准分子激光(英文:Excimer laser)是指受到电子束激发的惰性气体和卤素气体结合的混合气体形成的分子向其基态跃迁时发射所产生的激光。准分子激光属于冷激光,无热效应,是方向性强、波长纯度高、输出功率大的脉冲激光,光子能量波长范围为157-353纳米,寿命为几十毫微秒,属于紫外光。最常见的波长有157 nm、193 nm、248 nm、308 nm、351-353 nm。
所谓准分子激光,是指受激二聚体所产生的激光。之所以产生称为准分子,是因为它不是稳定的分子,是在激光混合气体受到外来能量的激发所引起的一系列物理及化学反应中曾经形成但转瞬即逝的分子,其寿命仅为几十毫微秒。 准分激光是一种气体脉冲激光,所产生的是波长为193nm的准分子激光,它是一种超紫外线光波,此波长的激光吸收范围窄,激光的能量几乎完全被角膜上皮细胞和基质吸收,超过这个范围的组织不会吸收到激光,每一个激光脉冲可以切削0.2到0.25um厚度的生物组织,所以周围的组织不会损伤。
准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应,而是光化反应,所谓光化反应,是指组织受到远紫外光激光作用时,会断裂分子之间的结合键,将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪,对周围组织则没有影响,达到对角膜的重塑目的,能精确消融人眼角膜预计去除的部分空间精确度达细胞水平,不损伤周围组织。它的波长短,不会穿透人的眼角膜,因此对于眼球内部的组织没有任何不良的作用。
准分子激光在医学上主要用于屈光不正的治疗,如用PRK、LASIK、LASEK等方法进行屈光不正的治疗,是目前临床上应用比较普遍、安全、快捷、有效、稳定的屈光不正治疗方法。
准分子激光由Nikolai Basov, V. A. Danilychev 和 Yu. M. Popov等人于1970在莫斯科物理研究所发明。使用电子束激发氙气二聚体,产生的准分子激光波长为172nm。
1975年包括美国政府的海军研究实验室、诺思罗普研究和技术中心,Avco Everett研究实验室,和美国桑迪亚国家实验室[5]在内的多家政府研究机构研究利用电子束激发惰性气体卤化物。
1979年西德Lambda Physik公司生产出第一台商业用准分子激光器。
迄今为止已经发现的能够产生准分子激光的气体有10多种。
准分子激光首先被应用在工业上:
美国IBM公司开始使用并且改进准分子激光技术,主要应用在计算机芯片的制造以及塑料物质上蚀刻精确的图形。
1980年IBM公司应用193nm准分子激光刨光钻石。
1982年IBM将准分子激光技术应用在半导体光刻工艺中.
1986年AT&T贝尔实验室研制出第一台准分子激光分步投影光刻机.
目前准分子激光已广泛应用在临床医学以及科学研究与工业应用方面,如:钻孔、标记表面处理、激光化学气相沉积,物理气相沉积,磁头与光学镜片和硅晶圆的清洁等方面,微机电系统相关的微制造技术.
准分子激光于90年代始在医学上得到运用,主要有:
眼科:使用193nm准分子激光进行LASIK手术,矫治屈光不正(近视、远视、散光)。
1983年,哥伦比亚大学的MD.Stephen Trokel以及IBM的Srinicasan首先提出用激光治疗近视的构思,并在动物角膜上开始实验。
1987年,Trokel等人将IBM公司发明用以切割芯片的准分子激光用于人眼角膜上,应用准确计量的准分子激光直接汽化角膜的部分组织,以达到改变眼角膜曲度的目的。
九十年代初,美国FDA开始准分子激光角膜表面切削术(Photorefractive keratectomy,PRK)的临床实验,开始了激光治疗近视。
1990年,Dr Pallikaris、Buratto,Galvis和 Dr Ruiz结合ALK的技术与先进激光仪结合而发明了准分子激光角膜原位磨镶术(Laser-Assisted in Situ Keratomileusis,LASIK)。经过几年的临床实验效果跟踪,1995年10月FDA最终正式批准PRK手术可以治疗600度以内的近视,400度以内的散光。
1995至1999年,FDA又相继批准了1200度以内的近视、600度以内散光和600度以内远视的LASIK治疗。
1993年中国卫生部首次批准引进的两台准分子激光治疗仪在北京同仁医院以及协和医院应用PRK技术,1995年开始应用LASIK技术。
1996年台湾通过人体实验而正式核准使用PRK技术.
1997年意大利Rovigo医院眼科中心Massino lamellion MD发明准分子激光角膜上皮磨镶术(laser epithelial keratomileusis,LASEK)
1999年,波前引导激光手术技术(Customized LASIK)被开发;
2001年,美国开始在临床应用此项技术。
2002年10月,FDA核准了此项技术,第二年5月开始正式普及。
皮肤:使用308nm准分子激光治疗白癜风、银屑病和过敏性皮炎。
心血管:准分子激光在心血管疾病中主要用于治疗冠心病、周围血管疾病、心脏瓣膜病、先天性心脏病和肥厚性心肌病等。
直接心肌血运重建术(direct myocardial revascularization,DMR),也称为经心肌血运重建术(transmyocardial revascularization,TMR)或激光心肌血运重建术(transmyocardial laser revascularization,TMLR),是近年来应用于心脏外科临床的新技术。
经皮直接心肌血运重建术(percutaneous direct myocardial revascularization,PDMR)是在TMR技术基础上发展起来的用于心脏内科临床的一种新型冠心病介入治疗技术,是冠心病治疗史上的一项新进展。这些都为过去常规内外科治疗不能有效的治疗的冠心病病人提供了一种新的方法。
作为最先进的治疗白癜风、牛皮癣,白斑病的仪器技术,最初是美国发明的,作为最先进的治疗白癜风和牛皮癣,用于皮肤科临床治疗的308 nm准分子激光是准分子激光的一种,即氯化氙(XeCl)准分子激光,属连续的脉冲气体激光,其波长在UVB范围内,脉冲宽度一般为l0~30 ns左右。临床上治疗用的激光发射器有Xtrac ( PhotoMedex,USA )、Lambda Physics LPX105E以及其他类型的发射器,常包括XeCl气体系统,由于XeCl二聚体由惰性气体氙(最外层有8个电子)和卤素氯(最外层有7个电子)组成,在电流激活时以结合状态存在,而发出脉冲式激光。不同的激光发射器参数略有不同,以Xtrac AL7000为例,其所发308 nm 激光脉宽为30 ns,重复频率为154 Hz,单脉冲能量密度为2~3 mJ / cm2 ,采用液体光导光纤传输激光,可形成2 cm ×2 cm的方形光斑,在治疗过程中可根据需要调整光斑或选择合适的剂量以达到最佳治疗效果。在临床用各型激光发射器均操作方便,操作者可以手持发射,手柄仅在皮损上移动,均匀照射所有皮损,也可固定于一个部位照射一段时间后,移至临近部。
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2014-1201 |