基于仿真的青光眼滤过手术比较研究，采用计算流体动力学方法

《Medicine》：A simulation-based comparative study of glaucoma filtration surgeries using computational fluid dynamics

本研究利用计算流体动力学（CFD）模拟比较了青光眼手术中trabeculectomy、NPDS和mNPDS的即时术后眼内压（IOP）效果。结果显示，mNPDS的IOP降低与trabeculectomy相当（6.98 mmHg vs 7 mmHg），而NPDS效果较差（23.4 mmHg）。CFD揭示了不同手术的流体动力学特征，为手术决策提供依据。

　　近年来，随着医学技术的不断进步，越来越多的新型手术方法被引入以治疗青光眼这一常见的眼科疾病。青光眼是一种以眼内压（IOP）升高为特征的疾病，若不及时干预，可能导致视神经损伤和视力丧失。传统的治疗方法包括药物治疗和手术治疗，其中，小梁切除术被认为是降低眼内压的“黄金标准”。然而，这种手术虽然有效，但存在一定的并发症风险，如术后低眼压、眼压过低（hypotony）以及白内障的发展。因此，研究人员一直在探索更安全、更有效的替代手术方案，其中非穿透性深板层切除术（NPDS）因其微创特性而受到关注。

然而，NPDS的临床效果一直存在争议。部分研究认为其效果不如小梁切除术，而另一些研究则指出其可以达到相似的降压效果。为了进一步明确NPDS的实际效果，研究人员提出了一种改良的NPDS（mNPDS），即在手术过程中移除睫状肌附近的非穿透性深板层切除术区域中的小梁网（TM）的一部分，尤其是靠近Schlemm管的区域（JCT）。这一改良被认为可能增强术后眼内压的下降效果，但其具体影响仍需通过更精确的模拟手段进行评估。

在这一背景下，计算流体力学（CFD）作为一种虚拟模拟工具，被用于评估不同青光眼手术方法对眼内压的影响。CFD通过建立三维模型，模拟眼内房水流动的物理过程，从而预测术后眼内压变化。这种技术不仅能够提供定量数据，如眼内压数值，还能够展示房水流动的动态变化，为外科医生提供更直观的手术效果分析。相比于传统的临床试验，CFD模拟具有成本低、周期短的优势，可以作为初步评估手术效果的重要手段。

本研究采用CFD技术，对小梁切除术、NPDS和mNPDS三种手术方法进行了比较分析。研究者创建了一个理想化的前房段三维模型，模拟了手术后房水流动的变化。通过调整模型参数，如边界条件、流体性质和手术结构，研究人员能够评估不同手术方式对眼内压的影响。结果显示，NPDS在手术后眼内压下降方面不如小梁切除术，其术后眼内压为23.4 mmHg，而小梁切除术的术后眼内压可降至7 mmHg。然而，当进行mNPDS手术时，移除了JCT层后，术后眼内压降至6.98 mmHg，与小梁切除术的降压效果相当。这一结果表明，JCT层的移除在NPDS手术中起到了关键作用，能够显著降低房水流出阻力，从而实现更有效的眼内压控制。

值得注意的是，CFD模拟还揭示了小梁切除术中一些独特的房水流动模式。例如，在小梁切除术后，房水流动在角膜壁上表现出较低的流速，这可能与手术过程中直接切开小梁网有关。相比之下，NPDS手术中没有观察到这种低流速现象，可能与其保留了部分小梁网结构有关。这种差异或许可以解释为什么NPDS在某些方面比小梁切除术更安全，因为保留小梁网可以减少术后并发症的发生率。因此，CFD不仅能够提供眼内压的数值结果，还能揭示手术过程中房水流动的细微变化，为理解不同手术方法的生理机制提供重要信息。

此外，研究还探讨了缝合线对术后眼内压的影响。在模拟中，研究人员假设缝合线会对房水流出产生一定的阻力，因此在模型中设置了缝合线出口压力为7 mmHg，以模拟术后缝合状态。这一设置有助于更真实地反映手术后的生理环境。尽管缝合线的压力值在实际手术中可能因技术差异而有所不同，但通过调整这一参数，研究者能够评估其对眼内压变化的影响。结果显示，缝合线的紧度确实会影响术后眼内压，这进一步说明了CFD模拟在预测手术效果方面的价值。

本研究的一个重要发现是，尽管NPDS在术后眼内压下降方面不如小梁切除术，但通过移除JCT层，mNPDS能够达到与小梁切除术相当的降压效果。这一结果对于临床决策具有重要意义，因为它表明，通过适当的手术调整，NPDS也可以成为一种有效的青光眼治疗选择。然而，由于NPDS的临床效果仍存在争议，研究人员强调，CFD模拟虽然能够提供有价值的参考数据，但不能完全替代临床试验。临床试验仍然是验证手术效果的金标准，因为它能够考虑到个体差异、术后恢复过程以及长期疗效等因素。

尽管如此，CFD模拟为青光眼手术的评估提供了一种新的方法。它能够快速、高效地分析不同手术方式对房水流动的影响，并预测术后眼内压的变化。这对于外科医生在手术前进行方案选择、优化手术步骤以及评估手术风险具有重要价值。同时，CFD模拟还能够为未来的研究提供基础，例如通过引入患者特异性的眼部几何结构，提高模拟的精确度和临床适用性。此外，CFD与有限元分析（FEA）的结合，可能进一步增强模型的预测能力，为理解术后瘢痕形成和角膜生物力学变化提供更全面的视角。

总体而言，这项研究通过CFD技术对三种青光眼手术方法进行了深入分析，揭示了不同手术方式在术后眼内压控制方面的差异。结果显示，mNPDS通过移除JCT层能够实现与小梁切除术相似的降压效果，而NPDS在不进行JCT层移除的情况下效果有限。这一结论为青光眼手术的选择提供了新的思路，同时也展示了CFD在眼科手术评估中的潜力。尽管CFD模型仍存在一些局限性，如无法完全模拟个体差异和术后恢复过程，但其作为辅助工具的价值不容忽视。未来的研究可以进一步优化模型，结合临床数据，提高其在实际应用中的准确性。