Глаз и лазеры

Описание

Сразу же после появления лазеров (в 60-х годах) их уникальные возможности были использованы в медицине для лечения глазных болезней. Это и понятно, так как прозрачная роговица позволяет свету (обычному и от лазера) свободно проникать внутрь глаза. Особенный прогресс в применении лазерных технологий для лечения больных был достигнут в последнюю четверть века, а 90-е годы наверняка принесут с собой новые достижения в этой области.

Здесь нужно вкратце пояснить, что такое лазеры. Лазер — это оптический квантовый генератор, позволяющий формировать световое излучение в виде узконаправленного когерентного пучка. Свет солнца или от лампы распределен по волнам различной длины (участкам спектра), которые в своей совокупности и дают то, что мы считаем «белым» светом, плюс невидимое глазу излучение. Свет испускается природным источником во всех направлениях, похоже на то, как бродят по парку случайные посетители. Свет же от лазера, наоборот, характеризуется узким диапазоном длин волн и направлен в одном избранном направлении — наподобие колонны марширующих солдат.

Для создания такого однородного пучка света необходимы три элемента: источник, содержащий возбудимые атомы, устройство для их возбуждения и механизм обратной связи. Источник может быть газообразным, жидким или твердым, а для возбуждения (накачки) атомов (для перевода их на более высокий энергетический уровень) обычно применяют электрический контур или лампу накачки. Это возбужденное состояние длится менее одной тысячной доли секунды, и при возвращении атома на свой нормальный энергетический уровень происходит спонтанное испускание фотона.

Фотон — это элементарная частица электромагнитного излучения. Некоторые из фотонов сталкиваются с другими «накачанными» атомами, провоцируя их на сонаправленное излучение фотона, в результате чего формируется поток фотонов с одинаковой длиной волны, двигающихся в одном направлении. Этот процесс повторяется вновь и вновь, так как появляется все больше «накачанных» атомов, испускающих фотоны.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Механизм обратной связи состоит из пары параллельно расположенных на концах герметичной трубки зеркал. Одно зеркало полностью отражает свет, а другое является полупрозрачным, так что фотоны «мечутся» туда и обратно, и каждый их «проход» усиливает лазерный эффект. Когда их интенсивность достигает определенного критического уровня, свет лазера «пробивает» полупрозрачное зеркало, и так как этот свет является когерентным, то луч получается очень узким, и его легко сфокусировать в небольшую точку.

Выбор лазерного «горючего» определяет длину волны выходящего из лазера света. Наиболее часто она находится в ультрафиолетовом, инфракрасном или видимом участке спектра. Выходная мощность лазера зависит от материала, используемого для накачки, и от приложенной к нему энергии. Лазерные пучки могут быть непрерывными или пульсирующими. Управление всеми этими факторами дает возможность создавать разные пучки света в довольно больших диапазонах и с различными целями.

ФОТОКОАГУЛЯЦИЯ.

Самое раннее и наиболее простое применение лазеров было связано с преобразованием их энергии в тепловую. Так как разные участки глаза поглощают световые волны разной длины, воздействие лазерного света концентрируется исключительно на отдельных тканях или клетках. Фотокоагуляция наступает при относительно высокой температуре — около 65°С, и при этом происходит свертывание белков. Она обычно используется для «приваривания» поврежденной сетчатки к нижележащей ткани — «подложке», для остановки кровотечений, а также для устранения возникающих при диабете изменений кровеносных сосудов сетчатки.

ФОТОВАПОРИЗАЦИЯ.

Если температура превышает 100°С, точку кипения воды, происходит фотовапоризация — иначе, испарение воды из тканей организма. На практике применяется температура около 400°С — для уничтожения злокачественных опухолевых клеток.

С помощью некоторых лазеров могут достигаться ФОТОХИМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ. Например, лазером, дающим луч определенного цвета, можно убивать опухолевые клетки, предварительно окрашенные при помощи соответствующих препаратов.

ФОТОАБЛЯЦИЯ.

Она подразумевает использование импульсов ультрафиолетового излучения для расщепления молекул ткани. Фотоабляционный эффект используют для восстановления формы роговицы при устранении расстройств зрения.

ФОТОРАЗДЕЛЕНИЕ.

Этот прием заключается в использовании сверхкоротких (длительностью менее одной десятимиллионной доли секунды) импульсов света, близ-кого к инфракрасной области спектра, для создания очень высокой температуры (свыше 10000°С), при которой электроны «отрываются» от атомов. При этом луч света действует как острейший скальпель (что использовано в наиболее популярной модели YAG-лазера). Такая методика применяется в лазерной хирургии для разрушения помутневшей капсулы хрусталика, так называемой вторичной катаракты, иногда развивающейся после операций по удалению первичной катаракты.

Применение лазеров в диагностических целях

Для диагностики и измерения различных расстройств зрения разработаны и применяются лазерные инструменты разных типов.

ИНТЕРФЕРОМЕТР.

Лазерный интерферометр при-меняют для формирования в плоховидящем глазе высоко-контрастных интерференционных черно-белых полос. Глаз может плохо видеть вследствие амблиопии или катаракты, и в результате такого обследования можно достаточно точно предсказать, какое зрение будет у человека после курса лечения.

ИЗМЕРИТЕЛЬ РАДИАЛЬНОЙ СКОРОСТИ.

Лазерный допплеровский измеритель радиальной скорости помогает наблюдать кровоток в кровеносных сосудах сетчатки. Несколько модифицированный вариант этого прибора сейчас применяется для точного измерения расстояний внутри глазного яблока, и скорее всего он вытеснит ультразвуковую локацию при определении рефракционной силы искусственного хрусталика после удаления катаракты.

Еще одной относительно новой идеей является применение лазеров для количественной оценки концентрации вызывающих катаракту белков. Это очень важно для людей, принимающих лекарства, которые дают побочные эффекты, могущие приводить к катаракте. Полученные данные могут предупредить об этой опасности задолго до клинического проявления первых признаков надвигающейся катаракты.

Применение лазеров в лечебных целях

Наиболее типичным применением лазеров является их использование при капсулотомии после операции по удалению катаракты. Часть капсулы оставляется на месте в качестве своеобразной «платформы» для имплантируемого хрусталика (см. главу 35). К сожалению, часто эта капсула становится такой же непрозрачной, как и при первичной катаракте. До появления лазеров от хирурга требовалось проникнуть в глаз и удалить эту капсулу, теперь же мощный пучок света как бы «разрывает» помутневшую ткань на микроскопические осколки, восстанавливая таким образом зрение. Однако при этом возникают осложнения — из-за того, что эти «осколки» могут закупоривать угол передней камеры, через который осуществляется отток внутриглазной жидкости. При такой закупорке внутриглазное давление может быстро достигнуть опасного уровня и создать предпосылки для возникновения глаукомы.

Для лечения людей с глаукомой, характеризующейся узким или закрытым углом между радужкой и роговицей, долгое время использовался метод «выжигания» в радужке небольшого отверстия, благодаря которому несколько понижалось внутриглазное давление. При неэффективности иных медикаментозных методов эта мера становилась необходимой. Такое небольшое отверстие часто закрывалось, и его приходилось открывать как бы заново. При более современной, основанной на лазерной технологии процедуре луч лазера используется для пробивания в углу передней камеры отверстий, благодаря чему и осуществляется нормальный дренаж. Лазеры используются и для уменьшения секреции внутриглазной жидкости.

Чрезвычайно полезны лазеры также для лечения некоторых болезней сетчатки. При диабете могут кровоточить крошечные кровеносные сосуды сетчатки, но в более поздней стадии они могут образовывать сероватые участки пролиферации. Такие сосуды очень хрупки, они легко рвутся, в результате чего в глаз изливается кровь. С помощью лазерного луча эти «чуждые» сосуды легко уничтожить.

Лазер помогает также отбаррикадировать разрыв или отверстие в сетчатке. Это осуществляется при помощи воздействия серией лазерных импульсов (длительностью в миллионные и миллиардные доли секунды) на близлежащие к разрыву участки сетчатки. Тепловая энергия, образующаяся в каждой такой точке, вызывает «приваривание» сетчатки к подложке. Похожая техника применяется и при устранении кровотечений из расположенных за сетчаткой кровеносных сосудов, вызванных возрастной их дегенерацией. Цель здесь — предотвратить отслоение других участков сетчатки. К сожалению, если эта дегенерация затрагивает область желтого пятна (участок наиболее острого зрения), лазерные импульсы не могут быть направлены точно на прилегающие к желтому пятну области, так как при малейшей погрешности можно причинить больше вреда, чем пользы.

Обобщая, можно сказать, что преимуществами лазерной хирургии перед традиционной являются: повышение точности, возможность не затронуть прилегающие ткани, отсутствие необходимости в общей анестезии, а также более быстрый период выздоровления. Кроме того, иногда лазерная хирургия является единственно возможным выходом из создавшегося положения.

Перспективы лазерных технологий

Недалеко то время, когда лазеры станут повсеместно при-меняться для восстановления формы роговицы, а также для лечения близорукости, дальнозоркости и астигматизма. Цель — использовать их в хирургической процедуре, известной под названием радиальная кератомия, применявшейся в ограниченном масштабе некоторое время назад. Использование вместо лезвий высокоточных лазеров с фотоабляционным действием позволяет достичь чрезвычайно ровных кромок и, похоже, помогает избежать не-которых проявлявшихся ранее осложнений.

Фотоабляционный эффект позволяет также устранять крыловидную плеву на роговой оболочке. Еще одним его применением может стать шлифовка травмированной поверхности роговицы, а также удаление некоторых типов опухолей.

Что касается диагностики, можно соединить сканирующий лазер с телемонитором, получив тем самым видео-картинку глазного дна. Этот метод может помочь, в частности, при ангиографии.

Все свидетельствует о том, что в следующие десять лет хирургический скальпель будет заменен лазерным лучом и что благодаря лазерам многие современные процедуры, применяющиеся при проверке зрения, коренным образом изменятся.


Статья из книги: Зрение, очки и контактные линзы | Соломон Г., Цинн У.
.