【飛秒鐳射 原理】飛秒近視雷射手術過程大公開 |飛秒雷射 |飛秒激光 |
May 6, 2023
飛秒激光（femtosecond laser）是指時域脈衝寬度飛秒（毫秒，10-15秒）量級激光。飛秒激光不是單色光，而是一段中心波長附近變化波長光所組合而成，利用這段範圍內波長光空間相干來獲得時間上壓縮，從而實現飛秒量級脈衝輸出。飛秒量級脈衝激光器是利用鎖模技術來實現，常用激光晶體激光譜線鈦寶石晶體。鎖模飛秒激光器輸出激光脈衝寬度飛秒量級鎖模激光器。
飛秒雷射是一種脈衝形式運轉雷射，持續時間，只有幾個飛秒，一飛秒10^-15秒，1秒千萬億分之一，它利用電子學方法獲得最短脈衝要幾千倍，是人類目前實驗條件下所能獲得最短脈衝。 飛秒雷射LASIK手術是飛秒雷射來做角膜瓣全雷射LASIK手術。
這是飛秒雷射第一個特點。飛秒雷射第二個特點是具有瞬時功率，可達到百萬億瓦，目前全世界發電總功率要多出百倍。飛秒雷射第三個特點是，它能聚焦到頭髮徑要空間區域，使電磁場強度原子核其周圍電子作用力要數倍。醫學領域中，飛秒雷射可作超外科手術刀，目前地套用於眼科領域，準分子雷射治療視眼中於製作角膜板層瓣，以及其它角膜手術。
飛秒雷射有什麼用途呢？眾所周知，物質是分子和原子組成，但是它們不是靜止，地運動著，這是物質一個基本屬性。飛秒雷射出現使人類第一次原子和電子層面上觀察到這一超快運動過程。基於這些科學上發現，飛秒雷射物理學、生物學、化學控制反應、光通訊領域中得到了套用。值得提出是，於飛秒雷射具有和解析度特性，它病變早期診斷、醫學成象和生物活體檢測、外科醫療及超小型衞星的製造上有其優點和不可替代作用。
物質強度飛秒雷射作用下會出現奇特現象：氣態、液態、固態物質瞬息間變成了電漿。這種電漿可以輻射出各種波長射線雷射。高功率飛秒雷射電子束碰撞能夠產X射線飛秒雷射，產生β射線雷射，產生負電子。
高功率飛秒雷射醫學、超精加工、高密度信息儲存和記錄方面有著發展前景。高功率飛秒雷射還可以氣擊穿，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災難性破壞。利用飛秒雷射能夠地加速電子，使加速器規模得到上千倍壓縮。高功率飛秒雷射物質相互作用，能夠產生足夠數量中子，實現雷射受控核聚變點火。從而人類實現新一代能源開闢一條嶄新途徑。
機械性角膜板層刀相比，飛秒雷射於LASIK近視手術中製作角膜瓣，其優勢或特長是，它製作性角膜瓣厚度，其精確度（波動：10～15um）是板層刀精確度（波動30～45um）3倍，而實際發生角膜瓣併發症機率數萬倍。另外，飛秒雷射製作角膜瓣時使用吸引環負壓（35mmHg）於機械性角膜板層刀製作角膜瓣時負壓（65mmHg）。因此，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手術安全性，對角膜、角膜曲率變、高度近視病人來説是福音。
飛秒雷射可數飛秒（1fs10-15s）內空間產生高能量密度，使組織電離，產生電漿微爆破效應，依靠雷射束微爆破效應形成光裂解作用而切割組織，飛秒雷射光束透明組織中可無衰竭傳達到聚焦點並周圍組織損傷，因此可在損傷角膜上皮和前彈力層條件下精確切割角膜基質層。
1982年第一束可鈦寶石雷射產生，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年批准飛秒雷射於臨牀分子雷射原位角膜磨鑲術（LASIK）。2009年Nagy首次報導飛秒雷射套用輔助白內障手術案例。各國此類手術研究取得了突破性進展，臨牀效果引起眾多學者關注，這該項技術白內障領域套用得到了多推廣。飛秒雷射治療儀主要包括輔助制瓣LASIK手術和切割前囊膜晶體核這兩類，飛秒雷射輔助白內障相關設備上，主要包括如美國LenSX，LensAR及OptiMedica、Technolas設備。
1997 年美國密西根大學 Kellogg 眼科中心和超快光學研究中心 研製可用於醫學飛秒雷射機 IntraLase。同年 6 月 30 日，IntraLase飛秒雷射機首次於 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 眼高度視眼進行了試驗性基質透鏡切除術。而最初臨牀研究缺乏大樣本研究和 分析詳細屈光數據，沒有進行進一步典型佇列研究。儘管每 種飛秒雷射系統擁有自己特色功能，並擁有 各種參數配置，但其基本原理: 即非線性吸收和 組織破壞，它們可建立三維圖像進行自定義組 織處理和角膜表面下吸收處理 。其中，開發出的飛秒雷射系統使一種屈光手 術套用成為了現實，於它需要準分子雷射， 區別於其他已知屈光手術，是飛秒 LASIK(需要準分子雷射行實際屈光消融) ，這種手 術命名飛秒雷射基質透鏡切除術( femtosecond lenticule extraction，FLEx)。同時， FLEx 術式同源 微創改進術式:微小切口基質透鏡切除術( small incision lenticule extraction， SMILE) 出現。
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“準分子雷射手術Lasik”，是手術醫生角膜板層刀，手工製作掀開式角膜瓣，然後用準分子雷射進行角膜基質層切削。隨著醫療科技，出現了一種來製作角膜瓣飛秒雷射設備，代替了手術過程中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飛秒雷射設備製作掀開式角膜瓣，用準分子雷射進行角膜切削。於準分子雷射“消融”方式進行角膜基質切削，所以手術過程中會有味。因為這種手術方式中飛秒雷射扮演制瓣角色，因此這種方式稱為“半飛秒”。
傳統板層刀手術中，如果刀片旋轉過程中發生負壓環鬆脱，角膜瓣製作徹底失敗，手術只能三個月後做，給患者和醫生帶來心理壓力。而“飛秒雷射”手術如出現類似情況，醫生只需負壓環戴上，補充雷射，需中斷手術。因為飛秒雷射製作角膜瓣時，產生一些水和氣泡推開角膜組織，組織無損傷，可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，負壓過眼底有所損傷，板層刀負壓，而飛秒雷射中負壓Ziemer LDV飛秒雷射。
板層刀是水平切削，而眼球表面是一個球體，所以製作角膜瓣剖面呈“杯蓋”型，與眼球基體性不夠；而飛秒雷射製作角膜瓣眼球基體呈“地下井蓋”型嵌入式咬合，復位鬆咬合，會錯位，會出現碎瓣、紐扣瓣併發症。同時，它雷射光源避免了因使用板層刀可能導致金屬碎屑殘留。
許多小型雷射眼科機構實施LASIK手術時，為降低手術成本，嚴格實施“一人一刀片”原則，將手術刀片反覆使用，大大增加了交叉感染醫療隱患，“飛秒雷射”使人類第一次角膜手術上離開了板層刀，手術過程中發生交叉感染情況成為了歷史。
“飛秒雷射”可以地打開眼部組織分子鏈，製作出角膜瓣，避免了板層刀制瓣可能出現醫源性像差，避免了霧天、下雨天以及夜晚開車視物條件下出現眩光、情況，讓視者獲得趨於視覺質量。
“飛秒雷射”精確度是板層刀100多倍，這是板層刀望塵莫及，對任何患者來説是安全。
過去受角膜厚度影響，有10%患者視、角膜，基本無法接受傳統LASIK雷射手術。而飛秒雷射手術受角膜曲率影響，對角膜、角膜曲率變視患者來説是福音。
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手術前，醫生患者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，壓平錐鏡角膜壓平，保持雷射頭到角膜組織中雷射聚焦點距離。飛秒雷射機醫生設定模式傳輸雷射脈衝,眼角膜上進行各種靶向切削。簡要地説，飛秒雷射有著定向性和定位性。
雷射脈衝聚焦到角膜組織中，產生光爆破；每一個脈衝光爆破，產生一個微離子；每一個微離子，蒸發1微米眼角膜組織；蒸發眼角膜組織產生擴展水泡和CO2氣泡，水泡和氣泡眼角膜組織吸收，眼角膜組織因此分離。
飛秒雷射LASIK手術是飛秒雷射來做角膜瓣全雷射LASIK手術。於它機械性刀片來做角膜瓣，因此，飛秒雷射LASIK手術可以消除所有角膜瓣製作引起併發症。從目前實施30萬例飛秒LASIK手術結果，沒有發現手術有關併發症。
飛秒雷射手術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：飛秒雷射手術是雷射來製作角膜瓣，刀片，而準分子雷射手術是機械性角膜板層刀來製作角膜瓣，角膜瓣製作完成後準分子雷射切削是。飛秒雷射於LASIK近視手術中製作角膜瓣，其優勢或特長是，它製作性角膜瓣厚度，其精確度（波動：10～15um）是板層刀精確度（波動30～45um）3倍，而實際發生角膜瓣併發症機率數萬倍。因此，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手術安全性，對角膜、角膜曲率變近視手術病人來。
適合做lasik手術患者可以接受這個手術，以往有五類不能做傳統lasik手術人可以選擇飛秒全雷射手術，它範圍有所擴大，主要有以下幾種：
1、以前因為角膜、視度數高而不能做lasik手術患者中，有10%可以做飛秒雷射制瓣lasik手術。
2、以前因為眼裂小、角膜直徑小、角膜平人，而無法機械金屬刀製做角膜瓣人可以做飛秒雷射。
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5、手術效果要求人，建議做飛秒雷射。
1、戴隱形眼鏡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）後做手術前檢查。
1、當天早上臉部後不要使用化妝品，包括：香水、髮膠。
2、手術當天穿裙子，於換手術衣，不要攜帶物品及首飾。
視雷射矯正透過雷射改變角膜弧度矯正屈光，達到改善視力目標，屬於眼睛表面矯正，並不會影響到眼睛內部結構。
目前全球主流視雷射矯正術式是「雷射層狀角膜重塑術(LASIK)，英文全名Laser-Assisted in Situ Keratomileusis」，是台灣FDA及美國FDA (美國食品藥品監督管理局U.S. Food and Drug Administration，簡稱FDA) 核准通過視雷射矯正方案。
飛秒激光是一種外光，每次激光脈衝發射時間，可以將激光進行距離控制微米級水平，通過醫生數據輸入電腦，控制激光定向和定位:激光脈衝聚焦到角膜組織中，發生光爆破從而產生微粒子蒸發角膜組織，產生水CO2分離角膜。飛秒激光每次激光脈衝時間，通過設置只能作用於角膜上，會穿透角膜進入眼內，因此會傷及眼內任何組織，飛秒激光安全性和準確性！
每個人角膜曲率、角膜硬度、角膜大小、角膜厚度是。傳統激光手術制瓣，角膜曲率、 角膜硬度、角膜大小、角膜厚度，製作出角膜瓣有。同一個角膜瓣部位，其勻。角膜瓣勻，角膜基質牀肯定勻，這樣會程度上影響術後視覺質量。另外，於瓣術者完全掌控(瓣厚度有誤差)，術前對術後保留基質牀厚度多少估計，只能預測(除非術中進行測量)，而基質牀如果不夠，術後可能繼發醫源性圓錐角膜，因此，其安全性會受到影響。
飛秒激光傳輸原理：手術前，醫生患者基本信息和手術數據輸入電腦。手術中醫生操作“飛秒激光”機，壓平錐鏡角膜壓平，保持激光頭到角膜組織中激光聚焦點距離。飛秒激光機醫生設定模式傳輸激光脈衝.眼角膜上進行各種靶向切削。簡要地説，飛秒激光有着定向性和定位性。
電腦控制光學傳輸系統產生成千上萬飛秒激光脈衝，這些脈衝密集間距籬笆牆式光柵模式，同一深度聚焦產生光爆破，眼角膜組織中形成一層微小直徑氣泡，使眼角膜組織分離，形成飛秒激光切削麪。LASIK手術中製作眼角膜瓣運用這種切削模式形成水平分離面和垂直面。