飞秒激光

飞秒激光的用途非常广泛， 飞秒激光的用途非常广泛， 比如：飞秒激光可以击穿大气层，制造放电通道，用于人工引雷，避免飞机、火箭、发 比如：飞秒激光可以击穿大气层，制造放电通道，用于人工引雷，避免飞机、火箭、 电厂遭受天然雷击。 电厂遭受天然雷击。 又比如：飞秒激光与物质相互作用能够产生足够数量的中子， 又比如：飞秒激光与物质相互作用能够产生足够数量的中子，实现激光受控核裂变的快 速点火，为人类新的能源开辟崭新的途径。 速点火，为人类新的能源开辟崭新的途径。 由于飞秒激光具有超高速的特性和高分辩率的特性，因此，它在物理学、生物学、 由于飞秒激光具有超高速的特性和高分辩率的特性，因此，它在物理学、生物学、化学 控制反应、光通讯和医学等领域都有不可替代的作用。 控制反应、光通讯和医学等领域都有不可替代的作用。 飞秒激光的主要用途是： 飞秒激光的主要用途是： 1、人体病变的早期诊断； 、人体病变的早期诊断； 2、医学成像； 、医学成像； 3、外科手术； 、外科手术； 4、生物活体检测； 、生物活体检测； 5、超小型卫星； 、超小型卫星； 6、超精细加工； 、超精细加工； 7、高密度信息记录和储存。 、高密度信息记录和储存。
飞秒激光（ 飞秒激光（Intralase）是一种近红外光，它的波长是 ）是一种近红外光，它的波长是1053 nm，由于它神奇的 ， 特性，又被叫做“神秘之光”。 特性，又被叫做“神秘之光” 一、飞秒激光是我们人类目前在实验条件下能够获得的最短脉冲，它的精确度 飞秒激光是我们人类目前在实验条件下能够获得的最短脉冲， 微米； 是± 5 微米； 二、飞秒激光有非常高的瞬间功率，它的瞬间功率可达百万亿瓦，比目前全世 飞秒激光有非常高的瞬间功率，它的瞬间功率可达百万亿瓦， 界的发电总功率还要多出上百倍； 界的发电总功率还要多出上百倍； 三、飞秒激光具有精确的靶向聚焦定位特点，能够聚焦到比头发的直径还要小 飞秒激光具有精确的靶向聚焦定位特点， 的多的超细微空间区域； 的多的超细微空间区域； 四、物质在飞秒激光的作用下会产生非常奇特的现象，气态的物质、液态的物 物质在飞秒激光的作用下会产生非常奇特的现象，气态的物质、 质、固态的物质瞬间都会变成等离子体； 固态的物质瞬间都会变成等离子体； 五、用飞秒激光进行手术，没有热效应和冲击波，在整个光程中都不会有组织 用飞秒激光进行手术，没有热效应和冲击波， 损伤。 损伤。
2、飞秒激光制作角膜瓣对LASIK手术效果的影响 、飞秒激光制作角膜瓣对 手术效果的影响 Lim[10]等结果发现，手术后高阶波前像差，除了球差，机械性板层角膜刀 等结果发现，手术后高阶波前像差，除了球差， 等结果发现 组较飞秒激光组大以外，其它高阶波前像差，两组间均无显著差异。另外， 组较飞秒激光组大以外，其它高阶波前像差，两组间均无显著差异。另外，手 术后3个月 飞秒激光组的对比敏感度有显著提高。 个月， 术后 个月，飞秒激光组的对比敏感度有显著提高。 Tran[11]等的结果观察到，单纯制作角膜瓣后，两组低阶像差（离焦）均有显 等的结果观察到，单纯制作角膜瓣后，两组低阶像差（离焦） 等的结果观察到 著改变； 机械刀组角膜瓣制作后出现远视漂移的屈光度变化， 著改变；Hansatome机械刀组角膜瓣制作后出现远视漂移的屈光度变化，但 机械刀组角膜瓣制作后出现远视漂移的屈光度变化 飞秒激光组没有出现屈光度的改变。角膜瓣制后总的高阶波前像差， 飞秒激光组没有出现屈光度的改变。角膜瓣制后总的高阶波前像差， Hansatome机械刀组有变化，而飞秒激光组未见改变。揭开角膜瓣并施以准 机械刀组有变化， 机械刀组有变化 而飞秒激光组未见改变。 分子切削后，再检查波前像差，则发现Hansatome机械刀组 机械刀组Coma（慧差）明 分子切削后，再检查波前像差，则发现 机械刀组 （慧差） 显增大， 手术后屈光结果没有差别。 显增大，但LASIK手术后屈光结果没有差别。 手术后屈光结果没有差别 他们的观察认为，机械性板层角膜刀制作角膜瓣本身会引起光学特性、低阶、 他们的观察认为，机械性板层角膜刀制作角膜瓣本身会引起光学特性、低阶、 高阶波前像差改变，而飞秒激光制作角膜瓣本身则不会造成这些影响。 高阶波前像差改变，而飞秒激光制作角膜瓣本身则不会造成这些影响。
夏威夷海边风光
飞秒激光 Femtosecond Laser 的原理 在眼科的应用前景
-----2006年终学术讲座
陈辉 副主任医师
四川省人民医院眼科 美国Dean A McGee 眼科研究所博士后
飞秒激光 Femtosecond Laser 在眼科的应用前景
飞秒 要想了解飞秒激光，首先要知道什么是飞秒。 要想了解飞秒激光，首先要知道什么是飞秒。 飞秒是一个时间的测量单位。 飞秒是一个时间的测量单位。 1飞秒＝10－15秒，也就是 飞秒等于 秒 飞秒＝ 也就是1飞秒等于 飞秒等于1秒 飞秒 钟的1000万亿分之一，一秒钟激光即可以绕 万亿分之一， 钟的 万亿分之一 地球7.5圈 飞秒是非常非常短暂的一刹那。 地球 圈。飞秒是非常非常短暂的一刹那。
二、飞秒激光在LASIK手术中的应用 飞秒激光在 手术中的应用
包括： 飞秒激光在眼科领域中最重要的应用就是用于角膜屈光性手术，包括：准分 包括 子激光角膜原位磨镶术（ 子激光角膜原位磨镶术（LASIK）中制作板层角膜瓣和各种类类型的角膜移植 ） 手术。 手术。 飞秒激光制作角膜瓣时完全按照预先设置的参数在计算机程序的精确控制 下完成的。可以根据手术医生的要求预先设置板层角膜瓣的厚度、直径大小、 角膜瓣蒂的位置以及边缘切口的角度。
）、由于飞秒激光制作角膜瓣是在计算机的精确控制下完成的 （2）、由于飞秒激光制作角膜瓣是在计算机的精确控制下完成的，而且还有压 ）、由于飞秒激光制作角膜瓣是在计算机的精确控制下完成的， 力感应安全自动保护装置，既能极精确地制作角膜瓣，又具有极高的安全性。 力感应安全自动保护装置，既能极精确地制作角膜瓣，又具有极高的安全性。不 少文献报道， 少文献报道，飞秒激光制作板层角膜角膜瓣几乎不会发生与角膜瓣相关的严重并 发症，例如，游离角膜瓣、扭扣瓣、碎瓣、破裂瓣、过厚或过薄瓣等 ； 发症，例如，游离角膜瓣、扭扣瓣、碎瓣、破裂瓣、过厚或过薄瓣等[2]；更少发 生角膜上皮的损伤[9]。对角膜表层神经神经丛的破坏较小 生角膜上皮的损伤 。对角膜表层神经神经丛的破坏较小[10]，因而，能减少手 ，因而， 术后干眼症状的发生。 术后干眼症状的发生。
Hale Waihona Puke • Holzer等用飞秒激光给45只新鲜猪眼制作角膜瓣，预先设置的角膜瓣切割 Holzer等用飞秒激光给 只新鲜猪眼制作角膜瓣 等用飞秒激光给45只新鲜猪眼制作角膜瓣，
深度分别为120um、140um和180um，角膜瓣直径大小从8.0mm到 深度分别为120um、140um和180um，角膜瓣直径大小从8.0mm到 9.5mm，角膜瓣边缘切口角度从60° 90° 结果显示， 9.5mm，角膜瓣边缘切口角度从60°到90°。结果显示，所有角膜瓣制作 均完好无并发症，上述三种预设值最终取得的厚度分别为110.5um、 均完好无并发症，上述三种预设值最终取得的厚度分别为110.5um、 142.5um和180um，取得的角膜瓣直径为8.0mm到9.5mm， 142.5um和180um，取得的角膜瓣直径为8.0mm到9.5mm，波动范围仅 /-0.4um，显示出极高的精确度和一致性。 0.4um，显示出极高的精确度和一致性。
• Binder曾分别报道过103只眼和1000只眼接受飞秒激光角膜瓣制作后的情 Binder曾分别报道过 曾分别报道过103只眼和 只眼和1000只眼接受飞秒激光角膜瓣制作后的情
况。用超声测量仪测量飞秒激光制作角膜瓣前、后角膜的厚度，弯脚器测量 用超声测量仪测量飞秒激光制作角膜瓣前、后角膜的厚度， 其直径，手术后实际取得的角膜厚度与手术前预期值之间相差9.4~34.3um， 其直径，手术后实际取得的角膜厚度与手术前预期值之间相差9.4~34.3um， 而标准差则为10.2~21.7um。他们还观察了预设值为90um时 而标准差则为10.2~21.7um。他们还观察了预设值为90um时，双眼实际 角膜瓣厚度的差异， 10。 角膜瓣厚度的差异，结果两眼之差仅为 /-10。实际角膜直径与预期值之间 仅相差0.03um。 仅相差0.03um。
）、由于飞秒激光与机械性微型角膜板层刀制作板层角膜瓣的原理完全不同 （2）、由于飞秒激光与机械性微型角膜板层刀制作板层角膜瓣的原理完全不同： ）、由于飞秒激光与机械性微型角膜板层刀制作板层角膜瓣的原理完全不同： 飞秒激光制作角膜瓣时使用压平锥镜，首先将具有一定曲度的角膜压平， 飞秒激光制作角膜瓣时使用压平锥镜，首先将具有一定曲度的角膜压平，使之完 全呈水平面状态，根据预先设计的要制作的角膜板层厚度， 全呈水平面状态，根据预先设计的要制作的角膜板层厚度，将飞秒激光聚焦在角 膜表面与锥状压平镜接触处下方相应深度的角膜基质内， 膜表面与锥状压平镜接触处下方相应深度的角膜基质内，通过扫描切割精确制作 出所需要各种不同参数的板层角膜瓣。与机械性角膜板层刀不同， 出所需要各种不同参数的板层角膜瓣。与机械性角膜板层刀不同，飞秒激光制作 板层角膜瓣完全不受角膜曲率的影响，无论角膜曲率高低，均能安全、 板层角膜瓣完全不受角膜曲率的影响，无论角膜曲率高低，均能安全、精确地完 成角膜瓣的制作
飞秒激光 （Femtosecond Laser） ） 在眼科领域的应用
飞秒激光在眼科中的应用， 飞秒激光在眼科中的应用，目前主要体现在眼 角膜的手术方面： 角膜的手术方面： 手术中用飞秒激光制作角膜瓣； 一、在Lasik手术中用飞秒激光制作角膜瓣； 手术中用飞秒激光制作角膜瓣 二、在角膜移植手术中用飞秒激光切削角膜制 作植片； 作植片； 三、在角膜基质环植入手术中用飞秒激光制作 角膜隧道切口。
一、飞秒激光及其组织切割工作原理
一台高功率的飞秒激光器由四部分组成，即振荡器、展宽器、放大器和压缩器。 一台高功率的飞秒激光器由四部分组成，即振荡器、展宽器、放大器和压缩器。 在振荡器内，利用一种特殊技术获得飞秒激光脉冲。 在振荡器内，利用一种特殊技术获得飞秒激光脉冲。展宽器将这个飞秒种子脉冲 按不同波长在时间上拉开。放大器使这一展宽的脉冲获得充分能量。 按不同波长在时间上拉开。放大器使这一展宽的脉冲获得充分能量。压缩器把放 大后的不同成分的光谱再会聚到一起，恢复到飞秒宽度， 大后的不同成分的光谱再会聚到一起，恢复到飞秒宽度，从而形成具有极高瞬时 功率的飞秒激光脉冲。飞秒激光能在非常短的时间里聚焦于组织内极狭小的空间， 功率的飞秒激光脉冲。飞秒激光能在非常短的时间里聚焦于组织内极狭小的空间， 使组织电离，并形成等离子体， 使组织电离，并形成等离子体，由于等离子体产生的电磁场的强度比原子核对其 周围电子的作用力还大数倍，最终使组织通过光裂解爆破产生含 周围电子的作用力还大数倍，最终使组织通过光裂解爆破产生含CO2和水的微小 和水的微小 气泡，成千上万紧密相连的激光脉冲产生数以万计的小气泡连在一起， 气泡，成千上万紧密相连的激光脉冲产生数以万计的小气泡连在一起，结果达到 极其精密的组织切割效应