Šodien parunāsim par to, kas ir femtosekundes lāzers. Kādi ir tā darbības galvenie principi un kā tas palīdz koriģēt redzi?
Bora teorija
Kad deviņpadsmitā gadsimta sākumā zinātne sasniedza tādu līmeni, ka spēja ieskatīties atoma struktūrā, radās jauns virziens - kvantu fizika. Pirmais uzdevums bija noteikt, kā un kāpēc mazie elektroni nekrīt uz smago atoma kodolu. Iepriekšējā teorija, kas balstīta uz Maksvela vienādojumiem, norādīja, ka jebkurš kustīgs lādiņš izstaro lauku, tādējādi zaudējot impulsu. Tādējādi elektronam, kas riņķo ap kodolu, ir nepārtraukti jāizstaro un galu galā jānokrīt uz kodolu. Bors izteica domu, ka elektroni atomā var atrasties tikai noteiktos attālumos no centra, un pāreju no viena līmeņa uz otru pavada vai nu enerģijas emisija, vai absorbcija. Šī teorija vēlāk tika izskaidrota kvantu fizikas ietvaros. Stacionāro elektronisko nivelieru klātbūtne pavēra ceļu tādam izgudrojumam kā lāzers (ieskaitot femtosekundi).
Lāzera teorētiskie pamati
Kad zinātnieki saprataatoma struktūru, viņi vēlējās uzzināt, kā kontrolēt elektrona stāvokli. Normālos apstākļos elektrons, kas nez kāpēc atrodas augstā atoma līmenī, mēdz aizpildīt zemākos līmeņus, ja tie ir brīvi. Pārejas laikā enerģija tiek izstarota gaismas kvanta vai fotona veidā. Bet pāreja starp jebkuriem diviem līmeņiem rada dažādus gaismas kvantus. Bet, ja daudzi elektroni vienlaikus pāriet no augstāka līmeņa uz zemāku līmeni, tad parādīsies daudzu identisku fotonu plūsma. Šī pavediena lietojumprogrammas ir bezgalīgas. Piemēram, femtosekundes lāzers noņem kataraktu. Rubīnā, kas leģēts ar itriju, tika atrasts līmenis ar tā saukto apgriezto populāciju: kad elektroni vieglāk pulcējas augstā līmenī un pēc tam visi kopā pārvietojas uz zemāku līmeni. Lāzera galvenās sastāvdaļas ir šādas:
- darba ķermenis (viela, kurā ir līmenis ar apgriezto populāciju);
- sūknis (avots, kas "izraisa" elektronu uzkrāšanos apgrieztā līmenī);
- rezonators divu paralēlu spoguļu formā (tie koncentrē tikai tos fotonus, kas tiek ģenerēti vienā virzienā, un visi pārējie ir izkliedēti).
Izvades impulss var būt nepārtraukts vai diskrēts. Piemēram, femtosekundes lāzers pieder otrajam tipam.
Mikro, nano, femto
Visi šie prefiksi apzīmē daļu no veseluma. Milli ir viena tūkstošā daļa no kaut kā, piemēram, metra. Tas ir, milimetrs ir 10-3 metri. Prefikss femto- nozīmē, ka kaut kas sver vaistiepjas 10-15 reizes mazāk nekā noteikta vienība. Attiecīgi femtosekundes lāzeram ir ļoti īss impulss. Un katra sekunde atbilst 1015 impulsiem. Kāpēc mums vajadzīga tik neiedomājami maza vērtība? Fakts ir tāds, ka lāzera jauda ir atkarīga no tā, cik ilgi elektroni uzkrājas apgrieztā līmenī. Ar nepārtrauktu ģenerēšanu lāzeru jauda nevar būt augsta. Bet jo īsāks katrs impulss, jo lielāka ir izeja. Daudzi procesi aizņem daudz ilgāku laiku, un tik īss impulss gala mērķim nav manāms. Šķiet, ka uztveršanas sistēma ir nepārtraukts lāzers. Tajā pašā laikā izejas staru kūļa saskaņotība un jauda ir daudz lielāka.
Katarakta
Katarakta ir lēcas apduļķošanās. Cilvēks, kuram rodas šāds redzes defekts, var to neapzināties: attīstoties kataraktai zīlītes malā, redze netiek traucēta. Bet, ja lēcas centrā parādās apduļķošanās, tad nav iespējams nepamanīt redzes pavājināšanos. Šīm acs izmaiņām ir četri galvenie iemesli:
- kaitīgs starojums lielās devās;
- trauma galvā vai tieši acī;
- cukura diabēts;
- spēcīgs stress.
Ir tikai viens fizisks iemesls – acs lēcā esošais proteīns sāk noārdīties, sadalīties. Šo procesu sauc par olb altumvielu denaturāciju. Objektīva gadījumā iznīcināšana ir neatgriezeniska. Iepriekš veci cilvēki ar b altām acīm bija pilnībā atkarīgi no saviem radiniekiem, jo patiesībā viņi bija akli. Tomēr šī slimība tagad ir veiksmīgitiek ārstēts.
Kataraktas ārstēšana ar operāciju
Tradicionāli ārstēšana nozīmē tādu iejaukšanos cilvēka organismā, kas nepārkāpj tā integritāti: iekaisis kakls tiek ārstēts ar tabletēm un karstu tēju, pārgrieztu pirkstu ar ziedēm un pārsēju.
Bet šajā gadījumā ārstēšana ir radikāla – operācija. Parasti šis vārds nozīmē brūces, šuves, kas ilgstoši dziedē, sāpes un parastā dzīvesveida zaudēšanu. Kataraktas gadījumā no operācijas nav jābaidās, jo griezums parasti ir ļoti mazs, 2-3 mm, netiek pārgriezti asinsvadi, anestēzija ir lokāla.
Darbības soļi:
- Acs ābols tiek anestēzēts ar īpašiem pilieniem.
- Acs varavīksnene ir iegriezta (griezums nav garāks par 3 mm).
- Objektīvā ir ievietota īpaša ierīce.
- Ierīce pārvērš veco objektīvu par emulsiju.
- Emulsija ir nosūkta.
- Iepazīstam ar jaunu mākslīgo mīkstu objektīvu.
- Ierīce ir noņemta no acs.
Procedūra ilgst ne vairāk kā 15 minūtes, pēc kuras cilvēks jau var doties mājās.
Femtosekundes lāzers tiek izmantots vecās lēcas pārtapšanas emulsijā stadijā. Oftalmoloģija zina arī citu lāzeru izmantošanas piemēru - tuvredzības un astigmatisma korekciju. Bet tas ir cits stāsts.
Lāzeru priekšrocības kataraktas ārstēšanā
Tūlīt nosauksim vienu būtisku trūkumu - šī metode ir diezgan dārga. Tomēr visos citos aspektos tas ir labāks nekā iepriekš.metodes. Pēc atsauksmēm, objektīvu apņemošie audi ir mazāk bojāti, pārtapšana emulsijā notiek ātrāk, iegūto daļiņu izmērs ir mazāks, ja operācijā tiek izmantots femtosekundes lāzers. Atsauksmes par šādu operāciju ir ārkārtīgi pozitīvas gan no pacientiem, gan ārstiem.
Jau minējām, ka ar lāzeru palīdzību tiek koriģēta arī tuvredzība. Taču vēl nesen šai operācijai un kataraktas ārstēšanai tika izmantotas dažādas iekārtas. Pacientam galvenais ir operācijas kvalitāte, taču klīnika, kas sniedz šādus pakalpojumus, vēlētos tērēt ne tik daudz naudas par ierīcēm. Šajā gadījumā palīdzēs Victus femtosekundes lāzers: ar to var veikt trīs dažādas operācijas. Šajā gadījumā jums vienkārši jāmaina iestatījumi.
