屈光手術(shù)未來發(fā)展方向及趨勢

王雁 馬嬌楠

天津市眼科醫(yī)院 天津醫(yī)科大學(xué)眼科臨床學(xué)院 天津市眼科學(xué)與視覺科學(xué)重點實驗室 南開大學(xué)附屬眼科醫(yī)院 南開大學(xué)眼科學(xué)研究院，天津 300020

近視是全球范圍內(nèi)視力損害的常見原因，未矯正的近視是遠(yuǎn)視力障礙的主要原因。研究表明，近視及高度近視患病率仍有逐漸升高的趨勢[1]。屈光矯正手術(shù)是除配戴框架眼鏡和角膜接觸鏡之外矯正屈光不正的另一選擇，主要包括角膜屈光手術(shù)和眼內(nèi)屈光手術(shù)，前者指通過重塑角膜的形狀或改變角膜的屈光性達到矯正眼屈光狀態(tài)的手術(shù)，后者主要指有晶狀體眼人工晶狀體(intraocular lens，IOL)植入和屈光性晶狀體置換術(shù)，從而達到矯正屈光狀態(tài)的目的[2]。近年來，屈光矯正手術(shù)新技術(shù)層出不窮，先進的手術(shù)設(shè)備、材料科學(xué)及顯微手術(shù)技術(shù)快速進步，標(biāo)志著屈光手術(shù)即將進入一個嶄新的發(fā)展階段[3]。我國屈光手術(shù)的快速發(fā)展、潛在的市場需求及未來的發(fā)展趨勢對臨床醫(yī)生的學(xué)習(xí)和工作提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

1 我國屈光矯正手術(shù)發(fā)展沿革

隨著視覺科學(xué)研究的不斷進展、眼科研究者對屈光不正發(fā)病機制認(rèn)識的逐漸深入、屈光手術(shù)技術(shù)和設(shè)備的不斷改良和進步，屈光矯正手術(shù)技術(shù)不斷發(fā)生變革，目前正處于一個快速發(fā)展時期。我國角膜屈光矯正手術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個關(guān)鍵節(jié)點，最早是19世紀(jì)70年代俄羅斯的放射狀角膜切開術(shù)(radial keratotomy，RK)的引入，當(dāng)時該手術(shù)方法對屈光不正的矯正取得了令人滿意的效果，且臨床實施的成本較低，臨床應(yīng)用日益廣泛，但長期隨訪發(fā)現(xiàn)該手術(shù)方法對近視矯正的預(yù)測性較差[4]，且術(shù)后并發(fā)癥影響遠(yuǎn)期矯正效果，并易發(fā)生遠(yuǎn)視漂移，這些缺點大大限制了其在臨床上的應(yīng)用。隨著激光技術(shù)在眼科手術(shù)中的應(yīng)用，我國屈光手術(shù)出現(xiàn)了第2個發(fā)展節(jié)點：(1)準(zhǔn)分子激光技術(shù)在角膜屈光不正矯正手術(shù)中的應(yīng)用 主要代表術(shù)式為準(zhǔn)分子激光屈光性角膜切削術(shù)(photorefractive keratectomy，PRK)和準(zhǔn)分子激光角膜原位磨鑲術(shù)(laser in situ keratomileusis，LASIK)[5-6]，后者具有術(shù)后術(shù)眼無疼痛、視力恢復(fù)較快等優(yōu)點，加之準(zhǔn)分子激光手術(shù)與計算機技術(shù)的結(jié)合使得手術(shù)設(shè)計參數(shù)和手術(shù)操作的精準(zhǔn)度明顯提高。隨著角膜地形圖及波前像差技術(shù)與屈光矯正手術(shù)的結(jié)合，手術(shù)設(shè)計更加優(yōu)化，手術(shù)的安全性、有效性和可預(yù)測性得到明顯提升，受到醫(yī)生和患者的關(guān)注，臨床應(yīng)用更為廣泛。(2)飛秒激光技術(shù)在角膜屈光矯正手術(shù)中的應(yīng)用 主要代表性的手術(shù)方法為飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)(small incision lenticule extraction，SMILE)。2011年中國開展了第1例SMILE手術(shù)，該手術(shù)無需制作角膜瓣，避免了LASIK術(shù)中制作角膜瓣可能引發(fā)的相關(guān)并發(fā)癥，具有術(shù)后干眼發(fā)生率低、角膜生物力學(xué)穩(wěn)定性較好等優(yōu)勢[7-9]，主流屈光手術(shù)發(fā)展趨勢已由LASIK手術(shù)逐步轉(zhuǎn)向SMILE手術(shù)。

眼內(nèi)屈光手術(shù)主要包括有晶狀體眼IOL植入術(shù)和屈光性晶狀體置換術(shù)，作為屈光不正矯正的一種選擇，多年來也發(fā)生了較大的變化。目前，前房房角支撐型IOL及虹膜夾持型IOL因其各種并發(fā)癥已較少應(yīng)用于臨床，而后房型可植入式IOL植入術(shù)成為主要手術(shù)方式[10]。以往認(rèn)為眼內(nèi)屈光手術(shù)是角膜屈光手術(shù)之外較少應(yīng)用的技術(shù)和補充手段，近年來因在IOL材料、設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)方面的不斷改進和創(chuàng)新，眼內(nèi)屈光手術(shù)呈現(xiàn)出良好的有效性、可預(yù)測性、安全性和穩(wěn)定性，加之該手術(shù)的可逆性及可對高度近視和超高度近視進行矯正的特殊優(yōu)勢，被越來越多屈光手術(shù)醫(yī)生和患者所接受[11]。屈光性晶狀體置換術(shù)主要適用于40歲以上有晶狀體混濁、薄角膜的超高度近視患者，盡管近年來多焦IOL的出現(xiàn)為老視的中老年屈光不正人群治療提供了新的選擇，因具有白內(nèi)障手術(shù)并發(fā)癥的風(fēng)險，如視網(wǎng)膜脫離等，適應(yīng)人群仍受到極大的限制[12]。

2 我國屈光矯正手術(shù)的潛在需求

現(xiàn)階段，國內(nèi)外屈光矯正手術(shù)技術(shù)呈快速發(fā)展態(tài)勢，從手術(shù)量來看，據(jù)美國眼科協(xié)會統(tǒng)計，美國5歲以上近視人群為9 000萬～1億，年近視人群手術(shù)量穩(wěn)定在60萬例/年，屈光矯正手術(shù)比例為0.6%～0.7%[13]。據(jù)中國眼科網(wǎng)及角膜屈光手術(shù)白皮書統(tǒng)計，目前中國屈光矯正的手術(shù)量已達到平均100萬例/年，按7億近視人群計算，中國年屈光手術(shù)比例約為0.3%[3,14]。因此我國的屈光矯正手術(shù)需求潛力較大，臨床醫(yī)生應(yīng)密切關(guān)注屈光矯正手術(shù)技術(shù)的發(fā)展方向及趨勢。

3 屈光矯正手術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著屈光矯正手術(shù)新技術(shù)的不斷融入，近年來手術(shù)技術(shù)和設(shè)備得到了飛速發(fā)展，手術(shù)矯正的目標(biāo)也發(fā)生了很大變化。早期的屈光矯正手術(shù)主要是追求術(shù)后的矯正效果，可概括為“四性”，即安全性、有效性、穩(wěn)定性和可預(yù)測性，而現(xiàn)階段的屈光矯正手術(shù)正朝著“四化”的方向發(fā)展，即微創(chuàng)化、個性化、多元化和智能化。

3.1 微創(chuàng)化：追求“更安全”

目前角膜屈光矯正手術(shù)包括多種術(shù)式，從最開始要求手術(shù)的安全性、有效性到現(xiàn)在手術(shù)的發(fā)展，均希望術(shù)眼受到的損傷最小及手術(shù)效果最佳。PRK手術(shù)的應(yīng)用使得角膜屈光手術(shù)進入了激光精準(zhǔn)切削時代，而LASIK手術(shù)的出現(xiàn)又避免了PRK手術(shù)后術(shù)眼的疼痛和角膜上皮下霧狀混濁的發(fā)生，提高了術(shù)眼術(shù)后視力恢復(fù)的速度和患者的舒適度[5-6]。LASIK與PRK手術(shù)各有優(yōu)勢，但LASIK術(shù)后角膜上皮損傷面積明顯減小，角膜上皮細(xì)胞損傷可能引起的“級聯(lián)”不良反應(yīng)較少，由此引起的細(xì)胞因子釋放、組織傷口愈合反應(yīng)及創(chuàng)傷反應(yīng)較小[15-16]。飛秒激光用于手術(shù)中制作角膜板層瓣，即飛秒激光輔助的LASIK手術(shù)可不用去除大面積角膜上皮，角膜傷口愈合反應(yīng)較輕[16-17]，手術(shù)后無明顯疼痛。SMILE手術(shù)采用飛秒激光在角膜基質(zhì)內(nèi)制作1個光學(xué)透鏡，并從周邊角膜1個2～4 mm的小切口將其取出，對角膜表層及上皮的損傷更輕微，對角膜表面神經(jīng)破壞較少，術(shù)后發(fā)生干眼的風(fēng)險也明顯降低[7,18-21]，開啟了微創(chuàng)手術(shù)的新時代。

未來角膜屈光矯正手術(shù)的發(fā)展將朝著更加微創(chuàng)的方向發(fā)展，已有研究者提出了一種新型的、非侵入性屈光矯正方法，其基于不同的激光-角膜互動模式誘導(dǎo)組織產(chǎn)生1個低密度等離子體，產(chǎn)生活性氧，與角膜組織中的膠原纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而改變角膜的屈光力，但目前該技術(shù)用于人眼的安全性和穩(wěn)定性仍需進一步研究[22]。

3.2 個性化：追求更好的矯正效果及“視覺質(zhì)量”

個性化是角膜屈光手術(shù)的發(fā)展趨勢，個性化角膜屈光手術(shù)已從最初的僅考慮年齡、職業(yè)的個體化發(fā)展到了根據(jù)患者某些光學(xué)特性及形態(tài)特征設(shè)計的個性化手術(shù)，如波前像差引導(dǎo)或角膜地形圖引導(dǎo)的個性化手術(shù)[23]，近年來還出現(xiàn)了根據(jù)角膜厚度、前房深度、瞳孔大小、Kappa角度等解剖參數(shù)差異設(shè)計的個性化定制手術(shù)方案，加之根據(jù)患者的生活、工作等需要設(shè)計的功能性個性化手術(shù)，未來的角膜屈光手術(shù)一定是全方位的個性化設(shè)計。

3.2.1角膜地形圖引導(dǎo)的個性化切削 角膜地形圖引導(dǎo)的角膜屈光手術(shù)用于角膜前表面不規(guī)則眼的屈光矯正，手術(shù)中通過對瞳孔及虹膜紋理的識別技術(shù)實現(xiàn)眼球的跟蹤，具有術(shù)中補償靜態(tài)眼球自旋等功能，消除個體的低階像差(如近視、遠(yuǎn)視及散光)和部分明顯的高階像差(角膜前表面不規(guī)則)，使角膜形態(tài)達到最優(yōu)化，可獲得良好的裸眼視力，提高術(shù)后視覺質(zhì)量[24]。

3.2.2波前像差引導(dǎo)的個性化切削 依據(jù)波前像差儀測量的像差值引導(dǎo)角膜的切削并改變角膜形態(tài)，以減少眼球的整體像差，可矯正球差、彗差和三葉草像差等高階像差，減少激光源性、手術(shù)源性高階像差的產(chǎn)生，達到有效改善夜間視力、降低術(shù)后眩光的目的，獲得更佳的視覺質(zhì)量[25]。

3.2.3Q值調(diào)整的個性化切削 該技術(shù)以角膜的目標(biāo)Q值為基礎(chǔ)，在切削角膜的同時增加周邊切削能量進行補償，維持并優(yōu)化前角膜的非球面性。Q值調(diào)整的個性化切削包括Q值引導(dǎo)的LASIK和PRK等手術(shù)、Q值調(diào)整補償老視(通過引入額外球差增加景深來補償老視的調(diào)節(jié)力降低)以及Q值引導(dǎo)的合并遠(yuǎn)視的老視矯正等[26]。

3.2.4手術(shù)中Kappa角的調(diào)整 準(zhǔn)分子激光輔助的角膜屈光手術(shù)從最初需手動調(diào)整Kappa角發(fā)展至可實現(xiàn)設(shè)置后Kappa角自動調(diào)整，SMILE手術(shù)也應(yīng)實施Kappa角的調(diào)整。本團隊研究結(jié)果顯示，調(diào)整Kappa角后術(shù)后6 mm瞳孔狀態(tài)下彗差的增加量明顯少于未調(diào)整Kappa角者，可使術(shù)眼術(shù)后獲得更好的視覺質(zhì)量[27]。因此，手術(shù)中調(diào)整Kappa角已成為角膜屈光矯正手術(shù)的發(fā)展趨勢。

3.2.5個性化的屈光性角膜交聯(lián)手術(shù) 對于屈光不正患者來說，角膜交聯(lián)術(shù)(corneal crosslinking，CXL)不僅能夠治療可能存在的圓錐角膜，同時還可進行屈光矯正，是一種屈光不正矯正的角膜力學(xué)加強手術(shù)(Xtra)。此類手術(shù)可通過調(diào)整交聯(lián)過程中紫外線照射能量和時間、核黃素濃度和浸潤時間等達到個性化診療的目的。與標(biāo)準(zhǔn)CXL相比，個性化CXL術(shù)后角膜上皮愈合時間更短，角膜形態(tài)恢復(fù)得更規(guī)則[28]。隨著研究的進展，個性化的屈光性CXL可能成為未來矯正低度近視的一種選擇。

3.3 多元化：追求深度的交叉融合

屈光矯正手術(shù)的多元化發(fā)展主要體現(xiàn)在2個方面，即手術(shù)方式的多元化及相關(guān)研究的多元化。

3.3.1手術(shù)方式的多元化 除了現(xiàn)有的角膜表層與板層屈光矯正手術(shù)、眼內(nèi)屈光手術(shù)外，由于患者之間存在著個體差異和眼部解剖差異，故手術(shù)時既可以采取單一的手術(shù)方式，也可選擇2種或3種聯(lián)合術(shù)式。例如，可植入式眼內(nèi)鏡(implantable collamer lens，ICL)植入術(shù)可聯(lián)合飛秒激光輔助的散光性角膜切開術(shù)[29]，改善高度散光眼的矯正效果；ICL術(shù)后行波前像差引導(dǎo)的角膜屈光手術(shù)可進一步優(yōu)化患者術(shù)后的視覺質(zhì)量[30]；角膜地形圖引導(dǎo)的PRK聯(lián)合CXL和/或角膜基質(zhì)環(huán)植入術(shù)可實現(xiàn)對圓錐角膜的治療[31-32]；采用飛秒激光進行IOL屈光度的調(diào)整可以實現(xiàn)IOL的個性化調(diào)整[33]。

此外，角膜屈光手術(shù)和眼內(nèi)屈光手術(shù)中均融入了飛秒激光技術(shù)，可獲得更好的視覺質(zhì)量，屈光手術(shù)和眼內(nèi)屈光手術(shù)之間也會存在一定的交叉融合。例如，盡管手術(shù)部位不同、角膜與晶狀體的位置不同以及2種組織結(jié)構(gòu)存在差異，但角膜和晶狀體均為屈光間質(zhì)，在像差方面是相互補償?shù)?。角膜屈光手術(shù)和眼內(nèi)屈光手術(shù)領(lǐng)域的交叉融合可為眼科患者提供更多的選擇，促進整個眼科事業(yè)更好地發(fā)展。

3.3.2相關(guān)研究的多元化 角膜屈光手術(shù)的設(shè)計涉及到物理光學(xué)、計算機科學(xué)和生物力學(xué)等多個學(xué)科的知識，促進了屈光手術(shù)與相關(guān)學(xué)科之間的交叉融合，可以更深入地了解臨床手術(shù)涉及的科學(xué)背景，包括揭示手術(shù)治療的相關(guān)機制并有效控制并發(fā)癥等，主要體現(xiàn)在：(1)屈光手術(shù)與視覺科學(xué)的交叉研究 目前無論是屈光手術(shù)，還是眼部的其他手術(shù)，治療的最終目標(biāo)并非僅僅提高視力，還應(yīng)提升視覺質(zhì)量。本研究團隊及國外研究者圍繞此目的進行了一系列的研究，不僅建立了以視覺科學(xué)為核心的視覺矯正新體系，還構(gòu)建了個性化眼模型和視覺仿真研究平臺，包括基于高階像差、視軸光軸夾角、可見光波段和加載IOL等系列個性化眼模型[34-36]，模擬人的視覺矯正效果，揭示視覺形成和優(yōu)化的內(nèi)在光學(xué)機制，優(yōu)化實驗方法，極大改善了實驗研究中動物實驗周期長、消耗大的缺陷。同時，研究者借助物理光學(xué)手段探索出多項視覺科學(xué)的新概念和新規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了橫向色像差對光暈和虹視等癥狀的影響以及近視眼高階像差量值隨瞳孔變化的非線性規(guī)律[37-38]。這些研究成果均有助于屈光手術(shù)矯正效果的進一步優(yōu)化。(2)屈光手術(shù)與生物力學(xué)的交叉研究 目前人體組織的生物力學(xué)特性是醫(yī)學(xué)研究的熱點之一，但以往眼科對于眼組織生物力學(xué)方面的研究較少。一些眼部疾病，特別是角膜相關(guān)疾病的發(fā)生和發(fā)展與角膜和鞏膜組織生物力學(xué)特性有關(guān)。角膜屈光手術(shù)的主要靶組織為角膜，目前關(guān)于其生物力學(xué)的研究主要是在宏觀層面，如借助拉伸實驗、膨脹實驗了解角膜的彈性、黏性和各向異性等生物力學(xué)特性[39-40]，或利用有限元模型模擬角膜屈光手術(shù)設(shè)計及術(shù)后的效果[41]，而借助在體生物力學(xué)測量設(shè)備獲取人眼角膜動態(tài)運動特性可進一步優(yōu)化屈光手術(shù)設(shè)計[42-44]。另外，還可以從微觀角度加深對角膜屈光手術(shù)與生物力學(xué)相關(guān)的科學(xué)認(rèn)知，從分子水平、細(xì)胞水平觀察角膜等屈光間質(zhì)在受到機械刺激后對于角膜細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增生及蛋白降解的影響[45]，進一步量化角膜生物力學(xué)特性在角膜屈光手術(shù)設(shè)計中的作用，也為近視的精準(zhǔn)矯正奠定理論基礎(chǔ)。

3.4 智能化：提升屈光不正的診療效率

由于屈光矯正設(shè)計存在患者間的個體差異、臨床醫(yī)生經(jīng)驗水平的參差不齊、不同眼間屈光數(shù)據(jù)的多源性及內(nèi)部的復(fù)雜關(guān)系，影響了屈光手術(shù)精準(zhǔn)性的進一步提升。然而，屈光手術(shù)的術(shù)前篩查積累了大量多源數(shù)據(jù)，包括屈光信息、角膜形態(tài)學(xué)、生物力學(xué)數(shù)據(jù)、像差數(shù)據(jù)、前房深度及晶狀體的厚度等，加之每年接受屈光手術(shù)的人群龐大，積累了海量手術(shù)參數(shù)、錄像資料及隨訪信息，這些多源化的大數(shù)據(jù)為屈光手術(shù)的智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

目前，屈光手術(shù)的智能化發(fā)展方向包括術(shù)前篩查、術(shù)中設(shè)計及術(shù)后的處理方法等，有望實現(xiàn)人工智能(artificial intelligence，AI)輔助的屈光臨床診療。(1)屈光手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的建立[46]。(2)基于AI技術(shù)實現(xiàn)屈光手術(shù)前圓錐角膜篩查，將專家臨床經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為數(shù)字化模型，可極大提升年輕醫(yī)師和基層醫(yī)師的臨床診斷效率和準(zhǔn)確率，降低手術(shù)風(fēng)險[47-48]。(3)目前借助AI模型已經(jīng)可以預(yù)測SMILE手術(shù)中Nomogram值，其輸出的設(shè)計值明顯提高了屈光不正的矯正效果，甚至部分超越了專家術(shù)者的手術(shù)效果，可廣泛用于視覺矯正，縮短屈光手術(shù)醫(yī)生的學(xué)習(xí)周期[49]。(4)基于AI模型更有助于眼內(nèi)屈光手術(shù)中屈光性IOL度數(shù)的計算和位置的量化[50-51]。目前角膜屈光手術(shù)接受率較高，隨著人口老齡化社會的到來，預(yù)計未來需要進行白內(nèi)障手術(shù)但有角膜屈光手術(shù)史的患者數(shù)量將會增加，借助AI算法可實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的IOL屈光度計算[52]。(5)屈光手術(shù)智能化還體現(xiàn)在其他方面，如利用AI算法挖掘復(fù)雜視覺成像規(guī)律、優(yōu)化屈光手術(shù)診療流程、預(yù)測最適宜手術(shù)方式、行屈光手術(shù)后角膜上皮重塑以及機器人輔助的屈光手術(shù)，提高手術(shù)精準(zhǔn)性等[53]。

AI技術(shù)融入屈光手術(shù)的智能化發(fā)展是必然趨勢，現(xiàn)有的AI技術(shù)主要集中在診斷方面，未來將越來越多地指導(dǎo)治療。結(jié)合醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)，AI將進一步幫助醫(yī)生解決臨床難題，提升醫(yī)療效率。

屈光矯正手術(shù)種類多，接受手術(shù)的人群數(shù)量大，且屈光矯正手術(shù)是在“健康眼”上進行的，矯正對象對手術(shù)效果要求較高，因此屈光矯正手術(shù)方式的選擇、手術(shù)操作的技術(shù)要求及術(shù)后處理方法等方面與其他醫(yī)療領(lǐng)域明顯不同，屈光矯正手術(shù)的快速發(fā)展是機遇也充滿了挑戰(zhàn)。近年來屈光矯正手術(shù)的新技術(shù)層出不窮，涉及激光技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)等的融入，此外隨著與物理學(xué)、光學(xué)、AI和材料科學(xué)等學(xué)科的融合發(fā)展，對手術(shù)醫(yī)生提出了較高的要求。手術(shù)醫(yī)生不僅應(yīng)具有扎實的眼科學(xué)基礎(chǔ)知識和嫻熟的顯微手術(shù)技巧，也應(yīng)了解眼科學(xué)和視覺科學(xué)及其他交叉學(xué)科的相關(guān)知識。如果說微創(chuàng)、個性化是屈光矯正手術(shù)要追求的目標(biāo)，那么多元化、智能化等的發(fā)展或許能夠反映屈光診療領(lǐng)域未來幾年的發(fā)展趨勢，需要眼科醫(yī)生、技術(shù)人員、科研專家以及數(shù)據(jù)科學(xué)家等進行更廣泛、更深入的合作，以實現(xiàn)屈光矯正手術(shù)設(shè)計的最優(yōu)化及矯正效果的最優(yōu)質(zhì)，為屈光不正患者提供更安全、更精準(zhǔn)和更趨于自然狀態(tài)的視覺矯正效果。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突