О том, как используется лазер в офтальмологии, рассказывает директор ФГБУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» МЗ РФ, профессор, д.м.н. Владимир Нероев .

Без повреждений и осложнений

Ольга Редичкина, «АиФ»: - С начала широкого применения лазерной терапии в офтальмологии прошло полвека. Можно ли сделать заключение, что этот метод безопасен и не имеет отдаленных отрицательных последствий?

Владимир Нероев: -  Первый действующий лазер был создан в 1960 году американским исследователем Нейманом. Наша специальность была первой медицинской дисциплиной, в которой нашло практическое применение лазерное излучение. Используемое нами оборудование чаще всего относится к лазерам 3‑го и 4‑го класса опасности, за исключением низкоинтенсивных лазеров. Все лазеры оборудованы специальными защитными фильтрами для глаз пациента и врача, а также целым рядом дополнительных устройств, обеспечивающих их безопасное использование в клинике.

При правильной эксплуатации этих лазеров какие-либо повреждения или осложнения, связанные с лазерным излучением, исключены полностью. Однако при ряде заболеваний лазерное лечение может оказаться недостаточно эффективным, но оно никогда не несет отдаленных отрицательных последствий для пациента, при условии точного соблюдения врачом разработанных технологий.

В каких областях офтальмологии применяется лазерная терапия?

-  Лазерные методы лечения широко используются практически во всех областях офтальмологии. Это различные методы коагуляционной лазерной терапии, используемые для лечения заболеваний сетчатки, таких как возрастная макулодистрофия, диабетическая ретинопатия, периферическая дистрофия сетчатки, разрывы сетчатки и др. Этот метод востребован при лечении разных форм глаукомы, новообразований глаза (как внутриглазных, так и образований век), устранения неправильного роста ресниц.

Кроме того, он применяется в ходе внутриглазных операций, а также для коагуляции сосудов перед глазными операциями. В офтальмотравматологии он используется для коррекции положения и формы зрачка, для инактивации «неудаляемых» внутриглазных осколков, вколоченных в оболочки глаза, удаление которых может привести к гибели глаз. Существует также метод низкоинтенсивной лазерной терапии, применяемый для лечения различных дистрофических заболеваний роговицы, сетчатки, зрительного нерва. Обеспечивая активацию обменных процессов в пораженных структурах глаза, он в сочетании с медикаментозным лечением обеспечивает длительное сохранение зрительных функций.

Новое и незабытое старое

Применяется ли лазерная терапия в амбулаторной практике?

Да, и весьма широко. Последние 20-30 лет лазерные методы широко внедрились в офтальмохирургию, позволяя заменить целый ряд рискованных операций безопасным и малотравматичным лазерным лечением. Это ИАГ-лазерная хирургия, появившаяся в середине 80‑х годов прошлого столетия. Она обеспечивает удаление вторичной катаракты и мгновенное восстановление зрения у пациентов, перенесших в прошлом удаление катаракты, но снова начинающих слепнуть из-за уплотнения хрусталиковой сумки, в которую помещают искусственный хрусталик.

Этот же лазер используют для лечения ряда форм вторичной глаукомы, лечения внутриглазных кист, а также при посттравматических изменениях внутри глаза. При этом вся операция выполняется амбулаторно, без вскрытия глазного яблока и абсолютно безболезненно и безопасно. Пациент сразу же может отправляться домой.

Может ли лазер помочь близоруким и дальнозорким людям?

-  Несомненно. Еще в 90‑е годы получила распространение кераторефракционная хирургия. Она основана на возможности эксимерного лазера изменять кривизну роговицы и менять его рефракцию. Этим обеспечивается возможность полного избавления от ношения очков или контактных линз. В последние годы для этих целей используют и относительно новый вид лазеров - фемтосекундные лазеры.

Это новые операции FEMTO-LASIK, FLEX, SMILE. Они отличаются большей безопасностью и эффективностью в сравнении с традиционной эксимерлазерной хирургией. Кроме того, использование фемтолазера обеспечило качественно новые возможности в хирургии роговицы. С его помощью значительно расширились возможности пересадки роговицы (выкраивание сверхтонких роговичных трансплантатов, в том числе и для различных вариантов пересадки задних слоев роговицы), устранения кератоконуса (формирование тоннелей для интростромальных колец). Применение фемтолазера позволило разработать роботизированную технологию удаления катаракты.

Если раньше все этапы операции выполнялись вручную с помощью дробления хрусталика ультразвуком, то теперь самые важные этапы операции - разрезы, удаление передней капсулы хрусталика и разделение помутневшего ядра на фрагменты - делаются автоматически с помощью фемтосекундного лазера. Хирург только задает программу работы лазера. Эта технология с успехом применяется в нашем институте.

Возможно ли при помощи лазера скорректировать возрастные изменения зрения?

В последние годы получило развитие новое направление в лазерном лечении: устранение пресбиопии (старческие изменения). Это позволяет избавить пожилых людей от ношения очков для чтения, что еще каких-то 5-10 лет назад считалось неизбежным после 45-50 лет. Для этих целей используют эксимерный и фемтосекундный лазеры.

Какова статистика по операциям и их результатам?

Общее количество различных лазерных операций, выполняемых в институте им. Гельмгольца, около 10 000 в год. Например, по поводу вторичной катаракты ежегодно в институте производят до 2000 операций. При сохранности сетчатки и зрительного нерва эти операции обеспечивают восстановление нормального зрения у 95-98% больных.

Примерно такая же статистика по фоторефракционной хирургии. С остальными видами лазерного лечения результаты не столь оптимистичны, что обусловлено, к сожалению, тяжестью этих заболеваний, а не недостатками лазерного оборудования.

Две дороги, два пути?

В каких регионах кроме Москвы этот вид помощи развит и доступен населению?

-  В большинстве российских регионов имеются либо специализированные лазерные офтальмологические центры, либо лазерные подразделения в составе областных офтальмологических больниц и филиалов МНТК «Микрохирургия глаза им. С. Н. Федорова», не говоря уже о коммерческих структурах. Поэтому этот вид помощи населению вполне доступен. Исключение составляют только новейшие операции с помощью фемтолазера.

Если нет возможности обратиться за этим видом помощи в государственное медицинское учреждение, люди идут в частную медицину. О чем нужно знать, выбирая клинику, где планируется операция? На что обращать внимание, о чем спрашивать врача?

Прежде чем обращаться за лазерным лечением, необходимо тщательное обследование для выявления показаний к нему. Пациент не может сам «назначить» себе операцию, это может сделать только квалифицированный специалист-офтальмолог. Поэтому, выбирая негосударственную клинику, необходимо убедиться прежде всего в оснащенности ее современным диагностическим оборудованием, а также в квалификации медицинского персонала.

Перевод высокотехнологичной медицинской помощи в систему ОМС как-то отразится на доступности лазерной терапии?

Вопрос о перспективах лазерного лечения упирается прежде всего в обеспечение необходимым оборудованием. На сегодняшний день в офтальмологии используется преимущественно импортное оборудование. Отечественных аналогов очень мало, и они способны удовлетворить только незначительную часть наших потребностей.

По этой причине основным вопросом при определении перспектив лазерных методов лечения глазных заболеваний в России является вопрос финансирования. В условиях недостаточного финансирования существует только два пути развития этого направления: или создание ограниченного числа государственных узкоспециализированных лазерных офтальмологических центров, или развитие негосударственных клиник этого направления.

Видеть инфракрасный свет

Экспериментируя с лазерными импульсами различной длительности, исследователи из университета Вашингтона в Сент-Луисе обнаружили, что чем короче импульс, тем больше вероятность того, что человек заметит его. Это связано с тем, что сетчатка глаза способна реагировать на быстрое и интенсивное излучение ближней инфракрасной области спектра. Добровольцы сообщили, что инфракрасный свет они наблюдали как зеленый, то есть видимый. Как объясняют авторы исследования, человек может «увидеть» инфракрасный свет благодаря удвоению числа фотонов, падающих на фоторецепторы сетчатки. В будущем разработанное учеными специальное устройство, при содействии которого человеческий глаз может сам «увидеть» инфракрасный свет, найдет применение в медицине, так как стимулирование определенных участков сетчатки может помочь выявить нарушения их работы. Прибор уже имеется в продаже и используется в некоторых центрах исследования зрения.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

"Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины"

Физический факультет

Кафедра радиофизики и электроники

Курсовая работа

Применение лазеров в офтальмологии

Исполнитель:

студентка группы Ф-41

Третьяков Ю.В.

Ключевые слова: лазеры, лазерное излучение, лазеры в медицине, коррекция зрения.

Объект исследования: применение лазеров в офтальмологии.

Введение

1. Принцип действия лазеров

2. Основные свойства лазерного луча

3. Характеристики некоторых типов лазеров

4.

5. Лазер в офтальмологии

Заключение

Список литературы

Введение

Изобретение лазеров стоит в одном ряду с наиболее выдающимися достижениями науки и техники XX века. Первый лазер появился в 1960 году, и с тех пор происходит бурное развитие лазерной техники.

В короткое время были созданы разнообразные типы лазеров и лазерных устройств, предназначенных для решения конкретных научных и технических задач.

Лазерной технике всего 30 с небольшим лет, однако лазеры уже успели завоевать прочные позиции во многих отраслях народного хозяйства, непрерывно расширяется область использования лазеров в научных исследованиях - физических, химических, биологических. Лазерный луч становится надежным помощником строителей, картографов, археологов, криминалистов.

1. Принцип действия лазеров

Лазерное излучение - есть свечение объектов при нормальных температурах. Но обычных условиях большинство атомов находятся в низшем энергетическом состоянии. Поэтому при низких температурах вещества не светятся.

При прохождении электромагнитной волны сквозь вещество её энергия поглощается. За счёт поглощенной энергии волны часть атомов возбуждается, то есть переходит в высшее энергетическое состояние. При этом от светового пучка отнимается некоторая энергия:

где hv - величина, соответствующая количеству потраченной энергии,

E2 - энергия высшего энергетического уровня,

E1 - энергия низшего энергетического уровня.

На рисунке 1(а) представлены невозбужденный атом и электромагнитная волна в виде красной стрелки. Атом находится в нижнем энергетическом состоянии. На рисунке 1(б) изображён возбужденный атом, поглотивший энергию. Возбужденный атом может отдать свою энергию.

Рис. 1. Принцип действия лазеров

а - поглощение энергии и возбуждение атома; б - атом поглотивший энергию; в - испускание атомом фотона

Теперь представим, что каким-либо способом мы возбудили большую часть атомов среды. Тогда при прохождении через вещество электромагнитной волны с частотой

где v - частота волны,

Е2 - Е1 - разница энергий высшего и низшего уровней,

h - длина волны.

эта волна будет не ослабляться, а напротив, усиливаться за счёт индуцированного излучения. Под её воздействием атомы согласованно переходят в низшие энергетические состояния, излучая волны, совпадающие по частоте и фазе с падающей волной. Это показано на рисунке 2(в).

2 . Основные свойства лазерного луча

Лазеры являются уникальными источниками света. Их уникальность определяют свойства, которыми не обладают обычные источники света. В противоположность, например, обычной электрической лампочке, электромагнитные волны, зарождающиеся в различных частях оптического квантового генератора, удаленных друг от друга на макроскопические расстояния, оказываются когерентны между собой. Это значит, что все колебания в различных частях лазера происходят согласованно.

Чтобы разобрать понятие когерентности в деталях, нужно вспомнить понятие интерференции. Интерференция - это взаимодействие волн, при котором происходит сложение амплитуд этих волн. Если удается запечатлеть процесс этого взаимодействия, то можно увидеть так называемую интерференционную картину (она выглядит как чередование темных и светлых участков).

Интерференционную картину осуществить довольно трудно, так как обычно источники исследуемых волн порождают волны несогласованно, и сами волны при этом будут гасить друг друга. В этом случае интерференционная картина будет чрезвычайно размыта или же не будет видна вовсе. Процесс взаимного гашения схематично представлен на рис. 2(а) Следовательно, решение проблемы получения интерференционной картины лежит в использовании двух зависимых и согласованных источников волн. Волны от согласованных источников излучают таким образом, что разность хода волн будет равна целому числу длин волн. Если это условие выполняется, то амплитуды волн накладываются друг на друга и происходит интерференция волн (рис. 2(б)). Тогда источники волн можно назвать когерентными.

Рис. 2. Взаимодействие волн

а - некогерентные волны (взаимное гашение); б - когерентные волны (сложение амплитуд волн).

Когерентность волн, и источников этих волн можно определить математически. Пусть Е1 - напряженность электрического поля, создаваемая первым пучком света, Е2 - вторым. Допустим, что пучки пересекаются в некоторой точке пространства А. Тогда согласно принципу суперпозиции напряженность поля в точке А равна

Е = Е1 + Е2

Так как в явлениях интерференции и дифракции оперируют относительными значениям величин, то дальнейшие операции будем производить с величиной - интенсивность света, которая обозначена за I и равна

I = E2.

Меняя величину I на определенную ранее величину Е, получаем

I = I1 + I2 + I12,

где I1 - интенсивность света первого пучка,

I2 - интенсивность света второго пучка.

Последнее слагаемое I12 учитывает взаимодействие пучков света и называется интерференционным членом.

Это слагаемое равно

I12 = 2 (E1 * E2).

Если взять независимые источники света, например, две электрические лампочки, то повседневный опыт показывает, что I = I1 + I2, то есть результирующая интенсивность равна сумме интенсивностей налагающихся пучков, а потому интерференционный член обращается в ноль. Тогда говорят, что пучки некогерентны между собой, следовательно некогерентны и источники света. Однако, если накладывающиеся пучки зависимы, то интерференционный член не обращается в ноль, а потому I I1 + I2. В этом случае в одних точках пространства результирующая интенсивность I больше, в других - меньше интенсивностей I1 и I2. Тогда и происходит интерференция волн, а значит, источники света оказываются когерентными между собой.

С понятием когерентности также связано понятие пространственной когерентности. Два источника электромагнитных волн, размеры и взаимное расположение которых позволяет получить интерференционную картину, называются пространственно когерентным

Другой замечательной чертой лазеров, тесно связанной с когерентностью их излучения, является способность к концентрации энергии - концентрации во времени, в спектре, в пространстве, по направлению распространения. Первое означает то, что излучение оптического генератора может длиться всего около сотни микросекунд. Концентрация в спектре предполагает, что ширина спектральной линии лазера очень узка. Это монохроматичность.

Лазеры также способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения. Как правило, это значение достигает 10-5 рад. Это значит, что на Луне такой пучок, посланный с Земли, даст пятно диаметром около 3 км. Это является проявлением концентрации энергии лазерного луча в пространстве и по направлению распространения.

Мощность лазера. Лазеры являются самыми мощными источниками светового излучения. В узком интервале спектра кратковременно (в течение промежутка времени, продолжительностью порядка 10-13 с.) у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения порядка 1017 Вт/см 2 , в то время как мощность излучения Солнца равна только 7*103 Вт/см 2 , причём суммарно по всему спектру. На узкий же интервал =10-6 см (это ширина спектральной линии лазера) приходится у Солнца всего лишь 0,2 Вт/см 2 . Если задача заключается в преодолении порога в 1017 Вт/см 2 , то прибегают к различным методам повышения мощности.

Повышение мощности излучения. Для повышения мощности излучения необходимо увеличить число атомов, участвующих в усилении светового потока за счет индуцированного излучения, и уменьшить длительность импульса.

Метод модулированной добротности. Чтобы увеличить число атомов, участвующих почти одновременно в усилении светового потока, необходимо задержать начало генерации (собственно излучения), чтобы накопить как можно больше возбужденных атомов, создающих инверсную заселенность, для чего надо поднять порог генерации лазера и уменьшить добротность. Порогом генерации называют предельное число атомов, способных находиться в возбужденном состоянии. Это можно сделать посредством увеличения потерь светового потока. Например, можно нарушить параллельность зеркал, что резко уменьшит добротность системы. Если при такой ситуации начать накачку, то даже при значительной инверсии заселенности уровней генерация не начинается, поскольку порог генерации высок. Поворот зеркала до параллельного другому зеркалу положения повышает добротность системы и тем самым понижает порог генерации. Когда добротность системы обеспечит начало генерации, инверсная заселенность уровней будет весьма значительной. Поэтому мощность излучения лазера сильно увеличивается. Такой способ управления генерацией лазера называется методом модулированной добротности.

Продолжительность импульса излучения зависит от того, в течение какого времени вследствие излучения инверсная заселенность изменится настолько, что система выйдет из условия генерации. Продолжительность зависит от многих факторов, но обычно составляет 10-7-10-8 с. Очень распространено модулирование добротности с помощью вращающейся призмы. При определенном положении она обеспечивает полное отражение падающего вдоль оси резонатора луча в обратном направлении. Частота вращения призмы составляет десятки или сотни герц. Импульсы лазерного излучения имеют такую же частоту.

Более частое повторение импульсов может быть достигнуто модуляцией добротности с помощью ячейки Керра (быстродействующий модулятор света). Ячейку Керра и поляризатор помещают в резонатор. Поляризатор обеспечивает генерацию лишь излучения определенной поляризации, а ячейка Керра ориентирована так, чтобы при наложении на нее напряжения не проходил свет с этой поляризацией. При накачке лазера напряжение с ячейки Керра снимается в такой момент времени, чтобы начавшаяся при этом генерация была наиболее сильной. Для лучшего понимания этого метода можно провести аналогию с известным из школьного курса физики опытом с турмалином.

Имеются также и другие способы введения потерь, приводящие к соответствующим методам модуляции добротности.

3. Характеристики некоторых типов лазеров

Разнообразие лазеров. В настоящее время имеется громадное разнообразие лазеров, отличающихся между собой активными средами, мощностями, режимами работы и другими характеристиками. Нет необходимости все их описывать. Поэтому здесь даётся краткое описание лазеров, которые достаточно полно представляют характеристики основных типов лазеров (режим работы, способы накачки и т.д.)

Рубиновый лазер. Первым квантовым генератором света был рубиновый лазер, созданный в 1960 году.

Рабочим веществом является рубин, представляющий собой кристалл оксида алюминия Аl2O3 (корунд), в который при выращивании введен в виде примеси оксид хрома Сr2Оз. Красный цвет рубина обусловлен положительным ионом Сr+3. В решетке кристалла А2О3 ион Сг+3 замещает ион Аl+3. Вследствие этого в кристалле возникают две полосы поглощения: одна - в зеленой, другая - в голубой части спектра. Густота красного цвета рубина зависит от концентрации ионов Сг+3: чем больше концентрация, тем гуще красный цвет. В темно-красном рубине концентрация ионов Сг+3 достигает 1%.

Наряду с голубой и зеленой полосами поглощения имеется два узких энергетических уровня Е1 и Е1", при переходе с которых на основной уровень излучается свет с длинами волн 694,3 и 692,8 нм. Ширина линий составляет при комнатных температурах примерно 0,4 нм. Вероятность вынужденных переходов для линии 694,3 нм больше, чем для 692,8 нм. Поэтому проще работать с линией 694,3 нм. Однако можно осуществить генерацию и линии 692,8 нм, если использовать специальные зеркала, имеющие большой коэффициент отражения для излучения l = 692,8 нм и малый - для l?= 694,3 нм.

При облучении рубина белым светом голубая и зеленая части спектра поглощаются, а красная отражается. В рубиновом лазере используется оптическая накачка ксеноновой лампой, которая дает вспышки света большой интенсивности при прохождении через нее импульса тока, нагревающего газ до нескольких тысяч кельвин. Непрерывная накачка невозможна, потому что лампа при столь высокой температуре не выдерживает непрерывного режима работы. Возникающее излучение близко по своим характеристикам к излучению абсолютно черного тела. Излучение поглощается ионами Cr+, переходящими в результате этого на энергетические уровни в области полос поглощения. Однако с этих уровней ионы Сr+3 очень быстро в результате безызлучательного перехода переходят на уровни Е1, Е1". При этом излишек энергии передается решетке, т.е. превращается в энергию колебаний решетки или, другими словами, в энергию фотонов. Уровни Е1, Е1" метастабильны. Время жизни на уровне Е1 равно 4,3 мс. В процессе импульса накачки на уровнях Е1, Е1" накапливаются возбужденные атомы, создающие значительную инверсную заселенность относительно уровня Е0 (это уровень невозбужденных атомов).

Кристалл рубина выращивается в виде круглого цилиндра. Для лазера обычно используют кристаллы размером: длина L = 5 см, диаметр d = 1 см. Ксеноновая лампа и кристалл рубина помещаются в эллиптическую полость с хорошо отражающей внутренней поверхностью (рис. 4). Чтобы обеспечить попадание на рубин всего излучения ксеноновой лампы, кристалл рубина и лампа, имеющая также форму круглого цилиндра, помещаются в фокусы эллиптического сечения полости параллельно ее образующим. Благодаря этому на рубин направляется излучение с плотностью, практически равной плотности излучения на источнике накачки.

Один из концов рубинового кристалла срезан так, что от граней среза обеспечивается полное отражение и возвращение луча обратно. Такой срез заменяет одно из зеркал лазера. Второй конец рубинового кристалла срезан под углом Брюстера. Он обеспечивает выход из кристалла рубина без отражения луча с соответствующей линейной поляризацией. Второе зеркало резонатора ставится на пути этого луча. Таким образом, излучение рубинового лазера линейно поляризовано.

Рис 3. Рубиновый лазер (в плоскости сечения)

Ксеноновая лампа (белый круг) и кристалл рубина (красный круг) находятся внутри зеркала-отражателя

Гелий-неоновый лазер. Активной средой является газообразная смесь гелия и неона. Генерация осуществляется за счет переходов между энергетическими уровнями неона, а гелий играет роль посредника, через который энергия передается атомам неона для создания инверсной заселенности.

Неон, в принципе, может генерировать лазерное изучение в результате более 130 различных переходов. Однако наиболее интенсивными являются линии с длиной волны 632,8 нм, 1,15 и 3,39 мкм. Волна 632,8 нм находится в видимой части спектра, а волны 1,15 и 3,39 мкм - в инфракрасной.

При пропускании тока через гелий-неоновую смесь газов электронным ударом атомы гелия возбуждаются до состояний 23S и 22S, которые являются метастабильными, поскольку переход в основное состояние из них запрещен квантово-механическими правилами отбора. При прохождении тока атомы накапливаются на этих уровнях. Когда возбужденный атом гелия сталкивается с невозбужденным атомом неона, энергия возбуждения переходит к последнему. Этот переход осуществляется очень эффективно вследствие хорошего совпадения энергии соответствующих уровней. Вследствие этого на уровнях 3S и 2S неона образуется инверсная заселенность относительно уровней 2P и 3P, приводящая к возможности генерации лазерного излучения. Лазер может оперировать в непрерывном режиме. Излучение гелий-неонового лазера линейно поляризовано. Обычно давление гелия в камере составляет 332 Па, а неона - 66 Па. Постоянное напряжение на трубке около 4 кВ. Одно из зеркал имеет коэффициент отражения порядка 0,999, а второе, через которое выходит лазерное излучение, - около 0,990. В качестве зеркал используют многослойные диэлектрики, поскольку более низкие коэффициенты отражения не обеспечивают достижения порога генерации.

С02-лазер с замкнутым объемом. Молекулы углекислого газа, как и другие молекулы, имеют полосатый спектр, обусловленный наличием колебательных и вращательных уровней энергии. Используемый в CO2 - лазере переход дает излучение с длиной волны 10,6 мкм, т.е. лежит в инфракрасной области спектра. Пользуясь колебательными уровнями, можно несколько варьировать частоту излучения в пределах примерно от 9,2 до 10,8 мкм. Энергия молекулам CO2 передается от молекул азота N2, которые сами возбуждаются электронным ударом при прохождении тока через смесь.

Возбужденное состояние молекулы азота N2 является метастабильным и отстоит от основного уровня на расстоянии 2318 см -1, что весьма близко к энергетическому уровню (001) молекулы CO2 (рис. 4). Ввиду метастабильности возбужденного состояния N2 при прохождении тока число возбужденных атомов накапливается. При столкновении N2 с CO2 происходит резонансная передача энергии возбуждения от N2 к CO2. Вследствие этого возникает инверсия заселенностей между уровнями (001), (100), (020) молекул CO2. Обычно для уменьшения заселенности уровня (100), который имеет большое время жизни, что ухудшает генерацию при переходе на этот уровень, добавляют гелий. В типичных условиях смесь газов в лазере состоит из гелия (1330 Па), азота (133 Па) и углекислого газа (133 Па).

Рис. 4. Схема энергетических уровней в CO2-лазере

При работе CO2 - лазера происходит распад молекул CO2 на СО и О, благодаря чему активная среда ослабляется. Далее СО распадается на С и О, а углерод осаждается на электродах и стенках трубки. Всё это ухудшает работу СO2-лазера. Чтобы преодолеть вредное действие этих факторов в закрытую систему добавляют пары воды, которые стимулируют реакцию

СО + О--® CO2.

Используются платиновые электроды, материал которых является катализатором для этой реакции. Для увеличения запаса активной среды резонатор соединяется с дополнительными емкостями, содержащими CO2, N2, Не, которые в необходимом количестве добавляются в объём резонатора для поддержания оптимальных условий работы лазера. Такой закрытый CO2-лазер, в состоянии работать в течение многих тысяч часов.

Проточный СО2-лазер. Важной модификацией является проточный СО2-лазер, в котором смесь газов CO2, N2, Не непрерывно прокачивается через резонатор. Такой лазер может генерировать непрерывное когерентное излучение мощностью свыше 50 Вт на метр длины своей активной среды.

Неодимовый лазер. На рис. 5 показана схема так называемого неодимового лазера. Название может ввести в заблуждение. Телом лазера является не металл неодим, а обычное стекло с примесью неодима. Ионы атомов неодима беспорядочно распределены среди атомов кремния и кислорода. Накачка производятся лампами-молниями. Лампы дают излучение в пределах длин волн от 0,5 до 0,9 мкм. Возникает широкая полоса возбужденных состояний. Совершенно условно она изображена пятью черточками. Атомы совершают безызлучательные переходы на верхний лазерный уровень. Каждый переход дает разную энергию, которая превращается в колебательную энергию всей "решетки" атомов.

Рис. 5. Неодимовый лазер

Лазерное излучение, т.е. переход на пустой нижний уровень, помеченный цифрой 1, имеет длину волны 1,06 мкм.

Показанный пунктиром переход с уровня 1 на основной уровень "не работает". Энергия выделяется в виде некогерентного излучения.

Т-лазер. Во многих практических приложениях важную роль играет СO2-лазер, в котором рабочая смесь находится под атмосферным давлением и возбуждается поперечным электрическим полем (Т-лазер). Поскольку электроды расположены параллельно оси резонатора, для получения больших значений напряженности электрического поля в резонаторе требуются сравнительно небольшие разности потенциалов между электродами, что дает возможность работать в импульсном режиме при атмосферном давлении, когда концентрация CO2 в резонаторе велика. Следовательно, удается получить большую мощность, достигающую обычно 10 МВт и больше в одном импульсе излучения продолжительностью менее 1 мкс. Частота повторения импульсов в таких лазерах составляет обычно несколько импульсов в минуту.

Газодинамические лазеры. Нагретая до высокой температуры (1000-2000 К) смесь CO2 и N2 при истечении с большой скоростью через расширяющееся сопло сильно охлаждается. Верхний и нижний энергетический уровни при этом термоизолируются с различной скоростью, в результате чего образуется инверсная заселенность. Следовательно, образовав на выходе из сопла оптический резонатор, можно за счет этой инверсной заселенности генерировать лазерное излучение. Действующие на этом принципе лазеры называются газодинамическими. Они позволяют получать очень большие мощности излучения в непрерывном режиме.

Лазеры на красителях. Красители являются очень сложными молекулами, у которых сильно выражены колебательные уровни энергии. Энергетические уровни в полосе спектра располагаются почти непрерывно. Вследствие внутримолекулярного взаимодействия молекула очень быстро (за времена порядка 10-11-10-12 с) переходит безызлучательно на нижний энергетический уровень каждой полосы. Поэтому после возбуждения молекул через очень короткий промежуток времени на нижнем уровне полосы Е1 сосредоточатся все возбужденные молекулы. Они далее имеют возможность совершить излучательный переход на любой из энергетических уровней нижней полосы. Таким образом, возможно излучение практически любой частоты в интервале, соответствующем ширине нулевой полосы. А это означает, что если молекулы красителя взять в качестве активного вещества для генерации лазерного излучения, то в зависимости от настройки резонатора можно получить практически непрерывную перестройку частоты генерируемого лазерного излучения. Поэтому на красителях создаются лазеры с перестраиваемой частотой генерации. Накачка лазеров на красителях производится газоразрядными лампами или излучением других лазеров,

Выделение частот генерации достигается тем, что порог генерации создается только для узкой области частот. Например, положения призмы и зеркала подбираются так, что в среду после отражения от зеркала благодаря дисперсии и разным углам преломления возвращаются лишь лучи с определенной длиной волны.

Только для таких длин волн обеспечивается лазерная генерация. Вращая призму, можно обеспечить непрерывную перестройку частоты излучения лазера на красителях.

Генерация осуществлена со многими красителями, что позволило получить лазерное излучение не только во всем оптическом диапазоне, но и на значительной части инфракрасной и ультрафиолетовой областей спектра.

4. Применение лазеров в медицине

В медицине лазерные установки нашли свое применение в виде лазерного скальпеля. Его использование для проведения хирургических операций определяют следующие свойства:

Он производит относительно бескровный разрез, так как одновременно с рассечением тканей он коагулирует края раны "заваривая" не слишком крупные кровеносные сосуды;

Лазерный скальпель отличается постоянством режущих свойств. Попадание на твердый предмет (например, кость) не выводит скальпель из строя. Для механического скальпеля такая ситуация стала бы фатальной;

Лазерный луч в силу своей прозрачности позволяет хирургу видеть оперируемый участок. Лезвие же обычного скальпеля, равно как и лезвие электроножа, всегда в какой-то степени загораживает от хирурга рабочее поле;

Лазерный луч рассекает ткань на расстоянии, не оказывая никакого механического воздействия на ткань;

Лазерный скальпель обеспечивает абсолютную стерильность, ведь с тканью взаимодействует только излучение;

Луч лазера действует строго локально, испарение ткани происходит только в точке фокуса. Прилегающие участки ткани повреждаются значительно меньше, чем при использовании механического скальпеля;

Как показала клиническая практика, рана от лазерного скальпеля почти не болит и быстрее заживляется.

Практическое применение лазеров в хирургии началось в СССР в 1966 году в институте имени А.В. Вишневского.

Лазерный скальпель был применен в операциях на внутренних органах грудной и брюшной полостей.

В настоящее время лазерным лучом делают кожно-пластические операции, операции пищевода, желудка, кишечника, почек, печени, селезенки и других органов.

Очень заманчиво проведение операций с использованием лазера на органах, содержащих большое количество кровеносных сосудов, например, на сердце, печени.

5. Лазер в офтальмологии

лазер луч офтальмология зрение

Лазер используется для сохранения, улучшения и коррекции зрения. Производимый лазером луч поглощается сетчатки. Несмотря на то что остается шрам, а в местах образования шрамов глаз ничего не видит, шрамы настолько пигментными тканями глаза и преобразуется в тепло, это тепло выжигает, или каутеризует, ткань, что часто используется для присоединения отслоившейся малы, что не влияют на остроту зрения.

Лазеры также используются в случаях диабетической ретинопатии (ретинита) для выжигания кровеносных сосудов и снижения последствий дегенерации желтого пятна. Их применяют в случаях серповидно-клеточной ретинопатии, также при глаукоме, увеличивая дренаж, позволяя снять замутненность зрения, вызванную скоплением жидкости внутри глаза, для удаления опухолей на веках, при этом не повреждая само веко и почти не оставляя шрама, для рассекания спаек радужки или разрушения спаек стекловидного тела, которые могут вызвать отслоение сетчатки. Лазеры также используется после некоторых операций по поводу катаракты, когда мембрана мутнеет и снижается зрение.

С помощью лазера в помутневшей мембране делается отверстие. Все это под силу лазеру, и благодаря ему не нужны скальпель, нитки и прочие инструменты. Это означает, что исчезает проблема инфекции. Лазер также может проникать сквозь прозрачную часть глаза, не травмируя его и не причиняя никакой боли. Операцию можно проводить не в стационаре, а в амбулаторных условиях. Благодаря сложной системе наведения под микроскопом и системе подачи лазерного луча, многие из которых компьютеризированы, глазной хирург способен проводить операцию с самой высокой точностью, которая невозможна при использовании традиционного скальпеля. Хотя список применения лазера в хирургии глаза очень длинный, он продолжает увеличиваться. Разрабатывается лазерный зонд, который можно будет ввести непосредственно в глаз больного через крошечное отверстие в склере. Такой лазер позволит хирургу проводить операцию с гораздо большей точностью. Лазер стал широко применяться в лечении заболеваний сетчатки, и, несомненно, он станет еще более распространенным методом в будущем.

Точнее становится наведение лазерного луча, который удаляет аномальные кровеносные сосуды, не травмируя прилежащие здоровые ткани. Методы лечения дегенерации желтого пятна и диабетической ретинопатии также совершенствуются.

В настоящее время интенсивно развивается новое направление в медицине - лазерная микрохирургия глаза. Исследования в этой области ведутся в Одесском Институте глазных болезней имени В. П. Филатова, в Московском НИИ микрохирургии глаза и во многих других "глазных центрах" стран содружества

Первое применение лазеров в офтальмологии было связано с лечением отслоения сетчатки. Внутрь глаза через зрачок посылаются световые импульсы от рубинового лазера (энергия импульса 0,01-0,1 Дж, длительность порядка - 0,1 с.) Они свободно проникают сквозь прозрачное стекловидное тело и поглощаются сетчаткой. Фокусируя излучение на отслоившемся участке, последнюю "приваривают" к глазному дну за счет коагуляции. Операция проходит быстро и совершенно безболезненно.

Вообще, из наиболее серьезных заболеваний глаза, приводящих к слепоте, выделяют пять. Это глаукома, катаракта, отслоение сетчатки, диабетическая ретинопатия и злокачественная опухоль.

Сегодня все эти заболевания успешно лечатся при помощи лазеров, причем только для лечения опухолей разработано и используется три метода:

- Лазерное облучение - облучение опухоли расфокусированным лазерным лучом, приводящее к гибели раковых клеток, потери ими способности к размножению

- Лазерная коагуляция - разрушение опухоли умеренно сфокусированным излучением.

Лазерная хирургия - наиболее радикальный метод. Заключается в иссечении опухоли вместе с прилегающими тканями сфокусированным излучением. Для большинства заболеваний постоянно требуются все новые методы лечения. Но лазерное лечение является таким методом, который сам ищет болезни, чтобы их вылечить.

Впервые для хирургического лечения глаз лазер был применен в 60-х годах XX века и с тех пор используется для сохранения, улучшения и в некоторых случаях коррекции зрения у сотен тысяч мужчин, женщин и детей во всем мире.

Слово лазер является акронимом. Оно было создано из первых букв пяти английских слов - light amplification by stimulated emission of radiation (усиление света путем стимулированной эмиссии радиации).

Для создания лазерного луча в трубку нагнетаются специальные газы, а затем через нее пропускается сильный электрический заряд. Офтальмологические лазеры обычно используют один или три различных газа: аргон, который дает зеленый или зеленовато-голубой свет; криптон, который дает красный или желтый свет; neodymium-yttrium-alluminum-garnet (Nd-YAG), который дает инфракрасный луч.

Аргоновый и криптоновый лазеры называются фотокоагуляторами. Производимый ими луч поглощается пигментными тканями глаза и преобразуется в тепло. Это тепло выжигает, или каутеризует, ткань, оставляя на ней шрам. Этот вид лазера часто используется для присоединения отслоившейся сетчатки. Несмотря на то, что в местах образования шрамов глаз ничего не видит, шрамы настолько малы, что не влияют на остроту зрения.

Эти лазеры также используются в случаях диабетической ретинопатии (ретинита) для выжигания кровеносных сосудов и снижения последствий дегенерации желтого пятна. Их также применяют в случаях серповидно-клеточной ретинопатии, заболевании, наиболее распространенном среди чернокожих пациентов.

Аргоновый и криптоновый лазеры применяются также при глаукоме, увеличивая дренаж, позволяя снять замутненность зрения, вызванную скоплением жидкости внутри глаза. Аргоновый лазер также можно применять для удаления опухолей на веках, при этом не повреждая само веко и почти не оставляя шрама.

Лазер Nd-YAG является фоторазрушителем. Вместо того чтобы выжигать ткань, он ее взрывает. Его можно использовать несколькими способами, например для рассекания спаек радужки или разрушения спаек стекловидного тела, которые могут вызвать отслоение сетчатки.

Этот вид лазера также используется после некоторых операций по поводу катаракты, когда мембрана мутнеет и снижается зрение. С помощью лазера в помутневшей мембране делается отверстие.

Все это под силу лазеру, и благодаря ему не нужны скальпель, нитки и прочие инструменты. Это означает, что исчезает проблема инфекции. Лазер также может проникать сквозь прозрачную часть глаза, не травмируя его и не причиняя никакой боли. Операцию можно проводить не в стационаре, а в амбулаторных условиях.

Благодаря сложной системе наведения под микроскопом и системе подачи лазерного луча, многие из которых компьютеризированы, глазной хирург способен проводить операцию с самой высокой точностью, которая невозможна при использовании традиционного скальпеля.

Хотя список применения лазера в хирургии глаза очень длинный, он продолжает увеличиваться. Разрабатывается лазерный зонд, который можно будет ввести непосредственно в глаз больного через крошечное отверстие в склере. Такой лазер позволит хирургу проводить операцию с гораздо большей точностью.

Лазер стал широко применяться в лечении заболеваний сетчатки, и, несомненно, он станет еще более распространенным методом в будущем. Точнее становится наведение лазерного луча, который удаляет аномальные кровеносные сосуды, не травмируя прилежащие здоровые ткани. Методы лечения дегенерации желтого пятна и диабетической ретинопатии также совершенствуются.

Заключение

Лазеры решительно и притом широким фронтом вторгаются в нашу действительность. Они необычайно расширили наши возможности в самых различных областях - обработке металлов, медицине, измерении, контроле, физических, химических и биологических исследованиях. Уже сегодня лазерный луч овладел множеством полезных и интересных профессий. Во многих случаях использование лазерного луча позволяет получить уникальные результаты. Можно не сомневаться, что в будущем луч лазера подарит нам новые возможности, представляющиеся сегодня фантастическими.

Мы уже начали привыкать, что "лазер все может". Подчас это мешает трезво оценить реальные возможности лазерной техники на современном этапе ее развития. Неудивительно, что чрезмерные восторги по поводу возможностей лазера иногда сменяются некоторым охлаждением к нему. Все это, однако, не может замаскировать основной факт - с изобретением лазера человечество получило в свое распоряжение качественно новый, в высокой степени универсальный, очень эффективный инструмент для повседневной, производственной и научной деятельности. С годами этот инструмент будет все более совершенствоваться, а вместе с этим будет непрерывно расширяться и область применения лазеров.

Список литературы

1. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. - М.: Наука, 1986.

2. Тарасов Л.В. Лазеры. Действительность и надежды. - М. Наука, 1995.

3. Сивухин В.А. Общий курс физики. Оптика. - М.: Наука, 1980.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Ознакомление с историей открытия и свойствами лазеров; примеры использования в медицине. Рассмотрение строения глаза и его функций. Заболевания органов зрения и методы их диагностики. Изучение современных методов коррекции зрения с помощью лазеров.

курсовая работа , добавлен 18.07.2014


Процесс лазерного излучения. Исследования в области лазеров в диапазоне рентгеновских волн. Медицинское применение CO2–лазеров и лазеров на ионах аргона и криптона. Генерация лазерного излучения. Коэффициент полезного действия лазеров различных типов.

реферат , добавлен 17.01.2009


Лазерные методы диагностики. Оптические квантовые генераторы. Основные направления и цели медико-биологического использования лазеров. Ангиография. Диагностические возможности голографии. Термография. Лазерная медицинская установка длялучевой терапии.

реферат , добавлен 12.02.2005


Основные направления и цели медико-биологического использования лазеров. Меры защиты от лазерного излучения. Проникновение лазерного излучения в биологические ткани, их патогенетические механизмы взаимодействия. Механизм лазерной биостимуляции.

реферат , добавлен 24.01.2011


Физические основы применения лазерной техники в медицине. Типы лазеров, принципы действия. Механизм взаимодействия лазерного излучения с биотканями. Перспективные лазерные методы в медицине и биологии. Серийно выпускаемая медицинская лазерная аппаратура.

реферат , добавлен 30.08.2009


Причины близорукости - дефекта зрения, при котором изображение падает перед сетчатой глаза. Способы коррекции миопии - очки, контактные линзы и лазерная коррекция. Описание технологии фоторефракционной кератоэктомии с использованием эксимерных лазеров.

презентация , добавлен 20.09.2011


Лечение продуктами пчеловодства. Противовоспалительное, антиоксидантное, регенераторное, рассасывающее действие продуктов пчеловодства. Применение мёда, прополиса, маточного молочка, пчелиного яда в офтальмологии, спектр их биологических эффектов.

презентация , добавлен 06.12.2016


Краткие сведения о заболеваниях глаз, их общая характеристика и степень распространенности на современном этапе. Факторы риска развития, этиология и патогенез глаукомы, кератита и конъюнктивита. Растения, используемые в офтальмологии, их эффективность.

контрольная работа , добавлен 02.05.2016


Целебные свойства плодов черники, их применение для улучшения зрения. Черника в истории и культуре. Научная классификация черники. Места произрастания, ботаническое описание. Внешние признаки, сбор, сушка и хранение. Препараты на основе черники.

курсовая работа , добавлен 11.10.2013


Биологическая активность, природные источники и роль витаминов в обменных процессах, функциональном состоянии органа зрения. Проведение витаминотерапии в офтальмологии. Участие комплекса Черника Форте в синтезе зрительного пигмента сетчатки, фоторецепции.

Одной из первых отраслей медицины в которой нашли применение лазеры была офтальмология. Аббревиатура «LASER» расшифровывается как «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation»-«усиление света с помощью диодного индуцированного излучения». Встречается также термин «ОКГ»- оптический квантовый генератор.

Лазеры принципиально отличаются от других источников света свойствами светового потока: монохроматичностью, когерентностью, направленностью. Принцип индуцированного излучения-основа работы лазеров.

Лазеры отличаются друг от друга характером активной среды. Используются твердые, жидкие, газообразные вещества. В твердотельных лазерах применяются аморфные и кристаллические диэлектрики, в жидких-растворы различных веществ. Бывают различные типы лазера, например: рубиновый, аргоновый, диодный.

Основное преимущество лазеров перед другими методами воздействия — это их способность очень точно и избирательно воздействовать на ткани человека. Давайте более подробно разберем типы каждого лазера и какие манипуляции ими можно выполнять.

• Лазеркоагуляция . Используется для лечения периферических дистрофий сетчатки. Применяются лазеры коагулирующего действия. Используется свойство лазера оказывать дистанционное, строго дозированное, нагревающее действие на ткани сетчатки. В процессе лечения образуется микроожог, далее хориоретинальная спайка которая как бы «приклеивает» сетчатку в участках ее истончения и вокруг разрывов. Такие разрывы не редкость у людей с близорукостью вследствие анатомического строения глазного яблока. Увеличение аксиальной длины глаза приводит к растяжению сетчатки по периферии. Периферические дистрофии часто не заметны для пациента, иногда могут проявлять себя «вспышками, молниями в глазу, плавающими помутнениями». Если такую патологию не лечить – она может привести к грозным осложнениям таким как отслойка сетчатки, гемофтальм. Отдельного упоминания заслуживает лазеркоагуляция сетчатки как первый этап перед лазерной коррекцией зрения. Корректно проведенная процедура-это одно из условий сохранения хорошего зрения в долгосрочной перспективе. Процедура коагуляции имеет минимальный дискомфорт, обязательно применяется анестетик. Пациент ощущает касание линзы и вспышки зеленого цвета. На несколько дней назначаются противовоспалительные капли, ограничивается физическая нагрузка. Динамическое наблюдение проводится с интервалом один раз в год.

• Фотодеструкция . Используется YAG лазер. Данный лазер обладает свойством дозированно рассекать ткани, вследствие высвобождения большого количества энергии в маленьком объеме. В месте нанесения воздействия образуется плазма, которая приводит к созданию ударной волны и микроразрыву ткани. Лазер широко применяется для таких процедур как «лазердисцизия вторичной пленчатой катаракты» (рассечение помутневшей капсулы хрусталика после имплантации интраокулярной линзы), «лазерная иридотомия» (формирование колобом в радужке для улучшения гидродинимических функций глаза). Данная процедура стабилизирует внутриглазное давление и входит в протокол профилактики приступа закрытоугольной глаукомы. Процедура проводится быстро, безболезненно, амбулаторно.

• Фотоабляция . Способность эксимерного лазера дозированно удалять клетки широко используется для проведения рефракционных вмешательств на роговице. Благодаря расположению и анатомическому строению-ее ткани идеальный материл для формирования новой оптики глаза. Эксимерные лазеры последнего поколения позволяют значительно сократить время пребывания пациента в операционной и время восстановления зрительных функций. Результат сохраняется на долгие годы.

На данный момент современные лазерные вмешательства проводимые в нашей клинике это максимально реабилитирующая процедура с долгим прогнозируемым эффектом.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Кубанский государственный университет"

(ФГБОУ ВПО "КубГУ")

Физико-технический факультет

Кафедра физики и информационных систем

Курсовая работа

Применение лазеров в офтальмологии

Работу выполнил

Семенов Евгений Евгеньевич

Направление 010700- Физика

Научный руководитель

Нормоконтролер

канд. пед. наук, доц. Л.Ф. Добро

Краснодар 2013

Курсовая работа: 51 с., 25 рис., 3 таблицы, 8 источников.

Лазеры, используемые в медицине, органы зрения, современные методы коррекции зрения.

Объектом исследования данной курсовой работы являются лазеры используемые в офтальмологии.

Целью данной работы является изучение механизма лечения органов зрения с помощью лазеров.

В результате выполнения курсовой работы были изучены механизмы лечения органов зрения с помощью разнообразных лазеров. Рассмотрены перспективы диагностики органов зрения. Проведены сравнения лазеров используемых для коррекции зрения.

• Введение
• 1. История открытия лазеров
• 1.1 Открытие лазеров
• 1.2 Свойства лазеров
• 2.3 Методы коррекции зрения
• 3. Органы зрения
• 3.3 Современные методы коррекции зрения с помощью лазеров
• Заключение
• Список использованных источников
• Введение
• Первой отраслью медицины, в которой нашли применение лазеры, была офтальмология. Слово "LASER" является аббревиатурой от английского "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Активная среда (кристаллы, газы, растворы, полупроводники) чаще всего определяет тип лазера (например, рубиновый, аргоновый, диодный и др.).
• Офтальмология - область медицины, изучающая глаз, его анатомию, физиологию и болезни, а также разрабатывающая методы лечения и профилактики глазных болезней.
• Лазерное излучение характеризуется когерентностью и монохроматичностью. Поскольку лучи лазера почти параллельны, то с расстоянием световой пучок лишь незначительно увеличивается в диаметре. Монохроматичность и параллельность света лазера позволяет с его помощью избирательно и локально воздействовать на различные биологические ткани.
• Для большинства заболеваний постоянно требуются все новые методы лечения. Но лазерное лечение является таким методом, который сам ищет болезни, чтобы их вылечить.
• Целью данной работы является изучение механизма лечения болезней связанных со зрительным органом с помощью лазеров. При этом существенно важным является изучение следующих механизмов:
• - изучить механизмы лечения органов зрения с помощью лазеров;
• - рассмотреть перспективы лечения и диагностики органов зрения с помощью лазеров.
• 1. История открытия лазеров
• 1.1 Открытие лазеров
• Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника.
• Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля; для некоторых лазеров на неодимовом стекле.
• Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза. Слово "лазер" образовано из начальных букв длинной фразы на английском языке, означающей в дословном переводе: "усиление света с помощью вынужденного излучения".
• "Ученые давно обращали внимание на явление самопроизвольного испускания света атомами, - пишет в книге "Мир физики" М.М. Колтун, - происходящее благодаря тому, что возбужденный каким-либо способом электрон вновь возвращается с верхних электронных оболочек атома на нижние. Недаром явление химической, биологической и световой люминесценции, вызванное такими переходами, издавна привлекало исследователей своей красотой и необычностью. Но свет люминесценции слишком слаб и рассеян, Луны ему не достичь..."
• Рисунок 1 - Схема работы лазера
• 1 -- активная среда; 2 -- энергия накачки лазера; 3 -- непрозрачное зеркало; 4 -- полупрозрачное зеркало; 5 -- лазерный луч.
• Каждый атом при люминесценции испускает свой свет в разное время, не согласованное с атомами-соседями. В результате возникает хаотичное вспышечное излучение. У атомов нет своего дирижера!
• В 1917 году Альберт Эйнштейн в одной из статей теоретически показал, что согласовать вспышки излучения отдельных атомов между собой позволило бы... внешнее электромагнитное излучение. Оно может заставить электроны разных атомов одновременно взлететь на одинаково высокие возбужденные уровни. Этому же излучению нетрудно сыграть роль и спускового крючка при "световом выстреле": направленное на кристалл, оно может вызвать одновременное возвращение на исходные орбиты сразу нескольких десятков тысяч возбужденных электронов, что будет сопровождаться могучей ослепительно яркой вспышкой света, света практически одной длины волны, или, как говорят физики, монохроматического света.
• Работа Эйнштейна была почти забыта физиками: исследования по изучению строения атома занимали тогда всех значительно больше.
• В 1939 году молодой советский ученый, ныне профессор и действительный член Академии педагогических наук В.А. Фабрикант вернулся к введенному Эйнштейном в физику понятию вынужденного излучения. Исследования Валентина Александровича Фабриканта заложили прочный фундамент для создания лазера. Еще несколько лет интенсивных исследований в спокойной мирной обстановке, и лазер был бы создан". Но это произошло только в пятидесятые годы благодаря творческой работе советских ученых Прохорова, Басова и американца Чарльза Харда Таунса (1915).
• Александр Михайлович Прохоров (1916-2001) родился в Атортоне (Австралия) в семье рабочего революционера, бежавшего в 1911 году в Австралию из сибирской ссылки. После Великой Октябрьской социалистической революции семья Прохорова возвратилась на родину в 1923 году и через некоторое время поселилась в Ленинграде.
• В 1934 году здесь Александр окончил среднюю школу с золотой медалью. После школы Прохоров поступил на физический факультет Ленинградского государственного университета (ЛГУ), который оканчивает в 1939 году с отличием. Далее он поступает в аспирантуру Физического института имени П.Н. Лебедева АН СССР. Здесь молодой ученый занялся исследованием процессов распространения радиоволн вдоль земной поверхности. Им был предложен оригинальный способ изучения ионосферы с помощью радиоинтерференционного метода.
• 1981 год -- исследователь Рангасвани Шринивасон обнаружил, что излучение эксимерного лазера способно производить сверхточные разрезы живой ткани, при этом, не повреждая окружающие ткани высокими температурами. Принцип воздействия излучения ультрафиолетового диапазона на органическое соединение заключается в разъединении межмолекулярных связей и, как результат, перевод части ткани из твердого состояния в газообразное (фотоабляция -- испарение).
• 1981 год -- начинается сотрудничество с офтальмологами для усовершенствования лазерной системы и применения его для воздействия на роговице глаза.
• 1985 год -- в Берлине была произведена первая лазерная коррекция зрения по методике ФРК (PRK) с использованием эксимерного лазера. Все современные эксимерные лазеры, используемые в офтальмологии, работают в одном диапазоне длин волн, в импульсном режиме (обычно -- с частотой 100 Гц и длиной импульса около 10 нс, иногда эти значения могут достигать 200 Гц и 30 нс) и различаются только формой лазерного пучка (сканирующая щель или летающая точка (пятно)) и составом активного тела (инертного газа). Лазерный пучок, в поперечном разрезе представляющий собой щель или пятно, перемещается по определенной траектории, постепенно снимая (испаряя) слои роговицы, исходя из заданных параметров, и придавая ей новую форму. Температура в зоне абляции практически не повышается (не более 5°-6°) вследствие кратковременности воздействия. С каждым импульсом лазер удаляет слой, толщиной 0,25 мкм (приблизительно 1/500 часть толщины человеческого волоса). Такая точность позволяет добиваться идеального результата лазерной коррекции зрения.
• 1.2 Свойства лазеров
• Лазерные лучи -- это электромагнитные волны, обладающие весьма своеобразными, можно сказать, уникальными свойствами. Здесь мы остановимся вкратце на четырех особенностях лазерного излучения. К ним относится, прежде всего, очень высокая направленность светового луча. Угол его расходимости примерно в 10000 раз меньше, чем луча хорошего прожектора. На поверхности Луны лазерный луч создает пятно диаметром около 10 км.
• Благодаря высокой направленности энергия лазерного луча может передаваться на очень большие, в том числе и космические, расстояния. Это создает основу для осуществления связи, передачи по лазерному лучу как телефонных разговоров, так и телевизионных изображений.
• При этом мощность передатчика (лазера) может быть в десятки и сотни тысяч раз меньше мощности обычных радиостанций. В будущем лазерный луч будет использоваться и для передачи энергии.
• Второе уникальное свойство лазерного луча -- его монохроматичность, т. е. необычайно узкий спектральный состав. Спектральная ширина его излучения во много раз меньше, чем у всех других источников света и радиоволн. Приведем простейший пример. Ширина линии люминесценции рубина равна ~3-10и Гц.
• В спектроскопии такая линия считается узкой. В то же время в лучших лазерах удается получить полосу излучения, ширина которой всего несколько герц.
• Необычайно высокая монохроматичность лазерного излучения широко используется для решения важнейших научных и технических проблем.
• Не следует думать, что высокая монохроматичность свойственна всем типам лазеров. В ряде случаев (полупроводниковые лазеры, лазеры на растворах красителей) полоса излучений весьма широка, что также может быть использовано на практике.
• Третье важнейшее свойство лазерного луча -- его высокая когерентность. Фазы различных электромагнитных волн, выходящих за пределы резонатора, или одинаковы, или взаимосогласованы. Испускание всех других источников света некогерентно. Отметим, однако, что в радиообласти спектра многие источники излучения дают именно когерентное излучение.
• Чтобы представить себе, что такое _ когерентность, проведем следующий простой эксперимент. Бросим на поверхность воды два камня. Вокруг каждого из них образуется волна, распространяющаяся во всех направлениях. В точках соприкосновения волн возникает интерференционная картина, сложение волн. В результате в некоторых местах амплитуда колебаний удвоится, в других -- станет равной нулю (волны погасят друг друга). В данном случае волны когерентны.
• Бросим теперь в воду горсть песка. На поверхности волн образуется рябь, отдельные песчинки падают в воду в случайные моменты времени, интерференции не будет. Волны, вызываемые песчинками, некогерентны.
• Можно привести и другой наглядный пример. Если по мосту идет много случайных прохожих, то никаких особых эффектов не наблюдается. Если же по нему проходит группа людей, шагающих в ногу, то мост может начать сильно колебаться и при наличии резонанса даже разрушиться. В первом случае удары ног людей хаотичны, воздействие на мост некогерентно, во втором случае оно согласованно, когерентно.
• В одной из первых научно-популярных брошюр, посвященных квантовой электроники, дается очень удачное объяснение понятия когерентности: "В раскаленной нити лампы накаливания, в ярком светящемся шнуре ртутной лампы царит полный хаос. То здесь, то там вспыхивают возбужденные атомы, испускающие длинные цуги световых волн. Эти вспышки отдельных атомов никак не согласованы между собой. Свечение таких источников напоминает гул неорганизованной, чем-то возбужденной толпы. Совсем иная картина в (квантовом) генераторе света. Здесь все похоже на стройный хор -- сначала вступают одни хористы, затем другие, и сила звучания могуче нарастает. Хор грандиозен по числу участников, как это бывает на праздниках песни в Прибалтике.
• Расстояния между отдельными группами хористов настолько велики, что слова песни долетают с заметным запозданием от одной группы к другой. Дирижера нет, но это не мешает стройности общего звучания, так как хористы сами подхватывают песню в нужные моменты. То же происходит и с атомами генератора света. Цуги волн, испускаемых отдельными атомами, согласованы друг с другом благодаря явлению индуцированного излучения. Каждый возбужденный атом начинает свою "песню" в унисон с дошедшей до него "песней" другого атома. Вот это и есть когерентность".
• Когерентность широко используется в голографии, интерферометрии и во многих других отраслях науки и техники. Ранее, до появления лазеров, малоинтенсивные когерентные волны в видимой области спектра создавались только искусственно, путем разделения одной волны на несколько.
• Сказанного достаточно, чтобы понять всю специфичность лазерного излучения. Энергия этого излучения обладает несравненно более высоким качеством, чем энергия источников накачки. Лазерная энергия может быть предельно сконцентрирована и передана на значительные расстояния. Лазерный луч является самым емким носителем информации, принципиально новым средством ее передачи и обработки. Лазерный луч можно сфокусировать в очень малом объеме, например в сфере диаметром 0,1 мм.
• Различные лазеры обладают разной интенсивностью и длительностью свечения -- от очень малых до очень больших. Выбор типа лазеров для его практического использования зависит от поставленной задачи. Есть лазеры непрерывного действия. Однако большинство лазерных систем излучает отдельные световые импульсы или целую серию импульсов.
• Длительности импульсов также различны. В режиме свободной генерации длительность генерации близка к длительности свечения ламп накачки 10 -4 -10 -3 с. В так называемых моноимпульсных генераторах длительность свечения ~10 -8 с. В последнее время разработаны генераторы пикосекундной длительности (10 -12 -10 -10 с). Для сокращения длительности импульсов излучения внутрь резонатора лазера вставляют обычно различные управляющие устройства.
• Широкое распространение получили сейчас гелий-неоновые лазеры непрерывного действия. Они излучают чаще всего красный свет. Мощность лазера 0,002--0,020 Вт, что во много раз меньше мощности лампочки карманного фонаря.
• Газовые непрерывные лазеры на смеси СО2+N2+Не, работающие в невидимой инфракрасной области спектра (лямбда ~10 мкм), имеют мощности в миллион раз больше (порядка сотен и тысяч ватт). Чтобы оценить возможности этих лазеров, нужно вспомнить из школьного курса физики, что для плавления 1 см 3 металла необходимо ~50 Дж.
• Если мощность лазерного луча 500 Вт, то в принципе он может расплавить за 1 с ~ 10 см 3 металла. Реальные цифры, достигаемые на опыте, существенно меньше, так как значительная доля световой энергии, падающей на поверхность металла, отражается от нее.
• Мощности, полученные в рубиновом лазере или лазере на неодимовом стекле, намного больше. Правда, длительность свечения мала. С помощью этих устройств нетрудно получить энергию 50 Дж за время -- 0,0001 с. Это соответствует мощности 500 тыс. Вт. В моноимпульсных и пикосекундных лазерах возможны мощности лазеров в тысячи и миллионы раз выше. Это намного превосходит спектральные яркости всех других источников света, в том числе и Солнца на его поверхности.
• Заметим, что понятие мощности говорит о концентрации энергии во времени, о способности системы произвести значительное действие в заданный (обычно короткий) промежуток времени. Огромные мощности некоторых типов лазеров еще раз свидетельствуют о высоком качестве лазерной энергии.
• Можно, например, получить в считанные мгновения плотности энергии, превышающие плотности энергии ядерного взрыва. С помощью лазеров такого типа удается получить температуры, равные десяткам миллионов градусов, давления порядку 100 млн. атмосфер. С помощью лазеров получены самые высокие магнитные поля и т. д.
• 2. Лазеры, используемые в медицине
• лазер глаз медицина зрение
• 2.1 Лазеры, применяемые в медицине

С практической точки зрения, особенно для использования в медицине, лазеры классифицируют по типу активного материала, по способу питания, длине волны и мощности генерируемого излучения.

Активной средой может быть газ, жидкость или твердое тело. Формы активной среды также могут быть различными. Чаще всего для газовых лазеров используются стеклянные или металлические цилиндры, заполненные одним или несколькими газами. Примерно так же обстоит дело и с жидкими активными средами, хотя часто встречаются прямоугольные кюветы из стекла или кварца. Жидкостные лазеры -- это лазеры, в которых активной средой являются растворы определенных соединений органических красителей в жидком растворителе (воде, этиловом или метиловом спиртах и т.п.).

В газовых лазерах активной средой являются различные газы, их смеси или пары металлов. Эти лазеры разделяются на газоразрядные, газодинамические и химические. В газоразрядных лазерах возбуждение осуществляется электрическим разрядом в газе, в газодинамических -- используется быстрое охлаждение при расширении предварительно нагретой газовой смеси, а в химических -- активная среда возбуждается за счет энергии, освобождающейся при химических реакциях компонентов среды. Спектральный диапазон газовых лазеров значительно шире, чем у всех остальных типов лазеров. Он перекрывает область от 150 нм до 600 мкм.

Эти лазеры имеют высокую стабильность параметров излучения по сравнению с другими типами лазеров.

Лазеры на твердых телах имеют активную среду в форме цилиндрического или прямоугольного стержня. Таким стержнем чаще всего является специальный синтетический кристалл, например рубин, александрит, гранат или стекло с примесями соответствующего элемента, например эрбия, гольмия, неодима. Первый действующий лазер работал на кристалле рубина.

Разновидностью активного материала в виде твердого тела являются также полупроводники. В последнее время благодаря своей малогабаритности и экономичности полупроводниковая промышленность очень бурно развивается. Поэтому полупроводниковые лазеры выделяют в отдельную группу.

Итак, соответственно типу активного материала выделяют следующие типы лазеров:

Газовые;

Жидкостные;

На твердом теле (твердотельные);

Полупроводниковые.

Тип активного материала определяет длину волны генерируемого излучения. Различные химические элементы в разных матрицах позволяют выделить сегодня более 6000 разновидностей лазеров. Они генерируют излучение от области так называемого вакуумного ультрафиолета (157 нм), включая видимую область (385-760 нм), до дальнего инфракрасного (> 300 мкм) диапазона. Все чаще понятие "лазер", вначале данное для видимой области спектра, переносится также на другие области спектра.

Таблица 1 - лазеры применяемые в медицине.

Тип лазера	Агрегатное состояние активного вещества	Длина волны, нм	Диапазон излучения
			Инфракрасный
YAG:Er YSGG:Er YAG:Ho YAG:Nd	Твердое тело	2940 2790 2140 1064/1320	Инфракрасный
Полупроводниковый, например арсенид галлия	Твердое тело (полупроводник)		От видимого до инфракрасного
Рубиновый	Твердое тело
Гелий-неоновый (He-Ne)			Зеленый, ярко-красный, инфракрасный
На красителях	Жидкость	350-950 (перестраиваемая)	Ультрафиолет - инфракрасный
На парах золота
На парах меди			Зеленый/желтый
Аргоновый			Голубой, зеленый
Эксимерный: ArF KrF XeCI XeF			Ультрафиолет

Например, для более коротковолнового излучения, чем инфракрасное, используется понятие "рентгеновские лазеры", а для более длинноволнового, чем ультрафиолетовое, -- понятие "лазеры, генерирующие миллиметровые волны"

В газовых лазерах используется газ или смесь газов в трубе. В большинстве газовых лазеров используется смесь гелия и неона (HeNe), с первичным выходным сигналом в 632,8 нм (нм = 10~9 м) видимого красного цвета. Впервые такой лазер был разработан в 1961 году и стал предвестником целого семейства газовых лазеров. Все газовые лазеры довольно похожи по конструкции и свойствам.

Например, С02-газовый лазер излучает длину волны 10,6 мкм в дальней инфракрасной области спектра. Аргоновый и криптоновый газовые лазеры работают с кратной частотой, излучая преимущественно в видимой части спектра. Основные длины волн излучения аргонового лазера -- 488 и 514 нм.

Твердотельные лазеры используют лазерное вещество, распределенное в твердой матрице. Одним из примеров является неодим (Кё)-лазер. Термин АИГ является сокращением для кристалла -- алюмоиттриевый гранат, который служит как носитель для ионов неодима. Этот лазер излучает инфракрасный луч с длиной волны 1,064 мкм. Вспомогательные устройства, которые могут быть как внутренними, так и внешними по отношению к резонатору, могут использоваться для преобразования выходного луча в видимый или ультрафиолетовый диапазон. В качестве лазерных сред могут использоваться различные кристаллы с разными концентрациями ионов-активаторов: эрбия (Ег3+), гольмия (Но3+), тулия (Тт3+).

Выберем из этой классификации лазеры, наиболее пригодные и безопасные для медицинского использования. К более известным газовым лазерам, используемым в стоматологии, относятся С02-лазеры, He-Ne-лазеры (гелий-неоновые лазеры). Представляют интерес также газовые эксимерные и аргоновые лазеры. Из твердотельных лазеров наиболее популярным в медицине является лазер на YAG:Er, имеющий в кристалле эрбиевые активные центры. Все чаще обращаются к лазеру на YAG:Ho (с гольмиевыми центрами). Для диагностического и терапевтического применения используется большая группа как газовых, так и полупроводниковых лазеров. В настоящее время в производстве лазеров в качестве активной среды используется свыше 200 видов полупроводниковых материалов.

Таблица 2 - характеристики разнообразных лазеров.

Фирма, модель/Страна	Средняя мощность, Вт	Радиус операционного поля, м	Минимальный размер пятна ткани, мкм	Потребляемая мощность, Вт
Coherent. США/ Ultrapulse 5000с
Sharplan. Израиль/40С
DEKA. Итапия/Smartoffice
Mattioli. Итэлия/Eagle 20
Lasering. Италия/Slim
КБП. Россия/Ланцет-2
NIIC. Япония/NIIC 15

Лазеры можно классифицировать по виду питания и режиму работы. Здесь выделяются устройства непрерывного или импульсного действия. Лазер непрерывного действия генерирует излучение, выходная мощность которого измеряется в ваттах или милливаттах.

При этом степень энергетического воздействия на биоткань характеризуется:

Плотностью мощности - отношение мощности излучения к площади сечения лазерного пучка р = P/s].

Единицы измерения в лазерной медицине -- [Вт/см 2 ], [мВт/см 2 ];

Дозой излучения П, равной отношению произведения мощности излучения [Р и времени облучения к площади сечения лазерного пучка. Выражается в [Вт * с/см 2 ];

Энергией [Е= Рt] -- произведение мощности на время. Единицы измерения -- [Дж], т.е. [Вт с].

С точки зрения мощности излучения (непрерывной или средней) медицинские лазеры делятся на:

Лазеры малой мощности: от 1 до 5 мВт;

Лазеры средней мощности: от 6 до 500 мВт;

Лазеры большой мощности (высокоинтенсивные): более 500 мВт. Лазеры малой и средней мощности причисляют к группе так называемых биостимулирующих лазеров (низкоинтенсивных). Биостимулирующие лазеры находят все более широкое терапевтическое и диагностическое использование в экспериментальной и клинической медицине.

С точки зрения режима работы лазеры делятся на:

Режим излучения непрерывный (волновые газовые лазеры);

Режим излучения смешанный (твердотельные и полупроводниковые лазеры);

Режим с модуляцией добротности (возможен для всех типов лазеров).

2.2 Лазеры, используемые для коррекции зрения

Эксимер-лазерная установка ALLEGRETTO Wave Eye-Q

Рисунок 2 - Лазерная установка Allegretto Wave Eye-Q

Лазерная установка Allegretto Wave Eye-Q обладает частотой импульса 400 Гц, что делает ее одной из самых быстрых систем в мире, позволяя значительно сократить время проведения эксимер-лазерной коррекции зрения. Более краткое воздействие на роговицу способствует максимально быстрому реабилитационному периоду и отличным послеоперационным показателям. Лазерный луч в установке Allegretto Wave Eye-Q имеет сверхтонкую, гладкую форму, что дает возможность добиваться не только идеальной поверхности роговицы, но и свести к минимуму восстановительный период. Оптическая система лазерной установки Allegretto Wave Eye-Q полностью изолирована, поэтому исключено влияние таких факторов, как влажность, температура помещения.

Границы применения лазера Allegretto Wave Eye-Q:

Близорукость от -0,5 D до -14,0 D; - дальнозоркость от +0,5 D до +6,0 D;

Астигматизм от ±0,5 D до ±6,0 D;

В лазерной установке All Wave Eye-Q реализованы самые современные технологии:

Perfect Pulse Technology ("совершенный импульс") -- технология сохранения ткани.

Wavefront-optimized технология сохранения естественной формы роговицы, без лишнего уплощения, что предотвращает появление сферических искажений.

Topography guided -- топографическая абляция.

Персонифицированная абляция Wavefront Guided -- фиксирует все имеющиеся в оптической системе искажения.

Eye tracker -- трехмерная система слежения за глазом.

Neurotrack -- система контроля за вращательными движениями глаза.

Эксимер Allegretto -- единственная на сегодня эксимер-лазерная система, которая соединена с оптическими топографическими приборами: роговичным топографом Topolyzer, диагностической станцией Oculyzer, аберрометром Analyzer. Уникальность системы -- в возможности соединения и с фемтосекундным лазером, что позволяет проводить лазерную коррекцию по методу ИнтраЛасик.

Эксимер-лазерные системы VISX Star S

Рисунок 3 - Установка для коррекции зрения VISX Star S

Установка для коррекции зрения VISX Star S имеет массив семи лучей, форму "сканирующего пятна", которые позволяют добиваться идеальной гладкости роговичного среза. Массив из семи лучей одновременно покрывает большие участки роговицы, что обеспечивает быстрое и эффективное испарение. Офсетный модуль сканирования, включенный в лазер этих моделей, позволяет одномоментно корригировать гиперметропию, смешанный астигматизм и неправильный астигматизм, связанный с перенесенными ранее неудачными рефракционными операциями.

Рисунок 4 - Установка коррекции зрения VISX Star S

В лазере есть система слежения за глазом, которая фиксирует незначительные смещения центра зрачка во время коррекции, и не дает лазерному лучу в течение коррекции отклоняться от расчетной зоны.

Границы применения лазера VISX Star S:

Близорукость (миопия) до -15,0 D - Дальнозоркость (гиперметропия) до +4,0 D - Астигматизм до ±3,0 D

Лазер VISX Star S4 IR

Рисунок 4 - Лазер VISX Star S4 IR

Лазер VISXStarS4 IR существенно отличается от других моделей -- он позволяет проводить эксимер-лазерную коррекцию пациентам с осложненными формами близорукости, дальнозоркости и аберрациями (искажениями) более высоких порядков.

Новый комплексный подход, реализованный в установке VISX Star S4 IR, позволяет гарантировать максимально сглаженную поверхность роговицы, формируемую в процессе лазерной коррекции, отслеживать возможные незначительные движения глаза пациента в ходе операции, максимально компенсировать сложнейшие искажения всех оптических структур глаза. Такие характеристики эксимерного лазера существенно снижают вероятность послеоперационных осложнений, значительно сокращают реабилитационный период, и гарантируют высочайшие результаты.

Границы применения:

Близорукость (миопия) до -16 D - Дальнозоркость (гиперметропия) до +6 D - Сложный астигматизм до 6 D

Эксимер-лазерная установка NIDEK "EС-5000"

Рисунок 5 - Лазерная установка NIDEK EC-5000

Лазерной луч эксимерного лазера NIDEK EC-5000 имеет форму "сканирующей щели". NIDEK EC-5000 оборудована системой сохранения работоспособности газов, поэтому обладает стабильными характеристиками излучения. Лазер NIDEK EC-5000 обеспечивает высокую точность, прост в эксплуатации, абсолютно безопасен для роговой оболочки глаза. Предназначен для проведения лазерной коррекции по методикам ФРК и ЛАСИК. В ходе операции при помощи модели лазера NIDEK EC-5000 с принципом "сканирующая щель" воздействию подвергается вся роговица. Луч "сканирующей щели" позволяет сохранить правильность сферичной формы роговицы, изменив ее оптическую силу.

Границы применения:

Близорукость (миопия) до -15 D - Дальнозоркость (гиперметропия) до +6 D

Астигматизм до 6 D

Фемтосекундные лазеры

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight обладает самой высокой скоростью формирования роговичного лоскута - всего за 6 секунд, в то время как другие модели лазеров формируют стандартный лоскут за 20 секунд. В процессе эксимер-лазерной коррекции фемтосекундный лазер FS200 WaveLight создает роговичный лоскут путем приложения очень быстрых импульсов лазерного излучения.

Фемтосекундный лазер использует луч инфракрасного света для точного отделения ткани на заданной глубине с помощью процесса, называемого "фоторазрыв". Импульс лазерной энергии фокусируется в точном месте внутрироговицы, тысячи лазерных импульсов располагаются рядом для создания плоскости разреза. За счет нанесения по определенному алгоритму и на определенной глубине в роговице множества лазерных импульсов представляется возможным выкроить роговичный лоскут любой формы и на любой глубине. То есть, уникальные характеристики фемтосекундного лазера, дают возможность офтальмохирургу формировать роговичный лоскут, полностью контролируя его диаметр, толщину, центровку и морфологию, при минимальном нарушении архитектуры.

Чаще всего фемтосекундный лазер применяется в ходе эксимер-лазерной коррекции по методике ФемтоЛасик, которая отличается от других методик тем, что роговичный лоскут формируется с помощью лазерного луча, а не механического микрокератома. Отсутствие механического воздействия увеличивает безопасность проведения лазерной коррекции и в несколько раз снижает риск появления приобретенного послеоперационного роговичного астигматизма, а также позволяет проводить лазерную коррекцию пациентам с тонкой роговицей.

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight объединен в единую систему с эксимерным лазером Allegretto, и поэтому время проведения процедуры эксимер-лазерной коррекции, с использованием этих двух лазерных установок, - минимальное. Благодаря своим уникальным свойствам по созданию индивидуального роговичного лоскута, фемтосекундный лазер также успешно применяется в ходе проведения кератопластики при формировании роговичного туннеля для последующей имплантации внутри стромального кольца.

Фемтосекундый лазер IntraLase FS60

Рисунок 6 - Фемтосекундый лазер IntraLase FS60

Фемтосекундный лазер IntraLase FS60 (Alcon) обладает высокой частотой и малой продолжительностью импульсов. Продолжительность одного импульса измеряется фемтосекундами (одна триллионная часть секунды, 10-15с), что позволяет разделять слои роговицы на молекулярном уровне без выделения тепла и механического воздействия на окружающие ткани глаза. Процесс формирования лоскута, для проведения лазерной коррекции зрения, при помощи фемтосекундного лазера FS60 происходит за несколько секунд, абсолютно бесконтактно (без разреза роговицы). Фемтосекундный лазер IntraLase FS60 входит в завершенную линейку оборудования системы iLasik. Он работает совместно с эксимерным лазером VISX Star S4 IR и аберрометром WaveScan. Этот комплекс дает возможность проводить лазерную коррекцию зрения, учитывая малейшие особенности зрительной системы пациента.

Микрокератомы

Результат лазерной коррекции зависит от многих параметров. Это и опыт специалиста, и применяемая методика лечения и лазер используемый в ходе коррекции. Но не менее значим в процессе лечения такой прибор, как микрокератом. Микрокератом необходим для проведения эксимер-лазерной коррекции по методике ЛАСИК. Особенность микрокератомов, работающих в клиниках "Эксимер", -- высочайшая безопасность. Они могут работать в автономном режиме, вне зависимости от электроснабжения. В процессе лечения по методике ЛАСИК воздействию подвергаются не внешние слои роговицы, а внутренние. Для того, чтобы отделить верхние слои роговицы, и нужен микрокератом. В клинике "Эксимер" используют микрокератомы всемирно известной фирмы "Moria". Она, одной из первых, стала выпускать не ручные, а автоматические модели, которые позволили минимизировать риски при проведении эксимер-лазерной коррекции и существенно повысить ее качество.

Moria Evolution 3

Данный тип микрокератома позволяет осуществить подготовительную стадию перед эксимер-лазерной коррекцией зрения (а именно -- формирование лоскута) наименее болезненно для пациента и снизить состояние дискомфорта до минимума. Прибор оснащен многоразовыми головками, фиксирующими вакуумными кольцами, а также непосредственно автоматическим кератомом ротационного типа. Конструкция колец и головок микрокератома позволяет гибко настраивать оборудование под индивидуальные особенности глаза пациента, что приводит к более точным и гарантированным результатам.

Эпикератом Epi-K

Рисунок 7 - Эпикератом Epi-K

Эпикератом Epi-K используется для отделения эпителия роговицы от Боуменовой мембраны, оставляя чистую оптическую зону для лазерной абляции. Благодаря уникальной конструкции эпикератома формируется эпителиальный лоскут меньшей толщины при минимальном сопротивлении ткани. В процессе лазерной коррекции эпикератом медленно скользит вдоль роговицы, рассекая эпителий с базальным слоем, но, не разрезая Боуменову мембрану. Во время операций с использованием Epi-K случаев повреждения стромы не выявлено.

В отличие от других микрокератомов, эпикератом Epi-K снабжен одноразовой пластиковой головкой с аппланационной пластиной, предназначенной для продавливания (аппланации) эпителия. Эпикератом Epi-K чаще всего применяется для проведения коррекции зрения по методике Эпи-ласик. В процессе коррекции зрения по методике Эпи-ласик лучше сохраняется структурная целостность роговицы, обеспечивается более короткий период восстановления зрительных функций, уменьшается риски возникновения "хейзов" (помутнений роговицы) по сравнению с ФРКи ЛАСЕК.

2.3 Методы коррекции зрения

Первый радикальный метод исправления зрения - радиальная кератотомия, появился в 30-х годах прошлого столетия. Суть данного метода состояла в том, что на роговице глаза специальным алмазным ножом наносились неглубокие насечки до 30% толщины роговицы (от зрачка к периферии роговицы), которые впоследствии срастались. Благодаря этому происходило изменение формы роговицы и ее преломляющей силы, вследствие чего зрение улучшалось -- это было огромным плюсом данной технологии. Минусов же у этого метода было больше. Инструмент хирурга был далек от микронной точности, поэтому рассчитать необходимое количество и глубину насечек, спрогнозировать результат операции было достаточно сложно. Кроме того, эта методика требовала длительного срока реабилитации: пациенту приходилось лежать в больнице, исключая физические нагрузки и перенапряжения. Помимо этого заживление насечек происходило у каждого по-разному, в зависимости от индивидуальной скорости регенерации, зачастую сопровождаясь осложнениями. Впоследствии были ограничения на физические нагрузки.

Рисунок 8 - Хирург-офтальмолог Святослав Федоров.

Этот метод исправления зрения был очень популярен особенно в 80-е годы. У нас в России эта методика связана с именем Святослава Федорова -- это был первый шаг, однако большое количество недостатков этого метода потребовало развития новых методик.

Врачи-офтальмологи во всем мире ведут отсчет истории эксимерного лазера с 1976 года. Тогда медики заинтересовались разработкой корпорации IBM, специалисты которой использовали лазерный луч для нанесения гравировки на поверхность компьютерных микро-чипов. Методика нанесения гравировки требовала колоссальной точности. Ученые провели серию исследований, которые показали, что использование лазерного пучка и возможность его контроля по глубине и диаметру зоны воздействия могут найти широкое применение в высокоточной медицине, и в особенности в рефракционной хирургии. Можно сказать, что с этого момента началось триумфальное шествие эксимерного лазера -- технологии, являющейся сегодня одной из самых надежных методик восстановления зрения.

ФРК - фоторефракционная кератэктомия.

Рисунок 9 - Область применения ФРК.

Первая коррекция зрения по методу ФРК была проведена в 1985 году и была первой попыткой в офтальмологии использовать эксимерный лазер. Технология фоторефракционной кератэктомии представляла собой бесконтактное воздействие эксимерным лазером на поверхностные слои роговицы, не влияя на внутренние структуры глаза.

При коррекции по методу ФРК микроискажение происходит с наружного слоя роговицы. После коррекции зрения по методике ФРК процесс заживления тканей роговицы продолжается достаточно долго. Длительное время пациент вынужден использовать глазные капли. Вмешательство при помощи такого метода не выполняется сразу на оба глаза.

Границы применения метода ФРК: - близорукость от -1.0 до -6.0 диоптрий, - дальнозоркость до +3.0 диоптрий, - астигматизм от -0.5 до -3.0 диоптрий.

ЛАСИК (лазерный кератомилез). Лазерная коррекция по методике ЛАСИК появилась в 1989 году. Основным преимуществом этой технологии явилось то, что поверхностные слои роговицы не затрагивались, а испарение происходило из средних слоев роговичной ткани. В ходе коррекции используются специальные приборы -- микрокератомы, при помощи которых верхние слои роговицы приподнимаются, и освобождают средние слои для лазерного воздействия.

Рисунок 10 - Область применения ЛАСИК.

Преимущества лазерной коррекции по методике ЛАСИК: выполняется амбулаторно, быстрый восстановительный период, возможность проведения процедуры сразу на оба глаза, сохранение анатомии слоев роговицы (коррекция по методике ЛАСИК считается одной из самых щадящих процедур), безболезненность, стабильность результатов.

Границы применения метода ЛАСИК: - миопия -15,0 D, - миопический астигматизм -6,0 D, - гиперметропия +6 D, - гиперметропический астигматизм +6 D.

ЛАСЕК (лазерная эпителиокератэктомия). В 1999 году получила распространение еще одна методика коррекции зрения -- ЛАСЕК. Ее основателем считают итальянского офтальмолога Массимо Камелина. В основном ЛАСЕК применяется в случаях, когда роговица пациента слишком тонкая, чтобы проводить ЛАСИК. Методика ЛАСЕК -- модификация устаревшей методики ФРК.

Рисунок 11 - Область применения ЛАСЕК.

Суть процедуры заключается в сохранении эпителиального слоя и покрытии сформированным эпителиальным лоскутом послеоперационной поверхности роговицы. Этот метод более болезненный, чем ЛАСИК и процесс восстановления более длительный.

Границы применения: - близорукость до -8 D, - дальнозоркость до +4 D, - астигматизм до 4 D.

Эпи-Ласик. Методика Эпи-ЛАСИК была впервые применена в 2003 году. Она успешно применяется в медицинской практике, в тех случаях, когда есть противопоказания к широко известному методу ЛАСИК.

Рисунок 12 - Область применения Эпи-ЛАСИК.

Преимущества метода Эпи-ЛАСИК: быстрое восстановление зрительных функций; сохранение целостности структуры роговицы; нет необходимости разреза роговицы при формировании поверхностного лоскута; возможность проведения рефракционной процедуры при тонкой роговице; полное восстановление эпителиального лоскута; маловероятны субэпителиальные помутнения; незначительный послеоперационный дискомфорт.

Границы применения: - миопия -10 D, - миопический астигматизм до -4,0 D, - гиперметропия до + 6,0 D, - гиперметропический астигматизм до +4 D.

Эпи-ЛАСИК проводится на поверхности роговицы после удаления эпителия (в этом его сходство с ФРК и ЛАСЕК). Офтальмо-хирург не использует микрокератом с лезвием (как при методике ЛАСИК) и не используется спирт (как при методике ЛАСЕК), а при помощи специального эпи-кератома производит расслаивание и отделение эпителиального лоскута. Благодаря сохранению жизнеспособности эпителиального лоскута, который внешне напоминает роговичный лоскут при ЛАСИКе, но имеет значительно меньшую толщину, процесс заживления идет эффективнее и пациенты чувствуют себя гораздо лучше, чем после процедур ФРК и ЛАСЕК.

При методе Эпи-ЛАСИК не используется спиртовой раствор и более 80% эпителиальных клеток, остаются жизнеспособными. После возвращения на место эпителиального лоскута эти клетки распределяются по всей роговице, создавая очень ровную поверхность и благоприятную среду для дальнейшего восстановления эпителиальных клеток. Затем, на роговицу устанавливается защитная контактная линза, ускоряющая заживление. Чаще всего защитную контактную линзу снимают между третьим и пятым днями после коррекции, в зависимости от состояния эпителия.

СУПЕР-ЛАСИК. Методика коррекции зрения СУПЕР-ЛАСИК отвечает самым высоким стандартам офтальмологии. Особенность данного метода -- точнейшая "шлифовка" роговицы на основании данных полученных с помощью предварительного аберрационного анализа на уникальном комплексе -- анализаторе волнового фронта Wave Scan. В ходе анализа учитываются искажения, которые вносятся не только роговицей, но и всей оптической системой. С помощью специальной компьютерной программы данные аберрометрического анализа заносятся в лазерную установку.

Рисунок 13 - Область применения СУПЕР-ЛАСИК.

На сегодняшний день СУПЕР-ЛАСИК считается наиболее точной методикой коррекции зрения. Помимо близорукости, дальнозоркости и астигматизма методика СУПЕР-ЛАСИК дает возможность исправлять аберрации (искажения зрительной системы) более высокого порядка и добиваться исключительной остроты зрения.

ФЕМТО-ЛАСИК. Фемто-Ласик (или ИнтраЛасик) -- модификация самой популярной на сегодняшний день методики ЛАСИК.

Рисунок 14 - Область применения ФЕМТО-ЛАСИК.

Первое клиническое использование эксимер-лазерной коррекции по методике ФемтоЛасик было в 2003 году. Суть Фемто-Ласика состоит в том, что роговичный лоскут формируется с помощью фемтосекундного лазера, а не механического микрокератома, как в методике ЛАСИК, в котором используется стальное лезвие. Эту методику иначе называют -- полностью лазерный ЛАСИК (All Laser Lasik).

Таблица 3 - Сравнение методов лазерной коррекции.

острота зрения после коррекции
негативные последствия		Возможны помутнение роговицы
восстановление зрения
болевые ощущения	минимальные	значительные	минимальные
хирургическое воздействие на роговицу
заживление обрабатываемой поверхности		эпителиальный слой погибает, неравномерное формирование коллагена
возможность проведения операции людям с тонкой роговицей
возможность проведения операции на 2-х глазах одновременно
показания к проведению коррекции	Миопия -15 Миопический астигматизм -6 Гиперметропия + 6 Гиперметропический астигматизм +6	Миопия -6 Миопический астигматизм -4	Миопия - 10 Миопический астигматизм - 4 Гиперметропия +6 Гиперметропический астигматизм +4

3. Органы зрения

3.1 Строение глаза и его функции

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.

Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв "правую часть" изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения -- правую и левую -- головной мозг соединяет воедино.

Так как каждый глаз воспринимает "свою" картинку, при нарушении совместного движения правого и левого глаза может быть расстроено бинокулярное зрение. Попросту говоря, у вас начнет двоиться в глазах или вы будете одновременно видеть две совсем разные картинки.

Основные функции глаза:

Оптическая система, проецирующая изображение;

Система, воспринимающая и "кодирующая" полученную информацию для головного мозга;

- "обслуживающая" система жизнеобеспечения.

Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача -- "передать" правильное изображение зрительному нерву.

Роговица -- прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза -- склерой.

Передняя камера глаза -- это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Рисунок 15 - Строение глаза.

Радужка -- по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой -- значит, в ней мало пигментных клеток, если карий -- много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок -- отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик -- "естественная линза" глаза. Он прозрачен, эластичен -- может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.

Стекловидное тело -- гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка -- состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление колбочек находится в центральной ямке (макуле), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.

Склера -- непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка -- выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв -- при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.

Знание строения роговицы особенно пригодится тем, кто хочет понять, как проходит эксимер-лазерная коррекция и почему она проходит именно так, и тем, кому предстоит операция на роговице.

Рисунок 16 - Строение роговицы глаза.

Эпителиальный слой -- поверхностный защитный слой, при повреждении восстанавливается. Так как роговица -- бессосудистый слой, то за "доставку кислорода" отвечает именно эпителий, забирающий его из слезной пленки, которая покрывает поверхность глаза. Эпителий также регулирует поступление жидкости внутрь глаза.

Боуменова мембрана -- расположена сразу под эпителием, отвечает за защиту и участвует в питании роговицы. При повреждении не восстанавливается.

Строма -- наиболее объемная часть роговицы. Основная ее часть -- коллагеновые волокна, расположенные горизонтальными слоями. Также содержит клетки, отвечающие за восстановление.

Десцеметова мембрана -- отделяет строму от эндотелия. Обладает высокой эластичностью, устойчива к повреждениям.

Эндотелий -- отвечает за прозрачность роговицы и участвует в ее питании. Очень плохо восстанавливается. Выполняет очень важную функцию "активного насоса", отвечающего за то, чтобы лишняя жидкость не скапливалась в роговице (иначе произойдет ее отек). Таким образом эндотелий поддерживает прозрачность роговицы.

Количество эндотелиальных клеток в течение жизни постепенно снижается от 3500 на 2 мм при рождении до 1500-2000 клеток на 2 мм в пожилом возрасте.

Снижение плотности этих клеток может происходить из-за различных заболеваний, травм, операций и т.д. При плотности ниже 800 клеток на 2 мм роговица становится отечной и теряет свою прозрачность. Шестым слоем роговицы часто называют слезную пленку на поверхности эпителия, которая также играет значительную роль в оптических свойствах глаза.

3.2 Заболевания органов зрения и методы их диагностики

Катаракта является одним из самых распространенных заболеваний глаз среди людей пожилого возраста. Хрусталик человеческого глаза -- это "естественная линза" пропускающая и преломляющая световые лучи. Хрусталик расположен внутри глазного яблока между радужкой и стекловидным телом. В молодости хрусталик человека прозрачен, эластичен -- может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего глаз видит одинаково хорошо и вблизи, и вдали. При катаракте происходит частичное или полное помутнение хрусталика, теряется его прозрачность и в глаз попадает лишь небольшая часть световых лучей, поэтому зрение снижается, и человек видит нечетко и размыто. С годами болезнь прогрессирует: область помутнения увеличивается и зрение снижается. Если своевременно не провести лечение, катаракта может привести к слепоте.

Подобные документы

Лазерные методы диагностики. Оптические квантовые генераторы. Основные направления и цели медико-биологического использования лазеров. Ангиография. Диагностические возможности голографии. Термография. Лазерная медицинская установка длялучевой терапии.

реферат , добавлен 12.02.2005


Процесс лазерного излучения. Исследования в области лазеров в диапазоне рентгеновских волн. Медицинское применение CO2–лазеров и лазеров на ионах аргона и криптона. Генерация лазерного излучения. Коэффициент полезного действия лазеров различных типов.

реферат , добавлен 17.01.2009


Причины близорукости - дефекта зрения, при котором изображение падает перед сетчатой глаза. Способы коррекции миопии - очки, контактные линзы и лазерная коррекция. Описание технологии фоторефракционной кератоэктомии с использованием эксимерных лазеров.

презентация , добавлен 20.09.2011


Понятие офтальмологии, ее предмет и методы. Медицинские показатели слепоты, ее зависимость от уровня страны проживания. Основы охраны зрения населения в мире и в России. Изучение строения глаза; клиническая картина синдрома верхнеглазничной щели.

презентация , добавлен 14.03.2014


Физические основы применения лазерной техники в медицине. Типы лазеров, принципы действия. Механизм взаимодействия лазерного излучения с биотканями. Перспективные лазерные методы в медицине и биологии. Серийно выпускаемая медицинская лазерная аппаратура.

реферат , добавлен 30.08.2009


Оптические дефекты глаза, виды клинической рефракции. Нарушения бинокулярного зрения. Характеристика оптических средств для их коррекции. Методы исследования зрения при подборе очков. Выбор оптимального средства очковой коррекции на конкретных примерах.

курсовая работа , добавлен 16.06.2011


Основные направления и цели медико-биологического использования лазеров. Меры защиты от лазерного излучения. Проникновение лазерного излучения в биологические ткани, их патогенетические механизмы взаимодействия. Механизм лазерной биостимуляции.

реферат , добавлен 24.01.2011


Оптические дефекты глаза. Нарушения бинокулярного зрения. Оптические средства коррекции зрения. Методы исследования при подборе очков. Определение остроты зрения. Определение астигматизма при помощи линз. Коррекция гипперметропии, миопии и астигматизма.

курсовая работа , добавлен 19.04.2011


Принцип строения зрительного анализатора. Центры головного мозга, анализирующие восприятие. Молекулярные механизмы зрения. Са и зрительный каскад. Некоторые нарушения зрения. Близорукость. Дальнозоркость. Астигматизм. Косоглазие. Дальтонизм.

реферат , добавлен 17.05.2004


Ознакомление с основными причинами нарушения зрения; описание группы риска. Изучение проявлений оптической нейропатии, внутричерепной гипертензии, амблиопии, амавроза и других заболеваний глаза. Рассмотрение глобальных мер по предупреждению слепоты.

Офтальмологические лазеры, применяемые при коррекции зрения, стали в свое время настоящим прорывом в сфере лечения патологий глаз. Этот способ коррекции остается флагманским направлением современной офтальмологии. С помощью все новых и новых достижений в этой сфере, врачи легко и просто решают проблему, возвращая зрение миллионам людей, имеющих разные формы его нарушения.

Каковы преимущества, есть ли минусы у этих систем?

Читаем!

Эксимерные офтальмологические лазеры для коррекции зрения

Прежде чем мы начнем рассматривать эту тему, надо определиться с некоторыми моментами.

Показаниями для лазерной микрохирургии считают:

1. Глаукому катаракту
2. Атрофические процессы в сетчатке, вызванные возрастом пациента
3. Близорукость дальнозоркость и астигматизм
4. Риск отслоения или разрыва сетчатки
5. Вторичные изменения в сетчатке при сахарном диабете и др.

В офтальмологии, в первой из медицинских областей, начали использовать лазерное излучение для лечения заболеваний, т.е. — хирургическое лечение патологии оптического аппарата глаза.

Видео: Лазерная коррекция зрения

В настоящее время офтальмологи практикуют целый ряд лазеров, в том числе — эксимерных (читайте — двойных), от разных производителей, включая:

• Отечественных.
• Американских.
• Немецких.
• Японских.

Рассмотрим их некоторые виды, особенности и другие моменты.

Операции

Благодаря технологиям, с помощью которых делают операции с участием эксимерных лазеров, от очков и контактных линз избавляются люди, которым их ношение противопоказано (пожарные, военные и пр.).

Показания к лазерной коррекции:

1. Близорукость.
2. Дальнозоркость.
3. и другие патологии.

Итак, детали.

Этот вид лазера относя к газовым лазерным устройствам.

Что такое эксимер? Аббревиатура, дословно переводимая, как возбужденный димер.

Как правило, на практике применяются эксимерные лазеры, излучающие фотоны в области ультрафиолетового спектра.

• Высокая эффективность и надежность.
• Высокая скорость – на операцию уходит не более 20-15 минут.
• Минимум боли и риска появления осложнений.
• Сокращение времени – коррекция проходит без госпитализации в режиме «одного дня».
• Эффект в любом возрасте.
• Безопасность использования.
• Минимум времени на восстановление после коррекции.

КСТАТИ : В ряде случаев, импульсный световой поток высокой мощности заменяет скальпель, не повышая температуру и теплового разрушения клеток, которое могло бы разрушить ткани, расположенные глубже.

Работа всех, используемых в современной клинической практике, эксимерных лазеров осуществляется в импульсном режиме с одинаковым диапазоном длин волн. Различие устройств состоит в форме лазерного пучка (летающее пятно, сканирующая щель) и в составе инертного газа.

Каждый импульс обеспечивает испарение слоя роговицы, чья толщина — 0,25 мкм.

За счет такой точности офтальмологи получают лучшие результаты при использовании эксимерного лазера.

Модели эксимерных лазеров:

1. VISX STAR S4IR – продукция мирового лидера по изготовлению медоборудования Abbott расширяет возможности офтальмохирургам.
2. ZEISS MEL-80 – один из представителей последнего поколения, которые используют для рефракционных операций.
   
3. Technolas 217z100 – немецкий продукт помогает докторам бороться с миопией, дальнозоркостью и астигматизмом разной степени.
   
4. FS200 WaveLight – устройство из лазеров последнего поколения с очень высокой скоростью, позволяющей за шесть секунд сформировать лоскут из роговицы.
   
5. – широко используется в рефрактивной офтальмологической хирургии.
   
6. IntraLase FS60 — высокая частота и малая длительность импульсов позволяет делать разделение слоев роговицы без выделения тепла и механических воздействий на окружающие ткани глаза.
   В комплексе с VISX Star S4 IR и аберрометром WaveScan, лазерная коррекция зрения проходит с учетом малейших нюансов и особенностей зрительной системы больного.

Фемтосекундные лазеры в офтальмологии – преимущества и недостатки, показания к применению

Фемтосекундный лазер – это суперкороткие импульсы с 1 импульсом в фемтосекунду. Это дает возможность офтальмологам осуществлять проникновение в ткани глаз без крови, без серьезных травм.

Операции, выполняемые с такой техникой, самые безопасные. Правда — несколько устаревшие.

Фемтосекундный лазер применяется для удаления патологических участков роговой оболочки и формирования новой ее формы при:

• Миопическом астигматизме.
• Гиперметропическом астигматизме.
• Имплантации интрастромальных колец при кератоконусе.
• Астигматизме с нарушениями рефракции средней и легкой тяжести.
• Близорукости, дальнозоркости.
• Частичной кератопластике (например, при ).
• Послойной или сквозной «пересадке» роговицы и пр.

Проверенный, высокоточный и максимально безопасный способ коррекции зрения, практически не имеющий противопоказаний:

1. Обеспечивает скорость (пациент через 1 час после операции уходит домой) и отсутствие офтальмологических инструментов непосредственного контакта.
2. Позволяет избегать дискомофрта для пациента, травматичности, побочных осложнений и неудачных операций.
3. Гарантирует проникновение в ткани роговой оболочки точно на заданную специалистом глубину.
4. С возможностью формирования из отделенных тканей роговичные лоскуты разной конфигурации и устранения дефектов рефракции.
5. Со скорейшим заживлением и сокращением до минимума реабилитации и пр.

Минусов метода не так уж и много, но главные недостатки заключаются в высокой стоимости лечения и возможном развитии временного астигматизма после операции.

ПОМНИТЕ : Так называемый эффект «куполообразного реза», который случается при таком методе лечения, ухудшает зрение больных ночью и вечером при управлении автомобилем.

Микрокератомы в офтальмологии для лазерных операций на глазах

Каким окажется результат лазерной коррекции зрения?

Здесь свою роль играют многие факторы, в том числе — в виде:

• Опытности специалиста, который проводит эти манипуляции.
• Используемой методики лечения.
• Лазера, который будет применен во время данной процедуры, и так далее.

Однако микрокератом, прибор для лазерных операций на глазах, занимает тоже значимое место.

Этот прибор, функционирующий в автономном режиме — т.е., без участия электричества — используется при проведении (без участия микроножа).

Задача специалиста – отделить с помощью прибора верхние слои роговицы. В итоге, можно одновременно делать операции на обоих глазах.