Лазерні технології у офтальмології. Принцип роботи лазерного офтальмологічного. Показаннями до проведення ФДТ є

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки Російської Федерації

Федеральна державна бюджетна освітня установа

вищої професійної освіти

"Кубанський державний університет"

(ФДБОУ ВПО "КубДУ")

Фізико-технічний факультет

Кафедра фізики та інформаційних систем

Курсова робота

Застосування лазерів в офтальмології

Роботу виконав

Семенов Євген Євгенович

Напрямок 010700- Фізика

Науковий керівник

Нормоконтролер

канд. пед. наук, доц. Л.Ф. Добро

Краснодар 2013

Курсова робота: 51 с., 25 рис., 3 таблиці, 8 джерел.

Лазери, які у медицині, органи зору, сучасні методи корекції зору.

Об'єктом дослідження даної курсової є лазери використовувані в офтальмології.

Метою даної є вивчення механізму лікування органів зору за допомогою лазерів.

В результаті виконання курсової роботи було вивчено механізми лікування органів зору за допомогою різноманітних лазерів. Розглянуто перспективи діагностики органів зору. Проведено порівняння лазерів, що використовуються для корекції зору.

• Вступ
• 1. Історія відкриття лазерів
• 1.1 Відкриття лазерів
• 1.2 Властивості лазерів
• 2.3 Методи корекції зору
• 3. Органи зору
• 3.3 Сучасні методи корекції зору за допомогою лазерів
• Висновок
• Список використаних джерел
• Вступ
• Першою галуззю медицини, де знайшли застосування лазери, була офтальмологія. Слово "LASER" є абревіатурою від англійської "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Активне середовище (кристали, гази, розчини, напівпровідники) найчастіше визначає тип лазера (наприклад, рубіновий, аргоновий, діодний та ін.).
• Офтальмологія - область медицини, що вивчає око, його анатомію, фізіологію та хвороби, а також розробляє методи лікування та профілактики очних хвороб.
• Лазерне випромінювання характеризується когерентністю та монохроматичністю. Оскільки промені лазера майже паралельні, то з відстанню світловий пучок лише трохи збільшується в діаметрі. Монохроматичність і паралельність світла лазера дозволяє за його допомогою вибірково та локально впливати на різні біологічні тканини.
• Для більшості захворювань постійно потрібні нові методи лікування. Але лазерне лікування є таким методом, що сам шукає хвороби, щоб їх вилікувати.
• Метою даної є вивчення механізму лікування хвороб пов'язаних з зоровим органом за допомогою лазерів. При цьому суттєво важливим є вивчення наступних механізмів:
• - Вивчити механізми лікування органів зору за допомогою лазерів;
• - Розглянути перспективи лікування та діагностики органів зору за допомогою лазерів.
• 1. Історія відкриття лазерів
• 1.1 Відкриття лазерів
• Фізичною основою роботи лазера є квантовомеханічне явище вимушеного (індукованого) випромінювання. Випромінювання лазера може бути безперервним, з постійною потужністю, або імпульсним, що досягає гранично великих пікових потужностей. У деяких схемах робочий елемент лазера використовується як оптичний підсилювач для випромінювання від іншого джерела.
• Існує велика кількість видів лазерів, що використовують як робоче середовище всі агрегатні стани речовини. Деякі типи лазерів, наприклад лазери на розчинах барвників або твердотільні поліхроматичні лазери, можуть генерувати цілий набір частот (мод оптичного резонатора) в широкому спектральному діапазоні. Габарити лазерів відрізняються від мікроскопічних для низки напівпровідникових лазерів до розмірів футбольного поля; для деяких лазерів на неодимовому склі.
• Унікальні властивості випромінювання лазерів дозволили використовувати їх у різних галузях науки і техніки, а також у побуті, починаючи з читання та запису компакт-дисків та закінчуючи дослідженнями в галузі керованого термоядерного синтезу. Слово " лазер " утворено з початкових літер довгої фрази англійською мовою, що означає у дослівному перекладі: " посилення світла з допомогою вимушеного випромінювання " .
• "Вчені давно звертали увагу на явище мимовільного випромінювання світла атомами, - пише в книзі "Світ фізики" М.М. Колтун, - те, що відбувається завдяки тому, що збуджений якимось способом електрон знову повертається з верхніх електронних оболонок атома на нижні. Недарма явище хімічної, біологічної та світлової люмінесценції, викликане такими переходами, здавна приваблювало дослідників своєю красою та незвичайністю. Але світло люмінесценції занадто слабке і розсіяне, Місяця йому не досягти...
• Малюнок 1 - Схема роботи лазера
• 1 - активне середовище; 2 - енергія накачування лазера; 3 - непрозоре дзеркало; 4 - напівпрозоре дзеркало; 5 - лазерний промінь.
• Кожен атом при люмінесценції випромінює своє світло в різний час, не узгоджений з атомами-сусідами. В результаті виникає хаотичне спалахове випромінювання. Атоми не мають свого диригента!
• 1917 року Альберт Ейнштейн в одній із статей теоретично показав, що узгодити спалахи випромінювання окремих атомів між собою дозволило б... зовнішнє електромагнітне випромінювання. Воно може змусити електрони різних атомів одночасно злетіти на однаково високі збуджені рівні. Цьому ж випромінюванню неважко зіграти роль і спускового гачка при "світловому пострілі": спрямоване на кристал, воно може викликати одночасне повернення на вихідні орбіти відразу кількох десятків тисяч збуджених електронів, що супроводжуватиметься могутнім сліпуче яскравим спалахом світла, світла практично однієї довжини Як кажуть фізики, монохроматичного світла.
• Робота Ейнштейна була майже забута фізиками: дослідження з вивчення будови атома займали тоді значно більше.
• У 1939 році молодий радянський вчений, нині професор та дійсний член Академії педагогічних наук В.А. Фабрикант повернувся до введеного Ейнштейном у фізику поняття вимушеного випромінювання. Дослідження Валентина Олександровича Фабриканта заклали міцний фундамент створення лазера. Ще кілька років інтенсивних досліджень у спокійній мирній обстановці, і лазер було б створено". Але це сталося лише в п'ятдесяті роки завдяки творчій роботі радянських учених Прохорова, Басова та американця Чарльза Харда Таунса (1915).
• Олександр Михайлович Прохоров (1916-2001) народився Атортоні (Австралія) у ній робітничого революціонера, який утік у 1911 року у Австралію з сибірської заслання. Після Великої Жовтневої соціалістичної революції сім'я Прохорова повернулася на батьківщину в 1923 і через деякий час оселилася в Ленінграді.
• 1934 року тут Олександр закінчив середню школу із золотою медаллю. Після школи Прохоров вступив на фізичний факультет Ленінградського державного університету (ЛДУ), який закінчує 1939 року з відзнакою. Далі він вступає до аспірантури Фізичного інституту імені П.М. Лебедєва АН СРСР. Тут молодий вчений зайнявся дослідженням процесів поширення радіохвиль вздовж земної поверхні. Їм було запропоновано оригінальний спосіб вивчення іоносфери за допомогою радіоінтерференційного методу.
• 1981 - дослідник Рангасвані Шрінівасон виявив, що випромінювання ексімерного лазера здатне виробляти надточні розрізи живої тканини, при цьому, не пошкоджуючи навколишні тканини високими температурами. Принцип впливу випромінювання ультрафіолетового діапазону на органічне з'єднання полягає у роз'єднанні міжмолекулярних зв'язків і, як результат, переведення частини тканини з твердого стану в газоподібне (фотоабляція - випаровування).
• 1981 - починається співпраця з офтальмологами для вдосконалення лазерної системи та застосування його для впливу на рогівці ока.
• 1985 рік - в Берліні було зроблено першу лазерну корекцію зору за методикою ФРК (PRK) з використанням ексімерного лазера. Всі сучасні ексимерні лазери, що використовуються в офтальмології, працюють в одному діапазоні довжин хвиль, в імпульсному режимі (зазвичай - з частотою 100 Гц і довжиною імпульсу близько 10 нс, іноді ці значення можуть досягати 200 Гц і 30 нс) і відрізняються лише формою лазерного пучка (скануюча щілина або літаюча точка (пляма)) та складом активного тіла (інертного газу). Лазерний пучок, у поперечному розрізі являє собою щілину або пляму, переміщається по певній траєкторії, поступово знімаючи (випаровуючи) шари рогівки, виходячи із заданих параметрів, і надаючи їй нову форму. Температура в зоні абляції практично не підвищується (не більше 5-6°) внаслідок короткочасності впливу. З кожним імпульсом лазер видаляє шар товщиною 0,25 мкм (приблизно 1/500 частина товщини людського волосся). Така точність дозволяє досягати ідеального результату лазерної корекції зору.
• 1.2 Властивості лазерів
• Лазерні промені - це електромагнітні хвилі, що мають дуже своєрідні, можна сказати, унікальні властивості. Тут ми зупинимося на чотирьох особливостях лазерного випромінювання. До них відноситься, перш за все, дуже висока спрямованість світлового променя. Кут його розбіжності приблизно 10000 разів менше, ніж променя хорошого прожектора. На поверхні Місяця лазерний промінь створює пляму діаметром близько 10 км.
• Завдяки високій спрямованості енергія лазерного променя може передаватися дуже великі, зокрема і космічні, відстані. Це створює основу для здійснення зв'язку, передачі лазерним променем як телефонних розмов, так і телевізійних зображень.
• При цьому потужність передавача (лазера) може бути в десятки і сотні тисяч разів менша за потужність звичайних радіостанцій. У майбутньому лазерний промінь використовуватиметься і передачі енергії.
• Друге унікальне властивість лазерного променя - його монохроматичність, т. е. надзвичайно вузький спектральний склад. Спектральна ширина його випромінювання набагато менше, ніж у всіх інших джерел світла і радіохвиль. Наведемо найпростіший приклад. Ширина лінії люмінесценції рубіна дорівнює ~3-10 Гц.
• У спектроскопії така лінія вважається вузькою. У той самий час у кращих лазерах вдається отримати смугу випромінювання, ширина якої лише кілька герц.
• Надзвичайно висока монохроматичність лазерного випромінювання широко використовується для вирішення найважливіших наукових та технічних проблем.
• Не слід думати, що висока монохроматичність властива всім типам лазерів. У ряді випадків (напівпровідникові лазери, лазери на розчинах барвників) смуга випромінювань дуже широка, що також може бути використане практично.
• Третя найважливіша властивість лазерного променя – його висока когерентність. Фази різних електромагнітних хвиль, що виходять за межі резонатора, або однакові або взаємоузгоджені. Випускання інших джерел світла некогерентно. Зазначимо, проте, що у радіообласті спектру багато джерел випромінювання дають саме когерентне випромінювання.
• Щоб уявити, що таке когерентність, проведемо наступний простий експеримент. Кинемо на поверхню води два камені. Навколо кожного з них утворюється хвиля, що розповсюджується у всіх напрямках. У точках дотику хвиль виникає інтерференційна картина, додавання хвиль. В результаті в деяких місцях амплітуда коливань подвоїться, в інших стане рівною нулю (хвилі погасять один одного). У разі хвилі когерентны.
• Кинемо тепер у воду жменю піску. На поверхні хвиль утворюється бриж, окремі піщинки падають у воду у випадкові моменти часу, інтерференції не буде. Хвилі, викликані піщинками, некогерентні.
• Можна навести й інший приклад. Якщо мостом йде багато випадкових перехожих, то ніяких особливих ефектів немає. Якщо ж по ньому проходить група людей, що крокують у ногу, міст може почати сильно коливатися і за наявності резонансу навіть зруйнуватися. У першому випадку удари ніг людей хаотичні, вплив на міст некогерентний, у другому випадку він узгоджений, когерентний.
• В одній з перших науково-популярних брошур, присвячених квантовій електроніці, дається дуже вдале пояснення поняття когерентності: "У розпеченій нитці лампи розжарювання, в яскравому шнурі ртутної лампи, що світиться, панує повний хаос. То тут, то там спалахують збуджені атоми, що випускають довгі цуци". хвиль Ці спалахи окремих атомів ніяк не узгоджені між собою.Світіння таких джерел нагадує гул неорганізованого, чимось збудженого натовпу.Зовсім інша картина в (квантовому) генераторі світла.Тут все схоже на стрункий хор - спочатку вступають одні хористи, потім інші Хор грандіозний за кількістю учасників, як це буває на святах пісні в Прибалтиці.
• Відстань між окремими групами хористів настільки великі, що слова пісні долітають із помітним запізненням від однієї групи до іншої. Диригента немає, але це заважає стрункості загального звучання, оскільки хористи самі підхоплюють пісню у потрібні моменти. Те саме відбувається і з атомами генератора світла. Цуги хвиль, що випускаються окремими атомами, узгоджені один з одним завдяки явищу індукованого випромінювання. Кожен збуджений атом починає свою "пісню" в унісон з "піснею" іншого атома, що дійшла до нього. Ось і є когерентність".
• Когерентність широко використовується в голографії, інтерферометрії та багатьох інших галузях науки і техніки. Раніше, до появи лазерів, малоінтенсивні когерентні хвилі у видимій області спектра створювалися лише штучно, шляхом поділу однієї хвилі на кілька.
• Сказаного достатньо, щоб зрозуміти всю специфічність лазерного випромінювання. Енергія цього випромінювання має незрівнянно вищу якість, ніж енергія джерел накачування. Лазерна енергія може бути сконцентрована і передана на значні відстані. Лазерний промінь є найємнішим носієм інформації, принципово новим засобом її передачі та обробки. Лазерний промінь можна сфокусувати в дуже малому обсязі, наприклад, у сфері діаметром 0,1 мм.
• Різні лазери мають різну інтенсивність і тривалість світіння - від дуже малих до дуже великих. Вибір типу лазерів щодо його практичного використання залежить від поставленого завдання. Є лазери безперервної дії. Однак більшість лазерних систем випромінює окремі світлові імпульси або цілу серію імпульсів.
• Тривалості імпульсів також різні. У режимі вільної генерації тривалість генерації близька до тривалості світіння ламп накачування 10 -4 -10 -3 с. У про моноімпульсних генераторах тривалість світіння ~10 -8 з. Останнім часом розроблено генератори пікосекундної тривалості (10 -12 -10 -10 с). Для скорочення тривалості імпульсів випромінювання всередину резонатора лазера зазвичай вставляють різні керуючі пристрої.
• Широкого поширення набули зараз гелій-неонові лазери безперервної дії. Вони випромінюють найчастіше червоне світло. Потужність лазера 0,002-0,020 Вт, що в багато разів менше потужності лампочки кишенькового ліхтаря.
• Газові безперервні лазери на суміші СО2+N2+Не, що працюють у невидимій інфрачервоній області спектру (лямбда ~10 мкм), мають потужності в мільйон разів більше (близько сотень і тисяч ват). Щоб оцінити можливості цих лазерів, треба згадати зі шкільного курсу фізики, що для плавлення 1 см 3 металу необхідно ~50 Дж.
• Якщо потужність лазерного променя 500 Вт, то, в принципі, він може розплавити за 1 с ~ 10 см 3 металу. Реальні цифри, що досягаються на досвіді, істотно менші, оскільки значна частка світлової енергії, що падає на поверхню металу, відбивається від неї.
• Потужності, отримані в рубіновому лазері або лазері на неодимовому склі, набагато більші. Щоправда, тривалість світіння мала. За допомогою цих пристроїв неважко отримати енергію 50 Дж за час - 0,0001 с. Це відповідає потужності 500 тис. Вт. У моноімпульсних та пікосекундних лазерах можливі потужності лазерів у тисячі та мільйони разів вищі. Це набагато перевершує спектральні яскравості решти джерел світла, зокрема і Сонця з його поверхні.
• Зауважимо, що поняття потужності говорить про концентрацію енергії в часі, про здатність системи зробити значну дію в заданий (зазвичай короткий) проміжок часу. Величезні потужності деяких типів лазерів ще раз свідчать про високу якість лазерної енергії.
• Можна, наприклад, отримати за лічені миті щільності енергії, що перевищують щільність енергії ядерного вибуху. За допомогою лазерів такого типу вдається отримати температури, що рівні десяткам мільйонів градусів, тиску порядку 100 млн. атмосфер. За допомогою лазерів отримано найвищі магнітні поля і т.д.
• 2. Лазери, що використовуються в медицині
• лазер очей медицина зір
• 2.1 Лазери, що застосовуються у медицині

З практичної точки зору, особливо для використання в медицині, лазери класифікують за типом активного матеріалу, за способом живлення, довжиною хвилі і потужністю випромінювання, що генерується.

Активним середовищем може бути газ, рідина чи тверде тіло. Форми активного середовища також можуть бути різними. Найчастіше для газових лазерів використовуються скляні чи металеві циліндри, заповнені одним або декількома газами. Приблизно так само і з рідкими активними середовищами, хоча часто зустрічаються прямокутні кювети зі скла або кварцу. Рідинні лазери - це лазери, у яких активним середовищем є розчини певних сполук органічних барвників у рідкому розчиннику (воді, етиловому чи метиловому спиртах тощо).

У газових лазерах активним середовищем є різні гази, їх суміші чи пари металів. Ці лазери поділяються на газорозрядні, газодинамічні та хімічні. У газорозрядних лазерах збудження здійснюється електричним розрядом у газі, в газодинамічних - використовується швидке охолодження при розширенні попередньо нагрітої газової суміші, а в хімічних - активне середовище збуджується за рахунок енергії, що звільняється при хімічних реакціях компонентів середовища. Спектральний діапазон газових лазерів значно ширше, ніж у всіх інших типів лазерів. Він перекриває ділянку від 150 нм до 600 мкм.

Ці лазери мають високу стабільність параметрів випромінювання проти іншими типами лазерів.

Лазери на твердих тілах мають активне середовище у вигляді циліндричного чи прямокутного стрижня. Таким стрижнем найчастіше є спеціальний синтетичний кристал, наприклад, рубін, олександрит, гранат або скло з домішками відповідного елемента, наприклад, ербія, гольмія, неодима. Перший лазер, що діє, працював на кристалі рубіну.

Різновидом активного матеріалу у вигляді твердого тіла є напівпровідники. Останнім часом завдяки своїй малогабаритності та економічності напівпровідникова промисловість дуже бурхливо розвивається. Тому напівпровідникові лазери виділяють в окрему групу.

Отже, відповідно до типу активного матеріалу виділяють такі типи лазерів:

Газові;

Рідинні;

на твердому тілі (твердотільні);

Напівпровідникові.

Тип активного матеріалу визначає довжину хвилі випромінювання, що генерується. Різні хімічні елементи у різних матрицях дозволяють виділити сьогодні понад 6000 різновидів лазерів. Вони генерують випромінювання від так званого вакуумного ультрафіолету (157 нм), включаючи видиму область (385-760 нм), до далекого інфрачервоного (> 300 мкм) діапазону. Все частіше поняття "лазер", спочатку дане для видимої області спектра, переноситься також інші області спектра.

Таблиця 1 - лазери, що застосовуються в медицині.

Наприклад, для більш короткохвильового випромінювання, ніж інфрачервоне, використовується поняття "рентгенівські лазери", а для більш довгохвильового, ніж ультрафіолетове, - поняття "лазери, що генерують міліметрові хвилі"

У газових лазерах використовується газ чи суміш газів у трубі. У більшості газових лазерів використовується суміш гелію і неону (HeNe), з первинним вихідним сигналом 632,8 нм (нм = 10~9 м) видимого червоного кольору. Вперше такий лазер був розроблений у 1961 році та став провісником цілого сімейства газових лазерів. Всі газові лазери досить схожі за конструкцією та властивостями.

Наприклад, С02-газовий лазер випромінює довжину хвилі 10,6 мкм далекої інфрачервоної області спектра. Аргоновий та криптоновий газові лазери працюють з кратною частотою, випромінюючи переважно у видимій частині спектру. Основні довжини хвиль випромінювання аргонового лазера - 488 і 514 нм.

Твердотільні лазери використовують лазерну речовину, розподілену у твердій матриці. Одним із прикладів є неодим (Ке)-лазер. Термін АІГ є скороченням для кристала - алюмоїтрієвий гранат, який служить як носій для іонів неодиму. Цей лазер випромінює інфрачервоний промінь із довжиною хвилі 1,064 мкм. Допоміжні пристрої, які можуть бути як внутрішніми, так і зовнішніми по відношенню до резонатора, можуть використовуватися для перетворення вихідного променя на видимий або ультрафіолетовий діапазон. Як лазерні середовища можуть використовуватися різні кристали з різними концентраціями іонів-активаторів: ербія (Ег3+), гольмія (Но3+), тулію (Тт3+).

Виберемо із цієї класифікації лазери, найбільш придатні та безпечні для медичного використання. До більш відомих газових лазерів, що використовуються в стоматології, належать С02-лазери, He-Ne-лазери (гелій-неонові лазери). Цікаві також газові ексімерні та аргонові лазери. З твердотільних лазерів найбільш популярним у медицині є лазер на YAG: Er, що має в кристалі ербієві активні центри. Все частіше звертаються до лазера на YAG: Ho (з гольмієвими центрами). Для діагностичного та терапевтичного застосування використовується велика група як газових, так і напівпровідникових лазерів. В даний час у виробництві лазерів як активне середовище використовується понад 200 видів напівпровідникових матеріалів.

Таблиця 2 - Показники різноманітних лазерів.

Лазери можна класифікувати за видом харчування та режимом роботи. Тут виділяються пристрої безперервної чи імпульсної дії. Лазер безперервної дії генерує випромінювання, вихідна потужність якого вимірюється у ватах або міліватах.

При цьому ступінь енергетичного впливу на біотканину характеризується:

Щільністю потужності – відношення потужності випромінювання до площі перерізу лазерного пучка р = P/s].

Одиниці виміру в лазерній медицині - [Вт/см 2], [мВт/см 2];

Дозою випромінювання П, що дорівнює відношенню добутку потужності випромінювання [Р та часу опромінення до площі перерізу лазерного пучка. Виявляється у [Вт * з/см 2 ];

Енергією [Е = Рt] - добуток потужності на час. Одиниці виміру - [Дж], тобто. [Вт з].

З точки зору потужності випромінювання (безперервної або середньої) медичні лазери поділяються на:

Лазери малої потужності: від 1 до 5 мВт;

Лазери середньої потужності: від 6 до 500 мВт;

Лазери великої потужності (високоінтенсивні): понад 500 мВт. Лазери малої та середньої потужності зараховують до групи так званих біостимулюючих лазерів (низькоінтенсивних). Біостимулюючі лазери знаходять все ширше терапевтичне та діагностичне використання в експериментальній та клінічній медицині.

З погляду режиму роботи лазери поділяються на:

Режим випромінювання безперервний (хвильові газові лазери);

Режим випромінювання змішаний (твердотільні та напівпровідникові лазери);

Режим із модуляцією добротності (можливий всім типів лазерів).

2.2 Лазери, що використовуються для корекції зору

Ексімер-лазерна установка ALLEGRETTO Wave Eye-Q

Малюнок 2 - Лазерна установка Allegretto Wave Eye-Q

Лазерна установка Allegretto Wave Eye-Q має частоту імпульсу 400 Гц, що робить її однією з найшвидших систем у світі, дозволяючи значно скоротити час проведення ексимерно-лазерної корекції зору. Більш короткий вплив на рогівку сприяє максимально швидкому реабілітаційному періоду та відмінним післяопераційним показникам. Лазерний промінь в установці Allegretto Wave Eye-Q має надтонку, гладку форму, що дає змогу добиватися не тільки ідеальної поверхні рогівки, але й мінімізувати відновлювальний період. Оптична система лазерної установки Allegretto Wave Eye-Q повністю ізольована, тому виключено вплив таких факторів як вологість, температура приміщення.

Кордони застосування лазера Allegretto Wave Eye-Q:

Близорукість від -0,5 D до -14,0 D; - далекозорість від +0,5 D до +6,0 D;

астигматизм від ±0,5 D до ±6,0 D;

У лазерній установці All Wave Eye-Q реалізовані найсучасніші технології:

Perfect Pulse Technology ("досконалий імпульс") - технологія збереження тканини.

Wavefront-optimized технологія збереження природної форми рогівки, без зайвого ущільнення, що запобігає появі сферичних спотворень.

Topography guided - топографічна абляція.

Персоніфікована абляція Wavefront Guided - фіксує всі спотворення, що є в оптичній системі.

Eye tracker – тривимірна система стеження за оком.

Neurotrack - система контролю за обертальними рухами ока.

Ексімер Allegretto – єдина на сьогодні ексімер-лазерна система, яка з'єднана з оптичними топографічними приладами: рогівковим топографом Topolyzer, діагностичною станцією Oculyzer, аберрометром Analyzer. Унікальність системи - у можливості з'єднання з фемтосекундним лазером, що дозволяє проводити лазерну корекцію за методом ІнтраЛасік.

Ексімер-лазерні системи VISX Star S

Рисунок 3 - Установка для корекції зору VISX Star S

Установка для корекції зору VISX Star S має масив семи променів, форму "скануючої плями", що дозволяє досягати ідеальної гладкості рогівкового зрізу. Масив із семи променів одночасно покриває великі ділянки рогівки, що забезпечує швидке та ефективне випаровування. Офсетний модуль сканування, включений до лазера цих моделей, дозволяє одномоментно коригувати гіперметропію, змішаний астигматизм і неправильний астигматизм, пов'язаний з перенесеними раніше невдалими рефракційними операціями.

Рисунок 4 - Встановлення корекції зору VISX Star S

У лазері є система стеження за оком, яка фіксує незначні усунення центру зіниці під час корекції, і не дає лазерного променя протягом корекції відхилятися від розрахункової зони.

Межі застосування лазера VISX Star S:

Близорукість (міопія) до -15,0 D - Далекозорість (гіперметропія) до +4,0 D - Астигматизм до ±3,0 D

Лазер VISX Star S4 IR

Малюнок 4 - Лазер VISX Star S4 IR

Лазер VISXStarS4 IR істотно відрізняється від інших моделей - він дозволяє проводити ексимер-лазерну корекцію пацієнтам з ускладненими формами короткозорості, далекозорості та абераціями (спотвореннями) вищих порядків.

Новий комплексний підхід, реалізований в установці VISX Star S4 IR, дозволяє гарантувати максимально згладжену поверхню рогівки, що формується в процесі лазерної корекції, відстежувати можливі незначні рухи ока пацієнта в ході операції, максимально компенсувати найскладніші спотворення всіх оптичних структур ока. Такі параметри ексимерного лазера значно знижують можливість післяопераційних ускладнень, істотно скорочують реабілітаційний період, і гарантують високі результати.

Межі застосування:

Близорукість (міопія) до -16 D - Далекозорість (гіперметропія) до +6 D - Складний астигматизм до 6 D

Ексімер-лазерна установка NIDEK "ЕС-5000"

Малюнок 5 - Лазерна установка NIDEK EC-5000

Лазерний промінь ексимерного лазера NIDEK EC-5000 має форму "щілини, що сканує". NIDEK EC-5000 обладнана системою збереження працездатності газів, тому має стабільні характеристики випромінювання. Лазер NIDEK EC-5000 забезпечує високу точність, простий в експлуатації, є абсолютно безпечним для рогової оболонки ока. Призначений для проведення лазерної корекції за методиками ФРК та ЛАСІК. У ході операції за допомогою моделі лазера NIDEK EC-5000 з принципом "щілина, що сканує" впливу піддається вся рогівка. Промінь "скануючої щілини" дозволяє зберегти правильність сферичної форми рогівки, змінивши її оптичну силу.

Межі застосування:

Близорукість (міопія) до -15 D - Далекозорість (гіперметропія) до +6 D

Астигматизм до 6 D

Фемтосекундні лазери

Фемтосекундний лазер FS200 WaveLight

Фемтосекундний лазер FS200 WaveLight має найвищу швидкість формування рогівкового клаптя - всього за 6 секунд, у той час як інші моделі лазерів формують стандартний клапоть за 20 секунд. У процесі ексимер-лазерної корекції фемтосекундний лазер FS200 WaveLight створює клаптик рогівки шляхом застосування дуже швидких імпульсів лазерного випромінювання.

Фемтосекундний лазер використовує промінь інфрачервоного світла для точного відділення тканини на заданій глибині за допомогою процесу, що називається "фоторозрив". Імпульс лазерної енергії фокусується в точному місці внутрішньороговиці, тисячі лазерних імпульсів розташовуються поряд для створення площини розрізу. За рахунок нанесення за певним алгоритмом і на певній глибині в рогівці безлічі лазерних імпульсів можна викроїти рогівковий клапоть будь-якої форми і на будь-якій глибині. Тобто унікальні характеристики фемтосекундного лазера дають можливість офтальмохірургу формувати рогівковий клапоть, повністю контролюючи його діаметр, товщину, центрування та морфологію, при мінімальному порушенні архітектури.

Найчастіше фемтосекундний лазер застосовується в ході ексимер-лазерної корекції за методикою ФемтоЛасік, яка відрізняється від інших методик тим, що клаптик рогівки формується за допомогою лазерного променя, а не механічного мікрокератома. Відсутність механічного впливу збільшує безпеку проведення лазерної корекції та у кілька разів знижує ризик появи набутого післяопераційного рогівкового астигматизму, а також дозволяє проводити лазерну корекцію пацієнтам із тонкою рогівкою.

Фемтосекундний лазер FS200 WaveLight об'єднаний в єдину систему з ексімерним лазером Allegretto, і тому час проведення процедури ексимер-лазерної корекції з використанням цих двох лазерних установок - мінімальний. Завдяки своїм унікальним властивостям створення індивідуального рогівкового клаптя, фемтосекундний лазер також успішно застосовується в ході проведення кератопластики при формуванні рогівкового тунелю для подальшої імплантації всередині стромального кільця.

Фемтосекундний лазер IntraLase FS60

Малюнок 6 - Фемтосекундний лазер IntraLase FS60

Фемтосекундний лазер IntraLase FS60 (Alcon) має високу частоту та малу тривалість імпульсів. Тривалість одного імпульсу вимірюється фемтосекундами (одна трильйонна частина секунди, 10-15с), що дозволяє розділяти шари рогівки на молекулярному рівні без виділення тепла та механічного впливу на оточуючі тканини ока. Процес формування клаптя для проведення лазерної корекції зору за допомогою фемтосекундного лазера FS60 відбувається за кілька секунд абсолютно безконтактно (без розрізу рогівки). Фемтосекундний лазер IntraLase FS60 входить до завершеної лінійки обладнання системи iLasik. Він працює спільно з ексімерним лазером VISX Star S4 IR та аберрометром WaveScan. Цей комплекс дозволяє проводити лазерну корекцію зору, враховуючи найменші особливості зорової системи пацієнта.

Мікрокератоми

Результат лазерної корекції залежить від багатьох параметрів. Це і досвід фахівця, і застосовувана методика лікування та лазер, що використовується в ході корекції. Але не менш значущий у процесі лікування такий прилад, як мікрокерат. Мікрокератом необхідний проведення ексимер-лазерной корекції за методикою ЛАСИК. Особливість мікрокератомів, які працюють у клініках "Ексимер", - найвища безпека. Вони можуть працювати в автономному режимі незалежно від електропостачання. У процесі лікування за методикою ЛАСІК впливають не зовнішні шари рогівки, а внутрішні. Для того, щоб відокремити верхні шари рогівки, і потрібний мікрокератом. У клініці "Ексімер" використовують мікрокератому всесвітньо відомої фірми "Moria". Вона, однією з перших, стала випускати не ручні, а автоматичні моделі, які дозволили мінімізувати ризики під час проведення ексимерно-лазерної корекції та суттєво підвищити її якість.

Moria Evolution 3

Даний тип мікрокератому дозволяє здійснити підготовчу стадію перед ексимерно-лазерною корекцією зору (а саме - формування клаптя) найменш болісно для пацієнта і знизити стан дискомфорту до мінімуму. Прилад оснащений багаторазовими головками, що фіксують вакуумні кільця, а також безпосередньо автоматичним кератомом ротаційного типу. Конструкція кілець та головок мікрокератому дозволяє гнучко налаштовувати обладнання під індивідуальні особливості ока пацієнта, що призводить до більш точних та гарантованих результатів.

Епікерат Epi-K

Малюнок 7 - Епікерат Epi-K

Епікерат Epi-K використовується для відділення епітелію рогівки від Боуменової мембрани, залишаючи чисту оптичну зону для лазерної абляції. Завдяки унікальній конструкції епікератому формується епітеліальний клапоть меншої товщини при мінімальному опорі тканини. У процесі лазерної корекції епікератом повільно ковзає вздовж рогівки, розсікаючи епітелій з базальним шаром, але не розрізаючи Боуменову мембрану. Під час операцій з використанням Epi-K випадків пошкодження строми не виявлено.

На відміну від інших мікрокератомів, епікератом Epi-K має одноразову пластикову головку з аппланаційною пластиною, призначеною для продавлювання (аппланації) епітелію. Епікератом Epi-K найчастіше застосовується для корекції зору за методикою Епі-ласік. У процесі корекції зору за методикою Епі-ласік краще зберігається структурна цілісність рогівки, забезпечується більш короткий період відновлення зорових функцій, зменшується ризик виникнення "хейзів" (помутнінь рогівки) порівняно з ФРК ЛАСЕК.

2.3 Методи корекції зору

Перший радикальний метод виправлення зору – радіальна кератотомія, що з'явився у 30-х роках минулого століття. Суть даного методу полягала в тому, що на рогівці ока спеціальним алмазним ножем наносилися неглибокі насічки до 30% товщини рогівки (від зіниці до периферії рогівки), які згодом зросталися. Завдяки цьому відбувалася зміна форми рогівки та її заломлюючої сили, внаслідок чого зір покращувався - це було величезним плюсом цієї технології. Мінусів у цього методу було більше. Інструмент хірурга був далекий від мікронної точності, тому розрахувати необхідну кількість та глибину насічок, спрогнозувати результат операції було досить складно. Крім того, ця методика вимагала тривалого терміну реабілітації: пацієнтові доводилося лежати у лікарні, виключаючи фізичні навантаження та перенапруги. Крім цього, загоєння насічок відбувалося у кожного по-різному, залежно від індивідуальної швидкості регенерації, часто супроводжуючись ускладненнями. Згодом були обмеження на фізичні навантаження.

Малюнок 8 – Хірург-офтальмолог Святослав Федоров.

Цей метод виправлення зору був дуже популярним особливо у 80-ті роки. У Росії ця методика пов'язані з ім'ям Святослава Федорова -- це був перший крок, проте велика кількість недоліків цього зажадала розвитку нових методик.

Лікарі-офтальмологи у всьому світі ведуть відлік історії ексімерного лазера з 1976 року. Тоді медики зацікавилися розробкою корпорації IBM, фахівці якої використали лазерний промінь для нанесення гравіювання на поверхню комп'ютерних мікрочіпів. Методика нанесення гравіювання вимагала колосальної точності. Вчені провели серію досліджень, які показали, що використання лазерного пучка та можливість його контролю за глибиною та діаметром зони впливу можуть знайти широке застосування у високоточній медицині, і особливо в рефракційній хірургії. Можна сказати, що з цього моменту почалася тріумфальна хода ексимерного лазера - технології, яка сьогодні є однією з найнадійніших методик відновлення зору.

ФРК - фоторефракційна кератектомія.

Малюнок 9 – Область застосування ФРК.

Перша корекція зору методом ФРК було проведено 1985 року і була першою спробою в офтальмології використовувати ексимерний лазер. Технологія фоторефракційної кератектомії була безконтактним впливом ексимерним лазером на поверхневі шари рогівки, не впливаючи на внутрішні структури ока.

При корекції методом ФРК мікроспотворення відбувається із зовнішнього шару рогівки. Після корекції зору методикою ФРК процес загоєння тканин рогівки триває досить довго. Тривалий час пацієнт змушений використовувати краплі очей. Втручання за допомогою такого методу не виконується відразу на обидва ока.

Межі застосування методу ФРК: - короткозорість від -1.0 до -6.0 діоптрій; - далекозорість до +3.0 діоптрій; - астигматизм від -0.5 до -3.0 діоптрій.

Ласик (лазерний кератомілез). Лазерна корекція за методикою ЛАСІК з'явилася 1989 року. Основною перевагою цієї технології стало те, що поверхневі шари рогівки не торкалися, а випаровування походило з середніх шарів тканини рогівки. У ході корекції використовуються спеціальні прилади - мікрокератоми, за допомогою яких верхні шари рогівки піднімаються і звільняють середні шари для лазерного впливу.

Малюнок 10 - Область застосування ЛАСІК.

Переваги лазерної корекції за методикою ЛАСІК: виконується амбулаторно, швидкий відновлювальний період, можливість проведення процедури відразу на обидва ока, збереження анатомії шарів рогівки (корекція за методикою ЛАСІК вважається однією з щадних процедур), безболісність, стабільність результатів.

Межі застосування методу ЛАСІК: - міопія –15,0 D, – міопічний астигматизм –6,0 D, – гіперметропія +6 D, – гіперметропічний астигматизм +6 D.

ЛАСЕК (лазерна епітеліокератектомія). У 1999 році набула поширення ще одна методика корекції зору - ЛАСЕК. Її засновником вважають італійського офтальмолога Массімо Камеліна. В основному ЛАСЕК застосовується у випадках, коли рогівка пацієнта занадто тонка, щоб проводити ЛАСІК. Методика ЛАСЕК – модифікація застарілої методики ФРК.

Малюнок 11 - Область застосування ЛАСЕК.

Суть процедури полягає у збереженні епітеліального шару та покритті сформованим епітеліальним клаптем післяопераційної поверхні рогівки. Цей метод більш болісний, ніж ЛАСІК та процес відновлення більш тривалий.

Кордони застосування: - короткозорість до -8 D, - далекозорість до +4 D, - астигматизм до 4 D.

Епі-Ласік. Методика ЕПІ-ЛАСІК була вперше застосована у 2003 році. Вона успішно застосовується у медичній практиці, у тих випадках, коли є протипоказання до широко відомого методу ЛАСІК.

Малюнок 12 - Область застосування ЕПІ-ЛАСІК.

Переваги методу ЕПІ-ЛАСІК: швидке відновлення зорових функцій; збереження цілісності структури рогівки; немає необхідності розрізу рогівки при формуванні поверхневого клаптя; можливість проведення рефракційної процедури при тонкій рогівці; повне відновлення епітеліального клаптя; малоймовірні субепітеліальні помутніння; незначний післяопераційний дискомфорт.

Межі застосування: - Міопія -10 D, - Міопічний астигматизм до -4,0 D, - Гіперметропія до + 6,0 D, - Гіперметропічний астигматизм до +4 D.

Епі-ЛАСІК проводиться на поверхні рогівки після видалення епітелію (у цьому його схожість з ФРК та ЛАСЕК). Офтальмо-хірург не використовує мікрокератом з лезом (як за методикою ЛАСІК) і не використовується спирт (як за методикою ЛАСЕК), а за допомогою спеціального епі-кератома виробляє розшаровування та відділення епітеліального клаптя. Завдяки збереженню життєздатності епітеліального клаптя, який зовні нагадує рогівковий клапоть при ЛАСІК, але має значно меншу товщину, процес загоєння йде ефективніше і пацієнти почуваються набагато краще, ніж після процедур ФРК та ЛАСЕК.

При методі Епі-ЛАСІК не використовується спиртовий розчин і більше 80% епітеліальних клітин залишаються життєздатними. Після повернення на місце епітеліального клаптя ці клітини розподіляються по всій рогівці, створюючи дуже рівну поверхню та сприятливе середовище для подальшого відновлення епітеліальних клітин. Потім на рогівку встановлюється захисна контактна лінза, що прискорює загоєння. Найчастіше захисну контактну лінзу знімають між третім та п'ятим днями після корекції, залежно від стану епітелію.

СУПЕР-ЛАСИК. Методика корекції зору СУПЕР-ЛАСІК відповідає найвищим стандартам офтальмології. Особливість даного методу - найточніша "шліфування" рогівки на підставі даних, отриманих за допомогою попереднього абераційного аналізу на унікальному комплексі - аналізаторі хвильового фронту Wave Scan. У результаті аналізу враховуються спотворення, які вносяться як рогівкою, а й усією оптичною системою. За допомогою спеціальної комп'ютерної програми дані аберометричного аналізу заносяться в лазерну установку.

Малюнок 13 - Область застосування СУПЕР-ЛАСИК.

На сьогоднішній день СУПЕР-ЛАСІК вважається найбільш точною методикою корекції зору. Крім короткозорості, далекозорості та астигматизму методика СУПЕР-ЛАСИК дає можливість виправляти аберації (спотворення зорової системи) вищого порядку та домагатися виняткової гостроти зору.

ФЕМТО-ЛАСИК. Фемто-Ласік (або ІнтраЛасік) - модифікація найпопулярнішої на сьогоднішній день методики ЛАСІК.

Малюнок 14 - Область застосування ФЕМТО-ЛАСИК.

Перше клінічне використання ексимер-лазерної корекції за методикою ФемтоЛасік було 2003 року. Суть Фемто-Ласика у тому, що рогівковий клапоть формується з допомогою фемтосекундного лазера, а чи не механічного мікрокератома, як у методиці ЛАСИК, у якому використовується сталеве лезо. Цю методику інакше називають повністю лазерний ЛАСІК (All Laser Lasik).

Таблиця 3 – Порівняння методів лазерної корекції.

3. Органи зору

3.1 Будова ока та його функції

Людина бачить не очима, а у вигляді очей, звідки інформація передається через зоровий нерв, хіазму, зорові тракти у певні області потиличних часток кори мозку, де формується та картина зовнішнього світу, що ми бачимо. Всі ці органи і складають наш зоровий аналізатор або зорову систему.

Наявність двох очей дозволяє зробити наш зір стереоскопічним (тобто формувати тривимірне зображення). Права сторона сітківки кожного ока передає через зоровий нерв "праву частину" зображення праворуч головного мозку, аналогічно діє ліва сторона сітківки. Потім дві частини зображення - праву і ліву - головний мозок поєднує воєдино.

Так як кожне око сприймає "свою" картинку, при порушенні спільного руху правого та лівого ока може бути засмучений бінокулярний зір. Просто кажучи, у вас почне двоїтися в очах або ви одночасно бачитимете дві зовсім різні картинки.

Основні функції ока:

Оптична система, що проеціює зображення;

Система, що сприймає та "кодує" отриману інформацію для головного мозку;

- "Обслуговуюча" система життєзабезпечення.

Око можна назвати складним оптичним приладом. Його основне завдання - "передати" правильне зображення зоровому нерву.

Рогівка - прозора оболонка, що покриває передню частину ока. У ній відсутні кровоносні судини, вона має велику заломлюючу силу. Входить до оптичної системи ока. Рогівка межує з непрозорою зовнішньою оболонкою ока – склерою.

Передня камера ока – це простір між рогівкою та райдужкою. Вона заповнена внутрішньоочною рідиною.

Малюнок 15 - Будова ока.

Райдужка - формою схожа на коло з отвором всередині (зіницею). Райдужка складається з м'язів, при скороченні та розслабленні яких розміри зіниці змінюються. Вона входить у судинну оболонку ока. Райдужка відповідає за колір очей (якщо він блакитний - значить, у ній мало пігментних клітин, якщо карій - багато). Виконує ту ж функцію, що діафрагма у фотоапараті, регулюючи світлопотік.

Зіниця - отвір у райдужці. Його розміри зазвичай залежить від рівня освітленості. Чим більше світла, тим менше зіниця.

Кришталик - "природна лінза" ока. Він прозорий, еластичний - може змінювати свою форму, майже миттєво "наводячи фокус", за рахунок чого людина бачить добре і зблизька, і вдалині. Розміщується в капсулі, утримується війним пояском. Кришталик, як і рогівка, входить до оптичної системи ока.

Склоподібне тіло - прозора гелеподібна субстанція, розташована в задньому відділі ока. Склоподібне тіло підтримує форму очного яблука, бере участь у внутрішньоочному обміні речовин. Входить до оптичної системи ока.

Сітківка - складається з фоторецепторів (вони чутливі до світла) та нервових клітин. Клітини-рецептори, розташовані в сітківці, поділяються на два види: колбочки та палички. У цих клітинах, які виробляють фермент родопсин, відбувається перетворення енергії світла (фотонів) на електричну енергію нервової тканини, тобто. фотохімічна реакція

Палички мають високу світлочутливість і дозволяють бачити при поганому освітленні, також вони відповідають за периферичний зір. Колбочки, навпаки, вимагають для своєї роботи більшої кількості світла, але вони дозволяють розглянути дрібні деталі (відповідають за центральний зір), дають можливість розрізняти кольори. Найбільше скупчення колб знаходиться в центральній ямці (макулі), що відповідає за найвищу гостроту зору. Сітківка прилягає до судинної оболонки, але в багатьох ділянках нещільно. Саме тут вона і має тенденцію відшаровуватись при різних захворюваннях сітківки.

Склера - непрозора зовнішня оболонка очного яблука, що переходить у передній частині очного яблука прозору рогівку. До склери кріпляться 6 окорухових м'язів. У ній знаходиться невелика кількість нервових закінчень та судин.

Судинна оболонка - вистилає задній відділ склери, до неї прилягає сітківка, з якою вона тісно пов'язана. Судинна оболонка відповідальна за кровопостачання внутрішньоочних структур. При захворюваннях сітківки часто втягується в патологічний процес. У судинній оболонці немає нервових закінчень, тому при її захворюванні не виникають болі, які зазвичай сигналізують про будь-які неполадки.

Зоровий нерв - з допомогою зорового нерва сигнали від нервових закінчень передаються до мозку.

Знання будови рогівки особливо стане в нагоді тим, хто хоче зрозуміти, як проходить ексимер-лазерна корекція і чому вона проходить саме так, і тим, хто має операцію на рогівці.

Малюнок 16 - Будова рогівки ока.

Епітеліальний шар - поверхневий захисний шар, що при пошкодженні відновлюється. Так як рогівка - безсудинний шар, то за "доставку кисню" відповідає саме епітелій, що забирає його зі слізної плівки, яка покриває поверхню ока. Епітелій також регулює надходження рідини усередину ока.

Боуменова мембрана - розташована відразу під епітелієм, відповідає за захист і бере участь у харчуванні рогівки. У разі пошкодження не відновлюється.

Строма – найбільш об'ємна частина рогівки. Основна її частина – колагенові волокна, розташовані горизонтальними шарами. Також містить клітини, які відповідають за відновлення.

Десцеметова мембрана - відокремлює строму від ендотелію. Має високу еластичність, стійка до пошкоджень.

Ендотелій відповідає за прозорість рогівки і бере участь у її харчуванні. Дуже погано відновлюється. Виконує дуже важливу функцію "активного насоса", який відповідає за те, щоб зайва рідина не накопичувалася в рогівці (інакше відбудеться її набряк). Таким чином, ендотелій підтримує прозорість рогівки.

Кількість ендотеліальних клітин протягом життя поступово знижується від 3500 на 2 мм при народженні до 1500-2000 клітин на 2 мм у похилому віці.

Зниження щільності цих клітин може відбуватися через різні захворювання, травми, операції і т.д. При густині нижче 800 клітин на 2 мм рогівка стає набрякою і втрачає свою прозорість. Шостим шаром рогівки часто називають слізну плівку на поверхні епітелію, яка також відіграє значну роль в оптичних властивостях ока.

3.2 Захворювання органів зору та методи їх діагностики

Катаракта є одним із найпоширеніших захворювань очей серед людей похилого віку. Кришталик людського ока - це "природна лінза", що пропускає і заломлює світлові промені. Кришталик розташований усередині очного яблука між райдужкою та склоподібним тілом. У молодості кришталик людини прозорий, еластичний - може змінювати свою форму, майже миттєво "наводячи фокус", за рахунок чого очей бачить однаково добре і зблизька, і вдалині. При катаракті відбувається часткове або повне помутніння кришталика, втрачається його прозорість і в око потрапляє лише невелика частина світлових променів, тому знижується зір, і людина бачить нечітко і розмито. З віком хвороба прогресує: область помутніння збільшується і зір знижується. Якщо своєчасно не провести лікування, катаракта може спричинити сліпоту.

Подібні документи

Лазерні методи діагностики Оптичні квантові генератори Основні напрямки та цілі медико-біологічного використання лазерів. Ангіографія. Діагностичні можливості голографії Термографія. Лазерна медична установка для променевої терапії.

реферат, доданий 12.02.2005


Процес лазерного випромінювання. Дослідження у галузі лазерів у діапазоні рентгенівських хвиль. Медичне застосування CO2-лазерів та лазерів на іонах аргону та криптону. Генерація лазерного випромінювання. Коефіцієнт корисної дії лазерів різних типів.

реферат, доданий 17.01.2009


Причини короткозорості - дефект зору, при якому зображення падає перед сітчастими очима. Способи корекції міопії – окуляри, контактні лінзи та лазерна корекція. Опис технології фоторефракційної кератоектомії з використанням ексімерних лазерів.

презентація , доданий 20.09.2011


Поняття офтальмології, її предмет та методи. Медичні показники сліпоти, її залежність від рівня проживання. Основи охорони зору населення у світі та у Росії. Вивчення будови ока; клінічна картина синдрому верхньоочної щілини.

презентація , додано 14.03.2014


Фізичні основи застосування лазерної техніки у медицині. Типи лазерів, принципи дії. Механізм взаємодії лазерного випромінювання з біотканинами. Перспективні лазерні методи в медицині та біології. Медична лазерна апаратура, що серійно випускається.

реферат, доданий 30.08.2009


Оптичні дефекти ока, види клінічної рефракції. Порушення бінокулярного зору. Характеристика оптичних засобів їх корекції. Методи дослідження зору при доборі окулярів. Вибір раціонального засобу очкової корекції на конкретних прикладах.

курсова робота , доданий 16.06.2011


Основні напрямки та цілі медико-біологічного використання лазерів. Заходи захисту від лазерного випромінювання. Проникнення лазерного випромінювання у біологічні тканини, їх патогенетичні механізми взаємодії. Механізм лазерної біостимуляції.

реферат, доданий 24.01.2011


Оптичні дефекти ока. Порушення бінокулярного зору. Оптичні засоби корекції зору. Методи дослідження під час підбору очок. Визначення гостроти зору. Визначення астигматизму з допомогою лінз. Корекція гіперметропії, міопії та астигматизму.

курсова робота , доданий 19.04.2011


Принцип будови зорового аналізатора. Центри мозку, аналізують сприйняття. Молекулярні механізми зору. Са і зоровий каскад. Деякі порушення зору. Близорукість. Далекозорість. Астигматизм. Косоокість. Дальтонізм.

реферат, доданий 17.05.2004


Ознайомлення із основними причинами порушення зору; Опис групи ризику. Вивчення проявів оптичної нейропатії, внутрішньочерепної гіпертензії, амбліопії, амаврозу та інших захворювань ока. Розгляд глобальних заходів щодо попередження сліпоти.

Офтальмологічні лазери, що застосовуються під час корекції зору, стали свого часу справжнім проривом у сфері лікування патологій очей. Цей метод корекції залишається флагманським напрямом сучасної офтальмології. За допомогою нових і нових досягнень у цій сфері лікарі легко і просто вирішують проблему, повертаючи зір мільйонам людей, які мають різні форми його порушення.

Які переваги, чи є мінуси цих систем?

Читаємо!

Ексимерні офтальмологічні лазери для корекції зору

Перш ніж почнемо розглядати цю тему, треба визначитися з деякими моментами.

Показаннями для лазерної мікрохірургії вважають:

1. Глаукому катаракту
2. Атрофічні процеси у сітківці, спричинені віком пацієнта
3. Близорукість далекозорість і астигматизм
4. Ризик відшарування або розриву сітківки
5. Вторинні зміни в сітківці при цукровому діабеті та ін.

У офтальмології, у першій із медичних областей, почали використовувати лазерне випромінювання на лікування захворювань, тобто. - Хірургічне лікування патології оптичного апарату ока.

Відео: Лазерна корекція зору

В даний час офтальмологи практикують цілу низку лазерів, у тому числі ексімерних (читайте подвійних), від різних виробників, включаючи:

• Вітчизняних.
• Американські.
• Німецькі.
• Японські.

Розглянемо їх деякі види, особливості та інші моменти.

Операції

Завдяки технологіям, за допомогою яких роблять операції за участю ексімерних лазерів, від окулярів та контактних лінз позбавляються люди, яким їх носіння протипоказано (пожежні, військові та ін.).

Показання до лазерної корекції:

1. Близорукість.
2. Далекозорість.
3. та інші патології.

Отже деталі.

Цей вид лазера відносячи до газових лазерних пристроїв.

Що таке ексімер? Абревіатура, що дослівно перекладається, як збуджений димер.

Як правило, на практиці застосовуються ексимерні лазери, що випромінюють фотони в області ультрафіолетового спектру.

• Висока ефективність та надійність.
• Висока швидкість - на операцію йде не більше 20-15 хвилин.
• Мінімум болю та ризику виникнення ускладнень.
• Скорочення часу – корекція відбувається без госпіталізації як «одного дня».
• Ефект у будь-якому віці.
• Безпека використання.
• Мінімум часу відновлення після корекції.

ДО РЕЧІ: У ряді випадків, імпульсний світловий потік високої потужності замінює скальпель, не підвищуючи температуру та теплового руйнування клітин, що могло б зруйнувати тканини, розташовані глибше.

Робота всіх, що використовуються в сучасній клінічній практиці, ексімерних лазерів здійснюється в імпульсному режимі з однаковим діапазоном довжин хвиль. Відмінність пристроїв полягає в формі лазерного пучка(літаюча пляма, скануюча щілина) та у складі інертного газу.

Кожен імпульс забезпечує випаровування шару рогівки, товщина якого — 0,25 мкм.

За рахунок такої точності офтальмологи одержують кращі результати при використанні ексимерного лазера.

Моделі ексімерних лазерів:

1. VISX STAR S4IR– продукція світового лідера з виготовлення медобладнання Abbott розширює можливості офтальмохірургів.
2. ZEISS MEL-80– один із представників останнього покоління, які використовують для рефракційних операцій.
   
3. Technolas 217z100– німецький продукт допомагає лікарям боротися з міопією, далекозорістю та астигматизмом різного ступеня.
   
4. FS200 WaveLight– пристрій із лазерів останнього покоління з дуже високою швидкістю, що дозволяє за шість секунд сформувати клапоть із рогівки.
   
5. – широко використовується у рефрактивній офтальмологічній хірургії.
   
6. IntraLase FS60- Висока частота і мала тривалість імпульсів дозволяє робити поділ шарів рогівки без виділення тепла і механічних впливів на навколишні тканини ока.
   У комплексі з VISX Star S4 IR та аберрометром WaveScan, лазерна корекція зору проходить з урахуванням найменших нюансів та особливостей зорової системи хворого.

Фемтосекундні лазери в офтальмології – переваги та недоліки, показання до застосування

Фемтосекундний лазер – це суперкороткі імпульси з 1 імпульсом фемтосекунду. Це дозволяє офтальмологам здійснювати проникнення в тканини очей без крові, без серйозних травм.

Операції, що виконуються з такою технікою, найбезпечніші. Щоправда, дещо застарілі.

Фемтосекундний лазер застосовується для видалення патологічних ділянок рогової оболонки та формування нової її форми при:

• Міопічний астигматизм.
• Гіперметропічний астигматизм.
• Імплантації інтрастромальних кілець при кератоконусі.
• Астигматизм з порушеннями рефракції середньої та легкої тяжкості.
• Близорукості, далекозорості.
• Часткову кератопластику (наприклад, при ).
• Пошаровій або наскрізній «пересадці» рогівки та ін.

Перевірений, високоточний і максимально безпечний спосіб корекції зору, що практично не має протипоказань:

1. Забезпечує швидкість (пацієнт через 1 годину після операції йде додому) та відсутність офтальмологічних інструментів безпосереднього контакту.
2. Дозволяє уникати дискомофрту для пацієнта, травматичності, побічних ускладнень та невдалих операцій.
3. Гарантує проникнення в тканини рогової оболонки на задану фахівцем глибину.
4. З можливістю формування з відокремлених тканин рогівкові клапті різної конфігурації та усунення дефектів рефракції.
5. З якнайшвидшим загоєнням та скороченням до мінімуму реабілітації та ін.

Мінусів методу не так вже й багато, але головні недоліки полягають у високій вартості лікування та можливому розвитку тимчасового астигматизму після операції.

ПАМ'ЯТАЙТЕ: Так званий ефект «куполоподібного різу», який трапляється при такому методі лікування, погіршує зір хворих вночі та ввечері при керуванні автомобілем.

Мікрокератоми в офтальмології для лазерних операцій на очах

Яким виявиться результат лазерної корекції зору?

Тут свою роль відіграють багато факторів, у тому числі у вигляді:

• Досвідченості фахівця, який проводить ці маніпуляції.
• Методики лікування, що використовується.
• Лазера, який буде застосований під час цієї процедури, тощо.

Однак мікрокератом, прилад для лазерних операцій на очах, займає значне місце.

Цей прилад, що функціонує в автономному режимі, тобто без участі електрики, використовується при проведенні (без участі мікроніжа).

Завдання спеціаліста – відокремити за допомогою приладу верхні шари рогівки. У результаті можна одночасно робити операції на обох очах.

Однією з перших галузей медицини, у якій знайшли застосування лазери, була офтальмологія. Абревіатура "LASER" розшифровується як "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"-"посилення світла за допомогою діодного індукованого випромінювання". Зустрічається також термін «ОКГ» - квантовий оптичний генератор.

Лазери принципово відрізняються з інших джерел світла властивостями світлового потоку: монохроматичностью, когерентністю, спрямованістю. Принцип індукованого випромінювання – основа роботи лазерів.

Лазери відрізняються один від одного характером активного середовища. Використовуються тверді, рідкі, газоподібні речовини. У твердотільних лазерах застосовуються аморфні та кристалічні діелектрики, в рідких розчинах різних речовин. Бувають різні типи лазера, наприклад, рубіновий, аргоновий, діодний.

Основна перевага лазерів перед іншими методами впливу – це їхня здатність дуже точно та вибірково впливати на тканини людини. Давайте детальніше розберемо типи кожного лазера і які маніпуляції ними можна виконувати.

• Лазеркоагуляція. Використовується на лікування периферичних дистрофій сітківки. Застосовуються лазери коагулюючої дії. Використовується властивість лазера надавати дистанційну, суворо дозовану, нагріваючу дію на тканині сітківки. У процесі лікування утворюється мікроопік, далі хоріоретинальна спайка, яка хіба що «приклеює» сітківку в ділянках її стоншення і навколо розривів. Такі розриви не рідкість у людей з короткозорістю внаслідок анатомічної будови очного яблука. Збільшення аксіальної довжини ока призводить до розтягування сітківки на периферії. Периферичні дистрофії часто непомітні для пацієнта, іноді можуть проявляти себе «спалахами, блискавками в оці, плаваючими помутніннями». Якщо таку патологію не лікувати – вона може призвести до грізних ускладнень, таких як відшарування сітківки, гемофтальм. На окрему згадку заслуговує лазеркоагуляція сітківки як перший етап перед лазерною корекцією зору. Коректно проведена процедура-це одна з умов збереження гарного зору у довгостроковій перспективі. Процедура коагуляції має мінімальний дискомфорт, обов'язково застосовується анестетик. Пацієнт відчуває торкання лінзи та спалаху зеленого кольору. На кілька днів призначаються протизапальні краплі, обмежується фізичне навантаження. Динамічне спостереження проводиться з інтервалом раз на рік.

• Фотодеструкція. Використовується лазер YAG. Даний лазер має властивість дозовано розсікати тканини, внаслідок вивільнення великої кількості енергії в невеликому обсязі. У місці нанесення впливу утворюється плазма, яка призводить до створення ударної хвилі та мікророзриву тканини. Лазер широко застосовується для таких процедур як «лазердисцизія вторинної плівчастої катаракти» (розсічення помутнілої капсули кришталика після імплантації інтраокулярної лінзи), «лазерна іридотомія» (формування колобом у райдужній оболонці для поліпшення гідродинімічних функцій ока). Ця процедура стабілізує внутрішньоочний тиск і входить до протоколу профілактики нападу глаукоми. Процедура проводиться швидко, безболісно, ​​амбулаторно.

• Фотоабляція. Здатність ексимерного лазера дозовано видаляти клітини широко використовується щодо рефракційних втручань на рогівці. Завдяки розташуванню та анатомічній будові-її тканини ідеальний матеріал для формування нової оптики ока. Ексимерні лазери останнього покоління дозволяють значно скоротити час перебування пацієнта в операційній та час відновлення зорових функцій. Результат зберігається довгі роки.

На даний момент сучасні лазерні втручання, що проводяться в нашій клініці, це максимально реабілітуюча процедура з тривалим прогнозованим ефектом.

ВІЙСЬКОВО-МЕДИЧНА АКАДЕМІЯ

Е.В. Бойко

ЛАЗЕРИ В ОФТАЛЬМОХІРУРГІЇ:
ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРАКТИЧНІ ОСНОВИ

Навчальний посібник

Санкт-Петербург 2003

Мета посібника – допомогти лікарям-офтальмологам систематизувати знання у базисних аспектах лазерної біології та медицини з метою ефективного застосування лазерних технологій у клінічній практиці.

Призначено для лікарів-офтальмологів, клінічних ординаторів та фахівців, пов'язаних з лазерною медициною.

© Бойко Е.В., 2003
© ВМедА, 2003

Вступ

Офтальмологія – це спеціальність, яка найбільш успішно використовує всі досягнення лазерних технологій з часу появи перших лазерів у 1960 році. Як результат – поява та впровадження у клінічну практику значної кількості нових методик лікування, високоефективних у руках спеціально підготовлених офтальмологів. Розширенню практичних можливостей лазерної офтальмохірургії сприяє створення нових, портативних, зручних та доступних лазерних апаратів, які можна з успіхом використовувати у багатьох поліклініках та стаціонарах. Однак часом нестача інформації у лікарів при такому різноманітті способів лазерних втручань та нового технічного обладнання стримує впровадження сучасних методів лікування. У умовах глибоке вивчення основ лазерних впливів - це єдиний шлях у тому, ніж розгубитися у світі нових лазерних апаратів і методик. Цей посібник покликаний систематизувати основні поняття лазерної хірургії стосовно офтальмології. Навчальний посібник призначений для лікарів-офтальмологів, клінічних ординаторів і буде корисним усім, хто цікавиться лазерною медициною.

Короткий історичний екскурс

Застосування світлового випромінювання для безконтактної та неінвазивної доставки енергії до структур ока відкрило нову еру в історії офтальмохірургії. Завдяки ентузіазму та піонерським роботам G. Meyer-Schvickerath, а також інших учених, почалося вивчення можливостей застосування світла (спочатку - сонячного, потім від електричних джерел та ксенонових ламп) у сорокових та п'ятдесятих роках минулого сторіччя. В результаті цих робіт стали очевидними переваги світлової хірургії перед традиційною та в клінічну практику було впроваджено і ефект фотокоагуляції тканин ока. У розробці та створенні перших оптичних квантових генераторів – лазерів – велику роль відіграли роботи вітчизняних учених Н.Г. Басова та A.M. Прохорова, а також американського дослідника Ч. Таунса, за що ці вчені 1964 року були удостоєні Нобелівської премії. У 1960 році було створено перший лазер, і завдяки цьому відбулася революція в оптиці та інших галузях науки: з'явилися джерела керованого інтенсивного когерентного випромінювання, що дозволяють сконцентрувати високу енергію у дуже малих спектральних, просторових та часових діапазонах.

Не дивно, що як тільки з'явилися перші лазери, їхня біологічна дія була вивчена в експерименті, а потім лікувальні можливості застосовані в клініці. Прозорі для видимого світла середовища: рогівка, кришталик, склоподібне тіло давали можливість неінвазивно доставити випромінювання цього діапазону тканин очного дна і коагулювати їх. Очевидно, тому методика лазеркоагуляції очного дна була розроблена першою (Campbell C.J., Zweng H.C. та ін., 1963) і досі залишається однією з найпоширеніших в офтальмології. Наступним значним кроком уперед було клінічне використання ефекту фоторозриву для руйнування вторинної катаракти та для базальної іридектомії при глаукомі у сімдесятих роках XX століття (М.М. Краснов). Чимало було зроблено в галузі лазерної офтальмохірургії завдяки багаторічній співпраці кафедри офтальмології ВМедА та Державного оптичного інституту ім. С.І. Вавілова (В.В. Волков, В.П. Жохов, Л.І. Балашевич, Ю.Д. Березін, А.Ф. Гацу, Е.В. Бойко). Були розроблені, створені та всебічно вивчені в експерименті та клініці перші вітчизняні коагулятори для зовнішніх відділів ока, внутрішніх його оболонок, для офтальмоонкології, ендолазерні диссектори для вітреоретинальної хірургії.

Після відкриття ефекту абляційної фотодекомпозиції за допомогою ультрафіолетових лазерів (Srinivasan, 1982), почалося інтенсивне експериментальне, а потім клінічне вивчення цього ефекту. Останнім часом ексимерні лазери дозволили якісно змінити підхід до рефракційної хірургії рогівки (С.Н. Федоров, А.Д. Семенов).

В даний час важко навіть порахувати кількість лазерних методів, що застосовуються для лікування очних захворювань, і їх кількість постійно зростає. Дуже коротка історична довідка свідчить про те, що розвиток лікувальних методик базується на використанні певних біологічних ефектів «лазерне випромінювання-біотканина», які необхідно завжди враховувати у практичній роботі. Хронологія впровадження ефектів «лазерне випромінювання-біотканина» у клінічну практику представлена ​​на рис. 1.

Мал. 1. Діаграма впровадження в клінічну офтальмологію світлових методів лікування та різних біоефектів.

Фізико-технічні аспекти застосування лазерів

Для розуміння сутності лазерних методик, які застосовуються в офтальмології, необхідно знати деякі фізичні, хімічні та біологічні поняття, а також представляти технічний пристрій лазерних апаратів.

Лазерне випромінювання - вимушене, індуковане випромінювання, що генерується внаслідок переходу електронів з нестабільного верхнього енергетичного рівня, на нижчий стабільний рівень. Абревіатура LASER означає скорочення від "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Випромінювання лазера характеризується:

- монохроматичністю- однією довжиною хвилі, що дає можливість вибору та застосування конкретної довжини хвилі;

- колімованістю- малою розбіжністю пучка, майже паралельністю всіх променів у пучку, що дозволяє створити в малій плямі великі густини енергії або потужності;

- просторовою та тимчасовою когерентністю(збігом фаз хвилі у просторі та в часі), властивість використовують переважно у діагностичних методиках.

Влаштування лазера. Різноманітність видів оптичних квантових генераторів або лазерів поєднано їх принципово однаковою конструкцією: активне середовище, елементи накачування, систему дзеркал для посилення випромінювання та засоби доставки випромінювання.Принципова схема влаштування лазера представлена ​​на рис. 2.

Мал. 2. Принципова схема влаштування лазера. Пояснення у тексті.

Активне середовище(1) - кристал, розчин, газ або напівпровідник забезпечує конкретну довжину хвилі, залежно від свого хімічного складу. Строго певна довжина хвилі випромінювання пов'язана з однаковою різницею в енергетичних рівнях електронів у молекулах речовини.

Елементи накачування(2) служать специфічного насичення енергією активного середовища (заселення верхніх енергетичних рівнів). Накачування може бути оптичним (потужні лампи, а також електричною, лазерною, хімічною і навіть тепловою. У зв'язку з побічним нагріванням лазерних установок, що відбувається, від елементів накачування, доводиться охолоджувати апарати водою або повітрям.

Система дзеркал(3, 4) служить для посилення випромінювання і складається з паралельних пластин, одна з яких є непрозорим дзеркалом і повністю відображає випромінювання (3), а друга - напівпрозоре дзеркало (4), через яке лазерний промінь (5) виходить з генератора. Дзеркала, відбиваючи частину випромінювання в активну речовину, відіграють роль «відкритого резонатора», забезпечуючи багаторазове посилення і спрямованість випромінювання, що генерується.

Засоби доставкивипромінювання являють собою оптичні системи, що доставляють до мішені лазерний промінь. До них відносяться оптичні адаптери до щілинної лампи, операційного мікроскопа, налобного бінокулярного офтальмоскопа, волоконно-оптичні інструменти, скануючі та інші системи. Незважаючи на різноманіття їх конструкцій, розмірів та форм, принципово на виході можливі лише три варіанти просторового розподілу випромінювання: це колімований, розбіжний або схожий пучок.(Рис. 3). Очевидно, що для вирішення тих чи інших практичних завдань підбирається один із трьох варіантів.

Лазерна апаратура. Назви лазерні установки отримують, як правило, відповідно до активного середовища та найбільш загальна класифікація включає твердотільні, газові, напівпровідникові, рідинні лазери. До твердотільних відносяться рубіновий, неодимовий, олександритовий, гольмієвий, ербієвий; до газових – аргоновий, ексімерний, на парах міді; до рідинних - працюючі на розчинах барвників та інші лазери, які вже стали класичними. Останніми роками, у буквальному значенні слова, революцію зробила поява напівпровідникових лазерів через їх економічність з допомогою високого коефіцієнта корисної дії (до 60 - 80% на відміну 10-30% при традиційних), малогабаритності, надійності. Проте з успіхом продовжують використовуватися й інші типи лазерів.

Мал. 3. Форми пучків лазерних променів, що виходять із засобів доставки випромінювання.

Опис технічних характеристик кожної моделі є прерогативою спеціальної літератури та виходить за межі даного посібника. Більше того, далі будуть розглянуті лише ті загальні фізичні поняття та процеси, які необхідні для розуміння сутності лазерних методик та практичної роботи лікаря. Наприклад, для офтальмолога термін "зелений" лазер цілком може замінити такі технічні назви, як "аргоновий" або "неодимовий з подвоєною частотою" лазери, оскільки поєднує їх довжина хвилі, ідентична за своїм біологічним ефектом. Тому з клінічної точки зору необхідно розглянути ті біологічні ефекти взаємодії «лазерне випромінювання-біотканина», які впливають на кінцевий результат лікування.

Біологічні ефекти взаємодії «лазерне випромінювання-біотканина»

Біологічні ефекти взаємодії «лазерне випромінювання-біоткань» різноманітні, але загалом з певною часткою умовності їх можна розділити на немеханічні, при яких безпосередньо в ході лазерного втручання дефекту тканин не утворюється, механічні, пов'язані з формуванням дефекту в процесі впливу та змішані.

Немеханічні ефекти

Немеханічні ефекти можна розділити на термічні та фотохімічні.

Найбільш широко представлені Термічні ефекти.

Гіпертермія - тривале, до години і більше прогрівання тканин при температурі 43-45 ° С, внаслідок чого настає відстрочена в часі загибель клітин, найбільш чутливих до температури, наприклад пухлинних.

Термотерапія - прогрівання тканин протягом хвилин при температурі 45 - 60 ° С з подальшою загибеллю клітин, їх лізисом та утворенням ділянки атрофії.

Коагуляція тканини пов'язана з денатурацією білків і настає практично відразу при досягненні температури 60 °С. Ділянка некрозу надалі заміщається сполучною тканиною або утворюється дефект тканин.

Скорочення колагену на 20-30% без денатурації його волокон і, відповідно, без некрозу, відбувається при нагріванні його в діапазоні температур 62-64 °С.

Фотохімічні ефекти

До фотохімічнимефектів можна віднести стимулююче, а також цитотоксична дія лазерного випромінювання невисоких щільностей потужності протягом тривалого часу, що не призводить до нагрівання тканин.

Фотодинамічна терапія полягає в попередньому внутрішньовенному введенні фотосенсибілізаторів - гематопорфіринів, селективно накопичуються в клітинах патологічних тканин (новостворених судин, пухлини) і подальшому опроміненні цих тканин низькоінтенсивним лазерним випромінюванням, що не становить небезпеки для оточуючих структур, в результаті чого речовин освіти. Таким чином, фотодинамічна терапія реалізується за рахунок опосередкованих фотохімічних ефектів, але не за рахунок нагрівання тканин.

Механічні ефекти

Випаровування свідчить про перевищення температури тканин понад 100 °С, у результаті відбувається пароутворення, розрив тканин, а некротичні маси можуть зневоднюватися.

Карбонізація або обвуглювання тканини настає при температурі 150 ° С і вище, при цьому безпосередньо під час впливу утворюється дефект тканин за рахунок випаровування органічного субстрату у вигляді неорганічних частинок - диму. Карбонізація може бути прикладом механічного ефекту, опосередкованого підвищенням температури тканин.

Фоторозрив виникає в тому випадку, якщо енергія концентрована у просторі та в часі настільки, що виникає оптичний пробій та іонізація середовища-мішені з формуванням плазмової мікропорожнини. Під час лазерної дії відбувається виключно механічний розрив тканини без ознак її термічного ушкодження.

Абляція у чистому вигляді - це процес фотодекомпозиції (руйнування міжмолекулярних зв'язків ультрафіолетовим випромінюванням) з формуванням дефекту тканин і викидом тканинного детриту із зони опромінення, при якому в продуктах викиду можна ідентифікувати тканину, що видаляється (на відміну від карбонізації). Іноді термін «абляція» застосовують ширше, характеризуючи будь-який процес лазерного видалення тканин.

Першою галуззю медицини, де знайшли застосування лазери, була офтальмологія. Слово "LASER" є абревіатурою від англійського "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" - "посилення світла за допомогою індукованого випромінювання". Застосовують також термін ОКГ, складений із перших літер слів "оптичний квантовий генератор".

Лазери принципово відрізняються від інших джерел світла властивостями світлового потоку: когерентністю, монохроматичністю, строгою спрямованістю (малою розбіжністю). Робота лазерів ґрунтується на принципі індукованого випромінювання в атомах та молекулах. Це означає, що випромінювання атомів активного середовища відбувається одночасно, внаслідок чого сумарне випромінювання має ідеальну регулярність у просторі та часі.

Як активне середовище в лазерах можуть бути використані тверді, рідкі та газоподібні речовини. У твердотільних лазерах застосовуються кристалічні чи аморфні діелектрики, у рідинних – розчини різних речовин. Активне середовище (кристали, гази, розчини, напівпровідники) найчастіше визначає тип лазера (наприклад, рубіновий, аргоновий, діодний та ін.).

Монохроматичність і паралельність світла лазера дозволяє за його допомогою вибірково та локально впливати на різні біологічні тканини.

Існуючі лазерні установки можна умовно поділити на дві групи:

1. Потужні лазерина неодимі, рубіні, вуглекислому газі, оксиді вуглецю, аргоні, парах металів та ін;
2. Лазери, що дають низькоенергетичне випромінювання(гелій-неонові, гелій-кадмієві, на азоті, на барвниках та ін), що не надає вираженого теплового впливу на тканини.

В даний час створені лазери, що випромінюють в ультрафіолетовій, видимій та інфрачервоній областях спектру.

Біологічні ефекти лазера визначаються довжиною хвилі та дозою світлового випромінювання.

У лікуванні очних захворювань зазвичай застосовуються:

• ексімерний лазер (з довжиною хвилі 193 нм);
• аргоновий (488 нм та 514 нм);
• криптоновий (568 нм та 647 нм);
• діодний (810 нм);
• Nd:YAG-лазер із подвоєнням частоти (532 нм), а також генеруючий на довжині хвилі 1,06 мкм;
• гелій-неоновий лазер (630 нм);
• 10-вуглекислотний лазер (106 мкм).

Довжина хвилі лазерного випромінювання визначає сферу застосування лазера в офтальмології.

Наприклад, аргоновий лазервипромінює світло в синьому та зеленому діапазонах, що збігається зі спектром поглинання гемоглобіну. Це дозволяє ефективно використовувати аргоновий лазер при лікуванні судинної патології: діабетичної ретинопатії, тромбозах вен сітківки, ангіоматозі Гіппеля-Ліндау, хвороби Коатса та ін; 70% синьо-зеленого випромінювання поглинається меланіном та переважно використовується для впливу на пігментовані утворення.

Криптоновий лазервипромінює світло у жовтому та червоному діапазонах, які максимально поглинаються пігментним епітелієм та судинною оболонкою, не викликаючи пошкодження нервового шару сітківки, що особливо важливо при коагуляції центральних відділів сітківки.

Діодний лазернезамінний під час лікування різних видів патології макулярної області сітківки, оскільки ліпофусцин не поглинає його випромінювання. Випромінювання діодного лазера (810 нм) проникає в судинну оболонку ока на більшу глибину, ніж випромінювання аргонового та криптонового лазерів. Оскільки його випромінювання відбувається в інфрачервоному діапазоні, пацієнти не відчувають сліпучого ефекту під час коагуляції. Напівпровідникові діодні лазери компактніші, ніж лазери на основі інертних газів, можуть харчуватися від батарейок, їм не потрібне водяне охолодження. Лазерне випромінювання можна підводити до офтальмоскопа або щілинної лампи за допомогою скловолоконної оптики, що дає можливість використовувати діодний лазер амбулаторно або у лікарняного ліжка.

Неодимовий лазерна алюмоітрієвому гранаті (Nd:YAG-лазер) з випромінюванням у ближньому ІЧ-діапазоні (1,06 мкм), що працює в імпульсному режимі, застосовується для точних внутрішньоочних розрізів, розсічення вторинних катаракт та формування зіниці. Джерелом лазерного випромінювання (активним середовищем) у даних лазерах служить кристал іридій-алюмінієвого граната із включенням до його структури атомів неодимія. Названий цей лазер "ІАГ" за першими буквами випромінюючого кристала. Nd:YAG-лазер з подвоєнням частоти, що випромінює на довжині хвилі 532 нм, є серйозним конкурентом аргонового лазера, так як може використовуватися і при патології макулярної області.

He-Ne-лазери- низькоенергетичні, працюють у безперервному режимі випромінювання, мають біостимулюючу дію.

Ексимерні лазеривипромінюють в ультрафіолетовому діапазоні (довжина хвиль - 193-351 нм). За допомогою цих лазерів можна видаляти певні поверхневі ділянки тканини з точністю до 500 нм, використовуючи процес фотоабляції (випаровування).

Напрями використання лазерів в офтальмології

1. Лазеркоагуляція.Використовують термічний вплив лазерного випромінювання, яке дає особливо виражений терапевтичний ефект при судинній патології ока: лазеркоагуляція судин рогівки райдужної оболонки, сітківки, трабекулопластика, а також вплив на рогівку ІЧ-випромінюванням (1,54-2,9 мкм) з метою зміни рефракції. Серед лазерів, що дозволяють коагулювати тканини, в даний час, як і раніше, найбільш популярним і часто використовується аргоновий лазер.

   Збільшення розмірів очного яблука при міопії здебільшого супроводжується витонченням і розтягуванням сітківки, її дистрофічними змінами. Подібно до натягнутої ніжної вуалі, вона місцями "розповзається", в ній з'являються дрібні отвори, що може викликати відшарування сітківки - найважче ускладнення короткозорості, при якому значно, аж до сліпоти, може знижуватися зір. Для запобігання ускладненням при дистрофічних змінах сітківки застосовується периферична профілактична лазерна коагуляція (ППЛК). В ході операції випромінюванням аргонового лазера проводиться "приварювання" сітківки в ділянках її стоншення і навколо розривів.
   Коли патологічне зростання ока зупинено та проведено профілактику ускладнень (ППЛК), стає можливою рефракційна хірургія короткозорості.

2. Фотодеструкція (фотодисцизія).Завдяки високій піковій потужності під дією лазерного випромінювання відбувається розтин тканин. В його основі лежить електрооптичний "пробої" тканини, що виникає внаслідок вивільнення великої кількості енергії в обмеженому обсязі. При цьому в точці впливу лазерного випромінювання утворюється плазма, яка призводить до створення ударної хвилі та мікророзриву тканини. Для отримання цього ефекту використовується інфрачервоний лазер YAG.
3. Фотовипар та фотоінцизія.Ефект полягає у тривалому тепловому впливі з випаровуванням тканини. З цією метою використовується ІЧ СО2-лазер (10,6 мкм) для видалення поверхневих утворень кон'юнктиви та повік.

   Фотоабляція (фотодекомпозиція).Полягає у дозованому видаленні біологічних тканин. Йдеться про ексимерні лазери, що працюють у жорсткому УФ-діапазоні (193 нм). Область використання: рефракційна хірургія, лікування дистрофічних змін рогівки з помутніннями, запальні захворювання рогівки, оперативне лікування птеригіуму та глаукоми.

4. Лазерстимуляція.З цією метою в офтальмології використовують низькоінтенсивне червоне випромінювання He-Ne-лазерів. Встановлено, що при взаємодії даного випромінювання з різними тканинами внаслідок складних фотохімічних процесів проявляються протизапальний, десенсибілізуючий, розсмоктувальний ефект, а також стимулюючий вплив на процеси репарації та трофіки. Лазерстимуляція в офтальмології застосовується в комплексному лікуванні увеїтів склеритів, кератитів, ексудативних процесів у передній камері ока, гемофтальмів, помутнінь склоподібного тіла, преретинальних крововиливів, амбліопій, після операційних втручань опіків, ерозії туберкульозної етіології, гіпертонічна хвороба на стадії загострення, крововиливу строком давності менше 6 днів.

Перші чотири напрями використання лазерів в офтальмології відносяться до хірургічних, а лазерстимуляція – до терапевтичних методів лікування.

Лазери у діагностиці

• Лазерна інтерферометрія дозволяє зробити висновок про ретинальну гостроту зору при каламутних очних середовищах, наприклад, перед операцією з приводу катаракти.
• Лазерна офтальмоскопія, що сканує, дає можливість досліджувати сітківку без отримання оптичного зображення. При цьому щільність потужності випромінювання, що падає на сітківку, у 1000 разів нижче, ніж при використанні методу офтальмоскопії, до того ж немає необхідності розширювати зіницю.
• За допомогою лазерного доплерівського вимірювача швидкості можна визначити швидкість кровотоку в судинах сітківки.