飞秒激光辅助的穿透性角膜移植手术

穿透性角膜移植(penetrating keratoplasty,PK)是治疗角膜全层混浊唯一的方法,也是经典和常见的手术方式。为促进角膜植片和植床的愈合、减少术后屈光不正(尤其是控制术后散光形成),眼科医师一直在寻求理想的角膜切割方法。

飞秒激光可替代传统的环钻,制备植片和植床,其切割速度较准分子激光明显加快。最初的切割过程设定为从角膜内皮面开始逐渐上移至上皮面。目前的飞秒激光仪器也可从上皮面切割供体角膜,减少了内皮面切割所致的植床植片对合角度的差异,利于植片和植床准确对合,减少术后散光。

飞秒激光还可以根据需要制作特殊形态的植片和植床边缘。Barraquer早在40年前就曾提出“阶梯式”的PKP方式,直到最近,后有学者将其命名为“高帽型(top hat)”PK手术,这种设计方式使得供受体界面间的接触面积大大增加,有利于切口的愈合,被移植的内皮的面积也相对增加,又使前板层角膜与角膜缘保持了一定的距离,理论上降低了移植后发生免疫排斥反应的风险。飞秒激光使这一构想成为现实。飞秒激光不仅可以精确地聚焦到角膜的任何层面轻易制作穿透性的全层切口,更重要的是,它能精准地控制各个切削点,使各点准确地对接为一个复合的几何面,形成整体化切削,而这一点是其他任何技术也无法比拟的。Buratto等利用飞秒激光针对7位不同性质角膜病变的患者分别采取“高帽式”和“蘑菇形(mushroom)”两种术式。结果显示,术后3个月,所有术眼植片均透明,且内皮细胞密度稳定,角膜厚度均恢复到正常范围。“高帽式”手术主要针对于内皮病变的角膜,以增大移植的内皮的面积;而“蘑菇式”则切口方向刚好与前者相反。该术式主要针对于旨在置换前部基质而较少干扰内皮的病变如圆锥角膜。

飞秒激光辅助的穿透性角膜移植具体手术方法如下:

飞秒激光辅助的PK术适应证

  1. 炎性瘢痕:细菌、真菌或病毒感染后所致的角膜瘢痕,要求病程稳定后3~6个月,炎症得到有效控制。
  2. 角膜穿透伤性瘢痕,常常是粘连性角膜白斑。
  3. 角膜内皮细胞功能失代偿,此部分患者实施飞秒激光角膜移植手术要求角膜基质透明度,如长期水肿严重,角膜完全混浊则不能行飞秒激光角膜移植手术,因为飞秒激光很难穿透完全混浊的角膜组织。
  4. 圆锥角膜:角膜出现后弹力层破裂或全层瘢痕则可以作为飞秒激光穿透性角膜移植手术。
  5. 其他:其他致病原因导致的角膜中央区域全层混浊,但是周边区域角膜相对透明可以允许飞秒激光穿透制作切口。

角膜中央区域的严重感染虽然在技术上飞秒激光可以进行手术,但是由于感染性角膜炎患者常有严重结膜水肿,飞秒激光负压环吸引容易形成假吸和手术中负压丧失等情况。此外,飞秒激光由于与准分子激光手术常常联合应用,感染性角膜炎的实施可能增加无菌性准分子激光手术感染的风险。因此,对于感染性角膜炎的患者一般建议采用常规角膜移植手术进行治疗。

术前准备

  1. 抗生素眼药水滴眼,清洁结膜囊。
  2. 术前应进行洗眼、冲洗泪道,如患者有慢性泪囊炎则应治愈后实施角膜移植手术。
  3. 术前2小时,口服醋甲唑胺片50mg和地西泮5mg。
  4. 有角膜新生血管或虹膜新生血管者,应在术前应用止血药物。

手术步骤和技巧

飞秒激光机预准备及参数设置

不同型号的飞秒激光手术前准备有差异,笔者主要采用FS200飞秒激光进行角膜移植手术,本书以FS200飞秒激光为例说明:

系统开机后按照说明进行负压、能量、激光等检测,顺利通过检测后设置激光能量及边切形状。

一、能量设置

穿透性角膜移植主要需要对边切能量进行设置,公司一般会给出推荐值120~180mJ范围。但临床上具体要根据病情确定。一般来讲如果角膜植床水肿(如大泡性角膜病变)或有轻度斑翳会影响飞秒激光能量,需要将边切能量相对调高,而角膜透明(如圆锥角膜等)则需要将能量调低。据笔者的经验对于角膜轻度水肿或轻度斑翳的患者,能量调整至厂家推荐的下限(120~140mJ),对于圆锥角膜等角膜透明的患者边切能量仅需要控制在100~120mJ即可达到理想的切削效果。具体手术者可以根据自己的经验进行微调。

二、设置边切形状

不同型号的飞秒激光设备提供不同的边切方式,但总体来讲大致提供5种边切方式,常规边切(standard cut)、礼帽形(top hat)边切、蘑菇形(mushroom)边切、圣诞树形(christmas tree)边切和之字形(zig-zag)边切。可以通过对植片直径、角度、边切深度等的设置达到上述边切效果。但在设置边切深度之前需要采用角膜地形图和眼前节OCT进行全角膜厚度测量,以确保手术设计达到理想的方式。

常规边切

常规边切

礼帽形边切

礼帽形边切

蘑菇形边切

蘑菇形边切

圣诞树形边切

圣诞树形边切

之字形边切

之字形边切

局部阻滞麻醉

局部阻滞麻醉是关系到手术成败的关键因素之一。麻醉不充分,术中眼球转动和眼轮匝肌会导致手术损伤眼内组织或眼内容脱出。麻醉致眶内出血或组织严重水肿,增高的眶内压会使眼压增高,钻切角膜后晶状体前突,使虹膜组织容易嵌顿在缝合切口处,不利于术中的缝合操作,有时也会形成术后虹膜前粘连、加重术后前房反应、术后继发青光眼及免疫排斥等并发症。因此,必须充分麻醉眼轮匝肌和充分球周浸润麻醉。另外,眼球加压,充分软化眼球同样重要。

制备植片

1.制备FS200飞秒激光角膜边切参数 供体前表面环切直径一般比后植床前表面环切直径为0. 2~0. 3mm,选择与植床边切类型一致的边切方式,软件进行设计。

2.人工前房形成 将黏弹剂(Healon 或Viscoat)或平衡盐溶液注入人工前房上保护角膜,然后把直径为14~16mm的供体角膜片放于人工前房上(下图1),采用注射器推注平衡盐溶液(BSS/BSS-Plus)或无菌空气,并使人工前房压力为50~60mmHg,压力稳定。

将黏弹剂注入人工前房,然后将带3mm巩膜环的供体角膜放置于人工前房上

将黏弹剂注入人工前房,然后将带3mm巩膜环的供体角膜放置于人工前房上

将供体角膜放于人工前房,注入BSS并维持稳定的前房压力

将供体角膜放于人工前房,注入BSS并维持稳定的前房压力

采用眼压笔测量人工前房压力,压力维持在60mmHg左右关闭三通阀门

采用眼压笔测量人工前房压力,压力维持在60mmHg左右关闭三通阀门

3.将人工前房放于操作台上,调节压平锥,使压平锥与负压吸引环嵌合,角膜压平理想。

4.手术助手协助调整移动边切范围,使边切范围位于角膜中央(图1),启动飞秒激光发射(图2),制作预先设计好的供体角膜植片,然后采用虹膜复位器环形分离供体角膜。如因供体角膜水肿飞秒激光不能完全切削穿透,则可以采用穿刺刀沿飞秒激光切口穿透进入前房(图3),采用角膜剪将剩余的未穿透部分剪下。将剪下的供体角膜放入中期保存液中备用(图4,图5)。

手术助手移动预先设计好的切削环,使切削环基本位于角膜中央

图1 手术助手移动预先设计好的切削环,使切削环基本位于角膜中央(切削深度根据角膜周边测量厚度设计,一般切削深度达到周边角膜厚度90%~95%以上)

发射飞秒激光,制作预先设计好的之字形角膜切口,切口深度约750~800μm

图2 发射飞秒激光,制作预先设计好的之字形角膜切口,切口深度约750~800μm

采用一次性15°角膜刀沿切口穿刺进入前房

图3 采用一次性15°角膜刀沿切口穿刺进入前房

采用角巩膜剪(或角膜剪)沿飞秒激光切口剪下供体角膜备用

图4 采用角巩膜剪(或角膜剪)沿飞秒激光切口剪下供体角膜备用

飞秒激光制作之字形供体角膜切口边缘呈现Z形

图5 飞秒激光制作之字形供体角膜切口边缘呈现Z形

制备植床

一、植床直径选择

植床直径大小应根据角膜病变的性质及大小来决定。单纯角膜瘢痕,植床直径应与病变大小同径,但一般应保持为7~8mm。因为直径偏小不利于术后增视的效果,且较小的植片内皮细胞总数较少,容易导致术后植片内皮细胞功能失代偿。而植片直径>8mm时,术后免疫排斥率增加,但总的原则还是要尽量彻底清除病变。

二、植床的中心定位

植床的中心力求在角膜光学中心,应当位于正常人瞳孔中心,约在角膜中心的鼻侧约1mm,因此,缩瞳以后,瞳孔中心微偏角膜光学中心的鼻侧。植片偏位移植,除了增视效果会受影响外,偏中心移植还会增加穿透性角膜移植的免疫排斥率。

三、激光边切类型选择

根据患者病情和角膜状态选择边切方式和角膜植片大小,对于角膜内皮细胞功能失代偿的患者为了使手术后患者获得更多的角膜内皮细胞,同时减少手术后的免疫排斥反应可以选择礼帽形边切方式,而对于角膜植床较薄,需要提供更大的接触面积以利于植片和植床的紧密愈合,同时避免不能水密前房,可以选择之字形边切模式。

四、植床的钻切

(1)手术贴膜和开睑,采用开睑器撑开睑裂,保持头位和眼位水平,有利于飞秒激光进行负压吸引。

(2)洗眼和平复结膜:采用生理盐水冲洗眼表杂质及油脂等,冲洗完之后采用吸血海绵吸干残留于结膜囊的水分,同时观察角膜表面需要进行飞秒激光边切的区域是否清洁,如果残留杂质需要采用吸血海绵擦除,以避免飞秒激光不能穿透杂质而造成切割不完全的情况。在吸血海绵蘸干水分的同时,需要采用吸血海绵将角膜周围的结膜充分平复,避免结膜堆积,如果结膜水肿严重还可以采用斜视钩将水肿的结膜沿角膜向四周放射状驱赶结膜下积液,使结膜尽量与巩膜表面贴附,以保障负压吸引环能够充分吸引建立良好负压。

(3)吸引负压环:在保持头位和眼位水平的同时,术者将负压吸引环吸引角膜。负压吸引环一般大于角膜2~3mm,吸引时尽量使角膜位于负压吸引环内环的中央。在第一负压形成后,可以见到负压吸引环与眼球吸引紧密。然后将测试压平板推入到工作位,手动旋转控制杆使压平探头缓慢下移。在下移的过程中同时观察角膜中心,手动旋转操纵杆使压平平台位于角膜中心,然后缓慢下移压平平台与角膜接触并压平角膜。此时如第二负压没有形成,应轻度移动负压环,使压平平台与负压环充分嵌合,这时第二负压形成。

圆锥角膜急性水肿期经过治疗仍然有轻度水肿,角膜中央明显前突

圆锥角膜急性水肿期经过治疗仍然有轻度水肿,角膜中央明显前突

(4)第二负压形成后,手术助手调整边切范围,使边切包含光学区域,同时考虑边切周边与角膜缘保留约1. 5mm的透明角膜以利于缝合。对预先设计好的角膜切削模式启动,术者踩踏激光启动脚踏发射激光,制作角膜切口,切口深度设置角膜周边厚度的90%~95%。

手术助手移动预先设计好的切削环,此时切削环应兼顾瞳孔及角膜的位置,使光学区域跨过瞳孔(获得良好光学效果),同时离角膜缘的位置为1. 5~2mm,有利于缝线缝合

发射飞秒激光,制作预先设计好的倒圣诞树形角膜切口,切口深度为650~700μm

发射飞秒激光,制作预先设计好的倒圣诞树形角膜切口,切口深度为650~700μm(根据手术前角膜周边测量厚度设计,一般切削深度达到周边角膜厚度90%~95%以上)

(5)植床的剪切:采用穿刺刀穿刺进入前房,当穿刺刀进入前房后,房水溢出,此时应向前房内注入0. 01%卡巴胆碱注射液缩瞳,瞳孔会在数秒钟内缩成1~2mm大小,此时再经穿透处向前房内注入黏弹剂,常用的是透明质酸钠(Healon),当前房重新恢复以后,从穿孔处进入角膜剪完成植床的制备。每次插入剪刀头向前剪切时,一定看清是否虹膜组织被嵌入剪刀头和角膜间以防虹膜被损伤。

采用宝石刀沿切口穿刺进入前房

采用宝石刀沿切口穿刺进入前房

前房内注入卡巴胆碱0. 2ml缩小瞳孔

前房内注入卡巴胆碱0. 2ml缩小瞳孔

五、缝合植片

首先用BSS液轻轻冲洗植孔中的黏弹剂和残存的缩瞳剂,然后重新把黏弹剂滴到植孔上,把制备好的植片用托盘放置在植孔上,第一针间断缝合是在12点钟位,6、3、9点钟位仍然间断缝合固定。4针间断缝完之后,要用吸水海绵吸去角膜植片表面液体,使在显微镜下可以看到角膜植片上清楚的正方形,瞳孔位于正方形中心。如果不呈正方形,应调整缝合线位置重缝,使其一定呈正方形。

缝合深度及密度,有经验的医师缝合深度会均匀地控制在角膜厚度的4/5以上,接近后弹力层,均匀的缝合深度不仅有利于创口愈合,而且可以减少手术性散光,植床和植片每针的缝合宽度或称为跨度,应当在3mm左右,太短或太长均不宜控制均匀的拉力。

缝线方式:缝线需用10-0尼龙线,而角膜移植的缝针及缝线与白内障手术的要求是不同的,因为角膜缝针必须是带侧翼的铲针。

采用角膜剪沿飞秒激光切口将病变的角膜剪下

采用角膜剪沿飞秒激光切口将病变的角膜剪下

剪下病变角膜后,可以发现飞秒激光制作的切口呈Z形

剪下病变角膜后,可以发现飞秒激光制作的切口呈Z形

采用10-0的尼龙线自12点位首先开始进行间断缝合,缝合深度一般要达到角膜厚度的90%以上

采用10-0的尼龙线自12点位首先开始进行间断缝合,缝合深度一般要达到角膜厚度的90%以上

10-0尼龙线间断缝合,可以见到角膜植片边缘呈现Z形(红色标示)

10-0尼龙线间断缝合,可以见到角膜植片边缘呈现Z形(红色标示)

缝合方法可以采用间断缝合、双连续缝合或者间断+连续缝合,间断缝合的优点是手术容易控制深度,针距及手术时间,最大的优点是术后容易选择不同时间,在不同子午线上拆线来调整手术性散光,缺点是针数缝少容易漏水,针数过密容易散光及结瘢。连续缝合常用在圆锥角膜或角膜内皮变性的无新生血管的增视性穿透性移植术中,但也应先缝4~8针间断缝合后再重新连续缝合,术毕时把间断缝合拆除。连续缝合的优点是只有一个埋藏线结,术后瘢痕轻,远期的手术性散光轻,但缺点是一旦在调整缝线时或缝合时断线,就要重新再缝合,另外,中、晚期的角膜散光也不能再通过缝线调整来实现。

六、重建前房

当缝合完成后,应用BSS液注入使之形成正常深度的水密前房。此时应观察是否有漏水现象。应观察是否有虹膜前粘连,此时会发现瞳孔不圆,瞳孔向前粘连方向移位,应把针头重新插入虹膜前粘连的缝线间注入BSS,虹膜很容易解除粘连,瞳孔成为圆形,如果眼压高,可以适当放出部分液体,使眼压保持正常水密状态。

10-0的尼龙线间断缝合16针后,BSS形成前房,将缝线线结旋转入植床侧的角膜层间,减少手术后的刺激症状

10-0的尼龙线间断缝合16针后,BSS形成前房,将缝线线结旋转入植床侧的角膜层间,减少手术后的刺激症状

圆锥角膜急性水肿期患者,角膜明显前突。角膜中央水肿混浊

圆锥角膜急性水肿期患者,角膜明显前突。角膜中央水肿混浊

行飞秒激光辅助的角膜移植手术后,边切切口选择为之字形,手术后1个月,角膜植片透明

行飞秒激光辅助的角膜移植手术后,边切切口选择为之字形,手术后1个月,角膜植片透明

之字形角膜切口的眼前段OCT表现

之字形角膜切口的眼前段OCT表现

七、手术性散光观察

术毕时应当在显微镜下观察缝线针眼的间距和植片与植床上的跨度是否均匀一致,更准确的方法是使用Placido盘观察角膜映光环,观察映在角膜植片上的同心圆是否是圆形,如果是椭圆形,可以在椭圆形长径方向拆线,拉紧重缝使其成为圆形,或在短径的子午线上拆除1根缝线,松解重缝且使其成为圆形。

八、术毕拆除上下直肌缝线,涂糖皮质激素抗生素眼膏,包单眼。

术中并发症及其处理

关于穿透性角膜移植手术中的并发症及手术后用药、手术后并发症的处理参照谢立信和史伟云著《角膜病学》(人民卫生出版社,2004)。

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