Реферат: Эксимерные лазеры в рефракционной хирургии глаза

Минский государственныймедицинский институт

Кафедра медицинской и биологическойфизики

Эксимерные лазеры врефракционной хирургии глаза

Научный руководитель: доцент Лещенко В.Г.

Докладчик: студенткалечебного факультета 125а группы Кравченко Н. А.

Минск, 2001

·<span Times New Roman"">      

Актуальностьтемы.

Для хорошего зрения необходимо,прежде всего, чёткое изображение рассматриваемого предмета на сетчатке. Этоизображение получается в результате прохождения лучей через оптическую системуглаза, нарушение любой составной части которой приводит  к получениюнечёткого изображения. На сегодняшний день существует большое количествометодов ликвидации таких нарушений, в том числе и хирургические (использованиетончайшего алмазного  ножа  для осуществления надрезов на роговице). Но вбольшом числе случаев хирургическое вмешательство даёт побочные эффекты(повреждение близлежащих тканей, малая точность производимых надрезов и  т. д.). Создание и совершенствование лазеров,излучающих в ультрафиолетовой части спектра, и открытие процесса фотоабляциисоздали предпосылки для новых форм лазерной хирургии глаза.

 Начиная с 1982года, неоднократно была показана способность коротковолновых эксимерных лазеровк формированию очень точных (субмикронных) разрезов в различных полимерныхматериалах, а затем и возможность послойного удаления биологической ткани сминимальным воздействием на окружающее вещество. 

·<span Times New Roman"">      

Физические основы работы эксимерных лазеров.

Эксимерныелазеры – это группа лазеров, в которых типичной активной средой является смесьинертного и галогенового газов. Термин “Эксимер” – аббревиатура английскогословосочетания exiteddimers(возбуждённые димеры), что означает нестабильное,существующее только в возбуждённом электронном состоянии димеров  этих газов. При переходе эксимерных молекул восновное состояние испускаются высокоэнергетичные фотоны УФ-света. Приразличных комбинациях инертного и галогенового газов ЭЛ могут излучать короткие(наносекундные) импульсы света на различных длинах волн УФ-области спектра:фтор – 157 нм, аргон-фтор – 193 нм, криптон-хлор – 222 нм, криптон-фтор – 248нм, ксенон-хлор – 308 нм, ксенон-фтор – 351 нм. Длительность импульса – 10 –16 нс.Глубина воздействия на живую ткань – до 60 мкм.

Лазеры,основанные на данном принципе, были созданы в 70-х годах, являются источникамиУФ-излучени и используются во многих отраслях науки.

Начиная с1982 года, неоднократно была показана способность наиболее коротковолновыхэксимерных лазеров к формированию очень точных (субмикронных) разрезов вразличных полимерных материалах, а затем и возможность послойного удалениябиологической ткани с минимальным термическим воздействием на окружающее иоставшееся вещество. Для объяснения данного явления R. Srininasanпредложилтеорию так называемого механизма фотоабляции. Предполагается, что фотоныУФ-света достаточно энергетичны (например, в случае 193 нм – 6,4 эВ) дляпрямого разрыва межмолекулярных химических связей, причём остаток поглощённойэнергии расходуется на испарение составных частей молекул из материала. Этаособенность может объяснить наблюдаемое минимальное повреждение прилежащихоблучаемых тканей, особенно при длине волны менее 220нм. Глубина поглощенияизлучения аргон-фторового лазера (193 нм) измеряется микронами и, такимобразом, воздействующая энергия распределяется в крайне ограниченном объёметкани. Кроме того, из-за высокой скважности импульсов эксимерных лазеровдиффузия тепла из облучаемой зоны в окружающие ткани минимальна. И неоднократнобыло показано, что термический эффект усиливается с увеличением длины волны.

Первоесообщение об использовании эксимерных лазеров на длине волны 193 нм дляполучения на роговице неперфорирующих разрезов было сделано в 1982 году. Вэксперименте invitroбыла установлена точная зависимость между количествомэнергии и глубиной удалённой ткани: для выполнения надреза глубиной 1 мкмтребуется плотность энергии 1 Дж/см2. При гистологическомисследовании в световом микроскопе не определялось признаков термическогоповреждения близлежащих к разрезу тканей, края лазерных разрезов были параллельными на всём протяжении бездезорганизации стромальных пластин  илиэпителиального края. После этого сообщения последовали работы различных авторовпо изучению воздействия ЭЛ на различные структуры глаза. Одновременно в другихотраслях медицины (сосудистая хирургия, дерматология, нейрохирургия и т. д.)проводились подобные работы по изучению воздействия лазерного УФ-излучения наразличные биологические структуры.

         Было проведено сравнительноеисследование воздействия на роговицу и хрусталик излучения длиной волны 193 и248 нм. Были определены пороговые величины абляции и установлено, что прииспользовании лазерного излучения с длиной волны 248 нм требуется большийрасход энергии, чем при длине волны 193 нм, для получения сходныхрезультатов, как в роговице глаза, так и в хрусталике. При длине волны 193 нм спомощью электронной микроскопии выявлена пограничная зона повреждения шириной0,1 – 0,3 мкм, далее лежащие стромальные структуры повреждены не были. Прииспользовании криптон-фторового эксимерного лазера (248нм) зона повреждения былазначительно шире – до 2,5 мкм с дезорганизациейи повреждением прилежащихстромальных структур. Были измерены абсорбционные показатели стромыроговицы и хрусталика, и одним из факторов, объясняющих разницу в изменениях,возникающих под воздействием двух близлежащих длин волн УФ – области спектра,может быть разница в коэффициенте поглощения излучения стромой роговицы.Излучение с длиной волны 193 нм успешно использовалось для созданияконтролируемой зоны абляции в хрусталике, эффект воздействия напоминал таковойв роговице. В дальнейшем были проведены исследования по определению оптимальныхэнергетических доз для выбора воздействия на роговицу и хрусталик. При длине волны 193 нм величина абляциинезначительно увеличивается при колебаниях плотности энергии начиная с 220мДж/см2 и остаётся на достигнутом уровне при дальнейшем повышенииплотности  до 600 — 800 мДж/см2.При воздействии излучения с длиной волны 248 нм отмечалось линейное увеличениеколичества удаленной роговичной ткани при плотности 620 мДж/см2 ивыше. При сравнении гистологических препаратов отмечалось, что в случаеиспользования эксимерного лазера с длиной волны 248 нм  не только зона повреждения шире, но и резкоотличается характер повреждения (присутствуют дезорганизация и повреждениеприлежащих стромальных структур, изменения коллагеновых волокон стромы).

Диаграмма 1,2

Изнижеприведенных графиков следует, что при осуществлении абляции эксимернымлазером с длиной волны 248 нмоказывается большее тепловое воздействие, чем лазером с длиной волны 193нм. Так как поглощение луча с длинойволны 193 нм лучшее, то и абляция будет наблюдаться более точная.  

Всеисследователи, изучая воздействие излучения эксимерных лазеров на роговицу,предполагают дальнейшее использование этого метода применительно крефракционной хирурги.При помощи излучения ЭЛ (193 и 248 нм ) была проведенакератэктомию на роговицах кроликов и роговице обезьяны. Отмечено, что результатызаживления, как и оптические результаты при использовании длины волны 193 нм,удовлетворяют требованиям рефракционной хирургии. H. Kerr-Muirи соавторы сравнили результаты кератэктомии,проведенной при помощи ЭЛ с длиной волны 193 и обычного трепана. Присканирующей микроскопии на стенках и дне хирургического

<img src="/cache/referats/8800/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1031">

<img src="/cache/referats/8800/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1032">

ложаопределяли выступы размером более 10 мкм. Лазерное же ложе резко отличалось покачеству: стенки и дно гладкие, покрытые псевдомембраной.

A. Cotliarи соавторынаносили насечки на энуклеированные трупные глаза, используя ЭЛ с длиной волны193 нм. Наносили по 4 насечки поочерёдно, путём поворота лазерного источникавокруг оси. Рефракционный эффект в среднем был 5 дптр. E. Schroederи соавторыописывали созданную ими коммерческую установку, позволяющую довести лазерноеизлучение ЭЛ к операционному микроскопу и при помощи специальной маски наноситьрадикальные неперфорированные разрезы. Был также проведён клиническийэксперимент по нанесению насечек у добровольца, которому предстояла операцияэнуклеации по поводу внутриглазной опухоли. Были нанесены 4 перпендикулярныенасечки с использованием излучения ЭЛ с длиной волны 193 нм, плотность энергиибыла 370 мДж/см2, время продолжения импульса от 10 до 16 нс, разрезышириной 75-80 мкм. После процедуры роговица оставалась прозрачной, через 4 дняпроизошла полная эпителизация. Глаз был энуклеирован на 14-й день, когдаразрезы были едва заметны при исследовании в щелевую лампу. При гистологическомисследовании были отмечены хорошее заживление, отсутствие признаков воспаленияи иммунной реакции. N. Scharlinи соавторы  при помощи излучения ЭЛ с длиной волны 193 и248 нм сформировали роговичные донорские линзы, которые потенциально можнобудет использовать при операциях керато-, эпикератофакии и кератомилезе.Гистологические исследования показали, что длина волны 193 нм индуцирует минимальное повреждение тканей линзы (около 10мкм), а также, что особенно важно, определялась выживаемость кератоцитов. R. Ziencerceи соавторы использовали излучениеаргон-фторового ЭЛ для получения линз из донорского материала для эпикератофакии.Полученная линза имела диаметр 8 мм, с утолщением в центре до 0,2 – 0,24 мм исуживающимися краями. Оптическая сила линзы +8,0 дптр. При исследовании линзыотмечали хорошее качество поверхности линзы, нормальное строение стромы сживыми кератоцитами. У реципиента линза оставалась прозрачной. Позже былипредложены и другие, более совершенные методы формирования донорских линз.

Лазерная коррекция зренияЭтапы развития

                        Разработке техникилазерной коррекции зрения предшествовал длительный период исследований методовизменения рефракции роговицы. К 1949 году относятся первые попытки решения этойпроблемы за счёт пересадки донорской роговицы на верхушку роговицы пациента иукрепления её с помощью швов. С 1963 года в рефракционной хирургии начинаетсяновая эра. Доктор J. Barraquerсконструировал первый микрокератом(прибор для расслаивания роговицы). Появление такого устройства открывало новыевозможности в хирургии роговицы – моделировании новой преломляющей силы. Спомощью микрокератома проводилось срезание с роговицы лоскута толщиной примерно300 мкм. Затем этот лоскут замораживался и помещался в специальный станок, гдеобтачивался до придания ему особой формы рассеивающей (при коррекцииблизорукости) или собирающей (при коррекции дальнозоркости) линзы. Далее онразмораживался, переносился обратно на роговицу и укреплялся с помощью швов.Эти операции получили названия: миопический (при коррекции близорукости) игиперметропический (для коррекции дальнозоркости) кератомилез.

            В дальнейшем происходилосовершенствование кератома. Толщину срезаемого лоскута удалось уменьшить до 160мкм. Это позволило проводить операцию по изменению рефракции непосредственно наглазу под лоскутом, что гораздо уменьшило время заживления роговицы. Этот типопераций стал называться автоматизированной ламелярной кератопластикой (АЛК)

            С 1982 года с появлением эксимерныхлазеров рефракционная хирургия

становитсяна путь своего совершенства. С внедрением эксимерных лазеров стала возможнымкоррекция не только близорукости и дальнозоркости, но и астигматизма суникальной до этого степенью точности. Коррекция зрения эксимерным лазером  называется фоторефракционной кератэктомией(ФРК). Точность и простота проведения операции привели к повальному увлечениюею во всём, однако, уже к началу 90-х начали выявляться и её недостатки. Этодовольно длительный и болезненный послеоперационный период, необходимостьдлительного закапывания небезразличных для глаза капель, ограничение повеличине корригируемой аномалии рефракции и др. В1991 году греческийофтальмолог Иоаннис Палликарис нашёл путь устранения этих недостатков за счётсовмещения ФРК с АЛК, в результате чего получился новыйметод изменения рефракции глаза – лазерный специализированный кератомилез(ЛАСИК).

Эксимерные лазерысо встроенной системой топографии и компьютером.

<img src="/cache/referats/8800/image007.jpg" v:shapes="_x0000_s1035"> <img src="/cache/referats/8800/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1036">

ЛАСИК

Комбинированная лазерно-хирургическая операция, получившая название от сокращения английского “Laser in Situ Keratomileusis” (дословно: лазерный кератомилез на месте). Технология её разработана для коррекции близорукости,

дальнозоркости и астигматизма.

Как проходит операция?

Веки раскрываются с помощью специального векорасширителя. Пациента просят смотреть на белую лампочку внутри прибора и проводят центровку глаз перед лазером. Затем на роговицу глаза наносится специальная разметка, позво-ляющая определить в дальнейшем соотно-шение будущего поверхностного лоскута и роговицы. На глаз накладывается присасывающееся кольцо, по которому будет продвигаться микрокератом. Далее определяется размер срезаемого лоскута, и следующий этап – срезание лоскута микрокератомом. Это наиболее важный этап операции, от которого во многом зависит её результат. Пациента просят не волноваться, не сжимать веки и не вращать глазами. Этот этап занимает примерно 15 секунд. Поверхностный лепесток отворачивается на край роговицы, производится центровка и лазерная коррекция. После лазерной коррекции роговица очищается, поверхностный лоскут рогови-цы возвращается на место, производится повторное промывание под лоскутом. Да-лее производится окончательное разглажи-вание роговицы, и  в течение 3 – 5 минут происходит его окончательная самоада-птация.  

Среднее время операции на одном глазу – 12-15 минут.

Возможные осложнения.

·<span Times New Roman"">        

Инфекционные осложнения

·<span Times New Roman"">        

Неполная или избыточная коррекция (разрешена до 2-х дптр)

·<span Times New Roman"">        

 Повышенная чувствительность к ярким источникам света

·<span Times New Roman"">        

Децентрация зоны лазерного воздействия

·<span Times New Roman"">        

ФРК Фоторефрактивная кератэктомия – ла-зерный метод коррекции зрения, основанный на испарении поверхностного слоя роговицы с помощью высокоинтен-сивного УФ-излучения экси-мерного лазера. В зависимости от дозы изменяется форма роговицы. Как проходит операция? Закапываются обезболивающие капли, пациент укладывается на операционный стол. Веки расширяются с помощью векорасширителя. Глаз центрируется под лазерной головкой. В центре роговицы отмечается участок, где будет проходить лазерная коррекция. С этого участка удаляется эпителий, чаще всего с помощью специального хирургического инструмента. Иногда это делают, прикладывая к поверхности роговицы пропитанную спиртом ватку, на некоторых моделях лазеров испаряют самим излучением лазера. Проверяется диаметр подготовленного участка и ещё раз центрация. Эксимерный лазер по заранее рассчитанной на основе введённых врачом данных компьютерной программе испаряет часть ткани роговицы и моделирует таким образом её новую поверхность. Форма сканирующего луча может быть разной – в виде широкого пучка, щели или точки, — в зависимости от модели лазера (сканирование точкой считается наиболее современным). После завершения абляции операционая зона очищается, закапываются противовоспалительные капли и капли с антибиотиком. Глаз покрывается повязкой.

Среднее время операции – 10 минут, но гораздо более длительный и болезненый процесс заживления роговицы в результате повреждения боуменовой мембраны.

Возможные осложнения.

·<span Times New Roman"">        

Инфекционные осложнения

·<span Times New Roman"">        

Неполная или избыточная коррекция (разрешена до 2-х дптр)

·<span Times New Roman"">        

Повышенная чувствительность к ярким источникам света

·<span Times New Roman"">        

Децентрация зоны лазерного воздействия

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

<img src="/cache/referats/8800/image009.gif" v:shapes="_x0000_s1037">