基于角分辨光散射谱技术的角膜微结构分析

角分辨光散射谱技术是对亚微米尺度的微结构十分敏感的物理实验手段，非常适用于研究生物组织的微结构特征。本课题结合角分辨光散射谱分析和电子显微镜观察技术，对不同机制（低渗透压、基质损伤和内皮功能障碍等）引起角膜水肿混浊的动物模型眼的病变角膜进行研究，对处于不同阶段的角膜进行微结构改变的观察和角分辨光散射谱的检测，并分析两者之间的内在联系，找出不同病理阶段的水肿混浊角膜的微结构特点与角分辨光散射谱特征之间的对应关系，并在计算机的辅助下建立不同水肿阶段的角膜病变-角膜微结构改变-角分辨光散射谱特征这三者之间的对应模式，揭示角膜病的物理学改变和生物医学改变的内在联系，提出可精确量化的基于角分辨光散射谱的角膜水肿混浊分级方法，从物理学的角度为角膜病的光学特性改变提供相关依据，为未来在角分辨光散射谱技术的基础上发展出活体角膜微结构检测技术、为临床提供角膜病变的客观无创检测手段提供实验基础。

目的：观察讨论两种模型不同水肿程度下角膜的宏观微观结构及其透射率变化。方法：模型一（内皮损伤性水肿模型）：200克左右的健康SD大鼠的眼球用截囊针于角膜内皮面中央划一个十字（横竖各为2mm长度），置于4℃复方氯化钠溶液（氯化钠0.85%、氯化钾0.03%、氯化钙0.033%）中，每24小时更换溶液，按不同观察时间分期进行大体结构观察并拍照记录用以计算相对灰度值、超声角膜厚度测量用以计算水肿率、角膜透射率的检测，并按同样的操作步骤制备另一批标本进行电子显微镜的角膜微结构观察并拍照记录；模型二（低渗性水肿模型）：同样的SD大鼠眼球去除角膜上皮后，置于4℃低渗溶液中，余同模型一。结果：大体观：两种模型，随着时间的延长，前段照相中角膜水肿程度呈现逐渐加重的趋势。相对灰度值：模型一、随着时间的往后推移，角膜的相对灰度值呈逐渐下降的趋势，到8d后达到谷值，8-9d之后基本维持在这一水平；模型二、随着时间的往后推移，角膜的相对灰度值呈逐渐下降的趋势。水肿率：模型一、随着时间延长，角膜水肿率首先呈快速的增长趋势，之后缓慢增长直至峰值后基本维持在一定水平；模型二、随着时间延长，角膜水肿率首先呈快速的增长趋势，之后增长速度减慢，呈缓步上升趋势。电镜：两种模型从新鲜角膜到不同程度水肿角膜，电子显微镜结构图显示，随着时间的推移，在一定的时间（Instant-24h）内，角膜胶原纤维本身结构尚规则，但胶原纤维之间的间距逐渐增加，之后一段时间，胶原纤维结构变得紊乱，呈现不规则现象，并出现坏死细胞器及其他不明物质沉积。光透射率：随着观测时间的延长，两种模型总透射率在整个可见光范围内逐渐下降。而进一步对红、绿、蓝三个波段在各个测量时间点的光透射率进行分析，结果显示模型一中红、绿、蓝三个波段在各个测量时间点的光透射率具有统计学差异，而模型二中红、绿、蓝三个波段在各个测量时间点的光透射率不具有统计学差异。结论：在两种不同角膜水肿模型中，大体角膜水肿程度、微观角膜胶原纤维之间的间距及其直径以及中央角膜的光透射率三者呈一定的规律性。