光學技術的發展與視力矯正手術

近年來,韓國小說家韓江作家獲得諾貝爾文學獎,不僅在國際間引起廣泛關注,在韓國國內也成為熱門話題。相信大家可能不知道,我們一直持續為大家介紹的視力矯正手術——SMILE 全飛秒近視雷射手術,其實也與諾貝爾獎有著密切的關聯。
今天,我們就來帶大家了解,現代光學技術中的「飛秒雷射(Femtosecond Laser)」,是如何影響視力矯正手術的發展。
1. 光學技術的成果—飛秒雷射
2018 年諾貝爾物理學獎頒發給三位在雷射物理學領域開創創新技術的科學家。
在處理體積微小且需要高度精密操作的物體時,一般使用的夾持工具或鑷子,對於原子、分子等微小物質的操作往往存在一定限制。
這些微小物質不僅難以用肉眼觀察,直接進行操作更是一項挑戰。然而,科學家發現,雷射可以對微小粒子施加力量,使其受到牽引並朝中心移動,進而發展出以光線操控微小物體的「光學鑷子(Optical Tweezers)」技術。
透過這項技術,研究人員得以利用雷射精確操控病毒、細菌以及活細胞等微小的生物物質,為生物學與醫學領域帶來重要的發展。
2018 年諾貝爾物理學獎得主亞瑟・阿什金(Arthur Ashkin)、傑拉德・穆魯(Gérard Mourou)以及唐娜・斯特里克蘭(Donna Strickland),皆在利用光線精密操控微小物質的技術發展上做出了重要貢獻。
他們的研究也被高度評價為「為工業及醫學領域開發精密儀器奠定了基礎」。

▲Strickland 教授參與研究的啁啾脈衝放大技術原理示意圖
這三位研究人員所取得的研究成果,促成了飛秒雷射(Femtosecond Laser)這項先進技術的發展。
飛秒雷射技術憑藉其創新特性,為醫學領域,尤其是視力矯正手術帶來了新的發展可能。飛秒雷射能夠穿過角膜上皮層,並精準作用於角膜基質層,因此被視為適用於視力矯正的先進技術。
SMILE 即是以飛秒雷射技術為基礎,透過極小的角膜切口,取出部分角膜基質組織,以達到改善視力的效果。

▲ 高功率雷射技術發展與輸出功率提升示意圖
飛秒雷射最重要的特點之一,是能透過超高速光脈衝,精準作用於目標組織,降低對周圍組織的影響。
主要應用於 LASIK 與 LASEK 的準分子雷射(Excimer Laser),相較於飛秒雷射具有較高的能量與較長的波長。由於波長較長,雷射在到達目標位置前,可能對周圍組織產生一定程度的影響。
因此,使用準分子雷射進行的視力矯正手術,通常會採取不同的手術方式,例如 LASIK 會先製作角膜瓣,再對角膜內部進行矯正;而 LASEK 則會先移除角膜上皮,再對角膜基質層進行矯正。

▲ 飛秒雷射穿過角膜上皮,在不損傷上皮的情況下,僅移除角膜基質
相較之下,飛秒雷射能以極短的脈衝時間及高速運作,精準作用於目標區域,降低對周圍組織的影響。透過這項技術,不需製作角膜瓣,也不必移除角膜上皮,即可直接針對角膜基質進行視力矯正,進而發展出全新的手術方式。
因此,在降低角膜組織損傷的同時,也能減少術中的不適感,並大幅降低因熱能所造成的角膜組織損傷、混濁及其他相關併發症。這項技術的發展,也成為促成 SMILE(微創小切口角膜基質透鏡取出術) 問世的關鍵技術之一。
SMILE 克服了傳統 LASIK 與 LASEK 部分手術方式的限制,在降低角膜組織影響的同時,也有助於降低乾眼症、角膜混濁等術後問題的發生風險。 SMILE 可說是現代光學科技與眼科醫學結合下的重要創新技術之一。
2. ZEISS 與飛秒雷射
前述飛秒雷射技術的代表性醫療設備之一,就是 ZEISS(蔡司)旗下的 VisuMax。VisuMax 運用飛秒雷射的高精密特性,透過精準的雷射能量在角膜基質層形成透鏡狀組織(Lenticule),再由醫師將其取出,以達到矯正視力的目的。

ZEISS(蔡司)是一家透過光學技術創新,長期為科學、醫學及產業發展做出重要貢獻的全球企業。19 世紀時,ZEISS 的光學顯微鏡成為 1882 年發現結核桿菌的重要基礎,隔年也在確認霍亂病原體的研究中發揮了重要作用。
20 世紀,ZEISS 相機曾於 1969 年阿波羅 11 號登月任務中使用;此後在 1970 至 1980 年代,透過高品質相機的普及,引領了電子產品普及的時代。
如同上述,ZEISS 的光學技術除了應用於顯微鏡及工業測量設備,也廣泛運用於眼鏡鏡片、智慧型手機、半導體製造設備等不同產業領域。
基於 ZEISS 長期研究及累積的技術所開發的 VisuMax,能夠在不損傷角膜前表面的情況下,精準調整所需的深度與位置,進行角膜基質透鏡(Lenticule)的取出,進而實現矯正近視與散光的創新手術。
尤其透過 SMILE 技術,ZEISS 對全球超過 1,300 萬例 SMILE 手術的施行做出了重要貢獻。其中,韓國已成功施行超過 150 萬例,這也充分展現了 VisuMax 在視力矯正手術領域所占的重要地位。
SMILE 是結合現代精密光學技術與醫療技術的先進視力矯正手術,其安全性與效果已在全球獲得驗證。在韓國,也透過各種臨床案例累積了豐富的數據與經驗,逐漸成為受到信賴的手術方式。
未來,我們也將持續為大家提供更多與雷射相關的資訊。
謝謝。
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