我国眼屈光手术研究取得重大突破——记2017年中华医学科技奖一等奖“功能性眼病临床矫治关键技术研究”
发布日期:2018-08-17 14:20:42 来源:中华医学信息导报 作者: 浏览次数:

功能性眼病相对于“器质性眼病”,主要表现为视功能异常和视觉质量受损的眼部健康问题,其中眼屈光不正(近视、远视以及散光等)是全球首要视力损害病因,是“视觉2020”全球防盲计划的重点任务。目前我国近视患者的人数超过了6亿,居世界第一,已成为影响重大的公共卫生问题。面对如此艰巨的任务,温州医科大学附属眼视光医院瞿佳教授带领其团队,在“十二五”国家科技支撑计划项目、973计划、国家自然科学基金重点项目等7项国家级、部委级课题资助下,潜心研究近10年,最终形成了具有自主知识产权的关键技术,在准分子激光手术研究上有了重大突破,打破了国外垄断,同时研制符合中国人的个性化矫正镜,筛选出高度近视易感基因。项目发表重要代表性SCI 学术论文56篇,获代表性授权发明专利41 项(其中国外发明专利5 项),制定4 项临床技术规范和澳门皇冠专家共识,经转化形成创新产品和技术(获CFDA 医疗器械证书5 项),入选2016 年度国家科技计划重点科技成果转化推广目录,打破国外技术垄断,并得到推广应用。转化成果降低均次医疗成本30%左右。该研究响应了习总书记在十九大中提出的“产学研深度融合的技术创新”理念,技术创新的同时进行了成果转化,造福万民,获得了2017年中华医学科技奖一等奖。


 项目团队成员合影


 一、 医疗创新,牢牢把握自主知识产权  

1. 眼屈光手术研究

自20 世纪80 年代屈光手术应用于眼屈光矫治以来,历经了近三十年的发展,现在已经成为矫治屈光不正的最有效、最先进的临床技术之一。随着社会的发展,人们对美观、视觉质量的要求越来越高,而眼科准分子激光治疗技术以其安全、快捷等优势,得以迅速推广。然而准分子激光屈光治疗系统作为一种尖端医疗工程技术,目前只为美国、德国、日本等少数国家的少数企业所掌握,并且价格昂贵,导致国外品牌的准分子激光角膜屈光治疗设备在全球屈光矫治市场占据了绝大部分市场份额。为突破国外产品的垄断,瞿佳团队进行个性化准分子激光屈光治疗技术的临床转化研究。(1)在国际上率先提出了时空优化扫描技术,显著改善角膜切削质量,提高术后视觉质量,激光切削频率接近世界领先水平。(2)在世界上首次提出并应用了虹膜注册和虹膜旋转跟踪技术,实现了术中全眼球跟踪,使激光切削位置更精确。眼球跟踪频率300 Hz,最小光斑直径0.6m m , 已达到世界领先水平。(3)围绕个性化屈光手术关键技术创新研发,完成了我国第一台核心技术具有自主知识产权的准分子激光屈光治疗设备的研发,并获得CFDA 第Ⅲ类医疗器械产品证书,打破了国外设备在市场上的垄断。在保证手术效果的情况下,新产品是目前全球切削速度最快、精度最高的技术之一,实现了国内在眼科中高端诊疗及医用激光设备领域自主创新,整机水平达国际先进水平。 

2.个性化矫正镜与RGP镜片

视觉矫正镜通过校正视网膜成像质量、平衡双眼视觉功能实现屈光矫治,是最广泛的屈光矫正方式,其中硬性透氧性角膜接触镜(简称RGP)尤其适用于进展性近视、高度屈光不正、角膜性散光、不规则散光、术后残余屈光不正、圆锥角膜等疑难屈光矫治,并能有效延缓青少年近视进展。之前,我国临床上已经应用的个性化设计视觉矫正镜的主要设计参数来自国外人群,同时验配精准度要求高,需要“量眼定制”。该项目研发出基于中国人特定视觉特征参数设计的可实现精准矫正的个性化功能性视觉矫正镜,应用自由曲面设计个性化功能性视觉矫正镜并进行临床转化,国内首次采用等离子体表面修饰技术改变视觉矫正镜的表面特性,极大提升了临床实际应用效果。自主开发适用于角膜接触镜、视觉矫正镜、眼内人工晶状体的个性化设计分析软件及PAL 生产线,建立RGP车房生产系统,形成核心技术和行业竞争力; 建立R G P 镜片材料表面等离子膜化技术体系,大幅度改善镜片表面亲水性、抗蛋白和脂质沉淀能力,提升镜片的总体光学性能和实际应用效果。 

3.近视易感基因与靶向药研究

易感基因和环境因素的筛选有助于屈光不正的早期诊断和早期干预,也是从根本上治疗屈光不正尤其是高度屈光不正的关键环节之一,项目组筛选出多个高度近视易感基因,为从根本上揭示近视发病机制和临床治疗方案提供新的思路;项目组基于此构建靶向药物递送系统,可实现精准靶向给药等治疗。团队所研制的载药纳米制剂能提高药物生物利用度,减少给药频率。设计制备的小分子水凝胶体系,具有不需要载体、药物包载率高、能提高疏水药物水溶性、可实现多种药物共自组装等优点,为小分子水凝胶在生物医学领域应用开拓了新方向。


  二、 关键技术,打破国外垄断

1.时空优化扫描技术:组织切削速度最快、角膜表面切削最精确

研究团队首先提出了时空优化飞点扫描技术,通过扫描算法的优化处理,使相邻两个激光脉冲光斑的落点间距离最大化或落点相邻的两个激光脉冲时间间隔最大化,达到对扫描模式的时空优化,显著降低激光在角膜组织上的热效应影响,提高手术精确度,大幅度提高患者术后视觉质量。而且切削速度快,在保证手术效果的情况下,本产品可在9 秒内完成5 个屈光度(即500度近视)的治疗。

2.虹膜注册和虹膜跟踪技术:术中全眼球跟踪,激光切削位置更精确 

项目首次提出了虹膜注册、定位及校准技术,通过角膜地形图等术前检查,采集人眼角膜、虹膜以及角膜巩膜缘等多点参数,并通过专用软件将参数导入手术系统,系统能在手术中精确地跟踪眼球的旋转运动。首创动态移心技术,通过测量不同光亮度下瞳孔直径及瞳孔中心相对角膜顶点中心的移心量,建立水平偏移量和垂直偏移量模型,并将坐标偏差补偿到眼跟踪系统中,从而实现了激光对角膜视轴的动态跟踪。解决了偏中心切削的误差,显著改善术后视觉质量。

3.三位一体屈光手术全诊疗系统:整机系统稳定安全

团队创新地完成了动态移心技术、主从计算机控制技术、微环境控制技术及个体化治疗技术等核心技术开发,建立了全球唯一的三位一体的屈光手术全诊疗系统,从检查(WinMax)、个性化手术方案设计平台(WinPro)、个性化手术系统(WinEx),三个方位全面保障手术的安全性和有效性。完成了我国第一台核心技术具有自主知识产权的准分子激光屈光治疗设备的研发,并在全国知名的三甲医院眼科进行临床转化与推广,临床试验疗效满意,并与上市同类产品相对照,在安全性和有效性方面无差异。2015 年4 月取得了国家食品药品监督管理总局(CFDA)颁发的Ⅲ类医疗器械产品注册证。

4.基于中国人群临床大数据的功能性视觉矫正镜

项目积累了中国人群常规屈光不正患者和个性化设计视觉矫正镜临床验配大数据库,针对中国青少年和成年人的眼解剖学和生理学的主要特征,分别建立了不同屈光状态和数量下的眼部特征参数数据库,建立中国青少年和成年人个性化矫正镜设计模式,开发像差-地形综合引导个性化设计技术、自由曲面精确拟合与优化技术和个性化自由曲面镜片超精密加工技术,研发出更适宜大多数中国患者屈光不正个性化矫正的自由曲面设计镜片。

5.个性化硬性透氧性角膜接触镜(RGP)

项目团队通过分析多年临床上获得的中国人青少年眼部主要参数,研究角膜非球面特征、角巩缘连接角度、眼睑特征、眼动参数等关键特征参数, 针对性地设计简称R G P镜片的关键参数:后表面曲率(基弧和周边弧度)、镜片直径、边缘设计、前表面曲率、光学区直径等, 建立了中国青少年眼部特征数据库,建立了具有自主知识产权的RGP 镜片设计和生产标准,使之更加符合中国人的个体化配戴。

6.筛选高度近视易感基因及环境因素

项目筛选出CCDC111、rs8027411、VIPR2、SNTB1、MIPEP、C1QTNF9BAS 1 、C 1 Q T N F 9 B 、M I P E P 、C1QTNF9B、rs10034228 等数多个高度近视易感基因,可作为病理性近视的早期诊断和预测的依据,在全球首次发现COL1A1 基因甲基化在近视发生、发展中起作用、率先发现表观遗传改变在近视发生发展中存在作为。

7.构建靶向眼科药物传输体系

研究团队基于眼部疾病的相关病变因素,构建了一系列的新型药物传输体系用于提高药物在眼内的靶向性和治疗效果。采用多糖高分子化合物壳聚糖修饰高分子聚酯化合物作为聚合物骨架设计自组装纳米载体系统;设计并制备了一种基于药物分子自组装的药物传输体系,将药物通过可降解键衍生化,然后通过一定的刺激(调节溶液pH 值等策略)让药物分子衍生物自发地形成小分子水凝胶,形成水凝胶体系。

  技术路线图

三、 临床推广应用,造福亿万民众

  该研究成果转化的产品已在国内外进行临时推广,进一步市场化。项目研究形成的屈光手术和非屈光手术临床矫治相关技术、产品及临床诊疗共识在全国知名医院和行业企业进行了广泛应用。同时通过主办国家级澳门皇冠官网培训班、视觉健康创新发展国际论坛(Vision China)(已连续主办五届)等形式进行技术推广和行业培训,学员累计超过2 万人次。该项目应用期间受益患者达250 多万人次,间接经济效益达8.5 亿元。通过替代进口产品,有效降低医疗均值成本30%~40%,对减轻百姓的负担起到积极作用,真正做到了“产学研深度融合”。(中华医学信息导报韩静、左舒颖整理)

(摘自《中华医学信息导报》2018年第33卷第15期)




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