003 与接触镜相关的解剖和生理 - 角膜接触学

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003 与接触镜相关的解剖和生理

2009-11-28 14:52:27 来源:网络作者: 【大中小】浏览:74738次评论:0条

接触镜配戴后与角膜、泪膜、结膜等直接接触，会引起这些眼组织特别是角膜的形态结构、生理的相应改变。我们需要了解眼部接触镜配戴有关的解剖结构、生理功能和特性，以便及时发现配戴者戴镜后的眼形态和生理的变化。
一、角膜
（一）形态结构
角膜前表面呈椭圆形，垂直直径为10~11mm，水平直径为11~12mm。角膜中央厚度0.56mm，周边厚度约1mm （图1-5）。前顶点曲率半径平均值为7.70mm，后顶点曲率半径均值为6.8mm。

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角膜透明、无血管，折射率为1.376，屈光力为43.05D，是眼球主要的光学介质。角膜中央部基本呈圆形，发球角膜的光学区，周边角膜向外逐渐平坦，但其平坦率并不对称，鼻侧、上侧较颞侧、下则变化较快些，验配接触镜时要注意这种形态学特征。
角膜组织78%为水，15%为胶原，5%为其他蛋白，1%为蛋白多糖(GAGs)，1%为无机盐。角膜上皮约占角膜湿重的10%。周边角膜（和Sehlemm管附近的结膜）由环角膜血管网供血，在为角膜提供营养物质的作用中次于房水，其余角膜区域没有血管。
角膜是人体神经分布最丰富的器官，主要有三叉神经（NS）眼支支配。角膜水种时有时可见神经纤维，大约有30条神经纤维进入角膜，在角巩缘呈现为轴突束，在分支之前先脱去髓鞘。
（二）组织结构
组织学上角膜自外向内可分为五层（见图1-6），依次为：上皮层、前弹力层（Bowman）、基质层、后弹力层（Descemet）和内皮层。

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1.角膜上皮层（corneal epithelium）
(1) 结构和成分：厚约50μm,由五至七层细胞组成，共有三种细胞类型：基底细胞、翼状细胞、扁平细胞。
基底细胞在最深层，为单层细胞，在基底膜上，通过半桥粒与基底膜连接。翼状细胞有两层，相互交错对插，依靠大量桥粒、缝隙连接与邻近细胞相连。扁平细胞有三层，在最上层，是非角化鳞状细胞。细胞间以桥粒相连，并相互连接、咬合。阻碍微生物的侵入，阻止泪液中液体和电解质进入基质层，使得角膜基质处于相对脱水状态，保持透明性。
上皮细胞从基底膜向泪膜持续迁移，分化的基底细胞变成翼状细胞，移到表层成为扁平细胞，最后脱离被冲到泪液。上皮细胞可再生，不留瘢痕，分化周期为7~14天。上皮外层细胞膜有微绒毛和微皱襞突起伸入泪膜，吸附泪水，防止上皮细胞干燥。
(2) 主要功能：角膜上皮形成一光滑、透明的光学表面；可阻止微生物、异物和化学物质的侵入，是防止水和液体弥散的屏障；周边部的朗格汉斯细胞可参与免疫反应；表面的微绒毛和微皱襞，作为泪膜的粘附表面。
（3）生理：在正常条件下，氧溶解入泪膜到达上皮，可使角膜获得充足的氧供。
2．前弹力层
（1）结构和成分：在上皮基底膜后面，厚12μm,是变异的前部角膜基质，也叫Bowman层，用光学显微镜观察是一层均匀的非细胞层。由Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维及蛋白多糖浓缩而成，胶原纤维随机排列，与角膜基质纤维连续。
（2）主要功能：维持上皮结构，损伤后不能再生，而留下不透明瘢痕。层上有小孔，角膜神经由此到达上皮。
3．角膜基质
（1）形态的成分：角膜基质层厚500μm占角膜厚度的90%。主要由胶原纤维、蛋白多糖和角膜细胞组成。
Ⅰ型胶原纤维是主要成分，呈200~250个互相叠加、规则排列的致密板层结构。每个板层厚2μm，宽9~260μm，长可达11.7mm，蛋白含量稳定，排列规则，板层间距相等，是保证角膜透明性的关键因素之一。
蛋白多糖（GAGs）占1%，亲水性很高，保持基质含水量在78%左右，并维持一定的吸水压，从而保持纤维间的准确间隔。GAGs充盈纤维及细胞间隙。角膜水肿时，GAGs增加胶原纤维大小基本无改变。
角膜细胞占2%~3%，是薄、扁平的纤维母细胞，直径10μm，分布于胶原板层之间，有长的突起，相互连接形成连续网状。角膜细胞合成胶原纤维和GAGs。角膜细胞之间间隔5~50μm，通过粘连斑或半桥粒连接。
在基质中自由活动的细胞还有组织细胞、淋巴细胞，偶尔也有多形细胞、白细胞等，这些细胞通常是在某些异常情况下出现。
（2）主要功能：透光，保持物理强度，维持角膜形状。
（3）生理：需要氧气来维持相对脱水状态和相对恒定的厚度，缺氧导致无氧代谢，产生乳酸，水分潴留，产生水肿，当胶原纤维的规则排列受到改变时，胶原透明性下降，出现混浊。胶原纤维再生缓慢，需2~3年。
4．后弹力层
（1）结构和成分：是排列非常规则的层状结构，由Ⅳ型胶原纤维和板层浓缩而成，紧密粘附于基质。厚度随年龄增长而增加，出生时约3~4μm，成年后约为10~12μm，具有轻度弹性，由内皮细胞分泌产生。其前部是“老化”部分（衰老的物质），与基质层相接，呈带状。后部是“最年轻”的部分（新产生的物质），与内皮细胞相接，是一种很均匀的非带状的颗粒物质。
（2）作用：起着角膜内皮基底层的作用。
（3）生理：当因水肿或其他导致角膜形状改变的原因发生时，后弹力层保持基质形状，损伤后可以再生。角膜周边部后弹力层膜会出现增厚或疣状突起，称为Hassal-henle 小体，随年龄而逐渐增多，如出现在角膜中央则属异常。
5．角膜内皮
（1）结构：单层细胞结构，细胞呈均一的六边形，厚5μm直径18~20μm。出生时大约有50万个内皮细胞，密度约3000c/mm2，随年龄增大密度逐渐下降。内皮细胞不会再生。
内皮细胞是一种参与主动转运（内皮泵）的细胞器，对于控制角膜含水量是必需的。细胞内有大量的线粒体，在细胞核周围线粒体更多。
（2）主要功能：作为通透屏障，内皮层允许营养物质弥散到角膜：保持角膜相对脱水的状态，通过主动转运的方式将水分从基质中泵出到前房。
（3）生理：内皮构成角膜的后表面，形成前房的前界。内皮细胞直接与房水接触，再生受限制。内皮泵是主动转运的Na+-K+-ATP酶。
内皮细胞的密度（用每单位面积的细胞数来表示）随年龄增大而减低且发生形态改变，也可因损伤、炎症、内眼手术而引起的细胞数目减少。减少的部分一般只能通过邻近细胞移动变形来代偿，故总的细胞密度减低。原来均匀的内皮细胞就会逐渐变得形态不一，称为内皮细胞多形变。
（三）影响角膜形态和生理的因素
1．影响角膜厚度的因素存在个体差异，泪液蒸发和渗透压反应（高张）使之变薄，配戴接触镜时的反射性流泪（低张）使之变厚，接触镜配戴引起缺氧使之变厚。
2．年龄相关性的角膜结构和功能改变随着年龄增大，角膜曲率会发生一些变化。婴儿时角膜较接近圆形，青少年时出现顺规散光，中年时又变得较圆，老年时则变成逆规散光。常见的与年龄相关的角膜结构和功能改变有：老年环、Vogt白色角巩膜带、角膜和眼睑神经神经分布减少、营养不良/变性、睑裂斑和翼状胬肉、逆规散光、透明度下降、周边变薄、内皮细胞减少、细胞内皮细胞多形变、角巩缘血管通透性升高、内皮泵活性降低、代谢活动下降、折射率增加、神经可见度增加等。
3．配戴接触镜对角膜的影响接触镜会干扰角膜正常代谢，引起细胞形态改变、角膜水肿。
（1）缺氧的影响：几乎所有类型的接触镜都会减少角膜氧供，导致缺氧，引起角膜的许多生理改变甚至出现病理并发症。有些并发症程度轻微、可逆转，有些比较严重。常见的变化包括角膜水肿，上皮过早脱落、愈合速度减慢、敏感度下降、新生血管、内皮泵功能下降等。
（2）机械性影响：有细胞代谢碎片的聚积、压迫、摩擦等。
4．角膜透明性的保持
（1）上皮透明性的维持：上皮扁平细胞间以桥粒相接，这些表层细胞还相互连接或咬合，阻止泪液中液体和电解质进入基质层，使得角膜基质处于相对脱水状态，保持透明性。上皮泵的主动转运对保持角膜相对脱水的状态也起一定的作用。
（2）基质透明性的维持：基质传递90%的入射光，胶原纤维排列、间隙规则，胶原纤维相互平行，基质层也相互平行，并与角膜表面平行，是保证基质透明性的前提之一。根据Maurice 衍射理论，角膜基质的透明性取决于胶原纤维的规则排列，如果间断少于几个波长的，透明性仍能维持，当水肿程度增加时，散射效果也随之增加。
5．角膜内皮泵因为眼内压将房水推向基质，且GAGs发挥渗透压作用，将水推向基质，基质有吸水的自然趋势。内皮泵将水从基质中泵出，抵消了这种亲水趋势，同时通过其屏障作用减少水进入基质，使角膜保持透明。
内皮细胞通过一些连接复合体相互连接，但细胞间结合并不紧密，可允许小分子物质及水通过，营养物质液可自由进入角膜后层。内皮泵将离子从基质转运到房水，这就使得基质层处于并保持部分脱水状态。

二、泪膜
（一）泪液分泌和排除系统
泪腺分泌系统包括主泪腺和副泪腺：主泪腺位于眼眶颞上部泪腺窝内，被提上睑肌分为眶部和睑部。有12条泪管，2~5条来自眶部泪腺，6~8条来自睑部泪腺，泪管开口于上方睑结膜，主泪腺提供反射性分泌：如物理性刺激三叉神经（刺激结膜、角膜、鼻粘膜、睑缘）、心理性刺激、对视网膜的亮光刺激等。
Krause和Wolfring副泪腺提供基础分泌。Krause腺构成副泪腺的2/3，主要位于泪腺近侧的上穹隆部，仅有部分位于下穹隆部。Wolfring腺沿睑板边缘分布。基础泪液分泌量为7.4±1.3μl，麻醉时2.1±0.4μl，基础泪液更新速率为15%min，泪液产生速率±1μl/min，PH为7.2，渗透压302mOsm/L。
泪液随眼睑和眼球运动，形成泪湖。每次瞬目都使泪膜在眼表重新分布（眼睑闭合时呈剪样运动，朝向鼻侧运动）。
眼轮匝肌收缩时泪囊的上部扩张，形成负压，吸引波浪进入泪囊。毛细管作用力和重力也起辅助作用。泪液通过如下途径排出：泪液——上、下泪点——上、下泪小管——泪囊——鼻泪管——鼻腔。
（二）结构和成分
经典的泪膜模型结构由外到内分三层（图1-7）：类脂层、水质层和粘液层。泪膜的平均厚度为6.5~7.5μm。

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类脂层厚0.1μm含胆固醇、甘油三酯等脂质，主要由上、下睑板的睑板腺分泌。在睑板边缘的Zeis腺和在眼睑睫毛根部的Moll分泌腺也参与分泌。类脂层增加泪膜表面张力，减少蒸发率，防止泪水自眼睑边缘溢出。
水质层厚6~7μm，主要由Krause和Wolfring副泪腺分泌，是泪膜的最主要成分。包括水、电解质、蛋白质，维持角膜表面的亲水性，为角膜运送营养物质，含抵抗微生物的保护因子。
粘液层厚0.02~0.05μm由结膜杯状细胞分泌。含糖蛋白、粘多糖，附着于角膜上皮表面的微绒毛，形成水质层所吸附的亲水表面，降低泪膜表面张力，使泪膜的水质能扩张开。在瞬目间隙保持完整泪膜约15~25秒。粘液层或上皮层的异常会引起泪膜在瞬目后迅速断开，出现干燥斑。
（三）泪膜的功能
1．湿润眼球前表面。
2．形成光滑的光学折射面，为形成清晰的视觉提供良好的光学介质，对泪膜表面的影响都可使视力下降。
3．保护作用因含有免疫球蛋白、溶菌酶、乳铁蛋白，可破坏细菌的细胞壁，抵抗感染，保护角膜；并可稀释、排出毒素。
4．代谢作用为角膜提供葡萄糖和氧气，来自大气和睑结膜血管的氧必须先溶解在泪膜中才能到达上皮被利用。泪水带走脱落的上皮细胞和二氧化碳等代谢终产物。

三、结膜
（一）形态结构
结膜是血供丰富的疏松透明粘膜组成，附着于眼睑的后表面，又从穹隆部反折覆盖巩膜的前表面，并向前连续于角膜上皮，由此形成结膜囊，囊开口于睑裂，眼睑闭合即囊口闭合。结膜可自由运动。结膜与眼球表面除角膜以外的覆盖组织、上下穹隆，上下眼睑的最内层、睑缘皮肤、角巩缘角膜上皮、泪点鼻粘膜等组织延续。全部结膜都是互相连续的，分为三部分：附着于眼睑表面的睑结膜、覆盖于眼球前面的球结膜和介于睑、球结膜之间的穹隆结膜。
结膜腺体包括杯状细胞（分泌浆液粘液）、Wolfring和Krause副泪腺（分泌泪膜水质层）、Henle隐窝等。结膜的血供来源于眼动脉、睫状前动脉、泪腺动脉.
1．睑结膜睑结膜又分为睑缘部、睑板部和眶部。
睑缘部为皮肤和结膜本身之间移行的部分，向后连续于睑板部。自皮肤粘膜移行部向后2mm有一浅沟，即睑板下沟，为血管穿过进入结膜的部位。睑板部是一层薄而透明的、富有血管的粘膜，呈红色或淡红色。由于透明，可见黄色条状的睑板腺，睑结膜的睑板部与睑板紧密附着。眶部结膜位于睑板上缘和穹隆结膜之间，与其下的Miiller肌疏松相连，表面有些水平皱折，以便眼睑运动。
2．穹隆结膜穹隆结膜是连续的环状凹陷，只是在内侧因泪阜和结膜半月皱襞而间断。上穹相当于眶上缘水平，距角膜上缘约8~10mm。下穹与眶下缘很接近，距角膜下缘8mm。外穹深5mm，正达眼球赤道部的稍后方，距角膜颞侧缘4mm，穹隆结膜的血管很多，且富有静脉丛。
3．球结膜
球结膜是一层薄而透明的粘膜。球结膜与下面的组织疏松相连，故易于移动；当眼球向各方向运动时也有轻微的移动，究其原因，一方面由于下面疏松粘连，另一方面由于球结膜富有弹性。距角膜缘3mm范围内是角膜缘部结膜，与眼球囊和巩膜紧密结合。
（二）组织学结构
结膜因部位不同，结构上也有很大差异，结膜与其他粘膜一样，由上皮层和固有层组成，后者又分为腺样层和纤维层
1．结膜上皮层上睑的睑板部结膜上皮分为两层：深层是立方细胞，浅层由高的柱状细胞组成。移向穹隆结膜上皮在上述两层之间逐渐有第三层多边细胞嵌入。因此，虽然穹隆结膜的结构一般很像睑结膜但有三层而非两层上皮。下睑的睑板结膜上皮与上睑的不同：几乎全部由3~4层细胞组成，有时甚至多达六层。
从穹隆结膜到角膜缘，结膜中的腺体越来越少，后来杯状细胞全部消失，变得像表皮一样，但不角化。杯状细胞在结膜各部分都有，以穹隆结膜（尤以下穹）和结膜半月襞最多。它是在的卵圆形或圆形细胞，很像脂肪细胞。开始杯状细胞为圆形，越近表面细胞越大并更呈卵圆形，结膜浅层的杯状细胞也有小孔，通过小孔排出的主要为粘蛋白物质。其实杯状细胞是真正的单细胞粘液腺，能够湿润并保护角膜与结膜，所以即使泪腺摘除后也无损害。另一方面，无论泪液如何多，若杯状细胞受到破坏，都可导致结膜干燥。正常结膜中有杯状细胞，炎症情况时会增多。
2．结膜固有层又分为浅层的腺样层和深层的纤维层。
（1）腺样层：很薄，仅于穹隆结膜部发育最好，厚为50~70μm。它由细微结缔组织网组成，网眼中有淋巴细胞。此层止于睑板下沟，因而正常的结膜下有大量的淋巴细胞存在，睑缘部结膜中却没有。人类的结膜中有淋巴结，尤以外眦部为甚，于周边部常消失。病理情况下，这些淋巴结使结膜表面起伏不平称为假乳头。
（2）纤维层：一般较腺样层厚，位于结膜之下，故称结膜下结缔组织层更为确切。在后部，纤维层由上睑提肌及诸直肌腱膜鞘的扩展部形成；前部由眼球囊（眼球筋膜）构成。其中有结膜的血管和神经Miiller睑板平滑肌和Krause腺。

四、眼睑
（一）形态结构
1．解剖结构眼睑是两片能活动的皮肤皱襞，上睑向上至眉，并以眉弓为界；下睑向下连续于颊部皮肤，无明显分界，但相当于眶下缘的皮肤可有两条细沟，老年人特别明显。
当眼睁开时，上下睑缘之间有一横椭圆形的暴露区，即睑裂。睁眼时睑裂的大小因年龄和种族而异，出生时为19mm×10mm，成年人时，亚洲人大约为28mm×8mm，白种人大约为30mm×10mm。
上下睑缘内外相遇的“角”被称为内眦和外眦。中国人双外眦平均相距88.98mm，双内眦平均相距33.00mm。内眦由水平位的下睑缘和下方的上睑缘相接，与小管的方向相符，外眦直接与眼球接触。内眦钝圆，略作马蹄状，与眼球之间有泪湖相隔。湖中有一黄色小丘，叫做泪阜，其外侧是红色的结膜半月襞。
在结膜半月襞处的睑缘部，上下各有一小的高起，称为泪乳头，其中央有泪管的开口，即泪点。泪点外侧的睑缘具有睫毛，称为睑缘睫部；泪点内侧的睑缘无睫毛，也无睑板腺，称为睑缘泪部。
睑缘长约25~30mm，上、下睑缘各约2mm宽，有前后二唇。前唇圆，生有二、三排硬的睫毛。上睑睫毛较长，约8~12mm，数目较多，约100~150根，向前下弯曲；下睑睫毛较短，约6~8mm，数目较少，约50~75根，向前下弯曲。睫毛的颜色一般较头发深，也不因年老而变白，但由于某种疾病，如斑秃，可成白色。
眼睑的血供主要来自颈外动脉和眼动脉两大系统，并通过睑结膜血管向角膜供氧。
2．眼睑的腺体除了皮肤和结膜腺体外，在眼睑中有三种腺：睑板腺、睫腺（Mool腺）、睑缘腺（Zeis腺）。
（1）睑板腺：是位于睑板长形的皮脂腺，是泪膜类脂层的主要来源。睑板腺自睑板附着在游离缘，所以较长。腺管互相平行，垂直睑缘排列。上睑约25条，下睑约20条。每一腺有一条中管，其侧方有许多圆形开口，自此分泌皮脂，排泄到睑缘的皮脂能防止泪液外溢，使眼睑严密闭合，并能防止泪液浸蚀皮肤。
（2）Moll腺：是变态的汗腺，由不分支的螺旋状小管组成。小管的始端呈单纯的螺旋状，不像一般汗腺呈小球样，开口于Zeis腺、睫毛毛囊、眼睑缘。腺体约1.5~2mm长，靠近睫毛毛囊，且与睫毛毛囊呈平行的斜位排列。
（3）睑缘腺（Zeis腺）：是直接依附睫毛毛囊的变态皮脂腺，分泌形成泪膜类脂层。每腺退化成单一的盲管，或仅有二、三叶（一般皮脂腺有10~20个或以上的小叶），通常一根睫毛旁有两个睑缘腺。皮脂在睫毛及其浅层的上皮之间排出。
（二）眼睑的功能
眼睑作为眼球的保护屏障，能使眼球免受外伤或强烈光线的刺激的伤害；通过瞬目使泪膜湿润角膜和结膜表面；帮助瞳孔调节入射到视网膜上的光线；清除表面异物，冲走代谢碎片；泪囊具有泵压作用；通过瞬目将泪层均匀分布在角膜上。
上睑提肌是提上睑的主要肌肉。该肌起始于眶后部的蝶骨小翼，起始腱跨过上直肌，该肌的腹部位于上直肌上面，肌腱呈扇形分开，形成大的腱膜与眼睑相接，其纤维插到睑板前面，进入眼睑皮肤，少数纤维到结膜的穹隆部。
与之拮抗的主要肌肉是眼轮匝肌，作用是使眼闭合。该肌起始于睑内侧韧带，全部肌肉围绕睑裂，可分为两部分：眶部和睑部。眶部眼轮匝肌仅作为强迫闭眼时用；该肌用于一般瞬目时眼睑闭合，它又可分为两部分：
(1)Hornere肌：又称眼轮匝肌泪囊部，起始于泪后脊上部的粗糙处，通过压迫泪囊和泪管来影响泪囊的排泄。
（2 ）Riolan肌：位于睑缘的致密组织，是由很多细微的横纹肌组成，位于睑缘分泌腺导管的两侧，收缩时睑缘压向眼球，以保证眼睑闭合完全。
瞬目即为眼睑的闭合，分为非自主和自主性瞬目两种形式。自主性瞬目通常是对角膜干燥或刺激物、焦虑、噪音、污浊空气等的反应。相对湿度并不刺激自主性瞬目。其特点是上下睑同时运动使睑裂闭合。上睑运动向下而偏鼻侧；下睑由于肌肉与睑内侧韧带相连的关系也向鼻侧方向运动。非自主性瞬目的闭合形式与自主性基本相同，但经常出现不完全，不完全睑闭合每一个人都有，只是频率不一样。
平均瞬目率为每分钟12次。许多接触镜配戴者戴镜后会改变他们原来的瞬目特点，在临床上会导致对正常的角膜生理的干扰和角膜染色。
瞬目遮盖角膜切断网膜光线的来源的时间为0.13秒。正常情况下人们不会感觉到瞬目对视力有任何影响。
睡眠时无非自主性瞬目，但闭眼休息时则仍然存在。每次瞬目时伴有眼球的运动，称为“Bell”现象，一般情况下是向上和向颞侧。

五、其他相关结构
（一）巩膜
巩膜大致呈球形，直径22mm，覆盖80%的外眼表面。由很多胶原纤维组成，血管较少，活动度较小，表面较硬、韧。巩膜成分中的65%是水，干重中75%为胶原，10%为其他蛋白，1%为GAGs。胶原的不规则排列导致巩膜外观呈不透明白色。接触镜可设计成巩膜接触镜，覆盖角膜和巩膜。
（二）角巩缘
角膜和巩膜/球结膜之间的移行区，是重要的解剖参考点。深度为1.0mm，水平宽度1.5mm，垂直宽度2.0mm。角巩缘功能是为角膜周边部运送营养物质，是房水排出系统的部位，对于维持眼内压有意义。角巩缘的移行变化对接触镜的边缘设计有参考意义。
（三）瞳孔
瞳孔控制进入眼内的光线量，其直径对于镜片光学区的选择有影响。瞳孔直径对焦深也起调控作用。

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