激光在眼底病中的应用

激光医学的发展
激光医学（Laser Medicine）是基于激光技术和医学相结合的手段和方法进行疾病诊断、治疗及其研究的一门边缘学科。

激光医学的发展已经历了半世纪的历程，大体可划分为四个阶段。

60年代为基础研究阶段，70年代为临床研究应用阶段，80年代为形成一门学科的阶段，90年代为发展成熟阶段。

一、基础研究阶段
激光医学的基础研究大量工作都在60年代的前五年完成：
1960年，美国人Maman发明世界上第一台激光器，是一台脉冲红宝石激光器，其第一个应用领域便是医学。

1961年，红宝石视网膜凝固机在美国问世，这是世界上第一台医用激光机。

同年Sonlon发表了“激光的生理作用’，Eichle发表了“相干光源产生的光凝固，Zeret发表了“光脉冲引起的眼损伤”等三篇论文。

这是第一批激光医学方面的文章。

1961年，我国也研制成第一台国产红宝石激光器。

二、临床研究试用阶段
尽管在60年代已有激光试用于临床的零星报道，但导致眼科以外所有临床各科普遍应用是在1970年Polanyi等人研制成连续波型CO2激光手术刀之后。

掀起激光临床应用高潮的是在70年代的前五年。

在国内，上海第六人民医院卫煊、杨冠等人干1971年用红宝石激光凝固治疗视网
膜脱离。

三、激光医学学科形成阶段
80年代建立了激光医学方面的较为系统、较为完整的理论体系，初步形成了一支激光医学教学、科研和临床应用的专业队伍，至80年代末建立了激光医学方面的各级学术机构，出版学术刊物，学术交流已国际化、专业化和定期化。

所有这些情况表明；激光医学作为一门学科已经形成。

四、激光医学学科发展成熟阶段
在80年代新生的《激光医学》学科日新月异地不断深人发展至90年代上半叶已比较成熟。

激光的特点:
激光的特性有很多，但其最基本的特性有以下四个：相干性好、
单色性好、方向性好、亮度高（强度大）
1、相干性好
若频率相同、振动方向相同的两列波，在相遇处位相差恒定，这两列波就是相干的。

激光是受激辐射，受激辐射的光子其频率和振动方向均相同，且光子之间又相互关联，所以在较长时间内位相差可保持恒定的。

因此，激光具有很好的相干性。

比如：Kr灯的相干长度为几十厘米，而单模稳频HeNe激光的相干长度达几十公里。

2、方向性好
发散角是衡量光束方向性好坏的标志，发散角小者为方向性好。

方向性的好坏反映了光能量在空间分布的集中性。

普通光源发出的光射向四面八方．为了将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置。

但即使最好的探照灯，如将其光投射到离地面38万公里的月球上．光斑直径将扩大到1000公里以上。

激光束的发散角一般都在0.0001～0.01rad，这与普通光束相比，相差100～1000倍。

激光在空间的高度集中, 可聚焦成激光手术刀; 加上单色性好, 聚焦时无色散象差, 可聚焦成微米级的激光微束, 能用于对细胞实行打孔和融合手术等。

3、亮度高（强度大）
激光是目前世界上最亮的光源。

比如：40W 、1米长的日光灯与40W、1米长的CO2激光器相比，亮度相差1010倍,即100亿倍；太阳与红宝石脉冲激光器1016KW/cm2相比，亮度相差100亿倍。

因强
度与亮度成正比关系，所以亮度高，强度也大。

又由于激光的方向性好而能被聚焦成很小的光斑，故激光的光强度比普通光大得多。

在聚焦成微米级的光斑处可产生106℃的高温，同时产生高压与高强电场。

与普通光源比，激光器所输出的光能量的大小并不特别，特别之处在于激光能量的分布特性。

以上介绍的激光方向性好，能脉冲工作，单色性好，亮度高。

从能量分布的角度分析表明：方向性好就是光能量在空间上集中；能脉冲工作就是光能量在时间上集中；单色性好就是光能量在频谱上集中。

因此，激光能量的分布特点可归结为单色亮度高与强度高。

这种特殊分布是激光最可贵的基本特性。

辐射亮度与人眼对不同波长的感觉无关。

YAG激光看不见,但可以切割骨骼、肿瘤等，HeNe激光虽能看见，但只能做理疗。

4、单色性好
我们定义光谱线强度为其最大值一半所对应的两个频率之差的绝对值称之为光的谱线宽度，谱线宽度越窄，即颜色越纯，则称为单色性越好。

所以光谱线宽度是衡量单色性好坏的标志。

激光单色性好的原因有两个：一是激光为受激辐射，其特性之一就是各个辐射光子频率相同；二是激光器的诸振腔具有选频作用。

正是由于激活介质与光学诸振腔（这正是普通光源所没有的）的作用才使得激光的单色性比普通光好。

光的生物效应强烈地依赖于光的波长,因此激光良好的单色性在医学上具有重要的应用价值.
激光的上述几个特性都是相互关联的，单色性好、方向性好激光
导致亮度高、强度大，相干性也好。

激光的生物学效应
所谓激光的生物学效应即是激光的损伤效应,是临床治疗眼病的基础,即是利用激光的“损伤作用”治疗眼部的“病变组织”。

所以,作为眼科激光医师或玻切手术中光凝的使用,必须首先了解激光的生物学效应,才能有目的地针对不同波长激光具有不同的和/或共同的生物学效应来治疗特有的和/或共同的眼病。

1. 热效应
是应用激光治疗眼病中最多的生物学效应,尤其是治疗眼底病。

根据激光输出功率高低程度不同,和激光工作方式的不同,击射靶组织后局部升高温度程度的不同,表现为三种不同形式的热效应。

1.1凝固效应：激光靶组织局部温度升高10-20℃以上,小于100℃,组织蛋白质变性凝固,谓之凝固效应。

眼底病的激光治疗全部属于凝固效应。

1.2汽化效应：要求激光输出功率高,激光靶组织局部温度升高高于100℃,组织内水分子变成蒸气,甚至发生微小爆炸,谓之汽化效应。

这是激光刀治疗外眼病或其它外科病的主要机制。

氩激光虹膜切除术即存在这种汽化效应。

1.3碳化效应：已达到汽化效应的激光输出功率,如继续照射激光,靶组织温度更升高,组织必然发生碳化,所以汽化和碳化效应常是共同存在。

2. 电离效应或光裂效应
这是高能短脉冲激光（Q开关或锁模型）在极短的曝光时间109-1012秒内,激光照射强度达到使组织内分子或原子发生电离作用,产生等量的白由电子和离子的电中性集合体,即称等离子体——物质的第四态。

等离子体中心温度极高（1万-1.5万℃），高压力（109-14W/cm2）,急剧膨胀,于极短时间内发生微小爆炸,并产生强大的冲击波,并以声波形式扩散同时发生声音,结合组织内应力作用,达到组织裂解作用。

这是Q开关或锁模Nd:YAG 激光治疗各类膜性物或膜性白内障、虹膜切除术等作用机制。

3. 光化效应
主要是较短波长可见光(蓝紫光)和近紫外光在更长的曝光时间内,组织分子外层电子吸收光能量很低,温度升高不明显,即凝固阈值以下的温度升高。

温度升高<10℃,均在光化效应范围内,温度升高,既有热效应又有光化效应。

光化效应对光波长有很强的依赖性,当波长向可见光的蓝紫光递减,光化效应敏感性明显增加。

光波长越短,光子能量越大,故紫外光发射的光子引起光化效应大于可见光。

临床应用血卟啉衍生物静脉内注射后照射激光治疗恶性脉络膜黑色素瘤和视网膜母细胞瘤,以及准分子激光行角膜切削术治疗近视等,光化效应是主要作用机制。

临床常见的日蚀盲和手术显微镜光、工业及环境照明光、太阳光等引起的光性黄斑病变均是光化效应所致,并非热效应所致。

激光的波普
激光也是一种电磁波，在可见光范围内，根据波长不同，在
103-104范围内显示蓝、绿、黄、橙、红等几中不同颜色，不同颜色的光对应相应的波长区段。

眼科激光器和激光波长
氩离子激光：是气体离子激光，主要有两种波长（蓝光：488.1nm 和绿光514.5nm）,绿光可以单独分出,平常治疗时说氩激光即是指蓝绿混合双色光（70%蓝光、30%绿光）,如只使用绿光应说氩绿光。

蓝光穿透组织能力弱,主要作用在视网膜内层,且易被叶黄素（主要在黄斑区）吸收。

绿光穿透力较蓝光强,主要作用在视网膜色素上皮（RPE）层。

蓝光和绿光均被血红蛋白吸收,故氩激光光凝视网膜时有两个作用焦点分别位于视网膜内层和RPE层,光斑呈锥形,基底在RPE层侧,锥形尖在视网膜内层侧。

氩激光的视网膜光凝斑最易被掌握,晚期激光斑疲痕色素紊乱亦较其它穿透力强的激光轻。

氪离子激光：是气体离子激光，有三种波长：绿光（530.9nm）、黄光(568.2nm)和红光(647.1nm)。

这三个波长或二个波长（绿、黄光）可以在同一台激光机内供选择使用,亦可以氪红激光与氩激光组合于一台机内。

绿光作用在RPE层,黄光主要作用于脉络膜内层,红光主要作用于脉络膜中内层。

氪离子激光的适应证较氩离子激光更广,尤其是氪黄光和氪红光,更适于治疗黄斑病变。

由于红光穿透力强,散射少,又不被出血吸收，因而氪红激光可以发挥特有的治疗作用。

一台三波长同时存在的氪激光机,可以充分发挥多波长激光治疗眼底病的作用,提高了治愈率。

Nd:YAG激光：是固体激光，根据激光的不同波长和激光工作
方式,可将激光分成四种：（1）连续波Nd:YAG激光：是热效应激光,但不能作为视网膜光凝的治疗激光,可以作为透巩膜睫状体光凝,治疗顽固性青光眼,亦可作为激光刀,行外眼部肿物切除等。

（2）高能短脉冲波Nd:YAG激光：即Q开关和锁模Nd:YAG激光：这是离子效应激光,即利用等离子体的微小爆炸效应治疗各类膜性白内障、虹膜切除、前房和玻璃体内条索离断等。

（3）倍频Nd:YAG（Fd-Nd:YAG）激光：是可见绿激光(532nm),激光工作方式可以是准连续波或连续波激光,均属热效应激光,和氩、氪激光一样是治疗视网膜病变十分有效的激光,而且血红蛋白对532nm的绿光吸收率与577nm的黄光相同,所以对治疗血管（瘤）性病变十分有利,又是固体激光,寿命较气体和液体激光长。

（4）紫外光激光波长属光化效应激光,主要用于屈光性角膜外科,行PRK角膜手术治疗近视、远视、散光和一些角膜混浊性病变。

半导体激光：是一种固体激光,由砷化镓铝(ALG aAs)受激发产生,属于近红色光。

常用的波长为810nm。

其特点是经眼内光凝其激光穿透力强,易损伤脉络膜,主要作用部位在脉络膜的中外层,故光凝光斑较难掌握,后期光斑瘢痕扩大,色素沉着现象明显。

半导体激光可以透过眼外肌,巩膜表面及层间的加压物;不受屈光间质混浊、视网膜下液的影响;能产生有效的视网膜脉络膜粘连,且对巩膜无明显损伤。

经巩膜光凝时,能量的 6 %被巩膜吸收,35 %透过巩膜,30 %被眼底的黑色素吸收,其中色素上皮层吸收约8 % ,脉络膜吸收20 % , 视网膜产生Ⅰ-Ⅱ级反应时即可在脉络膜上产生更大的
反应。

局部组织产生光热作用,红细胞不吸收能量。

穿透深度深,可刺激睫状神经引起疼痛。

用于治疗视网膜病：视网膜光凝、光动力治疗（PDT）、经瞳孔温热治疗（TTT）、经巩膜视网膜光凝。

不同波长激光的特性
蓝绿激光：穿透深度最浅，作用与视网膜内层和外层，主要被RPE吸收，如氩激光。

绿色激光：组织穿透力比蓝光强，被血红蛋白和RPE吸收，57%被RPE吸收，47%被脉络膜吸收。

黄激光：视网膜神经纤维层的弥散很少，穿透力强，黄色激光被RPE层和脉络膜内层的吸收各占50%。

红光和红外激光：穿透力最强，主要作用于脉络膜中、外层的激光。

红色激光随波长的增加被脉络膜的吸收逐渐增加。

不同组织的吸光波长
1.激光波长从400~950nm在眼内的穿透性可以达到95%。

RPE和脉
络膜在波长450~630nm是吸收率可以达到70%。

随着波长的增加，吸收率很快下降，因而氩激光（蓝绿）激光和532激光是眼内最常使用的激光光谱。

2.血红蛋白对光的吸收特性：
在波长400~600nm（蓝到黄的部分），血红蛋白有较高的吸收率，而600nm以上（红和接近红外）的波长很受被血红蛋白吸收，所以有视网膜下出血时可选用600nm（红）以上的激光。

3.叶黄素的吸收特性：
叶黄素是锥体细胞的感光色素，对480nm一下的波长有较高的吸收峰，容易造成叶黄素的破坏，为了避免损伤，用绿色以上的波长对视锥细胞较安全，其中810激光对其损伤最小。

眼科激光的分类
眼科激光分气体、液体和固体激光三大类,其中气体激光又分分子(CO2 分子) 、原子(氦氖原子)和离子(氩离子及氪离子)激光三种。

液体激光有染料激光。

固体激光有红宝石激光,Nd：YAG激光,半导体激光。

应用途径有眼内和眼外2种途径。

眼内激光是在玻璃体手术时眼内使用。

眼外激光使用途径有 2 种, 一种为经过瞳孔的,另一种是经巩膜的。

眼底光凝治疗的原理
眼底病进行光凝治疗的原理是: 激光被眼底之色素吸收后产生热能。

热能使它作用的组织发生变化, 从而达到治疗目的。

眼底吸收激光的物质主要为黑色素, 其次为叶黄素的血红蛋白。

眼底含有黑色素的组织为视网膜色素上皮和脉络膜。

这些色素和血红蛋白对不同波长光的吸收曲线是激光光凝的依据。

眼底色素吸收激光后产生的热能可以使组织凝固、坏死及发生炎症, 继而机化从而达到使组织粘连, 还可以直接使视网膜上的新生血管和微血管瘤封闭, 直接破坏产生新生血管生长因子的视网膜组织和视网膜及脉络膜上的肿瘤组织。

目前在视网膜脱离手术中应用较多是532激光及半导体激光
左侧的激光仪是全固态设定半导体激励倍频激光可发出连续光，光凝固的使用与氩激光一样，高输出功率连续发出激光，最适合光凝手术的532nm。

右侧是德国VISULAS 532s 眼底激光仪，采用成熟的半导体二极管泵浦激发的倍频固体激光，VISULAS 532s 眼底激光属于多波长激光仪。

激光光凝四要素
激光技术四要素是指波长，光斑大小，曝光时间和输出功率,这是完成眼底激光治疗技中十分重要且不能忽视的问题,是与治疗效果十分相关的因素,是保证实现视网膜有效光斑的关键。

波长选择的原则
波长的选择主要由病变部位和性质决定,当具有多种波长激光时,可以选择最合适的激光波长但当只有单波长激光时,选择的余地不存在,可发挥其他参数的功能.
氩激光（蓝绿激光）：主要作用于视网膜内层和外层。

如糖网，静脉阻塞，EALES,视网膜裂孔等选择绿色以上的波长，临床多使用绿光。

绿光和黄光：主要作用于RPE层和脉络膜内层。

黄斑区的视网膜水肿多选择黄色波长，以减少锥体细胞的损失；如果没有黄色光也可以选择绿色光。

橙光、红光和红外光：主要作用于脉络膜中外层。

如脉络膜新生血管选择穿透性较深的红色波长。

视网膜微动脉瘤的光凝往往在瘤
体上进行，应选黄色和红色。

玻切术中波长选择:首选蓝绿光(488～532nm) ;若视网膜表层有血,选用红光波长。

选择适当波长，达到有效光斑，减少并发症
光斑大小
实际光斑大小与能量大小成正比，与曝光时间成正比，激光头离视网膜越近光斑越小，激光头距视网膜越远,激光斑越大。

激光斑连续包围裂孔2～3圈。

氩激光视网膜光凝斑分级
连续波氩激光激视网膜光凝斑分级标准应牢牢记住,因为这与Noyori的脉冲波红宝石激光分级有本质的不同,但目前国内文献还有人错误地将Noyori的脉冲波红宝石激光分级应用于氩激光视网膜光斑中。

Tso根据临床和组织病理学将氩激光视网膜光凝斑分成4级:
Ⅰ级光斑: 激光斑仅是淡灰色,急性期24小时组织学改变主要是视网膜色素上皮细胞空泡形成和水肿,视细胞外节和脉络膜毛细血管可有轻度水肿。

1-3 个月后光斑局部被再生的脱色素的RPE 细胞代替,视细胞外节和内节正常。

级光斑属RPE扩创术,激光的目的是破坏功能失代偿的RPE细胞,刺激周围正常RPE细胞增生,形成新的脱色素RPE细胞复盖光斑区,Ⅰ级光斑反应不形成瘢痕。

Ⅰ级光斑反应主要治疗RPE渗漏性病变,如中浆和囊样黄斑水肿等。

Ⅱ级光斑: 激光斑呈外围淡灰环的灰白色。

白色中心是视细胞核坏死所致,因RPE 层损伤较视细胞坏死范围大,所以有外围淡灰环。

激光斑急性期24小时组织学改变RPE、视细胞和外核层有坏死,内核层正常,相应光斑区脉络膜毛细血管血栓形成。

1-3个月后,坏死的RPE细胞消失,玻璃膜上被覆脱色素的RPE细胞,吞噬了色素的巨曦细胞仍在视网膜下间隙内, Müller氏细胞突进入视网膜下间隙形成新的外界膜,但视细胞核已不存在,没有脉络膜视网膜的瘢痕形成。

,激光斑又不侵犯视网膜内层,故不能阻塞渗漏的视网膜血管。

不适合于封闭视网膜裂孔和格子样变性区，因为它所造成的视网膜神经上皮和色素上皮之间的粘连为无结构性的，经过一段时间后，粘连处会产生新的间隙。

Ⅲ级光斑：激光反应斑呈浓白色外围二个淡灰环组织学改变为RPE和内外核层坏死,白色中心是内核层坏死,外围二个灰白环分别是外核层和RPE 层的坏死。

愈合期表现中度RPE增殖,并向视网膜内伸展；星形细胞和Müller氏细胞到达视网膜下间隙,与增殖的RPE细胞形成脉络膜视网膜瘢痕,内核层及脉络膜毛细血管层中的毛细血管阻塞。

视网膜Ⅲ级灼伤光斑有轻、中、重三等级。

轻度者内核层损伤轻,胶质细胞增殖轻,形成的脉络膜视网膜瘢痕较弱；中度者胶质细胞和RPE增殖形成较强的脉络膜视网膜瘢痕；重度者视网膜灼伤重,以致RPE细胞不能被覆在玻璃膜上形成增殖。

Ⅲ级光斑是治疗视网膜血管增殖性病变最有价值的光斑反应。

血管阻塞性缺血性增殖性视网膜病变如糖尿病性视网膜病变、视网膜静脉阻塞、视网
膜血管炎等均应达到视网膜Ⅲ级光凝斑,而Ⅰ、Ⅱ级光斑不能治愈这类病变,是无效光斑。

Ⅳ级光斑：激光反应斑呈强白色中心外围污灰白环，组织学上包括内界膜在内的全层视网膜坏死,故呈强白色中心，而外围污灰白环是RPE和视细胞的扩散性坏死,神经纤维层和内核层中的视网膜血管亦凝固和阻塞。

1-3个月后全层视网膜萎缩,薄的胶质层极盖病损区,常是RPE无增殖,脉络膜视网膜瘢痕不形成,内界膜亦破裂。

Ⅳ级灼伤光斑适用于脉络膜视网膜肿瘤的光斑治疗。

曝光时间
在黄斑区内选择0.1s，黄斑区外（中周部～远周边部) 曝光时间常是0.2～0.3s。

注意：当功率高，曝光时间短，容易导致穿孔。

激光功率
至于能量设置始终应从最低能量开始，因为影响激光强度的因素很多：玻切术中有气、液或硅油存在等，视网膜情况，机器的状态等都可能影响激光反应，故因以光斑反应为准。

当光斑大小和曝光时间固定时，应当将功率放到小的位置，如50mW，逐渐上调功率，如100，200，等直至出现白色的反应灶。

避免小光斑、短时间、高能量
玻切术中激光工作环境
玻切术中有气体，液体或硅油环境，激光光凝视网膜时,当存在视网膜下液时,激光反应差,甚至无反应。

常规玻切光凝环境在灌注液下，
对于孔源性视网膜脱离玻切术中激光封孔有几种方式: ①气体下封孔:激光封孔前先做气液交换和内放液至裂孔周围无视网膜下液。

②重水下封孔:重水没过裂孔,重水下激光视觉效果好,激光反应好。

③重水联合气液交换,重水在裂孔下,重水上方是气体,用重水压出裂孔后的视网膜下液,在气体下内放液引出裂孔前的液体,然后行激光封孔。

玻切术中光凝方式及适应症
1 全视网膜光凝（PRP）
全视网膜光凝:这种方式也称轰炸式光凝，如PDR（增殖性糖网），ANR（急性视网膜坏死）,CRVO（中央静脉阻塞）需做玻切手术清除积血或增殖物，术中均适宜全视网膜光凝.方法：玻切清除积血或增殖物，除颞侧上下血管弓的黄斑区以外的所有视网膜,从乳头周围500um以外尽可能的周边均施行弥漫性光凝，按不同区域采用不同大小的光斑,时间及能量,一般可先光凝后极部,然后分象限依次进行,光斑间距一般1-1.5光斑大小，时间0.05-0.1秒，能量从小到大，以出现Ⅱ级光斑为度,对新生血管的输入供血血管、可给予融合的、中等强度的500um的光斑直接光凝，PRP一般行1600-3000点，不要光凝大的血管和视网膜前出血区域，不要在黄斑中心1PD内光凝，也不要在脉络膜视网膜色素瘢痕处进行。

2局部直接光凝
局部直接光凝：局限性光凝主要用于视网膜静脉周围炎、孔源性视网膜脱离，Coats病，眼球壁异物摘出处、视网膜切开引流处及高度近
视黄斑孔等。

术中根据不同患者视网膜对激光照射反应的敏感度，不断调节输出能量与持续时间，调整激光探头与视网膜的距离与角度，使视网膜对激光照射反应达Ⅲ级轻度反应为佳。

操作时应注意光斑密度，行与行之间、光斑与光斑之间相隔1～l. 5光斑直径。

3黄斑区光凝
对于术中发现合并有临床意义的黄斑水肿（CSME），弥漫性黄斑水肿，可用局灶光凝，格栅样光凝或改良格栅光凝。

方法是在大约距中心凹500um范围外（即无血管区外）用100um的光斑击射2-3排，光斑间距100um（即一个光斑直径）。

然后用200um的光斑击射全部弥漫性渗漏的黄斑区，光斑之间相距200UM，时间0.1秒,以产生Ⅰ级光斑的能量为宜。

注意：黄斑区光凝时应避开中心凹，从里向外进行。

眼内光凝的优点
玻璃体手术联合眼内光凝具有以下优点:
( 1) 光凝在接近视网膜表面进行, 可显著减少激光在眼内屈光间质中的损耗, 故所需的能量较低。

( 2)完成全视网膜光凝仅需约1 000 个光凝点，（常规眼外的全视网膜光凝需分3 或4 次完成,且需要的光凝点数约达2 000 个以上,也有报道只要准确掌握激光能量、激光斑大小和数量,在玻璃体切除术中进行一次性的全视网膜光凝治疗, 效果安全可靠。

( 3) 可通过调整光纤头与视网膜之间的距离调节光凝斑大小和激光能量, 方法简便灵活。

激光斑色素沉着均匀, 光斑较大。