準分子激光(英文:Excimer laser)是指受到電子束激發的惰性氣體和鹵素氣體結合的混合氣體形成的分子向其基態躍遷時發射所產生的激光。準分子激光屬于冷激光,無熱效應,是方向性強、波長純度高、輸出功率大的脈沖激光,光子能量波長范圍為157-353納米,壽命為幾十毫微秒,屬于紫外光。最常見的波長有157 nm、193 nm、248 nm、308 nm、351-353 nm。
所謂準分子激光,是指受激二聚體所產生的激光。之所以產生稱為準分子,是因為它不是穩定的分子,是在激光混合氣體受到外來能量的激發所引起的一系列物理及化學反應中曾經形成但轉瞬即逝的分子,其壽命僅為幾十毫微秒。 準分激光是一種氣體脈沖激光,所產生的是波長為193nm的準分子激光,它是一種超紫外線光波,此波長的激光吸收范圍窄,激光的能量幾乎完全被角膜上皮細胞和基質吸收,超過這個范圍的組織不會吸收到激光,每一個激光脈沖可以切削0.2到0.25um厚度的生物組織,所以周圍的組織不會損傷。
準分子激光與生物組織作用時發生的不是熱效應,而是光化反應,所謂光化反應,是指組織受到遠紫外光激光作用時,會斷裂分子之間的結合鍵,將組織直接分離成揮發性的碎片而消散無蹤,對周圍組織則沒有影響,達到對角膜的重塑目的,能精確消融人眼角膜預計去除的部分空間精確度達細胞水平,不損傷周圍組織。它的波長短,不會穿透人的眼角膜,因此對于眼球內部的組織沒有任何不良的作用。
準分子激光在醫學上主要用于屈光不正的治療,如用PRK、LASIK、LASEK等方法進行屈光不正的治療,是目前臨床上應用比較普遍、安全、快捷、有效、穩定的屈光不正治療方法。
準分子激光由Nikolai Basov, V. A. Danilychev 和 Yu. M. Popov等人于1970在莫斯科物理研究所發明。使用電子束激發氙氣二聚體,產生的準分子激光波長為172nm。
1975年包括美國政府的海軍研究實驗室、諾思羅普研究和技術中心,Avco Everett研究實驗室,和美國桑迪亞國家實驗室[5]在內的多家政府研究機構研究利用電子束激發惰性氣體鹵化物。
1979年西德Lambda Physik公司生產出第一臺商業用準分子激光器。
迄今為止已經發現的能夠產生準分子激光的氣體有10多種。
準分子激光首先被應用在工業上:
美國IBM公司開始使用并且改進準分子激光技術,主要應用在計算機芯片的制造以及塑料物質上蝕刻精確的圖形。
1980年IBM公司應用193nm準分子激光刨光鉆石。
1982年IBM將準分子激光技術應用在半導體光刻工藝中.
1986年AT&T貝爾實驗室研制出第一臺準分子激光分步投影光刻機.
目前準分子激光已廣泛應用在臨床醫學以及科學研究與工業應用方面,如:鉆孔、標記表面處理、激光化學氣相沉積,物理氣相沉積,磁頭與光學鏡片和硅晶圓的清潔等方面,微機電系統相關的微制造技術.
準分子激光于90年代始在醫學上得到運用,主要有:
眼科:使用193nm準分子激光進行LASIK手術,矯治屈光不正(近視、遠視、散光)。
1983年,哥倫比亞大學的MD.Stephen Trokel以及IBM的Srinicasan首先提出用激光治療近視的構思,并在動物角膜上開始實驗。
1987年,Trokel等人將IBM公司發明用以切割芯片的準分子激光用于人眼角膜上,應用準確計量的準分子激光直接汽化角膜的部分組織,以達到改變眼角膜曲度的目的。
九十年代初,美國FDA開始準分子激光角膜表面切削術(Photorefractive keratectomy,PRK)的臨床實驗,開始了激光治療近視。
1990年,Dr Pallikaris、Buratto,Galvis和 Dr Ruiz結合ALK的技術與先進激光儀結合而發明了準分子激光角膜原位磨鑲術(Laser-Assisted in Situ Keratomileusis,LASIK)。經過幾年的臨床實驗效果跟蹤,1995年10月FDA最終正式批準PRK手術可以治療600度以內的近視,400度以內的散光。
1995至1999年,FDA又相繼批準了1200度以內的近視、600度以內散光和600度以內遠視的LASIK治療。
1993年中國衛生部首次批準引進的兩臺準分子激光治療儀在北京同仁醫院以及協和醫院應用PRK技術,1995年開始應用LASIK技術。
1996年臺灣通過人體實驗而正式核準使用PRK技術.
1997年意大利Rovigo醫院眼科中心Massino lamellion MD發明準分子激光角膜上皮磨鑲術(laser epithelial keratomileusis,LASEK)
1999年,波前引導激光手術技術(Customized LASIK)被開發;
2001年,美國開始在臨床應用此項技術。
2002年10月,FDA核準了此項技術,第二年5月開始正式普及。
皮膚:使用308nm準分子激光治療白癜風、銀屑病和過敏性皮炎。
心血管:準分子激光在心血管疾病中主要用于治療冠心病、周圍血管疾病、心臟瓣膜病、先天性心臟病和肥厚性心肌病等。
直接心肌血運重建術(direct myocardial revascularization,DMR),也稱為經心肌血運重建術(transmyocardial revascularization,TMR)或激光心肌血運重建術(transmyocardial laser revascularization,TMLR),是近年來應用于心臟外科臨床的新技術。
經皮直接心肌血運重建術(percutaneous direct myocardial revascularization,PDMR)是在TMR技術基礎上發展起來的用于心臟內科臨床的一種新型冠心病介入治療技術,是冠心病治療史上的一項新進展。這些都為過去常規內外科治療不能有效的治療的冠心病病人提供了一種新的方法。
作為最先進的治療白癜風、牛皮癬,白斑病的儀器技術,最初是美國發明的,作為最先進的治療白癜風和牛皮癬,用于皮膚科臨床治療的308 nm準分子激光是準分子激光的一種,即氯化氙(XeCl)準分子激光,屬連續的脈沖氣體激光,其波長在UVB范圍內,脈沖寬度一般為l0~30 ns左右。臨床上治療用的激光發射器有Xtrac ( PhotoMedex,USA )、Lambda Physics LPX105E以及其他類型的發射器,常包括XeCl氣體系統,由于XeCl二聚體由惰性氣體氙(最外層有8個電子)和鹵素氯(最外層有7個電子)組成,在電流激活時以結合狀態存在,而發出脈沖式激光。不同的激光發射器參數略有不同,以Xtrac AL7000為例,其所發308 nm 激光脈寬為30 ns,重復頻率為154 Hz,單脈沖能量密度為2~3 mJ / cm2 ,采用液體光導光纖傳輸激光,可形成2 cm ×2 cm的方形光斑,在治療過程中可根據需要調整光斑或選擇合適的劑量以達到最佳治療效果。在臨床用各型激光發射器均操作方便,操作者可以手持發射,手柄僅在皮損上移動,均勻照射所有皮損,也可固定于一個部位照射一段時間后,移至臨近部。
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2014-1201 |