نور لیزر چه اثری برچشم ها دارد؟

لیزر دارای کاربردهای فراوان در صنایع نظامی، غیر نظامی، علوم و تحقیقات و همچنین در علم پزشکی است. از گذشته تاکنون، بیماران زیادی در سراسر دنیا با مشکلات چشمی متعددی مواجه بوده اند که راهکار درمانی این نوع مشکلات در زمان قدیم میسر نبوده است اما خوشبختانه امروزه با پیشرفت علم و فناوری در زمینه توسعه و بکارگیری لیزر در راستای درمان مشکلات چشمی، تعداد بسیاری از این بیماران امکان  درمان شان به روش غیرتهاجمی برخلاف گذشته ممکن شده است.

امروزه لیزرها جایگاه ویژه ای در درمان بیماری های چشمی دارند که بسته به نوع و کاربردشان در طیف های مختلف امواج الکترومغناطیسی دسته بندی شده اند.

تاریخچه کاربرد لیزر در پزشکی

امروزه اندازه گیری دمای قسمت های مختلف چشم در علم چشم پزشکی رایج  است؛ زیرا هرگونه افزایش دما می تواند نشان دهنده بیماری باشد.

تلاش ها برای اندازه گیری دمای چشم به سال 1875 برمی گردد. در آن زمان  دمای  قرنیه توسط  دونبرگ و به صورت تماس  با  قسمت بیرونی  قرنیه، 36/5 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. تلاش ها به این منظور ادامه داشت تا اینکه سرانجام در سال 1960 دمای چشم از طریق تابش نور مادون قرمز با وسیله ای به نام بولومتر به صورت غیرتهاجمی اندازه گیری شد. اساس کار بولومتر به این شکل است که نور مادون قرمز را به محیط رسانای الکتریکی تابانده و تغییرات مقاومتی  محیط را اندازه گیری می کند. سپس با تبدیل این تغییرات مقاومتی به دما، عددی  که نشانگر دمای آن محیط است را روی صفحه نمایشگر خود نشان  می دهد. استفاده از نور لیزر برای درمان مشکلات چشمی و بررسی اثرات مخرب گرما بر بافت چشم از سال 1979 شروع شد. اولین تحقیقات راجع به تغییرات دمایی قرنیه بر اثر تابش لیزر در سال 1979 صورت گرفت که در این  تحقیقات ابتدایی، انتقال دما به صورت یک بعدی بررسی  شد. 

در سال 1999 طی تحقیقاتی، آستانه  انرژی لازم با لیزر آرگون فلوراید برای برداشتن سطح  قرنیه و روند  تخریب آن مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت. طی این تحقیقات، قرنیه تحت تابش نور لیزر با چگالی انرژی های 10، 20، 30،35، 40، 45، 140 و 160 میلی ژول بر سانتی متر مربع قرار گرفت و حد آستانه برای قرنیه، 30 میلی ژول بر سانتی متر مربع تعیین شد.

درمان مشکلات چشمی مربوط به انکسار نور نظیر نزدیک بینی، دوربینی و آستیگماتیسم با لیزر نیز از سال 1997مطرح شد و از آن زمان تاکنون تحقیقات زیادی در رابطه با اثرات مخرب گرما بر چشم انجام شده است.

ویژگی های نور لیزر

نور لیزر همدوس و به شدت جهت دار است و  طول موج هایی از طیف فرابنفش تا فروسرخ (مادون قرمز) را شامل می شود. انرژی این نور، فراوان و سیر آن خطی به طرف نقطه هدف است .

ویژگی دیگر نور لیزر، پایین بودن خاصیت انتشار آن است. به طوری که نور تابیده شده از یک دستگاه لیزر مدرن در فاصله طولانی مسیر مستقیم خود را حفظ کرده و شعاع نور تابیده شده در خروج از دستگاه با شعاع نور رسیده به هدف برابر است.

در واقع لیزر منبع نوری است که نور بینهایت خالص (فقط با یک طول موج) تولید می کند. نور سفید ترکیبی از رنگ ها (قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش) با طول موج 400 تا 700 نانومتر است که با چشم قابل رویت است، درحالی که نور مادون قرمز (طول موج بالای 700 نانومتر) و فرا بنفش (طول موج 100تا 400 نانومتر) را با چشم نمی توان دید. بنابراین  لیزر، تشعشع  تولید شده  توسط  تقویت کننده های  نوری است که طیف های  مختلف آن، از مادون قرمز تا فرابنفش، در پزشکی کاربرد دارد.

مکانیسم اثر لیزر

مکانیسم اثر لیزر از طریق جذب نور توسط بافت هدف است. با تابش نور پر انرژی لیزر، بافت هدف به شدت گرم می شود و در نتیجه، گرما سلول ها را تخریب می کند. درحالی که بافت های اطراف بدون صدمه و سالم باقی می مانند. برای  هر نوع ضایعه و بیماری  خاصی باید در انتخاب نوع  لیزر دقت فراوانی داشت. تابش این امواج به چشم نیز، مانند هر نوع بافت دیگری، موجب بالا رفتن دمای چشم می شوند.

ازآنجا که اندازه گیری دمای قسمت های داخلی چشم  با روش مستقیم و غیر تهاجمی امکان پذیر نیست، پیش بینی دمای چشم از اهمیت ویژه ای برخوردار است و برای پزشکان کاربرد زیادی دارد. نور پس از تابیدن به بافت، عبور، بازتاب، پراکنده و جذب می شود. از میان این موارد جذب نور اهمیت ویژه ای دارد، زیرا موجب بالا رفتن دمای چشم می شود.

یکی از مسائل مهم در عمل جراحی چشم توسط لیزر تخمین دمای چشم قبل از عمل است. اگر دما بیش از حد بالا رود موجب آسیب به بافت اطراف ناحیه مورد عمل می شود. بهترین دما، دمایی است که تخریب لازم را ایجاد کند و در عین حال کمترین تخریب ناخواسته را داشته باشد .

لیزر می تواند به دو شکل تک پالسی یا امواج پیوسته بتابد. بنا بر تحقیقات انجام شده در  دمای بافت در حالت تک پالسی بیشتر از موج پیوسته می شود؛ زیرا یک پالس با دامنه زیاد در مدت زمان مشخص توان بیشتری از پالس پیوسته با دامنه متوسط در همان بازه زمانی ایجاد می کند. در نتیجه ممکن است فرض شود که تخریب موج تک پالسی بیشتر است اما نتیجه تحقیقات عکس این موضوع را نشان می دهد زیرا مدت زمان تابش لیزر تک پالسی از لیزر پیوسته کمتر است و زمان نقش اساسی در تخریب بافت ایفا می کند. میزان تخریب بافت نه تنها به توان موج تابیده شده  بلکه به مدت زمان تابش نیز بستگی دارد.

تاثیر تابش نور لیزر بر چشم انسان

در کنار مزیت به کارگیری این لیزرها در درمان موثر مشکلات چشمی، عوارض جانبی آن ها نیز ممکن است موجب بروز عواقب ناخواسته  شود. یکی از  این  عواقب، توزیع  نامناسب حرارت  ناشی از تابش  لیزر در  بافت های مجاور بافت هدف  و  بروز آسیب ناخواسته به لایه های زیرین است.

در استفاده از لیزر نگرانی  برای  افزایش دمای چشم و اثرات جبران ناپذیر آن وجود دارد. از طرفی مشکل اینجاست که دما در چشم، بدون استفاده از ابزار شبیه سازی، به صورت  غیر تهاجمی قابل پیش بینی نیست و همچنین در صورت آسیب ناخواسته، عمل انجام شده قابل بازگشت و تکرار نیست. اینجاست که پیش بینی دما از  طریق نرم افزار و مدل های ریاضی  اهمیت  پیدا می کند.

سحر رهبر، دانش آموخته دانشکده مهندسی گروه مهندسی برق دانشگاه فردوسی مشهد در پایان نامه کارشناسی ارشد خود با راهنمایی دکتر شکوه صارمی به بررسی تاثیر تابش نور لیزر بر چشم انسان پرداخته است.

او  در  این  پایان نامه، اثر  حرارتی  لیزرهای  مورد  استفاده  در چشم پزشکی،  بر  قسمت های  قدامی  و  خلفی  چشم،  مورد  مطالعه و بررسی  قرار گرفته است. او بدین  منظور، لیزرهای آرگون فلوراید (ArF) و هولیوم یگ (Ho:Yag) را برای بررسی اثر حرارتی بر قرنیه و قسمت های قدامی  چشم و  لیزرهای  یاقوت و نئودیمیوم  یگ  (ND:YAG) را برای  بررسی  اثر حرارتی  روی  شبکیه  و قسمت های خلفی چشم، مورد مطالعه قرار داده است.

در این راستا، چشم بر پایه مدل سه بعدی شبیه سازی شده و نتایج حاصل از این شبیه سازی با روش اجزاء محدود، دمای 236و 83/4 درجه سانتی گراد را به ترتیب برای لیزرهای ArF و Ho:Yag روی قرنیه و دمای 136 و 76/4 درجه سانتی گراد را به ترتیب برای لیزرهای ND:YAG و یاقوت روی شبکیه نشان می دهند. همچنین نتایج حاصل، عمق نفوذ مناسب و عدم نفوذ به سایر بافت های چشم را به نمایش می گذارند.

تالیف: بیتا اکبری

 

 

No tags for this post.