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话题:角膜塑形简史——OK镜的前世、今生和未来

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孟国明大夫

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发表于:2019-03-13

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角膜塑形简史——OK镜的前世、今生和未来

doc mei ying 好大夫工作室眼科孟国明

本文转自梅颖医生的官方微信,微信号:梅医生眼视光工作室,标题:《角膜塑形镜简史-OK镜的前世,今生,未来》。


本文系统介绍角膜塑形的历史、现状和未来。角膜塑形简史,一点也不简单。从材料到设计到研究,角膜塑形不仅正在儿童近视控制领域方兴未艾……



角膜塑形术发展历史可以追溯到中国的古代,记载中古人睡眠时用沙袋压在眼睛上而获得提高的视力,虽然无法考证,但这个传说却说明了角膜塑形的基本原理——压平角膜、改变角膜曲率而减少近视。


最近见到有一些机构,在给孩子做“压石治疗近视”(图1),其实本质上就是压平角膜,使角膜曲率平坦化而减少近视。当然我们绝对不建议这种“压石治疗”,因为不但效率非常低,而且长期压迫眼球很有很多未知的风险(比如高眼压造成视神经损害)。

 

图1 压石治疗近视

 

第一个角膜塑形的研究是在1950年代开始的,但在1962年的国际角膜塑形会议上才正式启用了角膜塑形(orthokeratology,简写为ortho-k,或OK镜)这个词(图2),所以角膜塑形镜也叫OK镜。


图2 1962年第一次国际角膜塑形会议

 

一、镜片设计的进步


1、二弧区段设计


最早的视光医师使用硬性角膜接触镜(RGP)来塑形。患者配戴比角膜平坦的硬性隐性眼镜,配戴一定时间后,与之接触的角膜也逐渐被硬质的镜片“压”得平坦化,角膜曲率被改变,这就产生了塑形作用,近视被降低了。但这种设计只能降低近视1.00D,而且塑形效率很低、镜片定位差、不稳定、容易偏位、配戴者异物感强烈。(图3)

 

图3  二弧段设计的镜片塑形作用慢、效率低、效果差

 

2、三弧区设计


1989年的一个研究发现,为了提高镜片在角膜上的稳定性,改善定位,人们引入了反转弧(RC)形成了三弧区设计的塑形镜,却意外发现这样的设计大幅提高了近视降度(图4)。

 

图4 三弧段设计镜片

 

早期三弧设计塑形镜,基弧区直径(BOZD)固定为6.00mm,RC比BC陡峭3.00D,采用非球面边弧设计,总直径9.60mm。之后的设计中,BOZD、RC、BC可调整,但还是无法预测塑形效果。而且,还需要额外定制两副分别比BC平0.5D和1.0D的镜片,加强塑形效果。相当于患者至少要连续配戴3副镜片,直至观察到角膜无法再平坦化。当需要加直径时,这些弧段参数要跟着做复杂的变化,是很不容易配适的。

 

3、四弧区设计


如果在RC外再增加一段与角膜平行的配适弧(AC)就形成了四弧区设计的角膜塑形镜(图5)。这种设计能获得更好的密闭效果,定位更稳定,近视降度更大。同时,随着高透气性材料的出现和角膜地形图的普及,四弧段设计的角膜塑形镜能在戴镜一个月内实现-5.00D的近视降度,被称为“加速塑形镜”(accelerated ortho-k)。

 

图5 四弧段设计角膜塑形镜

 

配适弧(AC)还可以进一步细分为由2段不同曲率的弧段组成,RC也可以分为2弧段,这样就形成今天的了多弧角膜塑形镜。虽然设计上有多个弧段,但弧区还是只有4个——基弧、反转弧、配适弧、边弧,所以仍是四弧区设计塑形镜。

 

4、CRT设计


CRT 的设计理念是“proximity control”,意为“邻近分区控制”,指塑形镜片相邻的三个分区是独立、参数无联动组成的,分别是BC(base curve)基弧、RZD(return zone depth)反转区深度和LZA(landing zone angle)着陆角。可以简单地理解为把配适弧(AC)的“圆弧”变为了“直线”。(图6)


图6 CRT设计

 

二、角膜塑形控制近视进展的原理


使用角膜塑形镜不仅可以日间获得清晰的视力而免于戴镜,而且还有近视进展控制的作用。Earl Smith的研究团队自2005年起发表了一系列文章发现了周边离焦对正视化的影响。他们给正视的恒河幼猴戴上凹透镜(负透镜),中央切出一个孔洞,而保留周边的透镜光学效果(左边的线段代表切了孔洞的凹透镜)。这样,中央无屈光效果,而周边仍然保留了凹透镜的负透镜效果。这时,周边的视网膜上会形成远视性离焦效果,中央无离焦保持清晰像(图7)。


在这种情况下,幼猴会被诱导眼轴增长、近视进展,即周边视网膜的远视性离焦对近视诱导作用更大。并且在这种情况下,对黄斑进行激光光凝,眼轴仍然增长,近视仍然进展,即没有黄斑的影响,仅仅在周边视网膜远视性离焦的作用下,近视仍然进展。推测周边光学远视性离焦可致近视进展,黄斑切除不能阻止该过程的发生。说明屈光发育不依赖于黄斑中央凹的离焦状态;反而位于“余光”内不被我们注意的远视性离焦会加速近视的进展。

 

图7  周边远视性离焦促进动物近视进展

 

研究发现配戴框架镜、软镜接触镜或者RGP后,视网膜周边都会形成远视性离焦,然而配戴角膜塑形镜后,周边角膜因为“牛眼环”曲率增加、屈光力增加,成像时周边物象的焦点会落在视网膜前(图8),周边视网膜会形成近视性离焦状态(图8)。而周边视网膜的近视性离焦可保护近视,减缓眼轴增长。这是角膜塑形镜控制近视进展的主要理论。

 

图8 戴角膜塑形镜后, “牛眼环”屈光力增加,成像时周边物象的焦点会落在视网膜前

 

图8 角膜塑形形成周边近视性离焦


A.近视眼周边视网膜远视性离焦; B.角膜塑形后周边视网膜近视性离焦 ;C. 配戴角膜塑形镜后测量到的周边视网膜离焦变化——向近视性离焦偏移

 

也就是说,戴框架镜、软镜接触镜或者RGP后,周边的“余光”是模糊的(远视性离焦),这会传递一个信号:眼轴长一点,就可以使周边的视网膜也对焦——这样就促进眼轴增长、近视增加了。而戴塑形镜以后,中央和周边的“余光”区都是清晰的。(图9)

 

图9 戴塑形镜以后,中央和周边的“余光”区都是清晰的

 

三、角膜塑形越来越“流行”


数据统计显示,我国角膜塑形镜配戴者每年平均增长10万-30万。增长约30%-40%,家长对角膜塑形镜的接受度也在快速增加。同时,角膜塑形的科学研究也很热门。截止本文发稿,在万方医学网录入关键词“角膜塑形”,可以检索到角膜塑形相关的研究论文856篇(图10),而且从文献发表的年度看,2010年以后角膜塑形研究突然出现了爆发式的增长。

 

图10 角膜塑形在万方医学数据库的文献检索情况

 

在PubMed网站,录入关键词orthokeratology(角膜塑形),可以检索到501篇相关文章,同样可以看到文献数量在2010年起开始爆发式增长。(注意因为2019年才开始,所以文献数量统计只有1、2月的,数量是很少的,所以曲线表现为突然的下降。)

 

图11 角膜塑形在pubmed数据库的文献检索情况

 

四、角膜塑形近视控制的有效性


1、角膜塑形是中、高等强度的近视控制方法


在各类近视控制手段中,包括角膜塑形、多焦点软性接触镜、阿托品滴眼液、渐变镜/双光镜、户外活动,角膜塑形的近视控制率(比较眼轴)在30~60%之间,属于中、高强度的近视控制方法(图12)。

 

图12 不同近视控制方法的控制率比较

 

2、角膜塑形的近视控制效果随年龄增加呈现下降趋势


但研究也发现,配戴角膜塑形镜后的近视控制效果(控制率)会随年龄增加呈现逐渐下降趋势(图13)。这可能是因为,随年龄增加近视本身进展速度就会相对变慢,而近视控制率也就相对变差了。但总体近视近视速度仍然表现为“变慢”。

 

图13 角膜塑形的近视控制效果随年龄增加呈现下降趋势