(5)角膜血管新生与白细胞浸润相关说:在正常角膜内，基本上没有白细胞，在角膜血管新生之前先有白细胞的浸润。例如:角膜化学腐蚀伤时，或者向兔角膜内注射牛血清白蛋白或抗原抗体复合物时.都是先引起局部明显的白细胞浸润，然后出现新生血管。Fromer和Klintwor(1976)用X线照射鼠全身，抑制白细胞浸润后，用硝酸银造成角膜腐蚀伤，在这种情况下，无血管新生。如果角膜烧伤后，经一天再用X线照射全身，则有角膜新生血管形成。用X线照射耗竭白细胞后，再注入多核白细胞于角膜中，可诱发角膜新生血管。将多核白细胞粉碎离心，将上清液和沉淀物分别注入兔角膜内，结果上清液注射组引起了角膜新生血管的形成。但是1978年Sholley等提出了完全相反的报告，在用X线照射消除白细胞的鼠中，发现仍可引起角膜新生血管.但在程度上明显轻于未照射组。这个实验证明，白细胞在角膜血管形成中，并不是不可少的，很可能起着加强作用。
我们可以推断:在正常情况下，角膜组织紧密，血管不得而入，一旦组织水肿，基质变得疏松，血管就有了侵入的条件，但这决不是唯一因素，白细胞的浸润、抑制因子的破坏、刺激因子的产生，都可能参与角膜血管的新生。总之还不完全清楚新生血管的产生机制，以上只是从不同侧面对角膜血管新生的认识。

(三)角膜创口愈合
角膜位于眼球的前部，受伤机会颇多。角膜移植和许多内眼手术又常在角膜及角膜缘切口，以及角膜屈光手术在角膜上作切口和激光切削，因此了解角膜创口的正常愈合，是很有实际意义的。
1.上皮及Bowman膜的愈合  角膜上皮受伤之后，附近细胞变形，开始以阿米巴运动形式向创面移动，爬过暴露的基底膜，形成新的单层上皮覆盖缺损区。伤后创缘附近的上皮细胞的分裂机能暂时受到抑制，但在离开缺损处则无此现象，上皮缺损处及其附近由于上皮移动而变薄，数周至数月后可因细胞分裂而增厚、填平变薄区，最后恢夏到5~6层上皮细胞的正常状态。
小的上皮缺损，可以在24小时内修复；面积较大时，所需时间较长；当整个角膜表面的上皮细胞被刮除时，它的愈合过程，是角膜缘的结膜细胞通过有丝分裂和阿米巴运动来修复和覆盖角膜上皮的缺损处，上皮修复的初期，细胞排列不整齐，细胞间的结合也不紧密，上皮细胞基底膜、半桥粒也未完善，细胞与基底膜连接还未牢固，很容易剥脱或被水肿托起，甚至在夜间睡眠时，发生新生上皮与睑结膜粘着，当突然睁眼时，有时发生剥脱，引起一种疼痛的感觉。一般在数周之后，上皮细胞才能与基底膜牢固粘着，由于上皮可以再生，单纯上皮损伤不留下疤痕。
在正常情况下，上皮细胞镶嵌结构紧密，荧光素溶液无法穿透。角膜上皮细胞受损时，细胞间的紧密连接被破坏，荧光素很容易到达基底膜和浅层基质，被染成绿色。
Bowman膜无再生能力，若受外伤、激光切削或缺损时，由成纤维细胞所充填，所以它创伤之后，多少要造成一些角膜混浊，如在角膜激光手术后形成的haze。

2.基质层的伤口愈合  在实质层外伤或受到切割时，创口处立刻吸水，水肿、隆起，在创缘周围出现中性白细胞和巨噬细胞，这些细胞来自泪液和角膜缘毛细血管网。与此同时，创缘角膜细胞失去突起，出现核小体，酶活性亢进，原来稳定的纤维细胞变成成纤维细胞，出现不规则的前胶原和胶原纤维。由于角膜上皮细胞分裂较快，迅速填满创口，这时可以给人一个假像，似乎创口已经愈合，但是由于上皮细胞不能产生胶原细织，并给予创口很强的张力，此时创口很容易侈开，在此之后，炎症反应下降，创口进入重建阶段，纤维组织逐渐填满缺损，新的胶原纤维排列很不规则，在临床上留下不同程度的疤痕。新形成的疤痕其抗张力需不断加强，如穿透性角膜移植的创口，需要在数月甚至数年之后，其抗张力才逐渐接近于正常，而在放射状角膜切开术后数年，仍有原切口遭外伤时裂开的例子。

3.后弹力层及内皮的伤口愈合  后弹力层破裂时，由于结构的关系，它的创缘常常卷曲，附近角膜内皮细胞开始变大、移行，遮盖内皮缺损区。新的内皮细胞开始分泌，1~6个月后，重新形成一层新的后弹力层，卷曲的后弹力层可以残留终生。角膜内皮细胞较上皮修复过程稍慢，约在伤后3天才能将创口覆盖。
大的角膜穿通伤，如未作及时处理，在创口内常有大量纤维素充填，或者有虹膜嵌入，然后这些组织纤维化并形成疤痕，这样的创口常常有血管新生。

4.延缓角膜创口愈合的药物  大量的激素可以抑制成纤维细胞的形成减缓角膜创口的愈合，如用量较小，一般影响不大。可卡因被认为是对角膜上皮损伤最严重的一种表面麻醉剂，它可使角膜上皮内球蛋白发生可逆性沉淀，易致上皮剥脱。但是其他大多数的数表面麻醉剂，如丁卡因，也有轻重不同的类似作用，在滴用表面麻醉剂时，闭合眼睑，可减少此现象的发生。
紫外线对上皮细胞的有丝分裂有不同程度的影响，较大剂量的紫外线照射后，可引起角膜上皮细胞核的分解、坏死以及上皮层与实质层的分离。

二、角膜生物力学
     
角膜是生物组织，不是一块塑料!这似乎是浅显的道理，但是真正了解这个道理，却用了许多年。激光用于角膜组织切削许多年之后，Roberts(1997)才明确提出这个观点，并逐渐被接受、激光工程师们设计出了精确到0.1 micron的激光用来切削角膜，但是激光切削之后数月乃至数年在角膜组织间发生的变化并不在工程师们的预料之中，就是因为角膜是一块生物组织。
    
现在我们知道，为了获得理想的角膜切削效果，需要克服的一个主要障碍是现在的手术模式不能充分预测激光切削后角膜的反应。当前的角膜切削设计是工程师和医生们以“暗箱”(black box)的方式进行的，即，在一个“暗箱“的两端，“输入”参数(角膜切削设计)和“输出”参数(手术数月数年后患者的屈光力、视力、眩光等)之间的做了大量直接的相关性研究，而并不了解这个“暗箱”中发生了什么，即，在很大程度上忽略了“输入”和“输出”的数理关系 ——所有相关因子之间的真正的相互作用的机制(图2-2)。

手术最终的效果与以下两方面有关:
1.由物理规则本身导致的结果——基于物理力学等的数学计算。
2.由生物组织决定的结果——基于概率和大范围的临床病例回归分析的统计关系。
最初在PRK上试用的是Munnerlyn等人的简单模式。这种“形态相减”模式是基于对组织去除和曲率改变的逻辑几何研究，即简单地把角膜看成是一块“塑料”，其总厚度减去激光切削去除的厚度得到剩余的角膜厚度。这种模式并没有得到预期的屈光矫正效果，临床结果很快表明此模式不够完善。因此后来对角膜反应复杂性的逐渐认识和大量的临床经验导致越来越依赖于经验性设计。直到现在，一般的角膜切削方案还是根据大量的临床数据分析评估得出的屈光效果来设计，并没有真正了解角膜被切削改变结构后的生物-物理反应。
随着地形图和波前像差引导的角膜切削模式的发展，角膜激光切削越来越精确。然而，不确定的、非一般的因素所造成的角膜反应仍然对屈光矫正和视觉效果产生影响。以大量临床经验和回归分析进行角膜切削在许多患者中已得到很好的结果，但仍然不可能为医生和患者不断上升的个性化的需求提供准确的预测。从概率中得出的设计更适用于平均人群而不是个性化个体，因此某种程度上的预测误差是不可避免的。
但今后角膜切削所面临的基本挑战是发展个性化的角膜切削模式而不是依赖经验的模式，下面主要说明角膜生物力学在角膜对切削的反应中的决定性作用和个性化角膜切削模式的原理。

1.目前的激光屈光手术的“形态相减”模式   Munnerlyn等提出的这一概念可作为改进目前切削算法的起点。对于近视切削，手术前后的角膜均可看成是一个球镜，术前曲率大于术后，术后角膜的厚度为术前角膜厚度与最大切削深度之差，切削深度取决于切削范围的大小。涉及切削的组织只是简单地移除或“相减”得到最后的结果。远视眼的概念与近视眼相似，只是切削位置不同，引起术后曲率增加。这种概念将角膜作为类似一块塑料的均一结构来处理，此模式基于三个错误的假设:
(1)受手术影响的只是切削区范围内的这部分角膜。
(2)“你所切除的即你所得到的”。
(3)即使切削区外发生了改变，也不影响中央角膜的形态或视力。
大量临床经验和实验室研究都已证明上述假设是错误的:
(1)切削区域外的角膜隆起度、厚度和曲率比术前增加。
(2)所得到的并非所切除的，与“形态相减”模式的结果不一致。
(3)切削区域外角膜隆起度越增加，中央曲率将越平坦，并可影响中心视力。

2.角膜切除术导致曲率变化的生物力学模式  近十年来有很多角膜生物力学的研究，包括角膜主要内在特性如弹性系数和剪切系数的活体测量，建立了许多用于估计对模拟角膜切除术引起的角膜结构反应的计算方法。虽然在特定条件下对角膜作了一些基础研究，但是在模拟激光角膜切除术引起的结构改变仍较少。

3.生物力学理论  就是角膜在接受激光切削后角膜生物力学的基本反应。该理论假设在 PRK、PTK和LASIK的手术过程中，中央切削可直接引起角膜板层圆形切断，在角膜张力的作用下，相应的周边角膜板层出现继发性松弛，由此引起角膜周边细胞外基质的减压和切削区域外基质厚度的增加(图2-3)。同时假设，主要由于角膜板层内交联的存在，角膜周边的这种反应对中央曲率有着重大的影响，控制着基质的前1/3和周边，与板层切断力和板层内聚力有关。板层内压力产生于基质的周边扩张，可通过板层下交联网络的力学传递，影响到中央的前表面(图2-4)。周边区向外的张力使中央区角膜更为平坦，与切削形状无关。因此，即使是近视切削形状，角膜周边部的生物力学改变可引起中央角膜术后急速变平，致使屈光力向远视漂移。

角膜的结构基础和动力学:
角膜在解剖上分为五层，只有Bowman膜和基质层含有胶原纤维，被认为是提供角膜张力的主要部分。上皮细胞的修复很少或没有引起角膜前表面曲率的改变，一般认为在角膜的张力中上皮细胞的作用极小。
    
对人体和兔子的基质层和Descemet膜进行比较表明，不管眼内压如何变化，Descemet层基本上没有张力，而基质层充满张力。结论是，在生理学的压力范围中，上皮细胞层和Descmet膜没有分摊角膜张力的功能。
    
而Bowman膜独立的胶质纤维比基质层小2/3(直径为20~25mm)，随意分布于厚度为8~12μm的薄层,与角膜张力的构成有关。
    
角膜基质层占了整个角膜厚度的90%，被认为是角膜受损时力学反应最主要的部分。基质中水几乎占了78%、15%为胶原、7%为蛋白质、蛋白多糖和盐，300~500层平行的胶原纤维没有间断。在基质层内侧2/3，每层与其前后相邻各层交织成一定的角度。而在外侧1/3，各层有更多的分支(常与角膜面成斜角)相互交织，在角膜周边的胶原比中央相互交织更多。电镜下观察连接各层的胶原束有重要的层间张力负荷的结构基础。这表明层间的自然粘附力是很重要的，也符合上述生物力学理论:正是这些层间的连接提供了在激光角膜切削中角膜周边基质扩张和中央变平的力学联系，实验也发现周边部的粘附力比中央大，这与角膜周边胶原相互交织更多是一致的。研究还发现颞侧和鼻侧角膜周边水平子午线上的层间粘附力是一样的，而垂直子午线上有很大的不同，上边较下边大。粘附力的非对称性分布可能是导致角膜散光的重要原因之一。
    
板层间的粘附力与剪切力这两个术语经常互用，有必要将这两个概念区分开来。粘附力，是平行于板层、往切削平面垂直方向牵引使基质层分离的力量(像剥香蕉皮)，是板层间在横向上抵抗分离的一种抵抗力，是背离角膜中央的一种作用力。剪切力，则是两个轴向(纵向方向)相互平行的板层表面之间的对抗相切及相互滑动的力量，是贯穿整个板层表面之间的力量的一个构成部分，在量上也是比较大的，在角膜对激光切削反应的生物力学模式中，这两种力都可能有助于将压力从周边转移至中央(图2-5)。

在曲率改变的生物力学模式中，基质的板层结构与承受张力的胶原网络是一个自然的因素。然而基质的纤维结构与水分之间的关系，也是基质的主要成分，胶原纤维混合于透明质酸钠和各种硫酸软骨素构成的一个矩阵之中。这两种结构，除了硫酸软骨素外，都有显著的亲水性，在整个基质完全受压时可形成基质内流动性负压。眼内压通过基质后表面的直接作用以及它对板层的张力进一步压缩基质，基质层间的压力，因为它有吸收水分进入基质的倾向，称为“水肿压”，通常为-50~-60mmHg。
在生理状态下，通过板层张力、泪膜的蒸发、上皮细胞和内皮细胞对水的低渗透性以及活跃的内皮细胞对重碳酸盐的转移等等的结合，角膜保持相对的脱水状态和抵制水肿的趋势。虽然在角膜切削的过程中，中央区成比例地被切除，但未切削的周边区张力丢失，从而引起流体静力学上的不均衡，周边基质变厚，就像在继续流动。
这种力的作用导致向远视漂移的临床现象可能在PTK中更为明显，虽然生物力学所致的中央部变平坦有促进近视矫正和抑制远视矫正的作用，但是它在PRK和LASIK手术中所引起的屈光力变化出是十分重要的。

 4.临床研究对此生物力学模式的证明  已经报道的临床研究，为屈光手术中的角膜反应设计性生物力学模型提供了直接的支持:此设计模型的主要特征包括生物力学的非切削外形依赖性的中央角膜变平，以及周边角膜基质变厚。
 
5.个性化切削过程中角膜的生物力学的影响  在活体中，临床上的数据已用于各种激光系统和角膜测量仪器，证明角膜并不像塑料片，角膜对其结构改变产生生物力学的反应在激光屈光手术中增强了。在没有影响到可接受的、结构完整性的程度下因生物力学而变平，并未涉及250μm的基质床，最后角膜的形状如何取决于生物力学的反应，取决于恢复情况和所需的切削，其答案不明了，还要进行进一步的研究，建立在屈光手术的外形切削模式中波前像差和地形图引导的个体化切削是不完善的。规划好的切削是得不到地形图或波前像差所期望的结果的。经验性的算法常常是“好办法”，与目前发展的切削算法相似。然而，如果不理解设计和所得结果间差异产生的机制，不可能总是能够消除像差且视力达到20/10。原发性治疗和继发性治疗所产生的反应是不同的，因为角膜的结构和生物力学不同。