CAIRS
角膜组织附加技术（CAIRS和CTAK）
1. 角膜组织添加技术（CAIRS和CTAK）
Section titled “1. 角膜组织添加技术（CAIRS和CTAK）”角膜同种异体基质内环段（CAIRS）是一种手术技术，通过将供体角膜组织来源的基质节段插入角膜内，改善角膜形状，用于治疗包括圆锥角膜在内的角膜扩张症。2018年由Soosan Jacob博士首次报道2)。与合成聚合物ICRS（基质内角膜环段）不同，它具有优异的生物相容性，并能与宿主组织自然整合。
角膜组织添加角膜成形术（CTAK）是一种相关手术，使用CorneaGen公司加工的经伽马射线照射的供体节段。与CAIRS不同之处在于，仅使用飞秒激光制作和插入节段。
Jack Parker博士开发了手动插入技术和插入前脱水方法（“角膜肉干”技术），扩大了手术的灵活性和可及性。
CTAK
供体组织：CorneaGen公司加工的经伽马射线照射的节段
制作方法：仅使用飞秒激光
特点：额外的灭菌步骤和精确的节段测量已标准化。可根据地形图进行定制。
Q
CAIRS与合成ICRS（INTACS、Keraring）有何不同？
A
合成ICRS由硬质聚合物（PMMA）制成，植入角膜深层；而CAIRS由人供体角膜组织制成，可植入较浅的深度。CAIRS具有生物相容性高、暴露/角膜融解/新生血管风险低、弧长和厚度可自由定制、光学异常（眩光、光晕）少等优点。
2. 主要症状与临床所见
Section titled “2. 主要症状与临床所见”CAIRS和CTAK的主要适应症如下：
- 圆锥角膜：进行性角膜变薄和圆锥状突出导致的不规则散光。隐形眼镜矫正不足的病例。
- LASIK术后角膜扩张：屈光手术后发生的进行性角膜变形。
- 合成ICRS失败病例：出现ICRS暴露、前房内迁移、角膜融解等并发症的病例1)。
其他适应标准包括：眼镜或隐形眼镜无法充分矫正、隐形眼镜不耐受、年龄18岁以上。
角膜扩张症常见的自觉症状包括：
- 进行性视力下降：随着不规则散光增加，眼镜无法矫正。
- 频繁更换眼镜处方：初期可矫正，但矫正效果逐渐下降。
- 隐形眼镜不稳定：硬性隐形眼镜偏位或脱落
圆锥角膜表现为角膜中央基质变薄并向前凸出。特征性表现包括Vogt线（基质深层纵向细纹）、Fleischer环（圆锥基底部的上皮内铁沉积）和角膜瘢痕2)。角膜形态分析显示局部陡峭化和模式不对称。
圆锥角膜通常为双眼性，但严重程度常存在左右差异。多在青春期发病，30岁左右进展停止或趋于缓慢3)。未经治疗干预，约20%的病例需要角膜移植2)。
- 中央部角膜瘢痕或混浊
- 极度角膜变薄（小于320微米）
- 活动性角膜感染或炎症
- 自身免疫性疾病或结缔组织病
- 妊娠期和哺乳期
4. 诊断与检查方法
Section titled “4. 诊断与检查方法”| 评估项目 | 内容 |
|---|---|
| 视力检查 | UDVA和CDVA测量 |
| 角膜地形图 | Kmax、Kmean、角膜不对称性 |
| 眼前节OCT | 角膜厚度和圆锥位置评估 |
裂隙灯检查确认角膜变薄、前凸、Vogt线纹和Fleischer环的存在2)。角膜断层扫描（如Pentacam）获取前后面曲率、角膜厚度图和高度图，以评估角膜扩张的程度和进展2)。
儿童和青少年的圆锥角膜可能进展迅速3)。KERALINK试验研究了交联对年轻患者进展的抑制效果4)。
手术计划和列线图
Section titled “手术计划和列线图”CAIRS的手术计划已有几种列线图被提出。
Jacob列线图：结合圆锥位置、偏心率、角膜曲率值和非对称模式，定制节段的数量、弧长和厚度。
Istanbul列线图：基于圆锥位置（中心性/偏心性）进行规划。推荐通道深度250μm，但在陡峭圆锥中较浅深度可能有效1)。
Awwad列线图：适应ICRS列线图，基于地形图、断层扫描和临床判断。
目前尚无普遍接受的CAIRS列线图。由于圆锥角膜形态的多样性，外科医生的判断和个体化治疗至关重要。
5. 标准治疗方法
Section titled “5. 标准治疗方法”供体组织准备
Section titled “供体组织准备”CAIRS节段来源于人供体角膜。主要有两种获取途径。
来自眼库的预包装片段：眼库如Lions VisionGift提供预切割、无菌的基质片段（KeraNatural®）。可常温保存，无需术中定制。
定制准备：手动从角膜缘去除上皮、后弹力层和内皮，用环钻制作环形片段。可单独调整弧长、厚度、锥度和曲率。
在CTAK中，CorneaGen保存并经伽马射线照射的组织用BSS清洗，然后安装在飞秒激光固定装置上。
使用飞秒激光或手动剥离制作通道。通道深度设定为全角膜厚度的35–70%（或距表面250 μm的固定深度）。入口切口位于陡峭轴或上方，通道内径4–6.5 mm，外径6.1–8 mm。
对于合成ICRS，通道制作在角膜深层（70–80%深度）2)，而CAIRS可插入较浅深度，可能产生更大的平坦化效果1)。
水合法
步骤：用镊子或Y形杆将水合片段插入通道内。
优点：保持自然柔韧性和原始厚度，温和适应角膜曲率。
注意事项：因柔韧性存在折叠或扭曲风险。在Bowman膜侧用标记笔标记以确认方向。
脱水法“角膜肉干”
- 局部抗生素：每日4次，持续1-2周
- 局部类固醇：从每日4次开始，在4-6周内逐渐减量
- 绷带式隐形眼镜：术后可能使用数天
术后通过角膜地形图/断层扫描和前段OCT评估角膜形态变化和植入物位置。追踪UCVA、CDVA、Kmax和Kmean随时间的变化。
合成ICRS失败病例的补救
Section titled “合成ICRS失败病例的补救”CAIRS可有效补救失败的合成ICRS病例1)。一名49岁女性ICRS失败（UCVA 20/400），取出合成ICRS并在3个月后植入CAIRS，Kmax从68.9降至61.9D，UCVA改善至20/301)。一名40岁女性ICRS破损，保留ICRS的同时联合植入CAIRS，UCVA从20/60改善至20/25，BCVA改善至20/201)。
Q
CAIRS的效果是永久性的吗？
A
目前报告显示CAIRS的效果在长达3年内保持稳定改善。所有视觉和地形图参数在6个月内稳定并维持3年。但更长期的数据有限，有待进一步研究。
6. 病理生理学与详细发病机制
Section titled “6. 病理生理学与详细发病机制”CAIRS的作用机制
Section titled “CAIRS的作用机制”CAIRS片段植入角膜基质内，物理性地使角膜陡峭区域变平坦。与合成ICRS类似，通过弓弦缩短效应减少圆锥曲率，减轻不规则散光。
合成ICRS需植入角膜深层（70-80%深度），而CAIRS可在较浅深度（35-70%）植入1)。较浅的植入可能产生更大的平坦化效果。供体角膜组织与宿主角膜光学相容，与合成聚合物不同，边缘效应引起的眩光和光晕较少。
同种异体节段被植入无血管、细胞密度低的角膜基质层。在这种环境中，纤维性粘连被最小化，保持了手术的可逆性。合成ICRS中出现的角膜溶解、急性基质坏死和角膜新生血管的风险也得以降低。CAIRS的植入不会妨碍未来如DALK等额外干预措施。
虽然理论上存在排斥反应的可能性，但其风险被认为低于DALK（深板层角膜移植术）。
TGF-β与角膜重塑
Section titled “TGF-β与角膜重塑”对角膜的机械性损伤通过TGF-β信号诱导伤口愈合反应。在CAIRS中，与合成材料不同，供体组织与ECM成分相同，因此异物反应被认为最小化。
7. 最新研究与未来展望
Section titled “7. 最新研究与未来展望”根据系统综述（Levy等，2025年），CAIRS植入后平均UDVA从0.83 logMAR改善至0.40 logMAR，CDVA从0.52 logMAR改善至0.19 logMAR。等效球镜度从−7.09 D降至−2.34 D，Kmax从57.8 D降至53.6 D，Kmean从49.3 D降至45.3 D。
| 指标 | 术前 | 术后 |
|---|---|---|
| UDVA (logMAR) | 0.83 | 0.40 |
| CDVA (logMAR) | 0.52 | 0.19 |
| Kmax (D) | 57.8 | 53.6 |
在CTAK中，Greenstein等人（2023年）报告了21只眼的类似改善。平均UDVA从1.21 logMAR改善至0.61 logMAR，CDVA从0.63 logMAR改善至0.34 logMAR。
CAIRS的并发症少且轻微。一过性干眼和通道内沉积物最常见，但无临床意义且非进行性。有1例报告了节段移位，术后一周内成功复位。在1例严重特应性患者中观察到前基质溶解。所有研究中仅1例报告了眩光和光晕，显著低于合成ICRS。
合成ICRS失败后的CAIRS挽救
Section titled “合成ICRS失败后的CAIRS挽救”合成ICRS的并发症发生率据报道高达30% 1)。对于ICRS暴露、前房内迁移、角膜溶解等并发症，已有多个成功使用CAIRS挽救的病例报告 1)。不仅是在ICRS取出后植入CAIRS，在保留ICRS的情况下联合植入CAIRS（不同光学区）也是有效的 1)。
CAIRS最有前景的进展是节段的定制化。根据个体地形图调整弧长、厚度和位置，可以改善不对称或偏心圆锥的疗效。标准化列线图、完善组织制备方案以及大规模长期纵向研究是未来的挑战。
经济方面，一个供体角膜可以制作多个节段，中央盘可用于DALK或DMEK，周边缘可用于角膜缘干细胞采集。手动剥离技术无需飞秒激光，因此在资源有限的环境中也可实施。
Q
是否需要同时进行交联（角膜交联）？
A
是否同时进行交联因外科医生而异。在确认进展或希望提高长期稳定性的情况下会联合使用。同时交联被认为有助于维持术后角膜平坦化，但术前交联可能使基质变硬，从而降低CAIRS的平坦化效果。请与主治医生充分讨论。
8. 参考文献
Section titled “8. 参考文献”
- AlQahtani BS, Alsulami RA. The role of corneal allogenic intrastromal ring segments (CAIRS) implantation after failed synthetic intracorneal ring segments (ICRS): A rescuer. Am J Ophthalmol Case Rep. 2025;38:102287.
- American Academy of Ophthalmology Corneal/External Disease Preferred Practice Pattern Panel. Corneal Ectasia Preferred Practice Pattern. San Francisco, CA: American Academy of Ophthalmology; 2024.
- Meyer JJ, Gokul A, Vellara HR, et al. Progression of keratoconus in children and adolescents. Br J Ophthalmol. 2023;107:176-180.
- Larkin DFP, Chowdhury K, Burr JM, et al. Effect of corneal cross-linking versus standard care on keratoconus progression in young patients: The KERALINK randomized controlled trial. Ophthalmology. 2021;128:1516-1526.