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目的: 利用离体膨胀实验测量分析辐照度不同而总能量保持不变的多组角膜胶原交联术(Corneal Collagen Cross-linking,CXL)对兔眼角膜生物力学性能的变化规律,从而验证该本生-罗斯科法则在活体兔眼的CXL上是否成立,为临床治疗参数的选择提供依据。 方法: 健康日本大耳白兔84只,平均体重2.0~2.5Kg,随机分成7组。每组兔子的左眼作为实验眼,去除中央8-9㈣直径的角膜上皮后用0.22%的核黄素溶液点眼,每3分钟滴1次,滴30分钟。然后用370nm紫外光的照射,总能量保持5.4J/cm2不变,根据不同分组给予不同辐照度及照射时间组合:第1组用3 mW/cm2照射30分钟,命名为3 mW组;第2组用9 mW/cm2照射10分钟,命名为9mW组;第3组用18mW/cm2照射5分钟,命名为18mW组;第4组30mW/cm2照射3分钟,命名为30mW组;第5组45mW/cm2照射2分钟,命名为45mW组;第6组90mW/cm2照射1分钟,命名为90mW组;第7组去除上皮后滴30分钟的核黄素溶液但无紫外光照射,命名为NUVA组;每组兔子的右眼作为空白对照组完全不处理。于术后一周对兔子处以安乐死,取下眼球后立即进行离体膨胀实验。将角膜制成附带2mm巩膜条带的完整角膜样本,固定于膨胀实验平台;测量不同压力下角膜前顶点的位移变化曲线,设为目标曲线;有限元模拟角膜膨胀,输出角膜模拟形变和压力关系曲线,设为拟合曲线。借助优化软件(Ls-opt)逆向建模使得拟合与目标曲线尽量贴合即RMS最小,迭代计算获得角膜应力、应变和正切模量值。所有结果采用SPSS19.0统计软件进行分析,数据以(x)±s表示。不同辐照度的角膜交联术后正切模量的比较采用重复测量方差分析进行统计学分析。以P<0.05为差异具有统计学意义。 结果: 低辐照度CXL组的兔角膜前顶点位移和压力之间的关系曲线与空白对照组相比有明显差异。在空白对照组中,兔角膜前顶点的位移和眼内压的关系曲线呈非线性,在低压力阶段,角膜前顶点的位移随着越来越大的压力而显著增加,当压力增加到一定程度,角膜前顶点的位移开始变得缓慢。而低辐照度紫外光/长时间照射的CXL组(3mW组和9 mW组)可观察到整个压力位移曲线较空白对照组明显下降,并且低压力阶段的曲线长度较空白对照组明显缩短。辐照度越低照射时间越长,兔角膜前顶点位移和压力之间的关系曲线显得越低平。 在体CXL后1周,兔角膜正切模量增加幅度随着紫外线辐照度的增加而降低。在不同应力下时(0.002 Mpa,0.004 Mpa,0.006Mpa),3mW组和9mW组相较于仅紫外光照射组(NUVA组)的角膜正切模量均有显著性升高(P<0.05),增加比例分别为122.1%~145.7%和101.9%~103.6%。而18mW组、30mW组、45mW组、90mW组均较NUVA组的正切弹性模量无显著差异(P>0.05)。 结论: 总能量保持不变的情况下,不同辐照度的角膜胶原交联术的交联效果随辐照度增加而降低。本生-罗斯科法则在活体兔眼的CXL上并不适用,这可能和不同辐照度的交联术所需要的氧气消耗不同有关。