角膜屈光手术术后神经纤维变化的研究进展

梁颖 张旭 李文静

作者单位：1新疆医科大学研究生学院，乌鲁木齐 830011；2新疆四七四医院眼科，乌鲁木齐830011

角膜是人体中神经密度极高的部位，其细致的感觉神经为我们提供了对冷、热、疼痛、不适以及各种机械和化学刺激的敏锐感知。此外，角膜神经在释放营养因子和激活特定的脑干回路中发挥着关键作用，从而确保眼表功能的正常运作[1]。然而，角膜屈光手术可能对这些神经造成损伤，从而降低角膜的感觉敏锐度和眼表的功能完整性。这种损伤可能对患者术后的视觉体验和最佳矫正视力产生不利影响，并可能降低患者对手术效果的满意度[2]。这些影响有的可能是短暂的，有的则可能长时间持续存在。因此，深入探讨屈光手术对角膜神经的影响至关重要。本文将重点探讨角膜屈光手术后，利用共聚焦显微镜观测到的角膜神经的形态学变化。

1 角膜神经纤维概述

近年来，研究者们已通过免疫组织化学、光学显微镜、电子显微镜以及角膜共聚焦显微镜（Corneal confocal microscopy，CCM）等多种手段，对人类角膜神经的解剖结构进行了深入细致的研究。

人类角膜平均厚度为500～550 μm，每平方毫米约有7 000个游离的上皮神经末梢，是人体内神经分布最密集的组织。角膜感觉神经源自三叉神经的眼支[3]，它与睫状神经一起到达角巩膜缘，形成神经丛。自神经丛有60～80 根纤维末梢脱去髓鞘后，从角膜缘进入角膜，浅层以平行于角膜表面的方向延伸，行走到基底上皮层和前弹力层之间，构成基底神经丛（Sub-basal nerve plexus，SBNP）。研究发现，SBNP是一个螺旋状的基底下神经纤维组合，这些神经纤维聚集在一个中心或漩涡上，该中心或漩涡位于角膜顶点下方并向鼻下旁正中区域旋转，以顺时针方向向心运动到角膜中心[2,4]。SBNP作为角膜神经的重要部分，对维持角膜的正常功能和修复角膜受损的结构形态起着关键作用。

角膜神经上的神经末梢能传递温度、机械和化学刺激来作为疼痛的感觉；角膜神经也可以通过瞬目反射机制保护眼表，并释放各种营养因子，从而调节上皮完整性、增殖和促进伤口愈合；它们还通过严格控制泪腺分泌，来维持含有水分、电解质及众多蛋白质的泪液层的稳定性，从而维持泪液的总量和成分[5-6]。因此，角膜神经在角膜组织中发挥着不可或缺的作用。

2 角膜共聚焦显微镜检查

对于角膜神经的研究，能够使用更好观察、分析和了解角膜神经形态和功能变化的方法也是非常重要的。

和应用免疫组织化学染色技术观察角膜神经相比，免疫组织化学研究的角膜神经是在尸体或摘除眼球的角膜组织上进行的，因此，其结果可能受到组织加工和死后或离体神经变性退化产生的伪影的影响。而CCM就可以排除这方面的影响，它不仅可以连续、动态及可重复地观察活体角膜神经纤维[7]，还操作简便，成本低。由于SBNP的走行方向平行于角膜表面，成像较易，且它具有明显的形态属性，比如神经束的长度，易于量化，因此CCM的主要观察角膜神经的对象通常是SBNP，而CCM也是唯一一种可以活体和非侵入性地观察SBNP的方法[8]。有多项研究通过CCM评估角膜基底下神经丛的情况，来探究某些眼部和全身疾病以及眼部手术对角膜神经的影响，如干眼[9]、糖尿病神经病变[10-11]、圆锥角膜[12]、白内障术后[13]等。

应用相关的软件，比如全自动软件“ACCMetrics”可以对角膜神经形态的各个方面进行量化，如神经纤维密度（Corneal nerve fiber density，CNFD）、神经纤维长度（Corneal nerve fiber length，CNFL）、主要神经分叉节点密度（Corneal nerve branch density，CNBD）、总神经分叉节点密度（Corneal nerve fiber total branch density，CTBD）、神经纤维宽度（Corneal nerve fiber width，CNFW）、弯曲度、串珠、分支、反射率以及其总体走向、移行趋势等[7]，这些软件能使研究更形象具体。

3 角膜屈光手术的分类

据已有的文献研究，全球2020 年的近视患者比例已占全球总人口的33%，预测至2050 年，这一比例将增至50%。这样的趋势预示着将有近60亿的人口可能受到近视的困扰[14]。作为一种改善视力，实现摆脱眼镜依赖的重要治疗方式，角膜屈光手术已经成为全球范围内广泛采用的眼科治疗方式之一[15]。长久以来，角膜屈光手术以其高效、安全和稳定的治疗效果，赢得了越来越多患者的青睐。尤其是随着激光技术在眼科领域的广泛应用，屈光手术的数量正呈现出快速增长的趋势。全球范围内，已有数以百万计的屈光手术被成功执行，有效地治疗了近视、远视和散光等视力问题[16]。

角膜屈光手术是通过改变角膜的形状，降低或增加其屈光度，从而矫正屈光不正。由于角膜基质神经主要集中在角膜基质前1/3，角膜神经的密度和分支数量从上皮基底细胞层到中基质层逐渐减少[2]，无论是哪种屈光手术，利用激光磨镶角膜基质层，都会影响到最密集的SBNP，从而降低角膜敏感度。

根据手术方法和设备的不同，角膜屈光手术划分为两大类：激光板层角膜屈光手术和激光表层角膜屈光手术。激光表层角膜屈光手术利用机械、化学或激光手段去除角膜上皮，或者机械制造角膜瓣，在角膜前弹力层表面及其下方的角膜基质进行激光切削。这一类手术包括：准分子激光屈光性角膜切削术（PRK）、准分子激光角膜上皮下磨镶术（LASEK）、机械法-准分子激光角膜上皮瓣下磨镶术（Epipolis-laser in situ keratomileusis，Epi-LASIK）及经上皮准分子激光角膜切削术（Trans-epithelial photorefractive keratectomy，TransPRK）。激光板层角膜屈光手术通常指以机械刀或飞秒激光辅助制作角膜瓣的准分子激光原位角膜磨镶术（LASIK）及飞秒激光 LASIK（Femtosecond LASIK，FS-LASIK），也包括仅以飞秒激光完成角膜基质微透镜并取出的术式：飞秒激光小切口基质透镜取出术（SMILE）[17]。

4 不同角膜屈光手术对角膜神经纤维的影响

4.1 PRK

在王力翔和李莹[18]的研究中发现，在PRK手术后的第7天，位于5 mm直径中央圆形区域外的角膜神经纤维显得极为稀疏，纤细，而3 mm直径范围内的神经纤维分布更加稀少。3 个月后，角膜中央神经纤维尚未恢复至术前状态。有研究发现，PRK术后2个月前基质层可见出芽神经，3个月可见无分支的SBNP，PRK术后24个月，再生的基底下神经开始分支并完全恢复，但PRK术后3年仍可观察到形态异常的基底下神经[19]。

PRK术后5年，角膜中央SBNP的数量和密度基本恢复到术前水平，并且展现出了与未手术的健康对照组相似的SBNP分支模式。Tosi等[20]人揭示了PRK术后长期的角膜形态变化，即使在PRK术后15年，SBNP的密度和长度仍未完全恢复。25年随访显示，SBNP密度仍在缓慢恢复中。相对的，Bilgihan等[21]的研究发现，PRK术后20年和10年的基底下神经纤维形态及CNFD、CNBD和CNFL的均值与健康对照组相似，这表明PRK术后10年与20年的角膜神经呈现稳定趋势。

关于神经再生，通过使用CCM，在PRK术后的第1周内，即可直接观察到消融的SBNP再生[18]。到PRK术后的2个月，可以在前角膜基质中看到神经的生长，而在第3个月时，非分枝的基底神经就已经出现了。预计基底神经的再生需24个月才能完全恢复[19]。此外，据Erie等[22]报告指出，PRK术后中央角膜敏感度于术后4～6周开始恢复，而在PRK术后24个月和36个月时，神经密度才恢复到正常水平。

4.2 LASEK

Darwish等[23]研究发现，LASEK术后，SBNP的直径和密度显著减少，术后6个月尚未恢复至术前状态。Hou等[24]进一步研究了LASEK与其他常见的屈光手术方法，他们发现，在术后12个月，LASEK组患者的角膜中央神经密度仍未恢复至手术前水平。LASEK组在术后的6、12 个月，其角膜中央和颞侧神经纤维明显宽于SMILE和FS-LASIK组。特别是在直径6 mm的中央角膜范围内，LASEK组的神经纤维密度显著高于其他2 组。李江峰等[25]研究进一步详细描述了LASEK手术后角膜神经纤维的微观结构走向和分布情况，他们发现，在术后的12 个月，中央区的神经纤维主要分布在距离上皮前表面70～90 μm的混浊区域。有趣的是，LASEK术后的角膜颞侧神经恢复似乎优于鼻侧，且其下方的神经纤维粗细不一，而上方的神经分支较少、神经密度略高。值得注意的是，与SMILE和FS-LASIK相比，LASEK术后中央角膜的CNFW更宽，但CNFD、CNBD、CNFL、CTBD均显著降低。特别是在上方的角膜切口周围，LASEK组的CNBD和CTBD显著优于其他2种手术方法。

4.3 TransPRK

针对TransPRK术后的角膜神经形态学变化，相关研究资料较为匮乏。王力翔和李莹[18]研究发现，TransPRK术后7天，角膜神经纤维的数量达到最低值，术后3个月，患者角膜中央神经纤维仍未达到术前水平。Liu等[26]研究发现TransPRK手术后，角膜神经的密度和长度立即下降，而且在术后的1年内，仍未恢复至术前的水平。他们还发现，手术后，角膜对机械刺激的敏感度会暂时降低。术后1周时，角膜敏感度稍微低于术前的水平，但在术后1个月内，这种敏感度能够恢复至术前的水平。这些研究指出，虽然手术后角膜神经密度的降低可能导致角膜对机械刺激的敏感度短暂下降，影响患者的眨眼频率和泪膜稳定性，进一步可能引发术后干眼症状，角膜的感知敏感度恢复、眨眼频率的改变似乎并不与SBNP的再生过程直接相关。这一观察为进一步研究TransPRK如何影响角膜形态学和患者的术后体验打开了新的探讨路径。

4.4 LASIK及FS-LASIK

Chao等[27]的研究指出，LASIK术后，再生的角膜神经结构表现出异常特征。尽管新生神经纤维的路径和方向大体上保持与术前相似，但它们展现出更多的分支和曲折度，并且其排列显得更加无序，尤其在角膜中央和颞侧，神经方向的变化显著，特别是中央部分的变化显著高于颞侧和上方。这些变化可能与角膜上皮化的速度超过神经再生的速度，以及新生神经需要避开原有无神经支配区域的需求有关。在术后12 个月时，LASIK组在角膜中央的6 mm和6～12 mm直径范围及总区的角膜密度均低于FS-LASIK组和LASEK组。Zhao等[28]通过比较不同度数的LASIK术后患者角膜神经变化，发现高度近视患者的角膜神经纤维所需时间更长。

Liu等[29]探讨了LASIK手术的长期影响，发现术后平均4.1年，角膜神经纤维的密度、分支数量及长度均显著减少，而新生神经明显增多，特别是在高度近视患者中。他们观察到，即使在术后2.7年，神经再生活动仍在进行，且即便在术后5.5年，神经状态仍未恢复正常。

王力翔和李莹[18]的研究显示，FS-LASIK手术后第7天，角膜神经纤维数量下降到最低点，在术后3个月，患者的角膜中央神经纤维尚未恢复至术前水平。同时，Recchioni等[30]研究发现，FS-LASIK导致CNFD、CNBD和CNFL显著降低，其影响比SMILE更为显著，且FS-LASIK术后干眼症状的发生率也更高。另一方面，Hou等[24]发现，在FS-LASIK术后6～12个月，角膜上方区域的神经纤维宽度有所增加。研究还显示，手术后角膜颞侧神经纤维相对于鼻侧神经纤维更为密集，尤其是在角膜颞侧区域，FS-LASIK组的CNFL明显短于SMILE组。在FS-LASIK术后6个月，角膜上方区域的神经分布较为密集，并覆盖了大量的朗格汉斯细胞，12个月后，切口愈合良好的患者可观察到神经直接穿过切口生长，而在切口迂曲或上皮化情况下，神经或沿着切口方向生长，或向切口下方生长。

4.5 SMILE

根据王力翔和李莹[18]的研究发现，在SMILE手术后的第7天，角膜神经纤维的数量达到最低点，而到了术后第3个月，大多数患者的中央角膜区域神经纤维数量已大幅恢复，部分患者的纤维密度甚至达到或超过术前水平，尽管新生纤维较为细弱。与此形成对比，FS-LASIK和TransPRK手术的患者在角膜中央区域的神经纤维密度未能恢复至术前水平。综合考虑CNFD、CNFL、CNBD和CTBD的恢复状况，SMILE手术展现出相较于其他2种手术方法的优越性。

而Recchioni等[30]研究发现，SMILE术后1个月，角膜神经纤维的长度、密度和分支数量显著下降。Ramírez等[31]的研究亦验证了这一点，他们发现SMILE术后1个月，角膜上皮下神经丛消失。

Jiang等[32]的比较性研究发现，虽然SMILE术后的角膜神经密度显著低于术前，但在术后的第1个月和第3个月，SMILE组的角膜神经密度均有所增大，并在神经损伤修复和再神经支配方面展现出优异的表现。术后1、3和6个月，SMILE和FS-LASIK组的角膜神经密度和主干数量均显著减少。研究推断，由于SMILE手术切口较小，可能导致较小的角膜神经损伤，在早期阶段，SMILE术后角膜神经密度较FS-LASIK手术更为理想。Hou等[24]进一步研究发现，12个月后，SMILE组神经分布及形态与术前相似。

Li等[33]研究指出，术后1 年，年轻患者的CNFL和CNFD能够恢复到术前水平，而较年长患者的相应指标在1年后仍低于术前。这表明年龄可能影响术后角膜神经的恢复情况。

研究者们[25-34]发现，高度近视患者行激光角膜屈光术后1、3 和6 个月，SMILE组中央CNFD、CNBD、CNFL修复情况明显优于FS-LASIK和 LASEK组；术后1年，除角膜上方切口周围的神经修复情况稍逊于FS-LASIK和LASEK，其他区域的神经修复情况都存在优势。Liu等[29]研究则关注SMILE的长期影响，他们发现，即便术后2.7年，仍可观察到神经再生活动，并且在术后5.5年，神经状态仍未恢复正常。

5 神经纤维修复与干眼的相关性

干眼症是角膜屈光手术后常见的一种并发症，多数手术患者在术后会出现不同程度的干眼症状。根据Eydelman等[35]的研究，LASIK术后患者在手术后第1周内干眼不适症状达到峰值，但大部分患者在随后的6～12个月内症状会逐渐减轻。相较于LASIK，SMILE手术患者出现干眼症状的频率更少，病程较短，且症状较轻[30,35]。Sambhi等[36]的研究指出，LASIK手术会显著降低泪膜破裂时间（Tear breakup time，TBUT），而SMILE和PRK手术则没有显著降低。此外，LASIK手术后的泪液产量会显著减少，但SMILE和PRK则不会。与其他屈光手术相比，LASIK更易导致TBUT和泪液量的减少。这些干眼症发生的差异主要与角膜神经受损和修复程度有关。Barros等[9]的研究显示，使用富含生长因子的血浆（Plasma rich in growth factors，PRGF）治疗能在角膜基底部更好地促进神经丛再生，明显增加其长度、分支数量和密度，同时显著提高泪膜的稳定性。神经生长因子（Nerve growth factor，NGF）能够刺激角膜的感觉性及神经再生。因此，NGF被提议作为干眼症的一种潜在治疗方式。Gong等[37]在研究中发现，LASIK术后使用NGF治疗，TBUT在术后1个月和3个月均有显著增长，证明NGF对角膜神经修复起到了显著作用，并有望改善LASIK术后干眼症的情况。

6 结论与展望

综上所述，角膜屈光手术对角膜神经的影响不可忽视，且受多种手术方式和个体因素的影响。尽管LASIK和SMILE术后的神经损伤及再生速度相似，一些研究指出LASIK可能引起更多神经结构异常，而PRK和TransPRK可能带来较小的神经损伤，却需较长恢复时间。无一手术方式能称之为完美，每种均有其优劣与潜在风险，因而在选择手术方法时，需充分理解其对角膜神经的潜在影响，并在医患之间进行充分沟通和权衡。

虽然多项研究已深入探讨了角膜屈光手术对角膜神经的影响，但关于神经损伤后的再生机制、损伤与修复的分子及细胞机制等仍有待进一步研究。我们亦需解答诸多尚存疑虑，例如手术方法的进一步优化、神经再生结构的完整性及加速神经再生的可能治疗方法等。随着新兴技术和屈光手术方法的发展，深入评估其潜在影响显得至关重要，全面且系统的研究势在必行。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

作者贡献声明 梁颖：收集数据，参与选题、设计及资料的分析和解释；撰写论文；根据编辑部的修改意见进行修改。张旭：参与选题、设计和修改论文的结果、结论。李文静：参与选题、设计、资料的分析和解释，修改论文中关键性结果、结论，根据编辑部的修改意见进行核修