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    飞秒激光
    • 作者:视觉光学调控技术与应用专业委员会 更新时间:2015-1-4 10:26:34 来源:江苏省光学学会 【字号: 】 本条信息浏览人次共有
    一、飞秒激光简介
          飞秒(femtosecond),是标衡时间长短的一种计量单位,一飞秒就是10的负15次方秒,也就是1/1000万亿秒。飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光,它的持续时间非常短,只有几个飞秒,它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍,是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段,这是飞秒激光的一个显著特点。飞秒激光的第二个显著特点就是瞬时的高功率,可达到百万亿瓦,比目前全世界发电总功率还要多出百倍。
    飞秒激光在物理学、生物学、化学控制反应、光通讯等领域中得到了广泛应用。特别值得提出的是,由于飞秒激光具有快速和高分辨率特性,它在病变早期诊断、医学成象和生物活体检测、外科医疗及超小型卫星的制造上都有其独特的优点和不可替代的作用。物质在高强度飞秒激光的作用下会出现非常奇特的现象:气态、液态、固态的物质瞬息间变成了等离子体。这种等离子体可以辐射出各种波长的射线的激光。高功率飞秒激光与电子束碰撞能够产生硬X射线飞秒激光,产生β射线激光,产生正负电子对。高功率飞秒激光在医学、超精细微加工、高密度信息储存和记录方面都有着很好的发展前景。高功率飞秒激光还可以将大气击穿,从而制造放电通道,实现人工引雷,避免飞机、火箭、发电厂因天然雷击而造成的灾难性破坏。利用飞秒激光能够非常有效地加速电子,使加速器的规模得到上千倍的压缩。高功率飞秒激光与物质相互作用,能够产生足够数量的中子,实现激光受控核聚变的快速点火。从而为人类实现新一代能源开辟一条崭新的途径。
     
    二、飞秒激光在医学中应用
          1.飞秒激光有着相当的精确定向性和定位性;
    “飞秒激光”手术的原理有两个,一个是光传输原理,一个是光爆破原理。首先,我们来看它的的光传输原理:手术前,医生将患者的基本信息和手术数据输入电脑。手术中医生操作“飞秒激光”机,用压平锥镜将角膜压平,保持激光头到角膜组织中激光聚焦点的精确距离。飞秒激光机按照医生设定的模式传输激光脉冲,在眼角膜上进行各种靶向切削。
     
          2.飞秒激光刀制作角膜瓣更平整更精确;
    飞秒激光的光爆破原理: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微米的眼角膜组织;蒸发眼角膜组织产生扩展的水泡和CO2气泡,水泡和气泡被眼角膜组织吸收,眼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飞秒激光脉冲, 这些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,在眼角膜组织中形成一层微小直径的气泡,使眼角膜组织分离,形成飞秒激光的切削面。LASIK(激光近视)手术中制作眼角膜瓣就是运用的这种切削模式形成水平的分离面和垂直面。
    飞秒激光脉冲还可以在角膜组织中进行任何角度和任何范围的堆砌聚焦,形成角度不同,范围不同的组织分离,所以,飞秒激光可以在角膜移植手术和lasik手术中对眼角膜进行片状切削,制作精美的植片和角膜瓣。
     
    三、飞秒激光治疗近视的优势
          1.大幅降低手术风险
    在传统板层刀手术中,如果刀片旋转过程中发生负压环松脱等意外,角膜瓣的制作将无法完成,手术只能等待三个月以后再做,给患者和医生带来极大的心理压力。而“飞秒激光”手术如出现类似意外的情况,医生只需将负压环再次戴上,立即补充激光即可,不需中断手术。因为飞秒激光在制作角膜瓣时,只产生一些水和气泡推开角膜组织,对组织无损伤,可对同一患处进行多次手术,安全性大大提高。同时值得注意的是,瞬时的高眼内压可能会对眼底有一定的损伤,相对于板层刀的瞬时高眼内压,飞秒激光的负压吸引压力会低很多,从而减小了对眼底的可能的损伤。
     
           2.嵌入式角膜瓣,复位更准确
    板层刀是水平切削的,而眼球表面是一个球体,所以制作的角膜瓣剖面呈“杯盖”型,与眼球基体的固着性不够好;而飞秒激光制作的角膜瓣与眼球基体呈“地下井盖”型嵌入式咬合,复位轻松咬合紧密。同时,它的激光光源也避免了因使用板层刀可能导致的金属碎屑残留。
     
           3.术后视觉质量更完美
      “飞秒激光”可以精确地打开眼部组织分子链,制作出更均匀更完美的角膜瓣,有效避免了板层刀制瓣可能出现的医源性像差等,避免了雾天、下雨天以及夜晚开车等视物条件下出现的眩光、模糊等情况,让近视者获得趋于完美的视觉质量。
     
           4.矫治范围更广泛
    过去受角膜厚度影响,有近10%的患者因近视太深、角膜太薄,基本无法接受传统的LASIK等激光手术。而飞秒激光手术不受角膜曲率的影响,对角膜偏薄、角膜曲率变异大的近视患者来说是一大福音。
     
    四、眼科临床应用的飞秒激光手术的种类
         目前用于眼科临床的治疗屈光不正的飞秒激光手术主要有两种:一种是部分飞秒激光手术,一种是全飞秒激光手术。我们知道传统准分子激光治疗屈光不正手术过程是由两个部分组成的,即由板层刀制作角膜瓣的过程和准分子激光治疗的过程所组成的。前面一种飞秒激光手术所使用的飞秒激光仪是制作角膜瓣的仪器,其仅仅替代了板层刀做瓣的手术部分,而后面的激光治疗部分还是由传统的准分子激光完成。所以这种手术方式只能称之为全激光手术,而不能称之为全飞秒手术。所以严格意义上来讲这并不是一种革新性的手术方式。而后者使用飞秒激光完整的替代传统手术的整个过程,即板层刀制作角膜瓣和准分子激光治疗的过程,这样才可以称之为全飞秒激光手术。
    目前可以完成全飞秒手术的飞秒激光仪仅有德国蔡司公司的VisuMax飞秒激光仪。VisuMax飞秒激光仪的全飞秒手术系统称为RELEX(包含Flex和Smile手术),其特点和优势是显而易见的:
    1.独特的3D立体切割能够改变各种切削参数,进行飞秒激光制瓣,以及飞秒角膜移植术和飞秒屈光手术.视物更清晰,治疗效果更好,特别是中高度近视无回退,夜间视力更好,术后并发症少。
    2.独特的曲面接触镜设计只接触角膜,不用压平角膜使过陡或过平的角膜也能手术适应症更多,更符合生物力学的制瓣。眼内压升高最小,视网膜和视神经在术中的潜在风险更小,避免炎症反应的产生
    3.手术全过程患者无固视丢失,能够看到固视光,将患者的固视点作为角膜瓣定位的最佳点使瓣中心更准确。患者术中更舒适。
    应该说,全飞秒激光手术是是新一代屈光手术的金标准,是未来屈光手术的发展方向。
     
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