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Lumic Lumic：眼科百科
白內障與前節

人工水晶體（IOL）材料比較

一目瞭然的要點

Section titled “一目瞭然的要點”

1. 眼內透鏡（IOL）材料的比較

Section titled “1. 眼內透鏡（IOL）材料的比較”

眼內透鏡（IOL）是在白內障手術摘除混濁水晶體後植入的人工水晶體。1949年，Harold Ridley首次將聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）IOL植入人體。此後，IOL材料和設計有了顯著發展。

目前可用的主要IOL材料如下：

  • 疏水性丙烯酸：1993年引入。目前使用最廣泛的材料。
  • 親水性丙烯酸：含水量高，柔韌性好。適合極小切口白內障手術。
  • 矽膠：作為可折疊IOL歷史悠久。
  • PMMA：第一種IOL材料。硬性，不可折疊。
  • Collamer：含膠原蛋白的共聚物。主要用於有水晶體眼內透鏡（ICL）。
  • PEG-PEA/HEMA/苯乙烯共聚物：兼具親水性和疏水性的新材料。

可摺疊式IOL（矽膠、丙烯酸）可透過小切口植入，因此已大幅取代硬式PMMA IOL1)。術者需了解每種材料的優缺點後做出選擇1)。

2. IOL材料的特性與分類

Section titled “2. IOL材料的特性與分類”

物理與光學特性

Section titled “物理與光學特性”

IOL材料根據阿貝數、折射率、含水量（吸濕性）和玻璃轉化溫度等特性進行分類。

特性定義臨床意義
折射率光線彎曲程度的度量越高則鏡片可越薄
阿貝數色散程度的度量越高則色差越小
含水量保持水分的能力越高則閃輝減少

天然水晶體的折射率為1.4，阿貝數為47。折射率越高，相同度數下IOL可設計得更薄，有利於從小切口植入。然而，折射率增加會導致阿貝數降低，色差增大。

生物相容性

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生物相容性大致分為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與殘留水晶體上皮細胞（LEC）之間的相互作用。參與前囊混濁（ACO）和後囊混濁（PCO）的發生。
  • 葡萄膜生物相容性：指避免虹膜、睫狀體和前部脈絡膜免疫反應的能力。

疏水性與接觸角

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IOL表面的親水性或疏水性通過接觸角測量。接觸角越大，疏水性越高。疏水性材料與後囊的黏附性更好，減少LEC遷移空間，從而抑制PCO。

3. 各IOL材料的特點

Section titled “3. 各IOL材料的特點”

疏水性丙烯酸酯

Section titled “疏水性丙烯酸酯”

這是目前全球使用最廣泛的IOL材料。由丙烯酸酯和其他共聚單體的交聯共聚物組成。

  • 折射率：高，1.47~1.56。可實現薄型設計。
  • 含水量：低，0.1%~0.5%。
  • 玻璃轉化溫度：16~55°C。
  • PCO：與方邊設計結合時發生率低1)。通過纖維連接蛋白結合黏附於後囊，抑制LEC遷移。
  • 閃輝：IOL內部出現的液體填充微泡。在低含水量材料中更易發生，但很少影響視功能或需要取出1)。

AAO的Cataract PPP（2021）指出，方邊疏水性丙烯酸酯IOL是PCO和Nd:YAG後囊切開率最低的材料之一1)。

親水性丙烯酸酯

Section titled “親水性丙烯酸酯”

該材料是在PMMA骨架上引入羥基，並通過添加HEMA（羥乙基甲基丙烯酸酯）賦予柔韌性。

  • 折射率：低，1.40～1.43。鏡片變厚。
  • 含水量：高，18%～38%。
  • 眩光：發生率低。
  • PCO：發生率高於矽膠或疏水性丙烯酸酯1)。部分原因是由於膨脹難以保持銳利的後緣。
  • 鈣化：舊一代產品中出現的鈣磷沉積在新一代產品中已獲得改善。但是，在角膜移植（DSEK、DMEK）或玻璃體手術中眼內進入空氣或氣體時，存在鈣化風險，因此在預計進行這些手術的眼中應避免使用1)。

由於非常柔軟，可通過約1.8mm的切口植入，有利於微切口白內障手術（MICS）。

一項針對86隻假性剝落症候群眼的前瞻性研究顯示，親水性丙烯酸酯IOL的LEC增殖最低，囊袋生物相容性優異，但表面碎屑沉積較多，PCO發生率最高，葡萄膜生物相容性較差。

矽膠

Section titled “矽膠”

矽膠是一種由矽-氧骨架重複結構組成的合成聚合物。

  • 折射率：1.43。低於丙烯酸酯，相同度數下鏡片更厚。
  • 含水量：0.38%。
  • 接觸角：97～120°。強疏水性。
  • 玻璃轉化溫度：-120～-90℃。
  • PCO：LEC不易附著，具有最銳利的方形邊緣，有報告稱長期使用（6年以上）PCO率低於疏水性丙烯酸酯。
  • 缺點：細菌、細胞、矽油容易附著。玻璃體手術中可能因結露而變模糊，因此在糖尿病眼需謹慎使用1)。在使用矽油的眼應避免使用1)。
Q 應避免使用矽膠IOL的情況有哪些？
A

在矽油或膨脹氣體可能進入後段的病例中應避免使用1)。同樣適用於未來玻璃體手術風險高的眼，如重症增殖性糖尿病視網膜病變。

PMMA

Section titled “PMMA”

最早用於IOL的材料，具有優異的組織耐受性和長期穩定性。

  • 折射率：1.49。高光學透明度。
  • 含水量：0.4～0.8%。
  • 接觸角：65～71°。
  • 玻璃轉化溫度：105～113℃。
  • 缺點：硬性，不可折疊。植入需要5.5～6mm切口，導致術後散光和癒合延遲。
  • 併發症：長期使用可出現雪花狀變性（需取出IOL）。因疏水性，植入過程中可能粘附角膜內皮細胞，導致內皮損傷。

目前，僅在囊袋內固定不可行時，用於鞏膜縫合固定的人工水晶體等有限情況。

可拉美（Collamer）

Section titled “可拉美（Collamer）”

它是HEMA（甲基丙烯酸羥乙酯）與豬來源膠原蛋白的共聚物，主要用作後房型有水晶體眼人工水晶體（ICL）。

  • 折射率：1.44。
  • 含水量：40%。
  • 特點：作為EVO有水晶體後房型人工水晶體系列，可用於球面與散光矯正。2022年獲得美國FDA核准。中心孔設計消除了以往所需的周邊虹膜切開術（PI）。
  • 適應症：21-45歲，近視等效球鏡-3.0至-20.0 D，前房深度≥3.0 mm，1年內屈光度變化≤0.5 D的穩定病例。
  • 拱高（vault）：有水晶體後房型人工水晶體背面與水晶體前表面的距離。最佳範圍為角膜中心厚度的50-150%（250-900 μm）。過低會增加前囊下白內障風險，過高會增加閉角型青光眼風險。

PEG-PEA/HEMA/苯乙烯共聚物

Section titled “PEG-PEA/HEMA/苯乙烯共聚物”

這是一種兼具親水性和疏水性的新一代人工水晶體材料。用於enVista MX60人工水晶體。

  • 組成：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。
  • 特點：PEG-PEA提供疏水性，HEMA提供吸濕性。不會出現閃輝，據報導後發性白內障發生率和Nd:YAG雷射後囊切開率較低。

疏水性丙烯酸

使用最廣泛：目前標準IOL材料。

PCO發生率：方形邊緣時較低。

閃輝：主要缺點，但很少影響視功能。

親水性丙烯酸

柔韌性優異：可通過約1.8mm切口植入。

PCO發生率：高於其他材料。

鈣化風險：注氣或注氣後需注意。

矽膠

長期PCO率：有報告稱低於疏水性丙烯酸。

注意：避免用於使用矽油或氣體的眼睛。

結露：玻璃體手術中可能起霧。

4. 眼內透鏡材料與後發性白內障

Section titled “4. 眼內透鏡材料與後發性白內障”

後囊混濁（PCO）是白內障手術後最常見的長期併發症，發生率報告為5-54% 1)。可通過Nd:YAG雷射後囊切開術治療，但IOL材料和邊緣設計對發生率有顯著影響。

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：與方型邊緣結合使用時，PCO率最低1)。
  • 親水性丙烯酸酯：PCO率高於矽膠或疏水性丙烯酸酯1)。
  • 矽膠：LEC不易附著，長期PCO率較低。
  • PMMA：與水凝膠IOL一樣，PCO率往往較高。

邊緣設計的重要性

Section titled “邊緣設計的重要性”

2013年的一項統合分析（9項RCT）和多項縱向研究顯示，方型邊緣的疏水性IOL比親水性IOL的PCO率和Nd:YAG後囊切開率更低1)。方型邊緣的丙烯酸酯、PMMA和矽膠IOL在Nd:YAG後囊切開需求方面報告為等效（證據等級I+，推薦強度Strong）1)。

然而，一項隨機試驗提示，方型邊緣疏水性鏡片的保護作用可能只是將PCO的發生「延遲」至12年後，相對於圓型邊緣的矽膠和PMMA IOL1)。

Q 哪種IOL材料最不容易引起PCO？
A

方型邊緣的疏水性丙烯酸酯IOL目前PCO率最低1)。邊緣設計與材料同等重要，方型邊緣無論材料如何都有助於抑制PCO。

5. IOL材料的選擇與注意事項

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IOL的選擇應基於每種材料的特性，並根據患者的個別情況進行。

材料選擇的一般原則

Section titled “材料選擇的一般原則”
  • 標準白內障手術：首選疏水性丙烯酸酯IOL1)。
  • 微切口白內障手術（MICS）：親水性丙烯酸酯IOL可能適用。
  • 未來玻璃體手術風險：應避免使用矽膠IOL1)。選擇疏水性丙烯酸酯。
  • 計劃角膜移植的眼：親水性丙烯酸IOL有鈣化風險，應避免使用1)。
  • 葡萄膜炎眼：丙烯酸IOL或肝素表面修飾（HSM）PMMA IOL與良好的視力預後相關1)。據報導，其效果優於非HSM PMMA或矽膠IOL。
臨床情況推薦材料應避免的材料
標準手術疏水性丙烯酸—
玻璃體手術風險疏水性丙烯酸矽膠
計劃角膜移植疏水性丙烯酸親水性丙烯酸
葡萄膜炎丙烯酸、HSM PMMA非HSM PMMA、矽膠
Q 葡萄膜炎患者適合哪種IOL材料？
A

丙烯酸IOL（尤其是疏水性丙烯酸）或肝素表面修飾的PMMA IOL與良好預後相關1)。術前控制葡萄膜炎以及診斷Fuchs異色性虹膜睫狀體炎也是有利的預後因素。

6. IOL材料的物理特性和光學設計

Section titled “6. IOL材料的物理特性和光學設計”

折射率和色差

Section titled “折射率和色差”

IOL的折射率取決於材料的化學組成。添加鹵素、芳香基團或硫可提高折射率。折射率與IOL厚度呈負相關，高折射率材料可實現更薄的設計。

人工水晶體眼的色差由IOL材料的阿貝數決定。IOL材料的阿貝數範圍在37至55之間。色差也會影響對比敏感度和正視化。

玻璃轉化溫度

Section titled “玻璃轉化溫度”

玻璃轉化溫度是聚合物從堅硬的玻璃態轉變為柔韌的橡膠態的溫度。IOL的設計使其玻璃轉化溫度低於生理體溫（37°C）和室溫。如果超過體溫，鏡片在眼內可能無法正常展開。

非球面IOL

Section titled “非球面IOL”

球面IOL具有正球差，與角膜的正球差相加，增加了整個眼球的像差。年輕人的水晶體具有負球差，可以抵消這一效應，但隨著年齡增長，水晶體的球差逐漸偏向正。

非球面人工水晶體是一種通過改變各折射面的曲率，使周邊光線和近軸光線聚焦於同一點的透鏡。目前大多數人工水晶體採用非球面設計。非球面人工水晶體通過減少球差提高對比敏感度，但偏心或傾斜會增加彗差，因此在人工水晶體固定不穩定的病例中，球面人工水晶體可能更合適。

著色人工水晶體

Section titled “著色人工水晶體”

傳統的非著色紫外線吸收人工水晶體透射大量短波長光。著色人工水晶體的光譜透射率更接近人眼水晶體，有望抑制視網膜光損傷。以前只有PMMA材質，但現在可折疊產品也在開發中。

7. 最新研究與未來展望（研究階段報告）

Section titled “7. 最新研究與未來展望（研究階段報告）”

親水-疏水混合材料的開發

Section titled “親水-疏水混合材料的開發”

以PEG-PEA/HEMA/苯乙烯共聚物（enVista MX60）為代表，正在開發平衡親水性和疏水性的新材料。目標是克服傳統疏水性丙烯酸酯的閃輝、親水性丙烯酸酯的後發性白內障和鈣化等材料固有缺點。

人工水晶體表面修飾技術

Section titled “人工水晶體表面修飾技術”

肝素表面修飾的PMMA人工水晶體在葡萄膜炎眼中顯示出良好效果1)，通過表面修飾提高生物相容性被認為是未來人工水晶體發展的重要方向。目前正在研究通過塗層和納米紋理化抑制水晶體上皮細胞附著和生物膜形成。

克服人工水晶體鈣化

Section titled “克服人工水晶體鈣化”

親水性丙烯酸酯人工水晶體的鈣化在角膜內皮移植術或玻璃體切除術後尤其成問題。新一代親水性丙烯酸酯人工水晶體據說降低了鈣化風險，但尚未完全解決。正在研究通過改進材料組成和表面處理來提高抗鈣化性。

8. 參考文獻

Section titled “8. 參考文獻”
  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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