无缝合甘油保存角膜栓用于穿孔修复的概念验证研究：袖扣式设计、眼库处理及离体爆破压力测试

《Cornea Open》：Proof-of-Concept Study of a Sutureless Glycerin-Preserved Corneal Plug for Perforation Repair: Cufflink Design, Eye Bank Processing, and Ex Vivo Burst Pressure Testing

角膜溶解性穿孔的无缝合袖扣形角膜塞开发及测试：采用甘油保存1个月角膜，设计手动和设备切割两种方法，设备切割的角膜塞爆破压力显著更高（465±17 mmHg vs. 385±107 mmHg），尺寸一致性更好。

　　这项研究致力于开发一种无需缝合的、具有类似袖扣形状的角膜插件，用于管理角膜溶解性穿孔。研究团队还建立了一个体外穿孔模型，以评估插件的性能。这一创新方法旨在结合当前标准治疗（SOC）的便捷性与更持久的修复效果，从而为角膜穿孔提供一种更加实用和可扩展的解决方案。

角膜穿孔是一种严重的眼科急症，可能导致诸如眼内炎、脉络膜出血和失明等威胁视力的并发症。穿孔通常由切割性外伤或角膜溃疡的进展引起，包括感染性（如细菌、真菌、疱疹性）和非感染性（如神经性、暴露性、自身免疫性）原因。这类穿孔的特征是角膜基质层出现一个孔洞，其下方往往伴有更广泛的基质溶解区域。相比之下，切割性穿孔则通常表现为完整的角膜层被切断，而不具备这种“缺口”结构。当前，临床常用的标准治疗是使用氰基丙烯酸酯组织粘合剂（CTA）进行临时封堵，有时会配合使用从手术布料上冲压出的聚乙烯圆盘。尽管这种技术操作简便，可以在没有手术室的门诊环境中完成，但其效果通常较为短暂，多数患者在6个月内仍需接受进一步手术。

为了克服这一局限，研究团队提出了一种新的角膜插件概念。这种插件由两片叶状结构组成，中间通过一个环形沟槽连接，类似于袖扣的结构。这种设计不仅能够提供更强的密封效果，还能在门诊环境中进行应用。为了提高插件的一致性和可靠性，研究团队还开发了两种简易的切割设备，其中一种可以由非外科医生（如眼库技术人员）操作，从而提升该技术的可推广性。

插件的材料选择是基于对角膜组织特性的深入研究。经过测试，研究团队发现使用甘油保存的角膜组织能够提供更好的机械性能，这种保存方法已经应用多年，能够有效保持角膜组织的结构完整性，并且具有较长的保存期限。甘油保存的角膜组织比新鲜组织更厚、更坚硬，适合进行精确的切割操作。相比之下，短时间保存的角膜组织由于其柔软性和薄度，难以形成稳定的环形沟槽结构。因此，所有插件均采用至少保存一个月的甘油角膜组织进行制作。

在切割方法上，研究团队首先尝试了手动切割方式，但发现这种方式在控制插件高度和沟槽深度方面存在较大困难，导致插件尺寸不一致，密封效果不稳定。为此，研究团队设计了一种设备辅助的切割方法。这种设备由多个真空凹槽组成，可以固定角膜组织并确保切割的准确性。此外，还设计了另一种专门用于制作环形沟槽的设备，该设备通过固定刀片高度和旋转平台实现一致的切割效果。这些设备的引入显著提高了插件的一致性和密封强度，同时降低了对专业外科手术技能的依赖。

为了评估插件的性能，研究团队建立了一个体外穿孔模型。该模型通过使用Dremel工具在角膜-巩膜环上制造模拟角膜溶解性穿孔，包括先制造一个较大的基质溶解区域，然后通过扩大孔洞形成一个直径约为1毫米的全层穿孔。随后，使用插件和CTA进行封堵，并通过爆破压力测试来评估其密封效果。测试结果显示，设备切割的插件在爆破压力测试中表现优于手动切割的插件，前者能够承受更高的压力，且尺寸一致性更高。这表明设备切割方法在提高插件性能方面具有显著优势。

研究团队还对插件的尺寸进行了详细分析，使用Fiji软件测量了插件的厚度、叶状结构的厚度以及沟槽的深度。结果显示，插件的高度和叶状厚度与目标尺寸相比没有显著差异，但沟槽深度存在轻微的偏差。这一结果提示，在进一步优化设备设计时，可能需要对沟槽深度进行更精确的控制，以确保插件的密封性能达到最佳水平。

在讨论部分，研究团队强调了该插件设计的多重优势。首先，袖扣形状的结构使得插件能够更有效地与穿孔边缘结合，从而提供更强的机械密封效果。其次，插件的内部叶状结构能够通过前房液体的压力增强其固定性，类似于一个阀门的作用，有效防止插件被排出。此外，外部叶状结构不仅能够防止插件移位，还为CTA的粘合提供了更大的接触面积，从而提升了整体的修复效果。相比传统的SOC方法，该插件设计允许CTA在密封完成后进一步增强粘合效果，避免了在粘合过程中可能引发的不稳定性。

从临床应用的角度来看，使用甘油保存的角膜组织作为插件材料具有显著的战略优势。一方面，这种材料的货架稳定性使得插件可以在非手术环境下长期保存，便于眼库进行批量生产和分发。另一方面，插件在重新水合后可能会因为水肿而更加紧密地贴合穿孔区域，从而增强其密封性能。此外，由于插件是无细胞的，其免疫原性较低，有助于减少术后炎症反应。

研究团队还提到，尽管本研究没有直接比较设备切割插件与SOC治疗的效果，但所有插件在爆破压力测试中均能承受超过125毫米汞柱的压力，这正是眼压因揉眼而升高的阈值。这一结果表明，该插件在临床环境中具有良好的适用性。此外，研究团队指出，当前的文献中尚未有对使用设备切割甘油保存插件的研究，这表明该技术具有较大的创新性和应用潜力。

尽管本研究在方法和设计上具有一定的突破性，但也存在一些局限性。首先，研究样本数量有限，仅使用了五组插件进行测试，这可能影响结果的代表性。其次，体外模型无法完全模拟眼表的动态变化，例如眨眼和泪液流动，这些因素可能对穿孔的形成和修复效果产生影响。最后，由于所有设备切割的插件在测试中均达到了泵的最大输出压力，这可能导致对插件性能差异的低估。因此，未来的研究需要扩大样本量，并在更接近真实眼内环境的模型中进一步验证该技术的可行性。

总的来说，这项研究成功地开发并测试了一种甘油保存的袖扣形状角膜插件，用于角膜溶解性穿孔的管理。该插件不仅在结构设计上具有创新性，还通过设备辅助的切割方法提高了其一致性和密封强度。研究团队还开发了两种简易设备，使非外科医生能够参与插件的制作过程，从而提升该技术的可推广性。未来的研究应进一步探索不同穿孔尺寸和插件尺寸之间的最佳比例，以及该插件与SOC治疗的直接对比。此外，还需评估该技术在完整眼球模型中的应用效果，以确保其在实际临床环境中的安全性和有效性。这项研究为角膜穿孔的管理提供了一种新的思路，具有重要的临床和科研价值。