飛秒激光在角膜移植術中的應用

摘要：飛秒激光因其切割組織精密度高、對周圍組織熱損傷小，對角膜生物力學影響小，已成功應用于LASIK手術中，近來越來越多的研究表明它在角膜移植術中具有巨大的應用前景，本文將就飛秒激光在角膜移植術方面的應用做一綜述。

關鍵詞：飛秒；激光；角膜移植術

Abstract ：Femtosecond Iaser is now successfuIIy applied in Iaser in situ keratomileusis （LASIK） surgery owing to its high degree of precision、little heat injury to surrounding tissue and Iittle influence on corneal biodynamics while incising the tissues，recently，more and more studies showed that It has great application prospect in keratoplasty，We reviewed the use of femtosecond Iaser in keratoplasty.

Key words： Femtosecond；Laser；Keratoplasty

角膜移植是目前醫學界開展非常廣泛的人體組織器官移植手術之一[1]。目前手術應用最多是手工利用角膜環鉆、微型角膜刀、板層刀等工具做角膜剖切，但存在切割厚度、深度和直徑準確性相對較低、周邊的切緣不夠垂直、板層不光滑、植片邊緣不整齊或不對稱，導致植片對合不良、術后散光明顯、視覺質量差等問題一直是眼科醫生關注的重點。飛秒（femtosecond）激光作為現代物理學的最新研究成果，是一種以脈沖形式運轉的紅外線激光，因其超短脈沖寬、高瞬時功率、高重復頻率、低單脈沖能量、光束在透明材料幾乎無衰竭到達材料內部聚焦點等特點，通過光裂解作用，按照預設參數在計算機程序的控制下可進行任意幾何圖形、深度、直徑的精確切削[2-4]。飛秒激光在輔助LASIK制瓣術中取得了巨大的成功，并逐步應用角膜移植術。

1 穿透性角膜移植術（Penetrating Keratoplasty，PK）

對全層角膜病變，穿透性角膜移植一直是最佳治療途徑和最成功的器官移植術，但長期以來，仍存在傷口愈合慢、縫線松脫、傷口裂開、術后散光高、拆線時間長、視力恢復慢等難題，因此多年來許多眼科學者一直努力通過改良PKP術式來解決這些難題。

Barraquenj[5]早在40年前曾提出\"階梯式\"的PKP方式，通過增加供受體界面間的接觸面積來增加傷口的穩定性，但當時由于操作技術問題一直沒得到推廣。2003年來Busin[6] 和Arffa[7]等借助負壓環鉆、微型角膜刀實現了這一手術設計，并將其命名為\"高帽式\"PKP手術（見圖1），其供體角膜前表面（約7 mm）小于后表面（約9 mm），受體角膜切削為能與供者對合的紐扣形式，這種設計方式通過增加傷口穩定性，術中可減輕縫線張力，降低術后散光，通過增加切口間接觸面積，可促進術后切口愈合，較傳統手術能更早拆線，達到更早的視力恢復，同時由于被移植的內皮的面積也相對增加，又使前板層角膜與角膜緣保持了一定的距離，理論上降低了移植排斥反應的風險。之后又有眼科學者相繼提出\"蘑菇式\"PKP手術、\"之字式\" （見圖1）等方式，但由于操作技術要求高，手術時間長限制了這些技術的推廣。飛秒激光的出現，使這些技術得以快速發展。2006年Ignacio等利用飛秒激光在尸體角膜上嘗試\"高帽式\"PKP術，結果證實這種階梯狀切口穩定性更好。

Steinert [8]等在體外實驗中對比了8例傳統PKP和6例飛秒輔助\"高帽式\"PKP手術，術后結果與傳統手術相比和Busin等報道的手工\"高帽式\"PKP術基本相符，傷口的穩定性增加，抗滲漏性明顯增強，其全自動化、標準化制作程序的特點大大縮短了手術時間，降低了操作技術要求。2008年Francis W等[9]首先報到了飛秒激光輔助PKP術的臨床應用，他們對6例飛秒輔助\"高帽式\"PKP術患者（2例皰疹病毒性角膜白斑、2例大泡性角膜病變、1例Fuchs內皮營養不良、1例內皮營養不良合并角膜瘢痕）隨訪觀察1年，術中未發現并發癥，術后3個月切口纖維化與傳統PKP術相比更加明顯和強健，散光明顯降低，術后平均拆線時間7.0±1.9個月，1例術后4月完全拆除縫線后出現植片移位，但并沒有出現傷口裂開和滲漏，術后1年，除1例合并全身疾病患者，其余角膜內皮細胞密度良好，這一結果證實飛秒激光在臨床角膜移植術應用的可行性，它對角膜進行任意幾何圖形、深度、直徑精確切削的特點，可做出復雜的切口，促進切口愈合，增強傷口穩定性，減少術中縫線及張力，縮短術后拆線時間，降低術后散光及加快視力恢復。這在Kook 等[10]和 Johnson c等[11]臨床研究中也得以證實。鑒于飛秒激光可對角膜進行任意幾何圖形、深度、直徑的精確切削特點，目前飛秒激光在輔助\"蘑菇式\"、\"zig-zig\"式[12-13]等PKP手術中得到快速發展，并各有其優勢和適應癥。

圖1

2穿透性角膜移植術（Anterior lamellar keratoplasty，ALK）

前板層角膜移植指選擇性的切除前部角膜病變組織，將相應的植片移植到植床上，而保留了后彈力層和內皮層[14]，對含有大量抗原的內皮細胞來說，它的保留明顯減少了PKP術后的移植排斥反應，同時由于術中眼球結構完整，本質上屬于外眼手術，對內眼無干擾，相對PKP術，它術后反應更輕，視力恢復更快，同時減少了術中爆發性脈絡膜出血，術后傷口裂開等并發癥[15]，因而對前部角膜病變來說，它仍有不可替代性。但傳統的ALK手術常因板層不光滑導致視力恢復欠佳，特別是深板層角膜移植（DALK）術中操作難度大，很容易出現后彈力層破裂和角膜穿孔，由于對術者技術要求高，很多醫生直接選擇了PKP術，這不僅增大了上述并發癥，更是對匱乏的角膜材料的浪費。飛秒激光的應用為這一手術的開展提供了方便，2007年Hoffart L等[16]報道了第一例飛秒輔助ALK術，并取得成功，通過激光治療性切削后，植片、植床吻合良好，界面光滑、透明。2008年Yoo等[17]報道了第一例飛秒輔助無縫線ALK術，并體現出飛秒激光對角膜任意幾何圖形、深度、直徑精確精確切削上的優勢，由于植片、植床界面光滑，術后視覺質量較高，吻合口無縫線技術使術后視力恢復快，散光相對較低。 Shousha[18]對13例飛秒輔助無縫線ALK術的患者進行了長達12～69個月的隨訪，術中存在病變殘留、界面不光滑的部分病例，通過治療性角膜切削術后，植片、植床界面光滑，在整個隨訪期間，早期術后效果保持穩定，作者認為，對前部角膜病變，飛秒輔助無縫線ALK術將來可能安全、有效的取代手工ALK術。鑒于飛秒激光在輔助\"階梯式\"PK術中的廣泛應用，很多學者研究了它在板層術中的可行性，2010年Clara C等[19]報道了7例飛秒輔助蘑菇狀深板層角膜移植術，證實了這一技術的的可性，及在增加傷口穩定性、促進傷口愈合和更早視力恢復上的優勢。

3 后板層角膜移植（Posterior lamellar keratoplasty，PLK）

其原理是將健康的帶有后部基質、后彈力層及內皮層的后板層植片置換掉有病變的后部角膜，其主要優勢在于術中保持眼球結構的完整，術后不需縫線固定植片，從而避免了穿透性角膜移植術的術中及術后縫線相關的并發癥，術后視力恢復快[20]。但傳統手術需要特殊器械從角鞏膜緣切口分離板層制作基質囊袋，存在板層深度難以掌握，術中操作困難，潛在穿孔風險[21]。鑒于飛秒激光對組織精確切削的特點，Seitz等[22]在18例豬眼和10例離體人角膜上證實了飛秒激光在非機械內皮移植術的可行性，掃描電鏡下顯示飛秒激光的切削界面光滑平整，厚薄均勻，植床和植床的邊緣呈規則直角，對合整齊，激光切割區周圍的角膜組織未見明顯的附帶損傷，仍保持其正常的膠原纖維結構。Jones等[23]比較了30 kHz飛秒激光與微型角膜刀在后板層移植中的安全性和療效，結果顯示兩種方法均安全、有效，手術前后內皮細胞計數及內皮細胞丟失率無統計學意義。

4展望

飛秒激光技術的發展為角膜移植術式的改進提供了一個新的思路，雖然還有許多問題例如應用于臨床治療時對激光的傳輸、聚焦、控制、定位和移動等的一些關鍵參數有待進一步的研究和探索，遠期的安全性及有效性有待進一步的臨床研究加以論證，但其全自動化的特點、標準化的制作程序，可與先進的軟件兼容和協同分析的特點在角膜移植術中呈現出巨大的潛力，相信隨著對飛秒激光在生物組織上光學行為研究的不斷深入、飛秒激光設備的逐漸改進和臨床應用經驗的不斷豐富，飛秒激光技術必將在未來角膜移植術中發揮極其重要的作用。

參考文獻：

[1] Otasevic L， Cons N， Ritter T， et al. Effects of spironolactone on corneal allograft survival in the rat[J].Ophthalmic Res，2007； 39： 325-329.

[2] Goldman JR， Prybyla JA. Ultrafast dynamics of laser-excited electron distributions in silicon[J]. Phys Rev Lett，1994，72：1364-1367.

[3] Von der Linde D， Sokolowski-Tinten K，Bialkowski J.Laser solid interaction in the femtosecond time regime[J].Appl Surf Sci，1997，109/110：1-10.

[4]Jonas JB， Vossmerbaeumer U. Femtosecond laser penetrating keratoplasty with conical incisions and positional spikes[J].J Refract Surg，2004，20：397.

[5]Barraquer J. Special methods in corneal surgery： two-level keratoplasty. In： McTigue JW， ed. Proceedings of the Corneal World. Congress[M].Washington， DC： Butterworths，1964：586-604.

[6]Busin M. A new lamellar wound configuration for penetrating keratoplasty surgery[J].Arch Ophthalmol，2003；121：260-265.

[7]Busin M， Arffa RC. Microkeratome-assisted mushroom keratoplasty with minimal endothelial replacement[J].Am J Ophthalmol，2005，140：138-140.

[8]Roger F， Teresa S. \"Top Hat\"-Shaped Penetrating Keratoplasty Using the Femtosecond Laser[J].American Journal of Ophthalmology，2007，143：689-691.

[9]Francis W， Marianne O. Femtosecond Laser Shaped Penetrating Keratoplasty： One-year Results Utilizing a Top-hat Configuration，2008，145：210-214.

[10] Kook D， Derhartunian V， Bug R， et al. Top-hat shaped corneal trephination for penetrating keratoplasty using the femtosecond laser： a histomorphological study[J].Cornea，2009，28：795-800.

[11] Johnson C，Wee-Jin H. One year follow-up of femtosecond laser-assisted penetrating keratoplasty[J].Clinical Ophthalmology，2013，7： 403-409.

[12]Sohn BJ， Kim HK. Early Results of Femtosecond Laser-Assisted Mushroom-Shaped Wound-Configurized[J].J Korean Ophthalmol Soc，2009，50：34-43.

[13]Marjan Farid， Roger F， et al. Comparison of Penetrating Keratoplasty Performed with a Femtosecond Laser Zig-Zag Incision versus Conventional Blade Trephination[J].Ophthalmology，2009，116：1638-1643.

[14]Haimovici R， Culbertson WW. Optical lamellar keratoplasty using the barraquer microkeratome[J].Refract Corneal Surg，1991，7：42-45.

[15]Han DC， Mehta JS， Por YM， et al. Comparison of outcomes of lamellar keratoplasty and penetrating keratoplasty in keratoconus[J].Am J Ophthalmol，2009，148：744-751.

[16] Hoffart L， Proust H， Matonti F， et al. Femtosecond-assisted anterior lamellar keratoplasty[J]. J Fr Ophtalmol，2007，30：689-694.

[17] Yoo SH， Kymionis GD， Koreishi A， et al. Femtosecond laser-assisted sutureless anterior lamellar keratoplasty[J].Ophthalmology，2008，115：1303-1307.

[18]Mohamed Abou Shousha. Long-Term Results of Femtosecond Laser-Assisted Sutureless Anterior Lamellar Keratoplasty[J]. Ophthalmology，2011，118： 315-323.

[19]Clara C， Rusty J. et al. Femtosecond Laser-Assisted Mushroom Configuration Deep Anterior Lamellar Keratoplasty[J].Cornea，2010，29：290-295.

[20]G.R. Melles， F.A. Eggink， F. Lander， et al.A surgical technique for posterior lamellar keratoplasty[J].Cornea，1998，17： 618-626.

[21]A.M. Terry， P.J. Ousley .Endothelial replacement without surface corneal incisions or suture topography of the deep lamellar endothelial keratoplasty procedure[J].Cornea，2001，20.：14-18.

[22]Seitz B， Langenbucher A， et al. Non-mechanic posterior lamellar keratoplasty using the femtosecond laser for corneal endothelial decompensation[J].Am J Ophthalmol，2003，136：769-772.

[23]Yian Jin Jones， Kenneth Mark Goins， et al. Comparison of the Femtosecond Laser （IntraLase）Versus Manual Microkeratome （Moria ALTK） in Dissection of the Donor in Endothelial Keratoplasty Initial Study in Eye Bank Eyes[J].Cornea，2008，27：88-93.

編輯/王敏