近视是全球三大疾病之一，全世界近视人口超过14亿，6亿在中国，更可怕的是，在中国90%青少年都是近视患者。
目前治疗近视的主要手段是屈光手术，目前颇为流行有基于激光技术的角膜矫正手术，使用激光烧蚀技术来磨薄角膜，从而达到治疗目的，但是这样的手术也因磨薄了角膜而存在一定风险。
日前，哥伦比亚大学的科学家们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。（回复关键词“近视”获得论文）
要想说清楚这项新技术到底有多厉害，麓帮主先给大家介绍下近视的主要原因，以及目前常用的治疗方法。
首先让我们来看看，什么是近视？
正常情况下，我们在看一个物体的时候，物体反射的光线经过角膜，穿过瞳孔，再经过晶状体的折射，穿过玻璃体，最后汇聚到我们的视网膜上。我们就可以清晰看到面前的物体是啥了。
视力正常情况
但是呢，对于近视的人而言，来自物体的光线在达到视网膜之前就汇聚在一起了，所以我们看到的物体是模糊不清的。
近视主要的原因，麓邦主这里就只介绍两个常见的。
◤第一个就是角膜的曲率变了（简单的理解就是原本平缓的角膜，变得陡峭了）。
◤第二个原因是眼球的眼轴变大了。这就好比投影仪原本投在2米外的墙上很清楚，但突然有人把投影仪挪到离墙3米的地方了。如果你稍加注意，会发现那些高度近视的人，眼球是凸出的，这就是眼轴变大的表现。
◤基于此，发明家们很早就发明了眼镜，用来矫正视力。如果你不想戴眼镜，也可以使用隐形眼镜。◢
传统激光近视手术什么样？
目前，治疗近视的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，也有患者在手术后几年时间，受到干眼症的困扰。
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，存在一定风险。专家认为，这个过程是侵入性的，可能会弱化角膜，甚至有可能引发术后并发症。不仅如此，这样的手术并不是大多数人群受用，如果患者角膜较薄的话，就不适用这样的手术。手术一般包含二个步骤：一是制作角膜瓣;二是进行角膜基质层切削。
◤激光切削角膜……在手术中闻到的烧焦味，就来自这个步骤
无创新技术什么样？
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。
论文通讯作者Chao Wang与Sinisa Vukelic（两位都是眼神相当犀利的帅哥啊）
和传统的屈光手术相比，Sinisa Vukelic和Chao Wang开发的新方法优势就凸显出来了。不削角膜，也不用激光气化角膜。直接用飞秒振荡激光（1飞秒 = 10^-15秒）改变角膜的结构。
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。
实际上，Sinisa Vukelic和Chao Wang用的飞秒振荡激光，能量极低、振荡频率却极高，被照射的角膜区域，里面的水分子会电离，产生活性氧簇，活性氧与角膜里面的胶原蛋白发生反应，形成新的化学键或化学交联。就这样巧妙的改变了角膜的结构，改变角膜的曲率，而不破坏角膜。他们的研究文章发表在今年五月份的Nature Photonics上。
“ 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。”
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磨薄手术。这项研究有望完全治愈近视、远视、散光等眼部疾病。
该实验分别在猪眼和活体兔眼上进行，其中，该实验总共用了60颗猪的眼睛来进行实验，这些猪眼是在猪死后两小时内冷冻保存并送至实验室的。（此刻小编想起了最近当红纪录片《人生一串》中的画面，如下图）
原理如下：
动物体内绝大多数组成部分是水，眼睛中也不例外。该手术的第一步，是利用飞秒激光电离眼角膜中的水并产生活性氧；
第二步，在角膜中产生的活性氧会同角膜中的胶原蛋白纤维表面发生化学反应使这些纤维彼此之间发生交联反应，这种反应可以改变角膜的光学特性（曲率），从而近似于在我们的眼睛上戴上了一副近视眼镜。
二次谐波图像证明了手术后胶原蛋白纤维的密度和均一性都提高了。
同时，猪眼上的实验结果证明了此手术可以有效改变眼睛的屈光度，进而有可能治愈近视。
此实验的激光光源为钕玻璃固体飞秒激光器，脉冲时宽为99fs，重复频率为52.06MHz，激光波长为1059.2nm，利用数值孔径为0.6的物镜对激光光束进行聚焦，聚焦后激光的平均功率为60mW，将样品(眼睛)放置在三维电动平移台上进行手术。
为证明该手术基于较为温和的光化学反应而非激光热烧灼原理，研究者对手术过程中眼部的温度进行了测量。实验表明，激光照射区域的眼部温度仅比周边温度上升了6.5摄氏度，这也说明：以后做近视治愈手术，应该不用再闻到烧焦味了！
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。
对兔子进行的活体实验
“ 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。”（小编无限期待，哪天出一个修复皱纹的技术赶紧出现~~）
1.Wang, C.; Fomovsky, M.; Miao, G.; Zyablitskaya, M.; Vukelic, S., Femtosecond Laser Crosslinking of the Cornea for Non-Invasive Vision Correction. Nature Photonics 2018, 12, 416-422.
2.https://phys.org/news/2018-05-noninvasive-technique-vision.html
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