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Lumic Lumic：眼科百科
白内障与前节

人工晶状体（IOL）材料比较

一目了然的要点

Section titled “一目了然的要点”

1. 眼内透镜（IOL）材料的比较

Section titled “1. 眼内透镜（IOL）材料的比较”

眼内透镜（IOL）是在白内障手术摘除混浊晶状体后植入的人工晶状体。1949年，Harold Ridley首次将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）IOL植入人体。此后，IOL材料和设计有了显著发展。

目前可用的主要IOL材料如下：

  • 疏水性丙烯酸酯：1993年引入。目前使用最广泛的材料。
  • 亲水性丙烯酸酯：含水量高，柔韧性好。适合微小切口白内障手术。
  • 硅酮：作为可折叠IOL历史悠久。
  • PMMA：第一种IOL材料。硬性，不可折叠。
  • Collamer：含胶原蛋白的共聚物。主要用于有晶状体眼内透镜（ICL）。
  • PEG-PEA/HEMA/苯乙烯共聚物：兼具亲水性和疏水性的新材料。

可折叠式IOL（硅胶、丙烯酸）可通过小切口植入，因此已大幅取代硬性PMMA IOL1)。术者需了解每种材料的优缺点后做出选择1)。

2. IOL材料的特性与分类

Section titled “2. IOL材料的特性与分类”

物理与光学特性

Section titled “物理与光学特性”

IOL材料根据阿贝数、折射率、含水量（吸湿性）和玻璃化转变温度等特性进行分类。

特性定义临床意义
折射率光线弯曲程度的度量越高则镜片可越薄
阿贝数色散程度的度量越高则色差越小
含水量保持水分的能力越高则闪辉减少

天然晶状体的折射率为1.4，阿贝数为47。折射率越高，相同度数下IOL可以设计得更薄，有利于从小切口植入。然而，折射率增加会导致阿贝数降低，色差增大。

生物相容性

Section titled “生物相容性”

生物相容性大致分为囊袋生物相容性和葡萄膜生物相容性。

  • 囊袋生物相容性：指IOL与残留晶状体上皮细胞（LEC）之间的相互作用。参与前囊混浊（ACO）和后囊混浊（PCO）的发生。
  • 葡萄膜生物相容性：指避免虹膜、睫状体和前部脉络膜免疫反应的能力。

疏水性与接触角

Section titled “疏水性与接触角”

IOL表面的亲水性或疏水性通过接触角测量。接触角越大，疏水性越高。疏水性材料与后囊的粘附性更好，减少LEC迁移空间，从而抑制PCO。

3. 各IOL材料的特点

Section titled “3. 各IOL材料的特点”

疏水性丙烯酸酯

Section titled “疏水性丙烯酸酯”

这是目前全球使用最广泛的IOL材料。由丙烯酸酯和其他共聚单体的交联共聚物组成。

  • 折射率：高，1.47~1.56。可实现薄型设计。
  • 含水量：低，0.1%~0.5%。
  • 玻璃化转变温度：16~55°C。
  • PCO：与方边设计结合时发生率低1)。通过纤维连接蛋白结合粘附于后囊，抑制LEC迁移。
  • 闪辉：IOL内部出现的液体填充微泡。在低含水量材料中更易发生，但很少影响视功能或需要取出1)。

AAO的Cataract PPP（2021）指出，方边疏水性丙烯酸酯IOL是PCO和Nd:YAG后囊切开率最低的材料之一1)。

亲水性丙烯酸酯

Section titled “亲水性丙烯酸酯”

该材料是在PMMA骨架上引入羟基，并通过添加HEMA（羟乙基甲基丙烯酸酯）赋予柔韧性。

  • 折射率：低，1.40～1.43。镜片变厚。
  • 含水量：高，18%～38%。
  • 眩光：发生率低。
  • PCO：发生率高于硅胶或疏水性丙烯酸酯1)。部分原因是由于膨胀难以保持锐利的后缘。
  • 钙化：旧一代产品中出现的钙磷沉积在新一代产品中已得到改善。但是，在角膜移植（DSEK、DMEK）或玻璃体手术中眼内进入空气或气体时，存在钙化风险，因此在预计进行这些手术的眼中应避免使用1)。

由于非常柔软，可通过约1.8mm的切口植入，有利于微切口白内障手术（MICS）。

一项针对86只假性剥脱综合征眼的前瞻性研究显示，亲水性丙烯酸酯IOL的LEC增殖最低，囊袋生物相容性优异，但表面碎屑沉积较多，PCO发生率最高，葡萄膜生物相容性较差。

硅胶

Section titled “硅胶”

硅胶是一种由硅-氧骨架重复结构组成的合成聚合物。

  • 折射率：1.43。低于丙烯酸酯，相同度数下镜片更厚。
  • 含水量：0.38%。
  • 接触角：97～120°。强疏水性。
  • 玻璃化转变温度：-120～-90℃。
  • PCO：LEC不易附着，具有最锐利的方形边缘，有报告称长期使用（6年以上）PCO率低于疏水性丙烯酸酯。
  • 缺点：细菌、细胞、硅油容易附着。玻璃体手术中可能因结露而变模糊，因此在糖尿病眼需谨慎使用1)。在使用硅油的眼应避免使用1)。
Q 应避免使用硅胶IOL的情况有哪些？
A

在硅油或膨胀气体可能进入后段的病例中应避免使用1)。同样适用于未来玻璃体手术风险高的眼，如重症增殖性糖尿病视网膜病变。

PMMA

Section titled “PMMA”

最早用于IOL的材料，具有优异的组织耐受性和长期稳定性。

  • 折射率：1.49。高光学透明度。
  • 含水量：0.4～0.8%。
  • 接触角：65～71°。
  • 玻璃化转变温度：105～113℃。
  • 缺点：硬性，不可折叠。植入需要5.5～6mm切口，导致术后散光和愈合延迟。
  • 并发症：长期使用可出现雪花状变性（需取出IOL）。因疏水性，植入过程中可能粘附角膜内皮细胞，导致内皮损伤。

目前，它仅在有限的情况下使用，例如当囊袋内固定不可能时用于巩膜缝线固定的人工晶状体。

可拉美（Collamer）

Section titled “可拉美（Collamer）”

它是HEMA（甲基丙烯酸羟乙酯）和猪源性胶原蛋白的共聚物，主要用作后房型有晶状体眼人工晶状体（ICL）。

  • 折射率：1.44。
  • 含水量：40%。
  • 特点：作为EVO有晶状体后房型人工晶状体系列，可用于球面和散光矫正。2022年获得美国FDA批准。中心孔设计消除了以往所需的周边虹膜切开术（PI）。
  • 适应症：21-45岁，近视等效球镜-3.0至-20.0 D，前房深度≥3.0 mm，1年内屈光度变化≤0.5 D的稳定病例。
  • 拱高（vault）：有晶状体后房型人工晶状体背面与晶状体前表面的距离。最佳范围为角膜中心厚度的50-150%（250-900 μm）。过低会增加前囊下白内障的风险，过高会增加闭角型青光眼的风险。

PEG-PEA/HEMA/苯乙烯共聚物

Section titled “PEG-PEA/HEMA/苯乙烯共聚物”

这是一种兼具亲水性和疏水性的新一代人工晶状体材料。用于enVista MX60人工晶状体。

  • 组成：PEG-PEA 40%、HEMA 30%、苯乙烯 26%、EG-DMA 4%。
  • 折射率：1.54。
  • 含水量：4-5%。
  • 硬度：1.8 MPa。
  • 特点：PEG-PEA提供疏水性，HEMA提供吸湿性。不会出现闪辉，据报道后发性白内障发生率和Nd:YAG激光后囊切开率较低。

疏水性丙烯酸酯

使用最广泛：当前标准IOL材料。

PCO发生率：方形边缘时较低。

闪辉：主要缺点，但很少影响视功能。

亲水性丙烯酸酯

柔韧性优异：可通过约1.8mm切口植入。

PCO发生率：高于其他材料。

钙化风险：注气或注气后需注意。

硅胶

长期PCO率：有报告称低于疏水性丙烯酸酯。

注意：避免用于使用硅油或气体的眼睛。

结露：玻璃体手术中可能起雾。

4. 眼内透镜材料与后发性白内障

Section titled “4. 眼内透镜材料与后发性白内障”

后囊膜混浊（PCO）是白内障术后最常见的长期并发症，发生率报道为5-54% 1)。可通过Nd:YAG激光后囊膜切开术治疗，但IOL材料和边缘设计对发生率有显著影响。

不同材料的PCO特性

Section titled “不同材料的PCO特性”
  • 疏水性丙烯酸酯：与方型边缘结合使用时，PCO率最低1)。
  • 亲水性丙烯酸酯：PCO率高于硅胶或疏水性丙烯酸酯1)。
  • 硅胶：LEC不易附着，长期PCO率较低。
  • PMMA：与水凝胶IOL一样，PCO率往往较高。

边缘设计的重要性

Section titled “边缘设计的重要性”

2013年的一项荟萃分析（9项RCT）和多项纵向研究表明，方型边缘的疏水性IOL比亲水性IOL的PCO率和Nd:YAG后囊切开率更低1)。方型边缘的丙烯酸酯、PMMA和硅胶IOL在Nd:YAG后囊切开需求方面报告为等效（证据级别I+，推荐强度Strong）1)。

然而，一项随机试验提示，方型边缘疏水性晶状体的保护作用可能只是将PCO的发生“延迟”至12年后，相对于圆型边缘的硅胶和PMMA IOL1)。

Q 哪种IOL材料最不容易引起PCO？
A

方型边缘的疏水性丙烯酸酯IOL目前PCO率最低1)。边缘设计与材料同等重要，方型边缘无论材料如何都有助于抑制PCO。

5. IOL材料的选择与注意事项

Section titled “5. IOL材料的选择与注意事项”

IOL的选择应基于每种材料的特性，并根据患者的具体情况进行。

材料选择的一般原则

Section titled “材料选择的一般原则”
  • 标准白内障手术：首选疏水性丙烯酸酯IOL1)。
  • 微切口白内障手术（MICS）：亲水性丙烯酸酯IOL可能适用。
  • 未来玻璃体手术风险：应避免使用硅胶IOL1)。选择疏水性丙烯酸酯。
  • 计划角膜移植的眼：亲水性丙烯酸IOL有钙化风险，应避免使用1)。
  • 葡萄膜炎眼：丙烯酸IOL或肝素表面修饰（HSM）PMMA IOL与良好的视力预后相关1)。据报道，其效果优于非HSM PMMA或硅胶IOL。
临床情况推荐材料应避免的材料
标准手术疏水性丙烯酸—
玻璃体手术风险疏水性丙烯酸硅胶
计划角膜移植疏水性丙烯酸亲水性丙烯酸
葡萄膜炎丙烯酸、HSM PMMA非HSM PMMA、硅胶
Q 葡萄膜炎患者适合哪种IOL材料？
A

丙烯酸IOL（尤其是疏水性丙烯酸）或肝素表面修饰的PMMA IOL与良好预后相关1)。术前控制葡萄膜炎以及诊断Fuchs异色性虹膜睫状体炎也是有利的预后因素。

6. IOL材料的物理特性和光学设计

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折射率和色差

Section titled “折射率和色差”

IOL的折射率取决于材料的化学组成。添加卤素、芳香基团或硫可提高折射率。折射率与IOL厚度呈负相关，高折射率材料可实现更薄的设计。

人工晶体眼的色差由IOL材料的阿贝数决定。IOL材料的阿贝数范围在37至55之间。色差也会影响对比敏感度和正视化。

玻璃化转变温度

Section titled “玻璃化转变温度”

玻璃化转变温度是聚合物从坚硬的玻璃态转变为柔韧的橡胶态的温度。IOL的设计使其玻璃化转变温度低于生理体温（37°C）和室温。如果超过体温，镜片在眼内可能无法正常展开。

非球面IOL

Section titled “非球面IOL”

球面IOL具有正球差，与角膜的正球差相加，增加了整个眼球的像差。年轻人的晶状体具有负球差，可以抵消这一效应，但随着年龄增长，晶状体的球差逐渐偏向正。

非球面人工晶状体是一种通过改变各折射面的曲率，使周边光线和近轴光线聚焦于同一点的透镜。目前大多数人工晶状体采用非球面设计。非球面人工晶状体通过减少球差提高对比敏感度，但偏心或倾斜会增加彗差，因此在人工晶状体固定不稳定的病例中，球面人工晶状体可能更合适。

着色人工晶状体

Section titled “着色人工晶状体”

传统的非着色紫外线吸收人工晶状体透射大量短波长光。着色人工晶状体的光谱透射率更接近人眼晶状体，有望抑制视网膜光损伤。以前只有PMMA材质，但现在可折叠产品也在开发中。

7. 最新研究与未来展望（研究阶段报告）

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亲水-疏水混合材料的开发

Section titled “亲水-疏水混合材料的开发”

以PEG-PEA/HEMA/苯乙烯共聚物（enVista MX60）为代表，正在开发平衡亲水性和疏水性的新材料。目标是克服传统疏水性丙烯酸酯的闪辉、亲水性丙烯酸酯的后发性白内障和钙化等材料固有缺点。

人工晶状体表面修饰技术

Section titled “人工晶状体表面修饰技术”

肝素表面修饰的PMMA人工晶状体在葡萄膜炎眼中显示出良好效果1)，通过表面修饰提高生物相容性被认为是未来人工晶状体发展的重要方向。目前正在研究通过涂层和纳米纹理化抑制晶状体上皮细胞附着和生物膜形成。

克服人工晶状体钙化

Section titled “克服人工晶状体钙化”

亲水性丙烯酸酯人工晶状体的钙化在角膜内皮移植术或玻璃体切除术后尤其成问题。新一代亲水性丙烯酸酯人工晶状体据说降低了钙化风险，但尚未完全解决。正在研究通过改进材料组成和表面处理来提高抗钙化性。

8. 参考文献

Section titled “8. 参考文献”
  1. Miller KM, Oetting TA, Tweeten JP, Carter K, Lee BS, Lin S, et al. Cataract in the Adult Eye Preferred Practice Pattern. Ophthalmology. 2022;129(1):P1-P126. doi:10.1016/j.ophtha.2021.10.006. PMID:34780842.

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