中国医科大学学报  2020, Vol. 49 Issue (6): 537-540

文章信息

胡艺平, 王静, 李史序, 刘彧琦, 李博文, 张劲松
HU Yiping, WANG Jing, LI Shixu, LIU Yuqi, LI Bowen, ZHANG Jinsong
不同设计疏水性丙烯酸酯人工晶状体襻黏性对比研究
Comparative study on haptic adhesion of hydrophobic acrylic intraocular lens with different designs
中国医科大学学报, 2020, 49(6): 537-540
Journal of China Medical University, 2020, 49(6): 537-540

文章历史

收稿日期:2019-11-14
网络出版时间:2020-05-20 16:19
不同设计疏水性丙烯酸酯人工晶状体襻黏性对比研究
1. 中国医科大学附属第四医院眼科, 中国医科大学眼科医院, 辽宁省晶状体学重点实验室, 沈阳 110005;
2. 沈阳爱尔卓越眼科医院眼科, 沈阳 110001;
3. 山东省眼科医院眼科, 济南 250000
摘要目的 比较不同设计的疏水性丙烯酸酯人工晶状体襻与光学区的黏性。方法 选取4种人工晶状体(HOYA iSert®251, Lucia 601P, Tecnis ZCB00, IQ SN60WF), 在添加及不添加粘弹剂状态下将襻折叠于光学区中央, 并施加0.02~0.7 N的作用力, 观察并记录襻与光学区的分离时间, 即黏附分离时间。对各组的黏附分离时间和力进行线性回归分析, 并对黏性进行比较。结果 无粘弹剂时, Lucia 601P、Tecnis ZCB00、IQ SN60WF的黏附分离时间均>200 s, 而相同外力条件下, HOYA iSert®251的黏附分离时间明显低于其他3组; 添加粘弹剂时, 4种IOL均可产生襻黏附现象, 且黏附分离时间随力的增大而延长。线性回归结果显示, 黏附分离时间均与力存在线性关系(P < 0.01), 黏性大小关系(斜率)为HOYA iSert®251 < Tecnis ZCB00 < IQ SN60WF < Lucia 601P。结论 疏水性丙烯酸酯IOL会出现襻与光学区的黏附分离现象, 添加粘弹剂时黏附时间缩短, HOYA iSert®251的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)支撑部前端设计减少了粘襻现象的发生。
关键词白内障    人工晶状体    疏水性丙烯酸酯    粘襻现象    
Comparative study on haptic adhesion of hydrophobic acrylic intraocular lens with different designs
1. Department of Ophthalmology, The Fourth Affiliated Hospital, The Eye Hospital, China Medical University, Lens Science Research Key Laboratory of Liaoning Province, Shenyang 110005, China;
2. Department of Ophthalmology, Aier Exellence Eye Hospital, Shenyang 110001, China;
3. Department of Ophthalmology, Shandong Ophthalmological Hospital, Jinan 250000, China
Abstract: Objective To compare the adhesion between the optic and haptic of a hydrophobic acrylic intraocular lens (IOL) with different designs. Methods Four IOLs are selected and their haptic folded on the center of the optic at standard room temperature with or without visco. Apply a force in the range of 0.02 N-0.7 N at intervals of 0.02 N. Observe and record the adhesion-separation time. Compare the adhesion-separation time, analyzed by linear regression. Results At room temperature without visco, the adhesion-separation time of Lucia 601P, Tecnis ZCB00, and IQ SN60WF between the haptic and optic is more than 200 s. While under the same external force condition, the adhesion-separation time of the HOYA iSert®251 IOL was significantly lower than the other three groups. At room temperature with visco, four kinds of IOLs' haptics and optics could produce haptic adhesion under external forces with the adhesion-separation time increasing with the increase of the force. There is a linear relationship between adhesion-separation time and force (P < 0.01). The relationship between each adhesion (slope) is as follows:HOYA iSert®251 < Tecnis ZCB00 < IQ SN60WF < Lucia 601P. Conclusion The adhesion and separation between the haptic and optic appear in the hydrophobic acrylate intraocular lens and the adhesion time reduces when visco is added. The design of the blue poly (methyl methacrylate) (PMMA) chemically bonded haptic tips reduces the adhesion between the IOL's haptics and optics.
Keywords: cataract    intraocular lens    hydrophobic acrylic    haptic adhesion    

随着白内障手术设备的进步、人工晶状体(intraocular lens,IOL)的发展和患者对视觉质量需求的提高,眼科医生面临越来越多的新挑战。手术过程是否顺利受多方面因素的影响,除了医生的操作技术和患者的配合程度,IOL的材质与特性也是其中重要的因素。疏水性丙烯酸酯材质IOL在临床上应用广泛,该材料具有柔软、可折叠、轻薄、生物相容性好、屈光性能稳定、后发障发生率低等优点,但是存在一定程度的黏性,这就导致在植入折叠式IOL的过程中,可能发生襻与光学区的黏附现象,延长手术时间,影响手术流畅性,增加手术不可预见的风险性。本研究旨在对目前常用的4种不同设计的一片式疏水性丙烯酸酯IOL的襻与光学区之间的黏附分离时间进行比较,为手术方案的制定与提高手术操作流畅性和手术安全性提供参考。

1 材料与方法 1.1 研究对象

选取4种目前临床常用一片式折叠式疏水性丙烯酸酯材质IOL (屈光力均为+21.0D):HOYA iSert®251,Lucia 601P,Tecnis ZCB00,IQ SN60WF (表 1),分为A、B 2组,A组不加入粘弹剂组,B组加入粘弹剂。

表 1 4种IOL的基本参数 Tab.1 Specifications of four kinds of IOL
Item HOYA iSert®251 Lucia 601P Tecnis ZCB00 IQ SN60WF
Optic material Hydrophobic acrylic Hydrophobic acrylic Hydrophobic acrylic Hydrophobic acrylic
Haptic material Polymethyl methacrylate Hydrophobic acrylic Hydrophobic acrylic Hydrophobic acrylic
Square edged Yes Yes Yes Yes
Heparin coated No Yes No No
Blue light-filtering Yes No No Yes
Optic dimension (mm) 6.0 6.0 6.0 6.0
Total dimension (mm) 12.5 13.0 13.0 13.0
Index of refraction 1.52 1.49 1.47 1.55
Haptic angle (°) 0 5 Tri-Fix 0
A-constant 118.4 118.5 118.8 118.7
Tg (℃) 18 11 14 15
Tg,glass-transition temperature.

1.2 研究方法

1.2.1 器材

IOL (HOYA iSert®251,Lucia 601P,Tecnis ZCB00,IQ SN60WF)、显微镜、托盘天平、砝码、延长杆、刻度尺、热熔胶、培养皿、镊子、秒表、粘弹剂(爱维,透明质酸钠1.7%,山东博士伦瑞达制药有限公司)。

1.2.2 制作实验装置

取一托盘天平置于水平桌面,并将一延长杆固定于托盘天平左侧横梁上,使延长杆与横梁位于同一直线,刻度尺测得延长杆末端距天平中点距离(L1)约为30 cm,测得托盘着力点距天平中点距离(L2)约为10 cm,在显微镜下,观察延长杆末端对IOL作用情况。见图 1

A, schematic diagram of the experiment; B, spots photo of the experiment set-up. 图 1 实验装置图 Fig.1 Experiment device figure

1.2.3 操作过程

在标准室温(25 ℃)下,用热熔胶将IOL固定于倒扣的培养皿上。通过平衡螺母和游码将托盘天平调平后,将培养皿置于合适的高度,使IOL与天平的延长杆在同一水平位置。将欲施加于IOL襻尾端的力记为F1,根据杠杆原理F1·L1=F2·L2,可得需在托盘天平延长杆侧托盘上添加的砝码力F2= F1·L1/ L2≈3F1。在显微镜下,用镊子将IOL一侧襻的尾端弯折至光学区中心,同时将延长杆尾端轻放在处于光学区中心的襻的尾端上,并用秒表计时,10 s后移开延长杆。以移开延长杆时为开始时间,以襻的尾端开始发生位移时为结束时间,用秒表计时,记为黏附分离时间t。采用随机数法确定F1 (0.02~0.7 N),使用IOL两侧襻交替多次重复测量t,至各F1下测得t值达10次,并计算出各F1下t的平均值。于IOL表面涂足量的粘弹剂,重复以上步骤。使用不同种类IOL,分别进行以上试验步骤,并绘制图表。

1.3 统计学分析

采用SPSS 23.0进行统计分析,比较不同受力大小状态下各组IOL的黏附分离时间,并将各组黏附分离时间与受力变化进行线性回归分析,P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 不加入粘弹剂时各IOL黏附分离时间对比

室温(25 ℃)不加入粘弹剂条件下,各组IOL在受到外力作用时均会出现不同程度的襻黏附现象,Lucia 601P、Tecnis ZCB00、IQ SN60WF襻与光学区的黏附分离时间均 > 200 s。而相同外力条件下,HOYA iSert®251 IOL的襻与光学区的黏附分离时间明显低于其他3组,差异有统计学意义。见图 2

图 2 不加入粘弹剂时各IOL黏附分离时间与力的关系 Fig.2 Relationship between adhesion time and force of each IOL without viscoelastic agent

2.2 加入粘弹剂时各IOL黏附分离时间对比

室温25 ℃加入粘弹剂条件下,4种IOL襻与光学区在外力作用下均可产生襻黏附现象,且黏附分离时间随力的增大而延长。见图 3

图 3 加入粘弹剂时各IOL黏附分离时间与力的关系 Fig.3 Relationship between adhesion time and force of each IOL when viscoelastic agent is added

2.3 B组各IOL两变量线性回归分析

相同条件相同外力作用下,HOYA iSert®251襻黏性最小,襻与光学区分离所需时间最少;Lucia 601P襻黏性最大,襻与光学区分离所需时间最多。

2.3.1 HOYA iSert®251

回归公式为时间=33.201×力-4.119。时间和力存在线性关系,其中力对时间的影响有统计学意义(F=561.229,P < 0.01)。并且回归公式表示力每增加一个单位,时间就会增加33.201 s。

2.3.2 Lucia 601P

回归公式为时间=431.608×力-7.166。时间和力存在线性关系,其中力对时间的影响有统计学意义(F=1748.946,P < 0.01)。并且回归公式表示力每增加一个单位,时间就会增加431.608 s。

2.3.3 Tecnis ZCB00

回归公式为时间=107.752×力-2.552。时间和力存在线性关系,其中力对时间的影响有统计学意义(F=153.130,P < 0.01)。并且回归公式表示力每增加一个单位,时间就会增加107.752 s。

2.3.4 IQ SN60WF:

回归公式为时间=190.551×力+ 5.558。时间和力存在线性关系,其中力对时间的影响有统计学意义(F=221.637,P < 0.01)。并且回归公式表示力每增加一个单位,时间就会增加190.551 s。

3 讨论

疏水性丙烯酸酯因其各方面的优点成为了临床中最常用的IOL材料[1],但该材料存在一定程度的材料黏性,从而造成白内障手术中粘襻现象的发生。由此,本研究选取了临床中较常使用的4种不同设计的一片式折叠式单焦点疏水性丙烯酸酯材料IOL进行对比研究。

HOYA iSert®251在各组中表现最佳,考虑是因为HOYA iSert®251采用了以聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)作为襻的尖端支撑部材料的蓝襻设计,这使得在白内障手术中将IOL折叠植入眼内时,襻与光学区的接触改为了PMMA材料与疏水性丙烯酸酯材料的接触,避免了丙烯酸酯之间接触时的黏性所导致的黏附现象。

另一方面,De Giacinto等[2]和Strauss等[3]通过原子力显微镜观察到,各IOL的平均表面粗糙度(mean surface roughness,Ra)的大小关系为Ra (Lucia 601P) > Ra (IQ SN60WF) > Ra (HOYA iSert®251) > Ra (Tecnis ZCB00),该指标在HOYA iSert®251的数据分析中,因PMMA蓝襻设计而不具有参考意义,而对于其他3种IOL,Ra的大小关系与本研究中襻与光学区粘性的大小关系存在一致性。其中Lucia 601P的Ra最大,考虑是其肝素背涂的设计导致光学区表面的粗糙程度提高。因此,考虑IOL的Ra为黏性的影响因素,即IOL的Ra越大,黏性越大,黏附分离时间越长。

此外,玻璃化转换温度(glass-transition temperature,Tg)也是一项十分重要的指标,Tg是聚合物由玻璃态转化为橡胶态的转变温度,温度低于Tg时,聚合物呈硬性的玻璃态表现,高于Tg时,聚合物呈软性的橡胶态表现,对于IOL,材料的Tg越低,IOL的折叠性就越高[4]。HOYA iSert®251的Tg为18 ℃[4],高于其他大部分疏水性丙烯酸酯的14.0~15.5 ℃[5],因此,在室温条件下,HOYA iSert®251的硬度高于其他IOL,在本研究中,HOYA iSert®251因较高的Tg使其拥有较高的弹性系数,提高了将IOL襻移动至光学区时产生的回弹力,从而有了在研究中黏附分离时间显著低于其他IOL的结果。与之相对应的,Lucia 601P的Tg在4种IOL中最低,因此黏附分离时间高于其他IOL。

而对于Tecnis ZCB00和IQ SN60WF,通过螺旋测微器可测得,Tecnis ZCB00折角处横截面尺寸为0.35 mm×0.45 mm,IQ SN60WF为0.30 mm×0.41 mm,提示Tecnis ZCB00折角处横截面的宽度和厚度均大于IQ SN60WF,所以Tecnis ZCB00拥有更大的回弹力,使得襻与光学区的黏附分离时间更短。

在临床白内障手术过程中,需预先将IOL折叠放入带有足量粘弹剂的推注器内,方能将IOL植入眼内,而术者在折叠IOL时的按压,有可能造成这种粘襻现象的产生。本研究结果显示,大部分IOL在不添加粘弹剂的情况下,IOL的黏性较大,襻与光学区黏附后无法自行分离,因此,术中放置IOL时,若不能使其与粘弹剂充分接触,将增大粘襻现象发生的几率,从而影响手术的进程,增加手术风险。同时,Eom等[6]的研究表明,随着温度升高,IOL襻的回弹力逐渐增大。所以在白内障手术中,特别是气温较低的地区,应术前先将IOL放置于较温暖的环境中,并适当延长IOL于粘弹剂中浸润的时间,以此降低粘襻现象发生的概率。

综上所述,本研究通过对4种不同设计的疏水性丙烯酸酯IOL襻与光学区的黏附分离时间和力的关系的对比,及各IOL的设计和特性的分析,可以得出PMMA襻的设计、Tg、光学区的Ra、以及襻折角处的横截面尺寸,均对粘襻现象产生影响,而充分的粘弹剂浸润,以及避免IOL的温度过低等,则可以减少粘襻现象的发生,提高手术安全性及成功率。

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