红光之谜层面安全性细胞(红光阈值细胞眼底激光)

我是赵小刀，我是一名眼科医生
红光治疗作为一种创新的近视控制技术，因其突破性疗效而受到广泛关注
尽管如此，其安全性问题始终是医疗专家和家长们最为关心的焦点
在执行红光治疗的过程中，我们强调必须定期进行眼底OCT检查，通过高清的视网膜断层成像，及时发现并处理任何细微的异常，保障治疗的安全
尽管去激光化的弥散漫透射红光技术已广泛推广并显著消除了一些严重的眼底异常，但医疗界仍普遍存在担忧，怕红光治疗可能对视网膜感受器和色素上皮（RPE）细胞产生难以察觉、无明显临床症状的影响
我们这些经常开具红光治疗处方的医生只能依赖于广泛的临床实践和长期的病例跟踪，结合现行的检查指标和患者的主观感受来评估其安全性
通过深入的数据分析和理论计算，我们了解到这种去激光、宽角度弥散的红光治疗方法，在眼底辐射水平上远低于中国国家标准和美国ANSI标准规定的安全阈值，故而认为其足够安全
但这并不能彻底消除大家的顾虑，有人说安全标准没有考虑到故意长期暴露的情形，还有人担心行业法规中所设定的光安全标准，“MPE（照射到角膜的最大功率密度）所依据的主要指标是暴露后通过眼科检查检测到的最小可见病变 (MVL) 的存在”（引自ANSI Z136.1-2022 附录）
而我们知道，人体的细胞普遍存在代偿能力，有可能存在细胞层面有异常改变但眼睛没有异常感觉的情况
例如OK镜可能发生的两种不良反应：角膜内皮细胞的损失和角膜光密度值增高、透明度下降，这都属于在细胞层面可以观察到异常，但眼睛却没有异常感觉的情况，所以我们可以容忍这些不良反应的发生，只要做好定期的复查，发现明显异常数据时，及时停用即可
内皮镜检查，可以清楚地看到每一个内皮细胞如果眼底也能有这种细胞尺度的检测设备就好了，有没有损伤一目了然，就再也不需要争论不休了
有人说现在没事不代表未来10、20年没事，如果能有细胞层面的观察，这种言论也就可以作古了
这个期盼，终于在2024年走入了现实，全球首台商用自适应光学眼底影像系统，南京博视医疗的国产之光“星镜”问世了
这是我国眼科医疗技术发展的一大里程碑，标志着国产眼科医疗设备的创新和研发能力达到了新的高度
原理：荧光自适应光学扫描光检眼镜 (FAOSLO) 进行的视网膜成像技术提供了光诱导变化的体内细胞尺度测量，可以非侵入性地揭示光感受器和视网膜色素上皮（RPE层）的细胞水平变化
“星镜”技术让我们能够直接观察到眼底细胞的细节，实现了以往仅在学术文献中才能见到的视锥细胞密度检测，其成像的清晰度令人赞叹
极个别缺乏实践经验的医生说红光会照坏眼底，这是没有依据的杜撰，还是确有其事？这个问题现在终于可以用扎实的科学结论来揭秘啦
一些医生声称红光治疗会损害眼底，但这种说法更多的是出于对激光的顾虑，缺乏事实依据
究竟红光是否会对眼底造成损伤？这个疑问长久以来困扰着众多家长
如今，我们终于可以依据坚实而确凿的科学研究来澄清这一疑团
以往激光安全标准是基于临床可以检测到的异常来设定的，现在有了星镜，就可以用更加严苛的标准——细胞层面是否异常来重新定义了
国外团队在猴子眼睛上进行了非常详实的测定，使用“星镜”设备观察眼底细胞接受激光照射之后的变化，给出了不同波长的激光造成损伤的辐射量阈值，重新定义了激光安全标准
研究发现细胞尺度的安全阈值是原有临床层面安全线的1/3，最新研究结果已于2024年2月28日发表
这项研究对我们颇具价值，可以作为红光治疗防控近视时，所应使用能量的重要参考
今天我们就来一起学习一下
这篇研究涉及到很多参数和数据，对于大部分人来说比较陌生，我会细致地讲解，作为新时代的儿童近视防控医生，请务必认真学习：（本文专业度较高，专业人士可深入阅读，家长可直接下划至文末看结论）一个激光光源有两个参数：发散角和对向角
发散角决定了发射出来的总功率中，有几分之一的能量最终能够进入瞳孔到达眼底，额定功率下，发散角越大，进入瞳孔的光能就越少；对向角就是眼睛观看光源的视场角，它决定了进入瞳孔的光能在眼底辐射投影的面积，对向角越小，辐射越集中
对向角可以直观地理解为眼睛所感知的光源大小
当眼睛观察到的是一个很小的亮点时，意味着对向角较小，因为所有光线在眼底汇聚于一个点，从而产生了一个光点的视觉感受；相反，如果看到的是一个比较大的发光面，则对向角较大，因为光线在到达眼底时不能交汇于一点
例如，太阳的对向角大约为0.5°
光源对向角对应眼底辐射面积的计算：基于Le Grand人类标准模型眼，眼轴为24.2mm时，1°对向角所对应的视网膜成像长度是0.2912mm
眼底照射面积的计算公式是：实验采用的是方形激光光源（容易计算），对向角很小，约为0.5°，与传统红光治疗设备的对向角接近，假设猴子眼轴长度为21.77mm，代入上述公式，该光源在眼底所辐射的面积就是（0.5×0.2912cm×21.77/24.2）2=0.0001716 cm2
辐射曝光量（Retinal Radiant Exposures，RRE）的计算RRE= 功率 × 时间 / 照射面积辐射曝光量RRE的单位是J/cm2，J是能量的单位，W是功率的单位，能量=功率×时间，1J=1W×1S
我相信很多人可能已经把物理光学知识还给了高中老师，所以我们讲解得再详细一些
先进行一个举例计算，当功率为274uW的激光全部照入了猴子眼睛，持续照射了5982秒，那么，在视网膜层面产生的辐射曝光量为：RRE=0.000274 W×5982 S / 0.0001716 cm2≈9565J/cm2(用中文翻译一遍:辐射曝光量RRE=0.000274瓦×5982秒/0.0001716平方厘米≈9565 焦耳/平方厘米)这就是文章中表格2右下角的一组激光数据
也就是说，给定入射激光的功率，就可以这样计算出来眼底的辐射曝光量，而红光治疗的功率我们是可以测出来的，那眼底的辐射量也就很容易计算了
该研究进行了各种激光功率和照射时长的测试，并给出了基于细胞水平的辐射量安全阈值：测定方法：用某种功率的激光先照射眼底一个点一定的时长，没异常，就加功率，照坏了，就减功率，直到找到将将照不坏的阈值为止
星镜是新设备，没有现成的疾病图谱，那如何判断激光照射后是否存在异常呢？这可不能随意主观判断，如果有人现在拿着星镜的单次报告就吓唬你说“水肿”，这是很不责任的，必须设计一个严谨的、客观的流程才行
研究者研究了照射前和照射后14天、28天的图像，最终采用照射前和照射后28天的图像进行对比
他们标记出激光照射过的区域，让10位不知道波长、猴子组别和所使用能量的分级人员使用两种不同的方法（2AFC法和Yes/No法）来识别 细胞是否存在破坏
分级人员同时看到曝光前和曝光后的图像（其左/右位置是随机的），指出哪张图像是曝光后图像
每个评分者对完整数据集重复分析八次
综合统计所有评分者所有试验的结果，如果某一组图像分辨的正确率≤ 50%，表明评分者无法识别哪张图像是曝光后图像，那就可以判定为没有损伤
研究将分辨正确率达到75%时的辐射量定义为安全阈值
（此处插播笔者个人观点：按照50%设定安全阈值可能更严格可靠）采用这种盲评的方法，避免了主观倾向，又通过10位分级员，使用2种辨别方法，重复8次分析，避免了检测误差，最终评测出的眼底细胞所能承受的阈值辐射曝光量RRE，是客观和可靠的，结果详见下图（文献图2）
左侧的数据依次是激光波长、阈值辐射量、入射激光功率、持续照射时间
注：之前有人说，激光安全标准不可信，原因是其没有考虑故意暴露的情形，其实这是非常外行的误解，安全标准中，每个级别都有暴露时长的上限，早有考虑
我们更关心的650nm波长的辐射安全阈值数据，文章中并没有，但有632nm的阈值1801 J/cm2，和671nm的阈值3394 J/cm2，650nm的阈值介于两者之间
671nm激光不同能量辐射的眼底表现激光波长与辐射损伤阈值的关系波长越长，伤害越低，安全阈值越高，即蓝色、绿色伤害高，红色伤害低
650nm组的损伤阈值RRE≈2000 J/cm2（实际值可能大于2000，我们不妨严格一些）
对我们有什么意义？根据以上结论，我们可以计算一下目前临床所使用的各种红光治疗设备，是否达到了这个损伤阈值
我们先计算传统高功率红光，再算传统低功率红光，最后计算弥散漫透射红光
我们假定眼轴都是24.2mm：01结论：433 J/cm2 低于2000 J/cm2的损伤阈值RRE，但要考虑红光治疗每日两次的持续照射，每次之间会留给机体一定的缓冲和恢复期，单次剂量和随时间恢复能力之间的关系如何，半衰期多长，还需要进一步的研究明确
我们认为传统高功率红光有一定的安全冗余，但不多，有可能受到个体差异、设备故障等因素影响而产生不良反应
这也是我在临床中不用传统红光的主要考量，有一些处方传统红光的医生建议家长用5停2，是很有道理的
02结论：安全冗余较高功率红光增加了4倍，安全性有提升
但是因为入瞳功率很低，防控有效率会稍有下降
03结论：观察到3 J/cm²这一数值，与安全阈值相比低了三个数量级，这就是我所言“弥散漫透射红光治疗的高安全性得到临床认可”的信心所在
每日两次的治疗，中间给予机体充足的恢复时间，无论如何评估，其安全性都是足够的
即使眼底的光斑分布可能不完全均匀，中心区域的能量可能稍高于边缘，也远远无法达到损伤的阈值
因此，经过临床数万次的OCT复查，除了偶尔发现的微小囊泡变化外，我们几乎看不到其他异常，而且导致视力下降的不良反应已经极其罕见
在过去三年里，我一再强调，红光治疗作为一种出色的近视预防和控制手段，应当被广泛实践和深入研究
通过不断优化治疗参数和技术革新，我们可以使红光治疗更加安全，最终达到《大国护眼之策》第165页所描述的“绝对安全”的理想状态
如果我们能够为孩子们提供无忧的红光治疗，解决普遍困扰中国家庭的儿童近视问题，那将是国之福泽，族之光辉
近年来，科学补光、科学补远等先进防控技术不断涌现，它们都属于光学领域的新发展，超出了眼科/视光医生传统的专业领域——配镜和治疗眼病
这些新技术教科书里没有，在日常实践中也很少应用
因此，一些医生可能还没有足够的时间和能力去深入理解这些技术，有时这会导致误解或过于武断的论断，而忽视了技术参数的关键性
面对这种局面，我只能转而指导家长们正确评估医生的意见——判断其是基于实践经验、理论分析还是传言，为其言论赋予适当的权重，以便作出明智的决策
毕竟，选择的正确与否会直接影响孩子的未来，如果因为错误的相信导致孩子近视加深，最终责任只能由家长独自承担
虽然这个过程可能会让人感到不愉快，甚至伤害到某些人的自尊，但我认为这总比延误孩子的近视防控工作要来得好
随着“星镜”的上市，真相即将明朗，广大眼科医生必须避免重蹈覆辙，未来在发表言论时必须更为谨慎，避免面临责难
专业人士必须紧跟技术发展的步伐，深入研究红光治疗的各项参数，掌握其最新的迭代和进展，不能再用无根据的激光危害说法去误导家长
就像粪臭素在稀释后能散发出茉莉花香一样，正确的参数和剂量至关重要
再有人忽视剂量讨论毒性，不是无知就是耍流氓
文章最后，加个餐，感兴趣的读者不妨来计算一下激光笔对眼睛的危害
结论：激光笔大多被归类为3B级激光器，仅需短暂注视半秒，眼睛所受的辐射量便可能超出安全阈值，因此切不可直接凝视，特别是绿色激光笔，危险性极高
家长们有责任告知孩子这一风险，以远离激光笔带来的眼部伤害
好了，今天的干货分享就到这里了
本次分享有两个目标：首先，让大家理解“星镜”技术的原理与应用，它可能成为确保红光治疗安全的定期监测项目；其次，通过本文的数据分析向大家证明，弥散漫透射红光具有极高的安全性
吃透红光治疗的参数至关重要，只有深入了解才能信心十足地实践
在“星镜”和OCT联合监测的保障下，我们将能清晰准确地了解眼底状况，消除所有不确定性和争议
医生和家长们可以安心享受红光治疗带来的益处，孩子们的视力健康也迎来了新的希望