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飞秒激光在眼科手术领域的应用

飞秒激光在眼科手术领域的应用

【概要描述】

飞秒激光在眼科手术领域的应用

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  • 发布时间:2020-02-26 10:29
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      激光技术与各产业的结合日渐紧密,其中飞秒超快激光作为高端微纳加工和生命科学领域的理想光源,已经被广泛应用于工业精密微加工和医疗微观精密治疗等领域。

     飞秒激光是指脉冲宽度<1ps的脉冲激光。一般情况下,被激光作用的物质,在100 fs的时间内电子吸收光子的能量而跃迁到高能级;为了达到平衡,电子会在1 ps的时间内将能量传递给晶格;在10 ps的时间内,这些能量将被逐步传递到材料内部。飞秒激光因为脉冲足够短,电子没有足够的时间将能量传递给晶格。其过程与传统的激光加工线性吸收不同,主要涉及多光子吸收,只有超过多光子吸收阀值的照射区域,才会出现明确的加工行为。因此,基于多光子吸收的光强依赖性,飞秒激光加工可以实现小于焦点光斑尺寸的精度加工。

     基于飞秒激光脉宽极窄,能量集中,热扩散时间短等特性,其超小损伤及严格的空间定位非常适合于生物组织的超精细切割。特别是在青光眼手术、视网膜成像的远视手术和白内障手术等眼科手术中,飞秒激光与角膜组织通过一种光致分解作用进行展开,组织在飞秒激光的作用下瞬间变成等离子体。由于等离子体产生的电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还大数倍,最终使组织通过光裂解爆破产生数以万计的微小气泡,最终实现及其精密的组织切割效应,能制作精确性非常高的角膜瓣厚度并减小发生角膜瓣并发症的概率。其原理大致如下:

     飞秒激光手术的光传输原理:

     手术前医生将患者的基本信息资料和手术数据输入电脑(包括激光聚焦的深度,也就是锥镜镜片底部到激光聚焦点的距离;角膜瓣的直径、蒂的大小和宽度;激光切削的能量等)。手术中医生操作飞秒激光机,用锥镜将角膜固定,从而保持激光头到角膜组织中激光聚焦点的精确距离。

激光聚焦的深度,也就是锥镜镜片底部到激光聚焦点的距离,飞秒激光机按照医生设定的模式传输激光脉冲,在角膜上进行各种靶向切削。简要地说,飞秒激光的光传输原理给我们印象最深的是光传输的精确定向性和精确定位性。

     飞秒激光手术的光爆破原理:

     激光脉冲聚焦到角膜组织中,产生光爆破;每一个脉冲的光爆破,产生一个微离子,每一个微离子,蒸发大约1微米的角膜组织;蒸发角膜组织产生扩展的水泡和CO2气泡,水泡和气泡被角膜组织吸收,角膜组织因此被分离。电脑控制的光学传输系统产生成千上万的激光脉冲,成千上万的激光脉冲按照密集的等宽度等间距的篱笆墙式的光栅模式,在同一深度聚焦,产生光爆破,在角膜组织中形成一层微小直径的气泡,使角膜组织分离,形成相应的分离面,也就是飞秒激光的切削面。

     诺派激光自主研发的Rainbow 1060 HP飞秒光纤激光器采用全光纤结构,可提供功率>1W,脉冲宽度<300fs的超短激光脉冲,适用于眼科手术等应用。该产品集成了诺派激光特有的“Smart-Lock”制造工艺和诊断技术,通过了严格的工业化测试标准,具有高稳定可靠性、免维护、易集成等优势。


 

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