Ch.1 The Science of Refractive Surgery 屈光手術的科學基礎

一、Introduction：屈光手術的目標與分類

• Refractive surgery（屈光手術）的目標：減少日常活動對隱形眼鏡或眼鏡的依賴；為達最佳屈光結果，術前須以適當診斷工具仔細評估候選資格；每種術式各有優缺點，應依病人特性挑選。p.7
• 大致可分三大類：corneal（角膜）、scleral（鞏膜）、intraocular（眼內）。p.7
• Keratorefractive（角膜屈光）手術可為 incisional（切開）、laser ablation（雷射切削）或 refractive lenticule extraction（ReLEx、FLEx、SMILE，屈光透鏡取出）；其他使用 corneal inlays／onlays（角膜嵌入／覆蓋物）、corneal collagen shrinkage（膠原收縮）與 corneal crosslinking（角膜交聯）技術。p.7
• Scleral 手術：scleral implants（鞏膜植入物）或 anterior ciliary sclera（睫狀體前方鞏膜）雷射切除。Intraocular：phakic intraocular lens（PIOL，有晶體眼人工水晶體）植入，或 cataract surgery／refractive lens exchange（RLE，屈光性水晶體置換）合併 monofocal、toric、multifocal、accommodative、extended depth of focus（EDOF）IOL。p.7
• 本章重點在角膜屈光手術：角膜光學、影像、wavefront（波前）、biomechanics（生物力學）、laser–tissue interaction（雷射組織作用）與 wound healing（傷口癒合）。p.7

Table 1-1 Overview of Keratorefractive Procedures（角膜屈光手術總覽，location 皆為 cornea）

出處（Table 1-1）p.8

Table 1-2 Overview of Scleral and Intraocular Refractive Procedures（鞏膜與眼內屈光手術）

出處（Table 1-2）p.9

• 老花的角膜術式：Table 1-1 中列為 presbyopia 的是 corneal inlays／onlays；以 small-aperture（小孔徑）效果改變光學功能的 inlay 於 2015 年獲准治療老花。Table 1-1 中 CXL 列為 keratoconus 與 myopia（investigational）。另外，CK 於 2004 年獲 FDA 核准治療老花，用於非主視眼，終點為 −1.00 D 至 −2.00 D（BCSC 13 第 10 章）⁠^Q1612。p.8, p.32；BCSC 13 p.183

二、Corneal Optics（角膜光學）

• 眼睛大部分屈光力來自 air–tear interface（空氣–淚液介面）與角膜曲率的合併作用。正常淚膜對視力的不良影響極小；但異常淚膜——淚液過多（如 epiphora 溢淚）或淚膜改變（如 dry eye、blepharitis）——可大幅降低視覺品質。p.7–8
• 角膜前表面曲率約占全眼屈光力 80%，約 +49.00 D；因後表面為負屈光力（約 −6.00 D），全角膜屈光力約 +43.00 D。p.8
• 標準 keratometer（角膜弧度儀）與 Placido 式 topography 量的是前表面曲率半徑，再由前表面測量值推估全角膜屈光力；中央 K 值是由 paracentral（旁中央）3–4-mm 區的曲率變化率外推——這點對屈光手術後 IOL 度數計算非常重要（見第 9 章）。p.8
• 正常角膜由中央向周邊變平最多 4.00 D，且鼻側比顳側平，此形狀稱 prolate（長橢圓形）。p.8
• Fig 1-1 角膜輪廓：prolate（正常，中央陡、周邊平）；oblate（扁橢圓形）（例如 myopic ablation 後，中央平、周邊陡）；hyperprolate（超長橢圓形）（例如 hyperopic ablation 後）。p.9

三、Corneal Imaging for Keratorefractive Surgery 與 Corneal Topography（角膜地形圖）

影像技術與 Q value（非球面度）

• 技術：Placido disk–based 系統與 elevation-based（高度式）系統（含 scanning-slit 掃描裂隙與 Scheimpflug imaging）；電腦化系統還可顯示瞳孔大小與位置、規則／不規則散光指數、keratoconus 機率估計、simulated keratometry、角膜 asphericity，部分可整合 wavefront aberrometry 資料。任何自動篩檢系統都不能取代判讀角膜影像的臨床經驗。p.10
• Q value：Q = 0 球面；Q < 0 prolate（周邊相對平）；Q > 0 oblate（周邊相對陡）。正常角膜為 prolate，Q 約 −0.26⁠^Q1576。p.10
• Prolate 角膜因周邊曲率相對平，可將 spherical aberration（球面像差）降到最低；反之，oblate（周邊比中央陡）會增加誘發 positive spherical aberration 的機率。p.10

Placido 式 corneal topography 原理

• Placido disk 的環（mires）由覆蓋角膜表面的淚膜反射，擷取 keratoscopic image 後轉成電腦色階圖。影像來自淚膜前表面 → 淚液成分或量的不規則可能大幅影響 Placido 系統的品質與結果，因此判讀色圖與數值前先看 Placido 原始影像（mires）非常重要⁠^Q1576。p.10
• Placido 系統以儀器到角膜表面的連線（vertex normal）為參考，它不一定是病人的 line of sight（視線）或 visual axis（視軸），可能造成判讀混淆。p.10
• 常用兩種色階：absolute（standard）scale 與 normalized（relative）scale；色階頂端為最陡、底端最平；暖色（紅、橘）= 較陡，冷色（綠、藍）= 較平。p.10
• Absolute scale：固定色碼，35.00 D 至 50.00 D 間每色代表 1.50-D 間隔，同色永遠代表同屈光力 → 方便不同圖比較。Normalized scale：涵蓋該眼的屈光力範圍，提供較詳細的地形資訊；須注意色間的屈光度差——差太大可能掩蓋重要異常，差太小則可能「抹平」重要異常。p.10–11

Axial vs instantaneous（tangential）map

出處（Fig 1-3、1-4）p.12–13

• Placido 技術通常對角膜中央 1–2 mm 的曲率與屈光力成像不佳，可由 axial 指數近似，但中央值是外推的、可能不準⁠^Q1576。p.12

Corneal topography and astigmatism（地形圖與散光）

• 無散光的正常角膜：中央顏色相對均一、周邊自然變平（Fig 1-6A）。p.13
• Regular astigmatism（規則散光）：沿單一經線均勻變陡、可完全以柱鏡矯正；地形圖為沿單一經線、中心兩側軸線呈直線的對稱 bow-tie（領結形）（Fig 1-6B）⁠^Q1769。p.13
• Bow-tie 是 Placido 成像的 artifact（假影）：Placido 影像無法偵測正中央測量點的曲率，因此經線變陡在中央看似消失、離中心越遠越明顯⁠^Q1576。p.13
• Irregular astigmatism（不規則散光）：各種原因造成的不均勻變陡，無法以柱鏡矯正；會降低 corrected distance visual acuity（CDVA，矯正遠視力），並可能依不規則程度降低 contrast sensitivity（對比敏感度）、增加視覺像差。Rigid gas-permeable（RGP，硬式透氧）隱形眼鏡以淚膜填補不規則表面與鏡片之間，可矯正其造成的視力下降。p.13
• 地形圖對評估不規則散光很有幫助，表現包括 steep 與 flat 經線 nonorthogonal（不互相垂直，非相隔 90°）；上下或鼻顳側不對稱也可能顯現，但不一定代表病變。Fig 1-7：nonorthogonal axes 顯示 corneal ectasia（角膜擴張），為屈光手術禁忌⁠^Q1769。p.13–14, p.16
• 相對地，wavefront analysis（波前分析）可呈現 higher-order aberrations（高階像差），如 coma、trefoil、quadrafoil、secondary astigmatism⁠^Q918。p.14
• 傳統 excimer ablation 可矯正 spherocylindrical error，但不能有效治療不規則散光；topography-guided ablation（地形圖導引切削）可能有助於治療非由早期角膜擴張性疾病造成的不規則散光。p.14

Limitations of corneal topography（地形圖的限制）

• Tear film irregularities（淚膜不規則）⁠^Q1576。p.16
• Misalignment（未對正）：可能造成角膜頂點偏心的假象，類似 keratoconus⁠^Q1576。p.16
• Instability（每次測量間變異）、insensitivity to focus errors（對焦誤差不敏感）、覆蓋範圍有限（中央與角膜緣）。p.16
• 屈光手術後 simulated keratometry（SIM K）準確度下降；scanning-slit 的後表面高度值在角膜混濁時，或常在屈光手術後，準確度下降。p.16

四、Corneal Tomography、Indications for Corneal Imaging 與 Corneal Epithelial Mapping

Corneal tomography（角膜斷層造影）

• 表面曲率（屈光力）最適合用 Placido topography 表示；整體形狀（含空間厚度分布）最適合用 tomography 表示。Tomography 以多張 slit 影像重建角膜形狀，包含前、後表面 elevation（高度）資料⁠^Q918。p.16
• 方法：scanning-slit technology、Scheimpflug-based imaging、anterior segment OCT（可為屈光手術提供 epithelial mapping）。p.16
• 色圖可顯示相對任意平面（如 iris plane）的 z-height；但為了臨床實用，角膜表面圖會畫成與 best-fit sphere（最佳擬合球面）或其他接近正常角膜形狀之物體的差值。一般而言每台儀器、每張圖各自計算 best-fit sphere → 不同 elevation map 常參考不同的 best-fit sphere，無法精確比較（Fig 1-9）。p.16, p.19
• Elevation-based tomography 在屈光手術特別有助於描繪角膜與水晶體的前後表面形狀，可較準確判定眼部結構形狀的改變，尤其術後變化。p.19
• Fig 1-8 比較：Placido 只分析角膜表面特徵；OCT 清楚顯示厚度分布（基質與上皮），但整體表面曲率未能清楚呈現；dual Scheimpflug／Placido tomography 顯示表面曲率、pachymetry（厚度）、前後表面高度；Wavescan（波前影像）不顯示角膜表面輪廓或特徵，而是提供全眼光學系統的屈光不正與像差資訊⁠^Q918。p.17–18

Indications for corneal imaging（屈光手術的角膜影像適應症）

• Corneal topography 是屈光手術候選人術前評估的必要項目。角膜正常的病人約 2/3（two-thirds）呈對稱的 round、oval 或 bow-tie 形散光圖形。p.19
• 不對稱圖形：asymmetric bow-tie、inferior steepening（下方變陡）、superior steepening、skewed radial axes（放射軸歪斜）及其他非特異性不規則⁠^Q1769。p.19
• 地形圖可偵測不規則散光，其原因可能包括：異常淚膜、contact lens warpage（隱形眼鏡壓迫變形）、keratoconus 與其他擴張性疾病、角膜手術、外傷、疤痕、發炎後或退化性疾病。p.19
• 病因不明時可重複檢查，尤其戴隱形眼鏡或淚膜異常者出現可疑變陡圖形時；術前讓隱形眼鏡使用者停戴一段較長時間常有幫助，可讓地形圖與驗光穩定。p.19
• Keratoconus 或其他擴張性疾病病人一般不考慮 ablative（切削式）屈光手術（異常角膜可能出現不可預測的反應或進行性擴張）；forme fruste（subclinical，亞臨床）keratoconus 通常視為切削式屈光手術的禁忌；部分角膜屈光術式合併 CXL 作為替代治療的適用性仍在研究中⁠^Q1769。p.19–20
• 術前後比較可做 difference mapping（差異圖），並可幫助解釋 undercorrection／overcorrection、誘發散光，以及 small optical zone、decentered ablation（偏心切削）、central island（中央島）誘發的像差（Fig 1-10、1-11）。p.20–21
• 本章外（BCSC 13 第 7 章）：疑似 keratoconus 者（任一眼或雙眼有下方變陡的兩眼不對稱，或 asymmetric bow-tie 合併水平經線上下歪斜的陡峭放射軸）不應考慮 laser vision correction（LVC）；下方 "crab-claw"（蟹螯狀）圖形合併中央變平者，即使沒有臨床徵象，也有發生 pellucid marginal degeneration（PMD，透明邊緣角膜變性）或 "low-sagging cone" 型 keratoconus 的風險，可稱「pellucid suspect」，這些眼睛應避免 LVC⁠^Q1769。BCSC 13 p.133–134

Corneal epithelial mapping（角膜上皮厚度圖）

• 上皮可改變厚度以代償基質表面不規則：組織流失處可見上皮增厚。例如 keratoconus：上皮傾向在圓錐上方變薄、在鄰近基質變薄區增厚（Fig 1-12：錐體處局部變薄、周圍環繞增厚）。p.21–22
• 同樣地，myopic LASIK 後中央上皮增厚，增厚程度與切削的近視度數相關。上皮重塑可能明顯影響地形圖判讀⁠^Q1625。p.21
• 工具：spectral-domain OCT 或 very high-frequency digital ultrasonography（極高頻數位超音波）；上皮厚度變化可用於篩檢早期 corneal ectasia、偵測 warpage 圖形、評估 LVC 後穩定度。p.21

五、Refractive Error: Optical Principles and Wavefront Analysis（波前分析）

Measurement of wavefront aberrations（波前像差的測量）

• 目前臨床 wavefront analysis 有 4 種方法：Hartmann-Shack、Tscherning、thin-beam single-ray tracing、optical path difference；都產生 lower-order（如 sphere、cylinder）與 higher-order（如 spherical aberration、coma、trefoil）像差的詳細報告，可用於計算 custom ablation 及解釋病人的視覺症狀。p.22
• Hartmann-Shack wavefront sensor（臨床最常用）：低功率雷射聚焦於視網膜，視網膜上一點當作點光源，反射光往前經眼內光學系統到偵測器；無像差眼的光線平行射出、反射波前為平面。以 lenslet array（微透鏡陣列）取樣波前並聚焦於 CCD（charge-coupled device），各 lenslet 影像偏離預期焦點的程度決定 wavefront error（Fig 1-13）⁠^Q1764。p.22–23
• 波前像差目前最常以 Zernike polynomials（Zernike 多項式）描述，每項可正可負；大小以 root mean square（RMS，均方根）error表示（整個波前平均的偏差），RMS 越大像差越大。p.22–23
• 多數病人在 6-mm 瞳孔下 total RMS < 0.3 μm；多數高階 Zernike 係數平均值接近 0；影響視覺品質最重要的係數：defocus、spherical aberration、coma、secondary astigmatism⁠^Q1764。p.23
• Fourier analysis（傅立葉分析）：以正弦波轉換複雜形狀，所得形狀比 Zernike 更細緻，理論上可測量並治療像差更大的角膜。p.26

Lower-order aberrations（低階像差）

• Myopia、hyperopia、regular astigmatism 都是 lower-order（second-order，二階）像差：myopia 產生 positive defocus、hyperopia 產生 negative defocus；regular（cylindrical）astigmatism 的波前像差有 orthogonal（正交）與 oblique（斜向）成分。p.26
• 其他無視覺意義的低階像差：first-order（如 vertical／horizontal prism，稜鏡）與 zero-order（如 piston，對波前形狀無影響）。p.26

出處 p.14, p.26–27

Higher-order aberrations（高階像差）

• 波前像差受 pupil size（瞳孔大小）強烈影響，瞳孔放大時高階像差更明顯，可造成夜間視物困難：glare（眩光）、halos（光暈）、模糊、starburst（星芒）或 diplopia（複視）⁠^Q1764。p.26
• 高階像差也隨年齡增加，但一般認為其臨床影響被隨年齡增加的 miosis（瞳孔縮小）抵銷。p.26
• Laser vision correction 後低階像差下降，但 conventional surface ablation、LASIK 或 RK 治療近視後，高階像差（特別是 spherical aberration 與 coma）可能增加⁠^Q1573。p.26

Spherical aberration（SA，球面像差）

• 定義：通過水晶體或角膜的周邊光線聚焦在較中央光線的前方⁠^{Q1573 Q1764}。p.26
• Radially symmetric fourth-order aberration（徑向對稱四階像差）；臨床上是 night myopia（夜間近視）的原因，RK、conventional myopic LASIK 與 surface ablation 後常增加；點光源影像周圍產生 halos；為最重要的高階像差⁠^{Q1590 Q1764}。p.26
• SA 可能增加 depth of focus（焦深），但較高的 SA 會降低 contrast sensitivity⁠^Q1590。p.26

Coma and trefoil（彗差與三葉像差）

• Coma（彗差）：third-order；物面離軸點光源產生朝遠離光軸方向拖尾的模糊，影像像彗星（一端清楚、另一端模糊）。常見於 decentered corneal grafts（偏心角膜移植片）、keratoconus、decentered laser ablations（偏心雷射切削）⁠^{Q1573 Q1623 Q1764}。p.26–27
• Trefoil（三葉像差）：也是 third-order；可見於屈光手術後（尤其 RK）；相同 RMS 下影像劣化比 coma 少⁠^Q1623。p.27
• 本章外（BCSC 3 第 8 章）：角膜移植以 interrupted sutures（間斷縫線）縫合時會產生 trefoil 或 tetrafoil（四葉）高階像差，可藉拆線、加縫或 AK 處理⁠^Q1623。BCSC 3 p.294
• 其他高階像差雖多，只有少數具臨床意義。p.27

Effect of excimer laser ablation on higher-order aberrations

• Conventional excimer ablation 通常增加高階像差，程度與術前屈光度相關⁠^Q1606。p.27
• 標準 myopic 矯正後角膜變 oblate → 誘發 positive SA；hyperopic 切削作用於中周邊角膜，使中央曲率增加 → hyperprolate → 產生較多 negative SA。p.27
• 相較傳統切削，wavefront-optimized、wavefront-guided、topography-guided ablation 可能減少誘發的高階像差，原則上可能降低術前既有高階像差，並提供較好的視覺品質（尤其 mesopic 中間光度下）⁠^Q1573。p.27
• 本章外（BCSC 13 第 4 章）：lower-order aberrations 約占所有像差 90%，其餘為高階像差，眼鏡無法矯正；部分高階像差可造成對比敏感度下降、夜間 halos 與 glare，最常與這些症狀相關的是 SA 與 coma；wavefront-optimized 在近視病人加上周邊切削區，使角膜較 prolate 以減少 SA，不專門治療其他高階像差⁠^Q1606。BCSC 13 p.74

六、Corneal Biomechanics（角膜生物力學）

Characteristics of the stroma（基質特性）

• Stroma 是角膜的主要結構成分：膠原纖維排成約 200 層 lamellar sheets，這個膠原網絡主要負責角膜的機械強度。p.27
• Lamellae 與表面平行、與相鄰層角度交錯；後 2/3 基質的主要纖維走向為垂直與水平；前 1/3 基質纖維分支與交織較多 → 前基質生物力學強度較大。p.27
• Keratoconus：圓錐處分支纖維稀少，可能造成局部脆弱。前後基質的結構差異與評估 LASIK、PRK、SMILE 等術式的相對影響有關。p.27
• 前後基質的 glycosaminoglycans（GAG，醣胺聚醣）種類與分布不同；後基質較親水的蛋白影響基質的膨脹與承重性質。正常含水時應力在全層相對平均分布；corneal edema（角膜水腫）時前層 lamellae 承擔大部分應力、後層纖維鬆弛 → 可見延伸到 Descemet membrane 的 stromal folds（基質皺褶）。p.28

Evaluation methods（評估方法）

• 目前可用的儀器依賴 bidirectional applanation tonometry（雙向壓平眼壓計）或 Scheimpflug 影像的 corneal deformation（角膜變形）測量。p.28
• Noncontact bidirectional applanation：聚焦氣流壓陷角膜，記錄 2 個壓力——角膜向內移動達第一次壓平的壓力，及氣壓遞減時角膜由輕微凹陷回復的第二次壓平壓力；第二次壓力低於第一次，差值稱 corneal hysteresis（CH，角膜遲滯），代表角膜 viscous（黏性，因此時間相依）的能量耗散（Fig 1-20）。p.28
• Low CH 與 keratoconus 相關，且被認定為 glaucoma 進行性視野喪失的獨立危險因子。Fig 1-20：正常角膜為可重複的高振幅波峰、訊號雜訊少；KC 為低振幅波峰合併訊號雜訊。p.28
• 兩壓力的平均 = Goldmann-correlated IOP（IOPg）；corneal-compensated IOP（IOPcc）考慮角膜生物力學性質、與 central corneal thickness（CCT）無關；corneal resistance factor（CRF）代表對氣流的整體阻力，較偏重 instantaneous（elastic，彈性）性質。p.28–29
• Corneal deformation 法：ultra-high-speed Scheimpflug camera 監測 noncontact tonometer 氣流造成的角膜變形，計算各壓平階段的速度、長度與時間。p.29

出處 p.28–29

Changes in corneal biomechanics after refractive procedures（術後生物力學變化）

• LASIK：microkeratome 或 femtosecond laser 製作 flap（角膜瓣），再以 excimer 切削使 stromal bed 變薄。PRK：不做 flap，雷射直接作用於前基質。p.29
• SMILE：femtosecond laser 製作 3-dimensional lenticule，經 2–5 mm 小切口取出；不做 flap、最前層 lamellae（除小切口處）保持完整 → 可能有較好的生物力學穩定性；部分研究顯示 SMILE 後 CH 與 CRF 優於 LASIK 或 laser subepithelial keratomileusis（LASEK），可能因保留較硬的前基質。但 SMILE 後也有 ectasia 報告。p.29

七、Corneal Effects of Keratorefractive Surgery（角膜屈光手術如何改變角膜）

• 所有角膜屈光手術都靠改變角膜曲率：治療近視需中央曲率變平（減少），治療遠視需中央曲率變陡（增加）。技術：incisional、tissue addition or subtraction（組織增減）、alloplastic material addition（異質材料植入）、laser ablation。p.30
• 整體滿意度主要取決於屈光不正的成功矯正與能最大化視覺品質的角膜形狀；正常 prolate 形成非球面光學系統，oblate 角膜增加 SA 及 glare、halos、對比敏感度下降等視覺症狀。p.30

Incisional techniques（切開術式）

• 垂直角膜表面的切口改變角膜形狀，效果取決於切口方向、深度、位置、長度、數目；所有切口都造成局部變平。p.30
• Radial incisions（放射狀切口）：切口所在經線及相隔 90° 經線都變平。p.30
• Tangential（arcuate 或 linear）incisions：切口經線變平、相隔 90° 經線變陡，變陡量可能等於或小於主經線的變平量（Fig 1-21）→ 此現象稱 coupling（耦合）⁠^Q1771。p.30
• 增強效果的方法：縮小 radial incisions 的 optical zone（光學區）會增加其效果；tangential 切口越靠近視軸效果越強；tangential 切口加長（至多 3 clock-hours）效果也增加⁠^Q1621。p.30
• 最佳效果的切口深度為 85%–90%：保留完整後層 lamella，並使其餘 lamellae 最大程度前凸⁠^Q1621。p.31
• 切口數目與 optical zone 大小的 nomogram 可由 finite element analysis（有限元素分析）計算，但手術 nomogram 通常是經驗性產生；radial 與 astigmatic 手術的重要變數：病人年齡及切口數目、深度、長度。同一切口在年長者效果較年輕者大（因角膜硬度與傷口癒合）；IOP 與術前角膜曲率不是效果的顯著預測因子。p.31
• Femtosecond laser–assisted astigmatic／arcuate keratotomy（AK）：弧長、深度、位置精確；結合 iris registration（虹膜定位）可補償 cyclotorsion（眼球旋轉），有助切口準確落在預定經線；文獻記載結果良好，傷口裂開或角膜穿孔風險低（Video 1-1：penetrating keratoplasty 後）。p.31
• 本章外（BCSC 13 第 3 章）：RK 使角膜中央變平、周邊變陡成 oblate，減少近視但誘發 positive SA；diurnal fluctuation（日間波動）來自睡眠閉眼時切口的 hypoxic edema（缺氧水腫）→ 起床時中央變平（hyperopic shift）、日間稍後再變陡；PERK 研究中optical zone 越小，hyperopic shift 越大⁠^Q1621。BCSC 13 p.62
• 本章外（BCSC 13 第 3 章）：coupling ratio = 切口經線的變平量 ÷ 對側（相隔 90°）經線誘發的變陡量；ratio 1.0 → spherical equivalent 不變，> 1.0 → hyperopic shift；長、直、tangential 切口傾向使 ratio > 1.0，短 arcuate 切口則否；矯正 < 2.00 D 散光時 ratio 通常為 1.0，矯正 > 2.00 D 時傾向 > 1.0；LRI 一般不改變 spherical equivalent⁠^Q1771。BCSC 13 p.65–66

Tissue addition or subtraction techniques（組織增減）

• 除雷射切削外，以組織增減改變角膜形狀的 lamellar 術式主要屬歷史。p.31
• Keratomileusis（治療近視）：Barraquer 首創的角膜前表面「carving（雕刻）」，定義為以組織減除改變健康角膜球面或經線表面的方法。Epikeratoplasty（有時稱 epikeratophakia）：在角膜表面加上車床精製的捐贈組織 lenticule，產生遠視或近視變化。Keratophakia：在基質內加入組織 lenticule 或合成 inlay。p.31
• 組織減除重新受到關注：ReLEx、FLEx、SMILE 以 femtosecond laser 切出基質內 lenticule 取出以改變角膜曲率，不需 excimer ablation。p.31

Alloplastic material addition techniques（異質材料植入）

• 在基質內加入 hydrogel 等 alloplastic material，可改變角膜前表面形狀或屈光指數。例如 intrastromal corneal ring 的 2 個弧段置入基質的 2 個 pocket，依各弧段的輪廓與位置直接重塑表面——Fig 1-22：角膜中央變平⁠^{Q1578 Q1605}。p.32
• 本章外：ICRS 是以 polymethyl methacrylate（PMMA）製成的環形弧段，植入中周邊的後層基質，可使錐體置中，並可能有助於隱形眼鏡配戴；此手術有時與 CXL 合併施行，ICRS 植入合併接續（sequential）或日後（subsequent）的 CXL 治療可能有效（BCSC 8 第 9 章）。Table 9-1 中 EVO／EVO+ Visian ICL（phakic IOL）的材質為 Collamer（BCSC 13 第 9 章）⁠^Q1578。BCSC 8 p.225, p.227–228；BCSC 13 p.159
• 本章外（BCSC 13 第 7 章）：對 corneal ectasia，CXL 可減緩或停止擴張；另一選擇是 intrastromal corneal ring segments，已獲 FDA 核准用於 keratoconus，以重塑角膜、可能改善 UDVA，在較嚴重者可促使地形圖正常化以利 scleral lens 配戴⁠^Q1605。BCSC 13 p.134
• 另一類 inlay 以 small-aperture（小孔徑）效果改變光學功能，於 2015 年核准治療 presbyopia；其他形式的 corneal inlay／onlay 曾研究用於老花，但研究已中止；其中一個已核准產品因 corneal haze（角膜霧化）比例高而下市（見第 10 章）⁠^Q1612。p.32
• 本章外（BCSC 13 第 10 章）：2015 年 FDA 核准的小孔徑 corneal inlay 為 Kamra（通常植入非主視眼），後因併發症（包括 corneal haze 與遠距視力下降）發生率高，以及近距視力改善與病人滿意度的長期資料有限而停產；Raindrop hydrogel corneal inlay 於 2016 年獲 FDA 核准（植入 LASIK flap 下），因術後 corneal haze 等併發症發生率高，FDA 於 2019 年發布 class 1 recall 而下市。BCSC 13 p.188–189

Collagen shrinkage techniques（膠原收縮）

• 膠原加熱到臨界溫度 58°C–76°C 會收縮，改變角膜曲率。p.32
• Thermokeratoplasty（如 CK）一般避免用於中央角膜（會留疤），但可用於中周邊造成局部膠原收縮，同時使角膜中央變陡。p.32
• 這些技術因 regression（回退）、stromal scarring（基質疤痕）、irregular astigmatism 已大多被放棄。p.32

八、Laser Biophysics：Laser–Tissue Interactions（雷射與組織作用）

• 角膜屈光手術使用 3 種雷射組織作用：photoablative（光切削）、photodisruptive（光破裂）、photothermal（光熱）。Photoablation 是屈光手術中最重要的一種，以 excimer（「excited dimer」）或其他適當波長雷射打斷化學鍵；每光子 4 electron volts（eV）以上即足以打斷組織的 carbon–nitrogen 或 carbon–carbon 鍵。p.32

出處 p.32–33

Photoablative effects（光切削）

• ArF excimer 以電能刺激 argon 與 fluorine 氣體形成 dimer，產生 193 nm、每光子 6.4 eV 的光；193 nm 屬 UVC（high ultraviolet）範圍，波長接近 x-ray⁠^Q1577。p.33
• 此端光譜每光子能量高、組織穿透性極低 → 適合在組織表面操作；精準度高、組織熱擴散少；不穿透、不致死細胞 → nonmutagenic（不致突變），增加安全性（DNA 致突變發生在約 250 nm 範圍）。p.33
• Solid-state laser 可產生接近 193 nm 的光、不需毒性氣體，但製造的技術困難限制了臨床使用。p.33

Photodisruptive effects（光破裂）

• Femtosecond laser 經 FDA 核准用於製作 LASIK 角膜瓣及 SMILE 術式，也可用於 ICRS 通道與 lamellar 或 penetrating keratoplasty。它以 1053-nm 紅外光造成 photodisruption：組織轉為 plasma，產生的高壓高溫使組織快速膨脹，在角膜基質內形成微小 cavitation bubbles；連續脈衝即可切出 flap、lenticule（組織透鏡）、通道或角膜移植切口⁠^{Q1577 Q1630}。p.33
• 本章外（BCSC 3 第 2 章）：photocoagulation（光凝固）是眼科手術最常用的熱作用雷射組織作用，與蛋白及膠原變性相關——組織中的天然色素（主要為 hemoglobin、melanin）或染料吸收光轉為熱造成變性，常見應用如預防視網膜剝離的雷射光凝、panretinal photocoagulation、laser trabeculoplasty、laser iridotomy；photodisruption 最重要的眼科應用是 Nd:YAG posterior capsulotomy（後囊切開）；193-nm ArF excimer 的 photoablation 用於 PRK 與 LASIK。BCSC 3 指出以 Nd:Glass（femtosecond）雷射進行的新興角膜屈光手術方法（最常見為 LASIK flap，另有 FLEx、SMILE 等基質內切削）一般試圖達成的是 plasma-induced ablation，並說明它與 photodisruption 都依賴 plasma 生成、不一定容易區分⁠^{Q1630 Q290}。BCSC 3 p.134–136

Photothermal effects（光熱）

• 將 2.13 μm 的 holmium:YAG 雷射聚焦於前基質，角膜水分吸收能量產熱 → 局部膠原收縮、角膜隨之變陡；FDA 核准用於 low hyperopia，但因效果回退而不常用⁠^Q1577。p.33

• 本章外（BCSC 3 第 2 章，干涉與繞射）：眼鏡 antireflection coating（抗反射鍍膜）是 interference（干涉）的應用——鍍上厚度為特定波長四分之一的薄膜，使反射波相差半波長而完全破壞性干涉，消除反射；FA、ICG 血管攝影使用的 narrowband interference filter：所需波長在薄膜前後表面多重反射後同相射出、互相增強，其他波長異相射出而互相抵銷；diffraction（繞射）：波長較長（如紅光）者 Airy disc 較大、繞射較多，瞳孔越小繞射越大⁠^Q290。BCSC 3 p.122–126

九、Fundamentals of Excimer Laser Photoablation 與 Munnerlyn formula

• 所有 photoablative 術式都會移除角膜組織。以 broad-beam 雷射治療近視時，中央移除的組織量以 Munnerlyn formula（Munnerlyn 公式）估算：Ablation depth（μm）≈ degree of myopia（D）× optical zone diameter［OZ（mm）］² ÷ 3⁠^{Q1577 Q1636}。p.33
• Clinical example：屈光不正 −5.00 D、optical zone 6.0 mm → ablation depth = 5 × (6)² / 3 = 60 μm⁠^Q1636。p.33
• 臨床經驗證實實際改變量與角膜初始曲率無關。p.34
• Munnerlyn 公式凸顯雷射視力矯正的問題與限制：切削量隨 optical zone 的平方增加，但 optical zone 縮小時 glare、halos、regression 等併發症增加 → 為減少這些不良作用，optical zone 應 ≥ 6 mm⁠^{Q1626 Q1648}。p.34
• Surface ablation 作用於 Bowman layer 與前基質；LASIK 先做 lamellar incision，再切削下方角膜（通常在 stromal bed）。Flap 厚度：ultrathin 80–100 μm 至 standard 120–180 μm；LASIK flap 的厚度與直徑取決於器械、角膜直徑、曲率與厚度。p.34
• 近視：移除中央組織使角膜變平；遠視：移除中周邊甜甜圈狀組織使角膜變陡。p.34
• Multizone（多區）演算法：部分雷射以多個同心 optical zones 達成總矯正量以節省組織；可在中央提供全矯正，周邊漸縮區可減少切削與未切削角膜交界突變造成的症狀，也使較高近視得以治療。Fig 1-23：12.00 D 近視單區（6.5 mm）需 169 μm；多區（6.00 D 於 4.5 mm、3.00 D 於 5.5 mm、3.00 D 於 6.5 mm）在中央達成同樣 12.00 D 矯正只需 103 μm（依原圖說；但依公式逐區相加為 113 μm，課本圖說與計算不一致）。p.34
• Residual stromal bed（RSB，殘餘基質床）：製作 LASIK flap 並切削後須保留足夠基質以維持角膜結構；歷來（historical）的標準是 stromal bed 至少保留 250 μm；確保生物力學穩定所需的確切量未知，且可能因人而異⁠^{Q1567 Q1591 Q1608}。p.34
• 本章外（BCSC 13 第 2 章，Fig 2-6）：RSB = CCT −（flap thickness + ablation depth）；percent tissue altered（PTA）=（flap thickness + ablation depth）÷ CCT。圖例：CCT 500 μm、flap 120 μm、切削 80 μm → RSB 300 μm、PTA 40%⁠^{Q1591 Q1608}。BCSC 13 p.52
• 本章外（BCSC 13 第 2 章）：手術因素中建議避免 RSB < 250 μm 或 < 50% 原角膜厚度，遵循此原則可能降低但不能消除 ectasia 風險；post-LASIK ectasia 的可能危險因子包括 RSB < 240 microns⁠^Q1567。BCSC 13 p.53, p.55
• 本章外（BCSC 13 第 4、5 章）：早期原本為限制切削深度而用的小 ablation zone，在 surface ablation 產生較多 haze 與 regression，並引起 surface ablation 與 LASIK 的主觀 glare、halos 問題；目前使用的較大治療直徑（optical zone 與漸進式非球面周邊 blend zone）可改善近視與遠視治療的光學品質與屈光穩定性；glare、ghost images、halos 最常見於較小切削區（直徑 < 6.0 mm）、嘗試較高球柱度矯正，以及術前已有類似症狀者⁠^{Q1626 Q1648}。BCSC 13 p.88–89, p.97

十、Types of Photoablative Lasers 與 customized ablation（客製化切削）

Types of photoablative lasers（光切削雷射種類）

出處 p.34–35

• 目前臨床多數 excimer laser 採用某種 variable 或 flying spot 切削模式。p.35

Wavefront-optimized、wavefront-guided 與 ray tracing–optimized ablation

• Conventional 切削的 blend zone 小，近視矯正後角膜較 oblate → 可能誘發某種程度的高階像差（尤其 SA 與 coma）；原因是周邊角膜相對於中央射出的脈衝較傾斜，打到周邊角膜的脈衝效率相對較低。p.35
• Wavefront-optimized（WFO，波前優化）：考慮角膜曲率、增加周邊脈衝數，維持較 prolate 的角膜形狀，使高階像差的誘發降到最低，常帶來較好的視覺品質與較少夜視問題⁠^{Q1641 Q1573}。p.35
• WFO 與傳統切削一樣只以病人的驗光度數（refraction）程式化；不直接處理術前既有高階像差，但近期研究發現絕大多數病人術前並無明顯高階像差；優點還有比 wavefront-guided 快，且省去 aberrometer（像差儀）的額外費用⁠^Q1641。p.35
• Wavefront-guided（WFG，波前導引）：wavefront-sensing aberrometer 量得的像差資料以電子方式傳到雷射以程式化切削（不同於只用主覺驗光的傳統與 WFO）；目的是同時治療 lower-order 與 higher-order aberrations；矯正高階像差需 non–radially symmetric（非徑向對稱）切削圖樣，量常遠小於矯正 defocus 與散光所需⁠^Q1641。p.35
• WFG 以「期望波前與實際波前的差」產生 3-dimensional 切削圖；需精確 registration：取得波前前在 limbus 做標記，或 iris registration（比對虹膜紋路參考點，補償 cyclotorsion 與 pupil centroid shift，瞳孔中心偏移）；術中 pupil-tracking system 幫助維持置中；另一可能優點是治療資料直接由 aberrometer 傳輸，不需手動輸入，有助避免抄寫錯誤。p.35–36
• Ray tracing：電腦演算法，依全眼 wavefront、角膜前後表面 tomography 與 interferometry 生物測量（角膜厚度、前房深度、水晶體厚度、眼軸長）計算切削；optical ray-tracing customization 結合 Scheimpflug tomography、interferometry 與 Hartmann-Shack wavefront 資料，套入虛擬 3D 眼模型產生幾何 ray tracing 切削。p.36

Topography-guided（TG，地形圖導引）laser ablations

• 概念類似 WFG，但用驗光與 corneal topography 資料，而非全眼 wavefront 資料；已成功規則化角膜，改善 decentered ablation、small optical zone 與不規則角膜表面者的視力。p.36
• 現已有一款 TG 雷射也核准用於正常角膜；向 FDA 報告的 249 眼近視（合併或不合併散光）以單一系統接受 TG 切削，安全性、有效性、準確性與穩定性結果極佳。p.36

出處 p.27, p.35–36

十一、Corneal Wound Healing（角膜傷口癒合）

• 所有角膜屈光手術都高度依賴傷口癒合：滿意的結果需要調控癒合過程，或利用正常癒合。p.36
• AK：先使角膜變弱，再永久癒合——epithelial plugs（上皮栓）被膠原取代並重塑，以確保穩定、避免長期 hyperopic drift（遠視漂移）。p.37
• PRK：希望上皮快速癒合、盡量少刺激下方 keratocytes（角膜基質細胞），以避免疤痕與 haze。p.37
• LASIK：術後早期靠完整上皮與健康內皮封住 flap；之後周邊需癒合以固定 flap、避免晚期移位，並盡量減少不規則散光；中央則必須不出現明顯癒合，以維持視軸清澈。p.37
• 除基質癒合外，corneal nerves（角膜神經）再生對維持正常眼表與良好視覺功能非常重要；再支配延遲或困難可能造成角膜知覺下降或異常、淚膜不穩定與 dry eye 症狀⁠^Q1625。p.37
• 本章外（BCSC 13 第 7 章）：LVC 製作 flap 或切削時切斷角膜神經，可能造成角膜知覺喪失，多數病人為暫時性（持續 3–6 個月）；角膜暫時的 neurotrophic（神經營養性）狀態可能導致 punctate epithelial erosions、淚液分泌減少、tear breakup time 縮短等。一項回顧中，LASIK 後不滿意的病人最常見的診斷是 dry eye 症狀與 blepharitis，其中絕大多數症狀在術後 3–6 個月緩解⁠^Q1625。BCSC 13 p.131

Wound healing cascade（癒合級聯）

• 級聯部分取決於傷害性質：上皮受傷可能導致下方 keratocytes 因 apoptosis（凋亡）流失；其餘 keratocytes 產生新的 GAG 與膠原，量部分取決於 epithelial defect 持續時間與基質受傷深度。p.37
• PRK、chemical burn、外傷等傷及上皮與 epithelial basement membrane（EBM，上皮基底膜） → 上皮來源的 transforming growth factor beta（TGF-β）對基質的訊號增加 → TGF-β 使 fibroblasts 與 fibrocytes 分化為 myofibroblasts（肌纖維母細胞） → 沉積極不規則的 extracellular matrix（細胞外基質）→ 透明度改變、形成 haze。p.37

Selected complications（併發症）

• Corneal haze：部分病例的傷害後級聯可造成位於上皮下前基質的 haze，surface ablation 後可持續數年；但臨床顯著者只占少數眼睛。Haze 的傾向隨切削較深、表面較不規則、persistent epithelial defect（上皮缺損持續）而增加，最後者導致 myofibroblast 分化⁠^Q1625。p.37
• LASIK 後中央 flap interface 的 haze 極罕見，可能因上皮傷害不明顯（訊號少）或保留部分完整表層神經。p.37
• LASIK flap response：斷開的 lamellae 間隨時間只有有限且不完全的癒合；lamellae 初期靠內皮細胞產生、完整上皮輔助的 negative stromal pressure（基質負壓）固定。即使治療多年後仍可打開 lamellar interface、掀起 flap，表示癒合極少；LASIK flap 也可在術後多年因外傷移位⁠^Q1625。p.38

Drugs to modulate wound healing（調控癒合的藥物）

• 各種藥物調控 surface ablation 後癒合的價值仍有爭議。美國醫師通常使用逐漸減量的 corticosteroids 減少術後發炎；mitomycin C（MMC）曾於 excimer surface ablation 後塗於 stromal bed，嘗試減少 haze 形成。p.38
• Vitamin C 被假設可保護角膜免於 excimer 雷射的 UV 傷害，但尚未有 randomized prospective clinical trial；多種 growth factors（含 TGF-β）被發現可促進 PRK 後癒合。p.38
• Losartan：angiotensin II receptor blocker，也是 extracellular signal-regulated kinase（ERK）調節的 TGF-β 訊號抑制劑；在兔子中可減少 PRK 及其他角膜傷害（外傷、化學灼傷、Descemet 傷害）後的 myofibroblast 生成與晚期 haze；topical losartan 在 5 種兔子角膜傷害模型中都比 vehicle 減少纖維化與疤痕；人類的初步病例報告也顯示雷射屈光手術併發症後疤痕纖維化減少。p.38

十二、Emerging Technologies：Ocular Light Scatter Evaluation（眼內光散射評估）

• Intraocular light scatter（straylight，散射光）：光在角膜、水晶體、視網膜的反射、折射與繞射，以及穿透鞏膜與虹膜的光所造成；降低透光、影像對比與視網膜影像品質。p.38–39
• Forward scatter（前向散射，朝視網膜）：相對入射方向偏離 < 90°，在視網膜形成 veiling luminance（遮幕亮度）→ 視網膜影像對比下降、glare；backward scatter（後向散射）：偏離 > 90°，主要結果是到達視網膜的光量減少。因前向散射直接影響視覺表現，測量它非常重要。p.39
• 市售儀器最常見的方法之一是 double-pass technique（雙程技術），以 objective scatter index（OSI，客觀散射指數）量化前向散射，反映淚膜不規則與眼內透明度喪失造成的散射；OSI 由 0（無散射）到 25（高度散射）。其他方法：量化 optical straylight 或 psychophysical（心理物理）測量；此技術可用於評估光學結果不理想的病人。p.39