信鴿折疊型人工晶體設計

夏 楠, 金藝鵬, 林德貴

(中國農業大學動物醫學院，北京 海淀 100193)

信鴿象征和平與友誼，賽事經久不衰，極具商業價值。信鴿的導航能力依賴于自身視力[1-2]，但因競翔受紫外線照射或群居引發咬啄性外傷[3]，致使信鴿眼病頗為多見[4-5]，患病率為7.6%[6]，白內障患病率更高，達53.7%[7]。手術植入人工晶體是治療白內障并恢復視力的有效手段，國外有記載猛禽白內障植入人工晶體的文獻[7-8]，但目前仍缺乏鴿眼專用的人工晶體。鑒于此，本試驗擬設計并制備一款鴿眼人工晶體，以期應用于信鴿白內障的臨床治療。

1 材料與方法

1.1 主要試劑 熒光素鈉眼科檢測試紙，購自天津晶明新技術開發有限公司；0.4%奧布卡因滴眼液，購自參天制藥(中國)有限公司。

1.2 主要儀器 鹵素光源便攜式直接檢眼鏡，購自日本納宜茲株式會社；Tono-vet回彈式眼壓計，購自芬蘭愛凱有限責任公司；Kowa-15裂隙燈生物顯微鏡，購自日本興和株式會社；M7 Vet-B型超聲診斷儀，購自深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司；帶狀光檢影鏡，購自蘇州六六視覺有限公司。

1.3 實驗動物 健康成年活體信鴿，年齡1歲以上，由北京壹號鴿舍提供。

1.4 試驗方法

1.4.1 體格篩查與眼科篩查 篩選標準：1歲以上，已進行年度免疫，無傳染性疾病和外傷史，無眼病和全身性疾病；眼部屈光介質(角膜、房水、晶狀體、玻璃體)均呈透明且未有明顯異常。在符合上述標準基礎上進行眼科篩查[3]。用裂隙燈顯微鏡[9]觀察眼瞼、瞬膜、結膜、角膜、虹膜、晶狀體等眼球形態。進行角膜熒光素鈉染色、眼壓測量[10-11]、檢眼鏡等檢查[12]。最終選取100只身體健康且雙眼正常的成年信鴿。

1.4.2 B型超聲測量晶狀體赤道部直徑與前后極軸長 常規保定信鴿，使其保持直立位。經奧布卡因滴眼液局部點眼麻醉，使用邁瑞M7 Vet動物專用B型超聲(眼科探頭頻率12 MHz)，對上述100只鴿的200眼進行冠狀面和矢狀面掃描[13]。影像表現：角膜呈回聲和曲線狀。前房無回聲。晶狀體由2條高回聲曲線組成，分別代表前后囊和1個無回聲中心。睫狀體在晶狀體兩側呈中等回聲結構。鞏膜小骨在眼球兩側呈高回聲條紋。玻璃體呈無回聲。梳狀突呈中等回聲結構，形狀細長。在矢狀面圖像中，可觀察到梳狀突全貌。鞏膜、脈絡膜和視網膜，以高回聲線的形式呈現，代表眼球后壁。球后組織和眼周呈中度或輕度增強回聲。在超聲圖像中，眼球后壁與球后組織往往不能清晰辨別。在眼前節的橫切掃描中，瞳孔呈現為1個黑洞，周圍環繞著一圈中等回聲的虹膜。當眼表與眼球中央視軸均勻一致時，使用B型超聲探頭[14]在眼球最大直徑的冠狀面和矢狀面，測量200個晶狀體的赤道部直徑與前后極軸長(圖1)。為使誤差最小化，測量均由筆者操作。

圖1 鴿眼的超聲測量Fig.1 Ultrasonic measurement of pigeon eye

1.4.3 檢影鏡測量晶狀體屈光力 根據視網膜檢影法原理[15]，使用檢影鏡(圖2)對上述100只信鴿200眼的晶狀體進行測量[16]，客觀獲得晶狀體屈光力。采用靜態檢影驗光技術的帶狀檢影法，待檢動物與驗光師的工作距離處于相對靜止狀態。具體操作：一手握住檢影鏡，拇指貼在推板上，食指在旋轉套筒上。鏡柄垂直，肘自然下垂，尋找檢影鏡支撐點。右手持檢影鏡，右眼檢查動物右眼；左手持檢影鏡，左眼檢查動物左眼。通過信鴿的瞳孔觀察被檢眼視網膜映光的變化，使用不同鏡片中和(檢眼鏡與鴿眼間的工作距離為67 cm)，當觀察影動成順動時，即可客觀表明鴿眼的晶狀體屈光力。

圖2 鴿眼的檢影驗光Fig.2 Optometry of the pigeon eye

1.4.4 折疊型人工晶體設計 鑒于人工晶體在臨床的安全性、穩定性和有效性，應從材料、結構和光學三方面設計[17]。材料：人工晶體的材料發展經歷了漫長的過程。最大的進步就是從硬性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料發展為軟性的可折疊材料。此后進入了硅膠、疏水、親水和疏水可折疊晶體的共存時代，現今應用最廣泛的材料是疏水性丙烯酸酯，其折光指數高于親水材料，可使人工晶體更薄[18]。因此，本試驗選用疏水性丙烯酸酯作為鴿眼人工晶體的材料。結構：機械結構方面的設計考量是非常重要的因素，決定了人工晶體的支撐性，對后發障的概率和手術效果產生影響。襻形：基于材料自身特性，擬采用L形襻設計；邊緣：銳利的方形邊緣可阻止晶狀體上皮細胞移行，降低后發障的發生率，且只有連續的方邊才能全方位阻止殘留的晶狀體上皮細胞向人工晶體后方生長[19]，因此擬采用360°連續方邊設計，且襻根部方邊與主體方邊仍為連續；面形：擬采用非球面設計，這種設計的人工晶體為零球差，在一定程度上具有拮抗自身傾斜和偏心的能力，且表面擬進行肝素處理，即可防止炎性細胞附著，以使植入環境的容差能力得到優化。光學：擬采用單焦點設計，故無炫光和光暈現象。

1.5 數據分析 試驗結果以平均值±標準差方式表示，采用 SPSS 22.0 軟件分析數據。

2 結果

2.1 晶狀體赤道部直徑、前后極軸長、屈光力的測量 表1顯示了鴿眼晶狀體的赤道部直徑、前后極軸長、屈光力結果，左眼和右眼的數值無顯著差異(P>0.05)。

表1 晶狀體參數測量結果Table 1 Measurement results of lens parameters (n=200)

2.2 折疊型人工晶體制備 根據上述結果，本試驗設計的鴿眼折疊型人工晶體最終方案：總長5.0 mm，光學部直徑2.5 mm，厚度0.5 mm，屈光度+80D，光學部為后凸單焦點，零球差非球面，角度前傾1.5°的雙L形襻，構成材料為疏水性丙烯酸酯(圖3)。制備樣品如圖4所示，已申請專利保護，專利號：202023168448.4。

圖3 人工晶體設計圖Fig.3 Design of intraocular lens

圖4 人工晶體實物圖Fig.4 Physical image of intraocular lens

3 討論

制備人工晶體所需的3個主要參數是晶狀體的赤道部直徑、前后極軸長以及屈光力。B型超聲是一種精確的測量儀器，可以幫助我們獲得前2個參數。關于摘除馬眼的報道顯示，物理測量和B型超聲測量的結果無顯著差異[20]。有關犬、牛、羊的眼球生物特征評估報道顯示，A型和B型超聲測量的結果同樣無顯著差異[21-23]，且后者在操作上更簡便。此外還有文獻報道使用CT掃描巖鴿頭部影像以測量眼球的方法，但設備高昂且需環評資質[24]。本試驗采用的B型超聲測量方法，可直接觀察到角膜、鞏膜、虹膜、瞳孔、前房、晶狀體、玻璃體、梳狀突在內的整體眼球結構，并可通過測量獲得鴿眼晶狀體的赤道部直徑與前后極軸長。檢影鏡又稱視網膜鏡，是一種能診斷眼屈光性質和測定各種屈光不正的客觀驗光儀器。在人類醫學，從嬰幼兒到老年人，智聽障礙或無法溝通者均廣泛使用[25]，但未見用于動物醫學的報道。本試驗采用靜態檢影驗光技術的帶狀檢影法，即使在瞳孔直徑<1 mm的情況下(如：鴿和小鼠等異寵動物的瞳孔)仍可使用。因該方法客觀且準確性高，故用于測量鴿眼晶狀體的屈光力，并未使用人眼的計算公式[24，26]。

晶狀體是精細調節的屈光結構，可將清晰的圖像聚焦在視網膜獲得視覺。犬、貓、鴿的晶狀體均為雙凸形，凸出程度可在調節過程中發生變化。犬、貓的晶狀體屈光力分別為+41D[27]、+53D，鴿的晶狀體屈光力為+80D，這可能是由于鴿的晶狀體在很大程度上比哺乳動物的晶狀體更柔軟靈活，適應能力更強，在睫狀體和周邊虹膜等肌肉組織收縮時更易變形，使晶狀體更易向前移動[28]，從而在睫狀體橫紋肌的收縮下提高晶狀體放大倍率，且后側和前側肌肉也可軸向移動睫狀體，通過對環狀墊加壓進一步壓縮晶狀體[29]，以根據天氣狀況和參考地標等變化隨時調節晶狀體屈光力，滿足自身遠近視物和長途飛行的導航需求。

材料選擇是設計人工晶體的關鍵要素之一，材料的安全與穩定是一切后續設計的基礎。人工晶體的材料發展經歷了漫長的過程，最大進步就是從硬性的PMMA材料發展為軟性的可折疊材料，此后進入了硅膠、疏水、親水可折疊晶體的共存時代[30]。親水性丙烯酸酯相對較軟，支撐力小，需四角襻或板形襻提供足夠支撐力。這種厚重襻形在空間本就狹小的鴿眼囊袋內變形空間就更為有限，極易破囊導致手術失敗。因此，本試驗采用疏水性丙烯酸酯，這種材料相對較硬，支撐力好，做成雙L形襻這種簡單結構即可滿足人工晶體的支撐需求[31]。角度前傾1.5°的雙L形襻，可使襻形成穩固的三點式結構，提高人工晶體的囊袋穩定性，且該襻形可隨受力而變形，具有良好的囊袋適應性；后發障是人工晶體的最常見問題，大量文獻證明，銳利的方形邊緣可阻止晶狀體上皮細胞移行，降低后發障幾率[32]。本試驗制備的人工晶體采用了明顯后凸的設計，更符合鴿眼晶狀體的自然形態，可使光學部緊密貼附后囊，理論上有助于減少術后晶狀體上皮細胞移行及后囊混濁，獲得更優秀的光學質量。

綜上所述，本試驗測量了正常鴿眼晶狀體的赤道部直徑、前后極軸長和屈光力，設計并制備出一款鴿眼專用的折疊型人工晶體，以期應用于臨床實踐。