飛秒激光技術在角膜屈光手術中的基礎和應用研究.pdf

1、由于屈光矯正效果佳，術后視力恢復快，準分子激光原位角膜磨鑲術(laser in situ keratomileusis,LASIK)成為目前手術矯正近視的主要方法。但是該手術仍然伴隨一些并發(fā)癥，目前LASIK手術并發(fā)癥主要來源于使用機械方式制作角膜瓣的過程。 角膜瓣的制作是LASIK手術的關鍵步驟之一，微型板層角膜刀被用于制作角膜瓣。良好的微型角膜刀應該容易操作，制作出的角膜瓣厚度應有良好的重復性。基于不同的設計理念，先后已經有

2、20余種微型角膜板層刀被開發(fā)出來用于制作角膜瓣。 但是使用機械方式制作角膜瓣仍然無法完全避免并發(fā)癥的出現。與角膜瓣有關的并發(fā)癥豐要有角膜瓣形成不良、角膜瓣過小、“搓衣板”現象、游離瓣、角膜瓣過薄或偏斜、角膜水腫或角膜上皮脫落、層間異物殘留、角膜切穿等。隨著角膜刀的改進，以上并發(fā)癥的發(fā)生幾率大大減少，但是在制作角膜瓣時的并發(fā)癥仍時有發(fā)生。用激光制作角膜瓣會減少這些情況的發(fā)生，而飛秒激光是惟一可用于此的激光。 第一部分、基礎

3、研究 第一節(jié)、飛秒激光切割角膜和透明材料的閾值研究 目的： 研究不同脈沖寬度的飛秒激光切割角膜不同層次和含水量不同的非生物材料(聚甲基丙烯酸酯)的閾值。 方法： 使用脈沖寬度(pulse duration)為60飛秒～270皮秒，中心波長為800nm，重復頻率為10 Hz，最大能量為600 mJ(最大峰值功率為10兆瓦)的鈦一藍寶石激光系統(tǒng)。使用焦距為88 mm的透鏡聚焦飛秒激光脈沖于離體豬眼角膜

4、或聚甲基丙烯酸酯材料表面。用光電二級管收集切割時發(fā)生的電離再組合產生的光子。調節(jié)飛秒激光的能量，直到收集到光電二級管顯示全信號。計算切割閾值。 結果： 于脈沖寬度為200，500飛秒和6皮秒的飛秒激光，切割上皮的閡值分別為：0.7，1.4 and 1.8 J／cm2，切割豬角膜內皮的閾值分別為：0.3，0.5和0.4.J/cm2.分別使用上述相同脈沖寬度激光切割干燥的聚甲基丙烯酸酯(PMA)材料，閡值分別為：0.46，0

5、.8 and 1.2 J/cm2。切割含水42％的PMA，閾值分別為0.41，0.45和0.62 J／cm2。 結論： 飛秒激光切割角膜內皮細胞的閾值不隨激光脈沖的脈沖寬帶而改變。隨脈沖寬度增加切割角膜上皮和聚甲基丙烯酸酯材料的激光閾值增加。隨材料含水量增加，切割材料的飛秒激光閾值卜降。 第二節(jié)、飛秒激光切割后角膜炎性因子濃度變化的研究 目的： 研究飛秒激光切割后，愈合過程中兔角膜炎癥因子(IL-

6、1、IL-2、IL-6)濃度的變化，并與機械方式切割后相同過程比較。 方法： 使用飛秒激光和微型角膜板層刀(Morria M2)分別在20只新西蘭白兔的右眼和左眼制作厚度為110μm的角膜瓣，揭開角膜瓣后，原位恢復角膜瓣，術后1天、1周、1月角膜愈合過程中分別處死6只兔子，使用ELISA方法檢測角膜中IL-1、IL-2、IL-6濃度，另選3只兔子作為空白對照。 結果： 飛秒激光制作角膜瓣后1天、1周、1月

7、角膜IL-1平均濃度分別是1 15.17±6.14 pg／ml、62.81±5.13 pg／ml、52.75±6.68 pg／ml。IL-2平均濃度分別是0.094-0.02μg/L、O．25±0.02 μg／L、0.33 ±0.03 μg／L.IL-6平均濃度分別是1 1.27±1.24pmol／L、8.1 8±0.64 pmol／L、5.65 ±0.40pmol／L。機械方式制作角膜瓣后1天、1周、1月角膜IL-1平均濃度分別是88

8、.29±4.98 pg／ml、70.29±17.08 pg／ml、46.65±12.38 pg／ml。IL-2平均濃度分別是O．19+0.01μg／L、0.22±0.02 lag／L、0.36±O．02.g／L。IL-6平均濃度分別是5.27±2.35 pmol／L、6.18±1.59 pmol／L、6.78±1.53 pmol／L。與機械方式制作角膜瓣比較，術后一天，飛秒激光切割產生較高濃度的IL-1(P<0.01)和IL-6(P<0

9、.01)。術后一周、一個月，兩種方式產生的IL-1、IL-2和IL-6差異無顯著性。 結論： 與機械方式制作角膜瓣相比，術后一天，使用飛秒激光制作兔角膜瓣，使更高濃度的炎癥因子在角膜表達。這可能是產生飛秒激光術后暫時性光敏感(Transient light sensitivity)的原因。 第二部分、飛秒激光技術的臨床應用 第一節(jié)、飛秒激光制作的角膜瓣厚度相關研究 目的： 研究影響飛秒激光

10、(femtosecond laser，飛秒)制作的角膜瓣厚度的相關因素。 方法： 在100眼準分子激光原位角膜磨鑲術(Laser in situ keratomileusis，LASIK)中使用飛秒制作預設厚度為100μm角膜瓣，術中測量和計算角膜瓣厚度，與預設角膜瓣厚度進行差異分析，并與患者術前裸眼視力、主觀驗光屈光度、眼波前相差、術前角膜中央厚度、患者年齡、角膜中央K值、眼壓等指標進行相關分析。 結果：

11、 15KHz飛秒角膜瓣厚度的均值為：124.52±14.41μtm，飛秒角膜瓣厚度與患者年齡相關、與眼高階相差的Z64值、角膜中央平均K值有弱相關性。60KHz飛秒制作的角膜瓣厚度為：121.82μm±11.35μm。 結論： 飛秒制作的角膜瓣精確，影響因素少，患者年齡可能影響飛秒制作的角膜瓣厚度。 第二節(jié)、飛秒激光輔助的波前相差引導的準分子激光原位角膜磨鑲術早期療效觀察 目的： 觀察使用飛秒激

12、光制作角膜瓣的波前像差引導的LASIK(Lasetr in situ keratomileusis)手術早期治療效果，并與使用機械方式制作角膜瓣的波前像差引導的LASIK手術比較。 方法： 在波前像差引導的個體化角膜切削前，分別使用飛秒激光機(intralase)和Moria M2微型角膜板層刀為各30位(飛秒組和機械組各60眼)近視患者制作近似厚度角膜瓣，手術前后檢測未矯正視力、眼波前像差、對比敏感度等視覺功能指標，并

13、比較兩組患者臨床效果。術中測量部分患者角膜基質厚度。 結果： 術后3個月兩組裸眼視力均比術前提高，有效性和安全性指數分別為：飛秒組：1.03；1.13、機械組：1.01；1.10。術后兩組等效球鏡度數變化相似。術后3個月，兩組球差均較術前增加，但飛秒組增加小于機械組。飛秒組最高空間頻率(18cpd)對比敏感度比術前提高。機械組相同頻率對比敏感度術后1月下降，術后3個月恢復至術前水平。飛秒制作的角膜瓣厚度為：123.47±

14、13.85μm，變異系數8.8％。Moria微型角膜板層刀制作的角膜瓣厚度為：124.18±20.99μm，變異系數15％。 結論： 與使用Moria M2微型角膜板層刀制作角膜瓣的波前像差引導的個體化LASIK手術比較，使用飛秒激光制作角膜瓣的波前像差引導的個體化LASIK手術后早期，裸眼視力相似，球差增加較少，屈光狀態(tài)更穩(wěn)定，高空間頻率的對比敏感度增加更多，顯示出更好的治療效果。飛秒激光制作的角膜瓣厚度重復性與Mor

15、ia微型角膜板層刀制作的相近。 第三部分、飛秒激光技術在眼表檢查中的應用飛秒激光為光源的OCT檢測淚膜相關參數的重復性研究 目的： 研究傅立葉閡的飛秒激光為光源的OCT測量淚膜相關參數的重復性。 方法： 使用飛秒激光為光源的傅立葉光學相干斷層掃描儀(FD-OCT)檢測20位健康人右眼下方中央淚河，該設備掃描速度為26000幀／秒，縱向圖像分辨率5啪。在相隔1至2個月的兩次檢測中，每次檢測掃描2次。

16、瞬目2秒鐘后采集圖像，用基于Matlab開發(fā)的軟件測量淚河高度，深度和淚河角度。用兩個三角形面積相加得出淚河切面面積。 結果： 淚河高度，深度，面積和淚河角度檢測間(between visits)的變異系數(CV)分別是1 7.5％、1 8.0％、35.5％和12.2％。這些參數的組間相關性(1CC)分別是0.605、0.558、0.567和0.367。 結論： 使用飛秒激光為光源的傅立葉OCT’檢測淚河

17、參數的重復性高于其它的OCT設備，該類型OCT可能被開發(fā)用于檢測干眼的程度和評估相關療效。 本課題的創(chuàng)新點1.測量了飛秒切割角膜不同結構和不同含水材料的閾值。 2.量化研究了飛秒激光切割后兔角膜炎性因子濃度的變化。 3.量化分析可能影響飛秒激光制作的角膜瓣厚度的因素。 4.量化分析比較了使用不同頻率飛秒激光制作的角膜瓣厚度和重復性。 5.在國內較早觀察了飛秒激光制作角膜瓣的波前相差引導的準分子激光