角膜

角膜是眼球外囊的前部。角膜是眼睛光学系统中的主要屈光介质。

角膜占眼球外囊面积的六分之一，呈凸凹透镜状。角膜中心厚度为450-600微米，周边厚度为650-750微米。因此，角膜外表面的曲率半径大于内表面的曲率半径，平均为7.7毫米。角膜的水平直径（11毫米）略大于垂直直径（10毫米）。角膜缘——角膜与巩膜之间半透明的过渡带，宽约1毫米。角膜缘带内侧透明。这使得角膜看起来像一块插入不透明镜框的表面皿。

10-12岁时，角膜的形状、大小和屈光度已达到成年人的正常水平。老年时，角膜有时会因盐分和脂质沉积而形成一个与角膜缘同心的浑浊环，即所谓的老年弧，或老年环。

角膜薄薄的，分为五层，各有其功能。从横切面看，角膜厚度的9/10由其自身物质——基质构成。角膜的前后两侧覆盖着弹性膜，前上皮和后上皮分别位于弹性膜上。

角膜平均直径为11.5毫米（垂直），12毫米（水平）。角膜由以下几层组成：

1. 上皮（复层、鳞状和非角化）由以下部分组成：基底棱柱状细胞的单层，通过小泡与下层基底膜相连。
   • 两至三排分枝的翅状细胞。
   • 两层鳞状表皮细胞。
   • 外层细胞表面增生微褶皱和微绒毛，有利于黏蛋白的粘附。几天之内，表层细胞便会脱落。由于上皮细胞具有极强的再生能力，因此不会形成疤痕。
   • 上皮干细胞主要位于上下角膜缘，对维持正常的角膜上皮至关重要。该区域还充当屏障，防止结膜上皮向角膜表面生长。角膜缘干细胞功能障碍或缺乏可导致慢性上皮缺损、结膜上皮向角膜表面生长以及血管化。
2. 鲍曼膜是基质的无细胞浅层，其损伤会导致疤痕形成。
3. 基质占据角膜整个厚度的约 90%，主要由正确取向的胶原纤维组成，其之间的空间充满了主要物质（硫酸软骨素和硫酸角质素）和改性成纤维细胞（角膜细胞）。
4. Descemet 膜由细胶原纤维网络组成，包括在子宫内发育的前连接区和在整个生命过程中被一层内皮覆盖的后非连接区。
5. 内皮细胞由单层六角形细胞组成，在维持角膜状态、防止其在眼压影响下肿胀方面发挥着至关重要的作用，但它不具备再生能力。随着年龄的增长，内皮细胞的数量逐渐减少；剩余的细胞体积增大，填补了空出的空间。

角膜由三叉神经第一支的神经末梢大量支配。角膜上皮下神经丛和基质神经丛明显可见。角膜水肿是色差和“彩虹圈”症状出现的原因。

非角化性前角膜上皮由几排细胞组成。其中最内层是一层高大的棱柱形基底细胞，其细胞核较大，称为生发细胞，即胚胎细胞。由于这些细胞的快速增殖，上皮得以更新，角膜表面的缺损得以修复。上皮的两层外层由尖锐扁平的细胞组成，其中甚至细胞核也平行于表面，并具有平坦的外缘。这确保了角膜的理想光滑度。在外皮细胞和基底细胞之间有2-3层多分支细胞，它们将上皮的整个结构维系在一起。泪液使角膜具有镜面般的光滑度和光泽。由于眼睑的眨眼运动，它与睑板腺的分泌物混合，产生的乳剂以角膜前膜的形式在角膜上皮上覆盖一层薄薄的膜，使光学表面变得均匀，防止其干燥。

角膜上皮具有快速再生的能力，保护角膜免受恶劣环境影响（灰尘、风、温度变化、悬浮和气态有毒物质、热损伤、化学损伤和机械损伤）。健康角膜中广泛的外伤后未感染性糜烂会在2-3天内愈合。即使在尸体眼球死亡后的最初几个小时内，如果将离体眼球置于恒温器中，也能看到小细胞缺损处的上皮化。

上皮下有一层薄薄的（8-10微米）无结构的前缘膜，即所谓的鲍曼膜。这是基质层透明变性的上部。这层膜在角膜边缘处终止，距离角膜缘不到1毫米。这层坚韧的膜在受到撞击时能够维持角膜的形状，但它无法抵抗微生物毒素的作用。

角膜最厚的一层是基质层。角膜基质层由最薄的胶原纤维板构成。这些板彼此平行，并与角膜表面平行，但每块板的胶原纤维方向各不相同。这种结构赋予了角膜强度。每位眼科医生都知道，用不太锋利的刀片在角膜上穿刺是相当困难甚至不可能的。同时，高速飞出的异物会直接刺穿角膜。角膜板之间有一个连通的缝隙系统，角膜小体（角膜小体）就位于其中，角膜小体是多分支的扁平细胞——成纤维细胞，构成一个薄的合体。成纤维细胞参与伤口愈合。除了这些固定细胞外，角膜中还存在游走细胞——白细胞，在炎症灶中，白细胞的数量会迅速增加。角膜板通过含有磺基透明质酸亚硫酸盐的粘合剂粘合在一起。粘液的折射率与角膜板纤维相同。这是确保角膜透明度的重要因素。

从内部看，有弹性的后缘板，即所谓的 Descemet 膜，与基质相连，含有类似胶原蛋白的细原纤维。在角膜缘附近，Descemet 膜变厚，然后分成纤维，从内部覆盖虹膜角膜角的小梁器。Descemet 膜与角膜基质松散连接，并由于眼压急剧下降而形成褶皱。当切开角膜时，Descemet 膜会收缩并经常移离切口边缘。当这些伤口表面对齐时，有弹性的后缘板的边缘不会接触，因此 Descemet 膜的完整性恢复会延迟数月。整个角膜疤痕的强度取决于此。在烧伤和化脓性溃疡中，角膜物质会迅速被破坏，只有后弹力膜能够长时间承受化学药剂和蛋白水解剂的作用。如果溃疡缺损处仅剩下后弹力膜，那么在眼压的影响下，后弹力膜会以气泡的形式向前突出（即后弹力膜膨出）。

角膜的内层是所谓的后上皮（以前称为内皮或后弹力膜）。角膜内层由单排扁平六角形细胞组成，这些细胞通过细胞质突起附着在基底膜上。纤细的突起使这些细胞能够随着眼压变化而伸展和收缩，并保持在原位。同时，细胞体彼此之间不会失去接触。在最外围，后上皮与后弹力膜一起覆盖着眼球滤过区的角巩膜小梁。有一种假设认为这些细胞来自神经胶质。它们不会交换，因此可以称为长肝细胞。细胞数量随着年龄的增长而减少。在正常情况下，角膜后上皮细胞无法完全再生。缺损处会被相邻细胞的闭合所取代，从而导致其伸展和增大。这种替换过程不可能永无止境。正常情况下，40-60岁的人每平方毫米后角膜上皮细胞数量为2200至3200个。当细胞数量降至每平方毫米500-700个时，可能会出现水肿性角膜营养不良。近年来，有报道称，在特殊情况下（例如眼内肿瘤发展、组织营养严重受损），可以在角膜后上皮周边检测到单个细胞的真正分裂。

角膜后上皮细胞单层具有双重功能，既能向角膜基质层供应有机物质，又能清除代谢产物，且对各种成分具有选择性通透性。角膜后上皮保护角膜免于眼内液过度饱和。

细胞间即使出现微小缝隙也会导致角膜水肿和透明度降低。近年来，随着活体镜生物显微镜技术的出现，后上皮细胞的结构和生理特征已为人们所了解。

角膜本身没有血管，因此角膜内的交换过程非常缓慢。交换过程的发生依赖于眼前房的水分、泪液以及角膜周围角膜环网的小血管。角膜环网由结膜血管、睫状血管和巩膜上层血管的分支构成，因此角膜会对炎症过程作出反应。角膜环网位于结膜、巩膜、虹膜和睫状体中。角膜缘周围有一层细小的毛细血管网络，仅深入角膜1毫米。

尽管角膜没有血管，但其具有丰富的神经支配，以营养神经纤维、感觉神经纤维和自主神经纤维为代表。

角膜的代谢过程受三叉神经和面神经延伸的营养神经调节。

角膜的高敏感度源于其纤长睫状神经系统（源自三叉神经的眼支），这些神经在角膜周围形成一个角膜缘神经丛。进入角膜后，睫状神经会脱去髓鞘，变得不可见。角膜有三层神经丛——基质内、基底膜下和上皮下。越靠近角膜表面，神经末梢越细，交织越紧密。

角膜前上皮的每个细胞都拥有独立的神经末梢。这解释了角膜为何具有高度的触觉敏感性，以及当敏感末梢暴露（上皮糜烂）时会感到剧烈的疼痛。角膜的高敏感性是其保护功能的基础：因此，当角膜表面受到轻微触碰或刮风时，都会发生无条件的角膜反射——眼睑闭合，眼球向上转动，从而使角膜远离危险，泪液分泌，带走灰尘颗粒。角膜反射弧的传入部分由三叉神经支配，传出部分由面神经支配。严重脑损伤（休克、昏迷）会导致角膜反射消失。角膜反射消失是麻醉深度的一个指标。在某些角膜病变和脊髓上颈部损伤中，角膜反射会消失。

角膜边缘环网血管对角膜刺激的快速反应，是在角膜周围神经丛中的交感神经和副交感神经的帮助下进行的。这些神经末梢分为两个末端，其中一个末端到达血管壁，另一个末端穿透角膜并与三叉神经的分支网络接触。

正常情况下，角膜是透明的。这一特性源于角膜的特殊结构和无血管的特性。透明角膜的凸凹形状赋予了其独特的光学特性。每只眼睛的屈光度数各不相同，范围从37到48屈光度，最常见的是42-43屈光度。角膜的中央光学区几乎呈球形。向周边方向，角膜在不同子午线处呈现不均匀的扁平状。

角膜的功能：

• 眼外囊如何凭借其强度、高敏感性和快速再生前上皮的能力发挥支撑和保护作用；
• 光学介质如何因其透明度和特征形状而发挥光透射和折射的功能。

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