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激光在眼科领域的应用及其原理分析

2019年11月07日 文章来源:网络整理 热度:80℃ 作者:刘英

激光虽然已在医学领域的各个方面得到了普遍的应用,但在眼科领域的应用最为广泛而深入。这是因为眼球本身就是一个光学系统,光线可以通过屈光间质到达眼球的各层组织,由于激光具有的波长的一致性、方向性好等优点,可以应用不同波长的激光,目标准确地针对眼球的不同组织发挥作用,所以在医学领域中首先应用于眼科,而且范围最广,已经形成了激光医学的一门分支学科—激光眼科学。

一、激光对眼病的治疗

1、不同波长的激光对眼组织的作用

不同部位的眼组织,由于所含色素的不同,对不同波长激光的吸收存在明显差异,选择激光治疗时,首先应考虑到这种激光在其靶组织中有高的吸收率,而其所经过的路径上的屈光间质及其它组织对它的吸收越少越好。总的来说,黑色素对波长越短的光线吸收率越高,但差别不是很大;含氧血红蛋白对蓝、绿、黄光的吸收率很高,而对红光及红外光基本上不吸收;叶黄素则对蓝光有较高的吸收率。因此,兰、绿、黄光常用于虹膜、房角组织、视网膜色素上皮层及新生血管膜等,其中蓝光因能被叶黄素大量吸收,故不能用于黄斑区,以免损伤视网膜神经上皮层;红光及红外光虽然只能依赖于黑色素的吸收,但能穿透薄的出血到达脉络膜内层及视网膜色素上皮层,且不被叶黄素吸收、散射较少,故常用于屈光间质欠清、视网膜有薄的出血、黄斑区组织等,但对无色素或脱色素区效果较差,并且由于穿透性强而易于损害眼底深部组织。波长短于295nm的紫外光则多为角膜组织所吸收,不能到达眼内组织,所以目前仅用于角膜手术。

2、激光治疗眼病的原理

激光作用于眼球,并被组织吸收后,眼球组织会发生一系列的变化,这就是激光治疗的基础。

①、光致发热作用

是指生物组织吸收激光能量后,将其光能转化为热能的过程,是激光治疗眼病中最常见的一种方法。因热致局部组织反应水平的不同,又有热致温热、凝固、汽化、穿孔和切割等一系列反应,影响眼组织反应水平的因素,除与激光功率密度有关外,还与受照组织对相应波长激光能量的吸收率大小、激光照射持续的时间等有关。光致发热作用还可导致压强和化学作用等二次理化反应。

②、光致化学作用

是指生物组织吸收激光能量并将光能转变成化学能所导致的化学反应。主要有四种类型:即光致分解、光致氧化、光致聚合和光致敏化。在眼科治疗中常见到的是光致分解和光致敏化。前者如用波长为193nm的ArF准分子激光作“冷光刀”来分解生物分子化学键,“切割”角膜。后者的典型例子是用光动力学疗法治疗视网膜母细胞瘤。

③、电磁场作用

光是变化着的电磁波,因生物组织与光波段内的电磁作用而导致的一系列生物效应过程称为光的电磁场作用。其中主要是强电场作用。对于普通光,由于光功率密度很低,所以注意不到其电场的生物作用。但激光使光能量在空间上高度集中,如采用Q开关、锁模等技术,又使它在时间上也高度集中,就能产生相当大的电场强度,从而引起明显的生物效应。

④、光致压强作用

一定功率密度的激光,还可以产生光致压强作用,这种压强的产生可有多种原因,如激光辐射、热致汽化反冲、热致膨胀、膨胀致超声、场致散射、场致伸缩等引起。这种光致压强可作用于眼部产生生物效应。

⑤、汽化、切割、打孔原理

高功率密度的连续波激光作用于生物组织,并被生物组织吸收致热,所致温度达到100℃时,含水量达60%~80%的组织其内的液体开始沸腾,出现蒸汽压力,但由于表面封闭,犹如压力锅那样,当连续吸收激光能量时,组织内的温度和气压迅速提高,直至超过密封组织的弹力限度时,蒸汽冲破表面喷射而出,同时组织碎片也被气流裹挟而出。

一般讲的“汽化”,是指对病灶及赘生物进行烧灼,即进行表面汽化,若为线状汽化即称为切割,若为点状汽化即称为打孔。对于吸收相应能量的特定组织,进行汽化时的深度与激光照射的时间和功率密度成对比。

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