隐形眼镜氧透过率 Dk/t 模拟器

角膜没有血管，直接从大气中通过扩散进行呼吸。改变隐形眼镜的材料、中心厚度、含水率和装用模式，可以实时了解到达角膜的氧气量（Dk/t）和等效氧浓度 (EOP)、Holden-Mertz 基准的适合性、推定角膜浮肿，从而进行避免缺氧的装用设计。

参数设置

镜片材料

自动设置 Dk_max 和含水依赖性

中心厚度 t

镜片中心部分的厚度。越薄 Dk/t 越高

含水率 WC

在 HEMA 系中决定 Dk。在 Si-Hy 中影响舒适度

目标 Dk/t (Hill)

设计目标值。Harvitt-Bonanno 1999 推荐 125

装用模式

切换适合性判定的基准值

镜片直径 D

镜片全径。影响舒适度和配适

计算结果

—

氧透过系数 Dk

—

透过率 Dk/t

—

等效氧浓度 (%)

—

Holden-Mertz 24 适合

—

Holden-Mertz 125 适合

—

推定角膜浮肿 (%)

—

角膜断面 — 氧透过动画

氧分子 (O₂) 从大气→泪液层→隐形眼镜→角膜上皮扩散的过程，以及根据当前 Dk/t 对应的浮肿水平。

Dk vs 含水率 (Holden 1984)

装用模式别 Dk/t 要求

理论·主要公式

$$D_k/t = \frac{D_k}{t_{central}},\qquad EOP \approx 21\%\cdot\left[1 - e^{-D_k/(30\,t)}\right]$$

Dk = 氧透过系数 (10⁻¹¹ cm·mL O₂ / s·mL·mmHg)、t = 中心厚度 (mm)、EOP = 到达角膜表面的等效氧浓度。

$$D_k^{\text{HEMA}} = 5.5\,e^{0.072\,WC\%}\quad\text{(Holden 1984)}$$

在 HEMA 系水凝胶中，Dk 仅是含水率 WC 的函数。Si-Hy 中由硅烷骨架而非水通道主导。

$$D_k/t \gt 24\ (\text{daily}),\ \gt 87\ (\text{extended}),\ \gt 125\ (\text{no swelling})$$

Holden-Mertz 1984 和 Harvitt-Bonanno 1999 的临床边界值。

隐形眼镜氧透过率 Dk/t 和角膜健康

🙋

隐形眼镜戴一整夜睡觉，早上眼睛会疼。常听说"缺氧"，是镜片真的会挡住氧气吗？

🎓

正是这样。角膜没有血管，氧气从大气中直接溶解，通过扩散运输。镜片盖住了就会"角膜呼吸"变差。用 Dk/t 来表示通过多少氧气，这是材料本身的透过系数 Dk 除以中心厚度 t。Holden 和 Mertz 在 1984 年提出了著名的数值，日戴时最低 24，24 小时戴的话最少需要 87。Harvitt 和 Bonanno 在 1999 年进一步提出"要让早上起来角膜不浮肿需要 125"的建议。

🙋

左边的材料从"硅水凝胶"换成"HEMA 水凝胶"，Dk 一下子掉得很低。提高含水率 HEMA 也能透氧吧？

🎓

好问题！在 HEMA 系中，氧气是"通过含水部分的水"运输的，所以提高含水率确实能提高 Dk。公式是 Dk = 5.5·exp(0.072·WC%)，含水率 70% 也才到 Dk≈80 左右。但这样的话镜片会变脆容易裂，也容易干燥。相比之下，硅水凝胶的硅烷骨架本身溶解和运输氧气的能力高出 10 倍以上，即使含水率低也能达到 Dk 100～175。所以 1999 年 Lotrafilcon A 出现以后，"24 小时装用 OK" 才成为现实。

🙋

那就全用硅水凝胶好了，为什么现在还有人配 RGP（硬镜）呢？

🎓

RGP 材质硬，眨眼的时候镜片会活动，"镜片下泪液带来的氧"就不能忽视了。材料本身 Dk 也有 100 左右，而且光学品质绝对是最好的，强度数散光、圆锥角膜、手术后的角膜基本只能用 RGP。另外 OK 镜（晚上睡觉戴来平坦角膜做近视矫正的）本来就是以夜间装用为前提，所以需要 Dk/t 125 以上的 RGP 系材料。硅水凝胶压倒性胜利不是真相，而是按用途各有各的市场。

🙋

推定角膜浮肿显示"0%"的时候心里踏实。反过来要是 6～8% 以上会怎样？

🎓

生理上睡觉的时候每个人都会浮肿约 4%，但如果戴了透氧不足的镜片睡一夜，浮肿就会超过 6～8%，起床后还消不了。长期这样的话，上皮会出现微小囊肿、基质有皱纹、内皮细胞大小不均，还会有新生血管 (NV) 从角膜边缘长进来。新生血管一旦出现就很难消退，将来对角膜移植也有影响。所以不只是"眼睛疼"的问题，FDA 21 CFR 886.5916 和 ISO 18369 对不同装用模式的 Dk/t 和临床评估项目有严格的规定。

🙋

目标 Dk/t 滑块放在 125，Si-Hy 0.10mm 的时候显示"不足"的判定。这个设计要不得吗？

🎓

日戴的话完全没问题。"125 不满足"的意思是"如果目标是连续装用都不浮肿的话还需要多一点"，但是日戴的最低线 24 是达到了。如果要用于连续装用或 OK 镜，办法是把厚度改成 0.08mm 变薄，或者换成 Lotrafilcon B (Dk≈110) 或 Comfilcon A (Dk≈128) 这样高 Dk 的材料。用本工具的目标 Dk/t 滑块，可以找到适合自己用途的设计点。

常见问题

Dk 是材料本身的「氧透过系数」，单位为 10⁻¹¹ (cm²/s)·(mL O₂ / mL·mmHg)。同一材料如果制成更薄的镜片，到达角膜的氧气会增加，因此实际决定角膜健康的是将 Dk 除以中心厚度 t (mm) 的「氧透过率 (transmissibility) Dk/t」。本工具根据镜片材料和中心厚度同时计算 Dk 和 Dk/t，并与 Holden-Mertz 24（日戴）、87（连续装用）、125（无浮肿）基准进行比较。

在传统 HEMA 水凝胶中，氧气是通过含水部分的水进行扩散的，因此遵循 Holden 的经验公式 Dk = 5.5·exp(0.072·WC%)，必须提高含水率才能提高 Dk。而硅水凝胶 (Si-Hy) 的硅烷骨架本身可以溶解和运输氧气的量高出 10 倍以上，因此即使含水率较低也能保持高 Dk。Lotrafilcon B (Dk≈110)、Senofilcon A (Dk≈103)、Comfilcon A (Dk≈128)、Samfilcon A (Dk≈110)、PureVision (balafilcon A Dk≈91) 等是典型例子，获得 24 小时连续装用批准的材料也在增加。

Holden & Mertz (1984) 提出的临床基准是，日戴（仅清醒时装用）时 Dk/t > 24，扩展装用（含过夜装用）时 Dk/t > 87 为最低限值。此外 Harvitt & Bonanno (1999) 通过数值模型表明，要将睡眠时角膜浮肿控制在生理极限的 4% 以下，需要 Dk/t > 125。角膜塑形（OK镜，通过睡眠中装用矫正角膜）以夜间装用为前提，因此 125 以上是安全的目标。本工具根据所选装用模式自动判定适合性，并在判定栏中显示。

清醒时的角膜中心厚度约为 540 μm，睡眠时的生理性浮肿（约 4%）在起床前会自然消退。但在缺氧状态下，如果浮肿超过 6～8% 并持续长时间，会导致上皮微小囊肿、基质皱褶、角膜内皮细胞大小不均（多形性）、新生血管 (NV)、点状浅层角膜炎 (SPK)，最严重的情况下会增加微生物性角膜炎的风险。FDA 21 CFR 886.5916 和 ISO 18369-2 按装用模式规定了所需 Dk/t 和临床评估项目。

实际应用

软性隐形眼镜的材料选择：传统的 HEMA 水凝胶 (Dk 9～25) 只能日戴，睡前必须摘掉。1999 年 Bausch & Lomb 的 PureVision (balafilcon A)、之后 Johnson & Johnson 的 Acuvue Oasys (senofilcon A)、CooperVision 的 Biofinity (comfilcon A) 等硅水凝胶获得 FDA 30 天连续装用批准，夜间装用成为现实。本工具切换 Si-Hy/HEMA/RGP/混合型可以确认含水率和 Dk 的关系有多大的差异。

角膜塑形（OK 镜）：夜间装用硬 GP 镜片使角膜中央部变平，白天可以裸眼活动的近视矫正法（特别是在小儿近视控制中全球扩大中）。因为要一晚上闭眼装用，所以标准配置是符合 Harvitt-Bonanno 的 Dk/t 125 的材料（Boston XO2 Dk≈141、Menicon Z Dk≈189 等）。Dk/t 不足的话，早上起来角膜浮肿消不下去，矫正效果就不稳定。

术后治疗用隐形眼镜：角膜表面手术（PRK、LASEK）或角膜上皮缺损保护用的治疗性软性隐形眼镜，也需要 Dk/t 125 以上来确保上皮再生所需的氧气。虽然是短期，但闭眼连续装用的情况，所以选用 Si-Hy 系的薄型治疗镜片（Acuvue Oasys、PureVision 等）。

镜片制造规格和临床试验：ISO 18369-4 规定了 Dk 的测定方法（极谱法、库仑法、Fatt 法等）和设备间修正，ISO 11539 规定了硬镜的分类。FDA 21 CFR 886.5916 和 JIS T 7333 要求新材料上市前进行 Dk/t 的分组分类和最少 3 个月以上的临床试验（角膜着色、上皮微小囊肿、新生血管、患者舒适度）。本工具中的数值采用与规格相同的 ISO 形式 (cm·mL O₂ / s·mL·mmHg) 表示。

常见误解和注意事项

首先是比较常见的误解「Dk 高的镜片随便戴多久都安全」。Dk/t 是在"平均静态状态"下的评估，实际上眨眼导致泪液交换、有无干眼症、镜片污垢（脂质、蛋白沉积）、装用环境（高海拔、飞机内、低湿度）都会让镜片表面的氧分压大幅变动。即使 Si-Hy 满足 125，长时间电脑工作眨眼减少的话，泪液里的氧会不足，角膜浮肿还是会进行。Dk/t 是「最低必要条件」，不是「充分条件」。

还有「只看中心厚度 t 就够了」这样的单纯化。实际上强度数近视、远视、散光镜片，周边厚度（carrier zone）会是中心的 2～4 倍，特别是强度近视负镜片周边会很厚，阻碍角膜轮部的氧供应。新生血管 (NV) 是从轮部长进来的，所以即使 Si-Hy 也有强度近视用户出现轮部 NV 的报告。除了中心 Dk/t，周边区域的 Dk/t（平均或最小值）也要并列标示的想法在 ANSI Z80.20 中被讨论过。

最后，别把「装用时间 = 装用模式」搞混。「日戴」不是"一次性"的意思，而是「只在清醒时装用（8～16 小时），睡前摘掉」。「两周一换」也可以按日戴模式用，需要 Dk/t 24 就够；但如果要连续装用模式的话同一个镜片就需要 87。患者问"可以戴着睡吗"的时候，一定要查镜片包装上的「Daily wear」「Extended wear」「Continuous wear」标示和 FDA/PMDA 的批准模式。"能睡眠镜片"只有在特定材料、特定模式下才认可。

隐形眼镜氧透过率 Dk/t 模拟器

隐形眼镜氧透过率 Dk/t 和角膜健康

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实际应用

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使用指南

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