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你想了解的可调节人工晶状体(AIOL)都在这里了

Rimonci  · 公众号  · 投资  · 2024-10-08 15:53

正文



能实现真正调节功能的人工晶状体(Accommodating IOLs,AIOL)是眼科领域中的“holy grail” ,如同笼罩在神秘迷雾中的圣物,充满了难以捉摸的难度,却又有着令人心醉神迷的吸引力,吸引着人们勇敢地去揭开,去探索那未知而又充满诱惑的领域。


可调节人工晶状体的开发基于Helmholtz 假说 :远距离视觉时睫状肌放松,悬韧带处于“静止”张力状态。植入可调节性 晶状 (AIOL)后,睫状肌收缩和放松悬韧带张力,晶状体调节力增加。这为 AIOL 的研发和手术应用提供了理论基础,但实现真正调节并不容易。


一、调节和伪调节

调节是使眼睛能够调整其聚焦能力的过程。聚焦能力对于在所有距离都能看得清楚是必要的。眼睛的调节系统会适应不断变化的观看距离。这使得入射光线能够正确地聚焦在视网膜上。该系统包括晶状体、环绕晶状体的环形睫状肌以及睫状小带。睫状小带就像微小的纤维。它们将睫状肌与包裹晶状体的晶状体囊连接起来。



调节过程中屈光度的大部分变化是由于晶状体前表面曲率的变化。从功能上讲,前悬韧带纤维在调节过程中改变晶状体的度数,而后悬韧带则保持其在z轴上的稳定性。

有证据表明,睫状肌产生0.08N的径向力,该力在至少80岁的患者中得以维持。

通常, 用于持续近距离聚焦的调节幅度不超过总调节幅度的 50% ,否则会出现视疲劳。例如,一个20 岁的调节幅度为 10.00 D 的人可以轻松维持 5.00 D 的调节幅度。到 50 岁时,老花眼会使调节幅度降低到约 2.50 D,只有 1.25 D 的持续调节幅度可用,这对于长时间的近距离工作来说是不够的。老花镜、隐形眼镜和多焦点植入物在用于老花眼矫正时通常可提供 +2.50 D 的近视度数。这无需使用睫状肌即可提供所有所需的度数。由于在使用睫状肌时,只有 50% 的总调节度数可用于持续近距离工作,因此, 持续近距离工作需要至少具有 5.00 D(2 x 2.50 D)调节度数的调节性 IOL

在年轻的眼睛中,调节基本上是瞬间且毫不费力的。 随着眼睛老化,晶状体变得不那么灵活。这导致了近视力的丧失,这是 40 岁以上人群老花眼的标志性症状

伪调节包括改变眼内光学系统整体或部分功能的方法,如改变人工晶状体轴向位置(例如,由玻璃体压力的增加和减少引起的植入物的前后移动)、多焦点设计、增加焦深等,但不是真正的调节恢复。


二、可调节人工晶状体的研发挑战


尽管前有古人,后有来者,前赴后继的公司在不断的探索和拓展可调节人工晶状体的研发,但可调节人工晶状体的研发仍然充满了挑战。


一、材料选择与设计

1、 机械性能要求高: 需要找到一种材料既能够折叠以方便植入眼内,又要在眼内保持足够的强度和稳定性,以承受长期的眼部生理活动带来的各种力,这对材料的韧性和耐久性提出了挑战。

2、光学性能优化难:材料必须具有良好的光学透明度和折射率,以确保植入后能够提供清晰的视觉效果。同时,要尽量减少材料对光线的散射和吸收,避免产生眩光、模糊等不良视觉现象。而且,随着眼睛的调节,人工晶状体的光学性能需要保持稳定,不能出现明显的变化。

3、生物相容性问题:与眼内组织长期接触的材料必须具有良好的生物相容性,不能引起炎症、免疫反应或其他不良反应。


二、模拟自然调节机制

1、 精确复制生理过程: 眼睛的自然调节机制非常复杂,涉及睫状肌、悬韧带、晶状体等多个组织的协同作用。 要设计一种人工晶状体能够准确地模拟这个过程,难度极大。 例如,要使人工晶状体在睫状肌收缩和放松时能够相应地改变形状和屈光度,需要精确地控制人工晶状体的力学响应和变形特性。

2、个体差异适应性:不同人的眼睛结构和生理特性存在差异,这使得可调节人工晶状体需要具备一定的适应性,能够在不同的个体中都能有效地发挥调节作用。然而,目前的技术很难做到完全个性化的设计,难以满足每个人的独特需求。

3、我们无法预测 有效晶状体位置 (Effective Lens Position,, ELP )随时间的变化,因为我们无法知道特定个体的恢复情况。其次,我们无法控制晶状体上皮细胞增殖,这与 ELP 直接相关。


三、长期稳定性和可靠性

1、防止并发症:长期植入眼内的人工晶状体必须能够保持稳定,不能出现移位、变形、破裂等问题。同时,要防止出现后发性白内障、青光眼等并发症,这对人工晶状体的设计和制造提出了很高的要求。

2、耐用性考验:人工晶状体需要在眼内长期工作,可能长达几十年。在这个过程中,它需要经受各种环境因素的影响,如氧化、紫外线照射、眼内代谢产物的侵蚀等。因此,研发过程中需要对人工晶状体的耐用性进行严格的测试和验证。


AIOL理想情况下应能随睫状体收缩改变屈光力,解决老视问题。但早期AIOL存在多种问题,如商业偏见、研究方法不佳、监测不独立等,导致效果被高估后又被质疑。 早期 AIOL 的三种基本设计方法包括轴向位置改变、形状或曲率改变、折射率或屈光力改变,但多数是基于改变单焦点 IOL 轴向位置的 “位置性伪调节性 IOL”,长期视觉效果不尽如人意。


三、早期主要可调节人工晶状体(AIOL)

产品及问题

一、Crystalens (美国 B&L)



首个且唯一获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准的可调节人工晶状体。 唯一获得 FDA 批准的利用眼睛自然聚焦能力的人工晶状体,能在连续的视力范围内提供单一焦点。 材料为高折射率硅胶,位于囊袋内,通过单光学面前移机制调节。 因为 Crystalens(一种人工晶状体)与标准人工 晶状体 相比光学区更小,所以在某些光照条件下可能会出现眩光和其他视觉干扰,包括在 夜间 瞳孔大范围扩张。 因为 Crystalens 仅吸收一部分紫外线,所以在日光下外出时你应该配戴具有 UV400 防护功能的太阳镜。 虽然宣称能够获得大约1D的调节, 但客观调节幅度<0.4D,部分中间和近视力结果有争议,可能存在伪调节。


二、1CU Lens (德国 HumanOptics AG )



亲水丙烯酸材料,位于囊袋内,光学面前移机制。调节性能依赖囊袋灵活性,长期因囊袋收缩和混浊导致调节功能丧失。


三、Tetraflex (美国 Lenstec Inc)



羟乙基甲基丙烯酸酯材料,位于囊袋内,单光学面前移机制。早期报道有一定调节幅度,但实际相对固定,部分效果可能因光学像差改变而非真正前移,且易受囊袋收缩影响。


四、Synchrony (美国 Visiogen )



双光学面硅胶 IOL,位于囊袋内,通过睫状体收缩改变双光学面间距调节。长期效果证据少,虽在某些方面优于 Crystalens,但近视力效果仍有限。


五、NuLens AIOL(以色列 NuLens )



由 PMMA 襻、前参考平面、含硅胶凝胶的小室和后活塞组成,位于睫状沟。通过睫状体收缩使凝胶凸起改变屈光力。临床研究中,患者因合并黄斑疾病视力评估受限,但近视力有一定提高,超声生物显微镜观察到 IOL 移动,有 2 例严重不良事件,IOL 植入 3 个月后内皮细胞计数大幅减少,6-12 个月随访期间稳定。此外,随访期间后囊膜混浊发生率为 60%。


六、WIOL - CF AIOL(捷克 Medicem 公司)



基于非球面双曲面光学的调节功能可提高视力质量,增加焦深,提供伪调节并消除球差。基于仿生学原理,采用高含水量、负表面电荷、高羧酸盐含量和低折射率的水凝胶材料,确保生物相容性、抗钙化以及避免细胞附着或扩散,从而减少晶状体和后囊混浊。可通过 2.8mm 切口植入,植入前可折叠。WIOL-CF 的大光学区即使在暗视条件下的大瞳孔中也能确保良好的光学性能。


七、AutoFocal Sapphire IOL (美国Elenza 公司)



在先前的研发中有一款目前并不活跃但仍然令人兴奋的人工晶状体,即电活性自动聚焦蓝宝石人工晶状体(Elenza)。 它是第一款无需晶状体移动即可实现视觉调节的晶状体。 这款晶状体通过封装在高质量非球面单焦点人工晶状体内的电活性液晶光学元件来实现调节。该晶状体包含一个带有光传感器的光伏电池,可监测与调节相关的患者瞳孔动态,以及一个固态可充电电池。


四、新一代可调节人工晶状体进展

为克服囊袋相关问题,新一代 AIOL 设计倾向于放置在睫状沟等囊袋外位置,或结合不同作用机制以更好地模拟晶状体调节过程。


一、美国LensGen 的 Juvene A – IOL







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