piera - Dipartimento di Fisica

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Utilizzo del laser ad eccimeri in
chirurgia refrattiva
Piera Masia
Seminario conclusivo per il corso di
Ottica Quantistica
Prof. Danilo Giulietti
24 Giugno 2002
Schema del seminario
•Introduzione
•L’occhio
•I difetti visivi
•Interazione Laser-Tessuto
•Il Laser ad eccimeri
•L’intervento chirurgico
•Conclusioni
Schema dell’occhio umano
Spessore cornea circa 1 mm
nc=1.376
Lunghezza totale dell’occhio circa 25mm
Difetti visivi
L’occhio miope, il fuoco
cade davanti alla retina.
L’occhio ipermetrope, il
fuoco cade dietro la retina.
L’occhio astigmatico, i fuochi
orizzontali e verticali non
coincidono
Sistemi correttivi
Soluzioni provvisorie
•Occhiali con lenti convergenti,
divergenti o cilindriche.
•Lenti a contatto.
Soluzioni definitive
•Intervento chirurgico per
rimodellare la curvatura
della cornea.PRK e
LASIK)
Si esegue con un laser ad
eccimeri.
•Intervento chirurgico
non con laser ad
eccimeri( RK)
Richieste
La radiazione laser deve:
•Provocare l’immediata
fotoablazione delle cellule del
tessuto colpito
•Penetrare il meno possibile
dentro il tessuto
•Non danneggiare la cellule
adiacenti alla zona trattata
Interazione Laser-Tessuto
I(z)=I0exp(-az)
a: coefficiente di attenuazione
Più è alto a prima l’onda si
attenua,cioé è più elevato
l’assorbimento dell’onda all’interno
del mezzo
Sia L=1/a
I(L)=I0/e
e =2.71828
Coefficiente di attenuazione
Fotodissociazione e fotoablazione
l=193 nm
hn=6.4eV
n=1.55*10-15eV
El~3,5eV
hn 
Curva di rate
Tre stati
•Al di sotto del valore di soglia Eth si ha una
ablazione di una parziale parte di tessuto.
• Nella zona lineare si ha una vaporizzazione
veloce del tessuto con scarsi effetti
fototermici.
• Al di sopra del valore di saturazione si ha
una fotodistruzione del tessuto irradiato.
Diagramma
Laser ad eccimeri
Eccimero: dimero eccitato
Gli eccimeri esistono solo in uno
stato eccitato
Stati energetici di un laser ad
eccimeri
Alogenuri di gas rari
Gas rari
(Ar, Xe,Kr)
Stato fondamentale
ns2,np6
Stato eccitato
np5,(n+1)s1
Lo stato eccitato di un gas raro assomiglia molto allo stato
fondamentale dell’alcalino che lo segue nella tavola periodica.
Un alcalino si lega molto bene con un alogeno (F, Cl, Br)
Stati energetici del KrF
Cinetica chimica
e-+ Kr  e-+Kr*
Kr*+F2  (KrF)*+F.
Le reazioni dello ione di Kr possono essere descritte:
e- + Kr  2e- +Kr+
e-+F2  Fˉ+F
Fˉ+Kr++M  (KrF)* + M
M serve per la conservazione dell’impulso
Laser utilizzato
•Laser ad eccimeri a ArF
•Lunghezza d’onda 193nm
•Energia di un fotone 6.4eV
•Intensità ~108W/cm2
•Durata dell’impulso ~10ns
•Frequenza ~ 100 Hz
•Coefficiente di assorbimento ( nelle specie
biologiche) ~104-105 cm-1
•Lo spot del laser ha un diametro di 2 mm
Vaporizzazione della cornea
L’operazione
Rimodellamento della curvatura della cornea
tramite il laser ad eccimeri
Difetto visivo stabile
Visita preliminare
Due tecniche maggiormente utilizzate
•PRK
•Lasik
PRK
Fotoablazione corneale di superficie
•Anestesia topica (colliri anestetici)
•Rimozione dell’epitelio
•Laser
•Lente terapeutica
LASIK
•Anestesia topica
•Taglio lamellare
•Il laser incide nel tessuto interno alla cornea
Esempio
•Occhio miope con grado di miopia pari a 2.75 diottrie.
•Per ogni diottria si deve appiattire di 15 mm (zona ottica)
•In tot 41.25 mm.
•Ogni impulso asporta 0.25 mm di spessore.
•Servono 165 impulsi
Osservazioni
•Stesso laser in entrambi gli interventi
•Meccanismo di inseguimento “eyetracker”
•Tecnica “Flying spot”
Conclusioni
•Quest’intervento è particolarmente recente,
si applica da circa una decina d’anni.
•E’ in continuo sviluppo.
•E’ molto preciso.
•Si avvale di sviluppi tecnologici.
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