刀尖上的華爾茲

據統計，我國有4億多人患有不同程度的近視，平均每4人中就有一個是近視眼。目前，進行準分子激光矯正手術是治療近視眼最有效的方法之一。用激光打磨眼角膜，調整角膜的彎度，使其能夠準確地將外界光線聚焦在視網膜上，從而達到改善視力的效果。施行激光矯正手術，要切開角膜的上皮，用微型角膜刀進行手術，這是當今最先進的手術技巧之一。（圖1）

復旦大學眼耳鼻喉醫院褚仁遠教授說，角膜手術是把角膜表皮切開，再對下面的組織用激光進行彎度改造，改造好后，再將表皮蓋上恢復角膜原狀。

人類角膜由五層組織組成，從前到后依次為上皮細胞層、前彈力層、基質層、后彈力層和內皮細胞層，上皮瓣就是在上皮細胞層和前彈力層之間分離，基質瓣是從基質層內部分離，目前近視眼手術的趨勢是上皮瓣手術。

和傳統手術相比，這種手術的術后恢復時間要長一些。（圖2）

人類眼角膜的平均厚度為550微米，而角膜上皮的厚度僅有55微米，是角膜厚度的十分之一，比一根頭發絲還要細。要進行這項激光矯正手術，必須把角膜上皮與其他組織分離，分離不均勻或者不完全，會造成術后角膜留疤、疼痛加劇、散光、視力恢復不佳、恢復周期長等一系列問題，這讓許多想要通過手術擺脫困擾的患者望而生畏。

褚教授發明微型角膜刀之前，我國的激光矯正手術普遍采用國外的角膜刀。這種角膜刀一套設備需60多萬元，而且，這種角膜刀的設計不適合中國人的眼球結構，在切割角膜上皮的均勻度和完整度上存在一定的缺陷。

褚教授從事近視眼治療將近50年，深知這種缺陷在手術中存在隱患，因此，他決心改進角膜刀，創造出性能更好，更適合中國人眼球特征的角膜刀。

褚教授找到了多年從事醫療器械研究的高級工程師張寶華，兩人一起開始了漫長的研發之路。

要想改進角膜刀，必須克服傳統角膜刀的不完美，在近視眼矯正手術中，需要用吸環吸住眼球，避免眼球移動造成角膜上皮切割不均勻。而傳統的吸環在吸附眼球時，吸孔容易被角結膜堵塞，無法真正穩定眼球。那么，怎么才能更好地穩定眼球呢？（圖3）

經過4年的時間，他們在做了一萬多次豬眼球實驗后，終于找到了手術時固定眼球的解決方法。

褚教授說，眼球是軟的，國外的吸環有時吸不住，不穩定。我給張保華總經理提建議，是不是在吸環上多打幾個孔。他問要弄幾個孔，我說最好360個孔。他說這怎么行，為什么不挖個漕溝？在吸環上打出漕溝，吸力分布就均勻了。2000年，帶溝槽的吸環研制成功后，我們不知道申報專利，這技術讓外國人學去了。

經過改進后，國產角膜刀的吸環周圍多一個360度的槽溝，從而避免了角結膜堵塞吸孔，使吸環能夠牢牢地穩定眼球。

然而，眼球本身有一定的弧度，一個刀片要均勻地切開上皮，而不連帶其他組織，除了要在手術中保持眼球穩定外，最好使刀具能隨著眼球的弧度，而改變自身的切割方向和速度。但是，要想在上皮切割手術中實現這個想法卻十分困難。在此之前，幾次嘗試外國的角膜刀都不行，甚至有人說，這是不可能實現的愿望。為了給更多的病患者減輕痛苦，褚教授和張寶華召集研發人員，向這個難關發起了挑戰。（圖4）

那么，角膜刀如何才能適應眼球的弧度呢？

原來使用平推式的角膜上皮刀，它可以很均勻地控制切割速度，使上皮瓣的厚度從周邊到中央是均勻的。而旋轉式的切割刀切割時，邊緣的速度相對快一些，中央部分相對慢一些，怎么才能使這個角膜上皮瓣做出來后，是均勻一致的厚度呢？

褚教授說，使切割刀轉動快的部位的刀刃鈍一些，而轉動慢的部位刀刃鋒利一點，刀刃的厚薄不一樣，就解決了均勻的問題。

改進刀具應用臨床后，近視眼手術的完美率大大提高。然而，褚教授又發現了不完美的案例。原來，刀片在切割角膜上皮時，會對眼球有一定的壓力，使眼球產生了對刀片的反作用力，正是這種反作用力的恒定性影響了刀片切割的均勻性。

如何克服眼球對刀片的反作用力？

有一次，一個大夫手術后對褚教授說，我怎么又切得比較深了。為此，褚教授一夜沒睡，他覺得盡管問題不大，總歸不理想。功夫不負有心人，他想到把刀片鏤空就可以解決問題。

改造后的角膜刀片上多了一個槽溝，使刀片工作時有了一定的彈性，刀片能隨著壓力的變化而調整，正是這個小小的改進，使角膜刀的性能提高了一大截。（圖5）

經過臨床驗證，改進后的角膜刀將切割上皮的不完美率從10%降至1%以下，大大減少了近視眼手術的風險。2006年，這套經過十年研發出來的角膜刀獲得了國家技術發明二等獎。褚仁遠和張寶華10年的辛苦終于得到了肯定。然而，正是這把滿載榮譽的刀，在第一次出國展覽時，就遇到了大麻煩。

張保華總經理拿他們研制的角膜刀到法國，參加歐洲眼科聯會。展會上，來了法國毛利亞公司總裁、總監等一批人，看到中國參展的角膜刀，他們說你們仿造我們的刀，你們趕快撤攤，不撤攤我們要叫警察了。張總說，你仔細看看，我們的角膜刀手術時是旋轉的。你們的產品沒有這個技術，怎么能說是仿造你們的呢？他們當時啞口無言。第二年在美國開世界眼科會，張寶華對法國科技部的負責人說，你們怎么不叫警察來呀？他笑著說，我就是想看看你們的這個關鍵技術。中方代表很大方地向他們介紹了自己的產品。

經過這次風波，褚仁遠教授和張寶華更加注重知識產權的保護，不僅申請了中國專利，還先后申請了法國專利、美國專利，中國制造的微型角膜刀終于得到國際的認可。在治療近視眼的角膜上皮切割手術中，國產角膜刀性能領先世界水平。然而，在進行國內推廣時，這款功能好、價格低、更符合中國人特征的角膜刀卻遭到了冷遇。

褚教授說，雖然自主研制的角膜刀獲得國家科技進步二等獎。但是，推廣這個產品時遇到很大困難，特別是大醫院，不認可國產品。這也不足為怪，事實上，目前醫學界所用的高精尖儀器設備，甚至手術用的縫合線，幾乎都是進口產品。倒是一些中小城市的醫院、基層醫院愿意使用國產醫療設備。（圖6）

從創新角度審視國產角膜刀，是典型的創造，是用新的原理解決實際問題，是新的設計，創造出新的產品，國產角膜刀更適合東亞人種，更適合中國人，比國外的同類產品更先進。

推廣初期，角膜刀得不到很多大醫院的認同，張寶華轉換思維將目光投向中小城市，憑借良好的性能，國產角膜刀得到廣泛的認可，許多大醫院也漸漸接受這款國產角膜刀。目前，國產微型角膜刀已應用于147家醫院，褚仁遠教授和張寶華經過10年的努力，克服三大難關研發的角膜刀，將為更多的近視眼患者帶來清亮的世界。