證照講堂----靈魂之窗的入口 ─ ─ 角膜
文‧ 許又文‧ 大葉大學視光學系專任教師
在講解眼睛的構造時，最常比喻眼睛就像是一部光學相機，視網膜就像是底片、控制瞳孔大小的眼球內在肌就像是光圈，而角膜與水晶體就像是相機的鏡頭，鏡頭髒了，會影響到相機在底片上的成像品質，這時候可以更換一個乾淨的鏡頭。
同樣的原理，角膜如果受損或是混濁，水晶體若是有發生白內障，這些也會影響投射在視網膜上的影像，值得慶幸的是以目前的醫療技術與醫學材料而言，水晶體發生混濁而形成白內障，可以藉由眼部外科手術更換人工水晶體，這樣的醫療技術在全世界及台灣都相當普遍且成熟。
但更換角膜呢？所幸造物者在創造角膜時，為了使角膜能清澈透明，賦予了角膜無血管的特性，也為角膜的移植手術打開一線生機，角膜移植手術的技術在醫學上也發展的相當完備，但目前面臨一個重大的問題，人工角膜尚在發展階段，而國人角膜捐贈的風氣尚未成形，因此國內角膜移植的來源目前主要是以美國和斯里蘭卡的角膜捐贈為主，國人捐贈的數量較少，使得角膜移植患者需要長時間的等待。
由於角膜位於眼球最前方中央區域並與空氣接觸的表面，不僅擔任眼睛的物理屏障以對抗創傷和感染，同時也是光線進入眼球內部的第一個屈光介質。因此角膜對於人的視覺品質而言相當重要，須要特別悉心的照護，藉由本文對角膜的組織構造有更進一步的了解。
圖1 成人眼球結構及角膜相關位置
角膜和相關的淚膜表面負責大部分眼球的折射，在人類的視覺系統中，角膜是最強的折射實體，貢獻眼睛的折射度數，角膜的光學度數接近於42屈光度( 眼睛的整個平均屈光度是介於57到62屈光度)，因此角膜最重要的屬性是透明度，角膜具有高透明度主要是因為：
☉ 角膜組織內無血管構造的特性。
☉ 覆蓋在表面上皮細胞規律且平滑。
☉ 基質層內膠原纖維規律有序的排列。
☉ 內皮細胞具有良好的水合作用。
一、角膜的形態
單就眼球本體來說包括以下三大結構：
1. 最外層結構為纖維層(fibrous tunic)；
2. 位於中間層的結構為血管層(vascular tunic)；
3. 最內層的結構為神經層(nervous tunic)。
角膜位於眼球壁最外層纖維層的最前方，約占眼球壁最外層表面的前1/6，角膜從後面看呈正圓形，其水平與垂直方向直徑平均為11.7 mm；但從前面看角膜呈橫橢圓形，主要是因鞏膜上下兩極延伸至部分角膜邊緣，因此角膜的水平方向直徑平均為11.7 mm，垂直方向直徑平均為10.6 mm。
成年人角膜中央厚度平均約為0.52 mm，角膜周邊的厚度大於中央的厚度，平均約為0.67 mm。由於角膜中央較薄，週邊較厚，因此單以角膜的外觀構造來看，其作用為凹透鏡(minus lens)。但角膜後表面與前房的房水直接接觸，因此房水中和了大部份角膜後表面的曲率，使得角膜在眼睛中扮演著凸透鏡(plus lens)作用，可以將影像聚焦。
圖2 角膜的位置及解剖組織結構
二、角膜的組織學
組織學上角膜共分為五層，由外至內依序為：
1. 上皮層(epithelium)。
2. 鮑曼氏膜(Bowman’ s membrane)。
3. 基質層(stroma)。
4. 德斯密氏膜(Descemet’ s membrane)。
5. 內皮層(endothelium)。
其中基質層為角膜的主體部分，佔角膜厚度約90%。而角膜上皮細胞具有更新能力，其更新主要是源於角膜緣幹細胞；另外，成年後的角膜內皮細胞不具有增生能力，因此受損之後不會更新。以下分別介紹角膜各層的特性。
圖3 角膜的解剖組織結構
（一）角膜上皮細胞層
構造特徵：由5 至6 層複層鱗狀上皮細胞所構成，總厚度約50 至60 μm。
細胞形態：
1. 深層由單層柱狀細胞所構成。
2. 中層為翼狀細胞層，其主要是因深層細胞往上推移所產生，因此其外型會因推移而形成多邊的翼狀。
3. 表層為扁平的鱗狀細胞，因為深層細胞經由推移不斷的擠壓，使細胞型態由柱狀變翼狀，最後變呈扁平的鱗狀細胞。
生理特徵：
1. 胚胎發育來自於表面外胚層。
2. 表層的角膜上皮細胞不會發生角質化，但隨著新陳代謝，老舊細胞會自然崩解成碎片脫落。
3. 具有再生能力，每七天更換細胞一次（由角膜緣幹細胞分化）。
圖4 角膜的神經分佈與上皮層的細胞型態
（二）鮑曼氏膜(Bowman’s membrane)
構造特徵：
1. 位於上皮細胞層下方，在人類的角膜中厚度約8 至12 μm。
2. 結構中並無細胞組成，主要是由膠原纖維組成的透明薄膜。
其他名稱：前彈力層或前限制層(anterior limiting lamina)。
生理特徵：
1. 受到傷害不會再生修復，並會產生疤痕，影響視力。
2. 角膜發育中最晚形成的組織。
（三）基質層(stroma)
構造特徵：
1. 角膜中最堅實也最厚的一層，其厚度約500 μm，佔全組織的90%。
2. 組成主要是以第I 型膠原纖維為主。
生理特徵：角膜具高度透明度是因為膠原纖維的規則排列，具有特定的直徑與間距。
臨床應用：近視雷射手術主要是在基質層切除少部分角膜。
（四）德斯密氏膜(Descemet’s membrane)
構造特徵：由角膜內皮細胞分泌的膠原蛋白組成，成年人厚度約為8 至12μm。
其他名稱：後彈力層或後限制層(posterior limiting lamina)。
生理特徵：
1. 隨年齡增加而增厚。
2. 德斯密氏膜和鞏膜相連形成許瓦爾倍氏線(Schwalbe’s line)。
（五）角膜內皮層(endothelium)
構造特徵：單層六角形細胞，源自神經外胚層。
細胞密度：
1. 出生時角膜內皮細胞的密度為3000 至4000 cell/ mm2。
2. 中年時角膜內皮細胞的密度下降到2500 cell/ mm2。
3. 老年時角膜內皮細胞的密度下降到2000 cell/ mm2。
4. 內皮細胞密度低於1500 cell/ mm2，不適合捐贈用於角膜移植。
5. 內皮細胞密度低於500 cell/ mm2，無法維持水合作用，導致角膜水腫。
生理特徵：維持角膜的水合作用(hydration)，為角膜透明的關鍵之一。
三、角膜的神經支配
角膜神經是角膜組織重要的組成部分，正常的角膜神經功能不僅使角膜成為全身感覺最敏感的部位，對角膜的營養代謝也具有重要作用。角膜的感覺神經來自第五對腦神經三叉神經眼支的鼻睫神經分支。
角膜的感覺神經具有痛覺、觸覺和溫度感覺三種，其中溫度感覺多分布在角膜的周邊部位；角膜的觸覺和痛覺十分敏感，因其有豐富的感覺神經末梢，痛覺和觸覺在角膜的中央最為敏感，周邊部閾值稍高，因此眼表面若有細小的沙塵或是異物，角膜便會產生異物感而感到不舒服。
圖5 支配角膜的神經來自三叉神經眼支的鼻睫神經分支向眼前段形成兩條睫狀後長神經(long posterior ciliary nerve)。
眼睛構造中除了水晶體混濁可以更換以外，就只有角膜是可以有機會更換的組織，但由於角膜捐贈或取得不易，使得每年成功完成角膜移植手術的患者並不多，這也讓大家必須更加愛護與身俱來的角膜，以上簡短介紹角膜的形態與解剖組織，希望讓對眼睛最前端的角膜構造有更深入的了解與認識。
