Femtosekundový laser: popis, typy, funkce aplikace a recenze

Mluvme dnes o tom, co je femtosekundový laser. Jaké jsou hlavní principy jeho práce a jak pomáhá napravit vizi?

Teorie Bohr

Když se na počátku devatenáctého století věda dostala na úroveň, která by se mohla podílet na struktuře atomu, vznikl nový směr - kvantová fyzika. Prvním úkolem bylo určit, jak a proč malé elektrony nespadají do těžkého jádra atomu. Předchozí teorie, založená na Maxwellových rovnicích, tvrdila, že jakýkoli pohyblivý náboj vydává pole, a proto ztrácí hybnost. Takže elektron, který se pohybuje v oběžné dráze kolem jádra, musí nepřetržitě emitovat a nakonec spadnout na jádro. Bohr vyjádřil myšlenku, že v atomu mohou být elektrony jen v určitých vzdálenostech do centra a přechod z jedné úrovně do druhé je doprovázen emisí nebo absorpcí energie. Tato teorie byla následně vysvětlena v rámci kvantové fyziky. Přítomnost stacionárních elektronických úrovní otevřela cestu pro takový vynález jako laser (včetně femtosekundy).

Teoretické základy laseru

Jakmile vědci pochopili strukturu atomu, chtěli se naučit ovládat stav elektronu. Za normálních podmínek elektron, který je z nějakého důvodu na vysoké úrovni atomu, má tendenci naplňovat nižší úrovně, pokud jsou volné. Během přechodu je energie vydávána ve formě kvantového světla nebo fotonu. Ale přechod mezi dvěma úrovněmi vytváří různé kvantové světla. Pokud však mnoho elektronů projde současně z vyšší úrovně na nižší úroveň, pak se objeví proud mnoha identických fotonů. Aplikace tohoto toku jsou nekonečné. Například se odstraní femtosekundová laserová katarakta. U ruby ​​dotovaného yttriem byla nalezena hladina s takzvanou inverzní populací: když se elektrony rychleji shromažďují na vysoké úrovni a pak dohromady jdou na nižší. Hlavní součásti laseru jsou následující:

• Pracovní médium (látka, ve které je úroveň s inverzní populací);
• čerpání (zdroj, který "indukuje" elektrony k akumulaci na inverzní úrovni);
• rezonátor ve formě dvou paralelních zrcadel (soustředí pouze ty fotony, které jsou generovány v jednom směru a všechny ostatní jsou rozptýleny).

Výsledný puls na výstupu může být spojitý nebo diskrétní. Například femtosekundový laser je druhého typu.

Micro, nano, femto

Všechny tyto konzoly označují část celého. Milli je tisícina něčeho, například metr. To znamená, že milimetr je 10^-3 metr. Předpona Femto znamená, že něco váží nebo se táhne v 10^-15 méně než určitá jednotka. Proto femtosekundový laser má velmi krátký puls. A každou sekundu je 10¹⁵ kusů impulsů. Proč potřebujeme tak nepředstavitelně malou částku? Faktem je, že výkon laseru závisí na tom, kolik času se elektrony akumulují na inverzní úrovni. Při nepřetržité generaci nesmí být síla laserů vysoká. Ale čím kratší je každý impuls, tím vyšší je výnos. Mnoho procesů se vyskytuje mnohem déle a pro konečný cíl takový krátký puls není patrný. Příjemný systém se zdá být spojitým laserem. V tomto případě je soudržnost a síla odchozího paprsku mnohem vyšší.

Katarakta

Katarakta je zakalení čočky. Osoba, která vyvine takovou vizuální vadu, o ní ani nemusí vědět: když se katarakta vyvíjí na okraji žáka, není vidění narušena. Pokud se však zákal objeví ve středu objektivu, pak si nemůžete všimnout, že ztráta vidění není možná. Hlavní příčiny této změny v oku jsou čtyři:

• škodlivé záření ve velkých dávkách;
• trauma hlavy nebo přímo do očí;
• diabetes mellitus;
• silný stres.

Fyzikální důvod je stejný - bílkovina obsažená v oční čočce se začíná rozkládat, rozpadat. Tento proces se nazývá denaturace bílkovin. V případě čočky je zničení nevratné. Starší lidé s bílými očima měli dříve závislost na svých příbuzných, protože byli skutečně slepí. Dnes je však tato nemoc úspěšně léčena.

Léčba kataraktem s chirurgickým zákrokem

Tradičně léčba znamená zásah do lidského těla, který neporušuje jeho integritu: bolest v krku je ošetřena pilulemi a horkým čajem, nasekaný prst - masti a obvaz.

Ale v tomto případě je radikální léčba operací. Toto slovo obvykle znamená rány, stehy, které se dlouho léčí, bolesti a ztráta normálního životního stylu. V případě chirurgie kataraktu se nemusíte bát, protože řez je obvykle velmi malý, 2-3 mm, žádné krevní cévy nejsou řezané, lokální anestezie.

Etapy operace:

1. Oční bulvy jsou anestetizovány pomocí speciálních kapiček.
2. Dírka oka se odřízne (délka nepřesahuje 3 mm).
3. Do objektivu je vloženo speciální zařízení.
4. Zařízení přemění starý čoček na emulzi.
5. Emulze je odsávána.
6. Představil nový umělý měkký objektiv.
7. Zařízení je odstraněno z oka.

Postup trvá nejdéle 15 minut, po které už může člověk jít domů.

Je ve stádiu transformace staré čočky na emulzi, kterou používá femtosekundový laser. Oftalmologie ví další příklad použití laserů - korekce myopie a astigmatismu. Ale je to úplně jiný příběh.

Výhody laserů při léčbě katarakty

Okamžitě pojmenujte jednu významnou nevýhodu - tato metoda je poměrně drahá. Pro všechny ostatní parametry je však lepší než předchozí metody. Podle recenzí je okolní tkáň méně poškozená, přeměna na emulzi, velikost výsledných částic je rychlejší, pokud se při operaci použije femtosekundový laser. Zpětná vazba o této operaci je mimořádně pozitivní jak u pacientů, tak u lékařů.

Již jsme se zmínili o tom, že pomocí laserů se také upravuje myopie. Dosud se však pro tuto operaci a léčbu katarakty používalo jiné zařízení. Hlavním důvodem pro pacienta je kvalita operace, ale klinika poskytující takové služby by chtěla věnovat méně zařízením. V tomto případě použije Victus femtosekundový laser: může být použit k provádění tří různých operací. V takovém případě stačí změnit nastavení.