“全飞秒激光技术”的最新发展及其在SMILE手术中的应用

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1、生堡竖塑堂堂皇塑堂型兰垄查!Q!兰至!旦篁!鱼鲞箜!塑垦堕!QP!竺Q巳!堂坐!堡坠i!Q!堡：!：!：! “全飞秒激光技术”的最新发展 及其在SMILE手术中的应用 王雁 【摘要】 “全飞秒激光技术”是近年来眼科的最新发展之一，并有拓展趋势，引起眼科领域的广泛 关注。SMILE手术作为全飞秒激光技术的主要代表形式，使角膜屈光手术进入了“微创”、“无瓣化”时 代，赋予了角膜屈光手术新的内涵。现就“全飞秒激光技术”的产生、涵义以及其代表术式SMILE的临 床应用特点、潜在优势及其可能的发展方向予以评述。 【关键词】 飞秒激光； 飞秒激光小切口基质透镜取出术； 角膜屈光手术； 微创； 生物力学；

2、并发症 Latest developments of the all-in-one femtosecond laser and its applications in SMILE surgery Wang YanTianjin Eye Hospital，Tianjin Key Lab of ophthalmology and Visual Science，Tianjin Eye Institute，Clinical College of ophthalmology Tianjin Medical University，Tianjin 300020，China 【Abstract】 In rec

3、ent years，the allinone femtosecond laser technology，one of the latest ophthalmic developments，has shown a tendency for rapid expansion in ophthalmology and has drawn extensive attention from ophthalm0109istsThe small incision lenticule extraction(SMILE)procedure is the representative surgery of the

4、all-inone femtoseeond laser technology and has advanced corneal refractive surgery into an era of microinvasive and flapless techniquesThis article reviews the generation and significance of allin-one femtosecond laser technology and the clinical applications， potential superiority and advancements

5、of the SMILE procedure 【Key words】 Femtosecond laser； Small incision lenticule extraction； Corneal refractive surgery； Minimal invasive； Corneal biomechanics； Complications 屈光手术作为视觉矫正方法之一，多年来始终 在遵循视觉光学基本理论的前提下不断探索和发 展。近年来科学技术迅猛发展，新的技术不断涌现， 现代屈光手术在传承以往矫正原理和理念的基础 上，融入了诸多当今技术革命所产生的新技术、新手 段，以更好地实现视觉矫正的最

6、终目的。飞秒激光在 眼科的应用特别是“全飞秒激光技术”的产生和应用 就是很好的范例111。 1 “全飞秒激光技术”在角膜屈光手术的应用和发展 11 概述 自1960年Maiman21报道激光以来，激光在各领 域的应用发展迅速如果说激光在医学外科的应用 DOI：103760cmajissn1674-845X201407002 作者单位：300020天津市眼科医院天津市眼科学与视觉科 学重点实验室天津市眼科研究所天津医科大学眼科临床学院 (Email：wangyan7143vipsinaeom) 专家述评 被认为是20世纪最重要的进步那飞秒激光在角膜 屈光手术中的应用则可能是2l世纪眼科领域最重

7、要的发展，并开辟了其在眼科领域应用的先河。 飞秒激光实为一种近红外激光其激光脉冲宽 度为飞秒(毫微微秒，1015)量级，具有脉冲时间 短、峰值功率高等特点。虽属超短脉冲激光，但不是 最短最快激光(例如阿秒激光为1018等)。由于飞 秒激光被认为是一种可以精确加工的理想光源，自 其出现起就在许多领域得到了广泛应用，例如微加 工、生物医学、微电子学等一系列科学前沿领域。在 医学领域，最早应用于角膜屈光手术中的LASIK应 用飞秒激光的切割作用进行角膜瓣膜的制作代替以 往的机械显微板层刀，目的是使手术更安全、更精准 同时可以根据需要获得个性化的角膜瓣膜。2000年 此技术获得美国食品药物管理局(Fo

8、od and Drug Administration，FDA)的批准。由于此类手术摒弃了 传统的机械刀，由飞秒激光制作角膜瓣准分子激光 万方数据 !堡竖塑堂堂皇塑堂型堂苤查!Q!兰生!旦箜!鲞箜!塑垦!垫QP!翼QP!型堡!i!堕：!垒：!：!鱼：盟!：! 切削角膜基质矫正屈光度，全部由激光完成故而 被称作“全激光”手术。但因飞秒激光不能完成全部 手术过程，因此，也被称为“半飞秒”激光角膜屈光 手术。 “全飞秒激光手术”(allinone)从广义上讲是指 整个手术过程均应用飞秒激光完成的手术，是基于 飞秒激光可经过透明组织、精确聚焦于一目标深度 的特性对预手术的靶组织进行精确的几何形状切 割，

9、从而达到效果和目的的手术。因角膜组织具有高 度透明性，因此作为靶器官，激光极其容易传播而不 被耗损，故最早的全飞秒激光技术是应用于角膜屈光 手术即屈光性透镜成型取出术(refractive lenticule extraction。ReLEx)包括飞秒激光基质透镜切除术 (femtosecond lenticule extraction，FLEx)和飞秒激光 小切口基质透镜取出术(small incision lenticule extraction，SMILE)等不同的手术方式。随后，在临床上 不断拓展应用，例如应用飞秒激光辅助的各类角膜手 术，包括穿透性角膜移植术(penetrating

10、keratoplasty， pKp)31、深前板层角膜移植术(deep anterior lamellar keratoplasty，DALK)41、深板层内皮细胞移植术 (deep lamellar endothelial keratoplasty，DLEK)51、 角膜内皮细胞移植术(descemet stripping automated endothelial keratoplasty，DSAEK)61及人工角膜手术 (keratoprosthesis)7 ，以及后来借助飞秒激光的光 爆破作用不断被拓展应用于其他眼科领域，特别是 白内障手术领域18等。事实上，应用飞秒激光矫治老 视的手

11、术(intracor presbyopia)91、矫治散光的手术 (astigmatic keratectomy)flo等屈光性手术也是单纯应 用飞秒激光完成的。然而在目前，“全飞秒激光手术” 多指在角膜屈光手术中的应用，其中最具代表性的 是SMILE手术。 12飞秒激光角膜基质透镜取出术的发展及进步 121 SMILE手术的发展 角膜透镜取出术最早源 于Barraquer和Ruiz的屈光性角膜切除技术，该技 术应用刀片或自动角膜刀切除部分角膜组织，但因 不够精确而未再被应用。随着准分子技术的出现，开 始应用准分子激光的切削代替组织的切除，手术矫 治的精确性得到明显提高。飞秒激光刚出现时曾试

12、图应用其做基质的磨镶，并在动物及人眼尝试但 其精确性并不理想。直至2006年在美国眼科学术 年会(AAO)上，德国的Sekundo医生和Blum医生 报告使用VisuMax飞秒激光器(德国Carl Zeiss公司) 原型完成第一例飞秒激光透镜取出术1，被称为飞 秒激光基质内透镜取出术(femtosecond lenticule extraction，FLE)，2008年由Sekundo等121正式报道。 该报道将最初的10例观察结果进行了初步报告，手 术前球镜度为(一473148)D，手术后6个月时平均 屈光度为(一033061)D，虽然早期效果并不十分稳 定，但术后6个月时还是获得了一定的效

13、果。虽然个 别病例出现微皱褶及暂时性轻微haze但无一例最 佳矫正视力下降。角膜地形图显示面积较大的相对 椭球面的光学区，初步显示飞秒激光可以代替准分 子激光达到角膜表面成型的目的。之后，陆续有全程 应用飞秒激光手术的报道，并由FLE改称之为 FLEx。 122 SMILE手术的进步 首例SMILE手术的尝 试是在2007年，由德国的Blum和Sekundo医生同 时开始。由于FLEx手术与以往的LASIK、飞秒激光 辅助的LASIK(femtosecond LASIK，FemtoLASIK)手 术在设计原理上基本相同，SMILE手术在此基础上 取消了角膜瓣的制作，利用飞秒激光在基质内光爆 破

14、制作透镜，将透镜从边缘小切口取出，被称作 SMILE手术并于2011年由Sekundo等t31及Shah 等【141先后正式报告。SMILE手术最初的手术设计是 上下两个小切口后仅为一个小切口切口大小由 5 mm缩减至2 mm激光扫描方式也几经更改和实 验，选择不透明气泡最少，术后视力恢复最好，组织 反应最小的扫描方式。由于SMILE手术的最大特点 是无角膜瓣。由飞秒激光制作的透镜从边缘相对不 开放的切口取出，因此避免了一系列因制作角膜瓣 而引起的术中、术后并发症手术并发症明显减少， 临床应用逐渐广泛目前SMILE已成为“全飞秒”的 主要代表术式【151。 2 “全飞秒激光技术”特别是SMIL

15、E技术已显示较 好的临床优势 21 临床效果 根据美国FDA的报告，屈光手术的主要衡量指 标为手术的安全性、有效性、可预测性及稳定性。 SMILE手术不仅可以治疗中低度近视，对高度近视的 治疗也显示了其一定的优势。Vestergaard等【lq对一组 高度近视人群(平均屈光度一718 D)进行了观察， 发现手术后3个月95被治疗眼屈光度在10 D以 内，说明对高度近视同样具有较好的治疗效果。目前 有5年的临床报道，仍显示了其较好的稳定性。目前 全球已有将近80 000例近视患者接受了此手术。 对于全飞秒角膜屈光手术来讲虽然FLEx和 SMILE的初步临床研究均显示有较好的矫正效果， 但一项前瞻

16、性随机对照研究171显示，安全性(BCVA)、 有效性(UCVA)相比之下SMILE手术更好，在手术 万方数据 生堡堕塑堂堂量塑重型兰苤查!Q!兰生!旦箜!鲞箜!塑垦!堕QP!坐QP!堂里!i!堕!z；Q!：!塑!：! 后1周，1个月，3个月和6个月时FLEx组残余度 数在O5 D以内的患者分别为92、96、96和 96，而在SMILE组则分别为96、100、96和 100显示SMILE手术较FLEx手术具有更好的可 预测性。在稳定性方面(1周时与6个月时屈光度的 变化)SMILE组屈光度的变化幅度更小一些，对比敏 感度及患者满意度则无明显差异当然还需要更大 数量的病例和更长时间的观察。而且。

17、从生物力学角 度及对角膜表面完整性的保持等方面，SMILE手术 还是显示出了越来越多的优势【18】。目前，国内、外对 SMILE手术与其他手术方式也进行了许多对照性研 究试图用更科学更严谨的方式证实其在角膜组 织等方面的优势，并试图发现其存在的价值和潜 在优势。更有学者对SMILE手术、以往传统的手术 (如LASIK)及现代角膜屈光手术进行了严格的对 照研究，例如与波前像差引导的LASIK手术、 FemtoLASIK手术以及PRK等表层手术的比较。 均显示了其更好的可预测性、稳定性、安全性和手 术的精确性。 SMILE手术精准的临床矫正效果和良好的可预 测性可能与手术原理不同有关，最主要体现在

18、以下 几点：与以往的准分子激光LASIK手术原理不 同，SMILE手术是取出透镜，在手术过程中，利用飞 秒激光制作角膜基质透镜，成型后取出透镜，激光仅 主要进行2层脉冲扫描。而LASIK手术是准分子激 光对角膜组织的消融，飞秒激光制作角膜瓣，而真正 的屈光性矫正是靠准分子激光多次扫描角膜基质组 织，将角膜基质消融掉，是多次脉冲的线性扫描，对 组织影响可能会相对较大。(至)SMILE手术无瓣膜， 手术过程相对密闭，手术过程不暴露于外界环境，因 此，在激光扫描过程中，较少受温度、湿度等外界因 素干扰，较少或不存在角膜表面组织脱水等。而 LASIK手术等需要制作角膜瓣并将其掀开暴露角 膜基质床，使组

19、织更易脱水等而影响激光的脉冲切 削率。(蔓)SMILE手术因无瓣膜，以往因制作角膜瓣 引起的一系列术中和术后并发症完全可以避免。 22手术并发症 SMILE手术并发症相对较少【15】。首先，由于 SMILE手术在手术中无需制作角膜瓣膜术后不存 在角膜瓣膜，因此可以避免一系列由于瓣膜引起的 术中和术后并发症包括术中可能出现的钮扣瓣、不 完全瓣、不规则瓣、游离瓣、角膜瓣皱褶及角膜瓣复 位不良等并发症，术后可能出现的角膜瓣移位、角膜 瓣长期不能愈合、受严重外伤后角膜瓣移位或角膜 瓣丢失等可能会严重影响视力和视功能的并发症。 因无瓣膜，伤口相对较小，术后反应相对较轻，感染 几率减低，术后并发角膜上皮植

20、入等的可能性也明 显减少。但既然是手术同样也存在手术风险和特异 的并发症。例如，由于切口相对较小，对手术技巧的 要求相对较高。与FemtoLASIK和FLEx手术相比， SMILE在手术中的并发症较术后更易出现，例如透 镜取出困难或部分组织残留甚至透镜不完全，也有 报道皱摺出现191虽然较少见，但还是存在。此外，手 术中可能会因各种原因造成负压吸引脱失影响即刻 的正常手术等201。有报道称在手术后早期出现角膜 水肿，部分患者可能会导致视力恢复延迟，但随着时 间的延长，水肿会消退，视力会恢复至正常。一般认 为严重影响视力的并发症极少出现。而且，相信随着 手术技巧的不断熟练和手术技术的不断提高，此

21、类 并发症会显著减少甚至完全避免。 23相关基础研究 近年来。国内外以动物眼或人眼取出的透镜为 研究对象开展了一系列研究。尽管处于早期阶段，仍 为SMILE良好的临床效果和临床应用提供了较好 的理论基础。许多学者关注其手术后的组织反应，并 在组织形态学方面进行了研究，光学显微镜结果显 示SMILE手术后1周时中央区角膜轻度水肿，基质 层胶原纤维排列稍紊乱，层间可见清晰间隙，但在手 术后1个月时，角膜水肿可基本消退，基质层胶原纤 维排列较之前规则，层间间隙基本贴合。此外，我们 也应用扫描电镜对微透镜进行了观察显示微透镜 前后表面光滑程度均较好且前表面较后表面更光 滑20l。另对手术后早期角膜基质

22、细胞凋亡、增殖及 炎症反应的研究显示，SMILE引起的反应程度较 FemtoLASIK轻2”。具体来讲，SMILE手术后4 h及 24 h时，角膜帽与下方基质床的交界面可见 TUNEL阳性细胞但SMILE引起的凋亡细胞数低 于FemtoLASIK。免疫荧光结果显示，SMILE手术后 中央区角膜基质可见Ki67阳性细胞和CDllb阳 性细胞，且Ki一67阳性细胞数和CDllb阳性细胞数 均低于FemtoLASIK。Riau等【捌的动物实验证实：与 传统的LASIK手术相比ReLEx手术后炎症反应更 轻细胞外基质沉积更少。从而支持了临床表现或临 床现象即SMILE手术后炎症反应相对较少也很 少出现

23、弥漫性层间角膜炎(diffused lamellar keratitis， DLK)，即使出现。程度较轻或仅个别眼在切口的附 近出现。Kamiya等I捌的研究表明：ReLEx手术后角膜 内皮细胞密度轻度减低，但与术前相比差异无统计 学意义。以上均初步显示全飞秒激光角膜屈光手术 对角膜组织的损伤较小。 万方数据 主竺坚塑堂兰皇塑堂型兰堑查垫!兰兰!旦箜!鱼鲞蔓!塑垦!i!Q!坐QE!里!璺亟：!垃垫!兰!尘：!鱼!堕!：! 也有研究针对取出的透镜。研究显示取出的透 镜经低温贮藏后其胶原纤维的密度减低，但胶原蛋 白结构依然完整、排列整齐，且基质细胞具有再生能 力，设想当患者发生角膜扩张、近视减退或

24、老视时， 是否可将取出的微透镜重新植回角膜组织。虽然 动物实验结果显示将SMILE手术中取出的透镜植 入角膜基质组织中是可行的阁，但需要更深入的临 床和基础的相关研究。 24 生物力学 理论上，SMILE手术由于无角膜瓣，相对更微 创，更大程度地保持了角膜形态结构和功能的完整 性，生物力学性能更好。因为角膜基质的前40的 抵抗力最强。不切开角膜的前部纤维可以使生物力 学性能更好。我们曾对SMILE手术和FemtoLASIK 手术的生物力学变化特性应用眼反应生物力学测量 仪(ORA)进行分析，主要观察代表角膜生物力学特 性的2个指标，即角膜滞后量(corneal hysteresis， CH)和

25、角膜阻力因子(corneal resistance factor，CRF)， 发现2种手术方式虽然在手术后l周CH、CRF均 明显下降但SMILE手术后生物力学参数恢复较 FemtoLASIK快，手术后3个月、6个月时CH、CRF 已明显高于FemtoLASIK，从而反映出SMILE手术 具有较好的生物力学稳定性181。另一研究也显示 SMIIJE手术后角膜的抗张强度与PRK、LASIK比较 均较好1261，说明SMILE手术后角膜生物力学性能较 好推测其可能会明显减少其他瓣膜手术可能引起 的角膜扩张等并发症的发生。 25 角膜表面神经及干眼 以往传统的LASIK手术对角膜表面神经的破 坏及引

26、起术后干眼的发生曾引起广泛关注。角膜是 人体内神经敏感性最强的组织。角膜神经来源于三 叉神经的眼神经。眼神经的睫状长神经在脉络膜上 腔前行，由角膜缘进入角膜基质，脱髓鞘的神经呈放 射状分布在角膜基质层的前13，发出分支形成一 个表层丛并穿透前弹力层，进入角膜上皮之间，在角 膜上皮基底膜与前弹力层之间形成上皮下神经丛。 当神经纤维发生断裂时就会引起一些眼表疾病的发 生如干眼症等。眼角膜上皮下的神经丛对角膜也具 有营养作用，一些角膜神经纤维分泌的神经肽如P 物质等在维持角膜表面规则性、上皮的增生、完整性 和伤口的愈合中起重要的作用。SMILE手术只制作 一个小切口。保留了大部分角膜神经，飞秒激光可

27、以 制作出较薄、均匀一致的角膜瓣，从而对浅基质层的 角膜神经纤维的损害较少，并且角膜瓣的侧切角度为 90。在一定程度上节省了一部分角膜上皮下神经丛， 因此对角膜神经的破坏较少，有利于术后角膜知觉的 恢复27-28及在一定程度上减少干眼的发生129。 26其他 在其他方面SMILE手术也初步显示出其潜在 的优势，例如视觉质量等方面。Ang等30l的研究显 示：SMILE手术与传统的LASIK手术相比引入的高 阶像差较少，使术后视觉质量更好。即使是全飞秒的 FLEx手术与波前像差引导的LASIK手术相比，虽 然就总高阶像差和三阶像差而言，两者间的差别并 不显著IXs但FLEx引起四阶球差的增加相对

28、较少 或许对视觉质量影响较少，此外随着认识的不断深 入，可能尚存在其他尚未被认识到的潜在优势，需要 进一步研究和发现。 3 “全飞秒激光技术”在不断提高和完善 “全飞秒激光技术”虽然在临床已逐步显示其优 势但该技术仍在不断改进并逐步予以完善，例如激 光频率的调整，从最初的200 Hz到现在的500 Hz； 激光应用的能量的选择也在不断探索，不同的手术 方式，不同的设备，甚至不同的个体，能量的选择或 许不同：激光脉冲之间间距的合理设定对手术中的 难易程度和手术后视力的恢复也会产生影响：激光 扫描方式的调整：手术技术的改进和提高等等，自然 手术效果也随之在不断提升。例如Shah等在最初 的报道中应

29、用200 kHz和新的扫描方式95的眼 残留屈光度在05 D以内，而后来Kamiya等在此 基础上100眼矫正后在O5 D以内。我们的研究 结果也是如此【3”。 手术技巧需要不断提升：SMILE手术既然是屈 光矫正手术，手术的要求相对较高。而SMILE手术 由于是做一透镜并从一非常小的切口取出，在掌握 该技术时学习益线相对较长。由于手术过程是在一 非常小的切口将激光成型的透镜与周围组织分离并 将其完整取出，需要对角膜的解剖和生物学特点有 较深入的了解对手术要点有一清晰的把握。特别是 遇到能量不是很稳定患者不很配合等特殊情况时， 需要“头脑清晰，胆大心细”，同时，要知道“有所敬 畏”，既要“知难

30、而进”但必要时也应“知难而退”，毕 竟面对的是一正常角膜组织，尽可能不影响或不破 坏周围角膜组织，掌握各种情形下的手术处理方案， 避免手术中可能的并发症的出现。从某种程度上讲， SMILE手术对手术医生的要求较高。不仅需要有娴 熟的显微手术技巧，同时要有丰富的屈光手术经验， 以及对此技术的深入了解和掌握，需要一定的时间 和经验的积累，因此强调针对此类技术在初学时，专 万方数据 392 史堡矍塑堂堂皇塑堂壁兰苤查!Q!璺生!旦箜!鲞笙!塑鱼婪!QP!堡QP!堂堡!堡墨!i!垃!Q!兰!：!盟!：! 业手术的规范化培训十分必要。通过培训可以缩短 学习曲线，少走弯路，加速提高手术的掌握速度，大 大避

31、免和减少手术并发症的产生。 4正确认识“全飞秒激光技术”的局限性及不足 Albent Enistain曾经说过：最重要的事情莫过 于不断地提出问题。任何新的技术，新的治疗方法的 出现，均可能会存在一些问题，需要不断地改进，不 断地完善。飞秒激光的物理特性毋庸置疑，但毕竟人 眼角膜是一生物组织，其对生物组织的效应尚不十 分明确，就类似当初认为准分子激光根据其波长为 “冷激光”不产生热效应一样事实上当其作用速度 较快而产生“叠加”效应时在特定的条件下可能也 会对角膜组织产生热效应。同样，飞秒激光从产生到 临床应用不过10余年，全飞秒技术更是相对较短， 其对生物组织的作用尚需进一步研究。手术近期虽

32、然相对安全，但其远期或更远期效果如何?其可能的 手术并发症尚需不断认识及有效避免。此外还有用 药问题，既然“微创”，皮质类固醇激素是否可以减量 甚至不应用，以避免激素性高眼压的出现。虽然临床 上回退现象较少，但一旦屈光度出现回退，如何进行 二次手术，是否可行原手术方式还是需要行其他手 术方式值得探讨，个性化手术的设计及实施有待进 一步开展及应用等等。 总之，“全飞秒激光技术”，特别是以SMILE手 术为代表的角膜屈光手术为屈光不正的矫治乃至视 觉质量的提高提供了一个崭新的技术平台是近年 来科技进步在眼科领域的重要突破和体现也是屈 光手术的革命性成果的体现，但技术需要不断完善， 并进行更深入的相

33、关临床及基础研究和探讨尽管 如此，该技术毕竟向人类追求实现更好的视力和更 完美的视觉质量又迈出了重要的一步。 参考文献： 【22 3】 4】 5】 王雁，赵堪兴飞秒激光屈光手术学M】北京：人民卫生出版 社，2014：108 Maiman THStimulated optical radiation in rubyJ】Nature， 1960，187：494494 Chamberlain W，Omid N，Lin A，et a1Comparison of corueal surface higher-order aberrations after endothelial keratoplasty

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