20 世紀 60 年代物理學的一個重要發明就是雷射器。雷射器不僅極大豐富了科學家研究世界的手段，也在大眾生活裏得到了極為廣泛的套用。在眼科醫療上，我們就經常聽到「準分子雷射」、「飛秒雷射」手術，可以用來治療近視，學術的叫法叫「角膜屈光度矯正術」。那這些不同的雷射手術到底有什麽區別呢？我們首先需要了解這些雷射究竟指的是什麽。
在物理學的概念上，「準分子雷射」和「飛秒雷射」其實是兩個維度的概念。「準分子」指的是雷射的工作介質，對應雷射的波長。「飛秒」指的是雷射脈沖的時長。在物理學上，一個雷射可以既是「準分子」也是「飛秒」。但是在醫療上，這兩者指代的是明確的兩種不同的雷射器。
「準分子雷射」指的是雷射的工作介質是「準分子」。什麽是「準分子」呢？這指的是惰性瓦斯和鹵素的混合瓦斯。大家知道惰性瓦斯的化學性質是基本不和其他物質反應的。但在高壓電擊的刺激下，這些瓦斯吸收了電能，短暫地變為一種高能的「激發態」，從而相互結合形成一個短命的分子。它們不算是正常狀態下的穩定分子，就叫做「準分子」。準分子雷射工作在紫外線波段，使用不同的準分子組合可以得到不同的波長，從 126nm 到 351nm 不等。 在醫療上，通常使用的是氟化氬（ArF）準分子雷射，波長 193nm。 準分子雷射通常以幾公釐大小的光斑打在角膜表面。它的特點是可以精確消融蒸發角膜組織，但只能作用於角膜表面。為什麽呢？因為紫外光的波長很短，每個光子攜帶的能量很高，可以直接在分子層面打斷角膜組織分子中的化學鍵，把生物大分子打碎為氣態的小碎片。也因此，紫外雷射剛照射到角膜表面時就被完全吸收了，無法深入到角膜組織內部。透過控制雷射脈沖的時長（通常為 10–20 納秒 [1] ）和能量，就能以小於 1 微米的精度消融角膜組織 [1] ，重新塑造角膜的屈光度。
「飛秒雷射」指的則是雷射的脈沖時長，這個脈沖只持續飛秒量級（1 飛秒= 10^{-6} 納秒= 10^{-15} 秒）。在科學研究上，很多雷射都可以做到飛秒脈沖，包括準分子雷射。 但醫療上，「飛秒雷射」專門指代脈沖時長約 200–600 飛秒，波長在 1030–1053nm 左右的近紅外雷射。 [2] 不同廠家的儀器脈沖長度和波長會略有不同。近紅外雷射和紫外雷射不同，它可以透過角膜組織，且需要經過聚焦才能夠在局部產生足夠的能量，把組織分子游離形成微型的氣泡和激波。這些微氣泡僅有微米大小，它們迅速膨脹又塌縮，從而切斷組織。 [3] 因此，近紅外飛秒雷射擅長切割，可以深入角膜內部以給定的形狀進行三維方向的聚焦和切割。
角膜屈光度矯正術，就是透過切削、研磨角膜組織改變其曲率，調整其屈光度，從而矯正近視的手術。上世紀 70 年代西班牙醫生開發出了最早的角膜屈光手術，使用手術刀以及一種叫做「低溫鏇床」的專用器具，機械研磨掉角膜組織。上世紀 90 年代，雷射技術被引入角膜屈光手術中。使用雷射來替代機械手術刀和低溫鏇床，通常被認為可以減輕患者痛苦，降低手術風險，畢竟雷射可以用電腦精確控制，可比人的手精準多了。但「準分子雷射」和近紅外「飛秒雷射」在角膜屈光手術中的套用場景並不一樣，它們代表了兩類不同的手術技術思路。
第一種手術思路的關鍵是制作一個叫做「角膜瓣」的東西。這是在角膜上切出一個直徑 10mm 左右的環形口子，把這塊角膜組織掀起來，然後消融角膜瓣下方暴露出來的角膜基質，重塑角膜曲率，最後再把瓣蓋上。這類方案就包括了最常說的「 準分子雷射原位角膜磨鑲術 」LASIK（Laser-Assisted in-SItu Keratomileusis）。LASIK 采用準分子雷射來消融角膜組織，但仍舊使用手術刀來對角膜環形切割制作角膜瓣。在 LASIK 基礎上，再用之前講的紅外飛秒雷射代替手術刀來制作角膜瓣，就成了市面上常說的「 半飛秒 」FemtoLASIK 無刀切割術。這裏的「半」指的手術中只有「一半」的過程使用近紅外飛秒雷射（用來切出角膜瓣），另一半使用準分子（紫外）雷射來移除角膜組織。所以，這個「半飛秒」其實更適合稱之為「雙雷射」，即同時用了兩種雷射技術。
第二種手術思路則不需要借助角膜瓣，直接磨掉一部份角膜組織。這類方案可以追溯到1987年的德國醫生提出的雷射屈光角膜切削術 PRK（Photorefractive keratectomy）。1996年，美國醫生也把準分子雷射引入了 PRK，使其變成 LASEK（Laser-Assisted Sub-Epithelial Keratectomy，即雷射輔助的 PRK），也就是我們說的「 表層雷射手術 」。LASEK 和 LASIK 一個字母之差，采用的都是紫外準分子雷射，但 LASEK 不制作角膜瓣直接消融角膜表層，而 LASIK 制作角膜瓣消融內部的組織，需要特別留意。在「飛秒雷射」出現後，醫生完全采用紅外飛秒雷射，直接透過角膜表面，在角膜基質內部中雕刻出一個透鏡，然後在角膜表層開一個約 2mm 的小口子把這個透鏡取出來，就是「 全飛秒 」手術 SMILE（Small Incision Lenticule Extraction，小切口透鏡提取術）。SMILE全程只使用飛秒雷射，不用準分子雷射，所以叫「全飛秒」，它的特點是「取出」角膜組織，而非消融角膜組織。
使用角膜瓣的技術路線可以制作「角膜地形圖」，能夠根據個人的眼睛情況個人化客製消融的角膜量，從而更好地提升視覺品質。 [4] 個人化客製的好處是可以減少「高階相差」——一種類似於散光的光學現象，在夜間和強光下容易引起眩光、光暈。但在少數情況下（文獻報道的發生率從0.012%~2.5% 不等 [5] ），這個角膜瓣會出現位移或者瓣遺失。 [5]
無角膜瓣的技術路線，自然避免了角膜瓣的位移和遺失。SMILE 切口比 LASIK 更小，角膜的生物力學穩定性要優於 LASIK [6] 。但 SMILE 是「一刀切」的手術，無法制作角膜地形圖進行個人化客製。
無論哪種技術路線，因為都對角膜動了刀，會有許多共有的並行癥，例如上皮缺損、角膜炎、視覺不良、感染、幹眼、屈光度回退等等 [7] [8] [9] ，具體癥狀的發生機率取決於眾多因素，文獻報道的並行癥機率往往相差很大 [9] 。
在使用角膜瓣的技術路線上，使用角膜地形圖引導的手術是提高視覺品質的主要手段 [4] 。傳統「半飛秒」方案只能夠對角膜本身進行數據采集和建模 [10] [11] [12] 。在此基礎上，最新的「全光塑」技術又將個人客製的精度和視覺品質效果 [13] 提升了一個級別，旨在最大可能地提升患者的視覺品質，解決高階像差問題。「全光塑」不僅考慮角膜資訊，還將數據建模部份提升到整個眼球，精確生成全眼的 3D 模型進行手術引導 [14] [15] 。
從下面的表格中可以很清楚的看到不同手術方案的技術特點：
| 全光塑 | 半飛秒 FemtoLASIK | 準分子原位 LASIK | 全飛秒 SMILE | 準分子表層雷射手術 PRK | |
|---|---|---|---|---|---|
| 制作角膜瓣 | 有 | 有 | 有 | 無 | 無 |
| 醫療器具 | 飛秒+準分子 | 飛秒+準分子 | 手術刀+準分子 | 飛秒 | 準分子 |
| 個人化 | 有[4] | 有[4] | 有 | 無 | 有 |
| 數據采集 | 全眼 3D 建模[14, 15] | 僅角膜[10] | 僅角膜 | 僅角膜 | 僅角膜 |
| 術中眼球追蹤定位 | 有[11,12,13] | 有[11,12,13] | 無 | 無 | 無 |
結語： 沒有哪個手術方案是完美的，完全沒有風險。每種手術方案都有其優缺點、風險和適用人群。患者還是需要結合自身狀況和專業醫生的建議，選擇最適合自己的手術方案。我們正確理解了不同型別的雷射技術和手術方案，才能更好地做出選擇。
參考
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