玻璃體切割手術是治療玻璃體視網膜疾病的重要手段，其歷經半個世紀的革新和發展，從開放式向微創技術突破。微創玻璃體切割手術具備適應證廣、切割效率高等優勢，極大程度地提高了手術安全性和療效，最大限度地減少了患者手術中創傷和并發癥的發生。而今，隨著手術顯微鏡系統、眼科顯微手術機器人等設備研發以及新型人工玻璃體材料的開發應用，玻璃體切割手術向著微創化、精準化、智能化發展。期待未來眼科領域的玻璃體切割手術創新技術進一步發展，臨床醫生能以最小的損傷，達到最佳的手術效果，為患者帶來更美好的光明。
引用本文： 張明, 劉依琳. 當代玻璃體切割手術的發展趨勢和新認識. 中華眼底病雜志, 2022, 38(10): 789-792. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20221008-00528 復制
自1971年Machemer博士開展經睫狀體平坦部的玻璃體切割手術（PPV）以來[1-2]，為眼科玻璃體手術奠定了里程碑式的基礎。PPV突破了曾經手術無法達到的眼內“禁區”，現已廣泛用于治療各類致盲性眼部疾病。隨著科學技術進一步飛躍發展，PPV正式跨入“微創時代”。為更好地滿足醫患需求，玻璃體手術設備和技術不斷革新，并向著微創化、精準化、智能化多維度方向進行。深入了解微創玻璃體手術的發展、臨床關注重點和新進展，對促進手術臨床經驗的交流具有重要意義。
1 玻璃體手術的發展
1.1 傳統玻璃體手術
傳統玻璃體手術發展歷程主要歷經了三個重要階段。在20世紀60年代，Kasner等[3]率先提出“開窗式玻璃體切除（open sky vitrectomy）”這一概念，獲得眾多學者關注。1970年Machemer博士首次開展了一種新的手術方式，即PPV，實現由開放式向閉合式的轉變[4]。盡管有此重大突破，由PPV操作引起的白內障或玻璃體切割不充分造成視網膜撕裂等一系列問題仍不容忽視。經多年的發展，O'Malley和Heintz[5]于1972年設計出直徑更小的20G玻璃體切割頭，同時開創三通道玻璃體切割系統并沿用至今，已成為玻璃體視網膜疾病重要治療手段之一。
1.2 微創玻璃體手術（MIVS）
雖然傳統玻璃體手術方式日趨成熟，但其相關手術并發癥以及器械局限性等問題也相繼出現[6-7]。為適應日益增加的臨床需求，手術器械不斷改進，MIVS問世。從最初開展的25G經結膜無縫合PPV系統，再到數年內出現的23G和27G系統，MIVS在“微創”道路的進展主要體現在器械配套、手術效率以及安全性方面[8-11]。初代25G器械硬度欠佳、易彎曲，穿刺較困難，而23G系統在器械硬度方面突破了此瓶頸，并且大幅提升了切割速率，縮短了手術時間。隨著雙向驅動玻璃體切割首次出現在27G系統，其中最新的27G+ Hypervit采用雙向斜面玻璃體切割頭的設計，切割速率倍增至20 000 cpm且流速更穩定[12]。這得益于高通量照明光源和廣角觀察系統的發展，玻璃體手術操作范圍拓寬；同時玻璃體切割頭開口距離頂端距離縮短，手術操作更精細，進一步降低了玻璃體對視網膜的牽拉，減少醫源性損傷的發生[13]。總之，MIVS相較于傳統PPV系統具有手術適應證范圍廣、局部創傷小、操作時間短、手術后炎癥反應輕和恢復期短等多方面優勢[14-19]。臨床醫生在選擇手術系統時應該依據患者治療需求、技術熟練程度、地域醫療條件等方面綜合考慮。
2 手術適應證
隨著技術改進，玻璃體手術的適應證，甚至是手術時機也在不斷擴展和規范。起初傳統PPV僅限于增生型糖尿病視網膜病變（PDR）患者的治療[4]。經過不斷探索，PPV的手術指征逐漸擴展為孔源性視網膜脫離、增生性玻璃體視網膜病變及后節眼內異物等。基于器械不斷的優化與改善，MIVS的手術范圍也從黃斑裂孔、黃斑前膜等簡單的黃斑部病變向嚴重增生性玻璃體視網膜脫離、玻璃體黃斑牽拉綜合征等更復雜的眼底疾病拓展，還被用于玻璃體和視網膜疾病的精準診療中，如視網膜下基因治療和細胞移植等[20-23]。臨床研究還證實了MIVS與白內障超聲乳化手術聯合應用可使PDR等嚴重眼底疾病的手術適應證放寬，手術時機提前，為患者提供更合理的個體化治療方案[24]。當然，臨床醫生應根據技術條件和技術能力嚴格掌握手術指征，熟知手術的并發癥和局限性，如手術后并發性白內障等，勿過度治療給患者造成困擾。
3 新型MIVS系統
在精準醫療的時代背景下，尖端技術層出不窮以突破現有手術器械的局限性。微創玻璃體切割口直徑變得更小，切割速度也越來越快。但研究表明，目前使用的玻璃體切割頭采用氣動切割模式，存在機械性速度限制；若超過該限制后，就算提升切割速率也不能有效增加玻璃體切割系統液流量[25]。
近年來超聲技術具有較好的應用前景，如超聲生物顯微鏡、超聲乳化白內障手術等，在眼前節診療中均取得發展；若能將超聲波與玻璃體視網膜手術結合，則能成為一種全新的突破。早在1976年Girard等[26]提出以超聲波振動作為玻璃體切割頭驅動力使玻璃體液化和吸出的方式。2020年Rizzo等[27]設計出3種不同規格的單腔針管超聲玻璃體切割頭，采用縱向超聲模式，以44 kHz的超聲頻率在豬眼玻璃體中完成超聲波誘導液化試驗，測定指標包括玻璃體流速、真空度、超聲波功率和空穴現象等。研究結果顯示，玻璃體流速與超聲波功率呈非線性變化；超聲功率遞增，空穴現象加強，反而影響流速。如果僅考慮絕對流速值，在超聲功率40%，真空度250 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）條件下使用22G玻璃體切割頭（平行孔徑）的平均最大流速可達到3.5 ml/min，遠超過Abulon和Buboltz[28]記錄的最大值1.74 ml/min。并且，單腔管道的端口持續開放，管腔內橫截面積更大，流動阻力更小，被認為能夠更安全地貼近視網膜面進行操作[29]。2020年Stanga等[30]首次報道，臨床上采用23G超聲玻璃體切割頭（切割速率約同于1 920 000 cpm）對20例患者進行了手術治療，其中18例患者視力恢復良好，2例患者分別在手術中和手術后1周出現視網膜撕裂并脫離，均為與設備相關的不良事件。隨后Aznabaev等[31]采用不同玻璃體切割系統分別對53例（超聲組）和29例患者（氣動組）進行療效比較，結果顯示25G超聲玻璃體切割系統的手術效率占明顯優勢，兩組手術安全性及手術后療效均無明顯差別。
由此可見，超聲玻璃體切割頭這項技術具有較大發展潛力，特別是基于低振幅超聲波能量的特點，有助于提升手術效率；相較于氣動玻璃體切割頭，超聲驅動玻璃體切割口可實現進一步縮小，更利于手術中安全操作及組織解剖，減少醫源性損傷，但尚缺乏更多大型臨床試驗明確超聲玻璃體切割頭的安全性及有效性。
4 其他玻璃體手術相關新型技術
4.1 手術顯微鏡系統
玻璃體手術的發展與手術顯微鏡系統的提升密切相關，依賴于顯微技術的突破才得以實現肉眼無法達到的精準度，因此這也是未來的發展方向之一。近年來光相干斷層掃描（OCT）手術導航顯微鏡將OCT成像技術整合到手術顯微鏡中，使眼科醫生在顯微手術獲取高分辨率的眼組織斷層圖像，輔助手術者實時判斷眼組織的解剖結構動態變化。迄今為止，臨床上使用的OCT手術顯微鏡主要配備頻域OCT，但其掃描速度、深度以及功能均無法滿足眼科醫生的臨床需求，也無法實現實時OCT血管成像，缺乏更精準的量化分析功能。新一代超高速掃頻OCT 的眼科手術導航顯微鏡是未來發展趨勢，它可以實現更快的掃描速度、更深的成像深度以及更多的成像模態，能夠為手術者提供更多的實時手術信息。此外，手術顯微鏡系統的相關配套也有所改進，比如采用與主鏡相同的光路采集雙目4k高清立體影像，可投射到3D顯示器為手術者帶來更好的視覺體驗，同時滿足教學需求。
4.2 眼科顯微手術機器人
玻璃體手術是一項精細且復雜的眼外科顯微手術。為有效提高手術治療的精確性，除了依賴于顯微鏡自身性能提升以外，顯微外科與人工智能結合的科學問題也備受關注，因此眼科顯微手術機器人應運而生。目前荷蘭Preceyes BV公司已研發出Preceyes手術機器人系統和微型視網膜剝離裝置（Robotic Retinal Dissection Device，R2D2）[32]。該手術機器人的器械臂具備極高精準度、穩定性和活動性，在微創操作方面更精細，可有效避免手術者手部的生理性震顫，并且機械臂結構能實現超越醫生手腕的靈活度。英國牛津大學MacLaren教授團隊于2016年使用R2D2成功對1例患者進行了玻璃體視網膜手術，首次在臨床上證明手術機器人的精準性和安全性。該團隊進一步納入12例黃斑前膜患者，隨機各6例分組，分別采用機器人或傳統人工手術完成黃斑前膜剝離，其中3例患者還接受了機器人視網膜下注射重組纖溶酶原激活劑的治療；兩組患者手術后療效并無差異[33]。另有美國威爾默眼科研究所研發了穩定手眼機器人并完成相關自適應控制能力的評估及無震顫等精細操控功能升級[34]。我國沈麗君教授與北京航空航天大學專家于2018年合作研發出輔助玻璃體視網膜顯微手術機器人系統，并在15只離體豬眼內順利完成手術，手術后均未出現醫源性損傷[35]。
這些研究均證明手術機器人在玻璃體視網膜疾病的應用中具有極大的發展潛力，其強穩定性、高靈活度及清晰的3D視野等優勢能有效輔助醫生完成精準操控的眼科手術乃至視網膜下注射基因治療；也許手術可操作范圍還能向黃斑區發展，為患者創造更多的治療機會。
4.3 新型人工玻璃體材料
新型人工玻璃體材料的研究一直都是當前眼科手術領域研究的熱點，為手術后替代天然玻璃體以維持眼內支撐作用并保護視網膜功能。現階段玻璃體替代材料主要通過物理或化學交聯合成聚合物水凝膠，其中涉及大分子材料聚乙二醇等[36]，并圍繞理化性質、降解速率及生物組織相容性等方面開展研究。日本東京大學Hayashi教授[37]于2017年應用四臂聚乙二醇巰基和四臂聚乙二醇馬來酰亞胺在兔眼內原位合成了一種超低濃度具有極低膨脹率的水凝膠，填充后未出現明顯眼部并發癥。2019年新加坡國立眼科醫院Liu等[38]將其合成的三嵌段熱敏性共聚物用于靈長類動物眼內長期填塞，試驗研究顯示該材料在動物眼內具有良好的組織相容性，而且對視網膜脫離修復也有較好的治療效果。2021年Shoichet教授團隊通過肟化學與聚乙二醇-四氧胺交聯合成出一種具有與天然玻璃體相似的物理特性的肟水凝膠，在新西蘭兔眼中證實具有生物相容性[39]。本研究團隊于2022年設計了一種原位快速合成的超支化聚醚類水凝膠作為玻璃體替代物，填充6個月后可快速促進兔眼視網膜脫離的修復，并且無需特殊體位要求；研究結果還提示水凝膠在較低濃度時的理化性質與人眼天然玻璃體最接近，無細胞毒性作用[40]。
盡管上述研究局限于動物實驗，尚缺乏臨床數據證實人工玻璃體的可替代性，但高分子聚合物水凝膠仍然是目前最理想的眼內長期填充玻璃體替代物，具有廣闊的應用前景。
5 總結
玻璃體手術作為最常見的眼科手術之一，正處于蓬勃發展的階段。新技術無論是在器械開發、診療手段改善還是高分子材料應用等各方面層出不窮。手術的微創化、精準化、智能化必然會成為未來發展的趨勢和方向。期待未來眼科領域的相關創新技術進一步發展，臨床醫生能以最小的損傷，達到最佳的手術效果，為患者帶來更美好的光明。
自1971年Machemer博士開展經睫狀體平坦部的玻璃體切割手術（PPV）以來[1-2]，為眼科玻璃體手術奠定了里程碑式的基礎。PPV突破了曾經手術無法達到的眼內“禁區”，現已廣泛用于治療各類致盲性眼部疾病。隨著科學技術進一步飛躍發展，PPV正式跨入“微創時代”。為更好地滿足醫患需求，玻璃體手術設備和技術不斷革新，并向著微創化、精準化、智能化多維度方向進行。深入了解微創玻璃體手術的發展、臨床關注重點和新進展，對促進手術臨床經驗的交流具有重要意義。
1 玻璃體手術的發展
1.1 傳統玻璃體手術
傳統玻璃體手術發展歷程主要歷經了三個重要階段。在20世紀60年代，Kasner等[3]率先提出“開窗式玻璃體切除（open sky vitrectomy）”這一概念，獲得眾多學者關注。1970年Machemer博士首次開展了一種新的手術方式，即PPV，實現由開放式向閉合式的轉變[4]。盡管有此重大突破，由PPV操作引起的白內障或玻璃體切割不充分造成視網膜撕裂等一系列問題仍不容忽視。經多年的發展，O'Malley和Heintz[5]于1972年設計出直徑更小的20G玻璃體切割頭，同時開創三通道玻璃體切割系統并沿用至今，已成為玻璃體視網膜疾病重要治療手段之一。
1.2 微創玻璃體手術（MIVS）
雖然傳統玻璃體手術方式日趨成熟，但其相關手術并發癥以及器械局限性等問題也相繼出現[6-7]。為適應日益增加的臨床需求，手術器械不斷改進，MIVS問世。從最初開展的25G經結膜無縫合PPV系統，再到數年內出現的23G和27G系統，MIVS在“微創”道路的進展主要體現在器械配套、手術效率以及安全性方面[8-11]。初代25G器械硬度欠佳、易彎曲，穿刺較困難，而23G系統在器械硬度方面突破了此瓶頸，并且大幅提升了切割速率，縮短了手術時間。隨著雙向驅動玻璃體切割首次出現在27G系統，其中最新的27G+ Hypervit采用雙向斜面玻璃體切割頭的設計，切割速率倍增至20 000 cpm且流速更穩定[12]。這得益于高通量照明光源和廣角觀察系統的發展，玻璃體手術操作范圍拓寬；同時玻璃體切割頭開口距離頂端距離縮短，手術操作更精細，進一步降低了玻璃體對視網膜的牽拉，減少醫源性損傷的發生[13]。總之，MIVS相較于傳統PPV系統具有手術適應證范圍廣、局部創傷小、操作時間短、手術后炎癥反應輕和恢復期短等多方面優勢[14-19]。臨床醫生在選擇手術系統時應該依據患者治療需求、技術熟練程度、地域醫療條件等方面綜合考慮。
2 手術適應證
隨著技術改進，玻璃體手術的適應證，甚至是手術時機也在不斷擴展和規范。起初傳統PPV僅限于增生型糖尿病視網膜病變（PDR）患者的治療[4]。經過不斷探索，PPV的手術指征逐漸擴展為孔源性視網膜脫離、增生性玻璃體視網膜病變及后節眼內異物等。基于器械不斷的優化與改善，MIVS的手術范圍也從黃斑裂孔、黃斑前膜等簡單的黃斑部病變向嚴重增生性玻璃體視網膜脫離、玻璃體黃斑牽拉綜合征等更復雜的眼底疾病拓展，還被用于玻璃體和視網膜疾病的精準診療中，如視網膜下基因治療和細胞移植等[20-23]。臨床研究還證實了MIVS與白內障超聲乳化手術聯合應用可使PDR等嚴重眼底疾病的手術適應證放寬，手術時機提前，為患者提供更合理的個體化治療方案[24]。當然，臨床醫生應根據技術條件和技術能力嚴格掌握手術指征，熟知手術的并發癥和局限性，如手術后并發性白內障等，勿過度治療給患者造成困擾。
3 新型MIVS系統
在精準醫療的時代背景下，尖端技術層出不窮以突破現有手術器械的局限性。微創玻璃體切割口直徑變得更小，切割速度也越來越快。但研究表明，目前使用的玻璃體切割頭采用氣動切割模式，存在機械性速度限制；若超過該限制后，就算提升切割速率也不能有效增加玻璃體切割系統液流量[25]。
近年來超聲技術具有較好的應用前景，如超聲生物顯微鏡、超聲乳化白內障手術等，在眼前節診療中均取得發展；若能將超聲波與玻璃體視網膜手術結合，則能成為一種全新的突破。早在1976年Girard等[26]提出以超聲波振動作為玻璃體切割頭驅動力使玻璃體液化和吸出的方式。2020年Rizzo等[27]設計出3種不同規格的單腔針管超聲玻璃體切割頭，采用縱向超聲模式，以44 kHz的超聲頻率在豬眼玻璃體中完成超聲波誘導液化試驗，測定指標包括玻璃體流速、真空度、超聲波功率和空穴現象等。研究結果顯示，玻璃體流速與超聲波功率呈非線性變化；超聲功率遞增，空穴現象加強，反而影響流速。如果僅考慮絕對流速值，在超聲功率40%，真空度250 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）條件下使用22G玻璃體切割頭（平行孔徑）的平均最大流速可達到3.5 ml/min，遠超過Abulon和Buboltz[28]記錄的最大值1.74 ml/min。并且，單腔管道的端口持續開放，管腔內橫截面積更大，流動阻力更小，被認為能夠更安全地貼近視網膜面進行操作[29]。2020年Stanga等[30]首次報道，臨床上采用23G超聲玻璃體切割頭（切割速率約同于1 920 000 cpm）對20例患者進行了手術治療，其中18例患者視力恢復良好，2例患者分別在手術中和手術后1周出現視網膜撕裂并脫離，均為與設備相關的不良事件。隨后Aznabaev等[31]采用不同玻璃體切割系統分別對53例（超聲組）和29例患者（氣動組）進行療效比較，結果顯示25G超聲玻璃體切割系統的手術效率占明顯優勢，兩組手術安全性及手術后療效均無明顯差別。
由此可見，超聲玻璃體切割頭這項技術具有較大發展潛力，特別是基于低振幅超聲波能量的特點，有助于提升手術效率；相較于氣動玻璃體切割頭，超聲驅動玻璃體切割口可實現進一步縮小，更利于手術中安全操作及組織解剖，減少醫源性損傷，但尚缺乏更多大型臨床試驗明確超聲玻璃體切割頭的安全性及有效性。
4 其他玻璃體手術相關新型技術
4.1 手術顯微鏡系統
玻璃體手術的發展與手術顯微鏡系統的提升密切相關，依賴于顯微技術的突破才得以實現肉眼無法達到的精準度，因此這也是未來的發展方向之一。近年來光相干斷層掃描（OCT）手術導航顯微鏡將OCT成像技術整合到手術顯微鏡中，使眼科醫生在顯微手術獲取高分辨率的眼組織斷層圖像，輔助手術者實時判斷眼組織的解剖結構動態變化。迄今為止，臨床上使用的OCT手術顯微鏡主要配備頻域OCT，但其掃描速度、深度以及功能均無法滿足眼科醫生的臨床需求，也無法實現實時OCT血管成像，缺乏更精準的量化分析功能。新一代超高速掃頻OCT 的眼科手術導航顯微鏡是未來發展趨勢，它可以實現更快的掃描速度、更深的成像深度以及更多的成像模態，能夠為手術者提供更多的實時手術信息。此外，手術顯微鏡系統的相關配套也有所改進，比如采用與主鏡相同的光路采集雙目4k高清立體影像，可投射到3D顯示器為手術者帶來更好的視覺體驗，同時滿足教學需求。
4.2 眼科顯微手術機器人
玻璃體手術是一項精細且復雜的眼外科顯微手術。為有效提高手術治療的精確性，除了依賴于顯微鏡自身性能提升以外，顯微外科與人工智能結合的科學問題也備受關注，因此眼科顯微手術機器人應運而生。目前荷蘭Preceyes BV公司已研發出Preceyes手術機器人系統和微型視網膜剝離裝置（Robotic Retinal Dissection Device，R2D2）[32]。該手術機器人的器械臂具備極高精準度、穩定性和活動性，在微創操作方面更精細，可有效避免手術者手部的生理性震顫，并且機械臂結構能實現超越醫生手腕的靈活度。英國牛津大學MacLaren教授團隊于2016年使用R2D2成功對1例患者進行了玻璃體視網膜手術，首次在臨床上證明手術機器人的精準性和安全性。該團隊進一步納入12例黃斑前膜患者，隨機各6例分組，分別采用機器人或傳統人工手術完成黃斑前膜剝離，其中3例患者還接受了機器人視網膜下注射重組纖溶酶原激活劑的治療；兩組患者手術后療效并無差異[33]。另有美國威爾默眼科研究所研發了穩定手眼機器人并完成相關自適應控制能力的評估及無震顫等精細操控功能升級[34]。我國沈麗君教授與北京航空航天大學專家于2018年合作研發出輔助玻璃體視網膜顯微手術機器人系統，并在15只離體豬眼內順利完成手術，手術后均未出現醫源性損傷[35]。
這些研究均證明手術機器人在玻璃體視網膜疾病的應用中具有極大的發展潛力，其強穩定性、高靈活度及清晰的3D視野等優勢能有效輔助醫生完成精準操控的眼科手術乃至視網膜下注射基因治療；也許手術可操作范圍還能向黃斑區發展，為患者創造更多的治療機會。
4.3 新型人工玻璃體材料
新型人工玻璃體材料的研究一直都是當前眼科手術領域研究的熱點，為手術后替代天然玻璃體以維持眼內支撐作用并保護視網膜功能。現階段玻璃體替代材料主要通過物理或化學交聯合成聚合物水凝膠，其中涉及大分子材料聚乙二醇等[36]，并圍繞理化性質、降解速率及生物組織相容性等方面開展研究。日本東京大學Hayashi教授[37]于2017年應用四臂聚乙二醇巰基和四臂聚乙二醇馬來酰亞胺在兔眼內原位合成了一種超低濃度具有極低膨脹率的水凝膠，填充后未出現明顯眼部并發癥。2019年新加坡國立眼科醫院Liu等[38]將其合成的三嵌段熱敏性共聚物用于靈長類動物眼內長期填塞，試驗研究顯示該材料在動物眼內具有良好的組織相容性，而且對視網膜脫離修復也有較好的治療效果。2021年Shoichet教授團隊通過肟化學與聚乙二醇-四氧胺交聯合成出一種具有與天然玻璃體相似的物理特性的肟水凝膠，在新西蘭兔眼中證實具有生物相容性[39]。本研究團隊于2022年設計了一種原位快速合成的超支化聚醚類水凝膠作為玻璃體替代物，填充6個月后可快速促進兔眼視網膜脫離的修復，并且無需特殊體位要求；研究結果還提示水凝膠在較低濃度時的理化性質與人眼天然玻璃體最接近，無細胞毒性作用[40]。
盡管上述研究局限于動物實驗，尚缺乏臨床數據證實人工玻璃體的可替代性，但高分子聚合物水凝膠仍然是目前最理想的眼內長期填充玻璃體替代物，具有廣闊的應用前景。
5 總結
玻璃體手術作為最常見的眼科手術之一，正處于蓬勃發展的階段。新技術無論是在器械開發、診療手段改善還是高分子材料應用等各方面層出不窮。手術的微創化、精準化、智能化必然會成為未來發展的趨勢和方向。期待未來眼科領域的相關創新技術進一步發展，臨床醫生能以最小的損傷，達到最佳的手術效果，為患者帶來更美好的光明。