Применение лазеров в офтальмологии

метки: Лазер, Офтальмология, Лазерный, Зрение, Излучение, Волна, Область, Методика

Первой отраслью медицины, в которой нашли применение лазеры, была офтальмология. Слово «LASER» является аббревиатурой от английского «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation». Активная среда (кристаллы, газы, растворы, полупроводники) чаще всего определяет тип лазера (например, рубиновый, аргоновый, диодный и др.).

Офтальмология — область медицины, изучающая глаз, его анатомию, физиологию и болезни, а также разрабатывающая методы лечения и профилактики глазных болезней.

Лазерное излучение характеризуется когерентностью и монохроматичностью. Поскольку лучи лазера почти параллельны, то с расстоянием световой пучок лишь незначительно увеличивается в диаметре. Монохроматичность и параллельность света лазера позволяет с его помощью избирательно и локально воздействовать на различные биологические ткани.

Для большинства заболеваний постоянно требуются все новые методы лечения. Но лазерное лечение является таким методом, который сам ищет болезни, чтобы их вылечить.

Целью данной работы является изучение механизма лечения болезней связанных со зрительным органом с помощью лазеров. При этом существенно важным является изучение следующих механизмов:

• изучить механизмы лечения органов зрения с помощью лазеров;
• рассмотреть перспективы лечения и диагностики органов зрения с помощью лазеров.

1. История открытия лазеров

1 Открытие лазеров

Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника.

Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля; для некоторых лазеров на неодимовом стекле.

Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза. Слово «лазер» образовано из начальных букв длинной фразы на английском языке, означающей в дословном переводе: «усиление света с помощью вынужденного излучения».

Лазеры в медицине

... лечению глаукомы служат аргоновые лазеры, излучающие в сине-зелёной области спектра. Для коррекции зрения давно и успешно используются эксимерные лазеры. В дерматологии с помощью лазерного излучения ... лазерной техники в медицине 1.1 Принцип действия лазера Основой лазеров служит явление индуцированного излучения, существование которого было постулировано А. Эйнштейном в 1916 г. В квантовых системах, ...

«Ученые давно обращали внимание на явление самопроизвольного испускания света атомами, — пишет в книге «Мир физики» М.М. Колтун, — происходящее благодаря тому, что возбужденный каким-либо способом электрон вновь возвращается с верхних электронных оболочек атома на нижние. Недаром явление химической, биологической и световой люминесценции, вызванное такими переходами, издавна привлекало исследователей своей красотой и необычностью. Но свет люминесценции слишком слаб и рассеян, Луны ему не достичь…»

Рисунок 1 — Схема работы лазера

• активная среда;
• 2 — энергия накачки лазера;
• 3 — непрозрачное зеркало;
• 4 — полупрозрачное зеркало;
• 5 — лазерный луч.

Каждый атом при люминесценции испускает свой свет в разное время, не согласованное с атомами-соседями. В результате возникает хаотичное вспышечное излучение. У атомов нет своего дирижера!

В 1917 году Альберт Эйнштейн в одной из статей теоретически показал, что согласовать вспышки излучения отдельных атомов между собой позволило бы… внешнее электромагнитное излучение. Оно может заставить электроны разных атомов одновременно взлететь на одинаково высокие возбужденные уровни. Этому же излучению нетрудно сыграть роль и спускового крючка при «световом выстреле»: направленное на кристалл, оно может вызвать одновременное возвращение на исходные орбиты сразу нескольких десятков тысяч возбужденных электронов, что будет сопровождаться могучей ослепительно яркой вспышкой света, света практически одной длины волны, или, как говорят физики, монохроматического света.

Работа Эйнштейна была почти забыта физиками: исследования по изучению строения атома занимали тогда всех значительно больше.

В 1939 году молодой советский ученый, ныне профессор и действительный член Академии педагогических наук В.А. Фабрикант вернулся к введенному Эйнштейном в физику понятию вынужденного излучения. Исследования Валентина Александровича Фабриканта заложили прочный фундамент для создания лазера. Еще несколько лет интенсивных исследований в спокойной мирной обстановке, и лазер был бы создан». Но это произошло только в пятидесятые годы благодаря творческой работе советских ученых Прохорова, Басова и американца Чарльза Харда Таунса (1915).

Александр Михайлович Прохоров (1916-2001) родился в Атортоне (Австралия) в семье рабочего революционера, бежавшего в 1911 году в Австралию из сибирской ссылки. После Великой Октябрьской социалистической революции семья Прохорова возвратилась на родину в 1923 году и через некоторое время поселилась в Ленинграде.

В 1934 году здесь Александр окончил среднюю школу с золотой медалью. После школы Прохоров поступил на физический факультет Ленинградского государственного университета (ЛГУ), который оканчивает в 1939 году с отличием. Далее он поступает в аспирантуру Физического института имени П.Н. Лебедева АН СССР. Здесь молодой ученый занялся исследованием процессов распространения радиоволн вдоль земной поверхности. Им был предложен оригинальный способ изучения ионосферы с помощью радиоинтерференционного метода.

Лазерные технологии в машиностроении

... исследования, в смеси с аргоном лазеры белого света, лазерные шоу.КсеноновыйлазерМножество спектральных линий по всему видимомуспектру и частично в ... причиной глубокого проникновения лазеров во многие отрасли народного хозяйства, и в частности в машиностроении и приборостроении. Значительная ... резонатора выбраны большими по сравнению с длиной волны излучения. В 1959 г. вышла в свет работа Н.Г. Басова, ...

год — исследователь Рангасвани Шринивасон обнаружил, что излучение эксимерного лазера способно производить сверхточные разрезы живой ткани, при этом, не повреждая окружающие ткани высокими температурами. Принцип воздействия излучения ультрафиолетового диапазона на органическое соединение заключается в разъединении межмолекулярных связей и, как результат, перевод части ткани из твердого состояния в газообразное (фотоабляция — испарение).

год — начинается сотрудничество с офтальмологами для усовершенствования лазерной системы и применения его для воздействия на роговице глаза.

год — в Берлине была произведена первая лазерная коррекция зрения по методике ФРК (PRK) с использованием эксимерного лазера. Все современные эксимерные лазеры, используемые в офтальмологии, работают в одном диапазоне длин волн, в импульсном режиме (обычно — с частотой 100 Гц и длиной импульса около 10 нс, иногда эти значения могут достигать 200 Гц и 30 нс) и различаются только формой лазерного пучка (сканирующая щель или летающая точка (пятно)) и составом активного тела (инертного газа).

Лазерный пучок, в поперечном разрезе представляющий собой щель или пятно, перемещается по определенной траектории, постепенно снимая (испаряя) слои роговицы, исходя из заданных параметров, и придавая ей новую форму. Температура в зоне абляции практически не повышается (не более 5°-6°) вследствие кратковременности воздействия. С каждым импульсом лазер удаляет слой, толщиной 0,25 мкм (приблизительно 1/500 часть толщины человеческого волоса).

Такая точность позволяет добиваться идеального результата лазерной коррекции зрения.

2 Свойства лазеров

Лазерные лучи — это электромагнитные волны, обладающие весьма своеобразными, можно сказать, уникальными свойствами. Здесь мы остановимся вкратце на четырех особенностях лазерного излучения. К ним относится, прежде всего, очень высокая направленность светового луча. Угол его расходимости примерно в 10000 раз меньше, чем луча хорошего прожектора. На поверхности Луны лазерный луч создает пятно диаметром около 10 км.

Благодаря высокой направленности энергия лазерного луча может передаваться на очень большие, в том числе и космические, расстояния. Это создает основу для осуществления связи, передачи по лазерному лучу как телефонных разговоров, так и телевизионных изображений.

При этом мощность передатчика (лазера) может быть в десятки и сотни тысяч раз меньше мощности обычных радиостанций. В будущем лазерный луч будет использоваться и для передачи энергии.

Второе уникальное свойство лазерного луча — его монохроматичность, т. е. необычайно узкий спектральный состав. Спектральная ширина его излучения во много раз меньше, чем у всех других источников света и радиоволн. Приведем простейший пример. Ширина линии люминесценции рубина равна ~3-10и Гц.

Необычайно высокая монохроматичность лазерного излучения широко используется для решения важнейших научных и технических проблем.

Лазеры и их применение

... индуцированного излучения. Под её воздействием атомы согласованно переходят в низшие энергетические состояния, излучая волны, совпадающие по частоте и фазе с падающей волной. 1.1 ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА Лазеры являются ... порядка 10-13 с) у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения порядка 1017 Вт/см2, в то время как мощность излучения Солнца равна только 7*103 Вт/см2, причём ...

Не следует думать, что высокая монохроматичность свойственна всем типам лазеров. В ряде случаев (полупроводниковые лазеры, лазеры на растворах красителей) полоса излучений весьма широка, что также может быть использовано на практике.

Третье важнейшее свойство лазерного луча — его высокая когерентность. Фазы различных электромагнитных волн, выходящих за пределы резонатора, или одинаковы, или взаимосогласованы. Испускание всех других источников света некогерентно. Отметим, однако, что в радиообласти спектра многие источники излучения дают именно когерентное излучение.

Чтобы представить себе, что такое _ когерентность, проведем следующий простой эксперимент. Бросим на поверхность воды два камня. Вокруг каждого из них образуется волна, распространяющаяся во всех направлениях. В точках соприкосновения волн возникает интерференционная картина, сложение волн. В результате в некоторых местах амплитуда колебаний удвоится, в других — станет равной нулю (волны погасят друг друга).

В данном случае волны когерентны.

Бросим теперь в воду горсть песка. На поверхности волн образуется рябь, отдельные песчинки падают в воду в случайные моменты времени, интерференции не будет. Волны, вызываемые песчинками, некогерентны.

Можно привести и другой наглядный пример. Если по мосту идет много случайных прохожих, то никаких особых эффектов не наблюдается. Если же по нему проходит группа людей, шагающих в ногу, то мост может начать сильно колебаться и при наличии резонанса даже разрушиться. В первом случае удары ног людей хаотичны, воздействие на мост некогерентно, во втором случае оно согласованно, когерентно.

В одной из первых научно-популярных брошюр, посвященных квантовой электроники, дается очень удачное объяснение понятия когерентности: «В раскаленной нити лампы накаливания, в ярком светящемся шнуре ртутной лампы царит полный хаос. То здесь, то там вспыхивают возбужденные атомы, испускающие длинные цуги световых волн. Эти вспышки отдельных атомов никак не согласованы между собой. Свечение таких источников напоминает гул неорганизованной, чем-то возбужденной толпы. Совсем иная картина в (квантовом) генераторе света. Здесь все похоже на стройный хор — сначала вступают одни хористы, затем другие, и сила звучания могуче нарастает. Хор грандиозен по числу участников, как это бывает на праздниках песни в Прибалтике.

Расстояния между отдельными группами хористов настолько велики, что слова песни долетают с заметным запозданием от одной группы к другой. Дирижера нет, но это не мешает стройности общего звучания, так как хористы сами подхватывают песню в нужные моменты. То же происходит и с атомами генератора света. Цуги волн, испускаемых отдельными атомами, согласованы друг с другом благодаря явлению индуцированного излучения. Каждый возбужденный атом начинает свою «песню» в унисон с дошедшей до него «песней» другого атома. Вот это и есть когерентность».

Когерентность широко используется в голографии, интерферометрии и во многих других отраслях науки и техники. Ранее, до появления лазеров, малоинтенсивные когерентные волны в видимой области спектра создавались только искусственно, путем разделения одной волны на несколько.

Сказанного достаточно, чтобы понять всю специфичность лазерного излучения. Энергия этого излучения обладает несравненно более высоким качеством, чем энергия источников накачки. Лазерная энергия может быть предельно сконцентрирована и передана на значительные расстояния. Лазерный луч является самым емким носителем информации, принципиально новым средством ее передачи и обработки. Лазерный луч можно сфокусировать в очень малом объеме, например в сфере диаметром 0,1 мм.

Различные лазеры обладают разной интенсивностью и длительностью свечения — от очень малых до очень больших. Выбор типа лазеров для его практического использования зависит от поставленной задачи. Есть лазеры непрерывного действия. Однако большинство лазерных систем излучает отдельные световые импульсы или целую серию импульсов.

Длительности импульсов также различны. В режиме свободной генерации длительность генерации близка к длительности свечения ламп накачки 10 ^-4 -10^-3 с. В так называемых моноимпульсных генераторах длительность свечения ~10^-8 с. В последнее время разработаны генераторы пикосекундной длительности (10^-12 -10^-10 с).

Для сокращения длительности импульсов излучения внутрь резонатора лазера вставляют обычно различные управляющие устройства.

Широкое распространение получили сейчас гелий-неоновые лазеры непрерывного действия. Они излучают чаще всего красный свет. Мощность лазера 0,002-0,020 Вт, что во много раз меньше мощности лампочки карманного фонаря.

Газовые непрерывные лазеры на смеси СО2+N2+Не, работающие в невидимой инфракрасной области спектра (лямбда ~10 мкм), имеют мощности в миллион раз больше (порядка сотен и тысяч ватт).

Чтобы оценить возможности этих лазеров, нужно вспомнить из школьного курса физики, что для плавления 1 см ³ металла необходимо ~50 Дж.

Если мощность лазерного луча 500 Вт, то в принципе он может расплавить за 1 с ~ 10 см ³ металла. Реальные цифры, достигаемые на опыте, существенно меньше, так как значительная доля световой энергии, падающей на поверхность металла, отражается от нее.

Мощности, полученные в рубиновом лазере или лазере на неодимовом стекле, намного больше. Правда, длительность свечения мала. С помощью этих устройств нетрудно получить энергию 50 Дж за время — 0,0001 с. Это соответствует мощности 500 тыс. Вт. В моноимпульсных и пикосекундных лазерах возможны мощности лазеров в тысячи и миллионы раз выше. Это намного превосходит спектральные яркости всех других источников света, в том числе и Солнца на его поверхности.

Заметим, что понятие мощности говорит о концентрации энергии во времени, о способности системы произвести значительное действие в заданный (обычно короткий) промежуток времени. Огромные мощности некоторых типов лазеров еще раз свидетельствуют о высоком качестве лазерной энергии.

Можно, например, получить в считанные мгновения плотности энергии, превышающие плотности энергии ядерного взрыва. С помощью лазеров такого типа удается получить температуры, равные десяткам миллионов градусов, давления порядку 100 млн. атмосфер. С помощью лазеров получены самые высокие магнитные поля и т. д.

2. Лазеры, используемые в медицине

лазер глаз медицина зрение

2.1 Лазеры, применяемые в медицине

С практической точки зрения, особенно для использования в медицине, лазеры классифицируют по типу активного материала, по способу питания, длине волны и мощности генерируемого излучения.

Активной средой может быть газ, жидкость или твердое тело. Формы активной среды также могут быть различными. Чаще всего для газовых лазеров используются стеклянные или металлические цилиндры, заполненные одним или несколькими газами. Примерно так же обстоит дело и с жидкими активными средами, хотя часто встречаются прямоугольные кюветы из стекла или кварца. Жидкостные лазеры — это лазеры, в которых активной средой являются растворы определенных соединений органических красителей в жидком растворителе (воде, этиловом или метиловом спиртах и т.п.).

В газовых лазерах активной средой являются различные газы, их смеси или пары металлов. Эти лазеры разделяются на газоразрядные, газодинамические и химические. В газоразрядных лазерах возбуждение осуществляется электрическим разрядом в газе, в газодинамических — используется быстрое охлаждение при расширении предварительно нагретой газовой смеси, а в химических — активная среда возбуждается за счет энергии, освобождающейся при химических реакциях компонентов среды. Спектральный диапазон газовых лазеров значительно шире, чем у всех остальных типов лазеров. Он перекрывает область от 150 нм до 600 мкм.

Эти лазеры имеют высокую стабильность параметров излучения по сравнению с другими типами лазеров.

Лазеры на твердых телах имеют активную среду в форме цилиндрического или прямоугольного стержня. Таким стержнем чаще всего является специальный синтетический кристалл, например рубин, александрит, гранат или стекло с примесями соответствующего элемента, например эрбия, гольмия, неодима. Первый действующий лазер работал на кристалле рубина.

Разновидностью активного материала в виде твердого тела являются также полупроводники. В последнее время благодаря своей малогабаритности и экономичности полупроводниковая промышленность очень бурно развивается. Поэтому полупроводниковые лазеры выделяют в отдельную группу.

Итак, соответственно типу активного материала выделяют следующие типы лазеров:

• газовые;
• жидкостные;
• на твердом теле (твердотельные);
• полупроводниковые.

Тип активного материала определяет длину волны генерируемого излучения. Различные химические элементы в разных матрицах позволяют выделить сегодня более 6000 разновидностей лазеров. Они генерируют излучение от области так называемого вакуумного ультрафиолета (157 нм), включая видимую область (385-760 нм), до дальнего инфракрасного (> 300 мкм) диапазона. Все чаще понятие «лазер», вначале данное для видимой области спектра, переносится также на другие области спектра.

Таблица 1 — лазеры применяемые в медицине.

Тип лазера	Агрегатное состояние активного вещества	Длина волны, нм	Диапазон излучения
со,	Газ	10600	Инфракрасный
YAG:Er YSGG:Er YAG:Ho YAG:Nd	Твердое тело	2940 2790 2140 1064/1320	Инфракрасный
Полупроводниковый, например арсенид галлия	Твердое тело (полупроводник)	635-1500 904	От видимого до инфракрасного
Рубиновый	Твердое тело	694	Видимый
Гелий-неоновый (He-Ne)	Газ	540 632,8 1150	Зеленый, ярко-красный, инфракрасный
На красителях	Жидкость	350-950 (перестраиваемая)	Ультрафиолет — инфракрасный
На парах золота	Газ	628,3	Красный
На парах меди	Газ	511/578	Зеленый/желтый	Газ	488 515	Голубой, зеленый
Эксимерный: ArF KrF XeCI XeF	Газ	193 249 308 351	Ультрафиолет

Например, для более коротковолнового излучения, чем инфракрасное, используется понятие «рентгеновские лазеры», а для более длинноволнового, чем ультрафиолетовое, — понятие «лазеры, генерирующие миллиметровые волны»

В газовых лазерах используется газ или смесь газов в трубе. В большинстве газовых лазеров используется смесь гелия и неона (HeNe), с первичным выходным сигналом в 632,8 нм (нм = 10~9 м) видимого красного цвета. Впервые такой лазер был разработан в 1961 году и стал предвестником целого семейства газовых лазеров. Все газовые лазеры довольно похожи по

Например, С02-газовый лазер излучает длину волны 10,6 мкм в дальней инфракрасной области спектра. Аргоновый и криптоновый газовые лазеры работают с кратной частотой, излучая преимущественно в видимой части спектра. Основные длины волн излучения аргонового лазера — 488 и 514 нм.

Твердотельные лазеры используют лазерное вещество, распределенное в твердой матрице. Одним из примеров является неодим (Кё)-лазер. Термин АИГ является сокращением для кристалла — алюмоиттриевый гранат, который служит как носитель для ионов неодима. Этот лазер излучает инфракрасный луч с длиной волны 1,064 мкм. Вспомогательные устройства, которые могут быть как внутренними, так и внешними по отношению к резонатору, могут использоваться для преобразования выходного луча в видимый или ультрафиолетовый диапазон. В качестве лазерных сред могут использоваться различные кристаллы с разными концентрациями ионов-активаторов: эрбия (Ег3+), гольмия (Но3+), тулия (Тт3+).

Выберем из этой классификации лазеры, наиболее пригодные и безопасные для медицинского использования. К более известным газовым лазерам, используемым в стоматологии, относятся С02-лазеры, He-Ne-лазеры (гелий-неоновые лазеры).

Представляют интерес также газовые эксимерные и аргоновые лазеры. Из твердотельных лазеров наиболее популярным в медицине является лазер на YAG:Er, имеющий в кристалле эрбиевые активные центры. Все чаще обращаются к лазеру на YAG:Ho (с гольмиевыми центрами).

Для диагностического и терапевтического применения используется большая группа как газовых, так и полупроводниковых лазеров. В настоящее время в производстве лазеров в качестве активной среды используется свыше 200 видов полупроводниковых материалов.

Таблица 2 — характеристики разнообразных лазеров.

Фирма, модель/Страна	Средняя мощность, Вт	Радиус операционного поля, м	Минимальный размер пятна ткани, мкм	Потребляемая мощность, Вт
Coherent. США/ Ultrapulse 5000с	0,05-100	1,8	300	3500
Sharplan. Израиль/40С	1-40	1,2	160	960
DEKA. Итапия/Smartoffice	1-20	1,2	300	1000
Mattioli. Итэлия/Eagle 20	1-20	1,3	200	750
Lasering. Италия/Slim	0,2-20	1,3	200	600
КБП. Россия/Ланцет-2	0,1-20	1,2	200	600
NIIC. Япония/NIIC 15	1-15	0,4	100	480

Лазеры можно классифицировать по виду питания и режиму работы. Здесь выделяются устройства непрерывного или импульсного действия. Лазер непрерывного действия генерирует излучение, выходная мощность которого измеряется в ваттах или милливаттах.

При этом степень энергетического воздействия на биоткань характеризуется:

Плотностью мощности — отношение мощности излучения к площади сечения лазерного пучка р = P/s].

Единицы измерения в лазерной медицине — [Вт/см² ], [мВт/см² ];

Дозой излучения П, равной отношению произведения мощности излучения [Р и времени облучения к площади сечения лазерного пучка. Выражается в [Вт

• с/см² ];

Энергией [Е= Рt] — произведение мощности на время. Единицы измерения — [Дж], т.е. [Вт с].

С точки зрения мощности излучения (непрерывной или средней) медицинские лазеры делятся на:

лазеры малой мощности: от 1 до 5 мВт;

лазеры средней мощности: от 6 до 500 мВт;

лазеры большой мощности (высокоинтенсивные): более 500 мВт. Лазеры малой и средней мощности причисляют к группе так называемых биостимулирующих лазеров (низкоинтенсивных).

Биостимулирующие лазеры находят все более широкое терапевтическое и диагностическое использование в экспериментальной и клинической медицине.

С точки зрения режима работы лазеры делятся на:

режим излучения непрерывный (волновые газовые лазеры);

режим излучения смешанный (твердотельные и полупроводниковые лазеры);

режим с модуляцией добротности (возможен для всех типов лазеров).

2.2 Лазеры, используемые для коррекции зрения

Эксимер-лазерная установка ALLEGRETTO Wave Eye-Q

Лазерная установка Allegretto Wave Eye-Q обладает частотой импульса 400 Гц, что делает ее одной из самых быстрых систем в мире, позволяя значительно сократить время проведения эксимер-лазерной коррекции зрения. Более краткое воздействие на роговицу способствует максимально быстрому реабилитационному периоду и отличным послеоперационным показателям. Лазерный луч в установке Allegretto Wave Eye-Q имеет сверхтонкую, гладкую форму, что дает возможность добиваться не только идеальной поверхности роговицы, но и свести к минимуму восстановительный период. Оптическая система лазерной установки Allegretto Wave Eye-Q полностью изолирована, поэтому исключено влияние таких факторов, как влажность, температура помещения.

Границы применения лазера Allegretto Wave Eye-Q:

близорукость от -0,5 D до -14,0 D;

• дальнозоркость от +0,5 D до +6,0 D;

астигматизм от ±0,5 D до ±6,0 D;

В лазерной установке All Wave Eye-Q реализованы самые современные технологии:Pulse Technology («совершенный импульс») — технология сохранения ткани.optimized технология сохранения естественной формы роговицы, без лишнего уплощения, что предотвращает появление сферических искажений.guided — топографическая абляция.

Персонифицированная абляция Wavefront Guided — фиксирует все имеющиеся в оптической системе искажения.tracker — трехмерная система слежения за глазом.- система контроля за вращательными движениями глаза.

Эксимер Allegretto — единственная на сегодня эксимер-лазерная система, которая соединена с оптическими топографическими приборами: роговичным топографом Topolyzer, диагностической станцией Oculyzer, аберрометром Analyzer. Уникальность системы — в возможности соединения и с фемтосекундным лазером, что позволяет проводить лазерную коррекцию по методу ИнтраЛасик.

Эксимер-лазерные системы VISX Star S

Рисунок 3 — Установка для коррекции зрения VISX Star S

Установка для коррекции зрения VISX Star S имеет массив семи лучей, форму «сканирующего пятна», которые позволяют добиваться идеальной гладкости роговичного среза. Массив из семи лучей одновременно покрывает большие участки роговицы, что обеспечивает быстрое и эффективное испарение. Офсетный модуль сканирования, включенный в лазер этих моделей, позволяет одномоментно корригировать гиперметропию, смешанный астигматизм и неправильный астигматизм, связанный с перенесенными ранее неудачными рефракционными операциями.

Рисунок 4 — Установка коррекции зрения VISX Star S

В лазере есть система слежения за глазом, которая фиксирует незначительные смещения центра зрачка во время коррекции, и не дает лазерному лучу в течение коррекции отклоняться от расчетной зоны.

Границы применения лазера VISX Star S:

Близорукость (миопия) до -15,0 D — Дальнозоркость (гиперметропия) до +4,0 D — Астигматизм до ±3,0 D

Лазер VISX Star S4 IR

Рисунок 4 — Лазер VISX Star S4 IR

Лазер VISXStarS4 IR существенно отличается от других моделей — он позволяет проводить эксимер-лазерную коррекцию пациентам с осложненными формами близорукости, дальнозоркости и аберрациями (искажениями) более высоких порядков.

Новый комплексный подход, реализованный в установке VISX Star S4 IR, позволяет гарантировать максимально сглаженную поверхность роговицы, формируемую в процессе лазерной коррекции, отслеживать возможные незначительные движения глаза пациента в ходе операции, максимально компенсировать сложнейшие искажения всех оптических структур глаза. Такие характеристики эксимерного лазера существенно снижают вероятность послеоперационных осложнений, значительно сокращают реабилитационный период, и гарантируют высочайшие результаты.

Границы применения:

Близорукость (миопия) до -16 D — Дальнозоркость (гиперметропия) до +6 D — Сложный астигматизм до 6 D

Эксимер-лазерная установка NIDEK «EС-5000»

Рисунок 5 — Лазерная установка NIDEK EC-5000

Лазерной луч эксимерного лазера NIDEK EC-5000 имеет форму «сканирующей щели». NIDEK EC-5000 оборудована системой сохранения работоспособности газов, поэтому обладает стабильными характеристиками излучения. Лазер NIDEK EC-5000 обеспечивает высокую точность, прост в эксплуатации, абсолютно безопасен для роговой оболочки глаза. Предназначен для проведения лазерной коррекции по методикам ФРК и ЛАСИК. В ходе операции при помощи модели лазера NIDEK EC-5000 с принципом «сканирующая щель» воздействию подвергается вся роговица. Луч «сканирующей щели» позволяет сохранить правильность сферичной формы роговицы, изменив ее оптическую силу.

Границы применения:

Близорукость (миопия) до -15 D — Дальнозоркость (гиперметропия) до +6 D

Астигматизм до 6 D

Фемтосекундные лазеры

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight обладает самой высокой скоростью формирования роговичного лоскута — всего за 6 секунд, в то время как другие модели лазеров формируют стандартный лоскут за 20 секунд. В процессе эксимер-лазерной коррекции фемтосекундный лазер FS200 WaveLight создает роговичный лоскут путем приложения очень быстрых импульсов лазерного излучения.

Фемтосекундный лазер использует луч инфракрасного света для точного отделения ткани на заданной глубине с помощью процесса, называемого «фоторазрыв». Импульс лазерной энергии фокусируется в точном месте внутрироговицы, тысячи лазерных импульсов располагаются рядом для создания плоскости разреза. За счет нанесения по определенному алгоритму и на определенной глубине в роговице множества лазерных импульсов представляется возможным выкроить роговичный лоскут любой формы и на любой глубине. То есть, уникальные характеристики фемтосекундного лазера, дают возможность офтальмохирургу формировать роговичный лоскут, полностью контролируя его диаметр, толщину, центровку и морфологию, при минимальном нарушении архитектуры.

Чаще всего фемтосекундный лазер применяется в ходе эксимер-лазерной коррекции по методике ФемтоЛасик, которая отличается от других методик тем, что роговичный лоскут формируется с помощью лазерного луча, а не механического микрокератома. Отсутствие механического воздействия увеличивает безопасность проведения лазерной коррекции и в несколько раз снижает риск появления приобретенного послеоперационного роговичного астигматизма, а также позволяет проводить лазерную коррекцию пациентам с тонкой роговицей.

Фемтосекундный лазер FS200 WaveLight объединен в единую систему с эксимерным лазером Allegretto, и поэтому время проведения процедуры эксимер-лазерной коррекции, с использованием этих двух лазерных установок, — минимальное. Благодаря своим уникальным свойствам по созданию индивидуального роговичного лоскута, фемтосекундный лазер также успешно применяется в ходе проведения кератопластики при формировании роговичного туннеля для последующей имплантации внутри стромального кольца.

Фемтосекундый лазер IntraLase FS60

Рисунок 6 — Фемтосекундый лазер IntraLase FS60

Фемтосекундный лазер IntraLase FS60 (Alcon) обладает высокой частотой и малой продолжительностью импульсов. Продолжительность одного импульса измеряется фемтосекундами (одна триллионная часть секунды, 10-15с), что позволяет разделять слои роговицы на молекулярном уровне без выделения тепла и механического воздействия на окружающие ткани глаза. Процесс формирования лоскута, для проведения лазерной коррекции зрения, при помощи фемтосекундного лазера FS60 происходит за несколько секунд, абсолютно бесконтактно (без разреза роговицы).

Фемтосекундный лазер IntraLase FS60 входит в завершенную линейку оборудования системы iLasik. Он работает совместно с эксимерным лазером VISX Star S4 IR и аберрометром WaveScan. Этот комплекс дает возможность проводить лазерную коррекцию зрения, учитывая малейшие особенности зрительной системы пациента.

Микрокератомы

Результат лазерной коррекции зависит от многих параметров. Это и опыт специалиста, и применяемая методика лечения и лазер используемый в ходе коррекции. Но не менее значим в процессе лечения такой прибор, как микрокератом. Микрокератом необходим для проведения эксимер-лазерной коррекции по методике ЛАСИК. Особенность микрокератомов, работающих в клиниках «Эксимер», — высочайшая безопасность. Они могут работать в автономном режиме, вне зависимости от электроснабжения. В процессе лечения по методике ЛАСИК воздействию подвергаются не внешние слои роговицы, а внутренние. Для того, чтобы отделить верхние слои роговицы, и нужен микрокератом. В клинике «Эксимер» используют микрокератомы всемирно известной фирмы «Moria». Она, одной из первых, стала выпускать не ручные, а автоматические модели, которые позволили минимизировать риски при проведении эксимер-лазерной коррекции и существенно повысить ее качество.Evolution 3

Данный тип микрокератома позволяет осуществить подготовительную стадию перед эксимер-лазерной коррекцией зрения (а именно — формирование лоскута) наименее болезненно для пациента и снизить состояние дискомфорта до минимума. Прибор оснащен многоразовыми головками, фиксирующими вакуумными кольцами, а также непосредственно автоматическим кератомом ротационного типа. Конструкция колец и головок микрокератома позволяет гибко настраивать оборудование под индивидуальные особенности глаза пациента, что приводит к более точным и гарантированным результатам.

Эпикератом Epi-K

Рисунок 7 — Эпикератом Epi-K

Эпикератом Epi-K используется для отделения эпителия роговицы от Боуменовой мембраны, оставляя чистую оптическую зону для лазерной абляции. Благодаря уникальной конструкции эпикератома формируется эпителиальный лоскут меньшей толщины при минимальном сопротивлении ткани. В процессе лазерной коррекции эпикератом медленно скользит вдоль роговицы, рассекая эпителий с базальным слоем, но, не разрезая Боуменову мембрану. Во время операций с использованием Epi-K случаев повреждения стромы не выявлено.

В отличие от других микрокератомов, эпикератом Epi-K снабжен одноразовой пластиковой головкой с аппланационной пластиной, предназначенной для продавливания (аппланации) эпителия. Эпикератом Epi-K чаще всего применяется для проведения коррекции зрения по методике Эпи-ласик. В процессе коррекции зрения по методике Эпи-ласик лучше сохраняется структурная целостность роговицы, обеспечивается более короткий период восстановления зрительных функций, уменьшается риски возникновения «хейзов» (помутнений роговицы) по сравнению с ФРКи ЛАСЕК.

2.3 Методы коррекции зрения

Первый радикальный метод исправления зрения — радиальная кератотомия, появился в 30-х годах прошлого столетия. Суть данного метода состояла в том, что на роговице глаза специальным алмазным ножом наносились неглубокие насечки до 30% толщины роговицы (от зрачка к периферии роговицы), которые впоследствии срастались. Благодаря этому происходило изменение формы роговицы и ее преломляющей силы, вследствие чего зрение улучшалось — это было огромным плюсом данной технологии. Минусов же у этого метода было больше. Инструмент хирурга был далек от микронной точности, поэтому рассчитать необходимое количество и глубину насечек, спрогнозировать результат операции было достаточно сложно. Кроме того, эта методика требовала длительного срока реабилитации: пациенту приходилось лежать в больнице, исключая физические нагрузки и перенапряжения. Помимо этого заживление насечек происходило у каждого по-разному, в зависимости от индивидуальной скорости регенерации, зачастую сопровождаясь осложнениями. Впоследствии были ограничения на физические нагрузки.

Рисунок 8 — Хирург-офтальмолог Святослав Федоров.

Этот метод исправления зрения был очень популярен особенно в 80-е годы. У нас в России эта методика связана с именем Святослава Федорова — это был первый шаг, однако большое количество недостатков этого метода потребовало развития новых методик.

Врачи-офтальмологи во всем мире ведут отсчет истории эксимерного лазера с 1976 года. Тогда медики заинтересовались разработкой корпорации IBM, специалисты которой использовали лазерный луч для нанесения гравировки на поверхность компьютерных микро-чипов. Методика нанесения гравировки требовала колоссальной точности. Ученые провели серию исследований, которые показали, что использование лазерного пучка и возможность его контроля по глубине и диаметру зоны воздействия могут найти широкое применение в высокоточной медицине, и в особенности в рефракционной хирургии. Можно сказать, что с этого момента началось триумфальное шествие эксимерного лазера — технологии, являющейся сегодня одной из самых надежных методик восстановления зрения.

ФРК — фоторефракционная кератэктомия.

Рисунок 9 — Область применения ФРК.

Первая коррекция зрения по методу ФРК была проведена в 1985 году и была первой попыткой в офтальмологии использовать эксимерный лазер. Технология фоторефракционной кератэктомии представляла собой бесконтактное воздействие эксимерным лазером на поверхностные слои роговицы, не влияя на внутренние структуры глаза.

При коррекции по методу ФРК микроискажение происходит с наружного слоя роговицы. После коррекции зрения по методике ФРК процесс заживления тканей роговицы продолжается достаточно долго. Длительное время пациент вынужден использовать глазные капли. Вмешательство при помощи такого метода не выполняется сразу на оба глаза.

Границы применения метода ФРК: — близорукость от -1.0 до -6.0 диоптрий, — дальнозоркость до +3.0 диоптрий, — астигматизм от -0.5 до -3.0 диоптрий.

ЛАСИК (лазерный кератомилез).

Лазерная коррекция по методике ЛАСИК появилась в 1989 году. Основным преимуществом этой технологии явилось то, что поверхностные слои роговицы не затрагивались, а испарение происходило из средних слоев роговичной ткани. В ходе коррекции используются специальные приборы — микрокератомы, при помощи которых верхние слои роговицы приподнимаются, и освобождают средние слои для лазерного воздействия.

Рисунок 10 — Область применения ЛАСИК.

Преимущества лазерной коррекции по методике ЛАСИК: выполняется амбулаторно, быстрый восстановительный период, возможность проведения процедуры сразу на оба глаза, сохранение анатомии слоев роговицы (коррекция по методике ЛАСИК считается одной из самых щадящих процедур), безболезненность, стабильность результатов.

Границы применения метода ЛАСИК: — миопия -15,0 D, — миопический астигматизм -6,0 D, — гиперметропия +6 D, — гиперметропический астигматизм +6 D.

ЛАСЕК (лазерная эпителиокератэктомия).

В 1999 году получила распространение еще одна методика коррекции зрения — ЛАСЕК. Ее основателем считают итальянского офтальмолога Массимо Камелина. В основном ЛАСЕК применяется в случаях, когда роговица пациента слишком тонкая, чтобы проводить ЛАСИК. Методика ЛАСЕК — модификация устаревшей методики ФРК.

Рисунок 11 — Область применения ЛАСЕК.

Суть процедуры заключается в сохранении эпителиального слоя и покрытии сформированным эпителиальным лоскутом послеоперационной поверхности роговицы. Этот метод более болезненный, чем ЛАСИК и процесс восстановления более длительный.

Границы применения: — близорукость до -8 D, — дальнозоркость до +4 D, — астигматизм до 4 D.

Рисунок 12 — Область применения Эпи-ЛАСИК.

Преимущества метода Эпи-ЛАСИК: быстрое восстановление зрительных функций; сохранение целостности структуры роговицы; нет необходимости разреза роговицы при формировании поверхностного лоскута; возможность проведения рефракционной процедуры при тонкой роговице; полное восстановление эпителиального лоскута; маловероятны субэпителиальные помутнения; незначительный послеоперационный дискомфорт.

Границы применения: — миопия -10 D, — миопический астигматизм до -4,0 D, — гиперметропия до + 6,0 D, — гиперметропический астигматизм до +4 D.

Эпи-ЛАСИК проводится на поверхности роговицы после удаления эпителия (в этом его сходство с ФРК и ЛАСЕК).

Офтальмо-хирург не использует микрокератом с лезвием (как при методике ЛАСИК) и не используется спирт (как при методике ЛАСЕК), а при помощи специального эпи-кератома производит расслаивание и отделение эпителиального лоскута. Благодаря сохранению жизнеспособности эпителиального лоскута, который внешне напоминает роговичный лоскут при ЛАСИКе, но имеет значительно меньшую толщину, процесс заживления идет эффективнее и пациенты чувствуют себя гораздо лучше, чем после процедур ФРК и ЛАСЕК.

При методе Эпи-ЛАСИК не используется спиртовой раствор и более 80% эпителиальных клеток, остаются жизнеспособными. После возвращения на место эпителиального лоскута эти клетки распределяются по всей роговице, создавая очень ровную поверхность и благоприятную среду для дальнейшего восстановления эпителиальных клеток. Затем, на роговицу устанавливается защитная контактная линза, ускоряющая заживление. Чаще всего защитную контактную линзу снимают между третьим и пятым днями после коррекции, в зависимости от состояния эпителия.

СУПЕР-ЛАСИК. Методика коррекции зрения СУПЕР-ЛАСИК отвечает самым высоким стандартам офтальмологии. Особенность данного метода — точнейшая «шлифовка» роговицы на основании данных полученных с помощью предварительного аберрационного анализа на уникальном комплексе — анализаторе волнового фронта Wave Scan. В ходе анализа учитываются искажения, которые вносятся не только роговицей, но и всей оптической системой. С помощью специальной компьютерной программы данные аберрометрического анализа заносятся в лазерную установку.

Рисунок 13 — Область применения СУПЕР-ЛАСИК.

На сегодняшний день СУПЕР-ЛАСИК считается наиболее точной методикой коррекции зрения. Помимо близорукости, дальнозоркости и астигматизма методика СУПЕР-ЛАСИК дает возможность исправлять аберрации (искажения зрительной системы) более высокого порядка и добиваться исключительной остроты зрения.

ФЕМТО-ЛАСИК. Фемто-Ласик (или ИнтраЛасик) — модификация самой популярной на сегодняшний день методики ЛАСИК.

Рисунок 14 — Область применения ФЕМТО-ЛАСИК.

Первое клиническое использование эксимер-лазерной коррекции по методике ФемтоЛасик было в 2003 году. Суть Фемто-Ласика состоит в том, что роговичный лоскут формируется с помощью фемтосекундного лазера, а не механического микрокератома, как в методике ЛАСИК, в котором используется стальное лезвие. Эту методику иначе называют — полностью лазерный ЛАСИК (All Laser Lasik).

Таблица 3 — Сравнение методов лазерной коррекции.

	LASIK	ФРК/LASEK	Epi-LASIK
острота зрения после коррекции	хорошая	хорошая	хорошая
негативные последствия	нет	Возможны помутнение роговицы	нет
восстановление зрения	1-2 дня	4-5 дней	3 дня
болевые ощущения	минимальные	значительные	минимальные
хирургическое воздействие на роговицу	есть	нет	нет
заживление обрабатываемой поверхности	нет	эпителиальный слой погибает, неравномерное формирование коллагена	нет
возможность проведения операции людям с тонкой роговицей	нет	да	да
возможность проведения операции на 2-х глазах одновременно	да	нет/да	да
показания к проведению коррекции	Миопия -15 Миопический астигматизм -6 Гиперметропия + 6 Гиперметропический астигматизм +6	Миопия -6 Миопический астигматизм -4	Миопия — 10 Миопический астигматизм — 4 Гиперметропия +6 Гиперметропический астигматизм +4

3. Органы зрения

.1 Строение глаза и его функции

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.

Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение).

Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв «правую часть» изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения — правую и левую — головной мозг соединяет воедино.

Так как каждый глаз воспринимает «свою» картинку, при нарушении совместного движения правого и левого глаза может быть расстроено бинокулярное зрение. Попросту говоря, у вас начнет двоиться в глазах или вы будете одновременно видеть две совсем разные картинки.

Основные функции глаза:

оптическая система, проецирующая изображение;

система, воспринимающая и «кодирующая» полученную информацию для головного мозга;

«обслуживающая» система жизнеобеспечения.

Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача — «передать» правильное изображение зрительному нерву.

Роговица — прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза — склерой.

Передняя камера глаза — это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Рисунок 15 — Строение глаза.

Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком).

Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой — значит, в ней мало пигментных клеток, если карий — много).

Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок — отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Стекловидное тело — гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка — состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление колбочек находится в центральной ямке (макуле), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.

Склера — непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка — выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв — при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.

Знание строения роговицы особенно пригодится тем, кто хочет понять, как проходит эксимер-лазерная коррекция и почему она проходит именно так, и тем, кому предстоит операция на роговице.

Рисунок 16 — Строение роговицы глаза.

Эпителиальный слой — поверхностный защитный слой, при повреждении восстанавливается. Так как роговица — бессосудистый слой, то за «доставку кислорода» отвечает именно эпителий, забирающий его из слезной пленки, которая покрывает поверхность глаза. Эпителий также регулирует поступление жидкости внутрь глаза.

Боуменова мембрана — расположена сразу под эпителием, отвечает за защиту и участвует в питании роговицы. При повреждении не восстанавливается.

Строма — наиболее объемная часть роговицы. Основная ее часть — коллагеновые волокна, расположенные горизонтальными слоями. Также содержит клетки, отвечающие за восстановление.

Десцеметова мембрана — отделяет строму от эндотелия. Обладает высокой эластичностью, устойчива к повреждениям.

Эндотелий — отвечает за прозрачность роговицы и участвует в ее питании. Очень плохо восстанавливается. Выполняет очень важную функцию «активного насоса», отвечающего за то, чтобы лишняя жидкость не скапливалась в роговице (иначе произойдет ее отек).

Таким образом эндотелий поддерживает прозрачность роговицы.

Количество эндотелиальных клеток в течение жизни постепенно снижается от 3500 на 2 мм при рождении до 1500-2000 клеток на 2 мм в пожилом возрасте.

Снижение плотности этих клеток может происходить из-за различных заболеваний, травм, операций и т.д. При плотности ниже 800 клеток на 2 мм роговица становится отечной и теряет свою прозрачность. Шестым слоем роговицы часто называют слезную пленку на поверхности эпителия, которая также играет значительную роль в оптических свойствах глаза.

.2 Заболевания органов зрения и методы их диагностики

Катаракта является одним из самых распространенных заболеваний глаз среди людей пожилого возраста. Хрусталик человеческого глаза — это «естественная линза» пропускающая и преломляющая световые лучи. Хрусталик расположен внутри глазного яблока между радужкой и стекловидным телом. В молодости хрусталик человека прозрачен, эластичен — может менять свою форму, почти мгновенно «наводя фокус», за счет чего глаз видит одинаково хорошо и вблизи, и вдали. При катаракте происходит частичное или полное помутнение хрусталика, теряется его прозрачность и в глаз попадает лишь небольшая часть световых лучей, поэтому зрение снижается, и человек видит нечетко и размыто. С годами болезнь прогрессирует: область помутнения увеличивается и зрение снижается. Если своевременно не провести лечение, катаракта может привести к слепоте.

Катаракта встречается в любом возрасте. Бывает врожденная катаракта, травматическая, осложненная, лучевая, катаракта, вызванная общими заболеваниями организма. Но чаще всего встречается возрастная (старческая) катаракта, которая развивается у людей после 50 лет.

Рисунок 17 — Схема работы глаза здорового человека.

Рисунок 18 — Схема работы глаза при катаракте.

Близорукость (миопия) — заболевание, при котором человек плохо различает предметы, расположенные на дальнем расстоянии. При близорукости изображение приходится не на определенную область сетчатки, а расположено в плоскости перед ней. Поэтому оно воспринимается нами как нечеткое. Происходит это из-за несоответствия силы оптической системы глаза и его длины. Обычно при близорукости размер глазного яблока увеличен (осевая близорукость), хотя она может возникнуть и как результат чрезмерной силы преломляющего аппарата (рефракционная миопия).

Чем больше несоответствие, тем сильнее близорукость.

Врачи-офтальмологи разделяют миопию на:

слабую (до 3,0 D (диоприй) включительно);

среднюю (от 3,25 до 6,0 D);

высокую (более 6 D).

Высокая миопия может достигать весьма значительных величин: 15, 20, 30 D.

Близорукие люди нуждаются в очках для дали, а многие и для близи: когда миопия превышает 6-8 и более диоптрий. Но очки, увы, не всегда корректируют зрение до высокого уровня, что связано с дистрофическими и др. изменениями в оболочках близорукого глаза.

Близорукость может быть врожденной, а может появиться со временем, иногда начинает усиливаться -прогрессировать. При близорукости человек хорошо различает даже мелкие детали вблизи, но чем дальше расположен предмет, тем хуже он его видит. Задача любой коррекции близорукости — ослабить силу преломляющего аппарата глаза так, чтобы изображение пришлось на определенную область сетчатки (то есть вернулось «в норму»).

Близорукость и сетчатка

Обычно близорукость сопровождается увеличением глазного яблока, что приводит к растяжению сетчатки. Чем сильнее степень близорукости, тем выше вероятность возникновения проблем связанных с сетчаткой глаза.

Рисунок 19 — Схема работы глаза здорового человека.

Рисунок 20 — Схема работы глаза человека при близорукости.

Дальнозоркость (гиперметропия) — вид рефракции глаза, при котором изображение предмета фокусируется не на определенной области сетчатки, а в плоскости за ней. Такое состояние зрительной системы приводит к нечеткости изображения, которое воспринимает сетчатка.

Причины дальнозоркости

Причиной дальнозоркости может быть укороченное глазное яблоко, либо слабая преломляющая сила оптических сред глаза. Увеличив ее, можно добиться того, что лучи будут фокусироваться там, где они фокусируются при нормальном зрении.

С возрастом, зрение особенно вблизи все больше ухудшается из-за уменьшения аккомодативной способности глаза вследствие возрастных изменений в хрусталике — снижается эластичность хрусталика, ослабевают мышцы, удерживающие его, и как следствие снижается зрение. Именно поэтому возрастная дальнозоркость(пресбиопия) наличествует практически у всех людей после 40-50 лет.

Степени дальнозоркости

Врачи офтальмологи выделяют три степени гиперметропии:

слабую — до + 2,0 D;

среднюю — до + 5,0 D;

высокую — свыше + 5,00 D;

При малых степенях дальнозоркости обычно сохраняется высокое зрение и вдаль, и вблизи, но могут быть жалобы на быструю утомляемость, головную боль, головокружение. При средней степени гиперметропии — зрение вдаль остается хорошим, а вблизи затруднено. При высокой дальнозоркости — плохое зрение и вдаль, и вблизи, так как исчерпаны все возможности глаза фокусировать на сетчатке изображение даже далеко расположенных предметов.

Дальнозоркость, в том числе и возрастная, может быть выявлена только при проведении тщательногодиагностического обследования (при медикаментозном расширении зрачка хрусталик расслабляется и проявляется истинная рефракция глаза).

Рисунок 21 — Схема работы глаза здорового человека.

Рисунок 22 — Схема работы глаза человека при дальнозоркости.

Что такое астигматизм объяснить (также, как и исправить) довольно трудно. Астигматизм — одна из самых распространенных причин низкого зрения. Часто астигматизм сочетается с близорукостью (миопический астигматизм) или с дальнозоркостью (гиперметропический астигматизм).

Астигматизм в переводе с латыни — отсутствие (фокусной) точки. Астигматизм возникает вследствие неправильной (не сферичной) формы роговицы (реже — хрусталика).

В нормальном состоянии роговица и хрусталик здорового глаза имеют ровную сферическую поверхность. При астигматизме их сферичность нарушена. Она обладает разной кривизной по разным направлениям. Соответственно, при астигматизме в разных меридианах поверхности роговицы присутствует разная преломляющая сила и изображение предмета при прохождении световых лучей через такую роговицу получается с искажениями. Некоторые участки изображения могут фокусироваться на сетчатке, другие — «за» или «перед» ней (бывают и более сложные случаи).

В результате вместо нормального изображения человек видит искаженное, в котором одни линии четкие, другие — размытые. Представление об этом можно получить, если посмотреть на свое искаженное отражение в овальной чайной ложке. Аналогичное искаженное изображение формируется при астигматизме на сетчатке глаза.

Специалисты различают роговичный и хрусталиковый астигматизм. Но влияние роговичного астигматизма на зрение больше, чем хрусталикового, так как роговица обладает большей преломляющей способностью. Разница в преломлении самого сильного и самого слабого меридианов характеризует величину астигматизма в диоптриях. Направление меридианов будет характеризовать ось астигматизма, выраженную в градусах.

Специалисты выделяют три степени астигматизма:

астигматизм слабой степени — до 3 D;

астигматизм средней степени — от 3 до 6 D;

астигматизм высокой степени — выше 6 D.

По природе возникновения астигматизм разделяют на врожденный и приобретенный.

Врожденный астигматизм до 0.5 D встречается у большинства детей и относится к «функциональному», то есть такой вид астигматизма не влияет на остроту зрения и на развитие его бинокулярности. Однако если астигматизм превышает 1 D и более, то он значительно понижает зрение и требует лечения в виде очковой коррекции.

Приобретенный астигматизм появляется вследствие грубых рубцовых изменений на роговице после травм, повреждений, хирургических вмешательств на глазах.

На сегодняшний день существует три способа коррекции астигматизма: очки, контактные линзы и эксимер-лазерная коррекция.

При астигматизме чаще всего выписывают специальные «сложные» очки со специальными цилиндрическими линзами. Специалисты упоминают о том, что ношение «сложных» очков у пациентов с высокой степенью астигматизма может вызывать неприятные симптомы, например, такие как: головокружение, резь в глазах, зрительный дискомфорт. В отличие от простых очков, в рецепте на астигматические «сложные» очки появляются данные о цилиндре и оси его расположения. Очень важно, чтобы до подбора очков пациенту была проведена тщательная диагностика. Так как нередко бывают случаи, когда человеку с диагнозом «астигматизм» приходится по нескольку раз менять свои очки.

Говоря об исправлении астигматизма при помощи контактных линз, важно отметить, что до недавнего времени корригировать астигматизм возможно было только при помощи жестких контактных линз. Такая модель линз не только доставляла неудобства в процессе ношения, но и оказывала плохое влияние на роговицу. Однако, медицина не стоит на месте и сегодня для исправления астигматизма применяются специальные торические контактные линзы.

Кератоконус — генетически обусловленное заболевание роговичной ткани, приводящее к ее дистрофии и истончению. В результате чего, роговица, вместо сферической (как это должно быть в норме), принимает неправильную (коническую) форму, что вызывает значительные и необратимые искажения в оптике глаза.

Из-за конусовидной формы роговицы лучи света в ее различных точках преломляются неравномерно, поэтому острота зрения снижается (так же, как при близорукости), человек видит предметы искаженными, линии — изломанными (также, как при астигматизме).

В развитых стадиях кератоконуса происходит истончение роговицы (вплоть до разрыва), сопровождающееся выраженным болевым синдромом.

Это заболевание встречается не часто, но в последние годы, согласно статистике, количество случаев возникновения кератоконуса резко возросло. До сих пор точно не выяснено, что же является причиной возникновения этого заболевания.

Рисунок 23 — Кератоконус.

При начальной стадии кератоконуса проводится процедура кросс-линкинга, которая позволяет укрепить строму роговицы, стабилизировать прогрессирование кератоконуса, остановить истончение роговицы, а самое главное — предотвратить необходимость пересадки роговицы. Примерно через месяц после проведения кросс-линкинга выполняется имплантация стромальных колец в роговицу. Эти кольца, выполненные из инертного материала, дозировано деформируют поверхность роговицы и тем самым изменяют ее рефракцию. В более сложных случаях рекомендуется проведение кератопластики.

Рисунок 24 — Кросс-Ликинг.

.3 Современные методы коррекции зрения с помощью лазеров

В лечении глазных заболеваний обычно применяются: эксимерный лазер (с длиной волны 193 нм); аргоновый (488 нм и 514 нм); криптоновый (568 нм и 647 нм); диодный (810 нм); ND:YAG-лазер с удвоением частоты (532 нм), а также генерирующий на длине волны 1,06 мкм; гелий-неоновый лазер (630 нм); 10-углекислотный лазер (10,6 мкм).

Длина волны лазерного излучения определяет область применения лазера в офтальмологии. Например, аргоновый лазер излучает свет в синем и зеленом диапазонах, совпадающий со спектром поглощения гемоглобина. Это позволяет эффективно использовать аргоновый лазер при лечении сосудистой патологии: диабетической ретинопатии, тромбозах вен сетчатки, ангиоматозе Гиппеля-Линдау, болезни Коатса и др.; 70% сине-зеленого излучения поглощается меланином и преимущественно используется для воздействия на пигментированные образования. Криптоновый лазер излучает свет в желтом и красном диапазонах, которые максимально поглощаются пигментным эпителием и сосудистой оболочкой, не вызывая повреждения нервного слоя сетчатки, что особенно важно при коагуляции центральных отделов сетчатки.

Диодный лазер незаменим при лечении различных видов патологии мокулярной области сетчатки, так как липофусцин не поглощает его излучение. Излучение диодного лазера (810 нм) проникает в сосудистую оболочку глаза на большую глубину, чем излучение аргонового и криптонового лазеров. Поскольку его излучение происходит в ИК-диапазоне, пациенты не ощущают слепящего эффекта во время коагуляции. Полупроводниковые диодные лазеры компактнее, чем лазеры на основе инертных газов, могут питаться от батареек, им не нужно водяное охлаждение. Лазерное излучение можно подводить к офтальмоскопу или к щелевой лампе с помощью стекловолоконной оптики, что дает возможность использовать диодный лазер амбулаторно или у больничной койки.

Неодимовый лазер на алюмоиттриевом гранате (Nd:YAG-лазер) с излучением в ближнем ИК-диапазоне (1,06 мкм), работающий в импульсном режиме, применяется для точных внутриглазных разрезов, рассечения вторичных катаракт и формирования зрачка. Источником лазерного излучения (активной средой) в данных лазерах служит кристалл иридий-алюминиевого граната с включением в его структуру атомов неодимия. Назван этот лазер «ИАГ» по первым буквам излучающего кристалла. Nd:YAG-лaзep с удвоением частоты, излучающий на длине волны 532 нм, является серьезным конкурентом аргоновому лазеру, так как может использоваться и при патологии макулярной области.Ne-лазеры — низкоэнергетические, работают в непрерывном режиме излучения, обладают биостимулирующим действием.

Эксимерные лазеры излучают в ультрафиолетовом диапазоне (длина волн — 193-351 нм).

С помощью этих лазеров можно удалять определенные поверхностные участки ткани с точностью до 500 нм, используя процесс фотоабляции (испарения).

Выделяют следующие направления использования лазеров в офтальмологии:

. Лазеркоагуляция. Используют термическое воздействие лазерного излучения, которое дает особенно выраженный терапевтический эффект при сосудистой патологии глаза: лазеркоагуляция сосудов роговицы радужки, сетчатки, трабекулопластика, а также воздействие на роговицу ИК-излучением (1,54-2,9 мкм), которое поглощается стромой роговицы, с целью изменения рефракции. Среди лазеров, позволяющих коагулировать ткани, в настоящее время по-прежнему наиболее популярным и часто используемым является аргоновый лазер.

. Фотодеструкция (фотодисцизия).

Благодаря высокой пиковой мощности под действием лазерного излучения происходит рассечение тканей. В его основе лежит электрооптический «пробои» ткани, возникающий вследствие высвобождения большого количества энергии в ограниченном объеме. При этом в точке воздействия лазерного излучения образуется плазма, которая приводит к созданию ударной волны и микроразрыву ткани. Для получения данного эффекта используется инфракрасный YAG-лазер.

. Фотоиспарение и фотоинцизия. Эффект заключается в длительном тепловом воздействии с испарением ткани. С этой целью используется ИК СО2-лазер (10,6 мкм) для удаления поверхностных образований конъюнктивы и век.

. Фотоабляция (фотодекомпозиция).

Заключается в дозированном удалении биологических тканей. Речь идет об эксимерных лазерах, работающих в жестком УФ-диапазоне (193 нм).

Область использования: рефракционная хирургия, лечение дистрофических изменении роговицы с помутнениями, воспалительные заболевания роговицы, оперативное лечение птеригиума и глаукомы.

. Лазерстимуляция. С этой целью в офтальмологии используется низкоинтенсивное красное излучение He-Ne-лазеров. Установлено, что при взаимодействии данного излучения с различными тканями в результате сложных фотохимических процессов проявляются противовоспалительный, десенсибилизирующий, рассасывающий эффекты а также стимулирующее влияние на процессы репарации и трофики. Лазерстимуляция в офтальмологии применяется в комплексном лечении увеитов склеритов, кератитов, экссудативных процессов в передней камере глаза, гемофтальмов, помутнений стекловидного тела, преретинальных кровоизлияний, амблиопий, после операционных вмешательств ожогов, эрозий роговицы, некоторых видах ретино- и макулопатии. Противопоказаниями являются увеиты туберкулезной этиологии, гипертоническая болезнь в стадии обострения, кровоизлияния сроком давности менее 6 дней.

Первые четыре направления использования лазеров в офтальмологии относятся к хирургическим, а лазерстимуляция — к терапевтическим методам лечения.

Лазеры применяются также при диагностике офтальмологических заболеваний. Лазерная интерферометрия позволяет сделать заключение о ретинальной остроте зрения при мутных глазных средах, например перед операцией по поводу катаракты. Сканирующая лазерная офтальмоскопия дает возможность исследовать сетчатку без получения оптического изображения. При этом плотность мощности излучения, падающего на сетчатку, в 1000 раз ниже, чем при использовании метода офтальмоскопии, к тому же нет необходимости расширять зрачок. С помощью лазерного допплеровского измерителя скорости можно определить скорость кровотока в сосудах сетчатки.

Увеличение размеров глазного яблока при миопии в большинстве случаев сопровождается истончением и растяжением сетчатки, ее дистрофическими изменениями. Подобно натянутой нежной вуали, она местами «расползается», в ней появляются мелкие отверстия, что может вызвать отслойку сетчатки — самое тяжелое осложнение близорукости, при котором значительно, вплоть до слепоты, может снижаться зрение. Для предупреждения осложнений при дистрофических изменениях сетчатки применяется периферическая профилактическая лазерная коагуляция. В ходе операции излучением аргонового лазера производится «приваривание» сетчатки в участках ее истончения и вокруг разрывов.

Когда патологический рост глаза остановлен и проведена профилактика осложнений, становится возможной рефракционная хирургия близорукости.

Заключение

Основные результаты курсовой работы состоят в

. Изучены механизмы лечения различных болезней органов зрения с помощью лазеров.

. Рассмотрены различные виды лазеров, каждый лазер подбирается для определенной формы болезни и ее диагностики

. Офтальмология за последние 30 лет хорошо развивается благодаря применению, все новых и улучшенных лазеров, благодаря которым становится возможным лечить и диагностировать разнообразные болезни органов зрения.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/lazeryi-v-oftalmologii/

1. Лазерные биомедицинские технологии (часть 1) / Беликов А.В., Скрипник А.В — Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. — 116 с.

. Modeling Heat Transfer in the Eye during Cataract Surgery / Akkar S., Bharadwaj K., Paya N., Shai A. — Cornell University, 2009

. Fetd computation of the temperature distribution induced into a human eye by a pulsed laser / Cvetkovic M., Poljakl D., Peratta A — Progress In Electromagnetics Research, 2011, Vol. 120, 403-421

Диссертация, автореферат диссертации

4. Подольцев А.С. Теплофизические процессы в тканях глаза при воздействии импульсного лазерного излучения: автореф. дис. кан. физ.-мат. наук: 15.10.1989 / А.С. Подольцев: Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова, Минск — 15 с.

Монография, книга: один, два, три автора

5. Т. Бирич, Л. Марченко, А. Чекина «Современное применение лазеров в офтальмологии». — 243 с.

. В.Г. Копаева «Глазные болезни» 2012. — 125 с.

. Приезжев А.В., Тучин В.В., Шубочкин Л.П. Лазерная диагностика в биологии и медицине / А.В. Приезжев — М.: Наука. Гл. ред. Физ-мат. Лит., 2005. — 240 с.:ил. — (Пробл. Науки и техн. прогресса).

. Е.А. Шахно. Физические основы применения лазеров медицине. — СПб: НИУ ИТМО, 2012. — 129 с.