非侵入式視力矯正結合AI演算法 - 工程師

非侵入式視力矯正結合AI演算法

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隨著3C產品深入人類的生活，也造成對眼睛的使用過度的問題。據專家預測，至2020年全
球將有大約25億人受近視症狀所苦。雖然，近視雷射手術有著較高的成功率，但也因為手
術是侵入性，病患可能會受到術後併發症的影響。例如：LASIK（Laser-Assisted in
Situ Keratomileusis，準分子鐳射原位角膜磨鑲術）這種用雷射治療的手術會削薄角膜
，有弱化角膜機能的風險，同時造成病患的心理不安和恐懼的缺點。

最近，哥倫比亞大學工學院研究員Sinisa Vukelic研發出一種非侵入、可永久矯正勢力的
新型手術，這項新科技將成為傳統雷射手術外的另一個選項。

他突破性創舉在於使用了一種名為「飛秒振盪器」（Femtosecond Oscillator）的超高速
雷射儀器，此儀器可以用高重複頻率輸出微量的脈衝能量，目前從臨床前模型表現來看，
大有可為。若成功的話，可用於更多常見的眼部疾病治療，例如近視、遠視、散光和不規
則散光等等，且醫生甚至不需要碰觸到病患就能進行治療。

他依據角膜組織的生化與生物力學特性去做選擇性、局部性的改造，因此改變了角膜組織
的樣貌。他的創新手法以不傷害細胞、避免造成組織破壞的前提下，用飛秒振盪器去改變
膠原組織的生化及生物力學特性。此技術可以輸出足夠的功率去誘導預設範圍內的低密度
等離子體，但不會過度輸送而損害到治療區域內的組織。

換句話說，Vukelic透過低密度等離子體去誘導角膜內的水離子，並使其離子化。這種電
離會產生活性氧類，也就是一種含氧、易於與細胞中其他離子反應的不穩定分子。此分子
會反過來跟膠原纖維相互作用並形成化學鍵或交叉鏈接；而這些交叉鏈接的選擇性導入，
會誘使受治療的角膜組織產生力學性能的變化。

當我們把這項新技術應用在眼部角膜組織時，其所產生的交叉鏈接會改變治療部位的膠原
特性，最終在整個角膜產生巨觀結構的變化。此療程會電離角膜內的目標離子卻不會瓦解
角膜組織(Optical Breakdown)。也就是藉由光化學程序而不會破壞組織，且治療後的狀
態也會保持穩定。

Vukelic團隊目前正積極打造臨床模型，並計畫在年底(2018)前啟動臨床實驗。還有，他
將開發能預測角膜反應的方法並發展出雷射放射的函數公式，例如預估治療時角膜會如何
變形。若研究人員能掌握角膜出現的變化，就可以將療程個人化。比如說可以先掃描個別
患者的角膜，再用Vukelic推導的演算公式去做個別的療程微調，如此更能進一步的改善
病人的視力。

該項技術，將開啟膠原組織無創修復之潛在應用商機，不僅運用在眼部的透明物質上，只
要是富含膠原的組織，都可以利用這個技術進行治療。Vukelic正與Gerad Ateshian教授
團隊合作，將該療法應用在早期骨骼關節炎的療程，而初步成果相當的樂觀。

Sinisa Vukelic之專利申請方面，關於雷射膠原組織相互作用，其專利家族及請求項說明
，如下表：
摘要
本公開的主題提供用於在未使用光敏劑(例如，核黃素)的情況下通過誘導組織中含有的水
的電離來產生自由基而在諸如軟骨或角膜的人體組織中誘導膠原交聯的技術，所述自由基
在所述人體組織中誘導化學交聯。在一個實施方案中，飛秒雷射器以足夠低的雷射脈衝能
量操作來避免對組織的光學破壞。在一個實施方案中，所述飛秒雷射器在紅外頻率範圍內
操作。

Claim 0001
1.一種在含有水的組織中誘導交聯的方法，所述方法包括：通過使水分子電離來生成活性
氧物質，所述電離包括將光聚焦在含有水的組織上；所述光的所述聚焦和強度足以在未對
所述組織的分子造成光學破壞的情況下引起水的電離；所述光的頻率範圍被選定為在未直
接形成共價鍵的情況下激發水分子。

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