黏度
黏度:表示物質流動的難易程度。分子量和濃度越高,黏度越高。高黏度黏彈性物質移動組織的效果更好,且不易從前房排出。
眼科手術用黏彈劑(ophthalmic viscosurgical device, OVD)是內眼手術中用於維持空間、保護角膜內皮、防止角膜乾燥、輔助染色等目的的手術輔助溶液。最初僅被視為手術輔助劑,但隨著具有多種特性的製劑的開發,其地位已轉變為與手術器械同等,現在統稱為黏彈劑。
玻尿酸在眼科的應用歷史始於1934年Karl Meyer和John Palmer從牛玻璃體中分離出玻尿酸1)。1979年,Robert Stegmann博士和David Miller博士首次在白內障手術中臨床使用1%玻尿酸鈉1)。1980年至1983年,Pharmacia獲得美國FDA批准並推向全球市場,為現代白內障手術帶來了革命1)。
目前,在日本主要使用玻尿酸鈉作為黏彈劑,複方製劑使用硫酸軟骨素鈉。玻尿酸鈉是一種糖胺聚糖,具有由N-乙醯葡糖胺和葡萄糖醛酸重複雙糖連接而成的長鏈結構。它也是一種天然物質,存在於體內的結締組織、皮膚、玻璃體、軟骨和滑液中。
由於其作用的重要性,黏彈劑已從單純的手術輔助溶液轉變為手術器械的定位。由於它極大地影響白內障手術的安全性和效果,術者需要充分理解黏彈劑的特性後進行選擇。
黏彈性物質的外科用途由其物理特性決定。以下四種特性直接關係到其在手術中的使用。
黏度
黏度:表示物質流動的難易程度。分子量和濃度越高,黏度越高。高黏度黏彈性物質移動組織的效果更好,且不易從前房排出。
假塑性
假塑性:黏度隨剪切速率變化的性質。靜止時呈現高黏度,但在器械操作等高剪切速率下黏度降低,便於注入和排出。玻尿酸鈉具有非牛頓流體的特性,分子鏈越長,假塑性變化越大。
彈性
彈性:變形後恢復原狀的能力。彈性越高,空間維持能力越強。所有黏彈性物質在器械插入和拔出後都能恢復角膜形狀和前房。
覆蓋性
覆蓋性:由表面張力和接觸角決定。表面張力越低、接觸角越小,覆蓋性越高,組織保護能力越強,但眼內清除也更困難。
黏彈性物質根據凝聚分散指數(CDI)分為四類。
| 分類 | 凝聚分散指數 | 黏度 | 代表產品(日本) |
|---|---|---|---|
| 凝聚型 | ≥30%asp/mmHg | 高(高分子量) | 歐培根® Hi、希隆® |
| 分散型 | <30%asp/mmHg | 低(低分子量) | 維視特®、希爾根® |
| 高黏度分散型 | 中間 | 中至高 | 迪斯科維斯科® |
| 黏性適應型 | ≥30%asp/mmHg | 超高 | 希隆V® |
主要成分為1%玻尿酸鈉。分子鏈長,相互纏繞,具有高彈性和凝聚性。隨著吸引壓力升高,容易以團塊形式排出(比喻為義大利麵)。根據分子量分為低分子量型、中分子量型和高分子量型,特性各不相同。
代表性產品為3%玻尿酸鈉和4%硫酸軟骨素鈉的複方製劑。短鏈分子,低黏度,高覆蓋能力。在高剪切速率下分散,薄薄地覆蓋角膜內皮(比喻為通心粉)。凝聚-分散指數約為凝聚型的1/10,非常低,即使吸引壓力升高也不易去除。由於硫酸基團帶負電荷,容易附著於帶正電荷的角膜內皮細胞。但因附著於眼內組織,完全去除困難,殘留時有眼壓升高的風險1)。
代表產品:Healon V®(2.3%高分子量玻尿酸鈉)。凝聚-分散指數高達70以上,比高分子凝聚型分子鏈纏繞更緊密,具有更高的彈性和凝聚性。其特點是當吸引壓力超過閾值時會被迅速去除(偽分散性)。在灌流量低於25 mL/min時表現出高凝聚性和高空間維持性;灌流量超過25 mL/min時容易被吸引去除1)。
代表產品:DisCoVisc®(1.65%低分子量玻尿酸鈉 + 4%硫酸軟骨素鈉)。具有介於凝聚型和分散型之間的凝聚-分散指數,提供類似凝聚型黏彈劑的前房易去除性和類似分散型的角膜內皮保護功能。
白內障手術(超音波乳化吸除術)各階段中黏彈劑的作用如下。
製作切口後,將房水完全替換為黏彈劑以形成前房。在前囊膜切開過程中,黏彈劑維持角膜的穹頂形狀和前房深度,為前囊膜表面提供穩定性,從而降低切開線向周邊延伸的機率。低剪切速率下的高黏度、高彈性黏彈劑是理想的。
在超音波乳化過程中,灌注液壓力維持前房深度,但角膜內皮容易受到超音波能量和流體湍流的損傷。需要具有高覆蓋能力(內皮保護)和高彈性(振動吸收)的黏彈性物質,分散型黏彈性物質較為適合。
在將超音波探頭從前房取出之前,通過側切口同時注入黏彈性物質可以防止前房突然塌陷,並保護後囊膜、虹膜和角膜組織免受損傷。對於角膜內皮細胞密度低的病例,黏彈性物質可防止核碎片直接接觸角膜內皮(軟殼技術)。
充分壓下後囊膜使水晶體囊袋膨脹後,植入人工水晶體。在人工水晶體靜止的低剪切速率下,高黏度劑可保護內皮免受人工水晶體的壓迫,並為人工水晶體的折疊和展開提供緩衝。高分子量聚集型黏彈性物質較為適合。
人工水晶體植入後,使用灌注/抽吸清除前房內殘留的黏彈性物質。特別是如果黏彈性物質殘留在人工水晶體後表面,細菌容易定植,導致術後眼內炎。需要使用「水晶體後技術」,將灌注/抽吸頭伸入人工水晶體後方,直接沖洗後表面。
白內障術後角膜內皮細胞丟失率據報導為4-25%,主要原因是手術器械、核碎片和人工水晶體造成的機械性創傷 2)。黏彈性物質是減輕這種創傷的主要手段。
Hsiao等人(2023)對2000-2020年的12項隨機對照試驗進行了系統性回顧和統合分析,比較了含有硫酸軟骨素和玻尿酸的黏彈性物質(VISCOAT®、DuoVisc®、DisCoVisc®)與單獨玻尿酸或羥丙甲纖維素產品 2)。
隨機效應模型的統合分析結果顯示,與單獨使用玻尿酸相比,硫酸軟骨素與玻尿酸合併使用的黏彈性物質在術後3個月時角膜內皮細胞密度的降低率顯著較低(平均差:-4.10%;95% CI:-5.81~-2.40;p<0.0001;9項研究)2)。與羥丙甲纖維素產品相比也觀察到顯著差異(平均差:-6.47%;95% CI:-10.41~-2.52;p=0.001;2項研究)2)。
關於角膜厚度變化(術後24小時),硫酸軟骨素與玻尿酸合併使用的黏彈性物質比單獨使用玻尿酸顯示出顯著較低的角膜腫脹(平均差:-3.22%;95% CI:-6.24~-0.20%;p=0.04;4項研究)2)。
硫酸軟骨素鈉與玻尿酸-硫酸軟骨素形成三重負電荷,促進對角膜內皮組織的分子吸引,這被認為是其優異的內皮覆蓋和保護效果的機轉2)。
基本上,空間維持目的選擇凝聚型黏彈劑,角膜內皮保護選擇分散型黏彈劑。在硬核白內障或角膜內皮營養不良等高風險病例中,結合兩者的軟殼技術特別有效。在青光眼手術中,凝聚型黏彈劑在前房沖洗時更容易清除,因此被認為較有利。
這是Steve Arshinoff於1999年描述的代表性組合方法1)。手術開始時,將分散型黏彈劑注入前房,在晶狀體前表面形成團塊,然後將凝聚型黏彈劑注入分散型團塊的後方中央。這樣將分散型黏彈劑向上和向外推開,形成一層光滑的角膜內皮保護層。在超音波乳化及灌注/抽吸過程中,高黏度的凝聚型黏彈劑迅速被排出,而低黏度的分散型黏彈劑則作為內皮保護層保留。
特別是在硬核病例中,與單獨使用凝聚型或分散型黏彈劑相比,該技術顯示出抑制術後角膜內皮細胞減少的效果1)。
術中虹膜鬆弛症候群(IFIS)是使用α受體阻斷劑(如坦索羅辛)治療前列腺疾病時常見的併發症1)。虹膜肌張力下降導致瞳孔縮小和虹膜脫出。黏性適應型黏彈劑(如Healon V®)有助於機械性散大瞳孔(黏彈性散瞳),穩定虹膜,防止其從傷口脫出1)。
在更困難的病例中,會使用軟殼、終極軟殼和三軟殼技術的組合1)。
硬性棕色白內障和成熟白內障具有角膜內皮損傷、核下沉和後囊破裂的高風險1)。由於較長的手術操作和較高的超音波能量會影響角膜內皮,因此使用分散型黏彈劑或組合製劑(軟殼技術)是合適的1)。
青光眼術後淺前房是後房手術的常見併發症,向前房注入黏彈劑是治療選擇之一1)。有報導稱黏性適應型黏彈劑有效1)。
使用廣角觀察系統進行眼底觀察時,前置鏡需靠近角膜約1公分,因此使用黏彈劑形成濕殼有助於防止角膜乾燥。此外,將黏彈劑與內界膜染色劑(靛氰綠、亮藍G)混合可控制染色範圍和濃度。
已知與黏彈劑相關的併發症如下。
VisThesia(2%利多卡因+0.3%玻尿酸鈉,Carl Zeiss Meditec公司)將黏彈性物質與利多卡因結合,旨在一步提供麻醉效果和黏彈性物質功能1)。雖然有報告指出術中疼痛控制改善,但也有報告指出角膜內皮細胞密度下降比傳統黏彈性物質更明顯,結果不一致1)。這是一個需要進一步研究的領域。
Pe-Ha-Blue® PLUS(Albomed公司)將玻尿酸鈉與錐蟲藍(前囊染色劑)結合,旨在便於前囊切開同時保護角膜內皮1)。在偽剝落症候群等瞳孔散大不良的病例中,有報告指出手術時間顯著縮短,外科醫師滿意度提高1)。此外,藍色黏彈性物質殘留可視覺確認,便於清除。