飞秒激光在晶状体手术中应用的现状及研究进展

许行艳(综述),孙建国(审校)

(1.广西临桂县人民医院眼科，广西 临桂 541199； 2.桂林医学院附属医院眼科，广西 桂林 541001)

激光在眼科手术中应用广泛。飞秒激光作为一种新型激光引起了人们的关注。飞秒激光是一种以脉冲形式运转的红外线激光，具有脉冲持续时间极短、瞬间功率极高、切割准确、安全性高、热效应区域极小等特点。飞秒激光正如其名，脉冲持续时间为几个飞秒(10～15 s)，具有很高的瞬时功率，从而降低在单位面积上发生光电离效应所需的能量阈值，减小了空泡体积和邻近组织损伤。由于光致分解作用不需要明确的吸收目标或者载色体，在光束可以穿透组织达到目标位置的前提下，可在空间任意位置进行组织切削。自2000年被批准用于临床以来，2001年飞秒激光首次在准分子激光角膜原位磨镶术中用于角膜瓣的制作，目前飞秒激光在准分子激光角膜原位磨镶术中得到了较好的应用[1]。近期飞秒激光也开始逐步应用到白内障手术和晶状体屈光手术中。

1 飞秒激光在白内障手术中的应用

白内障手术的目标也是达到正视眼，正如同在准分子激光角膜原位磨镶术中一样，飞秒激光在白内障手术中也能达到可重复性、居中性、安全性等在角膜手术中展现的优点，其精确性和准确性远远超过目前的常规手术。目前在白内障手术中，飞秒激光可应用于以下四个手术步骤：散光减张切口及透明角膜切口、晶状体前囊膜切开、辅助碎核均由光学相干断层扫描介导的飞秒激光完成。飞秒激光器在白内障手术中做出非常精确的切割，在目标区域内不破坏周围的组织。其手术安全、眼内操作少，大大提高了白内障手术的精确度。

1.1晶状体前囊膜切开 应用飞秒激光行晶状体前囊膜切开给白内障手术带来巨大的飞跃，囊膜切开的大小对于人工晶状体的植入以及日后的光学效果非常重要。对于非球面人工晶状体，过小的囊膜切开，术后前囊纤维化明显，并伴远视漂移。而囊膜切开过大，则没有足够的囊膜覆盖在人工晶状体周边，会导致日后人工晶状体倾斜、偏心、后囊混浊，甚至被迫更换。对于新型可调节人工晶状体，适当大小且完全居中的囊膜切开与术后的视觉质量密切相关[2]。但手法环形撕囊，即便是非常熟练的手术医师，其大小、形状和居中性都不一定完美。对于深眼窝、小瞳孔、后粘连、前囊纤维化、浅前房、悬韧带松弛、角膜透明性差、红光反射差的术眼，更增加了环形撕囊的难度。这些问题和限制则促进飞秒激光应用于囊膜切开。

Tackman等[3]进行了一项非随机性临床试验，激光囊膜切开49眼，手法环形撕囊24眼，与预期撕囊直径比较，飞秒激光平均偏差较手法平均偏差小得多，而且飞秒激光囊膜切开后非常容易移除。与其结果相近，Friedman等[4]在39眼发现飞秒激光囊膜切开的结果与预期设定平均偏差比手法撕囊精确10多倍，圆心的偏差两组分别为6%和20%，而且飞秒激光组完成的囊膜切开强度大大增强，需要113～152 mW才会破裂，手法组仅65 mW就会发生。这些实验室的结果提示飞秒激光能完成精确、一致、更高强度的囊膜切开。

对于前囊切口的形状，Opti Medica、LensAR和LenSx三家公司分别采用了不同的测量技术，难以进行比较评估，但是均显示激光前囊膜切开比手工连续环形撕囊更圆；对于切开前囊膜的位置，激光比手工方法有明显的中央定位优势[5]。Nagy等[6]发现激光囊膜切开术后，患眼囊膜切开边缘能覆盖人工晶状体的光学部边缘，显著减少术后的偏心移位。众多的临床试验也证实飞秒激光能完成高质量且一致性的囊膜切开。精确的囊膜切开大小、完美的居中性都能达到。

1.2晶状体核的碎核 碎核是白内障手术的核心部分，包括核的控制、劈裂及移除核块。成功的超声乳化不仅包括完全移除晶状体，同时对囊袋、角膜内皮以及周围组织安全，不会产生医源性损害。在超声乳化手术中，该步骤最容易发生并发症，需要多步内眼操作，因此术前对核的硬度，潜在因素(如悬韧带松弛、后极性白内障、小瞳孔、后粘连)的充分估计非常重要。飞秒激光可以用于辅助碎核，使手术医师跳过刻槽和劈核这两个经常出现并发症的步骤。而且可以软化硬核白内障，从而减少其后超声乳化的能量，降低囊膜并发症的风险，降低对角膜内皮的损伤。还可以减少手术器械在眼内的操作，避免晶状体核的转动，配合理想的灌注/抽吸流体动力学，减少水流灌注及虹膜脱出的风险。晶状体碎核采用激光能量可明显减少其后所需的超声能量，从而减少自由基的释放及超声波导致眼内温度升高[7]。

飞秒激光可用于软核及中等硬度核的晶状体核进行预劈核和粉碎，但不会损伤周围的囊膜[8]。Palanker等[5]报道，飞秒激光对晶状体核的分割和软化简化了超声乳化的清除过程，可以降低两个级别的核硬度。Nagy等[9]的动物眼实验表明,应用飞秒激光碎核后，能减少43%的超声波能量及51%的超声乳化时间，并且无明显并发症，表明应用飞秒激光辅助碎核能减少其后所需超声能量，同时相应降低并发症发生率。

有学者对85眼行激光辅助碎核，采用切蛋糕的方式，其中53例患者以对侧眼作为对照，行常规性超声乳化，平均的累计播散能量降低19%，该指标随晶状体核的硬度不同而不同，自一级核至4级核分别为100%、64%、39%、42%[9]。不论其后采用何种技术的超声乳化(如分而治之、各种劈核技术及预劈核技术)，激光辅助碎核均有助于其后核的劈裂和去除。截至目前，尚无涉及不安全的报道，Takács等[10]报道，激光辅助碎核后角膜内皮细胞损失较常规超声乳化手术损伤更小。

同时一些定位系统的加入，如前段傅里叶光学相干断层扫描被应用于实时进行晶状体位置、角膜厚度、前房角的高分辨率测量[11]。Scheimpflug成像系统能够测量角膜地形图、前房深度、角膜波前像差[12]，同时可以计算和量化晶状体的密度，使碎核程序自动选择[13]。这些系统的辅助能确保飞秒激光能量不产生对虹膜、晶状体前后囊的负面影响，术中基本无热损伤、安全性更高，从而使白内障超声乳化手术更加完美。

1.3散光减张切口 在角膜或角巩膜缘行减张切口，使角膜最陡径线变平，能矫正最高3.5 D的角膜散光，达到消除屈光不正的目的。采用手法切口要求高，轴向上出现5°偏差就能导致效果减低17%，手动减张切口效果与预期出现偏差的原因往往在于切口长度、深度、轴向、光学区的不精确，所以只有一小部分患者接受了减张切口。而飞秒激光系统则能明显提高该切口的效果[14]。

1.4透明角膜切口的制作 飞秒激光用于角膜切口的制作可以提供更好的切口稳定性和可重复性。大部分美国白内障手术医师选用自闭性透明角膜切口进行白内障手术，因为其可以获得很好的视觉效果和更快的视力恢复[15]。透明角膜切口经常有发生角膜内切口扩大，后弹力膜剥离以及切口部角膜变厚的风险[16]。飞秒激光制作的透明角膜手术切口损伤更小，恢复更快，这估计与激光手术切口本身的特点以及减少机械压迫有关[17]。其制作的角膜切口可以达到指定的深度和不同的形状[18]。Palanker等[5]报道，使用光学相干断层扫描三维成像指导飞秒激光制作的角膜切口是一个多平面自密封切口，而且可更加精确地定位角膜缘切口的位置和大小，增加了白内障手术的安全性和效率。

1.5未来白内障手术的发展趋势 超声生物显微镜的图像显示，正常年轻人眼部调节主要依靠有完整前囊膜的晶状体。激光白内障手术可提高手术的精确度和准确度，可更好地保护晶状体囊膜的生物力学性能，可以使调节性人工晶状体产生更好的调节作用。

白内障是一种光吸收积累的蛋白质构象疾病，荧光和散射蛋白质的总量增加。Kessel等[19]探讨年龄引起泛黄的白内障可以通过非侵人性的飞秒激光光解漂白。白内障是与老龄化相关的疾病，在目前的技术阶段可以使晶状体老化延迟，但难以做到使整个晶状体混浊的视力恢复。因此，飞秒激光具有的潜在临床价值，是由一个非侵入性的治疗方式取代侵入性白内障手术，其自动性及准确性是以往手术无法达到的。随着该项技术的不断改进和提高，更多的眼科医师有望接受并采用它，成为白内障治疗的新变革，从而得到广泛应用。

2 飞秒激光在晶状体屈光手术中的应用

根据Helmholtz理论，老视是因年龄增长，晶状体逐渐硬化，晶状体囊膜弹性逐渐降低，调节时悬韧带松弛，晶状体不能很好地借弹性回缩，因此晶状体硬化导致眼调节力下降是老视发生的主要原因。在睫状肌及晶状体囊膜仍有弹性时，提高晶状体的变形能力是老视治疗的有效途径。飞秒激光利用其致光解作用，可在晶状体内按预设深度及形状进行微型切开，形成可滑动平面，从而起到软化晶状体、恢复部分视近调节力的作用。

飞秒激光晶状体屈光手术可以实现晶状体的真正动态调节，为老视的治疗从手术角度开辟了新的途径，但这种手术方式目前还处于动物实验阶段。老视的发生是由于晶状体硬化而致调节能力下降，但其睫状肌和晶状体囊仍然富有弹性。重新获得晶状体的变形能力是一种治疗老视的可能方法。Schumacher等[20]和Ripken等[21]使用飞秒激光诱导光学分解，用不同的切削模式，在晶状体组织内部创造小切口实现滑动的平面来调节晶状体的厚度，体外测量显示晶状体的灵活性得到改善，变形能力上升至26%。

Ripken等[21]实验采用离体猪眼，在保持眼球、角膜及晶状体前囊膜完整的条件下，飞秒激光束聚焦于周边晶状体核切削出许多光滑的同心圆型、放射型、圆柱型、混合型等光爆破面，使晶状体近似变凸，从而提高晶状体的屈光力。飞秒激光晶状体屈光手术体外实验已证明了手术的稳定性及有效性。矢状面方向切削的光爆破面越多，晶状体的变形能力提高越大，混合型爆破面切削术后效果较好。Lubatschowski等[22]对不同年龄组捐献的人眼晶状体进行手术，第1次实现晶状体动态调节的光爆破滑面的制作，结果显示随着晶状体赤道部直径的缩小，晶状体的前后径变化可达10 mm。术后Scheimpflug成像检测技术可检查到这种爆破面的痕迹和点状晶状体混浊，但随着时间的推移，这些痕迹和混浊逐渐减轻；在术后6个月内切口愈合良好，无明显并发症发生。

安全性方面的研究，Schumacher等[20]和Krueger等[23]用飞秒激光击断新鲜猪眼和活体兔眼晶状体纤维，术后2周未见白内障等并发症发生。Stachs等[24]用3 D共焦激光显微镜观察飞秒激光切开猪眼晶状体的过程，可以达到分析和优化手术过程的目的。Schumacher等[25]和Lubatschowski等[22]对捐赠的人眼晶状体行飞秒激光晶状体切开，观察到晶状体的前后极厚度变化分别增加达97 μm和100 μm，同时晶状体直径也随之减小，并且在1620 r/min的离心情况下可以使晶状体变形16%。飞秒激光晶状体屈光手术中可使晶状体的弹性增加，有望在老视治疗方面取得新的突破，同时对于屈光不正的晶状体屈光手术治疗有可能成为一个新的突破口。

3 展 望

飞秒激光技术代替手工操作将极大地提高眼科手术的精确性、安全性和手术效率，目前从单纯角膜屈光矫正向全方位治疗性应用方向转变，已被应用于穿透角膜移植、板层角膜移植、基质环隧道的制作以及辅助角膜胶原交联以治疗圆锥角膜，此外其在角膜缘移植和角膜活组织检查中的应用分别为眼表重建及角膜病理学诊断提供了新的手段[27]。随着飞秒激光仪器的改进，飞秒激光辅助白内障手术将得到大力发展，使白内障手术更加精准而完美，不仅能够提高白内障患者的术后视力，同时能够恢复白内障术后的部分调节力，大大改善了白内障术后的视觉效果。在晶状体屈光手术方面，飞秒激光有望在人类老视的屈光手术治疗方面得以应用，为老视眼提供一个真正恢复调节力的手术方法。同样，飞秒激光在眼科其他方面的治疗将得到广泛的应用。

[1] Salomao MQ,Wilson SE.Femtosecond laser in laser in situ keratomileusis[J].J Cataract Refract Surg,2010，36(6)：1024-1032.

[2] Ossma IL,Galvis A,Vargas LG,etal.Synchrony dual-optic ac-commodationg intraocular lens.Part：Pilot clinical evaluation[J].J Cataract Refract Surg,2007,33(1)：47-52.

[3] Tackman RN,Kuri JV,NiChamin LD,etal.Anterior capsulotomy with an ultrashort-pulse laser[J].J Cataract Retract Surg,2011,37(5)：819-824.

[4] Friedman NJ，Palanker DV，Schuele G，etal.Femtosecond laser capsulotomy[J].J Cataract Refract Surg,2011，37(7)：1189-1198.

[5] Palanker DV,Blumenkranz MS,Andersen D,etal.Femtosecond laser-assisted cataract surgery with integrated optical coherence tomography[J].Sci Transl Med,2010,2(58)：58ra85.

[6] Nagy ZZ,Kranitz K,Takacs AL,etal.Comparison of intraocular lens decentration parameters after femtosecond and manual cap-sulotomies[J].J Refract Surg,2011,27(8)：565-569.

[7] Geffen N,Topaz M,Kredy-Farhan L,etal.Phacoemulsification-in-duced injury in corneal endothelial cells mediated by apoptosis：in vitro model[J].J Cataract Refract Surg,2008,34(12)：2146-2152.

[8] Toropygin SG,Moshetova LK.Capsulotomy/ capsulectomy in phaeosurgery:evolution and up-to-date technology(communication 2)[J].Vestn Oftalmol，2010,126(3)：49-52.

[9] Nagy Z，Takacs A,Fikorn T,etal.Initial clinical evaluation of an intraocular femtosecond laser in cataract surgery[J].J Refract Surg,2009，25(12):1053-1060.

[10] Takács AI,Kovács I,Miháltz K，etal.Central corneal volume and endothelial cell count following femtosecond laser-assisted refractive cataract surgery compared to conventional phacoemulsification[J].J Refract Surg，2012，28(6)：387-391.

[11] Doors M，Berendschot TT，de Brabander J，etal.Value of optical coherence tomography for anterior segment surgery[J].J Cataract Refract Surg，2010，36(7)：1213-1229.

[12] Swartz T，Marten L，Wang M.Measuring the cornea：the latest developments in corneal topography[J].Curr Opin Ophthalmol,2007，8(4):325-333.

[13] Nixon DR.Preoperative cataract grading by Scheimpflug imaging and effect on operative fluidics and phacoemulsification energy[J].J Cataract Refract Surg，2010，36(2)：242-246.

[14] Nichamin LD.Astigmatism control[J].Ophthalmol Clin North Am,2006,19(4):485-493.

[15] Leaming DV.Practice styles and preferences of ASCRS menbers:2002 survey[J].J Cataract Refract Surg，2003，29(7):1412-1420.

[16] Xia Y，Liu X，Luo L，etal.Early changes in clear cornea incision after phacoemulsification:an anterior segment optical coherence tomography study[J].Acta Ophthalmol，2009，87(7):764-768.

[17] Masket S，Sarayba M，Ignacio T，etal.Femtosecond laser-assisted cataract incisions：architectural stability and reproducibility[J].J Cataract Refract Surg，2010，36(6)：1048-1049.

[18] Naranjo-Tackman R.How a femtosecond laser increases safety and precision in cataract surgery?[J].Curr Opin Ophthalmol，2011，22(1)：53-57.

[19] Kessel L，Eskildsen L，van der Poel M，etal.Non-invasive bleaching of the human lens by femtosecond laser photolysis[J].PLoS One，2010，5(3)：e9711.

[20] Schumacher S，Fromm M，Oberheide U，etal.In vivo application and imaging of intralenticular femtosecond laser pulses for the restoration of accommodation[J].J Refract Surg，2008，24(9)：991-995.

[21] Ripken T，Oberheide U，Fromm M，etal.fs-Laser induced elasticity changes to improve presbyopic lens accommodation[J].Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol,2008，246(6)：897-906.

[22] Lubatschowski H，Sehumacher S，Wegener A，etal.fs-Lentotomy：presbyopia reversal by generating gliding planes inside the crystalline lens[J].Klin Monbl Augenheilkd，2009，226(12)：984-990.

[23] Krueger RR，Kuszak J，Labatschowski H，etal.First safety study of femtosecond laser photodisruption in animal lenses:tissue morphology and eataractogenesis[J].J Cataract Refract Surg，2005，31(12)：2386-2394.

[24] Stachs O，Schumacher S，Hovakimyan M，etal.Visualization of femtosecond laser pulse-induced microincisions inside crystalline lens tissue[J].J Cataract Refract Surg，2009，35(11)：1979-1983.

[25] Schumacher S，Oberheide U，Fromm M，etal.Femtosecond laser induced flexibility change of human donor lenses[J].Vision Res，2009，49(14)：1853-1859.

[26] 董子献,周行涛.飞秒激光在治疗性角膜手术及晶状体手术中的应用[J].中华实验眼科杂志，2011，29(10)：946-949.