粘度
粘度:表示物质流动的难易程度。分子量和浓度越高,粘度越高。高粘度粘弹性物质移动组织的效果更好,且不易从前房排出。
眼科手术用粘弹剂(ophthalmic viscosurgical device, OVD)是内眼手术中用于维持空间、保护角膜内皮、防止角膜干燥、辅助染色等目的的手术辅助溶液。最初仅被视为手术辅助剂,但随着具有多种特性的制剂的开发,其地位已转变为与手术器械同等,现在统称为粘弹剂。
透明质酸在眼科的应用历史始于1934年Karl Meyer和John Palmer从牛玻璃体中分离出透明质酸1)。1979年,Robert Stegmann博士和David Miller博士首次在白内障手术中临床使用1%透明质酸钠1)。1980年至1983年,Pharmacia获得美国FDA批准并推向全球市场,为现代白内障手术带来了革命1)。
目前,在日本主要使用透明质酸钠作为粘弹剂,复方制剂使用硫酸软骨素钠。透明质酸钠是一种糖胺聚糖,具有由N-乙酰葡糖胺和葡萄糖醛酸重复二糖连接而成的长链结构。它也是一种天然物质,存在于体内的结缔组织、皮肤、玻璃体、软骨和滑液中。
由于其作用的重要性,粘弹剂已从单纯的手术辅助溶液转变为手术器械的定位。由于它极大地影响白内障手术的安全性和效果,术者需要充分理解粘弹剂的特性后进行选择。
粘弹性物质的外科用途由其物理特性决定。以下四种特性直接关系到其在手术中的使用。
粘度
粘度:表示物质流动的难易程度。分子量和浓度越高,粘度越高。高粘度粘弹性物质移动组织的效果更好,且不易从前房排出。
假塑性
假塑性:粘度随剪切速率变化的性质。静止时呈现高粘度,但在器械操作等高剪切速率下粘度降低,便于注入和排出。透明质酸钠具有非牛顿流体的特性,分子链越长,假塑性变化越大。
弹性
弹性:变形后恢复原状的能力。弹性越高,空间维持能力越强。所有粘弹性物质在器械插入和拔出后都能恢复角膜形状和前房。
覆盖性
覆盖性:由表面张力和接触角决定。表面张力越低、接触角越小,覆盖性越高,组织保护能力越强,但眼内清除也更困难。
粘弹性物质根据凝聚分散指数(CDI)分为四类。
| 分类 | 凝聚分散指数 | 粘度 | 代表产品(日本) |
|---|---|---|---|
| 凝聚型 | ≥30%asp/mmHg | 高(高分子量) | 奥培根® Hi、希隆® |
| 分散型 | <30%asp/mmHg | 低(低分子量) | 维视特®、希尔根® |
| 高粘度分散型 | 中等 | 中至高 | 迪斯科维斯科® |
| 粘性适应型 | ≥30%asp/mmHg | 超高 | 希隆V® |
主要成分为1%透明质酸钠。分子链长,相互缠绕,具有高弹性和内聚性。随着吸引压力升高,容易以团块形式排出(比喻为意大利面条)。根据分子量分为低分子量型、中分子量型和高分子量型,特性各不相同。
代表性产品为3%透明质酸钠和4%硫酸软骨素钠的复方制剂。短链分子,低粘度,高覆盖能力。在高剪切速率下分散,薄薄地覆盖角膜内皮(比喻为通心粉)。内聚-分散指数约为内聚型的1/10,非常低,即使吸引压力升高也难以去除。由于硫酸基团带负电荷,容易附着于带正电荷的角膜内皮细胞。但因其附着于眼内组织,完全去除困难,残留有眼压升高的风险1)。
代表产品:Healon V®(2.3%高分子量透明质酸钠)。内聚-分散指数高达70以上,比高分子内聚型分子链缠绕更紧密,具有更高的弹性和内聚性。其特点是当吸引压力超过阈值时会被迅速去除(假分散性)。在灌流量低于25 mL/min时表现出高内聚性和高空间维持性;灌流量超过25 mL/min时容易被吸引去除1)。
代表产品:DisCoVisc®(1.65%低分子量透明质酸钠 + 4%硫酸软骨素钠)。具有介于内聚型和分散型之间的内聚-分散指数,提供类似内聚型黏弹剂的前房易去除性和类似分散型的角膜内皮保护功能。
白内障手术(超声乳化吸除术)各阶段中黏弹剂的作用如下。
制作切口后,将房水完全替换为黏弹剂以形成前房。在前囊膜切开过程中,黏弹剂维持角膜的穹顶形状和前房深度,为前囊膜表面提供稳定性,从而降低切开线向周边延伸的概率。低剪切速率下的高粘度、高弹性黏弹剂是理想的。
在超声乳化过程中,灌注液压力维持前房深度,但角膜内皮容易受到超声能量和流体湍流的损伤。需要具有高覆盖能力(内皮保护)和高弹性(振动吸收)的粘弹性物质,分散型粘弹性物质较为适合。
在将超声探头从前房取出之前,通过侧切口同时注入粘弹性物质可以防止前房突然塌陷,并保护后囊膜、虹膜和角膜组织免受损伤。对于角膜内皮细胞密度低的病例,粘弹性物质可防止核碎片直接接触角膜内皮(软壳技术)。
充分压下后囊膜使晶状体囊袋膨胀后,植入人工晶状体。在人工晶状体静止的低剪切速率下,高粘度剂可保护内皮免受人工晶状体的压迫,并为人工晶状体的折叠和展开提供缓冲。高分子量聚集型粘弹性物质较为适合。
人工晶状体植入后,使用灌注/抽吸清除前房内残留的粘弹性物质。特别是如果粘弹性物质残留在人工晶状体后表面,细菌容易定植,导致术后眼内炎。需要使用“晶状体后技术”,将灌注/抽吸头伸入人工晶状体后方,直接冲洗后表面。
白内障术后角膜内皮细胞丢失率据报道为4-25%,主要原因是手术器械、核碎片和人工晶状体造成的机械性创伤 2)。粘弹性物质是减轻这种创伤的主要手段。
Hsiao等人(2023)对2000-2020年的12项随机对照试验进行了系统评价和荟萃分析,比较了含有硫酸软骨素和透明质酸的粘弹性物质(VISCOAT®、DuoVisc®、DisCoVisc®)与单独透明质酸或羟丙甲纤维素产品 2)。
随机效应模型的荟萃分析结果显示,与单独使用透明质酸相比,硫酸软骨素与透明质酸联合使用的粘弹性物质在术后3个月时角膜内皮细胞密度的降低率显著更低(平均差:-4.10%;95% CI:-5.81~-2.40;p<0.0001;9项研究)2)。与羟丙甲纤维素产品相比也观察到显著差异(平均差:-6.47%;95% CI:-10.41~-2.52;p=0.001;2项研究)2)。
关于角膜厚度变化(术后24小时),硫酸软骨素与透明质酸联合使用的粘弹性物质比单独使用透明质酸显示出显著更低的角膜肿胀(平均差:-3.22%;95% CI:-6.24~-0.20%;p=0.04;4项研究)2)。
硫酸软骨素钠与透明质酸-硫酸软骨素形成三重负电荷,促进对角膜内皮组织的分子吸引,这被认为是其优异的内皮覆盖和保护效果的机制2)。
基本上,空间维持目的选择凝聚型粘弹剂,角膜内皮保护选择分散型粘弹剂。在硬核白内障或角膜内皮营养不良等高危病例中,结合两者的软壳技术特别有效。在青光眼手术中,凝聚型粘弹剂在前房冲洗时更容易清除,因此被认为更有利。
这是Steve Arshinoff于1999年描述的代表性组合方法1)。手术开始时,将分散型粘弹剂注入前房,在晶状体前表面形成团块,然后将凝聚型粘弹剂注入分散型团块的后方中央。这样将分散型粘弹剂向上和向外推开,形成一层光滑的角膜内皮保护层。在超声乳化及灌注/抽吸过程中,高粘度的凝聚型粘弹剂迅速被排出,而低粘度的分散型粘弹剂则作为内皮保护层保留。
特别是在硬核病例中,与单独使用凝聚型或分散型粘弹剂相比,该技术显示出抑制术后角膜内皮细胞减少的效果1)。
术中虹膜松弛综合征(IFIS)是使用α受体阻滞剂(如坦索罗辛)治疗前列腺疾病时常见的并发症1)。虹膜肌张力下降导致瞳孔缩小和虹膜脱出。粘性适应型粘弹剂(如Healon V®)有助于机械性散大瞳孔(粘弹性散瞳),稳定虹膜,防止其从切口脱出1)。
在更困难的病例中,会使用软壳、终极软壳和三软壳技术的组合1)。
硬性棕色白内障和成熟白内障具有角膜内皮损伤、核下沉和后囊破裂的高风险1)。由于较长的手术操作和较高的超声能量会影响角膜内皮,因此使用分散型粘弹剂或组合制剂(软壳技术)是合适的1)。
青光眼术后浅前房是后房手术的常见并发症,向前房注入粘弹剂是治疗选择之一1)。有报道称粘性适应型粘弹剂有效1)。
使用广角观察系统进行眼底观察时,前置镜需靠近角膜约1厘米,因此使用粘弹剂形成湿壳有助于防止角膜干燥。此外,将粘弹剂与内界膜染色剂(吲哚青绿、亮蓝G)混合可控制染色范围和浓度。
已知与粘弹剂相关的并发症如下。
VisThesia(2%利多卡因+0.3%透明质酸钠,Carl Zeiss Meditec公司)将粘弹性物质与利多卡因结合,旨在一步提供麻醉效果和粘弹性物质功能1)。虽然有报道称术中疼痛控制得到改善,但也有报道称角膜内皮细胞密度下降比传统粘弹性物质更明显,结果不一致1)。这是一个需要进一步研究的领域。
Pe-Ha-Blue® PLUS(Albomed公司)将透明质酸钠与台盼蓝(前囊染色剂)结合,旨在便于前囊切开的同时保护角膜内皮1)。在假性剥脱综合征等瞳孔散大不良的病例中,有报道称手术时间显著缩短,外科医生满意度提高1)。此外,蓝色粘弹性物质残留可视觉确认,便于清除。