hàm lượng nước: 4–5%.
• Độ cứng: 1,8 MPa.
• Đặc điểm: PEG-PEA tạo tính kỵ nước, trong khi HEMA tạo tính hút ẩm. Không xảy ra hiện tượng lấp lánh (glistening), và tỷ lệ PCO cũng như tỷ lệ mở bao sau bằng Nd:YAG được báo cáo là thấp.

Acrylic kỵ nước

Được sử dụng rộng rãi nhất: Vật liệu IOL tiêu chuẩn hiện nay.

Tỷ lệ PCO: Thấp với cạnh vuông.

Glisterning: Nhược điểm chính nhưng hiếm khi ảnh hưởng đến chức năng thị giác.

Acrylic ưa nước

Tính linh hoạt tuyệt vời: Có thể đưa vào qua đường rạch khoảng 1,8 mm.

Tỷ lệ PCO: Cao hơn các vật liệu khác.

Nguy cơ vôi hóa: Cần thận trọng sau khi bơm khí hoặc gas.

Silicone

Tỷ lệ PCO dài hạn: Một số báo cáo cho thấy thấp hơn acrylic kỵ nước.

Lưu ý: Tránh sử dụng ở mắt có dùng dầu silicone hoặc gas.

Ngưng tụ: Khả năng bị mờ trong phẫu thuật dịch kính.

4. Vật liệu thủy tinh thể nhân tạo và đục bao sau

Đục bao sau (PCO) là biến chứng lâu dài phổ biến nhất sau phẫu thuật đục thủy tinh thể, với tỷ lệ mắc được báo cáo từ 5–54% ¹⁾. Được điều trị bằng mở bao sau bằng laser Nd:YAG, nhưng vật liệu IOL và thiết kế cạnh ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ mắc.

Đặc điểm PCO theo vật liệu

• Acrylic kỵ nước: Khi kết hợp với cạnh vuông, có tỷ lệ PCO thấp nhất ¹⁾.
• Acrylic ưa nước: Tỷ lệ PCO cao hơn silicone và acrylic kỵ nước ¹⁾.
• Silicone: LEC khó bám dính, và tỷ lệ PCO dài hạn thấp.
• PMMA: Có xu hướng tỷ lệ PCO cao cùng với IOL hydrogel.

Tầm quan trọng của Thiết kế Cạnh

Một phân tích tổng hợp năm 2013 (9 RCT) và một số nghiên cứu dọc cho thấy IOL kỵ nước cạnh vuông có tỷ lệ PCO và cắt bao sau Nd:YAG thấp hơn so với IOL ưa nước cạnh vuông ¹⁾. IOL acrylic, PMMA và silicone cạnh vuông được báo cáo là tương đương về nhu cầu cắt bao sau Nd:YAG (mức bằng chứng I+, mức khuyến cáo Mạnh) ¹⁾.

Tuy nhiên, một thử nghiệm ngẫu nhiên cho thấy tác dụng bảo vệ của thấu kính kỵ nước cạnh vuông có thể chỉ “làm chậm” sự xuất hiện PCO sau 12 năm so với IOL silicone và PMMA cạnh tròn ¹⁾.

Q Chất liệu IOL nào ít gây PCO nhất?

A

IOL acrylic kỵ nước cạnh vuông hiện có tỷ lệ PCO thấp nhất ¹⁾. Thiết kế cạnh quan trọng không kém chất liệu, và cạnh vuông góp phần ức chế PCO bất kể chất liệu.

5. Lựa chọn Chất liệu IOL và Lưu ý

Việc lựa chọn IOL dựa trên đặc tính của từng chất liệu và tình trạng cá nhân của bệnh nhân.

Nguyên tắc Chung về Lựa chọn Chất liệu

• Phẫu thuật đục thủy tinh thể tiêu chuẩn: IOL acrylic kỵ nước là lựa chọn đầu tiên ¹⁾.
• Phẫu thuật đường rạch siêu nhỏ (MICS): IOL acrylic ưa nước có thể phù hợp.
• Nguy cơ phẫu thuật dịch kính trong tương lai: Tránh IOL silicone ¹⁾. Chọn acrylic kỵ nước.
• Mắt dự kiến ghép giác mạc: IOL acrylic ưa nước có nguy cơ vôi hóa, nên tránh sử dụng¹⁾.
• Mắt viêm màng bồ đào: IOL acrylic hoặc PMMA biến đổi bề mặt heparin (HSM) liên quan đến tiên lượng thị lực tốt hơn¹⁾. Kết quả tốt hơn đã được báo cáo so với PMMA không HSM hoặc IOL silicone.

Tình trạng lâm sàng	Vật liệu khuyến nghị	Vật liệu cần tránh
Phẫu thuật tiêu chuẩn	Acrylic kỵ nước	—
Nguy cơ phẫu thuật dịch kính	Acrylic kỵ nước	Silicone
Dự kiến ghép giác mạc	Acrylic kỵ nước	Acrylic ưa nước
Viêm màng bồ đào	Acrylic hoặc HSM PMMA	PMMA không HSM hoặc silicone

Lưu ý về lựa chọn chất liệu IOL

• IOL acrylic ưa nước có nguy cơ vôi hóa sau phẫu thuật có bơm khí hoặc khí vào nội nhãn (phẫu thuật dịch kính, DSEK, DMEK) ¹⁾. Ở những mắt có nguy cơ tổn thương nội mô giác mạc, nên chọn chất liệu khác.
• IOL silicone, nếu có dầu silicone ở hậu phòng, dầu có thể bám vào và gây đục ¹⁾.
• Mặc dù hiếm, nhưng đã có báo cáo về việc phải lấy bỏ IOL acrylic kỵ nước do hiện tượng lấp lánh (glistenings) ¹⁾.
• IOL acrylic một mảnh có liên quan đến hội chứng viêm màng bồ đào - glôcôm - xuất huyết tiền phòng (UGH) ¹⁾.

Q Chất liệu IOL nào phù hợp cho bệnh nhân viêm màng bồ đào?

A

IOL acrylic (đặc biệt là acrylic kỵ nước) hoặc IOL PMMA biến đổi bề mặt heparin có liên quan đến kết quả tốt ¹⁾. Kiểm soát viêm màng bồ đào trước phẫu thuật và chẩn đoán viêm mống mắt - thể mi dị sắc Fuchs cũng là yếu tố tiên lượng tốt.

6. Đặc tính vật lý và thiết kế quang học của chất liệu IOL

Chiết suất và quang sai màu

Chiết suất của IOL phụ thuộc vào thành phần hóa học của chất liệu. Việc thêm halogen, nhóm thơm và lưu huỳnh làm tăng chiết suất. Chiết suất và độ dày IOL có tương quan nghịch; chất liệu chiết suất cao cho phép thiết kế mỏng hơn.

Quang sai màu ở mắt giả thể thủy tinh được xác định bởi số Abbe của chất liệu IOL. Số Abbe của các chất liệu IOL dao động từ 37 đến 55. Quang sai màu cũng ảnh hưởng đến độ nhạy tương phản và sự chính thị hóa.

Nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh

Nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh là nhiệt độ mà tại đó polymer chuyển từ trạng thái thủy tinh cứng sang trạng thái cao su mềm dẻo. IOL được thiết kế với nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh dưới nhiệt độ cơ thể sinh lý (37°C) và nhiệt độ phòng. Nếu vượt quá nhiệt độ cơ thể, thấu kính sẽ không mở ra bình thường trong mắt.

IOL phi cầu

IOL cầu có quang sai cầu dương, cộng với quang sai cầu dương của giác mạc làm tăng quang sai tổng thể của mắt. Thủy tinh thể tự nhiên ở người trẻ có quang sai cầu âm để bù trừ, nhưng khi lão hóa, quang sai cầu của thủy tinh thể có xu hướng trở nên dương.

IOL phi cầu là thấu kính được thiết kế với độ cong thay đổi trên mỗi bề mặt khúc xạ, giúp các tia sáng ngoại vi và cận trục hội tụ tại cùng một điểm. Hiện nay, hầu hết các IOL đều áp dụng thiết kế phi cầu. Giảm quang sai cầu giúp cải thiện độ nhạy tương phản, nhưng do tăng quang sai sao chổi khi lệch tâm và nghiêng, IOL cầu có thể phù hợp hơn trong các trường hợp cố định IOL không ổn định.

IOL Màu

IOL hấp thụ tia UV không màu truyền thống truyền nhiều ánh sáng bước sóng ngắn. IOL màu có độ truyền quang phổ gần với thủy tinh thể tự nhiên của con người và được kỳ vọng có tác dụng bảo vệ võng mạc khỏi tổn thương do ánh sáng. Trước đây chỉ có loại PMMA, nhưng hiện nay các sản phẩm có thể gấp lại cũng đã được phát triển.

---

7. Nghiên cứu mới nhất và triển vọng tương lai (Báo cáo giai đoạn nghiên cứu)

Dành cho bệnh nhân: Hãy đọc kỹ

Nội dung dưới đây hiện đang trong giai đoạn nghiên cứu hoặc thử nghiệm lâm sàng, không phải là điều trị tiêu chuẩn có sẵn tại các bệnh viện thông thường. Đây là thông tin tham khảo dành cho chuyên gia về sự phát triển y tế trong tương lai.

Phát triển vật liệu lai ưa nước - kỵ nước

Như được đại diện bởi đồng trùng hợp PEG-PEA/HEMA/styrene (enVista MX60), việc phát triển các vật liệu mới cân bằng tối ưu các đặc tính ưa nước và kỵ nước đang được tiến hành. Mục tiêu là khắc phục các nhược điểm vốn có của vật liệu như hiện tượng lấp lánh (glisten) trong acrylic kỵ nước, và PCO/vôi hóa trong acrylic ưa nước.

Kỹ thuật biến đổi bề mặt IOL

IOL PMMA biến đổi bề mặt heparin (HSM) cho kết quả tốt ở mắt bị viêm màng bồ đào ¹⁾, và cải thiện tính tương thích sinh học thông qua biến đổi bề mặt được coi là hướng quan trọng trong phát triển IOL trong tương lai. Nghiên cứu về lớp phủ bề mặt và tạo cấu trúc nano để ức chế sự bám dính của tế bào biểu mô thủy tinh thể (LEC) và hình thành màng sinh học đang được tiến hành.

Khắc phục vôi hóa IOL

Vôi hóa IOL acrylic ưa nước là vấn đề đặc biệt sau ghép nội mô giác mạc hoặc cắt dịch kính. IOL acrylic ưa nước thế hệ mới được cho là có nguy cơ vôi hóa thấp hơn, nhưng vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn. Cải thiện thành phần vật liệu và xử lý bề mặt để tăng khả năng chống vôi hóa đang được nghiên cứu.

---

8. Tài liệu tham khảo

1. American Academy of Ophthalmology. Cataract in the Adult Eye Preferred Practice Pattern. Ophthalmology. 2022;129:P1-P126.