刀尖上的华尔兹

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据统计，我国有4亿多人患有不同程度的近视，平均每4人中就有一个是近视眼。目前，进行准分子激光矫正手术是治疗近视眼最有效的方法之一。用激光打磨眼角膜，调整角膜的弯度，使其能够准确地将外界光线聚焦在视网膜上，从而达到改善视力的效果。施行激光矫正手术，要切开角膜的上皮，用微型角膜刀进行手术，这是当今最先进的手术技巧之一。（图1）

复旦大学眼耳鼻喉医院褚仁远教授说，角膜手术是把角膜表皮切开，再对下面的组织用激光进行弯度改造，改造好后，再将表皮盖上恢复角膜原状。

人类角膜由五层组织组成，从前到后依次为上皮细胞层、前弹力层、基质层、后弹力层和内皮细胞层，上皮瓣就是在上皮细胞层和前弹力层之间分离，基质瓣是从基质层内部分离，目前近视眼手术的趋势是上皮瓣手术。

和传统手术相比，这种手术的术后恢复时间要长一些。（图2）

人类眼角膜的平均厚度为550微米，而角膜上皮的厚度仅有55微米，是角膜厚度的十分之一，比一根头发丝还要细。要进行这项激光矫正手术，必须把 角膜上皮与其他组织分离，分离不均匀或者不完全，会造成术后角膜留疤、疼痛加剧、散光、视力恢复不佳、恢复周期长等一系列问题，这让许多想要通过手术摆脱困扰的患者望而生畏。

褚教授发明微型角膜刀之前，我国的激光矫正手术普遍采用国外的角膜刀。这种角膜刀一套设备需60多万元，而且，这种角膜刀的设计不适合中国人的眼球结构，在切割角膜上皮的均匀度和完整度上存在一定的缺陷。

褚教授从事近视眼治疗将近50年，深知这种缺陷在手术中存在隐患，因此，他决心改进角膜刀，创造出性能更好，更适合中国人眼球特征的角膜刀。

褚教授找到了多年从事医疗器械研究的高级工程师张宝华，两人一起开始了漫长的研发之路。

要想改进角膜刀，必须克服传统角膜刀的不完美，在近视眼矫正手术中，需要用吸环吸住眼球，避免眼球移动造成角膜上皮切割不均匀。而传统的吸环在吸附眼球时，吸孔容易被角结膜堵塞，无法真正稳定眼球。那么，怎么才能更好地稳定眼球呢？（图3）

经过4年的时间，他们在做了一万多次猪眼球实验后，终于找到了手术时固定眼球的解决方法。

褚教授说，眼球是软的，国外的吸环有时吸不住，不稳定。我给张保华总经理提建议，是不是在吸环上多打几个孔。他问要弄几个孔，我说最好360个孔。他说这怎么行，为什么不挖个漕沟？在吸环上打出漕沟，吸力分布就均匀了。2000年，带沟槽的吸环研制成功后，我们不知道申报专利，这技术让外国人学去了。

经过改进后，国产角膜刀的吸环周围多一个360度的槽沟，从而避免了角结膜堵塞吸孔，使吸环能够牢牢地稳定眼球。

然而，眼球本身有一定的弧度，一个刀片要均匀地切开上皮，而不连带其他组织，除了要在手术中保持眼球稳定外，最好使刀具能随着眼球的弧度，而改变自身的切割方向和速度。但是，要想在上皮切割手术中实现这个想法却十分困难。在此之前，几次尝试外国的角膜刀都不行，甚至有人说，这是不可能实现的愿望。为了给更多的病患者减轻痛苦，褚教授和张宝华召集研发人员，向这个难关发起了挑战。（图4）

那么，角膜刀如何才能适应眼球的弧度呢？

原来使用平推式的角膜上皮刀，它可以很均匀地控制切割速度，使上皮瓣的厚度从周边到中央是均匀的。而旋转式的切割刀切割时，边缘的速度相对快一些，中央部分相对慢一些，怎么才能使这个角膜上皮瓣做出来后，是均匀一致的厚度呢？

褚教授说，使切割刀转动快的部位的刀刃钝一些，而转动慢的部位刀刃锋 利一点，刀刃的厚薄不一样，就解决了均匀的问题。

改进刀具应用临床后，近视眼手术的完美率大大提高。然而，褚教授又发现了不完美的案例。原来，刀片在切割角膜上皮时，会对眼球有一定的压力，使眼球产生了对刀片的反作用力，正是这种反作用力的恒定性影响了刀片切割的均匀性。

如何克服眼球对刀片的反作用力？

有一次，一个大夫手术后对褚教授说，我怎么又切得比较深了。为此，褚教授一夜没睡，他觉得尽管问题不大，总归不理想。功夫不负有心人，他想到把刀片镂空就可以解决问题。

改造后的角膜刀片上多了一个槽沟，使刀片工作时有了一定的弹性，刀片能随着压力的变化而调整，正是这个小小的改进，使角膜刀的性能提高了一大截。（图5）

经过临床验证，改进后的角膜刀将切割上皮的不完美率从10%降至1%以下，大大减少了近视眼手术的风险。2006年，这套经过十年研发出来的角膜刀获得了国家技术发明二等奖。褚仁远和张宝华10年的辛苦终于得到了肯定。然而，正是这把满载荣誉的刀，在第一次出国展览时，就遇到了大麻烦。

张保华总经理拿他们研制的角膜刀到法国，参加欧洲眼科联会。展会上，来了法国毛利亚公司总裁、总监等一批人，看到中国参展的角膜刀，他们说你们仿造我们的刀，你们赶快撤摊，不撤摊我们要叫警察了。张总说，你仔细看看，我们的角膜刀手术时是旋转的。你们的产品没有这个技术，怎么能说是仿造你们的呢？他们当时哑口无言。第二年在美国开世界眼科会，张宝华对法国科技部的负责人说，你们怎么不叫警察来呀？他笑着说，我就是想看看你们的这个关键技术。中方代表很大方地向他们介绍了自己的产品。

经过这次风波，褚仁远教授和张宝华更加注重知识产权的保护，不仅申请了中国专利，还先后申请了法国专利、美国专利，中国制造的微型角膜刀终于得到国际的认可。在治疗近视眼的角膜上皮切割手术中，国产角膜刀性能领先世界水平。然而，在进行国内推广时，这款功能好、价格低、更符合中国人特征的角膜刀却遭到了冷遇。

褚教授说，虽然自主研制的角膜刀获得国家科技进步二等奖。但是，推广这个产品时遇到很大困难，特别是大医院，不认可国产品。这也不足为怪，事实上，目前医学界所用的高精尖仪器设备，甚至手术用的缝合线，几乎都是进口产品。倒是一些中小城市的医院、基层医院愿意使用国产医疗设备。（图6）

从创新角度审视国产角膜刀，是典型的创造，是用新的原理解决实际问题，是新的设计，创造出新的产品，国产角膜刀更适合东亚人种，更适合中国人，比国外的同类产品更先进。

推广初期，角膜刀得不到很多大医院的认同，张宝华转换思维将目光投向中小城市，凭借良好的性能，国产角膜刀得到广泛的认可，许多大医院也渐渐接受这款国产角膜刀。目前，国产微型角膜刀已应用于147家医院，褚仁远教授和张宝华经过10年的努力，克服三大难关研发的角膜刀，将为更多的近视眼患者带来清亮的世界。