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白內障與近視手術,共享飛秒激光

  經常會聽到這樣的問題:既然擁有了可以制作角膜瓣的飛秒激光,為什麼還需要再購買一台專做白內障手術的飛秒激光?不能用一台飛秒激光設備既做白內障手術,又做近視手術嗎?因為購置設備的費用實在是太巨大,且這些成本又需要轉嫁給患者來支付。

  回答這個問題需要對兩種不同類型的飛秒激光設備有一定的了解,角膜手術的飛秒激光是用於屈光不正手術,在眼球的表面制作角膜瓣。而白內障手術的飛秒激光是在眼球內部的更深層組織進行切削,這對飛秒激光的很多參數有不同的要求,從原理上將兩種飛秒激光整合在一起進行工作是非常困難的,但是就像當初將飛秒激光與准分子激光用於近視手術一樣,由不可想象變成現實,僅僅需要時間與我們的耐心。經過系統的不斷改進後,我們將來在同一台飛秒激光上同時完成屈光不正與白內障手術不是沒有可能。

白內障與近視手術,共享飛秒激光

  現代角膜與白內障的飛秒激光手術的原理與參數有很多相似之處,均利用了“光致裂解作用”切割組織,且對眼球表面與眼內的周圍組織不產生熱損傷,激光光源均為1000納米的波長,選擇該波長是因為生產該波長的激光儀器的經濟成本相對其他波長的激光要低一些,且該波長的激光可以穿透透明的角膜組織到達眼內,這一點與准分子激光是不同的。其產生的能量是毫焦耳與微焦耳級別。

  近視眼的角膜手術與白內障手術的飛秒激光系統,對於病人來說也有相似之處,兩者均需要良好的眼球固定,在飛秒激光治療程序之後,患者都需要更換手術儀器(准分子激光或者超聲乳化儀)進行下一步治療。

  角膜與白內障的飛秒激光手術不同之處在於對飛秒激光切割的精確度與深度不同,角膜手術(角膜瓣制作、全飛秒激光手術、角膜移植、角膜基質環隧道等)的飛秒激光切削區域為直徑約10毫米,切削深度層面在小於0。5毫米厚度范圍內,相當於二維平面,非常的局限,正是因為范圍小所以對飛秒激光切削的精確度要求很高。飛秒激光切削面必須光滑以避免產生近視手術後的光學並發症,這一點對屈光不正的患者顯得尤為重要。

  而對於白內障手術,由於晶狀體的體積較大,飛秒激光需要切削多個層面,達到粉碎晶狀體核的目的。其作用的區域是在角膜平面以下約5毫米,水平直徑范圍7毫米,激光能量作用深度約4毫米的三維空間。由於切削後的混濁晶狀體組織會被最終祛除,其切削並不需要光滑,但是要求切削的速度非常快。

  這種對臨床要求的不同,需要兩種飛秒激光儀器應該具有不同的能量,激光器的孔徑設置決定了飛秒激光光斑的大小和焦點深度,而激光治療時組織上的氣穴形態決定於孔徑的大小和激光的能量值,因此孔徑是決定飛秒激光產生氣穴形態的主要決定因素,兩種飛秒激光器最主要的區別就是激光孔徑的不同。

  如果將激光聚焦的深度設為固定的數值(角膜屈光手術),激光光束通過較大的直徑的透鏡之後產生較大的孔徑,將產生非常小的聚焦點,直徑在0。2毫米左右的孔徑是角膜手術較為理想的數值。該孔徑將產生寬基底的激光光錐,並且形成小的激光聚焦點。應用較低的脈沖能量(幾百納焦耳/200飛秒激光脈沖)可以在10微米的角膜組織內產生球形氣穴,且對角膜的周圍組織不產生影響。

  對於角膜的飛秒激光手術,這種精確性是非常必要的,因為每3微米的角膜不規則性可以產生1微米的波前像差(每3微米的角膜組織等於1微米的光程差),但是對於作用於晶狀體的飛秒激光手術則很難達到這種精確性。

  針對角膜手術的飛秒激光需要較大的激光孔徑,從而達到某個切削層面的精確聚焦。而發生了白內障的晶狀體飛秒激光手術則不同,如果采取較大孔徑的飛秒激光器,將使飛秒激光能量通過眼球的屈光間質時產生較高的像差,飛秒激光需要穿過更多的光學界面才能抵達晶狀體,穿過的光學界面越多,產生的像差也越大。因此,這兩個因素限制了角膜的飛秒激光器應用於需要聚焦在眼球更為深層的的晶狀體組織。不僅如此,角膜飛秒激光在晶狀體內會產生散射也會造成誤傷其周邊組織,以及導致飛秒激光能量的衰減。最關鍵的是,像差與散射使飛秒激光的能量無法達到光致裂解晶狀體組織的最低阈值,這兩個因素也限制了目前的角膜飛秒激光無法實現白內障晶狀體的切削。

  與角膜飛秒激光相反,0。1毫米左右的激光孔徑是晶狀體手術飛秒激光器的較為理想的孔徑,該孔徑可以產生基底較窄的激光光錐和較大范圍的焦點深度。應用較高的能量(1。35微焦耳/200飛秒激光脈沖)在100X20微米的三維立體范圍內產生橢圓型氣穴,進而對橢圓型的晶狀體產生組織裂解作用。

  針對三維立體的晶狀體實施手術,飛秒激光需要較高的激光能量與較小的激光孔徑,而對聚焦的精確性要求並不高。

  白內障飛秒激光器通過小孔徑、具有高能量的窄激光束,在通過不同屈光間質、晶狀體的時候,雖然穿透了不同屈光指數的光學界面以及混濁的晶狀體,但是產生的光學像差與散射非常小,此類飛秒激光穿過以上屈光間質之後仍然具有較高的能量,以有效地對混濁晶狀體產生光致裂解作用。

  用於白內障手術的飛秒激光系統需要作用於不同深度的晶狀體組織,而由於不同患者的眼球解剖結構(角膜厚度、前房深度、晶狀體厚度與大小)不同,飛秒激光作用的深度與寬度也需要作出“個性化”調整,因此,白內障的飛秒激光系統需要更為復雜的“導航機制”以調整激光的聚焦。

  角膜飛秒激光則不需要這種“導航機制”,激光直接作用於角膜組織內的某個單一層面,進行二維的平面切削或透鏡切削,術中的角膜立體成像並不重要、而飛秒激光白內障手術則不同,飛秒激光需要聚焦於遠離角膜的晶狀體,由於晶狀體與角膜的距離因人而異,需要實時成像以監控飛秒激光切削的范圍,以准確對准目標,避免誤傷眼內周邊組織。

  眼前節OCT是飛秒激光白內障手術的最佳導航工具,其采集的數據經過三維數字化成型之後,可以提供晶狀體囊膜和晶狀體核的立體形態參數,OCT檢查的圖像系統需要與飛秒激光系統具有相同的光學系統,以確保兩者的一致性,因此,使飛秒激光系統設計時需要加入OCT系統,變得更為復雜。

  總而言之,飛秒激光白內障手術還處於其發展的早期階段,與角膜的飛秒激光手術不可比。在一系列的難題被逐步破解之後,應用同一台飛秒激光器完成角膜屈光手術與白內障手術將不是夢想。未來采用的飛秒激光波長將在1400-1700納米之間,但是目前生產這個波長的飛秒激光器需要的成本極高。

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