BJO| 温医大眼视光青光眼团队开创性发现房水动力学非线性关联，揭示闭角型青光眼潜在发展机制
青光眼已成为世界上仅次于白内障的第二大致盲疾病，而原发性房角关闭疾病（primary angle closure disease，PACD）是亚洲尤其是中国青光眼的主要类型。眼压（intraocular pressure，IOP）是青光眼治疗中唯一可改变的因素，其平衡是通过产生房水（aqueous humour, AH）并通过流出通道排出来维持的，而前房角（ anterior chamber angle，ACA）是AH流出的主要通道。在PACD中，IOP升高是由AH流出受阻引起的。目前很少有研究定量评估AH动力学对PACD严重程度和进展的影响。
近期，来自温州医科大学附属眼视光医院青光眼临床中心的梁远波教授及傅林副主任医师联合团队成员在眼科学国际知名期刊British Journal of Ophthalmology发表了题为“The aqueous humour dynamics in primary angle closure disease: a computational study”的研究论文。该论文建立了PACD的眼前段计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）模型，对不同房角关闭范围（angle closure ranges， ACRs）下的AH动力学进行评估，可以为不同疾病阶段的闭角型青光眼病理学机制研究和评价提供精准模型。
该研究首先利用计算机建模并进行仿真计算，具体方法如下：距离巩膜突750µm处房角开放距离（ iris and angle opening distance at 750µm from the scleral spur，AOD750）是PACD中与角宽度相关的关键生物特征参数。参考以往人体临床报道中的AOD750值，该研究采用0.05mm、0.15mm和0.40mm三个不同的值来表示PACD的三个角度宽度，进行计算建模。
图1.眼前节几何和计算流体模型：(a)人眼前段横切面图， (b-d)前房角AOD750分别为 0.4mm、0.15mm和 0.05mm的局部视图， (e)房水产生和流出的计算流体模型
使用COMSOL Multiphysics （COMSOL, Inc., Palo Alto， CA， USA）对AH进行流体动力学分析。为使模型内部与人体眼球环境相似，设置参数如下：房水密度为997kg/m3，温度恒定为37℃，房水产生速率为5-8kg/s，房水出口初值为15mmHg。利用达西定律计算IOP和AH流速与AOD750和ACRs之间的关系。在这里使用超精细混合网格来构建网格，以获得角闭合与流速的稳态图。每个模型的网格数约为200万。
为了进一步验证房水动力学有限元分析的计算结果，研究人员还利用简化的眼模型（Ophthalmic Surgical Training Models, SimulEYE, Westlake Village， CA）开展了体外研究。实验将12根内径为0.1mm的引流管均匀分布在简化的眼球边缘周围，模拟人眼的实际引流情况，AH通过注射泵（R462, RWD Life Science Co.， LTD）注入，后房设置为入口，流速为3µL/min（图2b），压力传感器（PX419， OMRON）测量并转换压力。在临床观察中发现，闭角主要发生在上象限，其次是鼻象限、下象限，最后是颞象限。本文在考虑四个象限流出量差异的情况下，在AOD750=0.4mm模型下，分别在全开角状态、上象限闭角、上象限加鼻象限闭角、上、鼻、下象限闭角四种情况下测试结果。
图2.体外水流出模拟模型
对于三种不同取值的AOD750，他们的最大流速（maximum flow velocity，MFV）和压力均无显著差异（p=0.852和p=0.811）。流速随ACR的增大而增大。AH的流动模式是通过瞳孔，在ACA处达到最大流速。封闭角两侧的流速呈对称分布。同样，前房压力也随着ACR的增加而增加。图3显示了MFV、压力和ACR之间的定量关系。随着ACR的增加，MFV和压力呈指数增长。当ACR大于180°时，MFV和压力逐渐升高，当ACR为270°时，MFV和压力明显大于ACR为90°时的MFV和压力。
图3.最大流速和压力的计算流体模拟结果
在体外模拟模型中，检索了各闭角范围内的最大压力，其上升曲线与计算模型的结果相似。当ACR小于180°时，压力升高幅度很小，而当ACR大于270°时，压力急剧升高在四个象限中考虑不同的水流出特性，并在临床研究中依次关闭后，最大流速和压力当三个象限关闭（270°）时，两者均明显增加。当加入重力冲击时，最大流速和压力没有差异（p=0.058和p=0.586）。
小结：该研究建立了PACD的CFD模型，并据此开创性地发现MFV与ACR、压力和ACR之间存在非线性关联。在PACD数值模型中，MFV和压力均呈指数上升曲线，当ACR大于180°时，MFV和压力开始增加，当ACR大于270°时，MFV和压力明显增加。这些结果可能解释PACD发展的潜在机制，并为不同阶段PACD患者的管理提供可能的参考。本CFD分析结果与外周前粘连大于270°时IOP无法被药物控制的临床现象一致因此，在临床实践中，当ACR大于180°时，患者可能需要进行激光虹膜外周切开术或氩激光虹膜外周切开术等临床干预，以更大程度地避免外周前粘连进展至270°。对于ACR大于270°的患者，及时处理如晶状体摘除可以保证防止急性闭角型青光眼发作的危险。
