數百萬美國人飽受視力模糊、近視或更嚴重的視力問題之苦。雖然眼鏡和隱形眼鏡能幫助許多人，但也有數百萬人選擇接受 LASIK 等矯正手術來改善視力。然而，科學家們現在正在探索一種截然不同的方法，未來或許能無需雷射、切割或侵入性手術即可重塑眼球。
來自西方學院（Occidental College）和加州大學爾灣分校（University of California, Irvine）的研究人員，一直在開發一種名為「機電重塑」（electromechanical reshaping, EMR）的實驗性技術。與 LASIK 切除組織不同，這種方法能暫時軟化角膜，使其能被溫和地塑造成新的形狀。
早期在兔子眼睛上的測試顯示，這項技術未來可能提供一種比傳統雷射眼科手術更便宜、侵入性更小（less invasive）的替代方案。
角膜是眼睛前方透明的圓頂狀表面，負責彎曲進入的光線，並幫助將影像聚焦到視網膜上。當角膜過於陡峭、過於扁平或形狀不均勻時，視力就會變得模糊。
LASIK 手術透過使用雷射移除微量角膜組織並永久重塑眼球來矯正這些問題。儘管此手術廣泛使用且普遍被認為是安全的，但有時仍可能導致併發症，包括乾眼症、眩光、光暈以及角膜結構減弱。
西方學院的化學教授 Michael Hill 表示，LASIK 的基本概念仍然是組織移除。
「LASIK 只是傳統手術的一種花俏做法。它仍然是切割組織——只是用雷射來切割。」
這個限制啟發了研究人員尋找一種完全不進行切口就能重塑角膜的方法。
一項意外的發現
EMR 的概念是在先前涉及軟骨和其他富含膠原蛋白組織的實驗中意外出現的。
加州大學爾灣分校的教授兼外科醫生 Brian Wong 解釋說：「整個效果是意外發現的。我當時正在研究活體組織作為可塑材料，並發現了這個化學修飾的整個過程。」
身體中富含膠原蛋白的組織，包括角膜，透過維持結構的帶電分子網絡來保持其形狀。由於這些組織含有大量水分，科學家發現施加微弱的電流可以暫時改變組織的酸度水平，即 pH 值。
隨著 pH 值的變化，維持組織剛性的分子鍵開始鬆動。這會暫時使組織變得足夠靈活，可以進行重塑。一旦 pH 值恢復正常，組織就會再次變硬並鎖定在其新形狀中。
研究人員先前已在兔子耳朵軟骨、豬皮和疤痕組織上測試過 EMR。角膜成為最有潛力的目標之一，因為即使是其曲率的微小變化也能顯著改善視力。
為了測試這項技術，研究團隊製作了特製的鉑金「隱形眼鏡」，其形狀與角膜所需的曲率相匹配。將兔子眼球置於模擬天然淚液的鹽水溶液中，鉑金鏡片則作為電極。
當研究人員施加微小的電位時，角膜逐漸軟化並順應鏡片的形狀。整個過程大約需要一分鐘，與 LASIK 本身所需的時間相似，但無需切割組織或使用昂貴的雷射系統。
研究團隊對 12 隻兔子眼球進行了測試。其中 10 隻接受了模擬近視矯正的治療。在這些眼睛中，角膜成功達到了預期的聚焦能力，這將對應於視力改善。
重要的是，組織內的細胞保持存活，因為研究人員在治療過程中仔細控制了 pH 值的變化。
研究人員還報告了另一種有趣的可能性。在獨立的實驗中，相同的技術似乎能夠逆轉角膜中某些形式的化學混濁。如今，嚴重的角膜混濁通常需要進行完整的角膜移植。
為何研究人員對 EMR 感到興奮
科學家表示，EMR 可能可以避免 LASIK 和 PRK 等相關手術的一些主要缺點。由於該方法不移除角膜組織，它可能保留更多眼睛的天然結構強度。
使用光學相干斷層掃描（OCT）、共聚焦顯微鏡和二次諧波產生顯微鏡的實驗室成像研究也表明，角膜的膠原蛋白結構在治療後在很大程度上保持完整。研究人員在早期實驗中未發現透明度有重大損失或明顯的組織損傷。
更近期的報告和工程更新持續改進這項技術。科學家們現在正在開發先進的電極隱形眼鏡，能夠在治療過程中監測角膜的形狀、水合作用和透明度。研究人員還在探索 EMR 是否最終可以應用於近視以外的病症，包括遠視、散光，以及涉及富含軟骨組織的某些重建手術。
一些科學家認為，由於可能不需要大型、複雜的雷射系統，這種方法最終可能比雷射手術便宜得多。
儘管這項技術備受關注，研究人員謹慎地指出，EMR 仍處於高度實驗階段。
到目前為止，該技術主要在分離的兔子眼球上進行測試，而非活體動物或人類。下一階段將涉及更廣泛的動物研究，以確定重塑後的角膜隨時間的穩定性，以及治療在活體組織中是否安全。
Hill 總結道：「從我們所做的到臨床應用，還有很長的路要走。但是，如果我們能做到，這項技術將具有廣泛的適用性，成本大幅降低，甚至可能具有可逆性。」
研究人員也持續研究該程序能精確矯正不同類型視力問題的程度，以及治療後是否可能出現長期副作用。
目前，LASIK 仍是手術視力矯正的標準選項。但 EMR 為一個未來打開了大門，在這個未來中，修復視力模糊可能不再需要雷射、切割或永久性組織移除。
該研究由美國國家衛生研究院國家眼科研究所（National Eye Institute of the National Institutes of Health）和約翰·斯陶弗慈善信託基金（John Stauffer Charitable Trust）資助。
