☰

Typy moderných laserových systémov v oftalmológii na korekciu zraku - klady a zápory. Využitie laserov v oftalmológii Využitie nízkointenzívneho IR lasera pri liečbe metabolických ochorení oka

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

Ministerstvo školstva Bieloruskej republiky

vzdelávacia inštitúcia

„Gomelská štátna univerzita

pomenovaný po Francysk Skaryna“

Fyzikálna fakulta

Katedra rádiofyziky a elektroniky

Práca na kurze

Využitie laserov v oftalmológii

vykonávateľ:

študent skupiny F-41

Treťjakov Yu.V.

Kľúčové slová: lasery, laserové žiarenie, lasery v medicíne, korekcia zraku.

Predmet štúdia: využitie laserov v oftalmológii.

Úvod

1. Princíp činnosti laserov

2. Hlavné vlastnosti laserového lúča

3. Charakteristika niektorých typov laserov

4.

5. Laser v oftalmológii

Záver

Bibliografia

Úvod

Vynález laserov je na rovnakej úrovni ako najvýraznejšie úspechy vedy a techniky 20. storočia. Prvý laser sa objavil v roku 1960 a odvtedy došlo k prudkému rozvoju laserovej technológie.

V krátkom čase vznikli rôzne druhy laserov a laserových zariadení, určené na riešenie konkrétnych vedeckých a technických problémov.

Laserová technológia má len asi 30 rokov, ale lasery si už vydobyli silné postavenie v mnohých odvetviach národného hospodárstva, oblasť využitia laserov vo vedeckom výskume – fyzikálnom, chemickom, biologickom – sa neustále rozširuje. Laserový lúč sa stáva spoľahlivým pomocníkom pre staviteľov, kartografov, archeológov, forenzných vedcov.

1. Princíp činnosti laserov

Laserové žiarenie - dochádza k žiare predmetov, keď normálne teploty. Ale za normálnych podmienok je väčšina atómov v stave s najnižšou energiou. Preto, kedy nízke teploty látky nesvietia.

Keď elektromagnetická vlna prechádza látkou, jej energia sa absorbuje. V dôsledku absorbovanej energie vlny sú niektoré atómy excitované, to znamená, že prechádzajú do stavu vyššej energie. V tomto prípade sa určitá energia odoberá zo svetelného lúča:

kde hv je hodnota zodpovedajúca množstvu vynaloženej energie,

E2 - energia najvyššej energetickej úrovne,

E1 - energia najnižšej energetickej hladiny.

Obrázok 1(a) zobrazuje nevybudený atóm a elektromagnetickú vlnu ako červenú šípku. Atóm je v stave nižšej energie. Obrázok 1(b) ukazuje excitovaný atóm, ktorý absorboval energiu. Vzrušený atóm sa môže vzdať svojej energie.

Ryža. 1. Princíp činnosti laserov

a - absorpcia energie a excitácia atómu; b - atóm, ktorý absorboval energiu; c - emisia fotónu atómom

Teraz si predstavme, že sme nejakým spôsobom vzrušili väčšinu atómov prostredia. Potom pri prechode cez látku elektromagnetická vlna s frekvenciou

kde v je frekvencia vlny,

E2 - E1 - rozdiel medzi energiami vyšších a nižších úrovní,

h je vlnová dĺžka.

táto vlna nebude oslabená, ale naopak zosilnená indukovaným žiarením. Pod jeho vplyvom atómy neustále prechádzajú do nižších energetických stavov, pričom vyžarujú vlny, ktoré sa frekvenčne a fázovo zhodujú s dopadajúcou vlnou. To je znázornené na obrázku 2(c).

2 . Základné vlastnosti laserového lúča

Lasery sú jedinečné zdroje svetla. Ich jedinečnosť určujú vlastnosti, ktoré bežné svetelné zdroje nemajú. Na rozdiel napríklad od bežnej elektrickej žiarovky sa elektromagnetické vlny generované v rôznych častiach optického kvantového generátora, vzdialených od seba makroskopickými vzdialenosťami, ukážu ako koherentné. To znamená, že všetky oscilácie v rôznych častiach lasera sa vyskytujú súčasne.

Aby ste detailne pochopili pojem koherencie, musíte si spomenúť na pojem interferencie. Interferencia je interakcia vĺn, pri ktorej sa sčítavajú amplitúdy týchto vĺn. Ak sa vám podarí zachytiť proces tejto interakcie, potom môžete vidieť takzvaný interferenčný obrazec (vyzerá to ako striedanie tmavých a svetlých plôch).

Interferenčný obrazec je pomerne ťažké implementovať, pretože zdroje študovaných vĺn zvyčajne generujú vlny nekonzistentne a samotné vlny sa navzájom rušia. V tomto prípade bude interferenčný obrazec extrémne rozmazaný alebo nebude viditeľný vôbec. Proces vzájomného kalenia je schematicky znázornený na obr. 2(a) Preto riešenie problému získania interferenčného vzoru spočíva v použití dvoch závislých a prispôsobených zdrojov vĺn. Vlny zo zodpovedajúcich zdrojov vyžarujú takým spôsobom, že rozdiel v dráhe vĺn bude rovný celému číslu vlnových dĺžok. Ak je táto podmienka splnená, potom sa amplitúdy vĺn navzájom superponujú a dochádza k interferencii vĺn (obr. 2(b)). Potom možno zdroje vĺn nazvať koherentné.

Ryža. 2. Interakcia vĺn

a - nekoherentné vlny (vzájomné tlmenie); b - koherentné vlny (sčítanie amplitúd vĺn).

Koherencia vĺn a zdroje týchto vĺn sa dajú určiť matematicky. Nech E1 je sila elektrického poľa vytvoreného prvým lúčom svetla, E2 - druhým. Predpokladajme, že lúče sa pretínajú v niektorom bode v priestore A. Potom sa podľa princípu superpozície intenzita poľa v bode A rovná

E = E1 + E2

Keďže pri javoch interferencie a difrakcie pracujú s relatívnymi hodnotami veličín, potom ďalšie operácie vykonáme s hodnotou - intenzitou svetla, ktorá je označená I a rovná sa

I = E2.

Zmenou hodnoty I o predtým určenú hodnotu E získame

I = I1 + I2 + I12,

kde I1 je intenzita svetla prvého lúča,

I2 - intenzita svetla druhého lúča.

Posledný člen I12 berie do úvahy interakciu svetelných lúčov a nazýva sa interferenčný člen.

Tento termín sa rovná

I12 = 2 (E1 * E2).

Ak vezmeme nezávislé zdroje svetla, napríklad dve žiarovky, potom každodenná skúsenosť ukazuje, že I = I1 + I2, teda výsledná intenzita sa rovná súčtu intenzít superponovaných lúčov, a preto interferenčný člen zaniká. . Potom hovoria, že lúče sú navzájom nekoherentné, preto sú aj svetelné zdroje nekoherentné. Ak sú však superponované lúče závislé, potom interferenčný člen nezmizne, a preto I I1 + I2. V tomto prípade je v niektorých bodoch priestoru výsledná intenzita I väčšia, inde menšia ako intenzity I1 a I2. Potom dochádza k interferencii vĺn, čo znamená, že zdroje svetla sú navzájom koherentné.

S pojmom koherencia súvisí aj pojem priestorová koherencia. Dva zdroje elektromagnetických vĺn, ktorých veľkosť a relatívna poloha umožňuje získať interferenčný obrazec, sa nazývajú priestorovo koherentné.

Ďalšou pozoruhodnou vlastnosťou laserov, úzko súvisiacou s koherenciou ich žiarenia, je schopnosť koncentrácie energie – koncentrácie v čase, v spektre, v priestore, v smere šírenia. Prvý znamená, že žiarenie optického generátora môže trvať len asi sto mikrosekúnd. Koncentrácia v spektre naznačuje, že šírka čiary lasera je veľmi úzka. Toto je monochromatické.

Lasery sú tiež schopné produkovať lúče svetla s veľmi malým uhlom divergencie. Spravidla táto hodnota dosahuje 10-5 rad. To znamená, že na Mesiaci takýto lúč vyslaný zo Zeme vytvorí škvrnu s priemerom asi 3 km. Ide o prejav koncentrácie energie laserového lúča v priestore a v smere šírenia.

Výkon lasera. Lasery sú najsilnejšími zdrojmi svetelného žiarenia. V úzkom rozsahu spektra sa na krátky čas (počas, trvajúceho asi 10-13 s.) pri niektorých typoch laserov dosahuje výkon žiarenia rádovo 1017 W / cm 2 , pričom sila žiarenia Slnka je iba 7 x 103 W / cm 2 a celkovo v celom spektre. Na úzkom intervale =10-6 cm (to je šírka spektrálnej čiary lasera) má Slnko iba 0,2 W/cm 2 . Ak je úlohou prekonať prah 1017 W / cm 2, potom sa uchýlite rôzne metódy zvýšenie výkonu.

Zvýšenie sily žiarenia. Na zvýšenie výkonu žiarenia je potrebné zvýšiť počet atómov zapojených do zosilnenia svetelného toku v dôsledku indukovaného žiarenia a skrátiť trvanie impulzu.

Q-spínacia metóda. Aby sa zvýšil počet atómov zúčastňujúcich sa takmer súčasne na zosilňovaní svetelného toku, je potrebné oddialiť začiatok generovania (samotného žiarenia), aby sa nahromadilo čo najviac excitovaných atómov, čím sa vytvorí inverzná populácia, napr. pri ktorých je potrebné zvýšiť prah generovania lasera a znížiť faktor kvality. Prah generovania je limitujúci počet atómov, ktoré môžu byť v excitovanom stave. To sa dá dosiahnuť zvýšením strát svetelného toku. Napríklad je možné narušiť rovnobežnosť zrkadiel, čo drasticky zníži faktor kvality systému. Ak sa v takejto situácii spustí čerpanie, potom ani pri značnej inverzii populácie sa laser nespustí, pretože prah lasera je vysoký. Otočenie zrkadla do polohy rovnobežnej s iným zrkadlom zvyšuje faktor kvality systému a tým znižuje prah lasera. Keď faktor kvality systému zabezpečí začiatok generácie, inverzná populácia úrovní bude dosť významná. Preto je výstupný výkon lasera značne zvýšený. Tento spôsob riadenia generovania lasera sa nazýva Q-switched metóda.

Trvanie pulzu žiarenia závisí od času, počas ktorého sa v dôsledku žiarenia zmení inverzná populácia do takej miery, že systém opustí generačný stav. Trvanie závisí od mnohých faktorov, ale zvyčajne je 10-7-10-8 s. Veľmi časté je Q-spínanie s otočným hranolom. V určitej polohe poskytuje úplný odraz lúča dopadajúceho pozdĺž osi rezonátora v opačný smer. Frekvencia otáčania hranola je desiatky alebo stovky hertzov. Pulzy laserového žiarenia majú rovnakú frekvenciu.

Častejšie opakovanie impulzov je možné dosiahnuť Q-spínaním s Kerrovým článkom (fast light modulator). Kerrov článok a polarizátor sú umiestnené v rezonátore. Polarizátor zabezpečuje generovanie len žiarenia určitej polarizácie a Kerrov článok je orientovaný tak, že keď sa naň privedie napätie, svetlo s touto polarizáciou neprejde. Pri pumpovaní lasera sa napätie z Kerrovho článku odstráni v takom časovom okamihu, že generovanie, ktoré začína v rovnakom čase, je najsilnejšie. Pre lepšie pochopenie tejto metódy môžeme nakresliť prirovnanie so skúsenosťou s turmalínom známou zo školského kurzu fyziky.

Existujú aj iné spôsoby zavádzania strát, ktoré vedú k zodpovedajúcim metódam Q-spínania.

3. Charakteristika niektorých typov laserov

Rôzne lasery. V súčasnosti existuje obrovské množstvo laserov, ktoré sa líšia aktívnymi médiami, výkonmi, prevádzkovými režimami a ďalšími charakteristikami. Netreba ich všetky popisovať. Preto je tu uvedený stručný popis laserov, ktoré celkom plne reprezentujú vlastnosti hlavných typov laserov (prevádzkový režim, čerpacie metódy atď.)

rubínový laser. Prvý kvantový generátor svetla bol rubínový laser vytvorený v roku 1960.

Pracovnou látkou je rubín, čo je kryštál oxidu hlinitého Al2O3 (korund), do ktorého sa pri raste ako nečistota zavádza oxid chrómový Cr2O3. Červená farba rubínu je spôsobená kladným iónom Cr+3. V mriežke kryštálu A2O3 nahrádza ión Cr+3 ión Al+3. V dôsledku toho sa v kryštáli objavia dva absorpčné pásy: jeden v zelenej, druhý v modrej časti spektra. Hustota červenej farby rubínu závisí od koncentrácie iónov Cr + 3: čím väčšia je koncentrácia, tým silnejšia je červená farba. V tmavočervenom rubíne dosahuje koncentrácia iónov Cr+3 1%.

Spolu s modrým a zeleným absorpčným pásom existujú dve úzke energetické hladiny E1 a E1", pri prechode z ktorých sa svetlo s vlnovými dĺžkami 694,3 a 692,8 nm vyžaruje na prízemnú úroveň. Šírka čiary pri izbovej teplote je približne 0,4 nm. Pravdepodobnosť stimulovaných prechodov pre čiaru 694,3 nm je väčšia ako pre čiaru 692,8 nm. Preto je jednoduchšie pracovať s čiarou 694,3 nm. Je však možné vygenerovať čiaru 692,8 nm, ak použijete špeciálne zrkadlá, ktoré majú veľkú koeficient odrazu pre žiarenie l \u003d 692,8 nm a malý - pre l \u003d 694,3 nm.

Keď je rubín ožiarený bielym svetlom, modrá a zelená časť spektra sa absorbuje, zatiaľ čo červená časť sa odráža. Rubínový laser je opticky čerpaný xenónovou výbojkou, ktorá pri prechode prúdového impulzu vytvára záblesky svetla s veľkou intenzitou, čím sa plyn zahrieva na niekoľko tisíc kelvinov. Nepretržité čerpanie nie je možné, pretože lampa nevydrží nepretržitú prevádzku pri tak vysokej teplote. Výsledné žiarenie je svojou charakteristikou blízke žiareniu úplne čierneho telesa. Žiarenie je absorbované iónmi Cr+, ktoré v dôsledku toho prechádzajú na energetické hladiny v oblasti absorpčných pásov. Z týchto hladín však ióny Cr + 3 veľmi rýchlo v dôsledku nežiarivého prechodu prechádzajú do hladín E1, E1. V tomto prípade sa prebytočná energia prenesie do mriežky, t.j. premení sa na energiu vibrácií mriežky, alebo, inými slovami, do energie fotónov. Úrovne E1, E1“ sú metastabilné. Životnosť na úrovni E1 je 4,3 ms. Počas pulzu pumpy sa excitované atómy hromadia na úrovniach E1, E1“ a vytvárajú výraznú populačnú inverziu vzhľadom na hladinu E0 (to je hladina nevybuzených atómov).

Rubínový kryštál sa pestuje vo forme okrúhleho valca. Pre laser sa zvyčajne používajú kryštály s rozmermi: dĺžka L = 5 cm, priemer d = 1 cm. Xenónová výbojka a rubínový kryštál sú umiestnené v eliptickej dutine s dobre odrážajúcim vnútorným povrchom (obr. 4). Aby sa zabezpečilo, že všetko žiarenie zasiahne rubín xenónová výbojka, rubínový kryštál a lampa, ktorá má tiež tvar okrúhleho valca, sú umiestnené v ohniskách eliptickej časti dutiny rovnobežne s jej generátormi. Vďaka tomu je na rubín nasmerované žiarenie s hustotou takmer rovnou hustote žiarenia na zdroji pumpy.

Jeden z koncov rubínového kryštálu je vyrezaný tak, aby bol zabezpečený úplný odraz a návrat lúča od vyrezaných plôch. Takýto rez nahrádza jedno z laserových zrkadiel. Druhý koniec rubínového kryštálu je vyrezaný v Brewsterovom uhle. Poskytuje výstup z rubínového kryštálu bez odrazu lúča so zodpovedajúcou lineárnou polarizáciou. Druhé zrkadlo rezonátora je umiestnené v dráhe tohto lúča. Žiarenie rubínového lasera je teda lineárne polarizované.

Obr. 3. Rubínový laser (v rovine rezu)

Vo vnútri reflexného zrkadla je xenónová lampa (biely kruh) a rubínový kryštál (červený kruh).

Hélium-neónový laser. Aktívne médium je plynná zmes hélia a neónu. Generovanie sa uskutočňuje v dôsledku prechodov medzi energetickými hladinami neónu a hélium hrá úlohu sprostredkovateľa, prostredníctvom ktorého sa energia prenáša na atómy neónu, aby sa vytvorila inverzná populácia.

Neon v princípe dokáže generovať laserovú štúdiu ako výsledok viac ako 130 rôznych prechodov. Najintenzívnejšie sú však čiary s vlnovou dĺžkou 632,8 nm, 1,15 a 3,39 µm. Vlna 632,8 nm je vo viditeľnej časti spektra a vlny 1,15 a 3,39 µm sú v infračervenej oblasti.

Keď prúd prechádza cez zmes hélium-neónový plyn nárazom elektrónov, atómy hélia sa excitujú do stavov 23S a 22S, ktoré sú metastabilné, pretože prechod z nich do základného stavu je zakázaný pravidlami kvantovej mechanickej selekcie. Keď prúd prechádza, atómy sa hromadia na týchto úrovniach. Keď sa excitovaný atóm hélia zrazí s neexcitovaným neónovým atómom, excitačná energia prechádza na druhý. Tento prechod sa uskutočňuje veľmi efektívne vďaka dobrej koincidencii energií zodpovedajúcich úrovní. Výsledkom je, že na hladinách 3S a 2S neónu sa vytvára inverzná populácia vzhľadom na hladiny 2P a 3P, čo umožňuje generovať laserové žiarenie. Laser môže pracovať nepretržite. Žiarenie héliovo-neónového lasera je lineárne polarizované. Typicky je tlak hélia v komore 332 Pa a tlak neónu 66 Pa. Konštantné napätie na trubici je asi 4 kV. Jedno zo zrkadiel má koeficient odrazu rádovo 0,999 a druhé, cez ktoré vychádza laserové žiarenie, je približne 0,990. Ako zrkadlá sa používajú viacvrstvové dielektriká, pretože nižšie koeficienty odrazu nezaručujú dosiahnutie prahu laserového žiarenia.

CO2 laser s uzavretým objemom. Molekuly oxidu uhličitého, podobne ako iné molekuly, majú pruhované spektrum v dôsledku prítomnosti vibračných a rotačných energetických hladín. Prechod použitý v CO2 laseri produkuje žiarenie s vlnovou dĺžkou 10,6 µm, t.j. leží v infračervenej oblasti spektra. Pomocou vibračných úrovní je možné mierne meniť frekvenciu žiarenia v rozsahu približne od 9,2 do 10,8 μm. Energia sa prenáša do molekúl CO2 z molekúl dusíka N2, ktoré samotné sú excitované nárazom elektrónov, keď prúd prechádza cez zmes.

Excitovaný stav molekuly dusíka N2 je metastabilný a nachádza sa vo vzdialenosti 2318 cm -1 od úrovne zeme, čo je veľmi blízko energetickej hladine (001) molekuly CO2 (obr. 4). V dôsledku metastability excitovaného stavu N2 sa počet excitovaných atómov hromadí počas prechodu prúdu. Pri zrážke N2 s CO2 dochádza k rezonančnému prenosu excitačnej energie z N2 na CO2. V dôsledku toho dochádza k inverzii populácií medzi hladinami (001), (100), (020) molekúl CO2. Hélium sa zvyčajne pridáva na zníženie populácie úrovne (100), ktorá má dlhú životnosť, čo zhoršuje generáciu pri prechode na túto úroveň. Za typických podmienok sa zmes plynov v laseri skladá z hélia (1330 Pa), dusíka (133 Pa) a oxidu uhličitého (133 Pa).

Ryža. 4. Schéma energetických hladín v CO2 laseri

Pri prevádzke CO2 lasera sa molekuly CO2 rozpadajú na CO a O, čím je aktívne médium oslabené. Ďalej sa CO rozkladá na C a O a uhlík sa ukladá na elektródy a steny trubice. To všetko zhoršuje výkon CO2 lasera. Na prekonanie škodlivých účinkov týchto faktorov sa do uzavretého systému pridáva vodná para, ktorá stimuluje reakciu.

CO + O-® CO2.

Používajú sa platinové elektródy, ktorých materiál je katalyzátorom tejto reakcie. Pre zvýšenie rezervy aktívneho média je rezonátor napojený na prídavné nádrže s obsahom CO2, N2, He, ktoré v r. požadované množstvo sa pridávajú k objemu rezonátora na udržanie optimálnych prevádzkových podmienok pre laser. Takýto uzavretý CO2 laser je schopný pracovať mnoho tisíc hodín.

Prietokový CO2 laser. Dôležitou modifikáciou je prietokový CO2 laser, v ktorom sa cez rezonátor kontinuálne prečerpáva zmes plynov CO2, N2, He. Takýto laser dokáže generovať súvislé koherentné žiarenie s výkonom nad 50 W na meter dĺžky svojho aktívneho média.

neodýmový laser. Na obr. 5 je znázornená schéma takzvaného neodýmového lasera. Názov môže byť zavádzajúci. Telo laseru nie je neodýmový kov, ale obyčajné sklo s prímesou neodýmu. Ióny atómov neodýmu sú náhodne rozdelené medzi atómy kremíka a kyslíka. Čerpanie je vykonávané bleskovými lampami. Lampy vydávajú žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok od 0,5 do 0,9 mikrónov. Vzniká široké pásmo vzrušených stavov. Docela podmienečne je znázornený piatimi riadkami. Atómy robia nežiarivé prechody do hornej úrovne lasera. Každý prechod dáva inú energiu, ktorá sa premieňa na vibračnú energiu celej „mriežky“ atómov.

Ryža. 5. Neodymový laser

Laserové žiarenie, t.j. prechod na prázdnu nižšiu úroveň, označenú 1, má vlnovú dĺžku 1,06 µm.

Prechod bodkovanej čiary z úrovne 1 na hlavnú úroveň "nefunguje". Energia sa uvoľňuje vo forme nekoherentného žiarenia.

T-laser. V mnohých praktických aplikáciách dôležitá úloha hrá CO2 laser, v ktorom je pracovná zmes pod atmosférickým tlakom a excitovaná priečnym elektrickým poľom (T-laser). Keďže elektródy sú umiestnené rovnobežne s osou rezonátora, na získanie veľkých hodnôt intenzity elektrického poľa v rezonátore sú potrebné relatívne malé potenciálne rozdiely medzi elektródami, čo umožňuje pracovať v pulznom režime pri atmosferický tlak keď je koncentrácia CO2 v rezonátore vysoká. V dôsledku toho je možné získať vysoký výkon, zvyčajne dosahujúci 10 MW a viac v jednom pulze žiarenia s trvaním menej ako 1 μs. Frekvencia opakovania impulzov v takýchto laseroch je zvyčajne niekoľko impulzov za minútu.

plynové dynamické lasery. zahriaty na vysoká teplota(1000-2000 K), je zmes CO2 a N2, keď prúdi vysokou rýchlosťou cez expandujúcu dýzu, silne ochladzovaná. V tomto prípade sú horná a dolná energetická úroveň tepelne izolované rôznymi rýchlosťami, v dôsledku čoho sa vytvára inverzná populácia. Preto vytvorením optického rezonátora na výstupe z dýzy je možné generovať laserové žiarenie v dôsledku tejto inverzie populácie. Lasery fungujúce na tomto princípe sa nazývajú plynodynamické. Umožňujú získať veľmi vysoký výkon žiarenia v nepretržitom režime.

Farbiace lasery. Farbivá sú veľmi zložité molekuly s vysoko výraznými hladinami vibračnej energie. Energetické hladiny v pásme spektra sú umiestnené takmer nepretržite. V dôsledku intramolekulárnej interakcie molekula veľmi rýchlo (v priebehu času rádovo 10-11-10-12 s) neradiačne prechádza na nižšiu energetickú hladinu každého pásu. Preto po excitácii molekúl, po veľmi krátkom čase, budú všetky excitované molekuly koncentrované na nižšej úrovni El pásu. Potom majú možnosť uskutočniť radiačný prechod na ktorúkoľvek z energetických úrovní nižšieho pásma. Takto je možné vyžarovať prakticky akúkoľvek frekvenciu v intervale zodpovedajúcom šírke nulového pásma. A to znamená, že ak sú molekuly farbiva brané ako účinná látka na generovanie laserového žiarenia, potom v závislosti od ladenia rezonátora je možné získať takmer kontinuálne frekvenčné ladenie generovaného laserového žiarenia. Preto vznikajú lasery na báze farbiva s laditeľnou frekvenciou generovania. Farebné lasery sú čerpané plynovými výbojkami alebo žiarením z iných laserov,

Pridelenie výrobných frekvencií je dosiahnuté tým, že prah generovania je vytvorený len pre úzky frekvenčný rozsah. Napríklad polohy hranola a zrkadla sú zvolené tak, aby sa do prostredia vracali len lúče s určitou vlnovou dĺžkou po odraze od zrkadla v dôsledku rozptylu a rôznych uhlov lomu.

Len pre takéto vlnové dĺžky sa poskytuje generovanie lasera. Otáčaním hranola je možné zabezpečiť plynulé ladenie frekvencie žiarenia farbiaceho lasera.

Lasovanie sa uskutočňovalo s mnohými farbivami, čo umožnilo získať laserové žiarenie nielen v celom optickom rozsahu, ale aj vo významnej časti infračervenej a ultrafialovej oblasti spektra.

4. Využitie laserov v medicíne

V medicíne našli laserové systémy svoje uplatnenie v podobe laserového skalpelu. Jeho použitie na chirurgické operácie je určené nasledujúcimi vlastnosťami:

Vytvára relatívne nekrvavý rez, pretože súčasne s disekciou tkanív koaguluje okraje rany, ktoré nie sú príliš veľké. cievy;

Laserový skalpel sa líši stálosťou rezných vlastností. Náraz na tvrdý predmet (napríklad kosť) skalpel nevyradí. Pre mechanický skalpel by bola táto situácia fatálna;

Laserový lúč vďaka svojej priehľadnosti umožňuje chirurgovi vidieť operovanú oblasť. Čepeľ bežného skalpela, rovnako ako čepeľ elektrického noža, vždy do určitej miery blokuje pracovné pole od chirurga;

Laserový lúč prerezáva tkanivo na diaľku bez akéhokoľvek mechanického účinku na tkanivo;

Laserový skalpel poskytuje absolútnu sterilitu, pretože s tkanivom interaguje iba žiarenie;

Laserový lúč pôsobí striktne lokálne, k odparovaniu tkaniva dochádza len v ohnisku. Priľahlé oblasti tkaniva sú poškodené oveľa menej ako pri použití mechanického skalpelu;

Ako ukázala klinická prax, rana laserovým skalpelom takmer nebolí a rýchlejšie sa hojí.

Praktické využitie laserov v chirurgii sa začalo v ZSSR v roku 1966 na A.V. Višnevského.

Laserový skalpel sa používal pri operáciách na vnútorné orgány hrudnej a brušnej dutiny.

V súčasnosti sa laserovým lúčom vykonávajú kožno-plastické operácie, operácie pažeráka, žalúdka, čriev, obličiek, pečene, sleziny a iných orgánov.

Je veľmi lákavé vykonávať operácie pomocou lasera na orgánoch obsahujúcich veľké množstvo krvné cievy, napríklad srdce, pečeň.

5. Laser v oftalmológii

laserové oftalmologické videnie

Laser sa používa na zachovanie, zlepšenie a korekciu zraku. Lúč produkovaný laserom je absorbovaný sietnicou. Napriek tomu, že jazva zostáva a v miestach, kde sa jazvy vytvárajú, oko nič nevidí, jazvy sú tak pigmentované tkanivami oka a premieňajú sa na teplo, toto teplo vyhorí, prípadne poleptá. tkanivo, ktoré sa často používa na pripevnenie exfoliovaných malých, ktoré neovplyvňujú zrakovú ostrosť .

Lasery sa používajú aj v prípadoch diabetická retinopatia(retinitída) na spálenie krvných ciev a zníženie účinkov makulárnej degenerácie. Používajú sa pri kosáčikovej retinopatii, tiež pri glaukóme, zvyšujú drenáž, umožňujú odstrániť rozmazané videnie spôsobené nahromadením tekutiny vo vnútri oka, odstraňovať nádory na viečkach, pričom nepoškodzujú samotné viečko a nezanechávajú takmer žiadne jazvy, na disekciu zrastov dúhovky alebo deštrukciu zrastov sklovca, čo môže spôsobiť odlúčenie sietnice. Lasery sa používajú aj po niektorých operáciách sivého zákalu, keď sa membrána zakalí a zrak sa zníži.

Pomocou lasera sa v zakalenej membráne vytvorí otvor. To všetko je v silách lasera a vďaka nemu nie je potrebný skalpel, nite a ďalšie nástroje. To znamená, že problém s infekciou zmizne. Laser dokáže preniknúť aj do priehľadnej časti oka bez toho, aby ju poškodil alebo spôsobil bolesť. Operáciu možno vykonať nie v nemocnici, ale v ambulantné nastavenia. Vďaka komplexný systém mikroskopové navádzacie systémy a systémy dodávania laserového lúča, z ktorých mnohé sú počítačové, je očný chirurg schopný vykonať operáciu s najvyššou presnosťou, ktorá nie je možná s tradičným skalpelom. Hoci je zoznam laserových aplikácií v očnej chirurgii dlhý, stále sa rozrastá. Vyvíja sa laserová sonda, ktorú je možné vložiť priamo do oka pacienta cez malý otvor v bielku. Takýto laser umožní chirurgovi vykonať operáciu s oveľa väčšou presnosťou. Laser sa stal široko používaným pri liečbe ochorení sietnice a nepochybne sa v budúcnosti stane ešte bežnejším.

Zameranie laserového lúča sa stáva presnejším, čo odstraňuje abnormálne krvné cievy bez poškodenia susedného zdravého tkaniva. Zlepšuje sa aj liečba makulárnej degenerácie a diabetickej retinopatie.

V súčasnosti sa intenzívne rozvíja nový smer v medicíne – laserová mikrochirurgia oka. Výskum v tejto oblasti sa vykonáva v Inštitúte očných chorôb V.P. Filatova Odessa, v Moskovskom výskumnom ústave očnej mikrochirurgie a v mnohých ďalších „očných centrách“ krajín Commonwealthu.

Prvé použitie laserov v oftalmológii bolo spojené s liečbou odlúčenia sietnice. Svetelné impulzy z rubínového lasera sú vysielané do oka cez zrenicu (energia impulzu 0,01-0,1 J, trvanie rádovo 0,1 s.) Voľne prenikajú cez priehľadné sklovec a sú absorbované sietnicou. Zameraním žiarenia na exfoliovanú oblasť sa táto „privarí“ k očnému fundu v dôsledku koagulácie. Operácia je rýchla a úplne bezbolestná.

Vo všeobecnosti sa rozlišuje päť najzávažnejších očných ochorení vedúcich k slepote. Ide o glaukóm, šedý zákal, odlúčenie sietnice, diabetickú retinopatiu a zhubný nádor.

Dnes sú všetky tieto ochorenia úspešne liečené laserom a na liečbu nádorov boli vyvinuté a používané iba tri metódy:

- Laserové ožarovanie - ožarovanie nádoru rozostreným laserovým lúčom, čo vedie k smrti rakovinových buniek, strate ich schopnosti reprodukovať

- Laserová koagulácia - deštrukcia nádoru stredne zaostreným žiarením.

Laserová operácia je najradikálnejšia metóda. Spočíva v excízii nádoru spolu s priľahlými tkanivami fokusovaným žiarením. Pre väčšinu chorôb sú neustále potrebné nové liečby. Ale laserové ošetrenie je metóda, ktorá sama hľadá choroby, aby ich vyliečila.

Laser bol prvýkrát použitý na očné operácie v 60. rokoch minulého storočia a odvtedy sa používa na zachovanie, zlepšenie a v niektorých prípadoch na korekciu zraku stovkám tisícov mužov, žien a detí na celom svete.

Slovo laser je skratka. Vzniklo z prvých písmen piatich anglických slov – zosilnenie svetla stimulovanou emisiou žiarenia (amplifikácia svetla stimulovanou emisiou žiarenia).

Na vytvorenie laserového lúča sa do trubice vstrekujú špeciálne plyny a potom cez ňu prechádza silná sila. nabíjačka. Očné lasery zvyčajne používajú jeden alebo tri rôzne plyny: argón, ktorý vytvára zelené alebo zeleno-modré svetlo; kryptón, ktorý vydáva červené alebo žlté svetlo; neodym-ytrium-hliník-granát (Nd-YAG), ktorý vytvára infračervený lúč.

Argónové a kryptónové lasery sa nazývajú fotokoagulátory. Lúč, ktorý vytvárajú, je absorbovaný pigmentovými tkanivami oka a premenený na teplo. Toto teplo páli alebo kauterizuje tkanivo a zanecháva na ňom jazvu. Tento typ lasera sa často používa na opätovné pripojenie oddelenej sietnice. Napriek tomu, že oko v miestach tvorby jaziev nič nevidí, jazvy sú také malé, že neovplyvňujú zrakovú ostrosť.

Tieto lasery sa tiež používajú v prípadoch diabetickej retinopatie (retinitídy) na spálenie krvných ciev a zníženie účinkov makulárnej degenerácie. Používajú sa aj v prípadoch kosáčikovitej retinopatie, choroby najčastejšej medzi pacientmi čiernej pleti.

Pri glaukóme sa používajú aj argónové a kryptónové lasery, ktoré zvyšujú drenáž, čo vám umožňuje odstrániť rozmazané videnie spôsobené nahromadením tekutiny vo vnútri oka. Argónový laser je možné použiť aj na odstránenie nádorov na očných viečkach bez poškodenia samotného očného viečka a bez zanechania malých alebo žiadnych jaziev.

Nd-YAG laser je fotodeštruktor. Namiesto toho, aby látku spálil, odpáli ju. Môže sa použiť niekoľkými spôsobmi, napríklad na prerezanie zrastov dúhovky alebo pretrhnutie zrastov sklovca, ktoré môžu spôsobiť odlúčenie sietnice.

Tento typ lasera sa používa aj po niektorých operáciách sivého zákalu, keď sa membrána zakalí a zrak sa zníži. Pomocou lasera sa v zakalenej membráne vytvorí otvor.

To všetko je v silách lasera a vďaka nemu nie je potrebný skalpel, nite a ďalšie nástroje. To znamená, že problém s infekciou zmizne. Laser dokáže preniknúť aj do priehľadnej časti oka bez toho, aby ju poškodil alebo spôsobil bolesť. Operáciu je možné vykonať nie v nemocnici, ale ambulantne.

Vďaka sofistikovanému navádzaciemu systému mikroskopu a systému dodávania laserového lúča, z ktorých mnohé sú automatizované, je očný chirurg schopný vykonať operáciu s najvyššou presnosťou, ktorá nie je možná s tradičným skalpelom.

Hoci je zoznam laserových aplikácií v očnej chirurgii dlhý, stále sa rozrastá. Vyvíja sa laserová sonda, ktorú je možné vložiť priamo do oka pacienta cez malý otvor v bielku. Takýto laser umožní chirurgovi vykonať operáciu s oveľa väčšou presnosťou.

Laser sa stal široko používaným pri liečbe ochorení sietnice a nepochybne sa v budúcnosti stane ešte bežnejším. Zameranie laserového lúča sa stáva presnejším, čo odstraňuje abnormálne krvné cievy bez poškodenia susedného zdravého tkaniva. Zlepšuje sa aj liečba makulárnej degenerácie a diabetickej retinopatie.

Záver

Lasery rozhodne a navyše na širokom fronte zasahujú do našej reality. Výrazne rozšírili naše možnosti v najrozmanitejších oblastiach – spracovanie kovov, medicína, meranie, kontrola, fyzikálne, chemické a biologický výskum. Už dnes si laserový lúč osvojil mnoho užitočných a zaujímavých povolaní. V mnohých prípadoch poskytuje použitie laserového lúča jedinečné výsledky. Niet pochýb o tom, že v budúcnosti nám laserový lúč poskytne nové možnosti, ktoré sa dnes zdajú byť fantastické.

Už sme si začali zvykať na to, že „laser dokáže všetko“. Niekedy je ťažké triezvo posúdiť skutočné príležitosti laserová technológia v súčasnej fáze svojho vývoja. Nie je prekvapujúce, že prílišné nadšenie zo schopností lasera občas vystrieda nejaké to chladenie smerom k nemu. To všetko však nemôže zakryť hlavný fakt - vynálezom lasera má ľudstvo k dispozícii kvalitatívne nový, vysoko všestranný, veľmi efektívny nástroj pre každodenné, priemyselné a vedecké činnosti. V priebehu rokov bude tento nástroj stále viac a viac zdokonaľovaný a zároveň sa oblasť použitia laserov bude neustále rozširovať.

Bibliografia

1. Landsberg G.S. Elementárna učebnica fyzika. - M.: Nauka, 1986.

2. Tarasov L.V. Lasery. Realita a nádej. - M. Science, 1995.

3. Sivukhin V.A. Všeobecný kurz fyzika. Optika. - M.: Nauka, 1980.

Hostené na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

    Oboznámenie sa s históriou objavovania a vlastností laserov; príklady použitia v medicíne. Zváženie štruktúry oka a jeho funkcií. Choroby orgánov zraku a metódy ich diagnostiky. Štúdium moderné metódy korekcia zraku laserom.

    semestrálna práca, pridaná 18.07.2014

    Proces laserového žiarenia. Výskum v oblasti laserov v oblasti röntgenových vĺn. Medicínska aplikácia CO2-laserov a laserov na iónoch argónu a kryptónu. Generovanie laserového žiarenia. Účinnosť laserov rôznych typov.

    abstrakt, pridaný 17.01.2009

    Laserové diagnostické metódy. Optické kvantové generátory. Hlavné smery a ciele medicínskeho a biologického využitia laserov. Angiografia. Diagnostické možnosti holografie. Termografia. Laserový medicínsky prístroj na radiačnú terapiu.

    abstrakt, pridaný 2.12.2005

    Hlavné smery a ciele medicínskeho a biologického využitia laserov. Ochranné opatrenia proti laserovému žiareniu. Prienik laserového žiarenia do biologických tkanív, ich patogenetické mechanizmy interakcie. Mechanizmus laserovej biostimulácie.

    abstrakt, pridaný 24.01.2011

    Fyzikálne základy využitia laserovej technológie v medicíne. Druhy laserov, princíp činnosti. Mechanizmus interakcie laserového žiarenia s biologickými tkanivami. Sľubné laserové metódy v medicíne a biológii. Masovo vyrábané lekárske laserové zariadenia.

    abstrakt, pridaný 30.08.2009

    Príčiny krátkozrakosti - zraková vada, pri ktorej obraz padá pred sietnicu oka. Metódy korekcie krátkozrakosti - okuliare, kontaktné šošovky a laserová korekcia. Popis technológie fotorefrakčnej keratektómie pomocou excimerových laserov.

    prezentácia, pridané 20.09.2011

    Liečba včelími produktmi. Protizápalové, antioxidačné, regeneračné, riešiace pôsobenie včelích produktov. Využitie medu, propolisu, materskej kašičky, včelieho jedu v oftalmológii, spektrum ich biologických účinkov.

    prezentácia, pridané 12.06.2016

    Stručné informácie o očných chorobách, ich všeobecné charakteristiky a stupeň prevalencie v súčasnom štádiu. Rizikové faktory rozvoja, etiológie a patogenézy glaukómu, keratitídy a konjunktivitídy. Rastliny používané v oftalmológii, ich účinnosť.

    kontrolné práce, doplnené 02.05.2016

    Liečivé vlastnostičučoriedky, ich použitie na zlepšenie videnia. Čučoriedky v histórii a kultúre. Vedecká klasifikácia čučoriedok. Miesta rastu, botanický popis. Vonkajšie znaky, zber, sušenie a skladovanie. Prípravky na báze čučoriedok.

    ročníková práca, pridaná 11.10.2013

    Biologická aktivita, prírodné zdroje a úloha vitamínov v metabolických procesoch, funkčný stav orgánu zraku. Vedenie vitamínovej terapie v oftalmológii. Účasť komplexu Bilberry Forte na syntéze zrakového pigmentu sietnice, fotorecepcia.

Medzi lasermi, ktoré umožňujú koaguláciu tkanív, sú stále najobľúbenejšie a často používané argónové oftalmokoagulátory (X = 488 a 514 nm), ktoré boli prvýkrát vytvorené v USA začiatkom 70. rokov.

V našej krajine bol prvý takýto laser patentovaný a vytvorený v roku 1982 a pod názvom "Liman-2" sa donedávna vyrábal v optickom a mechanickom závode Zagorsk. Tento laser (obr. 144) hral veľkú rolu pri šírení laserových metód liečby v Rusku a hoci je zastaraný, stále sa používa v mnohých zdravotníckych zariadeniach. V zahraničí tieto lasery vyrába mnoho firiem, z ktorých sú Carl Zeiss (Nemecko) so svojím modelom Visulas Argon a Coherent (USA), ktoré vytvorili univerzálnu mobilnú inštaláciu v podobe kufra Ultima 2000 SE Argon Laser System. najznámejší v Rusku. “, ktorý možno použiť ako transpupilárne, tak aj endovitrálne v operačnej jednotke. AT nedávne časy Japonské firmy aktívne vstupujú na ruský trh, napríklad Nidek s vlastným modelom argónového lasera. Vážnou konkurenciou argónovému laseru sa v poslednom čase stal frekvenčne zdvojujúci Nd^AG laser, ktorý umožňuje získať čisté zelené žiarenie bez modrej zložky (X = 532 nm), čo výrazne rozširuje možnosti ich využitia v makulárnej zóny. Najznámejší z nich je model Oftalas 532.

Ryža. 144. Prvý domáci argónový laser - plynová sekcia laserového komplexu Liman-2.

od spoločnosti Alcon (USA). Tento laser je v tuhom stave, a preto je prenosnejší a nemá niektoré nevýhody plynových laserov, má rovnaký výkon (3 W), možno ho použiť v režime endolaseru a tiež umožňuje získať žiarenie s vlnovou dĺžkou 1,06 μm. Skúsenosti, ktoré sme nazbierali pri používaní takéhoto lasera, ukázali jeho nesporné výhody.

„Zelený“ laser vyrába Carl Zeiss Meditec, v Rusku Alcom-Medica (St. Petersburg).

Od konca 80. rokov. Diódové (polovodičové) oftalmologické koagulátory (X = 0,81 µm) si v oftalmológii získavajú čoraz silnejšie pozície. Prvý ruský diódový koagulátor sme vytvorili v roku 1989 a v súčasnosti sa vyrába v Petrohrade spoločnosťou Alcom-Medica. Toto zariadenie sa vyznačuje kompaktnosťou a nízkou hmotnosťou (4 kg), čo umožnilo úplne zmeniť ideológiu rozloženia oftalmických koagulátorov. V ňom nie je doplnkom k laseru očný prístroj, v tomto prípade štrbinová lampa, ale naopak, laser je organicky integrovaný do očného prístroja bez zväčšenia jeho rozmerov (obr. 145). Laser má aj blok na endokoaguláciu. Pre vojenskú poľnú oftalmológiu je dôležitá prenosnosť a nízka hmotnosť prístroja, najmä s prihliadnutím na fakt, že výkon (4 W) najnovšieho laserového modelu dokonca prekonáva argónový. Výhodami zariadenia je aj bezhlučná prevádzka, vysoká spoľahlivosť vďaka absencii plynových trubíc, výbojok pumpy a odolnosť polovodičového kryštálu, rádovo väčšia účinnosť v porovnaní s plynovými lasermi. Skúsenosti s klinickým používaním lasera ukázali, že koagulácia jeho žiarením je pacientmi ľahšie tolerovaná, keďže je pre pacienta neviditeľný,

Ryža. 145. Prvý domáci diódový laser ML-200 vyrobený spoločnosťou Milon.

má oslepujúci účinok, charakteristický pre zelenú časť spektra, na ktorú je ľudské oko najcitlivejšie. Pomocou diódového lasera je možné riešiť takmer rovnaké úlohy ako s pomocou argónového, s výnimkou priamej koagulácie ciev, keďže jeho žiarenie je horšie ako modrozelené, je absorbované krvným hemoglobínom . Zároveň je nepostrádateľný pri liečbe rôzne druhy patológia makulárnej oblasti sietnice, pretože lipofuscín neabsorbuje svoje žiarenie. Diódový oftalmoendolaser so sadou optických prístrojov (obr. 146) na transsklerálnu a endofotokoaguláciu sietnice a ciliárneho telieska značky AL-6000 v Petrohrade vyrába spoločne Medlaz a Alcom-Medica. Diódové lasery vyrábajú aj zahraničné firmy Iris (USA), Carl Zeiss (Nemecko), Nidek (Japonsko), ale náklady na tieto zariadenia sú 5-7 krát vyššie.

V strednom a vzdialenom rozsahu IR-B a IR-C v Rusku sa vďaka úsiliu zamestnancov Katedry oftalmológie Vojenskej lekárskej akadémie a Štátneho optického ústavu podarilo vytvoriť prototypy laserov "Ladoga-Neodym" (X = 1,06 / 1,32 μm), "Ladoga-Erbium (X = 1,54 μm) (obr. 147) a holmiový laser (X = 2,09 μm), výsledky klinický výskum ktoré sú zhrnuté v dielach A.

F. Gatsu a kol., E. V. Boyko a kol. . V USA Sunrise Technologies vytvorila Ho^AG laser (X = 2,1 μm) pre termokeratoplastiku a sklerostómiu „Corneal Shaping System“ s pulznou energiou až 300 mJ, ale prístroj je povolený len na výskumné účely. V Nemecku

Ryža. 146. Endookulárne a transsklerálne laserové sondy od Medlaz - Alcom-Medica.

Ryža. 147. Ytterbium-erbium korneosklerálny koagulátor.

Aesculap - Meditec Gmbh uviedla na trh dva prístroje založené na laseri VCL-29 EnYAG – jeden na sklerostómiu, kapsulorhexiu a fakofragmentáciu a druhý na fotoabláciu kožných tkanív. Tieto zariadenia nie sú široko akceptované a sú z veľkej časti ukončené.

Prvý domáci monopulzný rubínový laserový fotodeštruktor „Yatagan“ vyvinutý poslancom EP a vyrobený v závode na výrobu elektrických lámp v Uljanovsku sa v súčasnosti vyrába v upravenej verzii „Yatagan-4“ založenej na laseri NdAAG. Optický a mechanický závod Sergiev Posad vyrába laserový fotodeštruktor Capsula Nd:YAG vyvinutý spoločnosťami KBTM a GOI. Mnohé firmy rozvinuté krajiny ponúknuť veľký výber moderné Nd^AG lasery, používané najmä na kapsulárnu a iridotómiu. Ide o Visuhs-YAG od Carl Zeiss (obr. 148) v troch modifikáciách, MQL-12 od Aesculap z Nemecka, Nanolas-15 od Biophysic medical z Francúzska, YAG-3000LE od Alcon, 7970 Nd : YAG Laser od Coherent z USA , Iscra-Laser zo Slovenska a mnoho ďalších. Všetky majú vlnovú dĺžku žiarenia 1,06 μm, trvanie impulzu asi 3–5 ns a energiu na jeden impulz rádovo 10 mJ.

Ultrafialové (excimerové) argónfluoridové (ArF) lasery na keratektómiu sú zložité, objemné a drahé (250 000 USD alebo viac) počítačové zariadenia, ktoré generujú žiarenie s vlnovou dĺžkou 0,193 μm s energiou impulzu približne 200 mJ a s frekvenciou opakovania impulzov 250 Hz . V Rusku bola prvá refrakčná excimerová laserová jednotka vytvorená v očnom mikrochirurgickom centre už v roku 1988 na základe lasera EVG-201 od nemeckej spoločnosti Lambda-Physik. Je vybavená domácim originálnym formovacím systémom na báze absorpčného plynového článku, ktorý umožňuje plynulú zmenu lomu rohovky v akomkoľvek bode. V súčasnosti sa vyrába domáci excimerový laser "Microscan" s tvarovacím systémom typu lietajúci bod. V Spojených štátoch až v roku 1996 dostali oficiálne povolenie od FDA (Food and Drug Administration – štátny licenčný úrad) na klinická aplikácia tieto lasery, ktoré dnes vyrába množstvo spoločností. Pre európskeho spotrebiteľa je najdostupnejší systém MEL-80 od Carl Zeiss Meditec (Nemecko). Japonská spoločnosť Nidek, ktorej lasery typu EC-5000 fungujú v komerčných laserových centrách v Moskve, Petrohrade, Čeľabinsku a ďalších mestách, aktívne vstúpila so svojou laserovou technológiou na ruský trh (obr. 149).

Očný laserový stimulátor "Monocle" vyvinutý GOI, Výskumným ústavom zdravia a chorôb z povolania a Vojenskou lekárskou akadémiou je v súčasnosti sériovo vyrábaný v závode v Ľvove "Polyaron". Prístroj je vyrobený vo forme binokulárnych okuliarov, ku ktorým sa vedie stimulačné červené žiarenie He-Ne lasera cez vláknové svetlovody, umiestnené v prenosnej elektronickej jednotke (pozri obr. 145). Optotechnická technika použitá v Monocle umožňuje vytvárať rôzne podmienky pre ožarovanie sietnice každého oka podľa výberu lekára - od celkového až po bodové osvetlenie s priemerom 4 mm. Poskytuje sa individuálna variácia energetických parametrov žiarenia v bode osvetlenia na sietnici každého oka.

Nízkoenergetické laserové stimulátory sa vyrábajú a predávajú v Petrohrade. Najmä Alkom-Medica produkuje podnety

Ryža. 148. Visulas-YAG - monopulzný laser od Carl Zeiss.

Objav laserových systémov okamžite pritiahol pozornosť všetkých oblastí ľudská aktivita. V mnohých odvetviach vedy a techniky našli svoje uplatnenie. V medicíne bola priekopníčkou liečba očí.

Práve v oftalmológii boli lasery prvýkrát použité na diagnostiku a korekciu. Postupom času a rozvojom oboch oblastí (laserová fyzika a medicína) sa dosiahli vysoké výsledky a dnes je to kľúčový nástroj pre lekárov. Ale čo je laser v medicíne?

Všeobecne povedané, laser je špecifický svetelný zdroj. Má množstvo rozdielov od iných zdrojov, vrátane koncentrácie a zamerania. Používateľ má možnosť nasmerovať lúč svetla do požadovaného bodu a zároveň sa vyhnúť rozptylu a strate cenných vlastností.

Vo vnútri lúča dochádza k indukcii v atómoch a molekulách, ktoré je možné presne prispôsobiť potrebám. Technológia zariadenia a obsluha laserového systému je jednoduchá a zahŕňa 4 hlavné prvky:

  1. Zdroj napätia (čerpadlo). Inými slovami, energia do práce.
  2. Nepriehľadné zrkadlo, ktoré funguje ako zadná stena nádoby, kde sa nachádza aktívne médium.
  3. Priesvitné zrkadlo, cez ktoré generovaný lúč vychádza do svetla.
  4. Priamo aktívne prostredie. Nazýva sa to aj generujúci materiál. Ide o látku, ktorej molekuly tvoria laserový lúč so špecifikovanými vlastnosťami.

Rozdelenie očných laserov do typov prebieha presne podľa posledného kritéria.

Teraz sa v praxi na liečbu očí používajú nasledujúce typy laserov:

  • Excimer. Tento typ systému vytvára pracovné žiarenie v ultrafialovom rozsahu spektra (od 193 do 351 nanometrov). Používa sa na prácu s lokálnymi oblasťami poškodeného tkaniva. Líši sa vysokou presnosťou. Povinné pri liečbe glaukómu a negatívnych zmien na rohovke očná buľva. Po jeho práci sa obdobie zotavenia výrazne skracuje.
  • Typ argónu. Ako aktívne médium sa používa plynný argón. Lúč sa tvorí v rozsahu vlnových dĺžok medzi 488 a 514 nanometrami, čo zodpovedá modrej a zelenej časti spektra. Hlavným smerom aplikácie je eliminácia patológií v cievach.
  • Kryptónový vzhľad. Pracuje v žltej a červenej oblasti spektra (568 - 647 nm). Zvlášť užitočné pri práci na koagulácii centrálnych lalokov sietnice.
  • dióda. Infračervená časť vlnového spektra (810 nm). Líši sa hlbokým prienikom do membrány krvných ciev a je užitočný pri liečbe makulárnych oblastí sietnice.
  • Femtosekunda. Lasery pracujúce v infračervenej oblasti. Často v kombinácii s excimerom v jednotný systém. Odlišovať sa vysoká rýchlosť, čo umožňuje ich použitie pre pacientov s tenkou rohovkou. Vysoká presnosť práce umožňuje vytvorenie rohovkového laloku v danom mieste s nastavenými parametrami.
  • Héliový neón. Pracovná vlnová dĺžka 630 nm. Dôležitá pomôcka v rukách očného lekára. Pretože má silný stimulačný účinok na tkanivá, zmierňuje zápaly a podporuje regeneráciu tkanív.
  • Desať kyseliny uhličitej. Infračervený rozsah (10,6 µm). Používa sa na odparovanie tkaniva a odstránenie malígnych výrastkov.

Okrem tejto gradácie existujú:

  • Výkonné, ktoré majú výrazný vplyv na povrch.
  • Slabý, ktorého vplyv je takmer nepostrehnuteľný.

Výkon je tiež určený látkou použitou v systéme.

Kto vynašiel laser a kedy bol prvýkrát použitý v očnej chirurgii?

Technológiu stimulovaného zosilnenia svetla predpovedal Einstein počas prvej svetovej vojny. Vo svojich prácach opísal fyzikálne základy lasera. Potom, takmer 50 rokov, mnohí vedci pracovali na základných prvkoch teórie laserov, ktoré položili silný základ pre rozvoj odvetvia vedomostí.

V roku 1960 Thomas Maiman predviedol prvý funkčný laserový prototyp. 16. máj toho roku sa považuje za narodeniny laserových systémov - Nová éra vo vývoji ľudstva.

Vzhľad zariadenia podnietil štúdium jeho praktické uplatnenie najmä v medicíne. Už v roku 1963 sa objavili prvé publikované výsledky výskumu laserovej koagulácie, ktorý viedli Campbell a Zweng. Krasnov čoskoro zdôvodnil možnosť využitia efektu fotobreaku na liečbu šedého zákalu. Na amerických klinikách koncom 70. rokov sa aktívne používali ako alternatíva k skalpelu, čo znížilo stratu krvi a zabezpečilo vysokú presnosť rezov.

Teraz sa laser stal základom modernej oftalmológie.

Princíp činnosti a charakteristiky lúča

V závislosti od zariadenia, aktívneho generujúceho média a nastavení systému môžu tieto zariadenia vykonávať rôznu prácu. Princíp lúča umožňuje lekárovi programovať optimálna liečba. V modernej oftalmológii sa rozlišujú tieto princípy pôsobenia lasera na tkanivá:

Laserová koagulácia. Pod tepelným vplyvom sa odlúpnuté časti tkaniva zvaria a obnoví sa štruktúra tkaniva.

Fotodeštrukcia. Laser sa zahreje na maximálny výkon a odreže tkanivo pre následnú obnovu.

Fotoodparovanie. Pri dlhšom ošetrovaní miesta špeciálne vyladeným laserom dochádza k odparovaniu tkaniva.

Fotoablácia. Bežná operácia, ktorá vám umožní odstrániť poškodené tkanivo s maximálnou starostlivosťou.

Laserová stimulácia. Princíp fungovania tejto metódy zaisťuje tok fotochemických procesov, ktoré majú stimulačný a regeneračný účinok na tkanivá oka.

Očné laserové zariadenie

Určujúcim prvkom pri prevádzke lasera je aktívne médium. Látka použitá v práci určuje využitie zdroja energie. Každý plyn vyžaduje špecifický nosič energie a spôsob dodávky energie.

Základné prvky konštrukcie sú opísané vyššie. V očných laserových zariadeniach sa osobitná pozornosť venuje riadeniu systému. Lekár dostane možnosť nastaviť laser s vysokou presnosťou. Systém senzorov a ovládacích pák umožňuje široký okruh operácií.

Bezpečnosť lasera: Čo by mal oftalmológ vedieť

Každé zariadenie má technický pas, ktorý podrobne popisuje parametre zariadenia. Tieto charakteristiky určujú škodlivosť zariadenia a potrebné bezpečnostné opatrenia. Optometrista pri dlhodobej práci s laserom musí prísne dodržiavať predpísané normy správania, aby sa zabránilo zraneniu:

  • Pri práci so zariadením musíte nosiť ochranné okuliare so špecifikovanými vlastnosťami, ktoré sú určené na ochranu pred konkrétnym typom žiarenia.
  • Prísne dodržujte pracovný harmonogram – určite si robte prestávky v práci!
  • Ak existujú kontraindikácie ( zhubné nádory, individuálne indikácie, tehotenstvo) je zakázané pracovať s laserom!

Využitie laserových technológií v oftalmológii poskytuje kvalitnú diagnostiku, rýchle prijatie správneho rozhodnutia a dosahovanie vynikajúcich výsledkov pri operáciách akejkoľvek zložitosti.

Existujúce laserové systémy možno rozdeliť do dvoch skupín:

  • - výkonné lasery na neodým, rubín, oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, argón, pary kovov atď.;
  • - lasery, ktoré produkujú nízkoenergetické žiarenie (hélium-neón, hélium-kadmium, dusík, farbivo atď.), ktoré nemajú výrazný tepelný účinok na tkanivá.

V súčasnosti sú vytvorené lasery emitujúce v ultrafialovej, viditeľnej a infračervenej oblasti spektra.

Biologické účinky lasera sú určené vlnovou dĺžkou a dávkou svetelného žiarenia.

Rozptyľovanie v tkanivách závisí od vlnovej dĺžky laserového lúča, respektíve od stupňa jeho absorpcie. Pre žiarenie s vysoký stupeň absorpcie (K=100 - 1000 cm -1), ktoré generujú napríklad excimerové, erbiové a oxid uhličité lasery, podradnú úlohu zohráva rozptyl. Pre žiarenie v blízkej infračervenej oblasti, od 2 do 8 mm prenikajúce do stredne pigmentovaných tkanív, dominuje rozptyl. Pre svetlo iných vlnových dĺžok (hlavne vo viditeľnom rozsahu) zohráva významnú úlohu absorpcia aj rozptyl.

Konvenčne možno štruktúry oka rozdeliť do troch skupín podľa ich optických vlastností:

  • -pigmentované tkanivá fundu, riasnatého telieska a dúhovky obsahujúce melanín.
  • - nepriehľadný voči viditeľné svetlo tkanivo skléry, svaly, neobsahujúce žiadny alebo takmer žiadny melanín.
  • - optický prostredie, pozostáva z vody až do 99%.

Hodnoty absorpcie a priepustnosti pre tieto tri skupiny v celom optickom spektre sú znázornené na obrázku 6.

Obrázok 6 - absorpčné spektrá glukózy, vody a melanínu.

Pri liečbe očných ochorení sa zvyčajne používajú: excimer laser(s vlnovou dĺžkou 193 nm); argón(488 nm a 514 nm); krypton(568 nm a 647 nm); dióda(810 nm); ND:YAG laser s zdvojnásobenie frekvencie(532 nm), ako aj generovanie pri vlnovej dĺžke 1,06 mikrónu; hélium-neón laser(630 nm); desať- oxid uhličitý laser(10,6 um). Vlnová dĺžka laserového žiarenia určuje rozsah lasera v oftalmológii. Napríklad argónový laser vyžaruje svetlo v modrom a zelenom rozsahu, ktoré sa zhoduje s absorpčným spektrom hemoglobínu. To umožňuje efektívne využiť argónový laser pri liečbe vaskulárnych patológií: diabetická retinopatia, trombóza sietnicových žíl, Hippel-Lindauova angiomatóza, Coatesova choroba atď.; 70% modrozeleného žiarenia je absorbované melanínom a používa sa najmä na ovplyvnenie pigmentových útvarov. Kryptónový laser vyžaruje svetlo v žltej a červenej oblasti, ktoré sú maximálne absorbované pigmentovým epitelom a cievovkou, bez toho, aby došlo k poškodeniu nervovej vrstvy sietnice, čo je obzvlášť dôležité pri koagulácii centrálnych oddelení sietnica.

Diódový laser je nevyhnutný pri liečbe rôznych typov patológií makulárnej oblasti sietnice, pretože lipofuscín neabsorbuje jeho žiarenie. Diódové laserové žiarenie (810 nm) preniká do cievnatka oči do väčšej hĺbky ako žiarenie argónových a kryptónových laserov. Keďže jeho žiarenie sa vyskytuje v infračervenej oblasti, pacienti počas koagulácie nepociťujú oslepujúci účinok. Polovodičové diódové lasery sú menšie ako lasery s inertným plynom, môžu byť napájané batériami a nepotrebujú vodné chladenie. Laserové žiarenie je možné aplikovať na oftalmoskop alebo štrbinovú lampu pomocou optiky zo sklenených vlákien, čo umožňuje použitie diódového laseru v ambulancii alebo na nemocničnom lôžku.

Neodymový ytriový hliníkový granátový laser (Nd:YAG laser) so žiarením v blízkej infračervenej oblasti (1,06 μm), pracujúci v pulznom režime, slúži na presné vnútroočné rezy, disekcie sekundárna katarakta a formovanie žiakov. Zdrojom laserového žiarenia (aktívne médium) v týchto laseroch je irídium-hliníkový granátový kryštál so zahrnutím atómov neodýmu v jeho štruktúre. Tento laser "YAG" je pomenovaný podľa prvých písmen emitujúceho kryštálu. Nd:YAG-laser so zdvojením frekvencie, vyžarujúci na vlnovej dĺžke 532 nm, je vážnym konkurentom argónovému laseru, keďže sa dá využiť aj pri patológii makulárnej oblasti.

He-Ne lasery sú nízkoenergetické, pracujú v kontinuálnom režime žiarenia, majú biostimulačný účinok.

Excimerové lasery vyžarujú v ultrafialovom rozsahu (vlnová dĺžka - 193-351 nm). Pomocou týchto laserov je možné pomocou procesu fotoablácie (odparovania) odstrániť určité povrchové oblasti tkaniva s presnosťou až 500 nm.

Očné lasery používané pri korekcii zraku sa vo svojej dobe stali skutočným prelomom v liečbe očných patológií. Táto metóda korekcie zostáva hlavným smerom modernej oftalmológie. S pomocou čoraz väčšieho pokroku v tejto oblasti lekári ľahko a jednoducho vyriešia problém a prinavrátia zrak miliónom ľudí rôzne formy jeho porušenia.

Aké sú výhody a nevýhody týchto systémov?

Čítanie!

Excimerové oftalmologické lasery na korekciu zraku

Predtým, ako sa začneme zaoberať touto témou, musíme sa rozhodnúť o niektorých bodoch.

Indikácie pre laserovú mikrochirurgiu sú:

  1. Glaukóm katarakta
  2. Atrofické procesy v sietnici spôsobené vekom pacienta
  3. Krátkozrakosť, ďalekozrakosť a astigmatizmus
  4. Riziko odlúčenia alebo roztrhnutia sietnice
  5. Sekundárne zmeny na sietnici pri diabetes mellitus atď.

V oftalmológii, v prvom z medicínskych odborov, začali na liečbu chorôb využívať laserové žiarenie, t.j. — chirurgický zákrok patológia optického aparátu oka.

Video: Laserová korekcia zraku


V súčasnosti oftalmológovia praktizujú množstvo laserov, vrátane excimerových (čítaj - dvojitých), od rôznych výrobcov, vrátane:

  • Domáce.
  • americký.
  • nemecký.
  • japončina.

Zvážte ich niektoré typy, vlastnosti a ďalšie body.

Operácie

Vďaka technológiám, ktoré sa používajú na vykonávanie operácií s excimerovými lasermi, z okuliarov a kontaktné šošovky zbaviť sa ľudí, ktorí ich nosia kontraindikované (hasiči, vojaci atď.).

Indikácie pre laserovú korekciu:

  1. Krátkozrakosť.
  2. Ďalekozrakosť.
  3. a iné patológie.

Takže detaily.

Tento druh lasera súvisí s plynovými laserovými zariadeniami.

Čo je excimer? Skratka, doslova preložená ako vzrušený dimér.

V praxi sa spravidla používajú excimerové lasery emitujúce fotóny v ultrafialovom spektre.

  • Vysoká účinnosť a spoľahlivosť.
  • Vysoká rýchlosť - operácia netrvá dlhšie ako 20-15 minút.
  • Minimálna bolesť a riziko komplikácií.
  • Skrátenie času – náprava prebieha bez hospitalizácie v režime „jeden deň“.
  • Účinok v každom veku.
  • Bezpečnosť používania.
  • Minimálny čas zotavenia po korekcii.

MIMOCHODOM: V niektorých prípadoch vysokovýkonné pulzné svetlo nahradí skalpel bez zvýšenia teploty a tepelnej deštrukcie buniek, ktoré by mohli zničiť hlbšie tkanivá.

Dielo všetkých používaných v modernom klinickej praxi sa excimerové lasery vykonávajú v pulznom režime s rovnakým rozsahom vlnových dĺžok. Rozdiel medzi zariadeniami je tvar laserového lúča(letová škvrna, skenovacia štrbina) a v zložení inertného plynu.

Každý impulz zabezpečuje odparenie vrstvy rohovky, ktorej hrúbka je 0,25 mikrónu.

Vďaka tejto presnosti dostávajú oftalmológovia najlepšie skóre pomocou excimerového lasera.

Modely excimerových laserov:

  1. VISXSTAR S4IR– produkty svetového lídra vo výrobe zdravotníckej techniky Abbott rozširujú možnosti pre očných chirurgov.
  2. ZEISS MEL-80- jeden z predstaviteľov najnovšej generácie používa sa na refrakčnú chirurgiu.
  3. Technolas 217z100- Nemecký výrobok pomáha lekárom v boji s krátkozrakosťou, ďalekozrakosťou a astigmatizmom rôzneho stupňa.
  4. FS200 WaveLight– zariadenie laserov najnovšej generácie s veľmi vysokou rýchlosťou, ktoré umožňuje vytvarovať chlopňu z rohovky za šesť sekúnd.
  5. - široko používaný v refrakčnej oftalmologickej chirurgii.
  6. IntraLase FS60- vysoká frekvencia a krátke trvanie impulzov umožňuje oddeliť vrstvy rohovky bez tepelných a mechanických vplyvov na okolité tkanivá oka.
    V kombinácii s aberometrom VISX Star S4 IR a WaveScan laserová korekcia videnia zohľadňuje aj tie najmenšie nuansy a vlastnosti zrakového systému pacienta.

Femtosekundové lasery v oftalmológii - výhody a nevýhody, indikácie na použitie

Femtosekundový laser je super krátky pulz s 1 pulzom za femtosekundu. To umožňuje oftalmológom preniknúť do tkanív očí bez krvi, bez vážneho zranenia.

Operácie vykonávané touto technikou sú najbezpečnejšie. Je pravda, že je to trochu zastarané.

Femtosekundový laser sa používa na odstránenie patologických oblastí rohovky a vytvorenie jej nového tvaru v:

  • myopický astigmatizmus.
  • Hypermetropický astigmatizmus.
  • Implantácia intrastromálnych krúžkov pri keratokonuse.
  • Astigmatizmus s refrakčnými chybami strednej a miernej závažnosti.
  • Krátkozrakosť, ďalekozrakosť.
  • Čiastočná keratoplastika (napríklad s).
  • Vrstvené alebo prostredníctvom "transplantácie" rohovky atď.

Osvedčené, vysoko presné a maximálne bezpečným spôsobom korekcia zraku, ktorá nemá prakticky žiadne kontraindikácie:

  1. Poskytuje rýchlosť (pacient ide domov 1 hodinu po operácii) a absenciu priamych kontaktných oftalmologických nástrojov.
  2. Umožňuje vyhnúť sa nepohodliu pre pacienta, traume, vedľajšie účinky a neúspešné operácie.
  3. Zaručuje prienik do tkanív rohovky presne do hĺbky určenej odborníkom.
  4. S možnosťou vytvorenia rohovkových lalokov rôznych konfigurácií z oddelených tkanív a odstránením refrakčných chýb.
  5. Pri rýchlom uzdravení a redukcii na minimum rehabilitácií atď.

Nevýhody metódy nie sú toľko, ale hlavnými nevýhodami sú vysoké náklady na liečbu a možný rozvoj dočasného astigmatizmu po operácii.

PAMATUJTE SI: Efekt takzvaného „kupolovitého rezu“, ku ktorému dochádza pri tomto spôsobe liečby, zhoršuje videnie pacientov v noci a večer pri šoférovaní.

Mikrokeratómy v oftalmológii pre laserovú operáciu očí

Aký bude výsledok laserová korekcia vízia?

Tu zohráva úlohu veľa faktorov, vrátane:

  • Skúsenosti špecialistu, ktorý tieto manipulácie vykonáva.
  • Použitá liečebná metóda.
  • Laser, ktorý bude aplikovaný počas tohto postupu atď.

Avšak mikrokeratóm, prístroj na laserové operácie na oči, tiež zaujíma významné miesto.

Toto zariadenie, ktoré funguje offline - teda bez účasti elektriny - sa používa pri vedení (bez účasti mikronoža).

Úlohou špecialistu je pomocou prístroja oddeliť horné vrstvy rohovky. Vďaka tomu je možné vykonávať operácie na oboch očiach súčasne.