Поговорим сегодня о том, что такое лазер фемтосекундный. Каковы основные принципы его работы и как он помогает корректировать зрение?
Теория Бора
Когда в начале девятнадцатого века наука достигла такого уровня, что смогла заглянуть в строение атома, возникло новое направление – квантовая физика. Первой задачей было определить, как и почему маленькие электроны не падают на тяжелое ядро атома. Предыдущая теория, основанная на уравнениях Максвелла, утверждала, что любой движущийся заряд испускает поле, следовательно, теряет импульс. Таким образом, электрон, который движется по орбите вокруг ядра, должен непрерывно излучать и в конце концов упасть на ядро. Бор высказал идею, что в атоме электроны могут быть только на определенных расстояниях до центра, а переход с одного уровня на другой сопровождается либо испусканием, либо поглощением энергии. Эта теория была впоследствии объяснена в рамках квантовой физики. Наличие стационарных электронных уровней открыло дорогу такому изобретению, как лазер (фемтосекундный в том числе).
Теоретические основания лазера
Как только ученые поняли устройство атома, они захотели научиться управлять состоянием электрона. В обычных условиях электрон, который по каким-то причинам находится на высоком уровне атома, стремится заполнить более низкие уровни, если они свободны. При переходе излучается энергия в виде кванта света или фотона. Но переход между двумя любыми уровнями порождает разные кванты света. Но если много электронов перейдут одновременно с более высокого уровня на более низкий, то появится поток из множества одинаковых фотонов. Применения этого потока безграничны. Например, фемтосекундный лазер катаракту удаляет. В легированном иттрием рубине был найден уровень с так называемой инверсной заселенностью: когда электроны охотнее собираются на высоком уровне, а потом все вместе переходят на более низкий. Основные составные части лазера следующие:
- рабочее тело (вещество, в котором есть уровень с инверсной заселенностью);
- накачка (источник, который «побуждает» электроны скапливаться на инверсном уровне);
- резонатор в виде двух параллельных зеркал (они концентрируют только те фотоны, которые генерируются в одном направлении, а все остальные рассеиваются).
Получающийся на выходе импульс может быть непрерывным или дискретным. Лазер фемтосекундный, например, относится ко второму типу.
Микро, нано, фемто
Все эти приставки обозначают часть целого. Милли – это одна тысячная доля чего-либо, например метра. То есть миллиметр – это 10-3 метра. Приставка фемто- означает, что нечто весит или тянется в 10-15 раз меньше, чем некая единица. Соответственно, лазер фемтосекундный имеет очень короткий импульс. А в каждой секунде умещается 1015 штук импульсов. Зачем нужна такая невообразимо маленькая величина? Дело в том, что мощность лазера зависит от того, сколько времени копятся электроны на инверсном уровне. При непрерывной генерации мощность у лазеров быть высокой не может. Но чем короче каждый импульс, тем выше выход. Многие процессы происходят гораздо дольше, и для конечной цели такой короткий импульс не заметен. Принимающей системе кажется, что лазер непрерывного действия. При этом когерентность и мощность выходящего луча намного выше.
Катаракта
Катаракта – это помутнение хрусталика. Человек, у которого развивается такой дефект зрения, может и не знать о нем: при развитии катаракты на краю зрачка зрение не нарушается. Но если помутнение происходит в центре хрусталика, то не заметить ослабление зрения нельзя. Основных причин, вызывающих это изменение глаза, четыре:
- вредное излучение в больших дозах;
- травма головы или непосредственно глаз;
- сахарный диабет;
- сильный стресс.
Физическая же причина одна – белок, содержащийся в хрусталике глаза, начинает деградировать, разрушаться. Этот процесс называется денатурацией белка. В случае хрусталика разрушение необратимо. Раньше старики с белыми глазами полностью зависели от своих родственников, так как были фактически слепыми. Однако сейчас это заболевание успешно лечится.
Лечение катаракты с помощью операции
Традиционно под лечением подразумевается такое вмешательство в организм человека, которое не нарушает его целостность: больное горло лечится таблетками и горячим чаем, порезанный палец - мазями и повязкой.
Но в данном случае лечение радикальное – операция. Обычно под этим словом подразумевают раны, швы, которые долго заживают, боль и потерю нормального образа жизни. В случае же катаракты операции бояться не нужно, ибо разрез обычно очень маленький, 2-3 мм, никакие кровеносные сосуды не разрезаются, обезболивание местное.
Этапы проведения операции:
- Глазное яблоко обезболивается с помощью специальных капель.
- Надрезается радужная оболочка глаза (разрез не более 3 мм длиной).
- В хрусталик вводится специальный прибор.
- Прибор превращает старый хрусталик в эмульсию.
- Эмульсия отсасывается.
- Вводится новый искусственный мягкий хрусталик.
- Прибор выводится из глаза.
Процедура длится не более 15 минут, после чего человек уже может сам идти домой.
Именно на стадии превращения старого хрусталика в эмульсию используется фемтосекундный лазер. Офтальмология знает и другой пример применения лазеров – коррекция близорукости и астигматизма. Но это совсем иная история.
Преимущества лазеров при лечении катаракты
Сразу назовем один существенный недостаток – этот способ довольно дорогой. Однако по всем остальным параметрам он лучше прежних методов. Согласно отзывам, меньше повреждается окружающая хрусталик ткань, быстрее проходит превращение в эмульсию, меньше размер получающихся частиц, если в операции применяется фемтосекундный лазер. Отзывы о такой операции исключительно положительные как от пациентов, так и от врачей.
Мы уже упоминали, что с помощью лазеров корректируется еще и близорукость. Однако до недавнего времени для этой операции и лечения катаракты применялось разное оборудование. Пациенту главное – качество операции, а вот клиника, которая предоставляет такие услуги, хотела бы тратить на приборы не так много денег. В данном случае выручит фемтосекундный лазер Victus: с его помощью можно делать три разные операции. При этом нужно всего лишь поменять настройки.
