一、角膜解剖生理与切口愈合
(一)角膜解剖
角膜呈完全透明状态，约占纤维膜的前1/6。成年人角膜水平径平均11.7mm(11.0~12.5mm)，女性略小；垂直径略短，平均10.2mm(10.0~11.5mm)。3岁以上儿童，其角膜直径已接近成人。中央瞳孔区附近大约4mm直径的圆形区内近似球形，其各点的曲率半径基本相等，而中央区以外的中间区和边缘部角膜较为扁平，各点曲率半径也不相等。从角膜前面测量，水平方向曲率半径为7.8mm，垂直方向为7.7mm；角膜后表面的曲率半径为6.2~6.8mm。角膜厚度各部分不同，中央部最薄，平均为0.5mm，周边部约为1mm。角膜的表面积为1.3cm2，为眼球总面积的1/14。
角膜分为五层，由前向后依次为:上皮细胞层、前弹力层、基质层、后弹力层和内皮细胞层。
1.角膜上皮层   是角膜最外边一层，解剖上与结膜相延续。角膜中央最薄，厚约50~60μm，约占全角膜厚度的10%，由5~6层细胞所组成。角膜周边上皮增厚，约 70~80μm，细胞增加到8~10层。根据不同研究者的报告，上皮层的屈光指数1.375~1.543，差异较大。
复层上皮细胞共分为三种:基底细胞、翼状细胞和表层细胞。在基底细胞与翼状细胞层间偶尔可见淋巴细胞及吞噬细胞。
(1)基底细胞层:位置最深。为一单层细胞，其底部紧接前弹力层，细胞的顶部与翼状细胞连接，每个细胞的大小及形状基本一致，为多角形、高柱状，高18μm、宽10μm。
基底细胞底部的细胞膜厚约8nm，其后面隔着11nm宽的间隙有一层基底膜。沿底部细胞膜有许多半桥粒，从半桥粒发射出一些微细纤维，穿过间隙与基底膜相连接，甚者继续向深部延伸，穿过基底膜进入前弹力层。这些半桥粒对上皮层在前弹力层上的粘附起了很大的作用。
电镜显示基底膜为完整的嗜锇酸层，厚约480Å。在角膜不同的部位基底膜的厚度不同，基底膜在中央部薄，在周边部基底膜厚，基底膜与后面的前弹力层混合在一起，界限不清楚。
相邻基底细胞的侧壁细胞膜以桥粒及粘连斑相连接，但后者较为少见。在基底细胞之间可以看到单树突或多树突的无髓鞘神经。在基底细胞前面为翼状细胞，两者的细胞膜之间为桥粒所连接，偶尔也可见粘连斑。

(2)翼状细胞:为多角形，在角膜中央区有2~3层，周边部变为4~5层。翼状细胞的前面呈凸面，其下面呈凹面。它向侧面延伸变细，形似翼状，与其相邻的细胞及基底细胞相连接，故名。当基底细胞进行有丝分裂向前移入翼状细胞层时，仍保持其多角形，但逐渐变细。
翼状细胞层的细胞膜显示出明显的交错对插。翼状细胞之间及翼状细胞与基底细胞之间以桥粒相连接。翼状细胞层的桥粒连接比基底细胞层多，且在翼状细胞层的表面细胞桥粒连接更多，翼状细胞层中的粘连斑比基底细胞层也更为常见。
(3)表层细胞:表层细胞分为两层。细胞长而细。细胞长约45μm，厚度约4μm。其细胞核扁平，长约25μm。
在翼状细胞层与表层细胞之间，桥粒连接与粘连斑更为多见。在上皮细胞层中，粘连小带仅见于表层细胞，这种粘连小带见于邻近角膜表面的细胞侧壁，紧接角膜前的泪膜。假若细胞的表层保护完好，其前面的细胞膜显示出许多小的微皱摺及微绒毛。微绒毛高O.5~1.Oμm，粗约0.5μm；微皱摺高0.5μm，粗0.5μm。微绒毛及微皱摺是表面上皮细胞正常结构的一部分，对角膜前泪膜的滞留起着重要作用。
2.Bowman膜   又名前弹力层。过去认为这是一层特殊的膜，电镜显示该膜主要由胶原纤维所构成。
Bowman膜厚约8~14μm，由胶原及基质所构成。除了Schwann细胞延伸到该层以外，前弹力层没有细胞成分。Schwann细胞的延伸部分沿着神经穿过的隧道到达角膜上皮层。前弹力层的前面是光滑的，与角膜上皮的基底膜相毗邻。后面与实质层融合在一起。在角膜周边部，前弹力层变薄，可出现细胞，甚至毛细血管。
前弹力层中的胶原纤维比实质中的胶原纤维细，排列松散且不规则。胶原纤维粗细均匀一致，直径为14~16nm(Jakus，1961)。胶原纤维周围的间隙为粘蛋白质所填充，与实质层的成分类似。角膜周边部的前弹力层纤维排列松散，其胶原纤维逐渐与球结膜的胶原纤维相融合。
此层抵抗力弱、易受损、无再生能力，PRK术后被激光消去，LASIK术后可保留。
3.角膜基质层   由胶原纤维所构成，厚约500μm，占整个角膜厚度的90%。角膜基质层共含有200~250个板层，板层相互重叠一起。每一板层厚2μm，宽9~26Oμm，长度横跨整个角膜。板层与角膜表面平行，板层之间也平行。角膜板层由胶原纤维组成，胶原纤维集合成扁平的纤维束，纤维束互相连合，形成规则的纤维板，纤维板层紧密重叠，构成基质层。
板层的主要成分除胶原纤维以外，尚有纤维细胞及基质，还可见 Schwann细胞，偶见淋巴细胞、巨噬细胞及多形核白细胞。
电镜下每一个切面均可见胶原纤维的纵切、斜切及横切面。胶原纤维相互平行，大小一致，间隔相等，其直径为32~36nm，其长度横跨角膜直径。纤维束被基质包绕并使其彼此分离。在角膜周边部，其结构逐渐接近巩膜，板层及其纤维成分走向不规则，纤维直径增加到60~70nm，纤维间隙不规则。
角膜基质包括粘蛋白及糖蛋白。基质充满了纤维与细胞没有占据的空隙，形成每一个胶原纤维的外套。
在整个角膜基质层中均有纤维细胞。在光镜下不能确定纤维细胞是在板层间或板层内。电镜下观察，纤维细胞位于板层间，偶尔延伸至板层内，纤维细胞有很多分枝突起，并向各个方向伸展，与相邻的纤维细胞分枝突起相连接。在连接部位往往有间隙，宽约20nm。偶尔可见细胞之间的紧密连接。

4.Descemet膜   又名后弹力层，是角膜内皮细胞的基底膜。该膜很容易与相邻的基质层及内皮细胞分离。后弹力层坚固，对化学物质和病理损害的抵抗力强。当整个角膜基质层破溃化脓时，它仍能存留无损，故临床上可见后弹力层膨出。正常角膜后弹力层可以再生，如有损伤撕裂为裂隙，将为内皮细胞形成新的后弹力层所修复；假若后弹力层被撕裂为大的裂口，则裂口的边缘向后卷曲进入前房，这显示后弹力层有一定的张力和弹性。
胎儿时期后弹力层比内皮细胞层薄，出生后两者厚度大致相同。以后，后弹力层逐渐增厚，约为内皮细胞的2~3倍。婴儿时期，后弹力层厚约3~4μm，成人为8~12μm。在角膜缘处，后弹力层散开，形成小梁的薄片。
电镜观察后弹力层为极其微细的胶原微丝所构成。
在角膜周边部，后弹力层增厚向前房突起，其表面为内皮细胞所遮盖，这些突起称为Hassall-Hele氏小体或疣。这种疣起始于青年时期，随着年龄的增长而逐渐增多。
5.角膜内皮层   为一单层细胞，大约由50万个六边形细胞所组成。细胞高5μm，宽18~2Oμm。细胞核位于细胞的中央部，为椭圆形，直径约7μm。细胞平均密度为2570个/mm2，随年龄增加而减少。在婴幼儿，内皮细胞进行有丝分裂，但在成年后不再进行有丝分裂，当内皮细胞损伤后，其缺损区由邻近的内皮细胞增大、扩展和移行滑动来覆盖。
内皮细胞后壁的细胞膜表面有微绒毛突向前房，每一细胞大约有20~30个微绒毛。微绒毛宽0.1~0.2μm，高0.5~0.6μm。相邻的内皮细胞侧壁细胞膜以粘连小带行、粘连斑及粘着斑相连接，但没有桥粒连接。在细胞的后1/3近前房处为闭锁小带。在细胞前2/3为闭锁斑及粘着斑，但不多见。除了这些连接以外，尚有复杂的交错对插。交错对插大都延伸到前房，呈现为边缘皱摺。
前壁细胞膜与Descemet氏膜连接。沿着前壁细胞膜可见许多致密度增加的小区。

(二)角膜生理
角膜的生理功能有以下几个方面:①与巩膜一起保护眼球；②角膜透明、无色、无血管、光线可以透过，进入眼内；③角膜虽薄，但有很高的屈光能力，这是由于角膜前表面接触的是空气，屈光射指数是1.376，为眼提供了70%的屈光力；晶体虽厚，弯曲度也大，但与其周围液体的屈光指数近似，所以屈光能力远不如角膜。
为维持上述功能，角膜需要有其固有的化学成分和物理特性；需要充分的营养和正常的代谢；角膜的感觉敏锐，与眼的保护机制有密切关系。
1.角膜的化学成分
(1)水:角膜水的含量在72%~82%之间。
(2)蛋白质:除水之外，另一个含量较多的成分是蛋白质，约占18%~20%(其中胶原蛋白约15%，其它蛋白质约5%)。将角膜组织浸泡在蒸馏水中，有一部分蛋白可被浸出，称为可溶性蛋白。从临床角度看，可溶性蛋白很重要，因为它们可能是角膜抗原的决定因素，与角膜移植片的透明存活有着密切关系。
胶原蛋白占角膜干重的75%，应用稀释的醋酸能够移出一小部分胶原蛋白，其大部分不溶于稀释的酸、碱溶液。
(3)酶:角膜内含有各种酶，例如磷酸脂酶、淀粉酶、三磷酸腺苷酶、胆碱酯酶、胶原酶，这些酶在上皮和内皮细胞内含量较基质内多，这也说明前者的代谢较后者旺盛。
(4)粘多糖:存在于胶原纤维间隙，起水合作用。它是由50%硫酸角蛋白，25%软骨素和 25%硫酸软骨素A三部分组成。粘多糖代谢紊乱时，可引起角膜混浊。
(5)无机盐:角膜含有各种无机盐类:如钠、钾、钙、镁和锌，同时也含有氯化物、乳酸盐、磷酸盐和硫酸盐等。
(6)其他:除了上述物质之外，角膜还含有一些其他物质，如:糖原、氨基酸(甘氨酸和羟脯氨酸含量较高)、抗坏血酸和脂质，后者是很有意义的，在某些眼病和角膜营养不良时，脂质含量明显增加。

2.角膜的营养和代谢  角膜的营养物质一般认为有三个来源:角膜周围毛细血管、泪液和前房水。在三者中前房水是其主要来源。营养物质到达角膜之后，通过一系列的代谢过程，所取得的能量供给组织的正常需要，对角膜来说，主要是用来维持它的透明性和角膜的脱水状态。
葡萄糖和氧气是参与角膜代谢的两个主要物质。葡萄糖的代谢:①是在无氧的条件下通过酵解，生成乳酸和丙酮酸，少部分丙酮酸再经三羧酸循环生成二氧化碳和水；②是在有氧的情况下，通过三羧酸循环完全氧化，生成二氧化碳和水。前者1mol葡萄糖产生2mol ATP，后者1mol葡萄糖完全氧化能够产生36mol ATP。
角膜的葡萄糖能够以糖原形式储存，其含量约为2mg/g角膜组织。当角膜外伤或手术后，组织需要更多的能量进行修复时，糖原即被分解；上皮内的葡萄糖可以通过戊糖磷酸支路进行代谢，它的代谢特点是形成5-磷酸核糖和还原型磷酸烟酸酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPN)。在角膜内合成脂质时，需要戊糖磷酸支路形成NADPN，而磷酸核糖可以形成核酸(DNA和RNA)。
角膜呼吸所需的氧来自四个途径:角膜前泪液膜、房水、角膜缘毛细血管和睑结膜毛细血管。角膜上皮所消耗的氧主要是经过角膜前泪液膜从大气中获得；在闭眼时由睑结膜和角膜缘毛细血管弥散而来，其氧分压约为7.332kPa(55mmHg)；角膜基质深层和内皮所需的氧来自前房水。当长期配戴大而紧的接触镜时，由于缺氧，角膜可以出现水肿；如果在密闭的护目镜内充满氮气，角膜也会水肿，这是由于无氧条件下，角膜上皮产生过量乳酸，导致角膜基质的肿胀和混浊。
在正常情况下，角膜代谢产生乳酸，浓度约为110mg/100ml，在缺氧情况下乳酸产量增多。在生理性pH时，乳酸100%呈离子状态。没有代谢的乳酸大部分扩散到角膜前泪膜，少部分经内皮扩散到房水。
二氧化碳的排泄主要通过角膜前表面向大气中直接扩散。与上皮相比房水中含有较高浓度的二氧化碳，在非离子状态下，它是脂溶性的，故很容易由内向外扩散。

3.角膜的神经支配与敏感性  角膜是人体最敏感的区域，其感觉神经丰富，神经末梢来自三叉神经第一主支眼支，经睫状神经到达角膜。睫状神经在角膜缘后不远处自脉络膜上腔穿出眼球，发出细支向前伸延互相吻合，并与结膜的神经吻合，在巩膜不同深度形成角膜缘神经丛。
自神经丛有60~80支有髓神经于角膜厚度的中1/3处从角膜缘进入角膜，大部分由颞侧和鼻侧角膜缘进入。所以在角膜缘处的神经纤维显得粗些，以后逐渐变细，神经纤维继续前行，分成双叉、三叉或T字形，有许多纤维互相重叠，向浅表前行达Bowman膜，在其下形成致密的神经丛。进入角膜后在角膜缘内1~2mm处脱去髓鞘，构成神经丛分布于角膜各层。浅层的神经丛发出垂直小支穿过前弹力层，分成细纤维终止于角膜上皮细胞之间，所以角膜知觉特别敏感。向深层走行的神经纤维不穿过Descemet膜。
角膜上皮有三种感觉:冷热觉、痛觉和触觉(压觉)。冷热觉是从结膜进入角膜的Krause终球所感受，当应用局部麻醉剂时，痛觉和触觉先消失、冷热觉慢些，因此在它被完全抑制之前，可以导致一种不快的冷的感觉。触觉和痛觉在角膜中央最敏感，可用角膜知觉计进行检查，具体办法有2种，一种是直接询问法；另一种是以眨眼反应为标准的客观检查，其阈值常常用压力来记录，根据Records(1979)报道中央是15mg，近角膜缘处增加到31mg(主观阈值)，而客观阈值为 34mg。国人角膜的触觉似比国外记载敏感，中央为11.57±4.17mg，周边为11.87±4.68~15.42±9.58mg。
角膜的感觉在早晨较低，晚上较高，其原因可能是经过一夜的眼睑闭合，或者是由于眼内压的变化，早晨角膜上皮常有轻度的水肿所致。
角膜的感觉随年龄而下降，角膜的刺激阈值在儿童时期为10~15mg，60岁时为40~50mg。女性比男性的角膜知觉稍敏感，但在月经期下降。当眼科手术在角膜缘作切口时，术后6~9月，神经末梢可以再生，但在穿透性角膜移植术后，角膜移植片的感觉常常不能完全恢复。