RGP(Rigid Gas Permeable)硬式透氧隐形眼镜一直是欧美国家公认的最佳视力矫正产品。这种高透氧性的隐形眼镜能让角膜自由呼吸，并且凭借特殊的材料结构，可有效降低细菌滋生、眼部感染和发炎的风险。此外，RGP隐形眼镜的镜片参数稳定，能帮助视力矫正达到最好效果的同时，可高效矫正散光。
然而，许多人对于RGP材料、DK和RGP之间的关系并不清楚，并误以为镜片的DK值越高越好。因此，本文将针对以下几点进行详细讨论：
- RGP材料的发展
- DK最低需达到多少才能维持角膜健康
- DK与RGP镜片使用性能的关系
- DK与沉淀物的关系
RGP材料的发展史
Leonardo DaVinci于公元1508年首次提出隐形眼镜的概念，即直接戴在眼睛上矫正视力的物品，此概念直到1938年传统的硬式(PMMA)隐形眼镜的诞生才得以实现。PMMA镜片具有优秀的光学性能和硬度，但存在不透气的缺点，长时间佩戴容易导致角膜水肿。1971年，软式隐形眼镜问世，尽管佩戴舒适，但仍存在保养过程繁琐、视力及散光矫正效果不佳、镜片易破裂等许多缺点，且易引起蛋白质沉淀并导致眼部过敏和结膜炎等病症。
因此，当时的高分子专家们致力于研发一种新型隐形眼镜材料，使其具有传统硬式隐形眼镜的光学性能和软式隐形眼镜的透氧特性。20世纪60年代中期，随着高分子聚合物的问世，美国Dow Corning公司首次利用硅树脂高分子材料(Silicone Resin)制造了硬式透氧隐形眼镜。虽然硅树脂具有良好的透氧性能，但因其本身不具亲水性，需要经过特殊表面处理才能佩戴，并且由于材质过软，容易发生镜片贴附在角膜上不滑动的情况。同时科学家在临床实践中还发现，这种材料容易使眼泪中的蛋白质产生堆积，从而影响视力和佩戴舒适度。因此，硅树脂高分子材料一直未能成功地单独用于制造RGP隐形眼镜。
1973年，Rynco Scientific使用酪醋酸纤维(Cellulose Acetate Butyrate，CAB)制造RGP镜片。该材料的透氧率DK大约在4.5至9.2之间。因其质地相对柔软，易刮伤及变形，如今很少有人使用。
直到1976年，Dr.Perry Rosenthal和Dr.Joseph Salamone研发出第一代硬式透氧隐形眼镜材料，即Silicone Acrylate(硅-亚克力)高分子聚合物。这使得RGP隐形眼镜受到大众关注，并逐渐成为眼科医生在为病人验配隐形眼镜时的首选。硅-亚克力高分子聚合物之所以能成为隐形眼镜的制作材料，是因为它具有以下三种主要成分和特性：
- 硅化物的主要特性为高透氧性。硅化物是体积很大的分子单体，在合成高分子时会在高分子母体内形成许多空隙，使空气中的氧分子容易穿透。
- 亚克力具有清晰的光学特性及较高的硬度，使镜片的结构更加稳定。
- 湿润剂可以让镜片在水中呈负电性，并增加镜片的亲水性，稳定泪液层，保证长时间佩戴舒适度。
虽然硅化物透氧性较高，但由于其表面具有疏水性，佩戴使用这种材料制造的隐形眼镜时，可能会遇到眼泪中的蛋白质变性并牢固附着在镜片上难以清除的情况。所以佩戴者在保养镜片时，须每日使用含有摩擦剂的清洁液彻底清洁。此外，每隔三个月需要将镜片送回工厂进行抛光处理，去除沉积物和刮痕，否则，附着在镜片上的蛋白质会对上眼皮造成机械性摩擦，从而引起眼部过敏或巨乳状结膜炎等病症。所以，在合成新的硅-亚克力材料时，无法通过增加硅化物的含量提高DK值。因此，当时市场上美国博士伦的Boston II(DK 14)、Boston VI(DK 28)和Paragon公司的Paraperm EW(DK 56)、Paraperm O2(DK 15.6)及Optacryl 60(DK 18)等，这些材料属于DK较低的RGP材料。
为解决第一代RGP材料的蛋白质沉淀问题，科学家在1987年成功研发出第二代RGP材料(Fluoro Silicone/Acrylate，氟-硅/亚克力)，它是在第一代RGP材料的基础上增加了氟成分，因为氟化物具有两种特殊功能：
- 抑制蛋白质沉淀功能：氟化物可以防止蛋白质沉淀堆积在镜片表面，避免形成顽固的附着物，不影响视力的同时可提升佩戴舒适度。
- 氧气传输功能：氟化物与硅化物混合时可有效提升透氧率，因此，减少硅化物的含量可以提高材料的湿润性及其他物理特性。
第二代RGP材料的成功研发，使RGP镜片更适合佩戴，这无疑是一次重大突破。在合成高分子时，通过增加氟成分可以提高DK值，因此第二代含氟的RGP原料可以合成具有较高透氧率的RGP材料，例如，美国Paragon公司的Paragon HDS(DK 100)、FluoroPerm 60(DK 60)、FluoroPerm 92(DK 92)、FluoroPerm 151(DK 151)以及博士伦的Boston ES(DK 36)、Boston EO(DK 82)、Equalens II(DK 127)、Boston XO(DK 140)、Boston XO2(DK 189)。除了透氧率外，RGP隐形眼镜材料的湿润度、硬度、耐用度、破片率以及护理简易度等特性，都是验配师在为患者选择镜片时需要考虑的因素。
透氧率（DK）
透氧率(DK)用于表示RGP隐形眼镜材料的氧气传输量。它以[cm³(STP) x cm²/cm³ x sec mmHg]为单位。透氧率的计算是基于扩散系数(D)和溶解常数(K)。D代表扩散系数(cm²/sec)，表示单位时间内有多少气体可以穿透单位面积的材质。而K代表溶解常数[cm³(STP)/cm³ x mmHg]，表示在标准温度和压力下有多少气体可以溶解于单位容积的材质。
由于RGP隐形眼镜材料不具备吸水性，所以角膜所需的氧气主要依靠空气中的氧气穿透镜片而获得，而泪液仅提供一部分氧气供应。透氧率(DK)用于衡量隐形眼镜的透氧性能，数值越高表示眼镜材料越易于氧气通过，可为眼睛提供更多氧气。
空气中的氧气可通过扩散和溶解作用直接穿透镜片到达角膜，镜片的中心厚度影响单位时间内氧气的穿透率。因此，对于相同DK值材料所制成的镜片，中心厚度较厚者透氧率较低，反之，则透氧率较高。一个镜片的实际透氧率可用以下公式表示：
DK的测量方法有很多，但由于测量时使用的仪器设备不同，所测出的结果也无法保持一致。因此美国FDA以Dr. Fatt的DK测试方法作为国际标准DK测试方法(ISO/FATT)。通常利用ISO/FATT方法测试出的DK值比镜片制造厂测量的数据低。常用RGP材料通过制造厂所测得DK值与ISO/FATT方法所测得DK值，对比如下表所示：
硬度
硬度是RGP材料的重要物理特性之一。较高的硬度意味着光学品质更好、镜片形状更稳定、散光矫正效果更佳。同时，硬度高的镜片不容易刮伤，使用寿命更长，在制造过程中也更容易被车床切削。由于材料硬度高，可以设计薄片来增加佩戴舒适度。而较低硬度的材料不利于车床切削，质量较差，且镜片易刮伤及变形，所以在制造上需要增加中心厚度以提高镜片参数的稳定性；但中心厚度较厚的镜片重量较大，易滑动并产生异物感，同时透氧率相对降低。因此，在选择镜片材料的DK值时，必须同时考虑中心厚度，以确保角膜能够获得足够的氧气。
DK值的最佳范围是多少
隐形眼镜需要为角膜提供足够的氧气，以维持角膜健康状态并防止水肿。然而，每个人的眨眼次数、角膜形状和角膜对氧气的需求量各有不同。根据临床观察结果显示，维持角膜健康所需的平均最低氧气供应量大约为6-12%。泪液层可为角膜提供大约3%的氧气，其余氧气则通过隐形眼镜输送至角膜。通过隐形眼镜的氧气与泪液层中的氧气混合，在角膜前方形成一定的氧气压力，被称为“相等的氧气百分比”(Equivalent Oxygen Percentage，EOP)。空气中氧气的含量在一标准大气压下约为21%，如果角膜前方的氧气压力(EOP)能达到6-12%，便可以维持角膜的健康状态。
Cuklanz和Hill进行了一项实验，将具有不同DK/L值的隐形眼镜戴在实验兔眼上，测得相等的氧气百分比(EOP)并将结果显示在图一中。图中每条曲线代表一个具有不同DK值的材料，每个材料的EOP随着中心厚度的增加而减少；当中心厚度为0时，EOP为21%；当中心厚度为0.1mm时，大约需要DK25才能达到10%的EOP；如果中心厚度增加至0.15mm，则需要DK35才能达到10%的EOP。一般硬度较高的RGP隐形眼镜的中心厚度大约在0.1到0.20mm之间，因此，理想的日戴式近视隐形眼镜材料至少需要达到DK45以上。然而，角膜塑形镜的中心厚度较厚(约为0.20mm)，所以理想的角膜塑形镜材料至少需要达到DK50以上。
隐形眼镜的材料品类众多，根据透氧率可以分为五大类，列举如下：
DK/L和EOP之间的关系并非呈直线关系。根据图二显示，在开始阶段，EOP随着DK/L的增加而上升，几乎呈现直线关系；然而，当DK/L值超过50时，EOP的增加速度逐渐平缓。因此，使用具有极高DK值的隐形眼镜材料并不能确保获得更高的EOP值；反之，这种选择可能会面临高DK材料的缺点以及装配效果不良的影响。
安全的日戴式镜片所需的EOP为9%，相当于DK/L=23。夜戴式或长时间佩戴的镜片所需的最低EOP为12%，相当于DK/L=42。
综合上述问题考量，日戴式RGP隐形眼镜可选择DK100以下的材料，如Boston EO、Fluoroperm 60；夜戴式角膜塑形镜可选择DK100以上的材料，如EQII、XO、XO2、Extra、Extreme、HDS、API 200、Menicon Z。
超高DK值材质的缺点
众所周知，增加RGP材料的DK，往往会降低镜片的物理特性，影响佩戴效果。高DK材料存在许多缺点，例如，镜片表面湿润性差，易产生油脂沉淀物，镜片过软导致形状不稳定，容易刮伤、破裂等。高DK材料中氟的含量较高，尽管氟可以抑制蛋白质沉淀，但当氟的含量过高时易吸附眼泪中的油脂。临床研究发现，DK值高于80的镜片表面容易积聚油脂，会影响视力清晰度和佩戴舒适度。氟含量较高的材料，质地较软，如果用于制作夜戴式Ortho-K镜，则会导致镜片贴附在角膜上不易移动的风险发生，且极易造成角膜上皮点染。此外，由于高DK材质较软，机器车床切削和抛光难度较大。
随着技术的发展，科学家研发出含氟量较低的低DK RGP材料，例如美国Paragon公司的FluoroPerm 30(DK 30)、Paragon thin(DK 29)和博士伦公司的Boston ES(DK 36)，该材料便于机器车床切削且耐用度较高，适用于角膜氧气需求量较低和眼睛油脂分泌较多的患者。
尽管超高DK RGP材料有许多缺点，但它仍有相应用途，比如适用于制作远视镜片、大直径镜片。一般情况下，远视镜片的制造范围从0度至+20.00D，中心厚度从0.20至0.70mm，所以需要使用高DK材料才能为角膜提供足够的氧气。此外，高DK镜片多适配于角膜需高供氧患者、角膜曾受伤者、近视手术后需通过隐形眼镜矫正视力患者及间断性佩戴隐形眼镜患者等。
RGP隐形眼镜除了可以为角膜提供最佳的呼吸环境，还具有光学性能良好、视觉品质优越、形状稳定、散光矫正效果佳、使用寿命长、易于保养等诸多优点。设计适当、品质优良的RGP镜片佩戴舒适度优于软式镜片。所以，RGP隐形眼镜是屈光不正者、需矫正视力者、高度散光患者、高度近视患者、易过敏体质患者及泪液量较少者的配镜首选。
DK值的高低会影响RGP材料的物理特性，例如硬度、耐刮伤性、破片率以及沉淀物堆积等问题。在选择RGP时，除了要选择能够为角膜提供足够氧气的材料外，还需要考虑其他物理特性，以保证临床使用效果。超高DK的RGP材料质地较软，镜片易弯曲、变形或刮伤，且易导致沉淀物积聚，所以不适合对日常佩戴型隐形眼镜有较高要求的人，他们更需要抗刮伤、使用寿命长且护理简便的镜片。
RGP隐形眼镜材料种类繁多，在护理RGP隐形眼镜时需要选择与之相匹配的护理产品，才能使其光学性能及塑形效果最大化。
*本文涉及到的所有内容，均由黄美丽博士根据多年材料研发经验及专业研究成果所撰写，于中国首次发布，不作为商业用途使用，平台仅提供浏览观赏并保持“技术中立”，若第三方侵犯我司作品著作权或视频中涉及相关著作权，我司有权追究其法律责任或协助被侵权作者进行维权。
