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关于核黄素交联的若干问题

角膜胶原蛋白交联（Corneal Collagen Cross-Linking）1 2 3，是使用紫外线和光敏剂（如核黄素）来加强角膜中化学键的医疗技术。它治疗的目标是停止角膜形状的渐进性和不规则变化，即角膜膨胀。这种扩张通常以角膜变薄、角膜前部或后部曲率增加为特征，并且常常导致高度近视和散光。圆锥角膜正是最常见的一种角膜扩张类型，在激光视力矫正（如LASIK飞秒手术）后也会发生较少的扩张。

上述医学专业表述也从侧面简单介绍了圆锥角膜的病理成因。在圆锥角膜的诊断过程中，视力的忽然下降往往是圆友们就医的初衷，其原因往往是圆锥角膜突然发展所导致的高度散光或近视。医生确诊圆锥角膜所依赖的最基本医学数据是角膜厚度、角膜前后曲率以及角膜的屈光度（散光或近视度数），这正是前面提到角膜扩张所导致的病理性变化。简单来说，圆锥角膜就是一种角膜不断扩张所引起的角膜病。

目前使用的角膜胶原蛋白交联技术的基础是在1997年由德国德累斯顿大学（University of Dresden）的Eberhard Spoerl教授及其团队所开发的。最早的医学试验始于使用紫外光诱导核黄素浸泡的猪和兔角膜中的胶原交联氧化，该技术的人类研究则始于2003年。在德国，核黄素交联的临床治疗自1998年起就一直在进行中。在2005年，该手术被引入意大利。而上皮去除也成为手术标准，被批准在整个欧洲使用。在美国的临床试验开始于2008年，而美国食品和药物管理局（FDA）于2016年4月18日也正式批准了使用核黄素眼用溶液和KXL系统进行渐进性圆锥角膜的交联治疗。 2016年7月19日，该手术又被美国食品和药物管理局批准为第一个治疗激光视力矫正手术所导致的圆锥角膜的医疗手段。交联手术目前也可在中国各大眼科医院施行。

原理 4 5 6​

人类的角膜由五层结构构成，从外向内分别为角膜上皮、前基膜、基质层、后基膜和角膜内皮。其中基质层占角膜厚度的90%，主要由胶原纤维、粘合物质和角化细胞组成。基质的胶原纤维很规则、均匀，胶原纤维束构成片状，紧密相叠，呈层状结构。粘合纤维层的物质（即交联，文后使用cross-link以避免与交联手术混淆）由角朊硫酸盐、软骨硫酸盐组成，充盈纤维及细胞间隙。

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正常的角膜有cross-link在它的胶原纤维层之间，与角膜组织中胶原所提供并维持的角膜张力所平衡，因而使得角膜能够保持正常的形状。但在圆锥角膜中，角膜纤维层之间的cross-link太少或支撑性能太弱，因而无法对抗角膜内部张力。在这种减弱之后的结构里，角膜会向外不断扩张，也就是圆锥角膜自身会不断恶化的原因。

交联手术的意义就在于将cross-link像“横梁”一样“放置”到角膜中，使其更稳定，能够更加集中力量保持角膜的形状。在此基础上，进而阻止角膜因为缺乏支撑而导致的不断扩张，即圆锥角膜的不断恶化。

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交联手术是一种化学医学介入方法，因此其并非真正是将cross-link“植入”到角膜之中。了解交联手术需要从三个基本概念入手，即cross-link，紫外线与光敏剂核黄素。

Cross-link，即交联，能提高聚合物材料硬度和组织稳定性，其在聚合物工业和生物工程中有着广泛的应用，如戊二醛交联在心脏瓣膜制备和紫外线诱导的物理交联在牙科填充材料固化中的应用等。如前所述，它也自然存在于人眼的基质层纤维层中。

核黄素是人体必需的一种水溶性维生素，参与机体生物氧化和代谢过程中多 种代谢酶的构成。它无毒，也被用作食品染料，在交联手术中主要起两方面作用。一是作为光敏剂存在，其在紫外光照下化学特性会发生变化，这使得角膜胶原纤维的机械强度和抵抗角膜扩张的能力都大大增加，即产生cross-link。其次核黄素能使角膜组织对紫外线的收率从32%提高到 95％，使紫外线的能量在通过角膜时得以衰减，不会最终伤及角膜内皮以眼内组织。

紫外线，研究证实其对人眼有潜在的损害作用，如光热灼伤、光化性角膜炎、“雪盲”这些疾病通常与紫外线B暴露有关。交联手术选择的是波长为370nm的紫外线A，在核黄素存在时其仅有 7％的紫外光能通过角膜。而且核黄素对此类紫外线有最好的吸收效果，因而在角膜厚度大于400微米时，紫外线不会对角膜内皮及眼内组织产生不良影响。

简单来说，交联手术即是光敏剂核黄素在紫外线A的照射下产生cross-link的过程，它通过增加角膜纤维层状结构的强度来平衡角膜内部张力、避免角膜不断扩张，因此可以有效阻止圆锥角膜的发展。

临床 7 8 9​

交联手术的过程十分简单，经典的去上皮角膜胶原交联操作过程包括：1）在表面麻醉下去除术眼角膜中央直径5~9毫米区域的上皮组织，用含1g/L核黄素的200g/L右旋糖酐眼药水滴于角膜表面，每3分钟1次、持续30分钟，2）用裂隙灯钴蓝光照射观察，明确核黄素已进入角膜前房后开始用波长为370±5纳米、辐射度为3mW/平方厘米的紫外线A照射30分钟，3）在照射过程中每5分钟用核黄素右旋糖酐液和表面麻醉药冲洗角膜表面1次，以保持角膜表面温度和湿度，防止灼伤。在治疗结束后，用抗生素眼膏涂眼，并佩戴浸泡过3g/L氧氟沙星的隐形眼镜直到角膜上皮愈合。

简单来说，如果你正在接受交联手术，你会被医生安排斜躺在手术台上。通过在眼中滴入麻醉剂完成轻微麻醉之后，医生会在几秒钟之内完成去上皮的过程，然后护士会开始陆续向你的眼睛中滴入核黄素滴剂。经过足够的时间后（取决于技术），医生将评估你的眼睛，以确保角膜有足够的核黄素存在。当确定角膜中吸收了足够多的核黄素，医护人员会进一步将紫外线灯调整安置完毕，保证到你角膜的安全距离，然后进行紫外线照射30分钟。一切完成之后，你就可以走出手术室了。

交联手术在临床上的有效性是圆友们非常关注的一个问题。最近在欧洲和美国进行的临床研究显示出交联手术对圆锥角膜有着显着的改善，所有已发表的出版物都报道了对角膜扩张的阻止。在Wollensak等人完成的第一个系列研究案例里，在23名患者中，观察到地形图曲率指数显着下降，最佳矫正视力也提高了1.26。在其他国家的进一步研究表明，曲率、最佳矫正视力和等效球镜的结果类似。Raiskup-Wolf等报道了130例患者241眼随访6年以上的长期结果，这项研究证实患者最佳矫正视力和最大矫正视力有显着改善。Vinciguerra报道了米兰的一项临床试验，显示在交联手术后1年，患者未矫正和最佳矫正视力都得到改善，地形图数据也得到改善。锡耶纳眼科交叉研究分析了44只眼，研究结果确认了手术的安全性和术后至少48个月的圆锥角膜稳定性。2011年Hersh发表了根据美国食品和药物管理局指南进行的临床试验结果，表明在手术1年后未矫正和最佳矫正视力明显提高，角膜最大曲率和平均曲率都得到明显改善。

最近的数据表明，晚期圆锥角膜患者最大K值为58.0 D或以上的患者可以在交联手术后稳定病情。特别是在圆锥角膜加速发展的儿童和青少年中，交联手术已被证明是安全有效的，并且应该尽早进行，而不是晚些时候进行。那么病情的控制是否是因为患者自身，而不是交联手术呢？对于这类情况的研究虽然很少，但是也有公开发表的文献可以参考。Wittig-Silva等报道了对49例患者的66只眼的试验报告，在其中对接受了交联手术的眼睛与未接受交联手术的眼睛进行了对比。在手术1年后观察到接受交联手术的角膜曲率明显改善。Coskunseven等人对38只眼（19名患者）也进行了一项类似的研究，也得到了非常类似的结果。因此，交联手术在现有的临床试验中都证明了其对圆锥角膜的有效控制。所有的试验结果还都表明，手术效果的反弹非常微小。

同时应该指出的是，**所有的医学研究所衡量的量化标准是交联手术对于角膜曲率和屈光度（视力）的改善，这些数据是证明圆锥角膜病变程度以及是否发展的唯一科学依据。但是曲率的改善并不能保证肯定能阻止圆锥角膜的发展。一方面由于曲率虽然得到改善但是程度可能不足，角膜强度依然无法与眼内部压力相互平衡，圆锥角膜在长期过程中还会缓慢发展。另一方面是具有统计学意义的临床试验时间跨度都太短，而圆锥角膜的发展又是一个非常长期的过程（有的患者从幼儿期患病到最终稳定需要观察二十年以上），而交联手术的历史也只有二十年左右，虽然它已经是经过最广泛与最长时间临床验证的治疗手段。最后，患者的个体差异以及长期的外界因素影响也需要考虑在内。**换句话说，所有的圆锥角膜治疗手段中声称“彻底阻止了圆锥角膜的发展”都是不科学的。而且确实也有研究表明，一些接受交联手术治疗的患者圆锥角膜依然继续发展，而一些未经交联手术治疗的患者病情却有所改善。我们对于圆锥角膜的认知还很初步，希望未来更多的临床试验结果及医学研究发现能够更好的解释圆锥角膜的病理并提出更好的治疗方案。

更多的临床数据以及参考文献，请参阅节末的引用。

常见问题​

1. 交联是否可以彻底抑制圆锥角膜的发展？​

研究试验表明，交联可以有效改善圆锥角膜患者的角膜曲率以及一定程度上提高视力，但是其无法保证彻底抑制圆锥角膜发展。详细信息，请务必参考本文《临床》一章节。

2. 交联与KXL和核黄素的关系？10​

随着医学的不断发展，在交联手术的标准程序之上衍生出了多种不同形式的交联手术——KXL只是其中一种，详情请参考以下信息，

  • CXL，即文中《临床》一章节所描述、在文中也多处提到的最广泛应用的交联手术标准程序.

  • ACXL，Accelerated corneal collagen crosslinking, 即由美国食品与药品管理局所审批通过的借助 KXL 系统的交联手术。它可以让患者暴露在紫外线照射下的时间缩短到3分钟。这也应当是美国目前医生所推荐的治疗方法。

  • KXL，即ACXL。

  • C-3R，Holcomb C3-R, 一种不去除上皮的交联手术，详细信息请参考常见问题5。

  • CACXL，Contact lens-assisted cross-linking, 针对角膜厚度小于400微米的患者的一种交联手术方法。常见问题5中对其有更多介绍。

3. 交联是否能够提高视力？​

究试验表明，交联可以在一定程度上提高视力，但是效果不明显，而且个体差异很大。详细信息可以参考本文《临床》一章节，但其中并未列出对于视力提高的具体统计数值，因此需要参考节末的英文论文获取更多信息。

4. 什么是人为制造角膜水肿进行交联治疗？​

这是针对角膜厚度小于400微米的患者的一种交联手术方法，为多处引用文献中所提到，也是国内医生常见的一种处理方法。常见问题5中对其有更多介绍。

5. 什么角膜条件可以接受交联治疗？11 12 13 14 15​

除了一般性的要求以外，角膜****厚度去除上皮后大于400微米是是施行标准交联治疗的基本要求。如果角膜厚度在350微米至400微米之间，甚至有文献（节末最后的引用）指出角膜最薄处只要厚于300微米，也可以进行交联手术。一种方法是通过人为手段使角膜水肿（吸水），继而达到厚度的最低要求，这也是国内医生常用的一种方法。另外一种方法是一种称为“隐形眼镜辅助交联（CACXL）”的新型交联医疗手段。通过在角膜上放置一种类似隐形眼镜的特制薄膜，该手术中紫外线辐射可以被进一步降低，继而使厚度不足的角膜内皮在手术中也保持安全。此外，美国一位医生研究出了一种称为Holcomb C3-R的不去除上皮的交联手术方法，因为其不属于主流范畴且并不能在中国施行，故本文只在节末提供了参考链接以供有兴趣的读者参考。

关于本章节，详情信息请参考以下的引用文献。对于角膜厚度、以及除角膜厚度之外的其他要求，请在就医时务必详细咨询临床医生。

6. 交联与奥环、角膜环的关系？​

交联与奥环的关系，请参考什么是传说中的奥环？一文中常见问题3。交联与角膜环的研究结果很多，两者可以结合实施以达到控制圆锥角膜与提高视力的结果。但是介于角膜环的副作用较大已逐步趋于淘汰、并且有最新的奥环可以替代，故不在此处列举更多的参考文献。什么是传说中的奥环？一文中常见问题2里也对角膜环的现状进行了详细介绍。

7. 交联是否安全？16 17​

交联手术的副作用很小，产生副作用的患者也非常少，但是在临床实验中依然观察到了副作用出现的情况。

角膜水肿经常在手术后发生，但这通常是人体自我反应的结果。在角膜的前三分之一处也会观察到角膜持续的浑浊，这是由于在共聚焦显微镜下可见的腔隙蜂窝状水合模式的结果，并且是充分交联的积极指示。去除上皮增加了术后感染的可能，如大肠埃希氏菌，表皮葡萄球菌，唾液链球菌多重感染，口腔链球菌和凝固酶阴性葡萄球菌。也有研究报告报道了一些手术案例后由棘阿米巴和假单胞菌引起的严重角膜炎、原发性疱疹性角膜炎，具有地理溃疡和虹膜炎以及疱疹性角膜炎的复发。应用紫外线的主要问题是内皮损伤。紫外线对内皮细胞有潜在的危险，这些细胞不能再生，而且在任何水平上都是不可逆转的。但是根据目前的手术标准，交联的变化发生在角膜表面下方最大350微米处，最大能量密度是0.18毫瓦/平方厘米，远低于内皮损伤阈值（0.35毫瓦/平方厘米）。所有遵守标准方案的研究人员都报告没有损伤内皮细胞。Coskunseven等人发现眼压微升2mmHg。而交联之后角膜硬度增加只是一些研究中的一种假设，且其他研究并没有重复发现。

更多信息请参考节末的引用文献16 17。

8. 交联手术中是否应该去除上皮？18 19 20 21 22​

绝大多数文献都指出，去除上皮的交联对圆锥角膜的发展有着更好的效果。针对两种治疗方法，有研究进行了样本数为36只渐进性圆锥角膜的对比试验。研究发现在治疗24个月后，去除上皮交联的角膜中的94.4％ （总样本数为18）圆锥角膜较少或没有恶化，未去除上皮交联的角膜中只有66.6％（总样本数为18）得到改善或稳定。还有一些研究表明，去除上皮的交联对年轻患者的治疗结果往往比35岁以上的患者好得多。

全球目前只有少数几个来自私人诊所的医生或没有支持性科学背景的实践对未去除上皮的交联进行过研究，其结果无法论证未去除上皮交联的有效性和安全性。去除上皮是最初、也是经受过最多临床验证的交联标准程序。去除上皮在副作用很小、痛苦很低的前提下能够提供更好的交联效果，因此很多医生及文献不建议患者采取不去除上皮的交联手术。

不去除上皮的优点则在于降低感染风险、减少角膜混浊、更快的上皮愈合。保留上皮也可以让患者更快的恢复视力，手术中患者也会感受到更少的不适。在欧洲，已经开发了一种特殊的核黄素制剂（Ricrolin TE），它可以帮助核黄素更容易穿透角膜上皮进而促进交联的效果。而在美国，其他研究人员也报道了不去除上皮的交联对角膜的外观重塑效果也与去除上皮的交联相同。

综上所述，如果角膜厚度低于400微米，不去除上皮的交联手术依然是一个不错的选择。

Footnotes​

  1. http://eyewiki.aao.org/Corneal_Collagen_Cross-Linking ↩

  2. 德累斯顿大学（University of Dresden）https://tu-dresden.de/en ↩

  3. A-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus." American journal of ophthalmology135.5 (2003): 620-627. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0002939402022201 ↩

  4. 伍腾飞、彭秀军，海军总医院眼科 伍腾飞, 彭秀军. "跨角膜上皮核黄素紫外线胶原交联的研究进展." 国际眼科杂志 12.6 (2012): 1081-1084. http://ies.ijo.cn/cn_publish/2012/6/20120621.pdf ↩

  5. CXLUSA关于交联手术原理的介绍 http://www.cxlusa.com/Libraries/General/CXL-FAQ.sflb.ashx ↩

  6. Keratomania关于交联手术原理的介绍 http://www.keratomania.com/corneal-collagen-crosslinking.html ↩

  7. Messmer, Elisabeth M. "Update on corneal cross-linking for keratoconus." Oman journal of ophthalmology 6.Suppl 1 (2013): S8. APA https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3872845/ ↩

  8. Farjadnia, Mahgol, and Mohammad Naderan. "Corneal cross-linking treatment of keratoconus." Oman journal of ophthalmology 8.2 (2015): 86. APA. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4640047/ ↩

  9. http://www.allaboutvision.com/conditions/corneal-crosslinking.htm ↩

  10. http://www.keratoconus.com/resources/cross+linking+epi+off.pdf ↩

  11. Eyewiki中关于就医禁忌的描述 http://eyewiki.aao.org/Corneal_Collagen_Cross-Linking#Contraindications ↩

  12. 针对过薄角膜的隐形眼镜辅助交联（CACXL） https://crstoday.com/articles/2014-mar/contact-lens-assisted-cxl-for-thin-corneas/ ↩

  13. Messmer, Elisabeth M. "Update on corneal cross-linking for keratoconus." Oman journal of ophthalmology 6.Suppl 1 (2013): S8. APA https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3872845/ ↩

  14. Holcomb C3-R交联手术 http://www.boxerwachler.com/c3-r-cxl-crosslinking.html ↩

  15. 核黄素交联 http://www.cornea.org/Learning-Center/Treatment-Options/Corneal-Crosslinking.aspx ↩

  16. 伍腾飞, 彭秀军. "跨角膜上皮核黄素紫外线胶原交联的研究进展." 国际眼科杂志 12.6 (2012): 1081-1084. http://ies.ijo.cn/cn_publish/2012/6/20120621.pdf ↩ ↩2

  17. Farjadnia, Mahgol, and Mohammad Naderan. "Corneal cross-linking treatment of keratoconus." Oman journal of ophthalmology 8.2 (2015): 86. APA. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4640047/ ↩ ↩2

  18. http://eyewiki.aao.org/Corneal_Collagen_Cross-Linking#Contraindications ↩

  19. 《去除上皮或不去除上皮的交联哪个更好？》 http://www.keratoconus.com/resources/cross+linking+epi+off.pdf ↩

  20. 《为什么我们不推荐不去除上皮的交联？》 http://www.keratoconus.com/11.html ↩

  21. Messmer, Elisabeth M. "Update on corneal cross-linking for keratoconus." Oman journal of ophthalmology 6.Suppl 1 (2013): S8. APA https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3872845/ ↩

  22. EyeMatter关于圆锥角膜的介绍，其中包含了基于Ricrolin TE的交联方法 http://www.eyesmatter.com.au/eye-surgery/corneal-crosslinking/ ↩