角膜胶原交联术及其联合屈光手术治疗圆锥角膜研究进展

陈彦婷 刘晓涵 马宁 陈跃国

角膜胶原交联术（Corneal collagen cross-linking，CXL）是一种利用核黄素作为光敏剂，配合紫外光照射，促进活性氧类的产生，来增加角膜胶原纤维间的共价键交联的医疗技术。它能够阻止角膜形状的渐进性不规则变化，即角膜膨隆，常见于圆锥角膜或角膜屈光术后。圆锥角膜属于进行性膨隆性角膜疾病，晚期因角膜不规则或混浊可导致矫正视力严重下降。CXL作为圆锥角膜的早期治疗方法逐渐发展和普及，治疗也更加注重对患者进行全面的屈光矫正。尽管辅助硬性透气性角膜接触镜疗法仍是圆锥角膜视觉康复的主要手段，但CXL与屈光手术相结合，即“CXL plus”的应用也日益广泛。这种联合手术不仅能够控制疾病进展，而且还能矫正视力。可与CXL联合的有准分子激光屈光性角膜消融术（PRK）、准分子激光治疗性角膜消融术（Transepithelial phototherapeutic keratectomy，PTK）、角膜基质内环植入（Intrastromal corneal ring segments，ICRs）、有晶状体眼人工晶状体植入（Phakic intraocular，PIOL）等。本综述旨在介绍目前较常用的CXL方案及CXL plus的研究现状。

1 CXL

1.1 传统CXL

1997年，Spörl等[1]率先将交联技术用于圆锥角膜的治疗，提出了传统CXL方案，又称为Dresden方案，包括：①在表面麻醉下去除术眼中央区7～9 mm直径范围的角膜上皮；②用0.1%等渗核黄素点眼，每3分钟1次、持续30 min；③用波长370 nm、强度3 mW/cm2的UV-A照射30 min（总能量5.4 J/cm2），期间每3分钟点等渗核黄素溶液1次，以保持角膜表面温度和湿度，防止灼伤；④术毕戴角膜绷带镜，抗生素滴眼液点眼，角膜上皮修复后摘除绷带镜。

角膜最薄厚度低于400 μm是传统CXL的一个重要排除标准，遵循该标准可以减少紫外线所导致的角膜内皮细胞损伤，保证角膜内皮细胞及眼内结构如晶状体和视网膜的安全。传统CXL效果较好，但也存在许多问题，近年来已有多项研究对传统CXL进行了改良。

1.2 加速CXL

标准CXL的持续时间约为1 h，在这段时间内将角膜暴露于紫外线A可能会损坏厚度小于400 µm的角膜。为了缩短治疗时间，出现了“加速CXL”。该技术在较短的时间内（例如3～10 min）利用高能量（最高达30 mW/cm2），仍将总辐射保持在5.4 J/cm2[2]。总之，快速CXL大大缩短了手术时间并减轻了患者的不适感，由于角膜暴露的时间缩短，感染的风险也有所降低[3]。一些研究通过使用不同的照射强度，比较加速CXL与传统CXL的疗效，证明二者在安全性、有效性和视觉效果改善方面没有显著差异[4-6]。尽管如此，加速CXL的角膜生物力学硬化效果可能不像传统CXL那样显著或持久[7-8]，但仍需长期随机对照试验来证实。

1.3 跨上皮CXL

传统CXL须去除角膜上皮使得核黄素能够充分浸润角膜基质，增加了术后感染的风险，容易形成角膜上皮下雾状混浊（Haze）；且术后疼痛较为明显，患者耐受性降低。假如角膜较薄，也会增加UVA损伤角膜内皮的风险。为避免传统CXL的术后并发症和疼痛，采用保留角膜上皮的CXL，即跨上皮CXL。跨上皮CXL相对于传统CXL具有许多优势，如耗时少，无需手术室，视觉恢复快，适用于角膜厚度小于400 µm的患者，技术更安全等[9-10]。尽管如此，一篇荟萃研究[11]认为其效果相对传统CXL较差。研究认为基质中核黄素的浓度不足以及氧气在基质中的扩散量较少是跨上皮CXL效果受限的原因。跨上皮CXL和传统CXL后的生物力学刚度预计分别上升约64%和320%[10]，这表明跨上皮CXL的作用比传统CXL更为浅表。故跨上皮CXL仍需改进，提高间质内核黄素浓度来达到与传统CXL同等疗效。

2 CXL与屈光手术联合

尽管有许多研究已证明CXL可阻止圆锥角膜的进展、改善角膜曲率且长期保持最佳矫正视力（BCVA），但多数中晚期患者仍需采用屈光矫正来实现视觉康复。2011年，Kymionis提出了“CXL plus”，即为了增强CXL疗效而联合进行某种屈光手术[12]。这种联合手术不仅能够控制疾病进展，而且还能矫正视力。目前关于屈光手术（如PRK、PTK、TCRs、PIOL等）联合CXL一起治疗圆锥角膜的研究都证实了这种联合手术的有效性和安全性。

2.1 CXL联合PRK

角膜地形图引导PRK联合CXL是第一种CXL Plus，被认为是治疗圆锥角膜和角膜扩张症的有效方法[13]。

Kanellopoulos[14]首次报道了1例圆锥角膜患者在CXL术后1年再行地形图引导的PRK，功能性视力有相当大的改善。Pawiroranu等[15]报道，2例早期圆锥角膜患者在接受CXL 1个月后行PRK，结果表明角膜曲率降低，视力提高，无任何不良反应。他们推测，CXL能够加强角膜组织，使角膜胶原恢复活力，放大了PRK的疗效。然而，这种方案有一定局限性，例如：交联后角膜组织的切除率可能与正常角膜的切除率不同，这可能会产生不确定的结果；术后Haze形成的概率较高；最重要的是，在PRK中移除增强后的角膜组织会降低CXL的疗效[13，16]。后来Kanellopoulos[16]介绍了一种方法，同时进行地形图引导PRK和CXL，以产生更规则的角膜形状和进一步改善视觉质量，且疗效较单独行CXL更好，该方案通常被称为雅典协议。雅典方案包括准分子激光切削约50 µm的角膜浅层基质，以矫正不规则的角膜表面，同时行CXL阻止圆锥角膜的进展[16-17]。对比序贯手术，同时行PRK和CXL治疗圆锥角膜的主要优点有：激光消融术后角膜的交联部分不受影响，且较单独行PRK后产生基质瘢痕的可能减小[16]。联合应用CXL和角膜地形图引导PRK治疗角膜厚度足够（约400 µm）的中度角膜扩张患者，可使角膜胶原硬化，UCVA和矫正视力（CVA）显著提高，球面像差减少和角膜曲率计数读数显著改善[13，16]。

多项研究证明了，同时行地形图引导PRK和CXL在治疗圆锥角膜及LASIK术后角膜扩张症中的安全性和有效性。Kanellopoulos[18]观察行雅典方案术后屈光度、角膜地形图、厚度及视觉恢复的长期变化，发现术后3年内圆锥角膜病情逐渐稳定，角膜厚度与地形图参数保持良好，说明CXL引发的基质变化促进了角膜扁平化及增厚，此外还提出要警惕过度矫正；术后10年的数据则进一步证明了雅典方案对角膜扩张的控制作用以及长期有效性和安全性。Shah等[17]同时行PRK和CXL治疗圆锥角膜患者，随访6个月，发现角膜生物力学硬度增加，角膜地形图参数和视力提高，表明这种方案有效。

除了经典的雅典方案外，也有关于各种PRK与加速CXL联合的研究。Althomali[19]表示，联合地形图引导PRK和加速CXL可提供良好结果，术后94.3%（132/140）眼在预计矫正值的1.00 D内，术前仅有22.9%（32/140）眼散光≤0.25 D，而术后82.9%（116/140）眼达到该标准。王丽纯等[20]对患有早期圆锥角膜的20只眼行地形图引导的个性化LASEK联合加速CXL，随访1年发现该方案安全有效且能显著改善角膜的规则性，提高术后的BCVA。陈芬等[21]回顾7例（12眼）联合像差引导的经上皮PRK（WG-TransPRK）和加速CXL治疗的早期圆锥角膜病例，发现术后1年内UCVA、BCVA、K1、K2及Kmax均有改善，该方案能安全有效治疗早期圆锥角膜，提升患者视力。Al-Amri[22]进行了一项为期5年的随访研究，以评价非地形图引导PRK与加速CXL（15 min）联合应用对圆锥角膜患者的视觉效果。他认为这种方案能够安全有效地提高视力并且矫正轻度稳定型圆锥角膜的屈光不正。综上，各种PRK和加速CXL治疗联合都能改善圆锥角膜。

切削深度和术后角膜厚度是该方案中的重要参数。方案需要根据术前角膜厚度读数，CDVA和切削深度进行修改。Kanellopoulos[16]推荐最大切削深度50 µm，术后最小角膜厚度350 µm；而Stojanovic等[23]推荐最大切削深度60 µm，术后最小角膜厚度450 µm。此外，关于丝裂霉素C的使用也存在争议。Kanellopoulos[16]在PRK手术中使用0.02%的丝裂霉素C，Al-Tuwairqi和Sinjab[24]也在激光消融术后30 s使用0.02%的丝裂霉素C。然而，Kim等[25]不建议使用丝裂霉素C，他们认为基质消融基础上的交联会使得前角膜基质细胞减少，已经减少了发生Haze的可能性。由于Haze的产生受多种因素影响，预防仍然存在较大的挑战。

一项荟萃分析显示，尽管研究之间的直接比较受到所使用方案不同的限制，序贯进行CXL和PRK后，BCVA、等效球镜度、散光和疾病稳定性相比同时进行或单独行PRK有更大的改善[26]，但由于交联后基质的消融率可能不同于自然组织，屈光结果可能更加难以预测[26]。Kanellopoulos[16]与Ohana[27]的研究证实同时行CXL和PRK的疗效比单独行CXL好。亦有回顾性研究提示与那些只接受CXL治疗的患者相比，序贯接受CXL和PRK患者的UCVA和BCVA有显著改善[28]。然而，最近一项多中心研究[29]比较了传统CXL和雅典方案，结果显示二者术后2年的视觉效果与屈光改善几乎相同，提示雅典方案与传统CXL相比可能并没有明显优势。尽管多数研究都表明PRK和CXL联合可以显著提高视力，但这一方案的最佳适应证以及可能受益的特定疾病亚组还需要进一步的研究来确定。

2.2 CXL联合ICRs

ICRs最初是用来治疗近视的，是将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）植入中度外周深基质中，以减少中央角膜曲率。虽然ICRS已被证明可以通过调节和减少病理性角膜变陡和不规则散光而有效地提高圆锥角膜的视力，但单独使用并不能防止疾病进展[30]。近年来，ICRs常被用于辅助治疗轻至中度圆锥角膜。

CXL联合ICRs可以在阻止圆锥角膜进展的同时，显著降低K值，使角膜形态正常化。Kim等[31]研究发现ICRs植入术后1个月内行CXL，在改善视力，减少屈光不正和角膜曲率值方面的效果可能优于单独使用ICRs或CXL。许多研究证实了这一结论[32]，但也有一些研究提示联合治疗的效果并不优于单独行ICRs或CXL[33]。

最终的手术结果与患者的选择和各种术中因素有很大关系，包括适当的环置入、准确的植入深度和光学区直径。环形挤压仍然是一种潜在的术后并发症，在单独行ICRs植入术的圆锥角膜患者中发生率高达10%，但在短期（1年）的CXL和ICRs联合手术的随访中只有极少数患者发生[34-35]。目前，ICRs与CXL联合使用的可行性也受到屈光结果可预测性较为一般的限制，且整个手术费用可能会大幅增加。

与PRK类似，CXL可以在ICRs植入之前，同时或之后进行，手术的最佳顺序仍不明确。刘绚丽[36]分析了3组共41眼，第1组行ICRs植入；第2组先行ICRs植入、随后交联；第3组先交联、后行ICRs植入，发现这3组之间疗效没有显著差异。Hersh等[37]发现同时行ICRs和CXL，与先行CXL再交联所得的疗效相似。一些研究表明，CXL后行ICRs改善最小，这种方案会导致手术解剖难度增加，飞秒激光能量需求增加，以及因交联产生的通道发生角膜混浊的风险，相比先行CXL再ICRs，先行ICRs再CXL所达到的屈光度和视力更好[38-40]。也有研究者认为同日ICRs和CXL联合使用可能存在叠加效应，CXL可作为稳定程序，提高ICRs的效益[41]。

当前的研究已经表明ICR联合CXL对于圆锥患者而言是个有效的治疗方法；但未来仍需要大样本量的临床数据对联合应用的功效和安全性进行进一步评估和确定。联合手术的最佳手术顺序也还未确定，这同样需要大量随机临床实验研究。

2.3 CXL联合PTK

已经有人提出，作为机械性上皮清创术的一种替代方法，跨上皮PTK可以通过减少圆锥角膜散光来去除上皮和增加前基质的规律性，即Cretan方案[42]。Cretan方案包括在6.5～7.0 mm区域内行50 µm的PTK跨上皮消融，然后进行机械清创，将去上皮区域扩大到8.0～9.0 mm，接着行传统CXL。1项病例对照研究对23眼采用该方案治疗后进行了至少24个月的随访，发现视力和屈光结果得到改善，且显示出相当的安全性[43]。国内也有类似研究，张佳等[44]对11例（11眼）进展期圆锥角膜患者行CXL联合PTK治疗，随访1年发现角膜光学质量的各项指数均有改善，该方案治疗进展中的原发性圆锥角膜安全有效，且术中角膜形态的改善可以提高患者的视觉质量。基于这些报道，可以认为在圆锥角膜顶部分切除Bowman's层较单独CXL在屈光改善方面更有优势。然而，这些报道的样本量较少且随访时间较短，少数案例治疗的报道无法对圆锥角膜患者的整体治疗形成有意义的结论，有待于进一步的大样本长期随访研究来验证这种联合手术的稳定性。

Cretan方案已进一步扩展，加入了辅助性PRK，即Cretan plus方案，跨上皮PTK与传统PRK（最大消融深度为50 µm）和传统CXL相结合，作为补充性屈光矫正[45]。一项小型研究显示，该方案术后1年，UCVA、BCVA、角膜曲率法和屈光度有了显着改善，并具有可靠的安全性指标。国内一项相似的研究中PRK最大消融深度达到75 µm，同样也得到了令人鼓舞的结果[46]。可以认为Cretan plus方案能够控制圆锥角膜进展并改善视力，该方案需要进一步研究，以确定联合PRK和CXL时激光辅助上皮切除术与机械清创术相比是否有额外的优势。

2.4 CXL联合晶状体植入

2.4.1 有晶状体人工晶状体植入 联合应用CXL和PC pIOL（toric ICL）植入术最早由Kymionis等[47]报道。1例29岁渐进性圆锥角膜的女性，术后12个月接受了圆锥角膜植入术。术后3个月，UDVA由数指增加到20/40，CDVA由20/100增加到20/30，且没有出现术中或术后并发症。作者认为，该方案可以有效纠正伴有高度近视和散光的圆锥角膜。据报道，接受这种联合手术的圆锥角膜患者都取得了良好的结果[45]，可见PC pIOL或toric PC pIOL与CXL联合是一种能够纠正圆锥角膜患者屈光不正的可预测的、安全有效的方法。Antonios等[48]对30只进行性圆锥角膜眼行CXL后6个月再行toric PC pIOL，长期随访以评价安全性和临床结果。CXL后6个月视力、屈光度无明显变化；pIOL植入12个月后，SE由术前的（-6.96±3.68）D降至（-0.83±0.76）D，cyl从（2.95±1.40）D下降到（1.03±0.60）D；术后UDVA和CDVA均有明显改善，并在随访期间维持良好。

在CXL后植入AC pIOL是矫正屈光不正的另一种方法。Izquierdo等[49]的前瞻性研究评估了进行性圆锥角膜患者CXL后6个月植入AC pIOL的安全性、有效性和稳定性。结果显示，在AC pIOL术后6个月，视力、角膜曲率和屈光不正均有显著改善，并且没有术中或术后并发症。Güell等[50]的回顾性研究报道了角膜CXL联合toric AC pIOL植入的远期疗效，认为该方案能够安全、有效地矫正进行性轻中度圆锥角膜患者的近视散光。

2.4.2 人工晶状体眼 白内障手术已经从既往的复明手术转变为当前的屈光手术，也有关于CXL后行晶状体超声乳化人工晶状体植入术（屈光性晶状体置换术或白内障摘除术）的报道。Spadea等[51]报道2例白内障合并渐进性圆锥角膜患者序贯行CXL和超声乳化人工晶状体植入术，2次手术之间的时间间隔至少为6个月，发现UDVA和CDVA在IOL植入后均有改善。在1项前瞻性研究中，Abou Samra等[52]报道了9只渐进性圆锥角膜眼行相同方案后的结果。术前SE为（-8.11±1.76）D，术后12个月改善至（-0.91±0.77）D；术前UDVA（LogMAR视力）为1.43±0.51，术后12个月为0.30±0.09；而CDVA则从0.34±0.12改善至0.24±0.13。就圆锥角膜患者的角膜稳定性以及视觉和屈光改善而言，该方案安全有效。

基于这些令人鼓舞的结果，CXL联合IOL植入（有晶状体眼和人工晶状体眼）提供了良好的视力和屈光结果，证明该方案在稳定疾病和改善视力和屈光结果方面的有效性。尽管取得了良好的效果，但也应考虑到该方案只能矫正球镜度和柱镜度，所以因不规则散光或HOA导致CDVA较差的患者需要额外的手术来改善角膜的形状。该方案为中高度屈光不正的圆锥角膜患者提供了一个有效的治疗方法，但仍需要大量的深入研究及较大型的随机对照临床试验来阐明其安全性和有效性。

2.5 多种组合的CXL

有时即使将CXL与其他屈光手术结合使用目前也无法获得最佳的视力，因此一些研究已经探讨了将多个手术与CXL结合使用的可能性。已有使用CXL、PRK和ICRS以及PTK、CXL和ICRS的三联疗法进行治疗的案例。术后随访6～12个月，无论ICRS植入是与CXL-PRK同时进行或序贯进行，视力、地形图和屈光度得到改善（包括降低的总像差）[53]。另一种三联疗法，同时进行CXL和PRK（雅典方案），在2～4个月后行人工晶状体植入（PIOL），在术后6个月进行随访，显示未矫正的视力明显稳定提升[54]。这些三联程序还需要进行进一步的大规模研究，以阐明其整体安全性是否可以接受，以及是否有足够的优势来承担组合带来的额外的风险。

综上，可以发现关于各种CXL plus的研究虽然数量不少，但大多样本量较小，不同的治疗方案与群体所得出的结果也不尽相同。CXL与PRK或ICRs联合有较多证据一致显示其安全性和有效性，但一些研究对联合方案是否比单独CXL或ICRs更有优势提出质疑。而其他几种方案目前的案例较少，尚无法证明这些方案有显著优势。故上述方案还需进一步的大样本长期随访研究，为圆锥角膜的治疗提供帮助。

3 展望

经过多年的研究，检测方法逐步发展，使得更多圆锥角膜患者在疾病早期视力尚佳时得到诊断。早期行CXL有较大把握控制疾病进展、预防视力下降，然而对中晚期患者而言，仅依靠CXL无法解决已经存在的屈光不正问题，疾病控制仍具有挑战性。上述的CXL plus为治疗提供了更多选择方案，但在这些技术广泛应用于临床前，还需要进行大样本量长期随访的研究来充分了解其疗效。

通过后续研究，单独行CXL也能对屈光不正产生更大影响。随着地形图引导的屈光矫正技术不断发展，将来也有望根据每例患者及其状况设计个性化治疗方案，研发算法，使得CXL也能通过地形图引导，在保证手术安全性的同时获得更好的屈光效果与矫正视力。由于CXL能够减少术后回退、控制角膜膨隆，除了用于已确诊的早期圆锥角膜患者，也可以尝试在健康近视眼行LASIK或PRK时作为预防措施联合使用。CXL在预防角膜扩张性疾病上展现出巨大的潜力，可以想象也许未来CXL能够替代或成为屈光手术的一部分。

利益冲突申明本研究无任何利益冲突

作者贡献声明陈彦婷：参与选题、设计及资料的分析和解释，撰写论文；根据编辑部的修改意见进行修改。刘晓涵、马宁：参与选题、设计及资料的分析和解释，讨论。陈跃国：参与选题、设计、资料的分析和解释，修改论文定稿