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| 准分子激光治疗原理 |
| [ 2008-03-14 11:37:10 ] |
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（一）前言
准分子激光角膜屈光手术是通过激发气态氟化氩所产生的“冷激光”，经过计算机控制，对角膜前表面进行精确切削，改变角膜曲率从而达到矫正屈光不正的目的。
准分子激光是指受激二聚体所产生的激光，准分子激光角膜屈光手术所采用的工作气体为ArF，产生波长193nm的激光。手术医生在矫治前将采集到的参数输入计算机，由计算机控制切削范围和深度。通过每一激光脉冲准确破坏细胞间的分子键，在角膜中心削出一个光滑的平面。每个脉冲切除一薄层中心角膜组织，多个脉冲照射到角膜组织上后，角膜曲率变平，光线能够直接聚焦到视网膜上，视力变得清晰。
准分子激光是一种超紫外光波，可以使被照射的组织气化，因而切削精度非常高，它又是一种冷激光，对照射周围组织不产生热效应，无破坏作用，因此安全性极高LASIK 是准分子激光角膜屈光手术中最常用的手术方式，又称准分子激光原位角膜磨镶术。它是在PRK基础上发展起来的一种更先进的激光手术。此方法是先用角膜板层刀在角膜上制作一个直径为8.25-9.75mm、厚度为130-160 微米的带蒂角膜瓣，包括上皮层、前弹力层和部分基质层，然后对瓣下基质层进行激光切削。因其保留了正常的角膜结构，术后恢复快，不影响日常生活、学习和工作。
（二）原理具体解释
准分子激光： 是指受激二聚体所产生的激光。它不是稳定的分子，是在激光混合气体受到外来能量的激光所引起的一系列物理及化学反应中曾经形成但转瞬即逝的分子，其寿命仅为几十毫微秒，准分子激光是一种脉冲激光，因谐振腔内充入不同的稀有气体和卤素气体的混合物而有不同波长的激光产生。波长范围为157~353nm。激光屈光性角膜手术所用的工作气体为ArF，所产生的是193nm的准分子激光，它是一种超紫外线光波，每一发激光到组织时，可以使组织分子气化，因此它的准确度非常高，而且因为它是一种冷激光，所以对于被照射部位旁边的组织不产生热效应，靠着这种准确的气化，可以把眼角膜精确的切去一层，但对角膜的构造不会产生不良的效应。
准分子激光产生的机理及氩氟混合气体激光的特性： "Excimer"这个名词是由 两个字结合而成，原意是"被激发的两分子"。Dimer所指的是惰性气体和卤素两种元素。基态下的惰性气体原子，其电子壳层全部被填满，故化学性能比较稳定，不可能和其他原子结合成为稳定的分子，但是当它们受到激光时，由于电子被激光到更高轨道上而打破最外层的满壳层电子分布时，则可和另一原子形成一个短寿命的分子，这种处于激发态的分子被称为受激光准分子，简称准分子。不同的惰性气体和卤素的短暂的结合混合物于解离时会释放出不同波长的准分子。主要有三种：ArF，193nm；KrF，249nm；XeF，351nm。现在用于临床的氩氟（ArF）混合物产生的193nm波长的超紫外冷激光，其光子能量很大，与生物组织作用时发生的不是热效应而是光化效应，使细胞组织气化，但对周围组织无影响。
手术中激光的作用： 屈光性角膜手术中通过激光的高能爆破效应（气化）来切削角膜层，只有万分之三毫米的厚度，目前，准分子激光由于角膜中心区域（直径大约60~80mm）大小的局限也受到了限制，而治疗过程中激光只切削了角膜厚度的5~10％（角膜切削厚度和图形是由术前检查和计算决定的），而这些数据通过眼科医生输入计算机系统中计算出切削的图形。正是准分子激光系统的计算机技术使医生精确地控制着手术的进行。
角膜的特性： 角膜的屈光力为+43.05D，占总屈光力的70％，其中角膜前面的屈光力是+48.83D，其后面的屈光力为-5.88D，由此可见，眼球的屈光力主要决定于角膜，而角膜的屈光力主要决定于其前表面的折射力（弯曲半径），因此改变角膜前表面的弯曲半径以矫正眼球屈光力不仅是可行的而且是有效的，并且是一个较容易被操纵的可变参数。
常用氩氟两种气体混合产生的波长为193nm紫外光矫正屈光不正，其原理是通过准分子激光光脉冲准确地击中细胞的分子键，每脉冲移除0.2μm之深度，以校正角膜的曲率，达到重塑角膜弯曲度的目的。例如角膜中央部分被削薄，可以得到凹透镜的效果（近视）；周边部被削薄，中央保留，则可造成凸透镜的效果（远视）；椭圆形的切割（散光），均可使光线聚集于视网膜上，而重获清晰的"裸眼视力"。
准分子激光的生物学特性： 凡激光和生物组织相互作用后所引起的生物组织方面的任何改变，都称为激光的生物效应。准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应，而是光化反应。所谓光化反应，是指组织受到远紫外光作用时，会断裂分子之间结合键，将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪，对周围的组织则没有影响。准分子激光的光能量几乎完全被角膜上皮细胞、Bowman's膜和基质吸收。英国Marshall用氢氟准分子激光对动物角膜作光解切除，并进行了超微结构检查，实验发现光解切口边界清晰，周围无热损伤现象。
193nm的氩氟准分子激光有许多特点适合应用于角膜屈光手术。其每一个脉冲具有高达6.4eV的能量，这个能量远超过结合分子碳和碳键的结合能量3.5eV，因此光子可以打断分子之间的结合键，将组织分离成挥发性的碎片，此波长的，激光吸收范围极窄，大约介于3.7~3.9μm之间，也就是超过这个范围的组织还会吸收到激光，每一发激光可以切削0.2~0.25μm厚度的生物组织，而且每次一致性良好，还会有忽深忽浅的情况产生，因此，切割深度和激光发射数目成正比。由于激光的整个脉冲只有10~20μs，因此其热扩散效应非常小，周围仅有0.3~0.8μm的组织会受到伤害。另外，由于电磁波对于角膜的穿透力随着波长的缩短而减少。在400nm以下，穿透力减至零。故193nm波长的远紫外线导致无角膜穿透力。因此对于眼球内部的组织没有任何不良副作用。
准分子激光切削角膜的能力，具有超细微的精密度和超细微的损伤程度。193nm波长远紫外光只产生很少的热效应，从而对周围组织损伤限制在很小的范围。而且，还提供了特别平滑的切削平面。切削速度约为每个脉冲0.25μm，相当于头发丝的1/200。尽管这种远紫外线产生的热效应非常少，但也不等于零，每个激光脉冲的切削面上会造成小于1μm的微小损伤。因此准分子激光要比任何其他眼科激光精确50~1000倍。激光脉冲频率可以增加，但热能和切削产生的烟雾散逸需要一些时间 。
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