【摘要】 飞秒激光由于光致分解作用使组织电离，在组织内进行精确切削，对切削区以外的组织影响较小，具有极高的安全性。近年来逐渐应用于眼外科领域，是一种全新的方法。我们就飞秒激光的作用原理及在眼科手术领域的应用进行综述。
【关键词】 飞秒激光；屈光手术；眼外科
Application of femtosecond laser in ophthalmic surgery MengXing Nie, ManHong Yuan Department of Ophthalmology, the Second Hospital Affilited to Nanhua University, Hengyang 421001, Hunan Province, China Abstract The femtosecond laser is characterized by photodecomposing function. This function makes it useful in creating precise cuts at arbitrary locations with far less damage to adjacent tissue. Femtosecond laser technology will be a new safe approach and is generally applied to ophthalmic surgery. This article describes the physical mechanism and the application of femtosecnd laser in ophthalmic surgery. KEYWORDS：femtosecond laser; refractive surgery; ophthalmic surgery0引言
近年来，我国的眼科学发展迅速，一些先进的眼科手术已经广泛开展。眼科学作为外科范畴，以手术、激光治疗为主导。其中最具代表性的首推准分子激光角膜屈光手术，一时风靡全球。最近引入的飞秒激光技术追求完美疗效,为眼科手术提供了一种新的技术支持。我们复习了近10a来国内外有关飞秒激光在眼科手术领域应用的文章，现归纳综述如下。飞秒为一时间单位，1飞秒=1015 s。飞秒激光(femtosecond laser)是一种脉冲形式运转的红外线激光，其脉冲持续时间非常短，只有几个到几百个飞秒。根据物理学原理：功率＝能量∕时间。超短的脉冲持续时间只需较小的激光能量(几个μJ)就可在聚焦点产生极高的瞬间功率，可达百万亿瓦，其聚焦强度比太阳辐射到地球上的全部光聚焦成针尖般大小后的能量密度还要高，激光脉冲产生等离子体，等离子体超高速持续膨胀，最终使组织通过光裂解爆破(photodecomposing)作用将组织分开，此过程将形成含有CO2和H2O的空化气泡，空化气泡最终被角膜内皮吸收。每一束激光脉冲会产生一个大约5μm左右直径的气泡，连续作用的激光脉冲产生数以万计的小气泡，它们相邻堆积，各个微小的空腔紧密相连，形成一个分开的平面。正是这种微爆破效应使得各爆破点连接成线,线又连成面，从而在分子结构层面产生组织切削作用。我们可以按照预设参数在计算机程序的控制下精确切削任意几何图形。另外，飞秒激光在透明材料中，光束几乎无衰竭到达材料内部聚焦点，这一点是其它激光无法比拟的。正是由于飞秒激光的这些作用特点，使得其在生物微创性治疗领域有明显优势，在眼科手术中备受重视。
1飞秒激光在屈光手术中的应用
飞秒激光在眼科领域中最重要的应用体现在角膜屈光手术中。1053nm红外激光束能毫无损伤的穿过角膜外层，准确地到达角膜基质内的焦点，不对周边角膜组织产生热传导或者震荡波作用[1]。如果我们再根据患者个体差异采用波前像差引导进行个性化切削，将会使手术效果更趋完美。
1.1在准分子激光原位角膜磨镶术中用于制作角膜板层瓣 一直以来LASIK术中采用微型角膜刀制作角膜瓣，尽管近年来微型角膜刀不断更新发展，但制瓣时相关并发症仍时有发生，因此需要一个更安全的制瓣方式。飞秒激光应用于LASIK中制作角膜瓣与传统的机械板层刀相比具有许多临床优势：（1）角膜瓣的预测性更好，其制作角膜瓣的厚度不受术前角膜曲率及厚度影响[2]。（2）安全性更高：采用全电脑控制参数，激光分离组织制瓣，还有压力感应安全自动保护装置，整个手术对操作者的依赖性减少，最重要的是即使在制瓣过程中负压丢失，飞秒激光仍可以使用原参数，在负压恢复后重新进行制瓣，无需患者等待数月后再次进行。（3）角膜瓣厚度具有很高的均一性、精确性和重复性：机械性角膜板层刀制作的角膜瓣一般都存在周边部较厚，中央部较薄的情况，而飞秒激光制作的角膜瓣厚度各处相等，而且与预先设定的厚度非常接近，偏差值非常小，波动幅度也很小，重复性很好。（4）传统角膜刀切割时需要涂润滑剂，会改变角膜的水合作用，导致角膜对激光吸收量的改变，而飞秒激光制瓣，角膜基质床干燥，减少了角膜对激光吸收量的不确定性[2]。（5）可以个性化设计各种角膜瓣参数：角膜瓣的厚度、直径大小、瓣的形状、蒂的位置及宽度、边缘切口的角度等，真正实现“个性化手术”。（6）高阶像差明显减少[3]，且更易愈合[4]：这是由于瓣厚度的一致性使得瓣源性像差较低。（7）角膜上皮的损伤发生更少。（8）术后干眼症的发生减少：这是由于对角膜表层神经丛的破坏较小。（9）术中压力减少(飞秒激光35mmHg；机械刀60mmHg)使得由眼内压变化引起的并发症减少。（10）全程无刀，感染的机会大大减少[5]。尽管飞秒激光制作角膜瓣几乎不会出现严重的与角膜瓣相关并发症，但是也会出现一些其它的并发症，如：（1）前房气泡形成[6]；（2）角膜瓣形成不良；（3）弥漫性层间角膜炎（diffuse lamellar keratitis，DLK）；（4）角膜内气泡；（5）掀瓣困难；（6）负压丢失；（7）暂时性光敏感综合症(transient lightsensitivity syndrome，TLSS)[7]；（8）角膜瓣微皱褶[8]；（9）角膜内有出血斑点[9]；（10）球结膜下出血[10]等，我们可采用相应的措施予以解决。
1.2飞秒激光角膜磨镶术 飞秒激光角膜磨镶术（intrastromal laser keratomileusis,ILK） 又称全飞秒激光的“透镜状角膜切除术”（femtosecond lenticule extraction，FLK）。通过飞秒激光在角膜组织内不同深度的切削，移走透镜状组织（折射微透镜），然后制作角膜瓣，在角膜瓣被提起后将折射微透镜取出，最后将角膜瓣复位，重塑角膜曲率而直接矫正屈光不正[11]。RatkayTraub等[12]报道,飞秒激光精确的基质内切割，不会引起光学特性，低阶和高阶波前像差的改变，降低了医源性像差等并发症，屈光矫正结果稳定。飞秒激光角膜磨镶术手术过程简单，虽然目前尚处于临床研究阶段，但已初步显示出良好的应用前景。
1.3在角膜基质环植入术中制作植入通道 角膜基质环植入手术（inrastromal corneal ring segment,ICRS）在我国已开展很多年 ,传统的手术方法是采用钻石刀做切口，旋转隧道分离器钝性分离角膜周边部基质，形成角膜隧道。现在可以利用飞秒激光精确聚焦在角膜层间的任何位置 ,制作环植入通道。首先在规定深度制作一个环形的切削平面，随后在角膜表面产生切口使环可以插入。飞秒激光技术与传统技术相比更为方便安全，缩短了手术时间，并可获得更佳的视力效果，同时取出率和置换率都很低[13]。国外一些研究机构在采用飞秒激光制作角膜隧道切口方面研究得较为深入，并已应用于临床。
2飞秒激光在角膜移植中的应用
2.1在深板层角膜内皮移植术中的应用 深板层角膜内皮移植术(deep lamellar endothelial keratoplasty, DLEK)其原理是将健康的以角膜内皮层为主的带有后弹力层及后部基质的板层植片置换掉有病变的后部角膜。但是DLEK在用特殊器械分离板层制作基质囊袋的手术过程中，板层深度难以掌握，板层界面的光滑程度较差。飞秒激光辅助DLEK产生很少的光雾，对于雾状水肿、内皮功能紊乱的角膜进行深层次的切割时可避免发生角膜膨隆、角膜穿孔[14]等，在切割过程中角膜被压平，切割时不产生微型角膜刀片与角膜上皮之间的移动，减少了压力作用于角膜上皮时引起的上皮擦伤，且不需要水润滑，不会使水和碎屑进入板层交界面；制作角膜瓣不需要角膜表面的切口与缝合，减少了术后高散光及上皮停止生长等问题。
2.2在穿透性角膜移植术中的应用 对于全层角膜病变的患者需行穿透性角膜移植术(penetrating keratoplasty PKP）。传统PKP手术分“高帽式”和“蘑菇式”两种方式：“高帽式”切削前部直径为7mm后部为9mm，该手术主要针对于内皮病变的角膜，以增大移植的内皮面积；而“蘑菇式”则切口方向刚好与前者相反，该术式主要针对置换前部基质而较少干扰内皮的病变[15]。飞秒激光聚焦到角膜的任何层面轻易制作穿透性的全层切口，更重要的是它能精准控制各个切削点，使各点准确地对接为一个复合的几何面,形成整体化切削，这一点是其他任何技术也无法比拟的，且其切口严密性、耐渗漏压方面优于传统PKP，术后眼植片清晰透明，且屈光状态，角膜地形图、内皮细胞密度稳定，前房清，角膜厚度均能恢复到正常范围[16]。
3飞秒激光在青光眼的治疗
制作巩膜隧道[17] ：与透明角膜不同，巩膜在生理状态下呈瓷白色，含有丰富的水和蛋白质，这使得生理状态下的巩膜组织对光的透过率不太高。Sacks等[18]通过对巩膜脱水，使巩膜半透明，并且应用1700nm波长的飞秒激光来增大巩膜对光谱的透过率，在离体水合巩膜片上完成了不损伤表层组织的表面下切割。这种切割方式的隧道形态更加规则，减少了术后表面瘢痕的形成、保持了滤过道的通畅，达到有效地引流房水和降低眼压的目的。小梁切除术中：飞秒激光能够在不损伤周围组织的情况下切穿小梁网和 Schlemm管内侧壁，同时保持 Schlemm管外侧壁的完整性[19]。虹膜切除术：Ngoi等[20]观察了飞秒激光对猪眼虹膜的切割效果，显示虹膜上的切口光滑整齐，对周围组织几乎不产生热损伤，同时飞秒激光虹膜切除时远低于传统氩激光虹膜切除所需的输出功率，意味着更小的附带损伤和更少的手术并发症。
4飞秒激光在白内障摘除手术中的应用
Krueger等[21]和Gerten等[22]等先后观察了飞秒激光对离体猪眼和活体兔眼晶状体的光离解作用。他们将低能量的飞秒激光聚焦到晶状体组织内，诱导光学击穿产生微小气泡，这些气泡在超声场的作用下以各气泡为核心扩展，直至晶状体组织碎裂。这种方法提高了晶状体周围囊膜保持完好的机会。这些气泡会随着时间的推移而消失，不会对晶状体的透光性产生任何影响。飞秒激光可能作为未来安全的晶状体切割刀应用于晶状体屈光手术。
5飞秒激光在老花眼的治疗
老花眼的发生是晶状体逐进硬化调节能力下降，但是睫状肌和晶状体囊仍然还是富有弹性的。晶状体变形能力的重新获得是一种可能的治疗老花眼的方法。使用近红外飞秒激光脉冲，诱导激光产生光学分解，用不同切削模式，在晶状体组织内部创造小切口实现许多滑动的平面来调节晶状体的厚度，体外测量弹性显示出晶状体的灵活性得到改善，变形能力上升至26%。优化激光参数使此微创手术没有明显的副作用[23]，为老视眼的治疗从手术角度开辟新径。
6小结
飞秒激光高频率、脉宽窄、能量低、瞬时功率高，对周围组织热和机械损伤都很小等优点，使得飞秒激光在眼外科的发展呈现独特的轨迹。但目前飞秒激光只在角膜屈光手术和角膜移植术有临床应用，在巩膜、虹膜和晶状体上的研究还停留在离体实验阶段，其手术切割的有效性和安全性还有待动物实验和临床实验的进一步验证。随着对飞秒激光在生物组织上光学行为的研究不断深入，激光技术的提高及相应设备的普及，患者对手术安全性和术后视觉质量的更高要求，眼科治疗有望步入一个全程激光手术时代。
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