Відразу ж після появи лазерів (в 60-х роках) їх унікальні можливості були використані в медицині для лікування очних хвороб. Це і зрозуміло, так як прозора рогівка дозволяє світлу (звичайному і від лазера) вільно проникати всередину очі. Особливий прогрес в застосуванні лазерних технологій для лікування хворих був досягнутий в останню чверть століття, а 90-ті роки напевно принесуть з собою нові досягнення в цій галузі.
Тут потрібно коротко пояснити, що таке лазери. Лазер - це оптичний квантовий генератор, що дозволяє формувати світлове випромінювання у вигляді узконаправленного когерентного пучка. Світло сонця або від лампи розподілений по хвилях різної довжини (ділянкам спектра), які в своїй сукупності і дають те, що ми вважаємо «білим» світлом, плюс невидиме оку випромінювання. Світло випромінюється природним джерелом у всіх напрямках, схоже на те, як бродять по парку випадкові відвідувачі. Світло ж від лазера, навпаки, характеризується вузьким діапазоном довжин хвиль і спрямований в одному обраному напрямку - на зразок колони солдатів, що марширують.
Для створення такого однорідного пучка світла необхідні три елементи: джерело, що містить збудливі атоми, пристрій для їхнього порушення і механізм зворотного зв'язку. Джерело може бути газоподібним, рідким або твердим, а для збудження (накачування) атомів (для переведення їх на більш високий енергетичний рівень) зазвичай застосовують електричний контур або лампу накачування. Це збуджений стан триває менше однієї тисячної частки секунди, і при поверненні атома на свій нормальний енергетичний рівень відбувається спонтанне випускання фотона.
Фотон - це елементарна частинка електромагнітного випромінювання. Деякі з фотонів стикаються з іншими «накачаними» атомами, провокуючи їх на сонаправленнимі випромінювання фотона, в результаті чого формується потік фотонів з однаковою довжиною хвилі, що рухаються в одному напрямку. Цей процес повторюється знову і знову, тому що з'являється все більше «накачаних» атомів, що випускають фотони.
Механізм зворотного зв'язку складається з пари паралельно розташованих на кінцях герметичній трубки дзеркал. Одне дзеркало повністю відбиває світло, а інше є напівпрозорим, так що фотони «кидаються» туди і назад, і кожен їх «прохід» підсилює лазерний ефект. Коли їх інтенсивність досягає певного критичного рівня, світло лазера «пробиває» напівпрозоре дзеркало, і так як це світло є когерентним, то промінь виходить дуже вузьким, і його легко сфокусувати в невелику точку.
Вибір лазерного «пального» визначає довжину хвилі виходить з лазера світла. Найбільш часто вона знаходиться в ультрафіолетовому, інфрачервоному або видимій ділянці спектра. Вихідна потужність лазера залежить від матеріалу, використовуваного для накачування, і від прикладеної до нього енергії. Лазерні пучки можуть бути безперервними або пульсуючими. Управління всіма цими факторами дає можливість створювати різні пучки світла в досить великих діапазонах і з різними цілями.
Найперша і найбільш просте застосування лазерів було пов'язано з перетворенням їх енергії в теплову. Так як різні ділянки очі поглинають світлові хвилі різної довжини, вплив лазерного світла концентрується виключно на окремих тканинах або клітинах. Фотокоагуляція наступає при відносно високій температурі - близько 65 ° С, і при цьому відбувається згортання білків. Вона зазвичай використовується для «приварювання» пошкодженої сітківки до нижележащей тканини - «підкладці», для зупинки кровотеч, а також для усунення виникаючих при діабеті змін кровоносних судин сітківки.
Якщо температура перевищує 100 ° С, точку кипіння води, відбувається фотовапорізація - інакше, випаровування води з тканин організму. На практиці застосовується температура близько 400 ° С - для знищення злоякісних пухлинних клітин.
За допомогою деяких лазерів можуть досягатися фотохімічному ефекту. Наприклад, лазером, що дає промінь певного кольору, можна вбивати пухлинні клітини, попередньо пофарбовані за допомогою відповідних препаратів.
Вона має на увазі використання імпульсів ультрафіолетового випромінювання для розщеплення молекул тканини. Фотоабляціонний ефект використовують для відновлення форми рогівки при усуненні розладів зору.
Цей прийом полягає в використанні надкоротких (тривалістю менше однієї десятимільйонна частки секунди) імпульсів світла, поблизу-кого до інфрачервоної області спектра, для створення дуже високої температури (понад 10000 ° С), при якій електрони «відриваються» від атомів. При цьому промінь світла діє як найгостріший скальпель (що використано в найбільш популярної моделі YAG-лазера). Така методика застосовується в лазерної хірургії для руйнування помутнілої капсули кришталика, так званої вторинної катаракти, іноді розвивається після операцій з видалення первинної катаракти.
Застосування лазерів в діагностичних цілях
Для діагностики та вимірювання різних розладів зору розроблені і застосовуються лазерні інструменти різних типів.
Лазерний інтерферометр при-міняють для формування в плоховідящем оці високо-контрастних інтерференційних чорно-білих смуг. Око може погано бачити внаслідок амбліопії або катаракти, і в результаті такого обстеження можна досить точно передбачити, який зір буде у людини після курсу лікування.
ВИМІРЮВАЧ радіальні швидкості.
Лазерний допплерівський вимірювач радіальної швидкості допомагає спостерігати кровотік в кровоносних судинах сітківки. Кілька модифікований варіант цього приладу зараз застосовується для точного вимірювання відстаней усередині очного яблука, і швидше за все він витіснить ультразвукову локацію при визначенні рефракції сили штучного кришталика після видалення катаракти.
Ще однією щодо нової ідеєю є застосування лазерів для кількісної оцінки концентрації викликають катаракту білків. Це дуже важливо для людей, які приймають ліки. які дають побічні ефекти, що можуть призводити до катаракти. Отримані дані можуть попередити про цю небезпеку задовго до клінічного прояву перших ознак насувається катаракти.
Застосування лазерів в лікувальних цілях
Найбільш типовим застосуванням лазерів є їх використання при капсулотомія після операції з видалення катаракти. Частина капсули залишається на місці в якості своєрідної «платформи» для імплантується кришталика (див. Розділ 35). На жаль, часто ця капсула стає таким же непрозорим, як і при первинній катаракті. До появи лазерів від хірурга потрібно проникнути в око і видалити цю капсулу, тепер же потужний пучок світла як би «розриває» помутнілу тканину на мікроскопічні осколки, відновлюючи таким чином зір. Однак при цьому виникають ускладнення - через те, що ці «осколки» можуть закупорювати кут передньої камери, через який здійснюється відтік внутрішньоочної рідини. При такій закупорці внутрішньоочний тиск може швидко досягти небезпечного рівня і створити передумови для виникнення глаукоми.
Для лікування людей з глаукомою, яка характеризується вузьким або закритим кутом між райдужкою і рогівкою, довгий час використовувався метод «випалювання» в райдужці невеликого отвори, завдяки якому кілька знижувалося внутрішньоочний тиск. При неефективності інших медикаментозних методів цей захід ставала необхідною. Таке невелике отвір часто закривалося, і його доводилося відкривати як би заново. При більш сучасної, заснованої на лазерної технології процедурі промінь лазера використовується для пробивання в кутку передньої камери отворів, завдяки чому і здійснюється нормальний дренаж. Лазери використовуються і для зменшення секреції внутрішньоочної рідини.
Надзвичайно корисні лазери також для лікування деяких хвороб сітківки. При діабеті можуть кровоточити крихітні кровоносні судини сітківки, але в більш пізній стадії вони можуть утворювати сіруваті ділянки проліферації. Такі судини дуже тендітні, вони легко рвуться, в результаті чого в око виливається кров. За допомогою лазерного променя ці «чужі» судини легко знищити.
Лазер допомагає також отбаррікадіровать розрив або отвір в сітківці. Це здійснюється за допомогою впливу серією лазерних імпульсів (тривалістю в мільйонні і мільярдні частки секунди) на прилеглі до розриву ділянки сітківки. Теплова енергія, що утворюється в кожній такій точці, викликає «приварювання» сітківки до підкладки. Схожа техніка застосовується і при усуненні кровотеч з розташованих за сітківкою кровоносних судин, викликаних вікової їх дегенерацією. Мета тут - запобігти відшарування інших ділянок сітківки. На жаль, якщо ця дегенерація зачіпає область жовтої плями (ділянка найбільш гострого зору), лазерні імпульси не можуть бути спрямовані точно на прилеглі до жовтій плямі області, так як при найменшій похибки можна заподіяти більше шкоди, ніж користі.
Узагальнюючи, можна сказати, що перевагами лазерної хірургії перед традиційною є: підвищення точності, можливість залишити поза увагою прилеглі тканини, відсутність необхідності в загальній анестезії, а також більш швидкий період одужання. Крім того, іноді лазерна хірургія є єдино можливим виходом із ситуації.
Перспективи лазерних технологій
Недалеко той час, коли лазери стануть повсюдно при-змінюватися для відновлення форми рогівки, а також для лікування короткозорості. далекозорості та астигматизму. Мета - використовувати їх в хірургічної процедури, відомої під назвою радіальна кератома. застосовувалася в обмеженому масштабі деякий час назад. Використання замість лез високоточних лазерів з фотоабляціонним дією дозволяє досягти надзвичайно рівних кромок і, схоже, допомагає уникнути не-яких виявлялися раніше ускладнень.
Фотоабляціонний ефект дозволяє також усувати крилоподібну пліву на роговій оболонці. Ще одним його застосуванням може стати шліфування травмованої поверхні рогівки, а також видалення деяких типів пухлин.
Все свідчить про те, що в наступні десять років хірургічний скальпель буде замінений лазерним променем і що завдяки лазерів багато сучасних процедури, що застосовуються при перевірці зору, докорінно зміняться.