飛秒雷射是一種以脈衝形式運轉的雷射，持續時間非常短，只有幾個飛秒，一飛秒就是10^-15秒，也就是1秒的千萬億分之一，它比利用電子學方法所獲得的最短脈衝要短几千倍，是人類目前在實驗條件下所能獲得的最短脈衝。
飛秒雷射LASIK手術是用飛秒雷射來做角膜瓣的全雷射LASIK手術。
基本介紹
- 中文名：飛秒雷射手術
- 外文名：femto-second laser surgery
- 本質：以脈衝形式運轉的雷射
- 用途：高密度信息儲存和記錄方面
- 特點：精確性非常高
手術介紹,本質,用途,特點,發展史,步驟,優點,原理,光傳輸原理,光爆破原理,併發症,區別,適應人群,手術注意事項,手術前,手術當天,手術後,新進展,
手術介紹
本質
這是飛秒雷射的第一個特點。飛秒雷射的第二個特點是具有非常高的瞬時功率，可達到百萬億瓦，比目前全世界發電總功率還要多出百倍。飛秒雷射的第三個特點是，它能聚焦到比頭髮的直徑還要小的空間區域，使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高數倍。在醫學領域中，飛秒雷射可作為超精密外科手術刀，目前已經成功地套用於眼科領域，在準分子雷射治療近視眼中用於製作角膜板層瓣，以及其它角膜手術。
用途
飛秒雷射有什麼用途呢？眾所周知，物質是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運動著，這是微觀物質的一個非常重要的基本屬性。飛秒雷射的出現使人類第一次在原子和電子的層面上觀察到這一超快運動過程。基於這些科學上的發現，飛秒雷射在物理學、生物學、化學控制反應、光通訊等領域中得到了廣泛套用。特別值得提出的是，由於飛秒雷射具有快速和高解析度特性，它在病變早期診斷、醫學成象和生物活體檢測、外科醫療及超小型衛星的製造上都有其獨特的優點和不可替代的作用。
物質在高強度飛秒雷射的作用下會出現非常奇特的現象：氣態、液態、固態的物質瞬息間變成了電漿。這種電漿可以輻射出各種波長的射線的雷射。高功率飛秒雷射與電子束碰撞能夠產生硬X射線飛秒雷射，產生β射線雷射，產生正負電子對。
高功率飛秒雷射在醫學、超精細微加工、高密度信息儲存和記錄方面都有著很好的發展前景。高功率飛秒雷射還可以將大氣擊穿，從而製造放電通道，實現人工引雷，避免飛機、火箭、發電廠因天然雷擊而造成的災難性破壞。利用飛秒雷射能夠非常有效地加速電子，使加速器的規模得到上千倍的壓縮。高功率飛秒雷射與物質相互作用，能夠產生足夠數量的中子，實現雷射受控核聚變的快速點火。從而為人類實現新一代能源開闢一條嶄新的途徑。
特點
與機械性角膜板層刀相比，飛秒雷射用於LASIK近視手術中製作角膜瓣，其最大的優勢或特長是，它製作精確性非常高的角膜瓣厚度，其精確度（平均波動在：10～15um）是板層刀精確度（平均波動在30～45um）的3倍，而實際發生角膜瓣併發症的機率更是低數萬倍。另外，用飛秒雷射製作角膜瓣時所使用的吸引環的負壓（約35mmHg）明顯低於機械性角膜板層刀製作角膜瓣時的負壓（約65mmHg）。因此，用飛秒雷射來製作角膜瓣，可以大大提高準分子雷射治療近視的手術安全性，尤其對角膜偏薄、角膜曲率變異大、高度近視的病人來說是一大福音。
發展史
飛秒雷射可在數飛秒（1fs為10-15s）內在一定空間產生高能量密度，使組織電離，產生電漿微爆破效應，依靠雷射束連續微爆破效應形成的光裂解作用而切割組織，飛秒雷射的光束在透明組織中可無衰竭傳達到聚焦點並對周圍組織熱損傷極小，因此可在不損傷角膜上皮和前彈力層的條件下精確切割角膜基質層。
1982年第一束可調諧的鈦寶石雷射產生，其後飛秒雷射得到迅速發展。美國食品藥品監督管理局（FDA）於2000年批准飛秒雷射用於臨床準分子雷射原位角膜磨鑲術（LASIK）。2009年Nagy等首次報導飛秒雷射套用輔助白內障手術案例。各國在此類手術的研究也取得了突破性進展，初步的臨床效果引起眾多學者的關注，這也為該項技術在白內障領域的套用得到了更多的推廣。飛秒雷射治療儀主要包括輔助制瓣LASIK手術和切割前囊膜與晶體核這兩類，在飛秒雷射輔助的白內障相關設備上，主要包括如美國的LenSX，LensAR及OptiMedica、Technolas等設備。
1997 年美國密西根大學的 Kellogg 眼科中心和超快光學研究中心 研製成功可用於醫學的飛秒雷射機 IntraLase。同年 的6 月 30 日，IntraLase飛秒雷射機首次用於 LASIK 角膜瓣製作，效果卓越。同時，“全飛秒”雷射屈光手 術觀念開始萌生，有學者報導 5 眼盲眼或弱視眼以及2 眼高度近視眼進行了試驗性基質透鏡切除術。而最初的臨床研究缺乏大樣本對照研究和經過 分析的詳細屈光數據，也沒有進行進一步的典型佇列研究。儘管每 種飛秒雷射系統擁有自己獨特的特色功能，並擁有 各種參數配置，但其基本原理相同: 即非線性吸收和 組織破壞，它們均可建立三維圖像進行自定義組 織處理和角膜表面下吸收的處理 。其中，開發出的飛秒雷射系統使一種新的屈光手 術的套用成為了現實，由於它不再需要準分子雷射， 為了區別於其他已知的屈光手術，尤其是飛秒 LASIK(需要準分子雷射行實際屈光消融) ，這種手 術被命名為飛秒雷射基質透鏡切除術( femtosecond lenticule extraction，FLEx)。同時， FLEx 術式同源的 微創改進術式:微小切口基質透鏡切除術( small incision lenticule extraction， SMILE) 也已出現。
步驟
手術包含二個步驟：一是製作角膜瓣;二是進行角膜基質層切削。飛秒雷射手術設備也有二種：一種是“傳統準分子雷射技術”，一種是“飛秒雷射結合準分子雷射技術”。
傳統的“準分子雷射手術Lasik”，是由手術醫生用角膜板層刀，手工製作掀開式角膜瓣，然後再用準分子雷射進行角膜基質層切削。隨著醫療科技的進步，出現了一種用來製作角膜瓣的飛秒雷射設備，代替了手術過程中的手工製作角膜瓣程式，開始有了“普通飛秒”這種手術方式。EuroEyes介紹普通飛秒雷射手術先由飛秒雷射設備製作掀開式角膜瓣，再用準分子雷射進行角膜切削。由於準分子雷射以“消融”的方式進行角膜基質切削，所以手術過程中會有焦糊味。因為在這種手術方式中飛秒雷射扮演制瓣的角色，因此這種方式也稱為“半飛秒”。
優點
大幅降低手術風險
在傳統板層刀手術中，如果刀片旋轉過程中發生負壓環鬆脫等意外，角膜瓣的製作將徹底失敗，手術只能等三個月以後再做，給患者和醫生帶來極大的心理壓力。而“飛秒雷射”手術如出現類似意外的情況，醫生只需將負壓環再次戴上，立即補充雷射即可，不需中斷手術。因為飛秒雷射在製作角膜瓣時，只產生一些水和氣泡推開角膜組織，對組織無損傷，可對同一患處進行多次手術，安全性大大提高。同時值得注意的是，負壓過大對眼底有所損傷，板層刀的負壓較低，而飛秒雷射中負壓最低的為Ziemer LDV飛秒雷射。
復位更準確
板層刀是水平切削的，而眼球表面是一個球體，所以製作的角膜瓣剖面呈“杯蓋”型，與眼球基體的固著性不夠好；而飛秒雷射製作的角膜瓣與眼球基體呈“地下井蓋”型嵌入式咬合，復位輕鬆咬合緊密，不會錯位，更不會出現碎瓣、紐扣瓣等併發症。同時，它的雷射光源也避免了因使用板層刀可能導致的金屬碎屑殘留。
避免醫源性感染
術後視覺質量更完美
“飛秒雷射”可以精確地打開眼部組織分子鏈，製作出更均勻更完美的角膜瓣，有效避免了板層刀制瓣可能出現的醫源性像差等，避免了霧天、下雨天以及夜晚開車等視物條件下出現的眩光、模糊等情況，讓近視者獲得趨於完美的視覺質量。
精確度提高百倍
“飛秒雷射”精確度是板層刀的100多倍，這是板層刀望塵莫及的，對任何患者來說都是更安全的。
不受角膜曲率影響
過去受角膜厚度影響，有近10%的患者因近視太深、角膜太薄，基本無法接受傳統的LASIK等雷射手術。而飛秒雷射手術不受角膜曲率的影響，對角膜偏薄、角膜曲率變異大的近視患者來說是一大福音。
原理
光傳輸原理
手術前，醫生將患者的基本信息和手術數據輸入電腦。手術中醫生操作“飛秒雷射”機，用壓平錐鏡將角膜壓平，保持雷射頭到角膜組織中雷射聚焦點的精確距離。飛秒雷射機按照醫生設定的模式傳輸雷射脈衝,在眼角膜上進行各種靶向切削。簡要地說，飛秒雷射有著相當的精確定向性和精確定位性。
飛秒雷射
飛秒雷射光爆破原理
雷射脈衝聚焦到角膜組織中，產生光爆破；每一個脈衝的光爆破，產生一個微離子；每一個微離子，蒸發大約1微米的眼角膜組織；蒸發眼角膜組織產生擴展的水泡和CO2氣泡，水泡和氣泡被眼角膜組織吸收，眼角膜組織因此被分離。
併發症
飛秒雷射LASIK手術是用飛秒雷射來做角膜瓣的全雷射LASIK手術。由於它無須用機械性刀片來做角膜瓣，因此，飛秒雷射LASIK手術可以消除幾乎所有因角膜瓣製作引起的嚴重併發症。從目前已經實施的近30萬例飛秒LASIK手術結果來看，還沒有發現與手術有關的嚴重併發症。
區別
飛秒雷射手術與常規的機械性角膜板層刀準分子雷射手術相比，主要是角膜瓣製作不同：飛秒雷射手術是用雷射來製作角膜瓣，無須刀片，而常規的準分子雷射手術是用機械性角膜板層刀來製作角膜瓣，角膜瓣製作完成以後的準分子雷射切削是一樣的。飛秒雷射用於LASIK近視手術中製作角膜瓣，其最大的優勢或特長是，它製作精確性非常高的角膜瓣厚度，其精確度（波動在：10～15um）是板層刀精確度（波動在30～45um）的3倍，而實際發生角膜瓣併發症的機率更是低數萬倍。因此，用飛秒雷射來製作角膜瓣，可以大大提高準分子雷射治療近視的手術安全性，尤其對角膜偏薄、角膜曲率變異大的近視手術病人來特別有效。
適應人群
凡是適合做lasik手術的患者都可以接受這個手術，以往有五類不能做傳統lasik手術的人都可以選擇飛秒全雷射手術，它的範圍還有所擴大，主要有以下幾種：
1、以前因為角膜薄、近視度數高而不能做lasik手術的患者中，有10%的可以做飛秒雷射制瓣的lasik手術。
2、以前因為眼裂小、角膜直徑小、角膜平的人，而無法用機械金屬刀製做角膜瓣的人也可以做飛秒雷射。
3、飛秒雷射還是普通lasik術後出現欠矯、過矯等情況後進行增效手術時的第一選擇。
4、對害怕用機械金屬角膜板層刀切割角膜的患者最適合做這個手術。
5、對手術效果要求很高的人，建議也做飛秒雷射。
手術注意事項
手術前
1、戴隱形眼鏡的患者應停戴隱形眼鏡（軟性隱形眼鏡2周，硬性隱形眼鏡RGP需1個月，OK矯形鏡需3個月）後做手術前的檢查。
2、手術前1-3天根據醫囑點用抗生素眼藥水（氧氟沙星眼液或妥布黴素眼液)。
3、手術應儘量避開經期、孕期、哺乳期。
手術當天
1、當天早上清潔臉部後不要使用化妝品，包括：香水、髮膠等。
2、手術當天不宜穿裙子，便於更換手術衣，不要攜帶貴重物品及首飾等。
3、按醫囑準時到達四樓門診做術前安排。
4、手術完成後佩戴的透明眼罩不要自行摘掉，應等第二天到我科複查時取掉。
5、手術後患者眼睛可能會有不同程度的流淚、異物感、刺痛感等不適，均為正常現象，患者不必擔心，只需閉眼休息即可。
6、手術當天無需點眼藥水、打針、吃藥等治療。
7、手術當天回家後不要洗頭、洗眼睛。飲食無須特別注意，清淡即可。
8、手術後第二天攜帶門診病歷及眼藥水在二樓掛號後再來我科複查。
手術後
1、術後三天內忌進髒水，不要揉眼睛及眼部化妝。
2、一個月內避免用力揉眼、游泳、長時間閱讀、看電視及夜晚駕車，防止碰傷眼睛。
3、術後飲食無特殊禁忌。
4、術後複查的時間醫生會根據具體情況交待患者。
新進展
飛秒雷射 LASIK 參數選擇
飛秒雷射是一種近紅外雷射，其波長為 1053 nm，持續時間極短，僅為十幾個飛秒( 10 ～ 15 s) 。它打出密集度很高的直徑約3 μm 光斑於基質 組織中，雷射在角膜基質層中可改變聚焦的深度並 產生雷射誘導光學擊穿作用。當功率達到峰值，熱電漿產生，這種組織電離的過程被稱為光致破裂。熱電漿以衝擊波的形式擴展，形成了以水和二氧化碳為成分的基質內空化氣泡。雷射在指定的模式中進行基質內切割和切開，產生數以萬計的微氣泡，它們相互融合，先形成了切割線，數以萬計的切割線再融合，就形成了基質內切割面。飛秒雷射的脈衝頻率是評價LASIK制瓣有效性和安全性的關鍵因素。頻率越慢，制瓣所需要的能量就越大。比如使用6kHz、10kHz、15kHz模式，可產生較大的衝擊波，導致較重的組織損傷以及較大的空化氣泡。而大的空化氣泡產生會阻止後續雷射脈衝進入目標，干擾飛秒屈光手術的進一步進行。60kHz模式飛秒雷射則大大降低了傳遞至角膜的總能量，因此炎症和併發症的水平降低到最低限度。此外，高脈衝重複率可使點和線分離間距縮短，提高切割面的質量，掀瓣變得更容易。研究表明，60kHz模式飛秒雷射機在雷射光學和飛秒切削整體設計上的改進與提高明顯超越原15kHz和30kHz雷射機。例如在上皮細胞層側切的口徑明顯減少，這意味著更少的促炎性細胞因子的釋放，因此可減少炎症的產生。現已出現了頻率達500kHz飛秒雷射機 ，它是最快的飛秒雷射手術平台，將制瓣的 速度提升到一個新的高度，而制瓣所需的能量也降 至極微小，這意味著切割面更光滑以及基質床更平整。
飛秒雷射LASIK手術瓣質量評估
瓣的共軸性、平整性與可預測性妥當的瓣中心定位對小直徑角膜瓣至關重要，尤其是微型角膜刀制瓣成功的關鍵。因此，目前的趨勢是製作儘可能大直徑的角膜瓣以補償任何偏心作用。在大直徑瓣(9．3μm)的使用成為常規的背景下，瓣的定心作用在飛秒雷射制瓣比微型角膜刀制瓣中的作用將不再顯得舉足輕重。這些大直徑瓣在角膜緣定心，為準分子雷射治療定心入射瞳孔提供充足的基質床。但用飛秒雷射制瓣更小，其瓣實際的瞳孔中心定位作用則更加重要。Ertan等認為患者頭部位置不當可能導致置環偏位以及扁平角膜。他們指出，中心定位壓平點時應謹慎，角膜接觸鏡一旦接觸角膜就不應該再移動，因為接觸面之間的摩擦會引起偏心作用。另一方面，使用飛秒雷射可用電腦滑鼠在已上吸引環的條件下實現瓣中心定位的微調，這給手術醫師帶來了方便。飛秒雷射套用於制瓣其優勢在於可以製作更薄的瓣，使瓣的厚度在更小的範圍內波動，瓣變得更加平整。飛秒雷射所製作瓣無論是中心還是邊緣的厚度都比微型角膜刀制瓣更加均勻。微型角膜刀所制的瓣在中心部較厚，而在邊緣較薄，這種彎月形瓣增加了紐扣瓣穿孔的幾率。而飛秒雷射制瓣有著更均勻的跨瓣厚度，製作瓣更加規則平整。形態學上更加平整的瓣提高了制瓣的安全性，使個體化消融的自定義程度上升了一新的台階。因此，飛秒雷射紐扣瓣的出現將極其罕見。有研究報導指出，機械角膜刀制瓣的厚度標準差在±20～±40μm。最近有研究報導指出，飛秒雷射制瓣的厚度變異性更小。有研究發現多數角膜預期瓣厚度變異性在±20μm之內。Salom等研究發現，用板層角膜刀(Bausch&Lomb)制瓣的標準差為±25μm，而飛秒雷射機制瓣的標準差為±14.5μm。Stahl等採用眼前段光學相干斷層掃描來評估飛秒雷射所制瓣，發現具有高度可預測性和可重複性。
