人工晶体*概述

　　人工晶体是一种用人工的方法培养或合成出来的单晶体。人类根据结晶物质的物理化学特性，在认识并掌握一般的生长规律的基础上，采用多种单晶体生长技术或方法以及生长设备而生成或合成出的。

　　人工晶体*特点

　　与天然晶体相比，它具有可控的生长规律和习性，可按照人们的意志在适当环境条件下，利用适当的设备，合成或生长出具有较高实用价值的晶体结构，也可根据应用对象的性能需求，生长出满足特定应用要求的人工晶体来。

　　人工晶体*分类

　　人工晶体可按不同方法进行分类：

　　1.按化学分类可分为无机晶体和有机晶体等;

　　2.按生长方法分类可分为水溶性晶体和高温晶体等;

　　3.按其物理性质分类可分为半导体晶体、激光晶体、非线性光学晶体、光折变晶体、电光晶体、磁光晶 声光晶体、闪烁晶体等。

　　4.人工晶体按照功能不同，可粗略分为半导体晶体，激光晶体，非线性光学晶体，光折变晶体，闪烁晶体，电光、磁光、声光调制晶体，压电晶体，红外探测晶体，光学晶体，双折射晶体，宝石晶体与超硬晶体等十二类。

　　5.按照硬度，可以分为硬质人工晶体和软性人工晶体。软晶体又可以分为丙烯酸类晶体和硅凝胶类晶体。顾名思意，软晶体就是可折叠晶体。首先出现的是硬质人工晶体，这种晶体不能折叠，手术时需要一个与晶体光学部大小相同的切口(6mm左右)，才能将晶体植入眼内。到80年代后期，90年代初，白内障超声乳化手术技术迅速发展，手术医生已经可以仅仅使用3.2mm甚至更小的切口就已经可以**白内障，但在安放人工晶体的时候却还需要扩大切口，才能植入。为了适应手术的进步，人工晶体的材料逐步改进，出现了可折叠的人工晶体，一个光学部直径6mm的人工晶体，可以对折，甚至卷曲起来，通过植入镊或植入器将其植入，待进入眼内后，折叠的人工晶体会自动展开，支撑在指定的位置。

　　6.按照安放的位置，可以分为前房固定型人工晶体，虹膜固定型人工晶体，后房固定型人工晶体。通常人工晶体*佳的安放位置是在天然晶状体的囊袋内，也就是后房固定型人工晶体的位置，在这里可以比较好的保证人工晶体的位置居中，与周围组织没有摩擦，炎症反应较轻。但是在某些特殊情况下眼科医师也可能把人工晶体安放在其他的位置，例如，对于校正屈光不正的患者，可以保留其天然晶状体，进行有晶体眼的人工晶体(PIOL)植入;或者是对于手术中出现晶体囊袋破裂等并发症的患者，可以植入前房型人工晶体或者后房型人工晶体缝线固定。

　　人工晶体*重要性

　　从单晶角度来看，长期以来，天然矿物晶体是大块单晶的唯 从单晶角度来看，长期以来， 一来源。由于形成条件的限制， 一来源。由于形成条件的限制，大而完整的单晶矿物相当稀 某些特别罕见的宝石单晶(如钻石，红宝石) 少。某些特别罕见的宝石单晶(如钻石，红宝石)多数形成 了稀奇的收藏品、名贵的装饰品和博物馆中的展览品。 了稀奇的收藏品、名贵的装饰品和博物馆中的展览品。 ·发现一些单晶体具有宝贵的物理性质及其在技术上的应用价 值是*近一个世纪的事。随着生产和科学技术的发展， 值是*近一个世纪的事。随着生产和科学技术的发展，人们 对单晶体的需要日益增加。例如加工工业需要大量的金刚石、 对单晶体的需要日益增加。例如加工工业需要大量的金刚石、 精密仪表和钟表工业需要大量红宝石做轴承， 精密仪表和钟表工业需要大量红宝石做轴承，光学工业大量 冰洲石制造偏光镜，超声和压电技术需要大量的压电水晶等 冰洲石制造偏光镜， 等。但天然的单晶矿物无论是在品种数量还质量上都不能满 足日益增长的需要。于是人们就想方设法用人工合成单晶， 足日益增长的需要。于是人们就想方设法用人工合成单晶， 这也促进了合成晶体工业的发展。 这也促进了合成晶体工业的发展。

　　总之，人工晶体是一种重要的功能材料，它能实现光、电、总之，人工晶体是一种重要的功能材料，它能实现光、 热等不同能量形式的的交互工作和转换， 声、磁、热等不同能量形式的的交互工作和转换，在现代 科学技术中应用十分广泛。人工晶体在品种、质量、科学技术中应用十分广泛。人工晶体在品种、质量、数量 方面已远远超过了天然晶体。 方面已远远超过了天然晶体。 人工晶体的合成(生长)即是一门技术，也是一门科技。

　　人工晶体的合成(生长)即是一门技术，也是一门科技。由于晶体需要从不同状态和不同条件下生成， 于晶体需要从不同状态和不同条件下生成，加上应用对人 工晶体的要求十分苛刻， 工晶体的要求十分苛刻，因而造成了人工合成晶体方法和技术的多样性以及生长条件和设备的复杂性。 技术的多样性以及生长条件和设备的复杂性。人工晶体作 为一门科学，她包括材料制备科学、晶体生长机理，新晶 为一门科学，她包括材料制备科学、晶体生长机理，体材料的探索和晶体的表征等方面，充分体现了材料科学、 体材料的探索和晶体的表征等方面，充分体现了材料科学、 凝聚态物理和固体化学等多学科的交叉的特点。 凝聚态物理和固体化学等多学科的交叉的特点。

　　人工晶体*材料选择

　　人工晶体经过了数十年的发展，材料主要是由线性的多聚物和交连剂组成。通过改变多聚物的化学组成，可以改变人工晶体的折射率、硬度等等。

　　*经典的人工晶体材料是PMMA，是表面肝素处理晶体，也就是聚甲基丙烯酸甲酯。这种材料是疏水性丙烯酸酯，只能生产硬性人工晶体。 但是此种晶体却是在当时的医疗水平下**可以用于糖尿病病人的人工晶体。但是现在多种材料的产生、医疗技术水平及方式的改变和提高，使糖尿病病人不再局限于PMMA人工晶体。

　　可调人工晶体

　　白内障摘出并人工晶体植入术的成败及并发症的多少，不仅取决于手术设备和医生的手术技术，也在很大程度上为人工晶体本身各种因素的影响。人工晶体的材料、制造工艺、种类式样等因素都已证明与手术的预后密切相关，如在眼科显微手术开展及粘弹剂在眼科应用和人工晶体材料及加工工艺尚未完善前，人工晶体术后的并发症很多，明显影响手术质量，经几次**性的改进，使得这一手术成为当今无可争辩的*有效的白内障**方法。特别是在过去的20多年中，由于显微手术、现代白内障囊外摘出(ECCE)手术，超声乳化术及激光**后囊膜混浊等技术上的进步，使得手术成功率不断提高，并发症明显减少。大多数病人的视力可重建在接近1.0水平，因此，白内障并人工晶体植入术已成为现代手术中*为成功的范例之一。除这些手术上的进步外，制造业对人工晶体本身的改进，对整个手术的成功也有不可磨灭的功绩。人们在人工晶体的材料、制造工艺、种类及式样等方面的改进，使得人工晶体越来越能真正地代替人的自然晶状体了。

　　人工晶体*材料特性

　　PMMA材料

　　英国医生Harold Ridley观察在**次世界大战期间的飞行员被飞机座舱盖的碎片溅人眼内，发现用PMMA制成的舱盖碎片在眼内没有发生异物反应，它与人体组织有非常好的相容性，而用此材料制造人工晶体，他为人工晶体植入奠定了基础。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)用来制造人工晶体，几十年的临床应用证明，这种材料稳定、质轻、透明度好，屈光指数大，生物相容性好，且不会被机体的生物氧化反应所降解。它的理化性质，未发现任何降解或释放出丙烯酸单体。它在组织内的稳定性也相当好，不仅是由于其本身的理化惰性，而且对机体的生物反应较轻，对老化及环境中其它变化的抵抗力也很强，其折射率约为1.491。它能透过较宽范围的波长(300～700hm)，包括紫外光谱，所以植入人工晶体后的

　　眼与无晶状体眼一样感受颜色更亮、更饱和，昼光下会有蓝视现象，但红视不多见。PMMA的主要缺点是不能耐受高温高压**。至今PMMA仍然是制造硬质人工晶体的**材料。

　　为了克服PMMA人工晶体不能吸收紫外线的光学缺点，*近发明了以复方羟苯基并三唑为材料的吸收紫外线的人工晶体。

　　多彩的人工晶体

　　玻璃也曾被用来制造人工晶体的镜片。玻璃的透明度好，屈光指数大，比PMMA优越的地方是它更耐久，而且可以耐受高压**，但玻璃人工晶体比较重，易导致镜心偏移和脱位。由于玻璃质地太硬难以打孔和接袢，*大的问题是受到Nd：YAG激光击射后会发生碎裂而这种击射是目前**人工晶体植入后晶状体后囊混浊的**方案。由于这一原因，玻璃人工晶体在1984.年就从市场上消失了。

　　硅胶和水凝胶材料

　　近年来也用硅胶和水凝胶(hydrogels)制造人工晶体。由于其质软具有充足的柔韧性，故又称为软性人工晶体，可通过小切口植入眼内。水凝胶又根据聚合体中含水率的多少和其性质，分成2种：聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)和高含水率的水凝胶。目前在临床上使用*广泛的软性人工晶体是硅胶，其次是PHEMA。有折叠式和非折叠式。于1997年得到美国FDA销售许可的Array折叠式多焦人工晶体，其视光部是用**代硅凝胶新型光学材料(SIMZ/UV)，袢体材料是PMMA。

　　此型人工晶体的前表面为非球面，有一系列重复的连续的晶状体屈折力，晶体视部中央4.7mm直径范围内有5个非球面形的环形区域，环形区之间的过渡较平缓，这种设计可提供由远到近的焦点范围，也减少了引起眩光和光晕量的可能性，中央2.1MM直径的**个环形区域主要提供远视力，直径2.1~3.4mm的**个环形区主要提供近视力;直径3.4~3.9mm的第三个环形区提供远视力;直径3.9～4.6mm的第四环形区提供近视力，直径4.6～4.7mm的第五个环形区提供远视力，也是向周边球面区过渡的区域。此型人工晶体的功能受瞳孔大小的影响不大，但它们仍然要求瞳孔直径大于2.1mm才能使它充分发挥功能，此人工晶体所有提供近视力的环形区都在晶体所处的平面提供+3.50D的屈光力(相当于+2.40D老视眼镜的屈光力)。所有提供远视力的环形区，尤其是**个环形区，可为远处物像提供一定程度的景深。此型设计可减少人工晶体偏位、倾斜和术后散光的影响。

　　水凝胶材料

　　此型人工晶体属于折射型，它不会像衍射型人工晶体那样发生高阶衍射而丢失部分人射光线的能量，所有入射光线全部应用于视觉系统。此型人工晶体是应用折射和(或)衍射的光学原理，使经过多焦人工晶体的光线产生两个或多个焦点，则远处和近处物体发出的光线均能聚焦于视网膜上。

　　人工晶体光学镜片材料、光学镜片的式样及人工晶体的制作形状都在不同程度上影响着手术的效果。从材料上看，被半个世纪的“临床考验”所证实为**、稳定的PMMA仍是目前乃至将来一段时间内*理想的人工晶体材料，镜片的类型趋向于各种“后凸”型的或向前倾斜10度角的平凸型的，因为这几种人工晶体引起的后囊混浊*轻、*少;多片式的由于易导致镜心偏移、脱位及眼内感染等并发症而将陆续被淘汰，取而代之的将是单片式全PMMA或硅胶的人工晶体。

　　丙烯酸酯材料

　　此类人工晶体以Alcon公司生产的SA60A-L型Acrysof人工晶体为代表，采用单片设计，和光学部为一整体。材料均为丙烯酸酯。丙烯酸酯是由苯乙基丙烯酸酯和苯乙基甲基丙烯酸组成的共聚体。它属于PMMA系列，具有与PMMA相当的光学和生物学特性，但又具软性，而且折叠后的人工晶体能轻柔而缓慢地展开。这种材料的人工晶体可吸收紫外线(波长398～400wn)，屈光指数为1.55，光学部直径为55mm，人工晶体全长为125mm，适于植入晶状体囊袋内。Acrysof人工晶状体由于生物相容性好，后发性白内障发生率较低。

　　大多数人工晶体可以阻挡太阳光中的紫外光线，但不能够滤过光谱中的蓝光部分，近来有学者提出，这一部分的光线对于视网膜特别是黄斑区有损伤作用。为了解决这一不足，Aleon公司*新推出了Acrysof natural蓝光滤过型人工晶体，是在丙烯酸酯材料中增加了黄色载色基团，可以滤过有害的蓝光，它是目前*接近人眼生理状态的人工晶体。

　　人工晶体*计算

　　目前，人工晶体屈光度计算一般都用SRKⅡ公式。

　　SRKⅡ公式(回归公式)

　　P=A-2.5AL-0.9K

　　P为植入的人工晶体度数

　　A为常数(厂家根据晶体的类型、材料、操作技术设定)

　　AL为眼轴长(眼科A超测定，一般为23.5mm左右)

　　K为角膜屈率(角膜屈率仪测定，实际为[K ，一般是44左右)。

　　现在，眼科A超已设置该计算公式，只要把数据代入，即可得出结果。若用手工计算，则要用回归的方法，即：

　　A=A+3， 当 AL<20

　　A=A+2, 当20≤AL<21

　　A=A+1， 当 21≤AL<22

　　A=A, 当 22≤AL<24.5

　　A=A-0.5, 当 AL≥24.5

　　人工晶体*应用

　　1、适合微切口的人工晶体

　　微切口的白内障手术是指切口小于2 mm的白内障超声乳化术，目前专为微切口白内障摘除手术设计应用的人工晶体有2种：①Acri Smart人工晶体，材料为疏水型丙烯酸酯，一片式设计，可通过1.4 mm切口，植入后其在囊袋里稳定性好，并具用一定的假性调节力。②Thin OptX人工晶体，为亲水型丙烯酸酯材料，其光学部超薄，卷曲折叠，可能过*小为1.0 mm切口，可获得类似于传统折叠型人工晶体的远、近视力。

　　2、可植入式微型望远镜式人工晶体

　　可植入式微型望远镜式人工晶体适用于有黄斑变性的白内障患者，可将物像放大3倍，为患者提供单眼放大的中心视力，而对侧眼保留周边视力，以提高生活质量。目前，此种晶体还在临床观察中。

　　3、光调节人工晶体

　　由叉排列的硅凝胶聚合体基质和均匀分布的光敏小体组成，当用近紫外线照射晶状体光学部位时，可使光敏小体聚合和迁移，从而改变晶状体的厚度，进行原位近视、远视和散光的精细调节，是*有前途、满足个性化需求的人工晶体，是*有前途、满足个性化需求的人工晶体。

　　总之，人工晶体材料和设计的发展使人工晶体在生物相容性、术后视功能、调节机能、光保护等方面有了很大提高。人工晶体种类的拓宽也给临床医师更多的选择，医师可根据不同的病患条件和要求进行个性化选择植入。今后可能对注入式材料和智能型材料有更多的研究。能以液态注射入完整的囊袋内，注射后迅速固化为凝胶状态并保留调节能力的人工晶体将是今后研究和发展的方向。

　　人工晶体*软性可折叠人工晶体的优点

　　①软性人工晶体对角膜内皮的损伤比PMMA晶体要小。

　　②软性晶体能用高压**，避免了**气体或化学物质偶尔对眼内组织引起的损害。

　　③由于软性晶体柔软的特性，它对虹膜产生的摩擦及虹膜的萎缩、色素脱失、纤维化和炎症反应比PMMA晶体要小。

　　④它能通过小切口植入眼内，减少术后 散光 ，而且伤口**快。

　　⑤软性晶体材料比重较低，制成的晶体较轻，减少了对悬韧带的损伤和晶体脱位、半脱位的危险性。尤其对悬韧带功能较弱者尤为重要。

　　人工晶体*植入术

　　人的晶体形状像凸透镜一样，本身是有一定度数的。一般通过验光和计算后，采取植入相应度数的前房性人工晶体(原有晶体不动)来降低或抵消近视度数。这种手术一般只用于高度近视眼，又不适合做准分子激光近视眼手术的人。

　　人工晶体值入可分为一期植入和二期植入，“期人工晶体植入是指白内障摘除术后，即进行的人工晶体植入木，二者属于联合手术;而—：期人工晶体植入是指白内障摘除术一段时间后再进行的人工晶体植入手术，二者届于两个不同的手术。临床亡以一期人工晶体植入手术为主。

　　人工晶体植入在前房内为前房支持型人工晶体植入和在后房内的后房支持型人工晶体植入。临床上以后房型人工晶体值入为主。后房型人工晶体又可植入于睫状沟位置和晶体囊裳内，目前一致公认人工晶体囊袋内植入(inter—capsular implantation)是*理想的位置，其优点是：

　　1、解剖位置理想;

　　2、不易发生瞳孔阻滞;

　　3、远离角膜，可避免角膜内皮损伤;

　　4、距虹膜、睫状体有一定纳间隙，减少了虹膜后面表面的磨擦综合征;

　　5、田血—房水屏障破坏较少;

　　6、人工晶体支拌生物降解作用减少.亦不易引起睫状体局部组织坏死;

　　7、囊袋内人工晶体固定良好，不受瞳孔大小变化而发生脱位，不易发生偏位从晶体摆动现象;

　　8、因人工晶体光学部凸面与后褒膜接触，术后后发障发生率可下降。

　　人工晶体*发展分析

　　人工晶体的历史发展

　　在中国：我们的祖先与晶体打交道从史前就已开始，北京猿人-蓝田人在50万年前使用的工具之一，石英，就是典型的晶体。

　　一千年前，宋代人就已经从海水中晒盐，实际上这就是“从过饱和溶液中生长晶体”的方法。此种方法的原理一直沿用至今，且可以生长出很多种晶体，特别是高、精、尖技术领域应用的器件采用此方法的较多：如K2H2P04(磷酸钾，一种激光晶体)、Li2Nb03.2H20(铌酸锂，一种压电晶体,主要用于手机)。

　　古时人造辰砂(HgS)也称银朱、朱砂，就是用”气相沉积法”(升炼)制备出的晶体，“炼丹术”。

　　我国现代人工晶体材料的研究，始于上个世纪50年代中期，经历了一个从无到有，从零星的实验研究，再到初具规模的产业迅速发展的过程，主要**的领域有：1.人造水晶(Si02)， 2.人造金刚石(C、SiC)，3.人造宝石(A1203)， 4.人造云母(铁硅酸盐矿物)。上述产品均已进入国际市场参与竞争。

　　在西方：人工晶体培养大约是在19世纪初欧洲开始：焰熔法-1902年;水热法-1905年;提拉法-lOl7年。

　　1949年，英国法拉第学会，举行了世界上**次关于晶体生长的学术讨论会，这次会议奠定了晶体生长的理论基础。

　　人工晶体在高科技发展中的重要性

　　人类发展的历史就是一部人类对材料的使用发展史。在原始社会，人类只会使用简单材料如木头、石头等做工具。慢慢发展，人类就学会了使用青铜器、铁器等。随着材料的不断更新，促进着人类社会的不断发展与变革。人们往往用材料来划分历史时期，如：“石器时代”、“青铜器时代”、“铁器时代”等等,可见材料在人类发展过程中的重要性。人工晶体的研制与使用，同样在科技领域内起到了关键的作用。

　　用压电水晶制作的谐振器应用于发报机，在**次世界大战时已出现，二战时被普遍采用，它开创了现代通讯新时代。

　　硅单晶及集成技术的成功，把人类带入方兴未艾的现代计算机时代。计算机的运算速度越来越快，并将会出现量子计算机、光子计算机等采用新运算方式的计算机，但硅单晶在计算机中的重大贡献却不容置疑。

　　1960年，红宝石 (Cr:Al2O3)晶体中**实现激光输出，标志着光电子时代的来临。

　　边缘和表面形态设计

　　人工晶体的边缘和表面形态设计，近年来对后发障的研究肯定了方形边缘设计的人工晶体能抑制晶状体上皮细胞由周边囊膜向视轴中心生长，从而抑制后发障，故人工晶体的方形锐缘有屏障作用。*近研究发现方形边缘设计、相对扁平的前表面、高折光指数是加重术后眩光等**光学现象的主要原因。为解决方形边缘在光学上的缺陷，各公司推出各种新型材料和设计的人工晶体。博士伦公司的Akreos采用低折光指数的新水性丙烯酸酯结合等凸的表面设计，希望使方形边缘带来的眩光现象减少。AMO公司的Sanser型人工晶体，在后光学边缘直角边设计的基础上，将前光学边缘设计为圆钝形，从而起到减少眩光的作用。这些晶状体的*终效果如何，仍待临床观察。

　　非球面人工晶体

　　球面像差是植入球面人工晶体后，影响白内障术后患者功能性视觉的主要原因，各种非天面人工晶体设计目的均是为了消除人眼的球差，以提高光学质量，获得良好的视网膜图像。博士伦非球面人工晶体本身采用双面非球面零像差设计，有均一的屈光力，因此成像质量受人工晶体位置影响小，同时角膜的形状及瞳孔的大小对该种人工晶体眼的像差影响也较小。

　　可调节人工晶体 调节型人工晶体是通过人工晶体在囊袋内的前后移动改变屈光状态而获得一定程度的调节。双光学面设计的调节型人工晶体在移动相同的距离时，产生的调节力更大。Visiogen公司的Synchrony人工晶体是一种双光学面设计的人工晶体，前光学面为正球镜，后光学面为负球镜，两者构成正视化镜片组合。在不同调节与松弛状态下，通过悬韧带、晶状体囊袋的舒缩作用，使其前光学面前后位移，改变两个不光学部分之间的距离，达到调节作用。

　　多焦点人工晶体 多焦点人工晶体分为折射型和衍射型，均通过分散进入眼内的光线达到视远和视近的目的。Alcon公司的ResterIOL是使用较多的衍射型多焦点人工晶体，公中心直径3.5 mm的区域为衍射环区，在光线充足小瞳孔条件下有视远和视近的能力，在夜间瞳孔放大时，更多的光线进入瞳孔用来视远，这样可减少夜间眩光。TecnisZM100衍射型人工晶体采用了非球面设计，较球面人工晶体有更高的对比敏感度。

　　黄色人工晶体 目前的人工晶体均加入紫外吸收剂阻挡紫外光，但普通人工晶体不能阻挡蓝光。研究显示蓝光与黄斑变性的发生相关，黄色人工晶体设计目的在于阻挡蓝光，减少对黄斑的光损伤。