哥伦比亚大学科学家发明一种新的近视矫正方法 无需做手术

飞秒激光近视手术虽然立竿见影，但其潜在的风险令一些患者望而却步。近来，哥伦比亚大学的科学家提出一种基于光化学原理的方法，可以在不做外科手术的情况下矫正近视患者的视力。其临床实验计划将于年末开展。相关研究发表在《自然 - 光子学》期刊上。

在全世界范围内，近视问题愈加严重，已经成为困扰人类的一大健康问题。由于现代社会中的儿童在户外接受光照的时间逐渐减少，预计到 2020 年，全球约 25 亿人将受近视困扰；到 2050 年，全世界将近一半的人都将是近视眼，而在 2000 年时，近视人口所占比例还只有 1 /4。近视问题在东亚地区尤为严重，现在中国 90% 的青少年都是近视患者。

目前，治疗近视的一类主要手段是屈光手术。屈光手术能立竿见影且效果持久，但它也具有较高的风险。作为一种侵入式外科手术，它可能会受一些手术之外的不稳定因素影响。在罕见个例中，患者在术后出现了永久失明的现象。除此之外，基于激光技术的视力矫正手术，例如准分子激光原位角膜磨镶术（LASIK）与准分子角膜切削术（PRK），仍然使用激光烧蚀技术来磨薄角膜，从而达到治疗目的。这样的手术有可能使角膜变得更脆弱。

在最新的《自然 - 光子学》（Nature Photonics）上，哥伦比亚大学的 Sinisa Vukelic 开发出了一种非侵入性的方法来永久矫正近视患者的视力，这种方法在临床前模型中表现出巨大的潜力。

Vukelic 使用了一种叫飞秒振荡器（1 飞秒 = 10^-15 秒）的技术，这种技术可以产生能量极低、振荡频率极高的激光，用来选择性地改变角膜组织局部的生化和生物力学性质。Vukelic 开发的这种方法通过改变角膜组织的宏观几何特征来修正视力，激光在焦点区域产生低密度等离子体，但其能量不足以破坏治疗区域的组织。因此，患者不需要外科手术，与角膜手术相比副作用和局限性也更小。例如，天生角膜较薄、干眼症和其他眼部疾病的患者都不能接受角膜手术。这项研究有望完全治愈近视、远视、散光等眼部疾病。

“我们的研究应该是首次将这种特殊激光用于非侵入性地改变角膜曲率，或治疗其他临床症状。”Vukelic 说。他目前是哥伦比亚大学机械工程系的一名讲师。

“在多照片成像中我们可以观测到低密度等离子体，它通常被看作一种不希望存在的副作用，”Vukelic 说，“我们现在将这种副作用变成提高角质组织力学性能的一种新方法。”

接受治疗前后的角膜形态（左），以及模拟的视觉效果变化（右）

Vukelic 提出的方法的关键点在于，低密度等离子体的引入会导致角膜中水分子的电离。电离过程会产生活性氧簇（一种不稳定的分子，很容易与细胞内其他分子发生化学反应），它们与角质蛋白发生反应，形成化学键或化学交联。

当 Vukelic 将这种方法应用于角膜时，引入的化学交联在目标处会改变角膜组织的性质，最终导致整个角膜宏观结构的变化。这种疗法的原理是将角膜内的目标分子电离，从而避免了对角膜组织的光学损伤。由于这是一个光化学过程，所以它不会造成组织紊乱，而且疗效可以一直保持。

“如果我们谨慎地调整这些变化，就可以改变角膜的曲率，从而改变眼睛的屈光力，”Vukelic 说，“这种疗法与目前临床上的主流飞秒激光疗法完全不同，后者主要依赖对目标组织的光学击穿以及随后形成的气泡。”

“屈光手术已经发展了若干年，虽然它现在已经成为一项成熟的技术，近视治疗领域仍然一直在寻找一种更为简便、侵入性更低的替代方案，” 没有参与这项研究的哥伦比亚大学医学中心副教授 Leejee H. Suh 说，“Vukelic 提出的革新性疗法非常有前景。这很有可能是近视治疗领域的一大突破，从而治愈更多的近视患者。”

Vukelic 课题组计划在年末启动临床试验。他同时也在寻找通过激光辐射的函数预测角膜力学行为的方法，比如，用激光照射角膜的一个很小的圆形区域，这个函数将给出角膜将如何变形。如果研究者可以预测角膜的力学行为，那么他们就可以推出“个性化”的疗法——扫描患者的角膜，然后使用 Vukelic 的算法来针对每一位患者设计疗法。

“尤其令人激动的一点是，我们的方法不仅限于眼部治疗，它也可以用于其他富含角质的组织，”Vukelic 补充道，“我们目前一直在和 Gerard Ateshian 教授的实验室合作，试图用这种方法治疗骨关节炎。目前初步试验结果非常好。我们认为这种非侵入性的疗法非常有潜力，它开启了通往无损修复角质组织的道路。”

原始论文：

Femtosecond laser crosslinking of the cornea for non-invasive vision correction

原文：“Engineers invent a noninvasive technique to correct vision

DOI号：10.1038/s41566-018-0174-8