Räägime täna sellest, mis on femtosekundiline laser. Millised on selle töö peamised põhimõtted ja kuidas see aitab nägemist korrigeerida?
Bohri teooria
Kui 19. sajandi alguses jõudis teadus sellisele tasemele, et suutis uurida aatomi struktuuri, tekkis uus suund – kvantfüüsika. Esimeseks ülesandeks oli kindlaks teha, kuidas ja miks väikesed elektronid ei lange aatomi raskele tuumale. Varasem Maxwelli võrranditel põhinev teooria väitis, et iga liikuv laeng kiirgab välja ja kaotab seega hoogu. Seega peab ümber tuuma tiirlev elektron pidev alt kiirgama ja lõpuks tuumale langema. Bohr väljendas mõtet, et elektronid saavad aatomis olla tsentrist vaid teatud kaugusel ning üleminekuga ühelt tasandilt teisele kaasneb kas energia emissioon või neeldumine. Seda teooriat selgitati hiljem kvantfüüsika raames. Statsionaarsete elektrooniliste loodete olemasolu avas tee sellisele leiutisele nagu laser (sealhulgas femtosekundiline).
Laseri teoreetilised alused
Kui teadlased mõistsidaatomi struktuuri, soovisid nad õppida, kuidas juhtida elektroni olekut. Normaalsetes tingimustes kipub elektron, mis on mingil põhjusel aatomi kõrgel tasemel, täitma madalamaid tasemeid, kui need on vabad. Ülemineku ajal kiirgatakse energiat valguskvanti või footoni kujul. Kuid üleminek kahe taseme vahel tekitab erinevaid valguskvante. Aga kui paljud elektronid liiguvad samaaegselt kõrgem alt tasemelt madalamale, siis ilmub paljude identsete footonite voog. Selle lõime rakendusi on lõputult. Näiteks femtosekundiline laser eemaldab katarakti. Ütriumiga legeeritud rubiinis leiti tase nn pöördpopulatsiooniga: kui elektronid kogunevad kergemini kõrgele tasemele ja seejärel liiguvad kõik koos madalamale tasemele. Laseri põhikomponendid on järgmised:
- töökeha (aine, mille tase on pöördpopulatsiooniga);
- pump (allikas, mis "indutseerib" elektrone pöördtasemel kogunema);
- resonaator kahe paralleelse peegli kujul (need koondavad ainult need footonid, mis tekivad ühes suunas, ja kõik ülejäänud on hajutatud).
Väljundimpulss võib olla pidev või diskreetne. Näiteks femtosekundiline laser kuulub teise tüüpi.
Mikro, nano, femto
Kõik need eesliited tähistavad osa tervikust. Mill on millestki üks tuhandik, näiteks meeter. See tähendab, et millimeeter on 10-3 meetrit. Eesliide femto- tähendab, et miski kaalub võivenib 10-15 korda vähem kui teatud ühik. Sellest lähtuv alt on femtosekundlaseri impulss väga lühike. Ja iga sekund sobib 1015 impulsiga. Milleks meile nii kujuteldamatult väikest väärtust vaja? Fakt on see, et laseri võimsus sõltub sellest, kui kaua elektronid pöördtasemel kogunevad. Pideva genereerimise korral ei saa laserite võimsus olla suur. Kuid mida lühem on iga impulss, seda suurem on väljund. Paljud protsessid võtavad palju kauem aega ja nii lühikest impulssi pole lõpp-eesmärgi jaoks märgata. Vastuvõtusüsteem näib olevat pidev laser. Samal ajal on väljundkiire koherentsus ja võimsus palju suurem.
Katarakt
Kae on läätse hägustumine. Inimene, kellel tekib selline nägemisviga, ei pruugi sellest teadlik olla: kae tekkega pupilli servas nägemine ei halvene. Kuid kui läätse keskel tekib hägustumine, on nägemise nõrgenemist võimatu mitte märgata. Sellel silmamuutusel on neli peamist põhjust:
- kahjulik kiirgus suurtes annustes;
- trauma pähe või otse silma;
- diabeet;
- tugev stress.
On ainult üks füüsiline põhjus – silmaläätses sisalduv valk hakkab lagunema, lagunema. Seda protsessi nimetatakse valgu denaturatsiooniks. Objektiivi puhul on hävimine pöördumatu. Varem sõltusid valgete silmadega vanad inimesed täielikult oma sugulastest, kuna nad olid tegelikult pimedad. Kuid see haigus on nüüd edukasravitakse.
Katarakti ravi operatsiooniga
Traditsiooniliselt tähendab ravi sellist sekkumist inimkehasse, mis ei riku selle terviklikkust: kurguvalu ravitakse pillide ja kuuma teega, lõigatud sõrme salvide ja sidemega.
Kuid sel juhul on ravi radikaalne – operatsioon. Tavaliselt tähendab see sõna haavu, kaua paranevaid õmblusi, valu ja normaalse elustiili kaotust. Katarakti puhul pole vaja operatsiooni karta, sest sisselõige on tavaliselt väga väike, 2-3 mm, veresooni ei lõigata, tuimestus on lokaalne.
Toimimise etapid:
- Silmamuna tuimestatakse spetsiaalsete tilkadega.
- Silma vikerkestale on sisselõige (lõige ei ole pikem kui 3 mm).
- Läätsesse on sisestatud spetsiaalne seade.
- Seade muudab vana objektiivi emulsiooniks.
- Emulsioon imetakse ära.
- Tutvustame uut pehmet kunstläätse.
- Seade eemaldatakse silmast.
Protseduur ei kesta üle 15 minuti, pärast mida saab inimene juba koju minna.
Femtosekundi laserit kasutatakse just vana läätse emulsiooniks muutmise etapis. Oftalmoloogia teab ka teist näidet laserite kasutamisest – lühinägelikkuse ja astigmatismi korrigeerimist. Aga see on hoopis teine lugu.
Laserite eelised katarakti ravis
Kohe nimetame ühe olulise puuduse – see meetod on üsna kallis. Samas on igas muus osas parem kui varem.meetodid. Läbivaatuste kohaselt on läätse ümbritsev kude vähem kahjustatud, emulsiooniks muutumine toimub kiiremini, tekkivate osakeste suurus on väiksem, kui operatsioonis kasutatakse femtosekundilist laserit. Tagasiside sellise operatsiooni kohta on äärmiselt positiivne nii patsientidelt kui ka arstidelt.
Oleme juba maininud, et laserite abil korrigeeritakse ka lühinägelikkust. Kuid kuni viimase ajani kasutati selle operatsiooni ja katarakti raviks erinevaid seadmeid. Patsiendi jaoks on peamine asi operatsiooni kvaliteet, kuid selliseid teenuseid pakkuv kliinik ei tahaks seadmetele nii palju raha kulutada. Sel juhul aitab Victuse femtosekundiline laser: sellega saab teha kolme erinevat operatsiooni. Sel juhul peate lihts alt sätteid muutma.
