Лечение катаракты за 35 000 руб.
Ученье – свет… и скидка!

Как устроены эксимерные лазеры

ЭКСИМЕРНЫЕ ЛАЗЕРЫ: устройство и принципы работы

Когда лазерное излучение достигает определенной поверхности, мы сталкиваемся с 4 основными феноменами, характерными для лазера:

  • поглощение
  • проведение или передача
  • рассеивание
  • отражение.

Рассеивание и отражение имеют не столь большое значение при работе лазера на роговице, а поглощение и передача важны и зависят от длины волны лазерного излучения. Передача наиболее важна при длине волны от 400 до 1600 нм, когда Argon или YAG лазерные лучи проходят через роговицу без всякого воздействия. Если длина волны меньше 350 нм (УФ излучение), поглощение преобладает над эффектом испарения тканей роговицы.

Слово «эксимер» (eximer) происходит из слияния двух слов, описывающих вид химического соединения «возбужденный димер» (excited dimer). В эксимерной хирургии используется газовая смесь аргон и флюорид. Электрическим полем создается мощный электрический импульс, который приводит к нестабильности и возбуждению атомов, которые в свою очередь возбуждают электроны, заставляют их потерять стационарный уровень и переместиться на одну орбиту выше (возбужденный димер). Когда в спокойном состоянии электрон возвращается на свою обычную орбиту, высвобождается энергия в виде фотона с длиной волны 193 нм. Эта световая энергия направляется в резонансную камеру лазера, быстро отражаясь между не передающим и порционно передающим зеркалом, что умножает феномен возбуждения. Высокоинтенсивный световой луч превращается в монохроматическое излучение с энергией потока от 180 до 200 mj/cm². Эта длина волны обладает световой энергией, которая может разрушать роговичные мостики с минимальной травмой для окружающих тканей и минимальным термальным эффектом, обладает высоким индексом поглощения водой с отсутствием мутагенного воздействия на ДНК.

Эксимерный лазер состоит из следующих частей:

Схема устройства эксимерного лазера (Л.И. Балашевич, 2002 г.). 1 – лазер; 2 – полупрозрачное зеркало; 3,4,5 – оптический путь и формирующая система; 6 – операционный микроскоп; 7 – операционный стол; 8 – корпус прибора.
  1. Полость лазера - специальная полость, где газовая смесь ArF с помощью электрического разряда образует лазерное излучение. Эта конструкция из керамического материала не пропускает излучение.
  2. Газовый баллон - одни эксимерные лазеры оснащены камерой, которая содержит готовую к работе газовую смесь, другие состоят из двух отдельных полостей, содержащих газы, которые будут смешиваться на следующем этапе. Некоторые лазеры используют газовые емкости, в которых содержится азот, проходящий по оптическому пути впереди, очищая его предварительно.
  3. Оптический путь - набор оптических структур, через которые проходит лазерный луч, чтобы достичь роговицы. В течение этого пути используются зеркала, линзы, призмы, что позволяет получить максимально однородный (гомогенный) луч. Каждый производитель эксимерных лазеров имеет свою систему гомогенизации.
  4. Компьютер - на протяжении всех этапов лазерной коррекции зрения специальные компьютерные системы регулируют образующуюся в баллоне энергию для поддержания постоянного потока газа в течение всей процедуры.
  5. Система подачи лазерного луча в различных моделях эксимерных лазеров может различаться:

Рисунок 2. Основные методы сканирования роговицы (Л.И. Балашевич, 2002): а – широким пучком; б – щелью; в – летающей точкой

А) Широкий пучок лазера: первые лазерные аппараты были основаны на системе излучения, которая представляла собой большой лазерный луч, удаляющий роговичную ткань слой за слоем. Недостатки такого типа абляции следующие – малая оптическая зона, отсутствие переходной зоны, значительный термальный эффект, который проявлялся центральными островками в виде «эффекта маски».  Последние генерации эксимерных лазеров подают луч в виде различных типов сканирующего пятна и сложного алгоритма.

Б) Пятно различного диаметра: в результате движения диафрагмы изменяется диаметр проходящего луча. С такой системой    возможно выполнять большую часть абляции бóльшим диаметром пятна, а заканчивать процедуру меньшим пятном.  Система Visx  по технологии может изменять пятно излучения от 0,65 нм до 6,5 нм.

В) Сканирующая щель: диафрагма создает прямоугольный луч различного размера, который распространяется по роговице линейной или ротационной системой.  Теперь возможно распределять щель малыми прямоугольниками для проведения сложных профилей абляции. Подобную технологию абляции применяет производитель эксимерных лазеров Nidek.

Г) Летающая точка: лазерный луч имеет фиксированный малый диаметр, который варьирует между 1 нм и 0,54 нм. Этот размер может быть постоянно фиксированным (производители WaveLight, Zeiss, Schwind) или иметь 2 размера – 1 и 2 нм (производитель Bausch + Lomb).  Профиль абляции получают за счет серии сканирующих лазерных точек на роговице, попадающих в разное время на разные точки роговицы, удаляя ткань. Высокая скорость движения луча существенно уменьшает время операции. Диапазон частоты составляет от 100 Hz до 1 KHz.  Сложная система движущихся зеркал контролирует направление лазерного луча, который запрограммирован избегать избыточного нагрева роговицы за счет чередования обрабатываемых частей роговицы быстро по времени. Точность и реагирование системы слежения за глазом (eye-трэкинга) позволяет избежать децентрации и нерегулярного лечения.