准分子激光角膜屈光手术——问与答(上)
作者:金色葡萄
本文缘起于科学松鼠会赵承渊医师的一篇文章《激光手术矫正近视:一场世纪医疗骗局?》。笔者一时兴起,在后面做了一组系列的回复。现在,把这些回复稍微总结为十二问答,分三次放出。
一. 为什么很多医生自己不去做LASIK,还要戴着眼镜?
首先,眼科医生是有做LASIK的,而且专门做准分子手术的医生中,也有给自己做的。但是,很多眼科医生还是选择戴眼镜或者角膜接触镜。原因主要有二:一是近视对眼科医生的工作影响不大,因此缺乏需求;二是准分子术后可能导致夜间视觉质量下降,工作在暗环境下的眼科医生会尤其在意。
先从需求上来说,眼科医生日常工作是显微手术和门诊看病,需要用到手术显微镜和裂隙灯。手术显微镜的目镜可以调整近视度数,平时眼科检查所用的裂隙灯上的目镜也是可以调整的。所以在工作中,一个近视却没戴眼镜的医生,工作并不受太大影响。
Lasik, Lasek, Epi-lasik等等从原理上来说,均有一个问题,上述的切削均是在角膜基质层进行,而角膜的基质层是由纤维构成的,被切断的纤维的断端会有非常细微的起伏,继而产生一些散射。这些散射会降低成像的对比度。
暗环境下,手术的影响就更为明显。角膜切削的深度是和切削的面积相关的。考虑极端情况——比如把角膜表面切平,那么切的直径越大,切掉的厚度越多。而一般来说,切削的部分只是角膜中央的一小部分。也就是说,中央是较为平坦的,而周围还是原来的样子。那么在衔接过渡的位置,角膜实际上是有个突变的。如果在暗环境下,瞳孔会放大,一旦直径大于切削区域,那么相当于眼前有两个透镜,中央一个,周边是另一个。光线照射到突变的棱上,又会散射,表现为眩光,也会降低对比敏感度。
结果就是,术后患者观察明暗分明的视力表时可能视力非常好,但是在一些昏暗的环境下,视力会有所下降,也就是对比敏感度的下降。
这个对一般人没有什么问题,因为近视造成的对比敏感度下降更明显,矫正了以后会比原来好很多。但是对眼科医生或者其他需要在暗环境下工作的人,会有一定的影响。考虑到眼科手术时对比敏感度要求极高,医生要在极短的时间内从透明的东西里分辨出透明的东西。因此,很多医生自己不去做LASIK,平常戴着眼镜,手术时就在显微镜上调整一下,也可以消除离焦(近视、远视)的影响。
同理,对于需要在暗环境下工作的人,需要长期夜间开车的人,需要极高对比敏感度的人,请更慎重一些。近视手术属于择期手术,并不紧急,多咨询一下并不会延误病情。
二.术后游泳受影响么?有什么用药以及注意事项吗?
1. 疼痛
角膜的感觉是非常敏感的,所谓眼睛里容不得沙子,就是因为角膜的感觉,手术之中是要使用麻醉用的眼药水的。毕竟是有一部分组织被激光汽化了,会有疼痛,不同的术式,疼痛的程度不同,LASIK应该算是相对不疼的。不过疼痛这事情,每个人忍耐能力不同,难以比较,往往也难以清楚定量。
2. 感染
角膜上皮细胞在24-48小时之内就可以完全修复,紧接着它们的基底膜,也就是前弹力层逐渐修复。这一圈修复好之前,角膜表面是很脆弱的,角膜瓣由没切断的蒂、负压和表面张力吸附在角膜上,此期间严格禁止揉眼睛。医生会在术后用一个透明透气的塑料壳扣在眼睛上用以保护,叫做“眼盾”。当角膜表面修复以后,角膜才具有了一定抵御外界的能力。所以在术后早期,会应用一些药物来预防感染。如果这时候下水游泳,或者脏水进入眼内,是容易感染的。
3. 干眼
LASIK切开的角膜瓣不仅仅切断了上皮层、前弹力层、基质层,还切断了一部分其中行走的神经。于是在早期的疼痛过后,角膜表面反而是感觉迟钝的。这又带来了一些问题,其中最不舒服的是干眼,由于感觉的迟钝,泪液的分泌会受到一定的影响,于是导致眼泪绝对或相对不足,眼睛容易感觉干涩。一般术后医生会给予一定的人工泪液。人工泪液是一大族药物,里面学问也很多,以后有机会再展开。
还好,切断的外周神经纤维是可以自行修复的。外周神经纤维的修复时间一般是3-6个月,干眼持续的时间也大概是这个时间。
4. 激素与副作用
LASIK是角膜基质层被消融掉一部分,组织损伤必然会带来各种修复反应,其中之一是激活了成纤维细胞。不过这个损伤实在是太不“自然”了,各种修复过程都处于忙乱之中,可能忙中出错,形成了“多种胶原纤维的混乱排列”,纤维的混乱排列就是不透明的意思,所谓“上皮下雾状浑浊”(Haze)就是如此了。于是医生在术后还会使用糖皮质激素或者一定的免疫抑制剂,让细胞有秩序地修复。激素还在ek手术中起到术后防止屈光回退的作用。
激素本身有很多其他的作用,与治疗目的无关的,全都叫做副作用。单就眼科来说,副作用其中之一是可能升高眼压。所以青光眼的病人,做Lasik之前要特别慎重。
5. 避免外伤
经过术后一段时间的用药,小心翼翼的呵护,以及半年左右的眼睛干涩,手术之后的眼睛基本上恢复了。你就可以享受人生了,术后的视觉感觉,其实跟佩戴隐形眼镜(医生叫角膜接触镜)的效果是很接近的。在下面我会介绍屈光手术的发展史,Lasik手术算是术后角膜比较结实的手术了。但是必须一直记得,角膜瓣和其下的基质层并不是一整块的。因此仍需尽量避免眼睛受到外伤,特别是切向力,有可能使角膜瓣再次被剥离,不过只要是瓣的“蒂”没有断掉,铺平再长好就是了。常见的眼外伤有许多,多数可以靠佩戴护目镜防御,只要你觉得可能伤及眼睛,都请佩戴护目镜,比如钉钉子,做化学实验等等。我个人见过的最极端的例子,是病人术后4年,打篮球被手指戳了眼睛,角膜瓣被部分剥离,不过病人后来很快恢复了。
三. 说说屈光手术简史
任何手术都是在不断发展的,屈光手术也不例外。15年的时间对于一个手术而言并不算短了,而且今天的Lasik也不是15年前的lasik了。医生们一直在观察着各种手术方式的长期效果。因为可以发SCI啊。
早期的屈光手术比Lasik还要生猛得多。
1. 放射状角膜切开术:RK。
设想一下,把一大块豆腐放在球面上,然后垂直切开一定厚度,表面的豆腐会分开。RK在眼球上的效果就类似,手术是用钻石刀放射状切开角膜表面(不是全层),由于眼内压力的作用,角膜表面松解,弯曲程度扁平,达到矫正近视的目的。
这个手术的弊端很容易想出来,切割的痕迹造成光散射,角膜表面受力不均匀,应力集中在放射状切开的刀口上。所以在收到一定暴力打击的情况下,会……从切口裂开。现在大城市也许已经没有人做这个手术了,偶尔在门诊可以看到从前做过这种手术的病人。
2. 准分子激光角膜切削术:PRK
从这个手术开始,准分子激光开始在眼科使用了。这是相当伟大的手术革命,这个手术革命从近视屈光手术开始,目前仍然在不断进行,影响的范围越来越大,我想甚至会改变整个眼科学。
PRK脱胎于RK,切割的工具不再是钻石刀,而是用准分子激光。这个打法比后来的lasik生猛,从角膜最外层开始,打掉前弹力层和一部分浅层基质。据说术后很疼,愈合过程中容易出现一点点的瘢痕,叫做haze。
由于PRK的弊端,医生决定保留更多的外层组织作为保护层,于是继续改进,并终于催生了主流的LASIK。
3. 准分子激光原位角膜磨镶术:LASIK
这次医生们干脆保留上皮、前弹力层、浅层基质,从中间切掉一部分。切完了,再把原来的组织盖回来,有自己原先的组织当保护层,术后的反应小了很多,于是LASIK一跃成为屈光手术主流。
在LASIK的过程中,人们对眼科光学的认识又进一步加深,现在眼科医生要描述一个人的屈光状态已经不仅仅使用近视、远视、散光这样的词汇,而是开始用波前像差(wavefront aberration)了,具体有请光学专业的同学展开。
在LASIK的初期,医生把角膜当作一个球面,那么切削就是简单的把一个球切成另一个球。后来发现,不仅仅是这样,角膜的表面是一个椭球,甚至表面还略有起伏,人与人之间也各不相同,于是出现了角膜地形图引导的个体化切削和波前像差引导的个体化切削。在这种手术下,不仅仅可以消除近视、远视、散光等低阶像差,还可以个体化的消除高阶像差,达到更好的视觉效果,理论上视力可以超越1.0, 到达2.0甚至更高。当然实际中会有种种技术困难,超视力并没有成为术后常见,而且其实超视力也没有必要。
LASIK有个问题,就是基质层被切断以后,是不修复的,手术以后稳固上皮瓣的是没有切断的蒂,和周边上皮愈合以后修复的前弹力层。也就是周边一圈是连接紧密的,而中央内部其实是虚焊,在受到暴力打击以后,上皮瓣是可能再次被掀起来的。(虽然LASIK术后角膜要比RK术后的结实得多,也是有这个问题的,急诊还见过,那个寒啊……)
由于中央部分的“虚焊”,所以角膜上皮瓣里面虽然有一部分基质层,但却不能起到稳固整个角膜的作用,于是只有剩下的半层有作用,如果剩下的太薄了,不能对抗眼内压力,就是所谓的圆锥角膜了。
4. 准分子激光上皮下角膜磨镶术:LASEK
LASEK是对PRK的一次回归。方法要温柔一些,先用20%的乙醇处理一下角膜上皮,松解上皮层前弹力层,然后把上皮层剥开,用激光消融其下的结构。这个好处是切削的起点是基质层的最前面,于是可以多切一些。适合近视度数比较高的人群。
5. Epi-Lasik
用乙醇处理毕竟也算是不大不小的化学伤,于是又有人想起了Lasik的刀,用高频震动刀来分离上皮层前弹力层
6. 飞秒激光Lasik
这是对Lasik的一个改进。Lasik是使用机械刀片切割角膜瓣的,切割时是有一定误差的。飞秒激光是眼科激光手术中的一次革命,它改变了“切”的定义。飞秒,是时间单位,具体原理请光学同学展开,在眼科中,飞秒激光会产生一个很小的爆破点,是在角膜基质层间,用这些微小的爆破点扫描一个层面,就好象邮票的边缘,再通过器械轻轻剥离即可,这种角膜瓣的厚度精度要比机械刀切割的更高。
7. 有晶体眼的人工晶体植入
上述屈光手术都是在角膜上做文章,原因有二:其一,角膜是眼的外层,好处理,不需要进入眼内,其二,角膜的屈光力大约40D占全眼球的2/3。
但是对角膜基质层的切割会切断纤维,可能降低对比敏感度,而且受到切削厚度切削直径的限制,对于高度近视的病人并不适合。于是有医生将“眼镜”植入到眼睛内部——将一片人工晶体植入到眼内,而且不损伤原来的天然晶状体,既矫正了近视又保留天然的调节力。这其中又有很多很多的种类了。但是,这需要通过更为复杂的手术,而且要进入眼内,风险要比角膜屈光手术大。所以一定要更仔细的术前检查,并且咨询有经验的手术医生。
在准分子激光屈光手术的进化过程中,还催生出一些其他的辅助技术。
1. 计算机辅助控制手术
手术手术,其实是以手完成的艺术,大多数手术是纯手工的。到了准分子激光手术以后,已经是半自动化的了。比如LASIK手术中,医生的主要工作是控制震动刀切割角膜瓣,而关键的准分子激光角膜消融,则是由计算机控制完成的。到了角膜地形图和/或波前像差引导的LASIK以后,这一步更非人力所能控制了。
2. 飞秒激光
如前所述,飞秒激光完全改变的“切”的定义,把切割变成了一组微小的爆破点。这个意义在于,切割不再是必须由外到内的,之前的任何切割方法,都必须通过一把刀,不论是钻石刀还是高频震动刀,从组织的最外层进入组织,到达目的区域,而通过飞秒激光,则是可以将爆破点聚焦在组织内部,直接在层间进行切割,甚至可以从内向外的切割。好处是制作的角膜瓣安全、厚度精准、无交叉感染。
这个技术已经从角膜屈光手术扩散开来,目前刚刚蔓延到白内障手术。终有一天,眼科医生会逐渐交出手中的刀。
3. 虹膜识别 IR
激光手术是高精度的手术,我们都是在微米这个单位上进行讨论的。那么如果在手术过程中,眼球动了怎么办?不幸的是,眼球天生就是必须保持运动的,在看东西的时候,眼睛总是在做快速的扫描运动,除非所有的眼外肌都被麻醉了,眼球才能静止下来。可是,头也可能动啊……
这时候,就要求有光学防抖的激光装置。目前这种技术也确实应用在准分子激光角膜手术之中,和照相机的光学防抖镜头类似,计算机先识别被手术眼的虹膜,然后针对虹膜的抖动同步移动激光束,以达到防抖的作用。当眼球偏移超过允许范围时,激光将自动停止。
四. 说说准分子激光和飞秒激光
准分子,是寿命极短的,处于激发态的气体分子,这种分子是有卤族的原子和惰性气体原子组成。从激发态落回基态的时候,准分子会释放光子。形成Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation=LASER。
顺便说,LASIK的完全展开形式=Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation In Situ Keratomileusis,不计空格69个字符,压缩至5个字符。
眼科用的准分子激光在紫外范围,能量很高。角膜对于准分子激光是不透明的,因此可以强烈的吸收或者说阻挡紫外光。当准分子激光的能量倾泻在角膜上,光子会断裂局部角膜组织之中的分子之间的结合键,将组织直接分离成挥发性的碎片。于是被准分子激光照射到的表层依次汽化,还会释放出一股蛋白烧焦的味道。
至于眼科用的飞秒激光,是指输出的能量脉冲在10-15秒的激光。(每一激光脉冲持续时间为600-800飞秒或更短,脉冲能量约为10-12uJ,理论上可以避免传统机械式角膜瓣层切开刀制作角膜瓣的并发症。)飞秒激光的峰值功率很高,可以产生很强的非线性效应,焦点处强度高、伤害性强,灼烧切割烧起来就很容易。而偏移焦点后,光强与“杀伤力”就急剧削弱,这一点和以前用激光在玻璃里面刻字是一个道理。飞秒激光位于近红外波长,角膜、房水、晶状体等对于飞秒激光仍有一定程度的吸收作用,因此操作时必须谨慎小心。
目前,角膜手术中使用飞秒激光还只是用来剥瓣,飞秒激光打出来的就像是邮票孔一样,也许以后的技术发展,可以使这些爆破球面连成一个近似平面,达到切削的效果吧。
(待续,下期预告——能否治疗散光?)