Ứng dụng laser trong điều trị tật khúc xạ mắt (LASIK)

Các lớp bên ngoài của mắt bao gồm: giác mạc và clear part (bao phủ đồng tử – pupil và mống mắt – Iris); màng cứng – sclera là phần trắng của mắt và limbus. Phần phía bên ngoài của mắt gắn liền với màng cứng. Giác mạc: là phần trắng trong suốt có hình nón phủ trước mắt, nằm trước mống mắt (xung quanh là màu trắng đục của cung mạc). Thủy tinh thể: màu trắng trong suốt, hình thấu kính có hai mặt lồi nằm sau mống mắt. Võng mạc: là một màng mỏng nằm phía sau nhãn cầu, có những tế bào nhạy cảm ánh sáng, chuyển ánh sáng vào mắt thành những xung điện theo dây thần kinh thị giác lên não, tại đó phân tích là giải mã hình ảnh. Điểm vàng: là phần nhạy cảm nhất của võng mạc, do đó thủy tinh thể sẽ cố gắng hội tụ hình ảnh của vật thể nhìn được trên điểm vàng. Quang hệ là hệ thống gồm: giác mạc, thủy tinh thể, dịch trước và sau thủy tinh thể (môi trường quang học) Hệ thống nhận ánh sáng: đồng tử và tế bào trên võng mạc. Hình 1. Cấu tạo mắt Các tật khúc xạ ở mắt Mắt chính thị (mắt bình thường): Để mắt nhìn rõ vật, tia sáng tới được bẻ cong (khúc xạ) khi đi qua môi trường quang học (gồm giác mạc và thủy tinh thể) trong suốt của mắt và hội tụ trên điểm vàng ở võng mạc. Hình ảnh được chuyển thành xung thần kinh gửi lên não. Mắt có tật khúc xạ: là rối loạn nhận biết hình ảnh, bao gồm: cận thị, viễn thị, loạn thị và lão thị. Có nghĩa là mắt có bất thường ở các thành phần quang học (như giác mạc, thể thủy tinh) làm cho ánh sáng đi vào mắt qua các thành phần này không hiện đúng trên võng mạc của mắt khi đó chúng ta nhìn đồ vật sẽ bị nhòe mờ, nhìn không rõ. Khi nhìn lâu ta thấy mắt nhức và mỏi. Mắt cận thị: xuất hiện khi mắt dài (hình bầu dục) từ trước ra sau. Điều này làm cho tia sáng hội tụ ở trước võng mạc. Vì vậy, mắt chỉ nhìn thấy các vật thể gần, còn các vật ở xa bị mờ. Nguyên nhân chủ yếu: Cận thị do chiều dài nhãn cầu lớn hơn bình thường: bình thường nhãn cầu có chiều dài 24mm. Chiều dài nhãn cầu thêm 1mm sẽ làm tăng thêm 3 độ cận. Cận thị do giác mạc hay thủy tinh thể gia tăng độ cong: bình thường giác mạc có bán kính độ cong từ 7.5 - 8mm, bán kính giảm 1mm làm tăng thêm 6 độ cận. Cận thị do chỉ số khúc xạ: sự tăng giảm chỉ số khúc xạ thủy tinh thể gây cận thị. VD: giảm chỉ số khúc xạ vỏ thủy tinh thể trong bệnh tiểu đường hay tăng chỉ số khúc xạ nhân thủy tinh thể trong đục thủy tinh thể giai đoạn đầu sẽ gây cận thị. Mắt viễn thị: xảy ra khi mắt có hình bầu dục được hình thành từ trên xuống dưới. Điều này làm cho tia sáng hội tụ ở phía sau võng mạc. Kết quả là các vật ở xa thì sẽ được nhìn rõ, còn các vật thể ở gần sẽ bị mờ. Nguyên nhân chủ yếu: Do trục: chiều dài trục trước sau của nhãn cầu quá ngắn (nhãn cầu nhỏ) trong khi công suất của quang hệ là bình thường. Nhãn cầu thường ít khi ngắn hơn bình thường 2mm và mỗi mm tương ứng với +3.00D viễn thị. Do đó viễn thị trên +6.00D thường ít gặp. Do công suất của quang hệ: công suất khúc xạ của quang hệ quá thấp trong khi chiều dài trục nhãn cầu là bình thường. Trường hợp có thể gây ra bởi tình trạng giác mạc dẹt có thể đi kèm với sự giảm tính hội tụ của thủy tinh thể. Một sự gia tăng bán kính độ cong 1mm có thể gây ra +6.00D viễn thị và thường những trường hợp này thường kèm loạn thị. Mắt loạn thị: nghĩa là giác mạc bị biến dạng và hình dạng của mắt có hình Oval chứ không phải hình cầu. Điều này gây ra nhiều hơn 1 tiêu điểm trong mắt, bóp méo thị giác cả gần và xa. Mắt lão thị: xảy ra khi mắt bị lão hóa và thủy tinh thể giảm đi độ đàn hồi. Ánh sáng được hội tụ phía sau võng mạc. Hình 2. (B) Mắt chính thị (bình thường) Các tật khúc xạ ở mắt: (A) Viễn thị, (C) Cận thị, (D) Loạn thị LASER – LASER EXCIMER Đặc điểm chung của Laser Laser là từ viết tắt của nhóm từ “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, tạm dịch là “Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức”. Dạng ánh sáng này đã được Albert Einstein (1879 – 1955) tiên đoán vào năm 1917. Một nguyên tử tồn tại bền vững ở trạng thái năng lượng thấp nhất, còn gọi là trạng thái cơ bản, E0. Trong một số điều kiện nhất định, nguyên tử có thể hấp thu năng lượng và chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn, còn gọi là trạng thái kích thích, E1. Đây là trạng thái không bền vững, buộc nguyên tử nhanh chóng giải phóng năng lượng bằng cách phát xạ để trở về trạng thái nền E0. Khi quá trình phát xạ này xảy ra mà không cần kích thích gọi là quá trình phát xạ tự phát, hoặc cần có kích thích gọi là phát xạ cưỡng bức. Quá trình phát xạ tự phát xảy ra rời rạc, trong khi phát xạ cưỡng bức xảy ra đồng pha với sóng kích thích nên mang tính cố kết. Sau quá trình hấp thu cưỡng bức, đa số năng lượng được giải phóng qua quá trình phát xạ tự phát, nghĩa là năng lượng phát ra không mang tính cố kết, còn lại chỉ có một phần nhỏ năng lượng được giải phóng do quá trình phát xạ cưỡng bức, mang tính cố kết và môi trường hoạt tính trong hệ thống phát laser sẽ khuếch đại dạng năng lượng này. Môi trường hoạt tính là một trong những yếu tố quan trọng của hệ thống phát laser, bảo đảm cho quá trình phát xạ cưỡng bức diễn ra liên tục, đồng thời cho phép cùng lúc có nhiều nguyên tử nhận năng lượng để chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn trạng thái nền, còn gọi là trạng thái kích thích. Từ đó, hiện tượng phát xạ cưỡng bức xảy ra, và ta thu được năng lượng laser. Tùy vào môi trường hoạt tính mà đặt tên laser. Môi trường đó có thể là một chất khí (Argon, Krypton, CO2, Heli, hay Neon), chất dịch (hay còn gọi là chất màu) hoặc chất rắn (khi yếu tố hoạt tính nằm trong khung tinh thể đỡ như Neodymium được đỡ bởi khung Yttrium – Aluminium – Garnet, viết tắt là Nd-YAG), hoặc một chất bán dẫn. Bên cạnh đó, hệ thống laser còn cần có hệ thống cung cấp năng lượng cho môi trường hoạt tính, giúp duy trì trạng thái mà đa số các nguyên tử ở trạng thái có mức năng lượng cao hơn so với trạng thái nền; và cần có hệ quang học truyền dẫn để hướng dẫn chùm laser khi thoát ra. Hình 3. Một số laser với bước sóng (năng lượng) của chúng Về bản chất, laser cũng chỉ là một trong nhiều nguồn năng lượng ánh sáng. Tuy nhiên, vì laser có những đặc tính riêng biệt mà không một loại ánh sáng nào có được nên laser được ứng dụng nhiều trong những lĩnh vực công nghệ đòi hỏi tính chính xác cao. Những tính chất cơ bản của laser bao gồm: Tính đơn sắc, hay còn gọi là tính thuần nhất: Bình thường chùm laser chỉ phát ra theo một loại bước sóng, hoặc đôi khi là nhiều loại bước sóng khác nhau mà ta có thể tách ra một cách dễ dàng, lúc này ta có chùm sáng đơn sắc hay chùm sáng thuần nhất. Với chùm sáng đơn sắc, khi qua thấu kính sẽ không bị tán xạ, có nghĩa là chùm sáng sẽ được tập trung lại thành một điểm rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với của chùm ánh sáng trắng. Điều này cho phép laser tập trung năng lượng rất cao vào một điểm rất nhỏ. Tính định hướng: Môi trường hoạt tính chỉ khuếch đại các photon di chuyển trong khoảng giữa hai gương trong buồng cộng hưởng nên chùm tia laser có tính định hướng rất cao. Một chùm laser điển hình có độ phân ly chùm tia là 1 milirad, nghĩa là chùm tia sẽ mở rộng thêm đường kính 1mm mỗi khi đi được 1m. Vì chùm tia laser có tính định hướng rất cao, nên có thể dễ dàng tập trung toàn bộ năng lượng vào một hệ thấu kính đơn giản và hội tụ năng lượng đó vào một điểm rất nhỏ. Tính cố kết: Các photon trong chùm sáng laser có cùng tần số, cùng pha nghĩa là có tính cố kết cao, nên có khả năng phát xung với bước sóng cực kỳ ngắn, đến pico giây, femto giây, giúp cho chùm laser có thể tập trung năng lượng rất cao trong một thời gian rất ngắn. Một số đặc điểm chung của laser được dùng trong nhãn khoa Tất cả các laser hiện dùng trong nhãn khoa cần 3 yếu tố cơ bản: (1) môi trường hoạt động để phát bức xạ đồng pha, (2) nguồn năng lượng vào, gọi là bơm, (3) hệ thống phản hồi quang học để phản xạ và khuếch đại các bước sóng thích hợp. Môi trường hoạt động là một môi trường nguyên tử hoặc phân tử giúp cho sự phát xạ kích thích. Môi trường hoạt động cho phép một số lượng lớn nguyên tử được kích hoạt lên trên trạng thái cơ bản để có thể xảy ra phát xạ kích thích. Sự chuyển tiếp năng lượng nguyên tử quyết định bước sóng phát xạ. Các loại laser thường được đặt tên theo môi trường hoạt động. Môi trường có thể là chất khí (Argon, Krypton, CO2, Excimer Argon-Fluorua, hoặc He-Ne), chất lỏng (chất màu), chất đặc (một nguyên tố hoạt động nằm trong một tinh thể, chẳng hạn Neodym, trong Ytri-nhôm-Granat [Nd:YAG] và Erbi trong Ytri-Lantan-Fluorua[Er-YLF], hoặc chất bán dẫn (điốt). Yêu cầu thứ hai của laser là phải có một phương tiện truyền năng lượng đến môi trường hoạt động để cho phần lớn các nguyên tử ở trạng thái năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Trạng thái này được gọi là đảo ngược mật độ (population inversion), bởi vì nó ngược với điều kiện bình thường trong đó phần lớn các nguyên tử ở trạng thái năng lượng cơ bản. Nguồn năng lượng vào có khả năng gây đảo ngược mật độ được gọi là bơm (pumping). Các laser khí thường được bơm bằng sự phóng điện giữa các điện cực trong khí đó. Các laser chất màu thường được bơm bằng các laser khác. Laser tinh thể rắn thường được bơm bằng ánh sáng không đồng pha chẳng hạn đèn chớp hồ quang Xenon. Khi môi trường hoạt động đã được đảo ngược mật độ, cần có hệ thống phản hồi quang học (optical feedback) để tăng bức xạ kích thích và khử bức xạ tự phát. Khoang laser đóng vai trò một hộp cộng hưởng quang học. Ở hai đầu đường đi của chùm sáng người ta đặt 2 gương để làm cho ánh sáng phản xạ qua lại trong môi trường hoạt động, trong đó bơm có tác dụng duy trì sự đảo ngược mật độ. Mỗi lần sóng ánh sáng cộng hưởng qua môi trường hoạt động, tổng năng lượng ánh sáng đồng pha được tăng cường nhờ phát xạ kích thích. Phát xạ tự phát (xảy ra ngẫu nhiên theo tất cả các hướng) ít khi đập vào gương, do đó không được khuếch đại. Yếu tố cuối cùng trong sơ đồ cấu tạo laser là một cơ chế để giải phóng một phần ánh sáng laser dao động từ khoang. Để đạt được yêu cầu này, người ta dùng một gương phản xạ toàn phần và một gương phản xạ một phần. Một phần sóng ánh sáng đập vào gương thứ hai được phát ra dưới dạng chùm tia laser. Độ phản xạ của gương được lựa chọn để đạt được độ khuếch đại cao ở từng hệ thống laser. Thí dụ, nếu một laser có gương phản xạ 98% thì các sóng ánh sáng được khuếch đại đồng pha bởi bức xạ kích thích trong một chu trình trung bình 50 vòng qua môi trường hoạt động trước khi được phát ra thành chùm sáng laser. Laser Excimer trong phẫu thuật khúc xạ Laser Excimer là thuật ngữ xuất phát do cấu trúc của loại laser này, là kết hợp của hai từ Excited và Dimer, nghĩa là cấu trúc gồm hai nguyên tử, tồn tại ở trạng thái kích thích. Cấu tạo của laser Excimer bao gồm một khí hiếm, kết hợp với một Halogen. Ở trạng thái bình thường, các khí hiếm không kết hợp với Halogen, nhưng khi ở trạng thái bị kích thích, chúng kết hợp lại để tạo thành phân tử Excimer. Có 4 loại Excimer được ứng dụng trong công nghiệp và đời sống, là laser ArF (Argon – Flouride, bước sóng 193nm), KrF (Krypton – Flouride, bước sóng 248nm), XeCl (Xenon – Chloride, bước sóng 308nm), và XeF (Xenon – Flouride, bước sóng 351nm) Để tạo ra laser Excimer ArF, cần bơm hỗn hợp Argon – Flouride vào buồng laser, dưới điện trường mạnh, 20 kV– 40 kV. Các nguyên tử Ar và F sẽ chuyển lên mức năng lượng cao khi bị kích thích, sẽ kết hợp lại với nhau tạo thành phân tử ArF. Trạng thái năng lượng cao là trạng thái không bền vững, nên các phân tử ArF ở trạng thái này có xu hướng chuyển về trạng thái nền và sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng, ta thu được năng lượng laser. Laser Excimer lần đầu tiên được ứng dụng trong phẫu thuật giác mạc vào cuối những năm 1980. Khi đó, các nghiên cứu cho thấy, với bước sóng 193nm và độ rộng xung chỉ vài nano giây, laser Excimer ArF thích hợp nhất trong phẫu thuật giác mạc do khả năng cắt gọt chính xác, mỗi xung laser làm bay hơi khoảng 0,25μm mô giác mạc, với bề mặt cắt phẳng nhẵn. Với mức năng lượng photon là 6,4eV, cao hơn năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết carbon (3,5eV) và liên kết peptid (3eV) trong cấu trúc phân tử của mô giác mạc, nên laser ArF dễ dàng phá vỡ các liên kết phân tử trong cấu trúc giác mạc, làm bay hơi tổ chức. Với bước sóng trong phổ tử ngoại, laser Excimer ArF cho khả năng xuyên thấu rất kém, ước lượng chỉ vài micromet, nên không gây ảnh hưởng đến các mô sâu hơn. Bên cạnh đó, môi trường nước có vai trò hấp thu năng lượng laser dư thừa nên hạn chế tối đa tác động sinh nhiệt tại vết cắt và mô xung quanh. Ngoài ra, bước sóng 193 nm của laser ArF nằm ngoài phổ hấp thu của cấu trúc DNA nên không gây ra bất kỳ tổn hại nào cho cấu trúc di truyền quan trọng này. Hình 4. Sơ đồ tạo Excimer ArF Các hệ thống máy laser Excimer dùng trong phẫu thuật khúc xạ cũng có nhiều thay đổi. Trước đây, các hệ thống máy laser dùng công nghệ chùm tia rộng, sau đó là chùm tia dạng khe quét. Ngày nay, các thế hệ máy laser mới sử dụng công nghệ laser điểm bay, với độ rộng chùm tia nhỏ hơn 2mm, cho phép hạn chế việc tập trung năng lượng laser vào cùng một vị trí trong cùng một thời điểm, giúp giảm rất nhiều những biến chứng do chùm tia rộng gây ra... Bên cạnh đó, hình dạng nốt chạm laser cũng được chú ý cải thiện. Nốt chạm laser dạng chuông úp (Gaussian) được dùng trong hầu hết các hệ thống laser điều trị hiện đại vì dạng này cho phép tạo ra bề mặt chiếu laser mịn, đều đặn, tránh được hiện tượng gồ ghề trên bề mặt chiếu laser như của nốt chạm laser dạng đỉnh mũ (top hat). Hơn nữa, nốt chạm laser dạng chuông úp giúp rìa mỗi nốt laser đều đặn, không thay đổi đột ngột so với những vùng lân cận như rìa nốt laser dạng đỉnh mũ. Mặc dù những khác biệt này khá nhỏ, nhưng sẽ trở nên quan trọng trong điều trị quang sai bậc cao. Hình 5. So sánh hai dạng nốt laser. Nốt laser dạng chuông úp (trên) cho bề mặt cắt mịn hơn so với dạng đỉnh mũ (dưới), đơn vị tính là micromet. LỊCH SỬ PHẪU THUẬT MẮT BẰNG LASER EXCIMER Laser excimer đầu tiên ra đời vào năm 1972 bởi N.G.Basov, V.A. Danilychev và Yu.M.Popov, tại viện Vật lý Lebedev ở Moscow. Các nhà khoa học này đã sử dụng hoạt chất Xenon Dimer (Xe_2), được kích thích bởi chùng tia electron để phát ra một chùm bức xạ cưỡng bức có bước sóng 172 nm. Sau đó, năm 1975, George Hart và Stuart Searles đã chế tạo laser excimer dùng hợp chất halogen khí trơ (XeBr) tại phòng nghiên cứu hải quân của chính phủ Mỹ. Vào những năm đầu thập niên 80, Samuel Blum, Rangaswamy Srinivasan và James Wynne ở trung tâm nghiên cứu T.J.Watson (IBM) đã khám phá ra phát xạ tử ngoại của Laser excimer ArF có khả năng cắt được các phân tử polymer với độ chính xác tới micro mét, cũng như tổ chức bề mặt giác mạc ở mắt. Sau đó, họ chứng minh được rằng giác mạc đáp ứng tốt với laser excimer trong khi các cấu trúc lân cận không bị ảnh hưởng. 4/1985 laser excimer lần đầu tiên được ứng dụng lâm sàng. Năm 1991, Dausch và Schoder đã sử dụng phương pháp PRK điều trị viễn thị. Năm 1996, Knoz và Ditzen báo cáo điều trị viễn thị theo phương pháp Lasik. Đến nay ứng dụng laser excimer trong điều trị tật khúc xạ của mắt đã đạt đến trình độ cao, thu được nhiều thành tựu to lớn cũng như đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới nói chung, và ở Việt Nam nói riêng. Vào đầu thế kỷ 21, Laser Femtosecond ra đời, phẫu thuật khúc xạ đã không còn cần dùng đến dao cơ học mà chỉ sử dụng laser như một công cụ tinh vi, đa năng. Không chỉ vậy, với phương pháp SMILE, phẫu thuật khúc xạ đã có một bước ngoặt lịch sử, từ mổ hở chuyển sang mổ kín, giải quyết được nhược điểm cuối cùng của LASIK đó là vấn đề vạt giác mạc. N.G.Basov Samuel Blum Hình 6. N.G.Basov và Samuel Blum CÁC THẾ HỆ MÁY LASER – TIA LASER Máy laser 1. Broadbeam: chùm tia thay đổi kích thước để có được chiều sâu bào màng giác mạc khác nhau ở các vị trí khác nhau. Qua kinh nghiệm của các tác giả, tần suất bị giác mạc và đảo trung tâm khi sử dụng kỹ thuật này cao hơn, trong khi tỉ lệ này khi dùng các kỹ thuật khác là rất hiếm. 2. Scanning slit: tia laser đi qua màn chắn tạo thành một khe xoay trong quá trình phẫu thuật tránh làm giác mạc quá nóng do bị tia laser chiếu liên tục. Thời gian phẫu thuật lâu hơn, nhưng biến chứng mù giác mạc và đảo trung tâm thấp hơn nhiều. 3. Flying spot: kỹ thuật tiên tiến nhất, dùng chùm tia laser nhỏ, thay đổi vị trí tác dụng trên nhu mô giác mạc để tạo được độ bào sâu mong muốn, không làm nóng giác mạc, bề mặt nhu mô giác mạc sau khi bắn laser rất đều. Do đó, những biến chứng như mù giác mạc, đảo trung tâm hầu như không thấy 4. Hệ thống laser excimer Allegretto Wave Eye-Q là một hệ thống laser đỉnh cao nhất hiện nay, được ưa chuộng nhất tại các trung tâm laser lớn của Mỹ và các quốc gia tiên tiến, cho kết quả điều trị các tật khúc xạ vượt trội so với các hệ thống của hãng khác về tốc độ và độ chính xác. Đây là hệ thống phát xung laser nhanh nhất thế giới hiện nay. Với tần số 400 Hz, hệ thống có thể điều chỉnh 1 điốp trong vòng 4 giây. Trong khi các hệ thống laser khác phải mất ít nhất là 8 giây và đa số là 12 giây. Nếu điều trị một mắt bị cận 7 điốp, bệnh nhân sẽ chỉ phải tập trung mắt trong 28 giây, trong khi các hệ thống khác cần từ 1 phút đến 1 phút 30 giây. Thời gian bệnh nhân phải chịu đựng sự khó chịu và căng thẳng sẽ ít hơn, tính chính xác sẽ cao hơn do mô giác mạc không bị mất nước trong quá trình phẫu thuật. Allegretto Wave Eye-Q cũng là hệ thống chiếu laser an toàn, với khả năng theo dõi chuyển động của mắt tới 800 lần/giây, đồng thời hệ thống chiếu laser cũng chuyển động theo sự chuyển động của con mắt với tần số rất cao. Điều này giúp cho việc chiếu laser của máy luôn luôn được chính xác và an toàn, tránh được hiện tượng lệch tâm hoặc chiếu laser không đúng vị trí. Đặc biệt, đây còn là hệ thống điều chỉnh tật khúc xạ theo bản đồ mặt sóng, bù trừ cho những khiếm khuyết trong độ cong giác mạc, giúp nâng cao chất lượng thị giác vào ban ngày và phòng ngừa những rối loạn thị giác vào ban đêm… Một số thông số chính của máy: Tốc độ mổ nhanh tần số xung của máy ≥ 400Hz: tốc độ điều trị 2s/D cho vùng quang học 6.5mm. Thời gian 1 ca điều trị tật khúc xạ 10 diopter chỉ mất khoảng 20 giây. Máy cung cấp vùng quang học cao lên tới 8mm, giảm tối đa chói sáng và quầng sáng sau mổ nhờ vùng quang học rộng và làm cho khoảng cách vùng điều trị và vùng quang học rất nhỏ. Hệ thống theo dõi hình ảnh chuyển động của mắt với thời gian đáp ứng cực ngắn nhỏ hơn 6-8ms, cho phép theo dõi chuyển động của mắt 2 lần trước và sau mỗi lần phát 1 tia laser, do vậy cho kết quả rất chính xác Hệ thống theo dõi xoay trục nhãn cầu: Kích họat hệ thống điều khiển theo dõi xoay với Neurotrack và ánh sáng chéo, làm khử được hiện tượng xoay trục nhãn cầu ở tư thế nằm. Công nghệ laser xung hoàn hảo, giảm thiểu sinh nhiệt. Năng lượng ổn định vì là kiểu thiết kế vòng kín Tự động cân chỉnh máy trước mọi bệnh nhân. Ngoài cường độ ánh sáng tới và kết quả còn phụ thuộc vào kích thước của chùm tia: Chùm gausssian beam: 0.95mm làm cho diện giác mạc rất phẳng sau điều trị, làm tăng chất lượng thị giác. Chùm broad beam : điều trị cho các giác mạc không qui tắc. Hình 7. Hệ thống máy laser excimer Allegretto Wave Eye-Q Các thế hệ tia Laze Excimer Laser EXCIMER thế hệ đầu tiên: Được thiết kế chỉ để điều trị chứng cận thị, đặc biệt là hệ thống phóng ra chùm tia nhỏ và tròn. Khi EXCIMER hoạt động ở trung tâm giác mạc, cùng mức độ tập trung, ở trung tâm của giác mạc sẽ nhận nhiều năng lượng hơn các vùng xung quanh, kết quả là độ cong của giác mạc sẽ bị giảm. Tuy nhiên, kích thước chùm tia khá lớn, vì vậy độ chính xác không được cao, thiếu độ nhẵn như vậy không thể dùng để điều trị các chứng viễn thị bẩm sinh và chứng loạn thị. Laser EXCIMER thế hệ thứ hai: Trong thế hệ thứ hai, các kỹ sư thử phát triển một Laze EXCIMER tinh tế hơn và cải thiện hệ thống phóng chùm tia rộng. Tuy nhiên, giới hạn của thế hệ này là vẫn không thể điều trị được một số phạm vi nào đó của tật cận thị, viễn và loạn thị. Laser EXCIMER thế hệ thứ ba: Ở đây, hệ thống phóng ra chùm tia là một đốm rất nhỏ hoặc quét đường rãnh nhỏ với kết quả cải tiến, chi tiết hơn và cho một bề mặt nhẵn hơn. Cuối cùng, Laze EXCIMER thế hệ thứ ba có thể được sử dụng để điều trị tất cả các chứng cận, viễn và loạn thị. Laser EXCIMER thế hệ thứ tư: Hệ thống Laser Excimer này đã được thiết kế bằng cách dùng một kỹ thuật đo gọi là "Wave Analysis" (Phân tích mặt sóng ) để đo quang sai và sau đó một phần mềm sẽ nghiên cứu và thiết kế phương pháp điều trị phù hợp. Dữ liệu được nhập trở lại vào trong Laser Excimer, mẫu laser được quét thành từng lớp và từng khúc để nhằm tăng cường kết quả. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ TẬT KHÚC XẠ BẰNG LASER Nguyên tắc của phẫu thuật khúc xạ laser là bỏ bớt mô để chỉnh hình lại giác mạc. Mô có thể bỏ bớt bằng cách phá vỡ kết nối phân tử nơi năng lượng laser tiếp xúc và tác động, trên bề mặt tổ chức (LASIK, FemtoLASIK) hoặc tạo ra những plasma ion hóa, tách lớp sâu bên trong tổ chức và rút ra ngoài (SMILE). Tùy theo loại tật khúc xạ mà mô sẽ được lấy ở những vị trí khác nhau: trung tâm đối với cận thị, chu biên đối với viễn thị và hai bên trục cong nhất của giác mạc đối với loạn thị. Nhờ vậy, công suất giác mạc sẽ giảm bớt (cận thị), tăng lên (viễn thị) hoặc đồng đều giữa các trục (loạn thị). Phương pháp PRK: (Photorefractive keratectomy) là phương pháp đầu tiên sử dụng Laser Excimer trong phẫu thuật điều trị tật khúc xạ. Phẫu thuật viên gạt bỏ lớp biểu mô giác mạc vùng trung tâm, sau đó dùng Laser Excimer tạo ra bề mặt cắt phẳng rất chính xác. Tuỳ theo độ cận thị máy Laser sẽ cắt ở mức độ khác nhau. Phương pháp này áp dụng an toàn và hiệu quả cho cận thị dưới 2D. Hình 8. Quy trình của phẫu thuật PRK Ưu điểm: Áp dụng cho trường hợp giác mạc mỏng, độ cận trung bình và nhẹ. Không bị biến chứng vạt giác mạc. An toàn và phù hợp cho những người có đặc thù công việc dễ chấn thương (cảnh sát, quân nhân, võ sĩ...). Nhược điểm: Bề mặt kích thích và cộm xốn, chảy nước mắt trong 3-5 ngày khi lớp biểu mô chưa tái tạo. Thị lực chậm phục hồi hơn và khúc xạ dao động nhiều hơn so với LASIK. Cần tái khám, nhỏ thuốc đều đặn, đầy đủ và theo đúng chỉ dẫn để kiểm soát tính trong suốt của giác mạc. Phương pháp Lasek: Kỹ thuật này là hậu thế của PRK và LASIK phối hợp những lợi điểm đồng thời giảm thiểu được những biến chứng của 2 kỹ thuật trên. Lasek (Laser Assited Sub – Epithelial Keratomileusis) là dùng laser để gọt giác mạc dưới lớp biểu mô, kỹ thuật này dùng dung dịch hóa chất loãng để bóc một lớp vạt biểu mô mà không phải dùng dao để cắt vạt như LASIK, sau đó dùng Laser để mài gọt hình thái của giác mạc đúng như độ sai lệch khúc xạ, giống như PRK và LASIK. Nói tóm lại kỹ thuật LASEK cũng giống như LASIK, chỉ khác 1 điều LASEK không phải dùng dao để cắt vạt (vì cắt vạt gây nhiều biến chứng giác mạc). Hình 9. Quy trình phẫu thuật Lasek Ưu điểm: Có thể mổ được mắt bị khô và có giác mạc mỏng. Những mắt này không mổ được với kỹ thuật LASIK. Vì không phải cắt vạt bằng dao nên khắc phục được những biến chứng của LASIK khi làm vạt như: đứt vạt, thủng vạt, vạt cắt nữa chừng, lệch vạt, nhăn vạt và các biến chứng của vạt sau này như: nhăn vạt, viêm giác mạc lan tỏa, biểu mô nội phát, nhiễm trùng… Tránh được mắt khô (cũng vì không dùng dao cắt vạt). Mổ được mắt có giác mạc mỏng. Không làm thay đổi cấu trúc của mắt nên sau khi mổ, mắt hoàn toàn là 1 mắt bình thường Khuyết điểm: thời gian thị lực phục hồi lâu hơn. PHƯƠNG PHÁP LASIK Giới thiệu chung LASIK là viết tắt của cụm từ Laser Assisted in Situ Keratomileusis, được xem là bước tiến kế tiếp của phẫu thuật Keratomileusis. Phẫu thuật LASIK có thể điều chỉnh được tất cả các loại tật khúc xạ cận thị, viễn thị, và loạn thị. Đây là phương pháp phẫu thuật dùng dao cắt vi phẫu tạo một vạt giác mạc mỏng có chiều dày khoảng từ 130 đến 180 micron. Sau đó vạt giác mạc này được lật lên, tia laser tác dụng trong nhu mô của giác mạc để điều trị tật khúc xạ cận, viễn hay loạn thị. Cuối cùng vạt giác mạc được đậy trở lại và kết thúc phẫu thuật. Như vậy, để có được một kết quả hoàn hảo cho phẫu thuật LASIK ngoài trình độ và sự khéo léo của phẫu thuật viên còn cần phải có đủ 2 yếu tố: 1. Dao vi phẫu để tạo được vạt giác mạc tốt. 2. Tia laser chất lượng tốt, độ chính xác cao. * Vạt giác mạc: Vạt giác mạc tốt khi bị cắt của vạt gần, đều đặn, mặt cắt phẳng đều không gợn sóng. Có hai loại: dao cắt điều khiển bằng tay và dao cắt tự động. Dao cắt càng đi với tốc độ đều đặn, chính xác bao nhiêu thì chất lượng vạt giác mạc càng tốt bấy nhiêu. Dao cắt tự động làm cho phẫu thuật LASIK trở nên đơn giản và an toàn hơn, không những giúp tạo vạt giác mạc tốt hơn mà còn giảm nguy cơ xảy ra biến chứng trong và sau phẫu thuật hơn. Vạt giác mạc có thể có bản ở phía mũi hoặc phía trên tùy theo loại dao cắt. Theo kinh nghiệm của các phẫu thuật viên, bản vạt giác mạc phía trên có nhiều ưu điểm. Trước hết nó phù hợp với động tác chớp mắt từ trên xuống dưới theo sinh lý bình thường của mắt làm giảm tối đa nguy cơ lệch vạt. Kích thước bản có thể nhỏ mà vẫn đảm bảo sự an toàn không bị lệch vạt sau phẫu thuật khi bệnh nhân chớp mắt. Ngoài ra, việc nuôi dưỡng giác mạc một phần do các mạch máu vùng rìa, vạt cắt lớn gần vùng rìa sẽ làm vết thương lành nhanh hơn. * Tia laser: Qua quá trình nghiên cứu, người ta nhận thấy excimer laser tạo bởi Argon Fluorine (ArF) bước sóng 193nm có những đặc điểm phù hợp cho phẫu thuật khúc xạ như: Năng lượng photon cao 6.42 eV. Khả năng xuyên qua mô xung quanh thấp. Ít gây tổn thương nhiệt. Bề mặt tác dụng đều đặn. Không gây đột biến gen. Khả năng hấp thu nước mạnh. Tuy nhiên, để thực hiện phương pháp này đòi hỏi phải có chỉ định thật chặt chẽ, vì tính chất bào mòn mô của giác mạc (cận thị càng cao sự bào mòn giác mạc càng nhiều), các nhà nhãn khoa trên thế giới đã đưa ra một chuẩn mực cơ bản về độ an toàn cho phẫu thuật này đó là độ dày giác mạc còn lại tại vùng mỏng nhất sau khi tác động tia Laser không mỏng hơn 280 micromet, độ cong sau khi tác động tia Laser cũng không nhỏ hơn 34 Diop. Quy trình phẫu thuật Lasik Giai đoạn Khám trước khi mổ: Tất cả mọi bệnh nhân đều được kiểm tra mắt cẩn thận trước khi mổ: Đo khúc xạ. Đo các thông số mắt như : Kích thước đồng tử, độ cong giác mạc, chiều dày giác mạc, nhãn áp. Phân tích tiền sóng, Bản đồ giác mạc. Siêu âm mắt, khám mắt tòan bộ. Giai đoạn phẫu thuật: Bước 1: Chuẩn bị Kiểm tra độ an tòan: Chiếu Laser thử trên miếng Plastic kiểm tra độ chính xác. Dùng băng dán che chắn lông mi và bờ mi. Đặt một vành mi nhỏ vào mắt để giữ mắt không chớp trong lúc chiếu laser. Nhỏ thuốc tê vào mắt. Đặt vòng hút (suction ring) vào giữa giác mạc và giữ vị trí vòng hút ổn định Tăng áp suất trên giác mạc đến giá trị phù hợp để Microkeratome cắt chính xác Ta được đường cần cắt là đường theo vòng hút. Hình 11. Đặt vòng hút và cắt theo đường vòng hút Bước 2 : Tạo vạt giác mạc Đặt Microkeratome trên dãy răng của vòng hút, di chuyển lưỡi dao về phía trước giác mạc (Microkeratome là một dao cạo cơ khí rất sắt, nó là ”Keystone” trong quá trình Lasik) Quá trình này tạo ra vạt giác mạc - “cái nắp” và nối với giác mạc nhờ một “bản lề” (Bản lề chính là phần còn lại của nắp không bị cắt). Bề dày của nắp khoảng 130mm-160mm . Hình 12. Tạo vạt giác mạc bằng dao vi phẫu (trái), bằng tia laser femtosecond (phải) Bước 3: Lật vạt giác mạc: Lật vạt giác mạc lên, để chuẩn bị chiếu laser. Hình 13. Lật vạt giác mạc lên Bước 4: Chiếu Laser Chiếu chùm laser tác động lên lớp nhu mô giác mạc dưới vạt, tạo hình lại độ cong của giác mạc tùy theo từng loại khúc xạ. Đối với tật cận thị, tia laser sẽ làm giảm bớt độ cong của giác mạc bằng cách làm giảm đi một lượng mô giác mạc rất nhỏ ở vùng trung tâm giác mạc. Đối với tật viễn thị, tia laser sẽ làm tăng độ cong của giác mạc bằng cách làm giảm đi một lượng mô ở vùng xung quanh của giác mạc. Đối với tật loạn thị, tia laser sẽ được sử dụng tác động lên xung quanh lớp nhu mô giác mạc, làm thay đổi độ cong giác mạc tạo hình chỏm cầu đều đặn về các phía. Thời gian laser tác động kéo dài khoảng 30 giây. Ví dụ: Điều trị – 6 Diop ở đường kính 6.5mm, thời gian điều trị mất 15 giây và độ bào mòn giác mạc là 86 micromet, – 9 Diop ở đường kính 6.5mm, thời gian điều trị mất 22 giây và độ bào mòn giác mạc là 125 micromet. Hình 14. Bắt đầu chiếu laser để bóc bay nhu mô giác mạc định hình lại độ cong của giác mạc Bước 5: Kết thúc Rửa sạch bề mặt giác mạc Vạt giác mạc được đậy lại vị trí ban đầu Nhỏ thuốc kháng sinh và kháng viêm (nước mắt nhân tạo) Đeo kính bảo vệ mắt, sau 3 giờ mắt có thể nhìn rõ. Hình 15. Đậy vạt giác mạc lại vị trí cũ Hình 16. Top: Để điều chỉnh cận thị, các tia laser excimer đã loại bỏ mô từ phần trung tâm của giác mạc. Điều này làm giảm độ cong của giác mạc và gây ra ánh sáng tới để tập trung một cách chính xác. Bottom: Để khắc phục tật viễn thị, laser loại bỏ các mô từ các vùng ngoại vi của giác mạc, tăng độ cong của nó. Chỉ định của phẫu thuật LASIK Phẫu thuật LASIK dùng để chỉnh 3 loại tật khúc xạ của mắt: cận thị, viễn thị, và loạn thị. Cận thị từ -0,5 điốp đến -15 điốp, loạn thị từ -0,5 điốp đến -5 điốp. Viễn thị đến +6,00 điốp Loạn thị hoặc kèm theo cận, viễn đến -6,00 điốp. Yêu cầu đối với bệnh nhân mổ Lasik: Trên 18 tuổi. Phải có độ khúc xạ đã ổn định trong vòng 12 tháng trước mổ (độ cận thị thay đổi không quá 0,5 điốp đối với cận dưới 8 điốp và thay đổi không quá 1 điốp đối với cận trên 8 điốp). Sức khỏe tốt, không bị các bệnh rối loạn hệ miễn dịch, viêm khớp dạng thấp … Mắt không có các bệnh lý đang tiến triển (viêm nhiễm, chấn thương …). Không mang thai hoặc đang cho con bú. Các biến chứng & phản ứng phụ có thể có của LASIK Cũng giống như bất kỳ loại phẫu thuật khác, nguy cơ biến chứng có thể xảy ra sau phẫu thuật Lasik. Các biến chứng Điều chỉnh quá độ hay chưa hết độ: Rất hiếm gặp, nhưng để điều chỉnh cho phù hợp có thể phải mổ tăng cường thêm lần thứ hai. Nhiễm trùng: rất hiếm khi xảy ra trong phẫu thuật Lasik (khoảng 1/10.000 ca). Tránh nhiễm trùng bằng cách nhỏ thuốc kháng sinh trước và sau mổ. Có thể hạn chế tối đa biến chứng này bằng cách tuân thủ việc vô trùng trong quy trình phẫu thuật và chuẩn bị tốt bệnh nhân. Chói và nhìn thấy quầng sáng nhất là vào buổi tối, thường gặp ở người có độ khúc xạ cao và đồng tử lớn, tình trạng này có thể xảy ra thời gian đầu sau phẫu thuật và sẽ giảm dần theo thời gian. Sự dao động thị lực: thường gặp vào thời gian đầu sau khi phẫu thuật. Các phản ứng phụ (sẽ mất đi sau một thời gian): Khó chịu, rát, chảy nước mắt nhẹ trong vài giờ đầu sau mổ Khô mắt Chói Mẫn cảm với ánh sáng Ưu điểm của phẫu thuật LASIK Phẫu thuật LASIK có rất nhiều ưu điểm, bao gồm: Hiệu quả cao trong điều chỉnh thị lực: khoảng 96% bệnh nhân có lại được thị lực mong muốn sau khi phẫu thuật LASIK. Phẫu thuật LASIK rất ít khi gây đau đớn do được sử dụng thuốc nhỏ mắt gây tê. Thị lực sẽ trở lại bình thường gần như ngay lập tức hoặc sau khi phẫu thuật LASIK một ngày. Sau phẫu thuật LASIK, không cần dùng băng gạc hay chỉ khâu. Điều chỉnh có thể được thực hiện vài năm sau phẫu thuật để có thị lực tốt hơn nếu thị lực của bạn thay đổi khi về già. Sau phẫu thuật LASIK, đa số bệnh nhân sẽ giảm sự phụ thuộc vào kính thuốc hoặc kính áp tròng và thậm chí, nhiều bệnh nhân không cần phải đeo kính nữa. Nhược điểm của phẫu thuật LASIK Tuy có rất nhiều ưu điểm, phẫu thuật LASIK vẫn có một số nhược điểm sau: Thay đổi về giác mạc không thể làm ngược lại sau khi phẫu thuật LASIK Kỹ thuật phẫu thuật LASIK rất phức tạp. Sai sót có thể xảy ra khi bác sỹ tạo vạt giác mạc, điều này có thể ảnh hưởng đến thị lực sau phẫu thuật. Phẫu thuật LASIK rất hiếm khi gây ra việc mất đi thị lực vĩnh viễn (hiếm khi gây mù lòa). Những tác dụng không mong muốn của phẫu thuật LASIK Một vài bệnh nhân sẽ trải qua cảm giác không thoải mái trong vòng từ 24-48 giờ sau phẫu thuật. Những tác dụng không mong muốn khác, rất hiếm gặp, bao gồm: Lóa mắt Nhìn thấy quầng sáng quanh hình ảnh Khó lái xe vào ban đêm Thị lực biến động Khô mắt TƯƠNG TÁC CỦA LASER ĐẾN MÔ GIÁC MẠC Trước khi phát minh ra laser, năng lượng ánh sáng đã được dùng trong điều trị để đốt nóng và biến đổi vĩnh viễn các mô đích. Liệu pháp quang sơ khai này có nguồn gốc từ những quan sát ở mắt viêm võng mạc do ánh mặt trời và đã được dùng trong điều trị nhiều bệnh võng mạc và bệnh glôcôm. Ngày nay, laser có thể đạt được những hiệu quả tương tự nhưng được điều chỉnh tốt hơn. Laser tương tác đến mô tùy theo phương thức giải phóng năng lượng mà có hai loại hiệu ứng tiêu biểu: Hiệu ứng nhiệt: Quang đông và bay hơi tổ chức Thuật ngữ quang đông dùng để chỉ sự hấp thụ chọn lọc năng lượng ánh sáng và biến đổi năng lượng đó để đốt nóng mô đích, dẫn đến những biến đổi cấu trúc. Những quá trình này và kết quả điều trị phụ truộc bước sóng và thời gian xung laser. Nhiều loại laser quang đông hiện được dùng trong lâm sàng như: Argon, Krypton, laser màu, Holmi, và laser chất rắn Gali Asenua. Hiệu ứng quang cơ: quang bóc lớp và quang cơ phá sỏi Loại tương tác laser-mô thứ hai sử dụng các laser xung cường độ cao để ion hóa mục tiêu và cắt đứt mô xung quanh. Trong lâm sàng, quá trình này (được gọi là cắt bằng ánh sáng) (photodisruption), dùng ánh sáng laser như một kéo vi phẫu ảo đi qua các môi trường trong suốt để cắt mở các mô như bao thể thủy tinh, mống mắt, các màng viêm, và các dải trong dịch kính mà không gây tổn hại các cấu trúc xung quanh của nhãn cầu. Muốn đạt được hiệu ứng bóc lớp phi nhiệt, cần sử dụng các xung laser cực ngắn, cỡ nano giây (〖10〗^(-9) s), mật độ công suất đạt 〖10〗^6-〖10〗^8 W/cm^2 với thời gian chiếu từ 〖10〗^(-9)-〖10〗^0 s, bước sóng ở vùng tử ngoại. Công suất đỉnh cực cao và nằm trong một ngưỡng hiệu ứng rất hẹp. Cường độ ngưỡng của hiệu ứng bóc lớp quang cơ phụ thuộc trước hết vào bước sóng của Laser (như hình). Mật độ năng lượng ngưỡng để bóc lớp của Laser Excimer 10 lần nhỏ hơn Laser CO2 và 100 lần nhỏ hơn Nd :YAG. Hiện nay, laser Nd:YAG là loại laser chủ yếu thuộc loại này được dùng trong nhãn khoa lâm sàng. Cơ chế hiệu ứng bóc lớp: Tổ chức sinh học chứa các phân tử hữu cơ kích thước lớn , ở giữa là vô số các phân tử nước liên kết và không liên kết ở dạng bọt khí. Hình 17. Cấu tạo tổ chức sinh học Bức xạ Laser vùng tử ngoại (excimer) khi chiếu vào chỉ bị các phân tử hữu cơ hấp thụ. Khi năng lượng hấp thụ đạt giá trị ngưỡng nhất định, thì các mạch hữu cơ bị đứt gãy và xuất hiện các vi nổ trong một vùng kích thước khá lớn so với kích thước phân tử hữu cơ. Các bọt khí bị đẩy ra khỏi tổ chức. Kết quả là tổ chức sinh học được bóc lớp rất mỏng, có thể vào khoảng vài chục micromet, với tổn thương nhiệt không đáng kể. Hình 18. Tổ chức sinh học bị đứt gãy. Hình 19. Hiện tượng bóc lớp tổ chức sinh học Loại tương tác laser-mô thứ ba, được gọi là cắt gọt bằng ánh sáng (photoablation), do các xung laser tử ngoại cường độ cao có thể cắt gọt giác mạc chính xác như khắc trên các polyme tổng hợp. Năng lượng cao của một photon ánh sáng tử ngoại 193 nm lớn hơn độ bền liên kết đồng hóa trị của protein giác mạc. Sự hấp thụ cao các xung laser này cắt gọt chính xác một lớp giác mạc siêu hiển vi mà không làm đục mô lân cận, do hầu như không gây ra chấn thương nhiệt. Một thập kỷ nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng đã giúp cho laser excimer được ứng dụng vào lâm sàng trong phẫu thuật khúc xạ và điều trị các bệnh giác mạc. Hình 20. Sơ đồ tác động của laser Excimer lên mô giác mạc Ảnh hưởng đến mô quanh nốt chạm là không đáng kể. Còn đối với Femtosecond laser phát ra xung ánh sáng trong thời gian rất ngắn (〖10〗^(-15) s) ở bước sóng 1053 nm gây ra sự phá vỡ quang năng (photodisruption) nghĩa là các mô bị phá hủy do biến đổi tính chất lý hóa. Nguyên lý tương tác với mô của femtosecond laser khác với excimer laser. Femtosecond laser dùng ánh sáng tử ngoại với bước sóng cực ngắn, năng lượng cao để tách bỏ (photoablation) mô bề mặt tại mặt phẳng tiêu điểm. Ngược lại, femtosecond laser dùng ánh sáng hồng ngoại, với bước sóng dài hơn, năng lượng thấp hơn để phá vỡ cấu trúc mô (photodisruption) tại tiêu điểm cận dưới bề mặt (precise sub-surface effects). Khi femtosecond laser với xung cực ngắn được chiếu lên giác mạc, năng lượng từ các xung này được chuyển vào mô giác mạc do có sự hấp thụ chùm photon trong phạm vi chiếu. Lúc này bên trong mô giác mạc hình thành một thể plasma điện tử tự do. Khi mật độ thể plasma này vượt quá giới hạn (ngưỡng nhất định) sẽ dẫn đến hiện tượng mô giác mạc bị phá hủy. Quá trình này được gọi là quá trình phá hủy mô bởi ánh sáng (optical breakdown/ photodisruption). Quá trình giãn nhiệt nội mô hình thành nên một bong bóng lớn với các lỗ khí (cavitation bubble) ngay trước khi thể plasma nguội đi và biến mất. Bong bóng này vỡ đi, dẫn đến hiện tượng kết cấu vùng mô này bị phá vỡ. Thể plasma mất đi tạo nên bóng khí (gas bubble) nhỏ chứa nước và khí CO_2 trong lớp nhu mô. Mỗi xung femtosecond laser sẽ tạo nên một bóng khí. Bóng khí này xen trong các lớp mô giác mạc và có tác dụng tách các lớp mô này. Khi chiếu tập trung hàng nghìn xung femtosecond laser liên tục, các bóng khí nhỏ nối tiếp nhau sẽ tạo ra. Vì hiện tượng phá hủy mô bởi ánh sáng chỉ xảy ra tại tiêu điểm, nên các bóng khí nhỏ nối tiếp nhau sẽ tách lớp mô theo một vạt liên tục. Từ dó vạt giác mạc được tạo ra và dễ dàng lật lên bằng dụng cụ lật vạt giác mạc thông dụng. Các hệ femtosecond laser cũ có những nhược điểm là tần số xung thấp, thời gian phẫu thuật lâu, năng lượng của một xung lớn dễ làm kích hoạt phản ứng tế bào như mô giác mạc dẫn đến viêm mặt cắt giác mạc sau phãu thuật. Những thế hệ femtosecond laser hiện đại đã có những cải tiếng đáng kể nhằm hạn chế các nhược điểm trên. Độ xuyên sâu của laser được xác định bằng định luật Beer-Lambert : Trong đó : I_d cường độ bức xạ trên bề mặt tổ chức I_0: cường độ bức xạ ở độ sâu α : hệ số hấp thu của tổ chức Hình 21. Độ xuyên sâu của laser phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng Sự hấp thu không những phụ thuộc vào bản chất vật lý của tia laser (bước sóng) mà còn phụ thuộc vào tính chất sinh học của đối tượng chịu tác động. Thực nghiệm cho thấy thành phần nước có độ hấp thu rất lớn nên với laser excimer có độ xuyên sâu rất thấp do đó cho phép phẫu thuật bóc lớp những lớp mô rất mỏng trên bề mặt đối tượng. Mặt khác các tế bào hắc tố - melanin (ở võng mạc) có độ hấp thu lớn hơn hàng trăm, hàng ngàn lần so với tế bào chung quanh. Đây là điều kiện thuận lợi để dùng laser excimer điều trị tật khúc xạ mắt. Hình 22. Sự tương quang giữa công suất laser và thời gian t Để sự tương tác với tổ chức sinh học đạt hiệu quả thì mật độ công suất và thời gian tương tác cần phải quy định phù hợp. Từ hình ta thấy với mức công suất càng lớn thì để gây ra hiệu ứng sinh học thì thời gian tương tác phải càng nhỏ. Tiêu biểu như laser excimer.

Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh MỤC LỤC I CẤU TẠO MẮT – CÁC TẬT KHÚC XẠ Ở MẮT Cấu tạo mắt Các tật khúc xạ ở mắt .3 II LASER – LASER EXCIMER Đặc điểm chung của Laser .5 Một số đặc điểm chung của laser được dùng nhãn khoa Laser Excimer phẫu thuật khúc xạ III LỊCH SỬ PHẪU THUẬT MẮT BẰNG LASER EXCIMER .9 IV CÁC THẾ HỆ MÁY LASER – TIA LASER .10 Máy laser 10 Các hệ tia Laze Excimer 12 V MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ TẬT KHÚC XẠ BẰNG LASER 13 VI PHƯƠNG PHÁP LASIK .15 Giới thiệu chung 15 Quy trình phẫu thuật Lasik 16 Chỉ định của phẫu thuật LASIK 19 Các biến chứng & phản ứng phụ có của LASIK .20 Ưu điểm của phẫu thuật LASIK 20 Nhược điểm của phẫu thuật LASIK .21 Những tác dụng không mong muốn của phẫu thuật LASIK 21 VII TƯƠNG TÁC CỦA LASER ĐẾN MÔ GIÁC MẠC 21 VIII ĐẶC ĐIỂM CỦA PHẪU THUẬT LASIK QUY ƯỚC VÀ LASIK CÓ LIÊN QUAN ĐẾN QUANG SAI .25 Đặc điểm của quang sai và ảnh hưởng của quang sai lên thị giác .26 Ứng dụng Laser hệ thống quang sai kế 32 IX TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 MỞ ĐẦU Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Trong xã hội đại, cuộc sống ngày càng động, nâng cao Với hầu hết người trẻ tuổi sử dụng kính gọng, kính áp tròng đem đến mợt sớ bất tiện cơng việc, sinh hoạt, giải trí hàng ngày Đặc biệt là người làm việc lực lượng vũ trang, vận động viên chuyên nghiệp, hoặc các lĩnh vực văn hóa nghệ thuật ca sỹ, người mẫu, hoặc chơi thể thao đá bóng, bơi lợi… Lúc này, việc khơng phải mang kính trở thành một yêu cầu thiết yếu Từ khoảng cuối kỷ XIX đã xuất phẫu thuật điều trị khúc xạ Khởi đầu khá thô sơ cắt gọt chỏm giác mạc sau lạnh đơng, rạch giác mạc hình nan hoa… Theo đà phát triển của xã hội của khoa học kỹ thuật, các phương pháp phẫu thuật ngày càng được cải tiến, trở nên hiệu quả, an toàn Tuy nhiên, phẫu thuật điều trị khúc xạ thực trở nên hoàn thiện ứng dụng laser Excimer Trong các dạng phẫu thuật điều trị khúc xạ laser Excimer, LASIK được xem là phẫu thuật tiêu chuẩn đạt được mức đợ an toàn và hiệu cao, và số người lựa chọn phẫu thuật này nhằm mục đích nâng cao hiệu công việc nâng cao chất lượng cuộc sống ngày càng nhiều Cho đến ngày nay, phẫu thuật LASIK đã thật trở thành một phương pháp điều trị khúc xạ phổ biến nhất giới Bên cạnh ưu điểm mà phẫu thuật LASIK tính an toàn, hiệu cao, khả phục hồi nhanh, không đau, và giúp người bệnh khơng phụ tḥc vào kính…, nhiên có nhiều trường hợp người bệnh than phiền dấu hiệu của rối loạn thị giác, nhất là thị giác điều kiện ánh sáng yếu Hơn nữa, họ thấy quầng sáng, chói sáng quanh nguồn sáng, nhất là lái xe, làm việc điều kiện thiếu sáng, ban đêm Ngoài ra, một sớ trường hợp lại than phiền việc nhìn khơng rõ nét điều kiện thiếu sang đeo kính trước mổ, mặc dù đo thị lực vẫn đạt mức cao Nguyên nhân đã được xác định là tăng quang sai đơn sắc bậc cao sau phẫu thuật khúc xạ Quang sai đơn sắc bậc cao làm suy giảm chất lượng thị giác của người bệnh tác đợng xấu đến quá trình tạo ảnh võng mạc Trên giới, phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng điều trị khúc xạ, hay còn gọi là phẫu thuật LASIK theo cá thể, đã được nghiên cứu, ứng dụng và cho kết rất khả quan Sau phẫu thuật, quang sai bậc cao, đặc biệt là cầu sai và coma, và độ nhạy tương phản cải thiện đáng kể, nhất là điều kiện ánh sáng yếu Phẫu thuật này nhằm mục tiêu đem đến cho người bệnh chất lượng thị giác tốt nhất được, bao gồm thị lực khơng chỉnh kính ở mức cao, nhìn vật rõ nét môi trường thiếu sáng, hạn chế rối loạn thị giác quầng sáng, chói sáng quanh nguồn sáng Bên cạnh đó, mợt sớ lĩnh vực khác nhãn khoa nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết quang sai kính nợi nhãn điều chỉnh cầu sai phẫu thuật điều trị đục thể thủy tinh, kính tiếp xúc có điều chỉnh quang sai… I CẤU TẠO MẮT – CÁC TẬT KHÚC XẠ Ở MẮT Cấu tạo mắt Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Các lớp bên ngoài của mắt bao gồm: giác mạc và clear part (bao phủ đồng tử – pupil và mống mắt – Iris); màng cứng – sclera là phần trắng của mắt và limbus Phần phía bên ngoài của mắt gắn liền với màng cứng - Giác mạc: là phần trắng śt có hình nón phủ trước mắt, nằm trước mống mắt (xung quanh là màu trắng đục của cung mạc) - Thủy tinh thể: màu trắng śt, hình thấu kính có hai mặt lồi nằm sau mống mắt - Võng mạc: là một màng mỏng nằm phía sau nhãn cầu, có tế bào nhạy cảm ánh sáng, chuyển ánh sáng vào mắt thành xung điện theo dây thần kinh thị giác lên não, tại phân tích là giải mã hình ảnh - Điểm vàng: là phần nhạy cảm nhất của võng mạc, thủy tinh thể se cớ gắng hợi tụ hình ảnh của vật thể nhìn được điểm vàng  Quang hệ là hệ thống gồm: giác mạc, thủy tinh thể, dịch trước và sau thủy tinh thể (môi trường quang học)  Hệ thống nhận ánh sáng: đồng tử và tế bào võng mạc Hình Cấu tạo mắt Các tật khúc xạ ở mắt Mắt thị (mắt bình thường): Để mắt nhìn rõ vật, tia sáng tới được bẻ cong (khúc xạ) qua môi trường quang học (gồm giác mạc và thủy tinh thể) suốt của mắt và hội tụ điểm vàng ở võng mạc Hình ảnh được chuyển thành xung thần kinh gửi lên não Mắt có tật khúc xạ: là rới loạn nhận biết hình ảnh, bao gồm: cận thị, viễn thị, loạn thị và lão thị Có nghĩa là mắt có bất thường ở các thành phần quang học (như giác mạc, thể thủy tinh) làm cho ánh sáng vào mắt qua các thành phần này không đúng võng mạc của mắt chúng ta nhìn đồ vật se bị nhòe mờ, nhìn khơng rõ Khi nhìn lâu ta thấy mắt nhức và mỏi - Mắt cận thị: xuất mắt dài (hình bầu dục) từ trước sau Điều này làm cho tia sáng hội tụ ở trước võng mạc Vì vậy, mắt nhìn thấy các vật thể gần, còn các vật ở xa bị mờ Nguyên nhân chủ yếu: Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh - - -  Cận thị chiều dài nhãn cầu lớn bình thường: bình thường nhãn cầu có chiều dài 24mm Chiều dài nhãn cầu thêm 1mm se làm tăng thêm độ cận  Cận thị giác mạc hay thủy tinh thể gia tăng độ cong: bình thường giác mạc có bán kính đợ cong từ 7.5 - 8mm, bán kính giảm 1mm làm tăng thêm độ cận  Cận thị số khúc xạ: tăng giảm số khúc xạ thủy tinh thể gây cận thị VD: giảm số khúc xạ vỏ thủy tinh thể bệnh tiểu đường hay tăng số khúc xạ nhân thủy tinh thể đục thủy tinh thể giai đoạn đầu se gây cận thị Mắt viễn thị: xảy mắt có hình bầu dục được hình thành từ x́ng Điều này làm cho tia sáng hợi tụ ở phía sau võng mạc Kết là các vật ở xa se được nhìn rõ, còn các vật thể ở gần se bị mờ Nguyên nhân chủ yếu:  Do trục: chiều dài trục trước sau của nhãn cầu quá ngắn (nhãn cầu nhỏ) công suất của quang hệ là bình thường Nhãn cầu thường ngắn bình thường 2mm và mỡi mm tương ứng với +3.00D viễn thị Do viễn thị +6.00D thường gặp  Do công suất của quang hệ: công suất khúc xạ của quang hệ quá thấp chiều dài trục nhãn cầu là bình thường Trường hợp gây bởi tình trạng giác mạc dẹt kèm với giảm tính hợi tụ của thủy tinh thể Mợt gia tăng bán kính đợ cong 1mm gây +6.00D viễn thị và thường trường hợp này thường kèm loạn thị Mắt loạn thị: nghĩa là giác mạc bị biến dạng và hình dạng của mắt có hình Oval khơng phải hình cầu Điều này gây nhiều tiêu điểm mắt, bóp méo thị giác gần và xa Mắt lão thị: xảy mắt bị lão hóa và thủy tinh thể giảm đợ đàn hồi Ánh sáng được hợi tụ phía sau võng mạc D Hình (B) Mắt chính thị (bình thường) Các tật khúc xạ ở mắt: (A) Viễn thị, (C) Cận thị, (D) Loạn thị Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh II LASER – LASER EXCIMER Đặc điểm chung của Laser Laser là từ viết tắt của nhóm từ “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, tạm dịch là “Khuếch đại ánh sáng phát xạ cưỡng bức” Dạng ánh sáng này đã được Albert Einstein (1879 – 1955) tiên đoán vào năm 1917 Một nguyên tử tồn tại bền vững ở trạng thái lượng thấp nhất, còn gọi là trạng thái bản, E0 Trong mợt sớ điều kiện nhất định, ngun tử hấp thu lượng và chuyển lên trạng thái lượng cao hơn, còn gọi là trạng thái kích thích, E1 Đây là trạng thái không bền vững, buộc nguyên tử nhanh chóng giải phóng lượng cách phát xạ để trở trạng thái E0 Khi quá trình phát xạ này xảy mà khơng cần kích thích gọi là quá trình phát xạ tự phát, hoặc cần có kích thích gọi là phát xạ cưỡng Quá trình phát xạ tự phát xảy rời rạc, phát xạ cưỡng xảy đồng pha với sóng kích thích nên mang tính cớ kết Sau quá trình hấp thu cưỡng bức, đa sớ lượng được giải phóng qua quá trình phát xạ tự phát, nghĩa là lượng phát khơng mang tính cớ kết, còn lại có mợt phần nhỏ lượng được giải phóng quá trình phát xạ cưỡng bức, mang tính cớ kết và mơi trường hoạt tính hệ thống phát laser se khuếch đại dạng lượng này Môi trường hoạt tính là một yếu tố quan trọng của hệ thống phát laser, bảo đảm cho quá trình phát xạ cưỡng diễn liên tục, đồng thời cho phép cùng lúc có nhiều nguyên tử nhận lượng để chuyển sang trạng thái lượng cao trạng thái nền, còn gọi là trạng thái kích thích Từ đó, tượng phát xạ cưỡng xảy ra, và ta thu được lượng laser Tùy vào mơi trường hoạt tính mà đặt tên laser Mơi trường là mợt chất khí (Argon, Krypton, CO2, Heli, hay Neon), chất dịch (hay còn gọi là chất màu) hoặc chất rắn (khi yếu tố hoạt tính nằm khung tinh thể đỡ Neodymium được đỡ bởi khung Yttrium – Aluminium – Garnet, viết tắt là NdYAG), hoặc mợt chất bán dẫn Bên cạnh đó, hệ thớng laser còn cần có hệ thớng cung cấp lượng cho mơi trường hoạt tính, giúp trì trạng thái mà đa số các nguyên tử ở trạng thái có mức lượng cao so với trạng thái nền; và cần có hệ quang học truyền dẫn để hướng dẫn chùm laser thoát Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình Một số laser với bước sóng (năng lượng) chúng Về chất, laser là một nhiều nguồn lượng ánh sáng Tuy nhiên, laser có đặc tính riêng biệt mà khơng mợt loại ánh sáng nào có được nên laser được ứng dụng nhiều lĩnh vực cơng nghệ đòi hỏi tính xác cao Những tính chất của laser bao gồm: - Tính đơn sắc, hay còn gọi là tính nhất: Bình thường chùm laser phát theo mợt loại bước sóng, hoặc đơi là nhiều loại bước sóng khác mà ta tách mợt cách dễ dàng, lúc này ta có chùm sáng đơn sắc hay chùm sáng nhất Với chùm sáng đơn sắc, qua thấu kính se khơng bị tán xạ, có nghĩa là chùm sáng se được tập trung lại thành một điểm rất nhỏ, nhỏ nhiều so với của chùm ánh sáng trắng Điều này cho phép laser tập trung lượng rất cao vào một điểm rất nhỏ - Tính định hướng: Mơi trường hoạt tính khuếch đại các photon di chuyển khoảng hai gương buồng cộng hưởng nên chùm tia laser có tính định hướng rất cao Mợt chùm laser điển hình có đợ phân ly chùm tia là milirad, nghĩa là chùm tia se mở rợng thêm đường kính 1mm mỡi được 1m Vì chùm tia laser có tính định hướng rất cao, nên dễ dàng tập trung toàn bộ lượng vào một hệ thấu kính đơn giản và hợi tụ lượng vào một điểm rất nhỏ - Tính cố kết: Các photon chùm sáng laser có cùng tần sớ, cùng pha nghĩa là có tính cớ kết cao, nên có khả phát xung với bước sóng ngắn, đến pico giây, femto giây, giúp cho chùm laser tập trung lượng rất cao một thời gian rất ngắn Một số đặc điểm chung của laser được dùng nhãn khoa Tất các laser dùng nhãn khoa cần yếu tố bản: (1) môi trường hoạt động để phát xạ đồng pha, (2) nguồn lượng vào, gọi là bơm, (3) hệ thống phản hồi quang học để phản xạ và khuếch đại các bước sóng thích hợp Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Môi trường hoạt động là một môi trường nguyên tử hoặc phân tử giúp cho phát xạ kích thích Mơi trường hoạt động cho phép một số lượng lớn nguyên tử được kích hoạt lên trạng thái để xảy phát xạ kích thích Sự chuyển tiếp lượng nguyên tử định bước sóng phát xạ Các loại laser thường được đặt tên theo môi trường hoạt đợng Mơi trường là chất khí (Argon, Krypton, CO2, Excimer Argon-Fluorua, hoặc He-Ne), chất lỏng (chất màu), chất đặc (một nguyên tố hoạt động nằm một tinh thể, chẳng hạn Neodym, Ytri-nhôm-Granat [Nd:YAG] và Erbi Ytri-LantanFluorua[Er-YLF], hoặc chất bán dẫn (điốt) Yêu cầu thứ hai của laser là phải có mợt phương tiện truyền lượng đến môi trường hoạt động phần lớn các nguyên tử ở trạng thái lượng cao trạng thái Trạng thái này được gọi là đảo ngược mật đợ (population inversion), bởi ngược với điều kiện bình thường phần lớn các nguyên tử ở trạng thái lượng Nguồn lượng vào có khả gây đảo ngược mật độ được gọi là bơm (pumping) Các laser khí thường được bơm phóng điện các điện cực khí Các laser chất màu thường được bơm các laser khác Laser tinh thể rắn thường được bơm ánh sáng không đồng pha chẳng hạn đèn chớp hồ quang Xenon Khi môi trường hoạt đợng đã được đảo ngược mật đợ, cần có hệ thống phản hồi quang học (optical feedback) để tăng xạ kích thích và khử xạ tự phát Khoang laser đóng vai trò mợt hợp cợng hưởng quang học Ở hai đầu đường của chùm sáng người ta đặt gương để làm cho ánh sáng phản xạ qua lại mơi trường hoạt đợng, bơm có tác dụng trì đảo ngược mật đợ Mỡi lần sóng ánh sáng cợng hưởng qua mơi trường hoạt động, tổng lượng ánh sáng đồng pha được tăng cường nhờ phát xạ kích thích Phát xạ tự phát (xảy ngẫu nhiên theo tất các hướng) đập vào gương, khơng được khuếch đại Yếu tố cuối cùng sơ đồ cấu tạo laser là mợt chế để giải phóng mợt phần ánh sáng laser dao động từ khoang Để đạt được yêu cầu này, người ta dùng một gương phản xạ toàn phần và một gương phản xạ một phần Một phần sóng ánh sáng đập vào gương thứ hai được phát dạng chùm tia laser Độ phản xạ của gương được lựa chọn để đạt được độ khuếch đại cao ở hệ thớng laser Thí dụ, mợt laser có gương phản xạ 98% các sóng ánh sáng được khuếch đại đồng pha bởi xạ kích thích mợt chu trình trung bình 50 vòng qua môi trường hoạt động trước được phát thành chùm sáng laser Laser Excimer phẫu thuật khúc xạ Laser Excimer là thuật ngữ xuất phát cấu trúc của loại laser này, là kết hợp của hai từ Excited và Dimer, nghĩa là cấu trúc gồm hai nguyên tử, tồn tại ở trạng thái kích thích Cấu tạo của laser Excimer bao gồm mợt khí hiếm, kết hợp với mợt Halogen Ở trạng thái bình thường, các khí khơng kết hợp với Halogen, ở trạng thái bị kích thích, chúng kết hợp lại để tạo thành phân tử Excimer Có Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh loại Excimer được ứng dụng công nghiệp và đời sống, là laser ArF (Argon – Flouride, bước sóng 193nm), KrF (Krypton – Flouride, bước sóng 248nm), XeCl (Xenon – Chloride, bước sóng 308nm), và XeF (Xenon – Flouride, bước sóng 351nm) Để tạo laser Excimer ArF, cần bơm hỗn hợp Argon – Flouride vào buồng laser, điện trường mạnh, 20 kV– 40 kV Các nguyên tử Ar và F se chuyển lên mức lượng cao bị kích thích, se kết hợp lại với tạo thành phân tử ArF Trạng thái lượng cao là trạng thái không bền vững, nên các phân tử ArF ở trạng thái này có xu hướng chuyển trạng thái và se giải phóng lượng dạng ánh sáng, ta thu được lượng laser Laser Excimer lần được ứng dụng phẫu thuật giác mạc vào ći năm 1980 Khi đó, các nghiên cứu cho thấy, với bước sóng 193nm và đợ rợng xung vài nano giây, laser Excimer ArF thích hợp nhất phẫu thuật giác mạc khả cắt gọt xác, mỗi xung laser làm bay khoảng 0,25μm mô giác mạc, với bề mặt cắt phẳng nhẵn Với mức lượng photon là 6,4eV, cao lượng cần thiết để phá vỡ liên kết carbon (3,5eV) và liên kết peptid (3eV) cấu trúc phân tử của mô giác mạc, nên laser ArF dễ dàng phá vỡ các liên kết phân tử cấu trúc giác mạc, làm bay tổ chức Với bước sóng phổ tử ngoại, laser Excimer ArF cho khả xuyên thấu rất kém, ước lượng vài micromet, nên không gây ảnh hưởng đến các mơ sâu Bên cạnh đó, mơi trường nước có vai trò hấp thu lượng laser dư thừa nên hạn chế tối đa tác động sinh nhiệt tại vết cắt và mô xung quanh Ngoài ra, bước sóng 193 nm của laser ArF nằm ngoài phổ hấp thu của cấu trúc DNA nên không gây bất kỳ tổn hại nào cho cấu trúc di truyền quan trọng này Hình Sơ đồ tạo Excimer ArF Các hệ thống máy laser Excimer dùng phẫu thuật khúc xạ có nhiều thay đổi Trước đây, các hệ thống máy laser dùng công nghệ chùm tia rộng, sau là chùm tia dạng khe quét Ngày nay, các hệ máy laser sử dụng công nghệ laser điểm bay, với độ rộng chùm tia nhỏ 2mm, cho phép Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh hạn chế việc tập trung lượng laser vào cùng mợt vị trí cùng mợt thời điểm, giúp giảm rất nhiều biến chứng chùm tia rợng gây Bên cạnh đó, hình dạng nốt chạm laser được chú ý cải thiện Nốt chạm laser dạng chuông úp (Gaussian) được dùng hầu hết các hệ thớng laser điều trị đại dạng này cho phép tạo bề mặt chiếu laser mịn, đặn, tránh được tượng gồ ghề bề mặt chiếu laser của nốt chạm laser dạng đỉnh mũ (top hat) Hơn nữa, nốt chạm laser dạng chng úp giúp rìa mỡi nớt laser đặn, khơng thay đổi đột ngột so với vùng lân cận rìa nớt laser dạng đỉnh mũ Mặc dù khác biệt này khá nhỏ, se trở nên quan trọng điều trị quang sai bậc cao Hình So sánh hai dạng nốt laser Nốt laser dạng chuông úp (trên) cho bề mặt cắt mịn so với dạng đỉnh mũ (dưới), đơn vị tính micromet III      LỊCH SỬ PHẪU THUẬT MẮT BẰNG LASER EXCIMER Laser excimer đời vào năm 1972 bởi N.G.Basov, V.A Danilychev và Yu.M.Popov, tại viện Vật lý Lebedev ở Moscow Các nhà khoa học này đã sử dụng hoạt chất Xenon Dimer (), được kích thích bởi chùng tia electron để phát mợt chùm xạ cưỡng có bước sóng 172 nm Sau đó, năm 1975, George Hart và Stuart Searles đã chế tạo laser excimer dùng hợp chất halogen khí trơ ( tại phòng nghiên cứu hải quân của phủ Mỹ Vào năm đầu thập niên 80, Samuel Blum, Rangaswamy Srinivasan và James Wynne ở trung tâm nghiên cứu T.J.Watson (IBM) đã khám phá phát xạ tử ngoại của Laser excimer ArF có khả cắt được các phân tử polymer với đợ xác tới micro mét, tổ chức bề mặt giác mạc ở mắt Sau đó, họ chứng minh được giác mạc đáp ứng tốt với laser excimer các cấu trúc lân cận không bị ảnh hưởng 4/1985 laser excimer lần được ứng dụng lâm sàng Năm 1991, Dausch và Schoder đã sử dụng phương pháp PRK điều trị viễn thị Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh  Năm 1996, Knoz và Ditzen báo cáo điều trị viễn thị theo phương pháp Lasik  Đến ứng dụng laser excimer điều trị tật khúc xạ của mắt đã đạt đến trình đợ cao, thu được nhiều thành tựu to lớn đã được ứng dụng rợng rãi giới nói chung, và ở Việt Nam nói riêng  Vào đầu kỷ 21, Laser Femtosecond đời, phẫu thuật khúc xạ đã không còn cần dùng đến dao học mà sử dụng laser một công cụ tinh vi, đa Không vậy, với phương pháp SMILE, phẫu thuật khúc xạ đã có mợt bước ngoặt lịch sử, từ mổ hở chuyển sang mổ kín, giải được nhược điểm ći cùng của LASIK là vấn đề vạt giác mạc N.G.Basov Samuel Blum Hình N.G.Basov Samuel Blum IV CÁC THẾ HỆ MÁY LASER – TIA LASER Máy laser Broadbeam: chùm tia thay đổi kích thước để có được chiều sâu bào màng giác mạc khác ở các vị trí khác Qua kinh nghiệm của các tác giả, tần suất bị giác mạc và đảo trung tâm sử dụng kỹ thuật này cao hơn, tỉ lệ này dùng các kỹ thuật khác là rất Scanning slit: tia laser qua màn chắn tạo thành một khe xoay quá trình phẫu thuật tránh làm giác mạc quá nóng bị tia laser chiếu liên tục Thời gian phẫu thuật lâu hơn, biến chứng mù giác mạc và đảo trung tâm thấp nhiều Flying spot: kỹ thuật tiên tiến nhất, dùng chùm tia laser nhỏ, thay đổi vị trí tác dụng nhu mơ giác mạc để tạo được độ bào sâu mong muốn, không làm nóng giác mạc, bề mặt nhu mơ giác mạc sau bắn laser rất Do đó, biến chứng mù giác mạc, đảo trung tâm không thấy Hệ thống laser excimer Allegretto Wave Eye-Q là một hệ thống laser đỉnh cao nhất nay, được ưa chuộng nhất tại các trung tâm laser lớn của 10 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Ưu điểm của phẫu thuật LASIK Phẫu thuật LASIK có rất nhiều ưu điểm, bao gồm: - Hiệu cao điều chỉnh thị lực: khoảng 96% bệnh nhân có lại được thị lực mong ḿn sau phẫu thuật LASIK - Phẫu thuật LASIK rất gây đau đớn được sử dụng thuốc nhỏ mắt gây tê - Thị lực se trở lại bình thường gần hoặc sau phẫu thuật LASIK một ngày - Sau phẫu thuật LASIK, không cần dùng băng gạc hay khâu - Điều chỉnh được thực vài năm sau phẫu thuật để có thị lực tốt thị lực của bạn thay đổi già - Sau phẫu thuật LASIK, đa sớ bệnh nhân se giảm phụ tḥc vào kính th́c hoặc kính áp tròng và chí, nhiều bệnh nhân khơng cần phải đeo kính 10 Nhược điểm của phẫu thuật LASIK Tuy có rất nhiều ưu điểm, phẫu thuật LASIK vẫn có mợt sớ nhược điểm sau: - Thay đổi giác mạc làm ngược lại sau phẫu thuật LASIK - Kỹ thuật phẫu thuật LASIK rất phức tạp Sai sót xảy bác sỹ tạo vạt giác mạc, điều này ảnh hưởng đến thị lực sau phẫu thuật - Phẫu thuật LASIK rất gây việc mất thị lực vĩnh viễn (hiếm gây mù lòa) 11 Những tác dụng không mong muốn của phẫu thuật LASIK Một vài bệnh nhân se trải qua cảm giác không thoải mái vòng từ 2448 sau phẫu thuật Những tác dụng không mong muốn khác, rất gặp, bao gồm:  Lóa mắt  Nhìn thấy quầng sáng quanh hình ảnh  Khó lái xe vào ban đêm  Thị lực biến động  Khô mắt VII TƯƠNG TÁC CỦA LASER ĐẾN MÔ GIÁC MẠC Trước phát minh laser, lượng ánh sáng đã được dùng điều trị để đớt nóng và biến đổi vĩnh viễn các mơ đích Liệu pháp quang sơ khai này có nguồn gớc từ quan sát ở mắt viêm võng mạc ánh mặt trời và đã được dùng điều trị nhiều bệnh võng mạc và bệnh glơcơm Ngày nay, laser đạt được hiệu tương tự được điều chỉnh tốt Laser tương tác đến mô tùy theo phương thức giải phóng lượng mà có hai loại hiệu ứng tiêu biểu: Hiệu ứng nhiệt: Quang đông và bay tổ chức 20 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Thuật ngữ quang đông dùng để hấp thụ chọn lọc lượng ánh sáng và biến đổi lượng để đớt nóng mơ đích, dẫn đến biến đổi cấu trúc Những quá trình này và kết điều trị phụ tṛc bước sóng và thời gian xung laser Nhiều loại laser quang đông được dùng lâm sàng như: Argon, Krypton, laser màu, Holmi, và laser chất rắn Gali Asenua Hiệu ứng quang cơ: quang bóc lớp và quang phá sỏi Loại tương tác laser-mô thứ hai sử dụng các laser xung cường đợ cao để ion hóa mục tiêu và cắt đứt mơ xung quanh Trong lâm sàng, quá trình này (được gọi là cắt ánh sáng) (photodisruption), dùng ánh sáng laser một kéo vi phẫu ảo qua các môi trường suốt để cắt mở các mô bao thể thủy tinh, mống mắt, các màng viêm, và các dải dịch kính mà khơng gây tổn hại các cấu trúc xung quanh của nhãn cầu Ḿn đạt được hiệu ứng bóc lớp phi nhiệt, cần sử dụng các xung laser cực ngắn, cỡ nano giây (), mật độ công suất đạt với thời gian chiếu từ s, bước sóng ở vùng tử ngoại Cơng śt đỉnh cực cao và nằm một ngưỡng hiệu ứng rất hẹp Cường đợ ngưỡng của hiệu ứng bóc lớp quang phụ tḥc trước hết vào bước sóng của Laser (như hình) Mật đợ lượng ngưỡng để bóc lớp của Laser Excimer 10 lần nhỏ Laser CO2 và 100 lần nhỏ Nd :YAG Hiện nay, laser Nd:YAG là loại laser chủ yếu thuộc loại này được dùng nhãn khoa lâm sàng  Cơ chế hiệu ứng bóc lớp: Tổ chức sinh học chứa các phân tử hữu kích thước lớn , ở là vô số các phân tử nước liên kết và không liên kết ở dạng bọt khí Hình 17 Cấu tạo tổ chức sinh học Bức xạ Laser vùng tử ngoại (excimer) chiếu vào bị các phân tử hữu hấp thụ Khi lượng hấp thụ đạt giá trị ngưỡng nhất định, các mạch hữu bị đứt gãy và xuất các vi nổ một vùng kích thước khá lớn so với kích thước phân tử hữu Các bọt khí bị đẩy khỏi tổ chức Kết là tổ chức sinh học được bóc lớp rất mỏng, vào khoảng vài chục micromet, với tổn thương nhiệt không đáng kể 21 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình 18 Tổ chức sinh học bị đứt gãy Hình 19 Hiện tượng bóc lớp tổ chức sinh học Loại tương tác laser-mô thứ ba, được gọi là cắt gọt ánh sáng (photoablation), các xung laser tử ngoại cường độ cao cắt gọt giác mạc xác khắc các polyme tổng hợp Năng lượng cao của một photon ánh sáng tử ngoại 193 nm lớn đợ bền liên kết đồng hóa trị của protein giác mạc Sự hấp thụ cao các xung laser này cắt gọt xác mợt lớp giác mạc siêu hiển vi mà không làm đục mô lân cận, không gây chấn thương nhiệt Một thập kỷ nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng đã giúp cho laser excimer được ứng dụng vào lâm sàng phẫu thuật khúc xạ và điều trị các bệnh giác mạc 22 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình 20 Sơ đồ tác động laser Excimer lên mô giác mạc Ảnh hưởng đến mô quanh nốt chạm không đáng kể Còn đối với Femtosecond laser phát xung ánh sáng thời gian rất ngắn ( ở bước sóng 1053 nm gây phá vỡ quang (photodisruption) nghĩa là các mô bị phá hủy biến đổi tính chất lý hóa Ngun lý tương tác với mô của femtosecond laser khác với excimer laser Femtosecond laser dùng ánh sáng tử ngoại với bước sóng cực ngắn, lượng cao để tách bỏ (photoablation) mô bề mặt tại mặt phẳng tiêu điểm Ngược lại, femtosecond laser dùng ánh sáng hồng ngoại, với bước sóng dài hơn, lượng thấp để phá vỡ cấu trúc mô (photodisruption) tại tiêu điểm cận bề mặt (precise subsurface effects) Khi femtosecond laser với xung cực ngắn được chiếu lên giác mạc, lượng từ các xung này được chuyển vào mơ giác mạc có hấp thụ chùm photon phạm vi chiếu Lúc này bên mơ giác mạc hình thành mợt thể plasma điện tử tự Khi mật độ thể plasma này vượt quá giới hạn (ngưỡng nhất định) se dẫn đến tượng mơ giác mạc bị phá hủy Quá trình này được gọi là quá trình phá hủy mơ bởi ánh sáng (optical breakdown/ photodisruption) Quá trình giãn nhiệt nợi mơ hình thành nên mợt bong bóng lớn với các lỡ khí (cavitation bubble) trước thể plasma nguội và biến mất Bong bóng này vỡ đi, dẫn đến tượng kết cấu vùng mô này bị phá vỡ Thể plasma mất tạo nên bóng khí (gas bubble) nhỏ chứa nước và khí lớp nhu mơ Mỡi xung femtosecond laser se tạo nên mợt bóng khí Bóng khí này xen các 23 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh lớp mơ giác mạc và có tác dụng tách các lớp mô này Khi chiếu tập trung hàng nghìn xung femtosecond laser liên tục, các bóng khí nhỏ nới tiếp se tạo Vì tượng phá hủy mô bởi ánh sáng xảy tại tiêu điểm, nên các bóng khí nhỏ nới tiếp se tách lớp mô theo một vạt liên tục Từ dó vạt giác mạc được tạo và dễ dàng lật lên dụng cụ lật vạt giác mạc thơng dụng Các hệ femtosecond laser cũ có nhược điểm là tần số xung thấp, thời gian phẫu thuật lâu, lượng của mợt xung lớn dễ làm kích hoạt phản ứng tế bào mô giác mạc dẫn đến viêm mặt cắt giác mạc sau phãu thuật Những hệ femtosecond laser đại đã có cải tiếng đáng kể nhằm hạn chế các nhược điểm Độ xuyên sâu của laser được xác định định luật Beer-Lambert : Trong : cường đợ xạ bề mặt tổ chức : cường độ xạ ở độ sâu α : hệ số hấp thu của tổ chức Hình 21 Độ xuyên sâu laser phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng Sự hấp thu phụ thuộc vào chất vật lý của tia laser (bước sóng) mà còn phụ tḥc vào tính chất sinh học của đối tượng chịu tác động Thực nghiệm cho thấy thành phần nước có đợ hấp thu rất lớn nên với laser excimer có đợ xun sâu rất thấp cho phép phẫu thuật bóc lớp lớp mô rất mỏng bề mặt đối tượng Mặt khác các tế bào hắc tố - melanin (ở võng mạc) có đợ hấp thu lớn hàng trăm, hàng ngàn lần so với tế bào chung quanh Đây là điều kiện thuận lợi để dùng laser excimer điều trị tật khúc xạ mắt 24 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình 22 Sự tương quang giữa công suất laser thời gian t Để tương tác với tổ chức sinh học đạt hiệu mật độ công suất và thời gian tương tác cần phải quy định phù hợp Từ hình ta thấy với mức cơng śt càng lớn để gây hiệu ứng sinh học thời gian tương tác phải càng nhỏ Tiêu biểu laser excimer VIII ĐẶC ĐIỂM CỦA PHẪU THUẬT LASIK QUY ƯỚC VÀ LASIK CÓ LIÊN QUAN ĐẾN QUANG SAI Các giá trị quang sai, bao gồm quang sai bậc thấp là độ cầu, độ trụ , và quang sai bậc cao cầu sai, coma…, được đo đạc chi tiết mắt của cá thể, được tổng hợp và thể dạng đồ, gọi là đồ quang sai Bản đồ quang sai hoàn toàn khác biệt các cá thể, chí hai mắt của cùng mợt cá thể khác nhau, tương tự dấu vân tay Do vậy, quang sai là thơng sớ mang tính đặc trưng cao của cá thể Phẫu thuật LASIK quy ước sử dụng các thông số khúc xạ chủ quan, khúc xạ khách quan và độ cong giác mạc để thiết lập thuật toán điều trị dựa sở thuật toán Munnerlyn, và nhắm đến mục tiêu là điều chỉnh đợ cầu, đợ trụ Các chương trình phẫu thuật quy ước đã mang lại kết thị lực rất tốt, lại gây rối loạn thị giác chói lóa và hào quang, ảnh hưởng đến chất lượng thị giác điều kiện thiếu sáng của người bệnh Giác mạc người có dạng phi cầu với phần trung tâm lồi chu biên Khi điều trị cận thị, các nốt laser thực tế ở vùng chu biên giác mạc, còn gọi là các nớt laser chéo góc, có đợ sâu khơng đạt và đường kính nớt chạm lớn so với tính toán lý thuyết mợt phần laser bị phản xạ và giảm lượng Kết là phần chuyển tiếp vùng chiếu laser trung tâm và vùng chu biên không đặn, làm thay đổi đợ cong giác mạc từ cận thị có dạng cầu lồi sang dạng cầu dẹt, có vùng trung tâm dẹt vùng chu biên, làm gia tăng cầu sai 25 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh LASIK phi cầu đời đã giúp khắc phục nhược điểm của phẫu thuật LASIK quy ước Thuật toán dùng phẫu thuật LASIK phi cầu sử dụng các thông số khúc xạ, độ cong giác mạc và điều chỉnh các nốt laser ở chu biên để bù trừ cho quá trình phản xạ và giảm lượng, giúp vùng chuyển tiếp đặn hơn, nhằm hướng đến việc bảo tồn dạng phi cầu của giác mạc Điều này giúp giảm phát sinh thêm cầu sai sau mổ Các nghiên cứu giới và tại Việt Nam đã cho thấy LASIK phi cầu giúp giảm thiểu cầu sai phát sinh sau mổ so với LASIK quy ước LASIK tới ưu hóa quang sai được áp dụng một số hệ thống laser điều trị Về bản, thuật toán LASIK tới ưu hóa quang sai sử dụng các thông số khúc xạ, độ cong giác mạc và điều chỉnh nớt laser chéo góc, hướng đến việc bảo tồn tính phi cầu của giác mạc sau mổ Như vậy, bản, thuật toán giúp hạn chế gia tăng cầu sai sau phẫu thuật, và khơng tác đợng đến quang sai bậc cao tồn tại trước phẫu thuật Trong đó, phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng dùng các thơng sớ quang sai làm sở tính toán thuật toán điều trị nên điều trị được quang sai bậc thấp (độ cầu, độ trụ) và quang sai bậc cao có sẵn trước phẫu thuật Hơn nữa, kỹ thuật này còn tác động lên các nốt laser chéo góc qua phép quy nạp toán học, nhằm tới ưu hóa tác đợng của các nớt laser này, giúp bảo tồn tính phi cầu của giác mạc, hạn chế tăng quang sai bậc cao sau phẫu thuật Như vậy, ưu điểm của phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng là điều chỉnh quang sai bậc cao có sẵn quang hệ mắt đồng thời hạn chế gia tăng quang sai bậc cao sau phẫu thuật, qua giúp nâng cao chất lượng thị giác cho người bệnh Cũng tính đặc trưng cao của quang sai nên phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng còn được gọi là phẫu thuật LASIK theo cá thể Một ưu bật mà điều trị quang sai bậc cao đem đến cho người bệnh là khả cải thiện tương phản, giúp tăng chất lượng tạo ảnh võng mạc, người bệnh nhìn vật rõ nét hơn, tăng chất lượng thị giác điều kiện ánh sáng yếu Điều này được các nhà lâm sàng và các nhà nghiên cứu rất quan tâm nhằm cải thiện chất lượng thị giác cho người bệnh, giúp người bệnh đạt được ngưỡng thị giác tới ưu, chí là siêu thị lực Đặc điểm của quang sai và ảnh hưởng của quang sai lên thị giác a Tính chất của quang sai và mặt sóng quang sai Các tia sáng truyền mơi trường dạng sóng, gọi là sóng ánh sáng, tương tự sóng tạo có mợt vật rơi x́ng nước Các đỉnh sóng tỏa theo hình vòng cung quanh nguồn sáng, phần sóng ln di chuyển đồng pha với đỉnh sóng, kết hợp thành mặt sóng Trong quá trình truyền sóng, hướng của tia sáng ln vng góc với mặt sóng 26 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình 23 Sơ đồ minh họa mặt sóng Để một vật tạo được ảnh xác qua mợt quang hệ, còn gọi là ảnh đồng dạng tuyệt đối so với vật, cần có điều kiện sau: - Chùm tia tới quang hệ là chùm tia hẹp, song song và gần quang trục - Quang hệ có đợ nhỏ - Chiết suất của các môi trường quang hệ là số Trên thực tế các điều kiện thường đạt được cùng lúc, nên ảnh của một vật qua quang hệ không đồng nhất hoàn toàn với vật, ta nói quang hệ có quang sai Khi mợt mặt sóng qua quang hệ có quang sai, mặt sóng se bị thay đổi so với qua quang hệ khơng có quang sai, tạo mặt sóng quang sai Hình 24 Sơ đồ thấu kính không có quang sai (trái) có quang sai (phải) Quang sai là nguyên nhân làm cho ảnh thu được qua quang hệ bị sai lệch so với vật Về mặt quang học, các tia sáng bắt nguồn từ một điểm bất kỳ của vật thể qua quang hệ se tạo thành mợt điểm ảnh tương ứng, không gian vật thể se được tái tạo thành không gian ảnh tương ứng Trong hệ thống quang học lý tưởng (khơng có quang sai), chùm tia sáng đến quang hệ, dù qua vùng rìa hay vùng trung tâm của quang hệ, cho hội tụ tại một điểm và ta thu được ảnh hoàn toàn xác với vật Với hệ thớng quang học bình thường (có quang sai), tia sáng nằm quang trục hoặc cạnh quang trục (trong khoảng ), là tia sáng qua vùng trung tâm của quang hệ, cho hợi tụ đúng vị trí, tức là cho ảnh đúng 27 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh với vật, còn tia xa quang trục, là tia qua vùng chu biên của quang hệ, se cho ảnh sai lệch so với vật Hiện tượng này gây chất của quang hệ gồm các mơi trường có chiết śt khác nhau, chất của chùm tia tới quang hệ là chùm tia rợng, với góc tới rợng Hình 25 Sơ đồ mơ tả nguyên lý quang sai Chỉ chùm tia cạnh trục khoảng cho hội tụ đúng tiêu điểm, chùm tia ngoài trục se gây quang sai Quang sai được chia làm hai dạng là quang sai đơn sắc và quang sai sai sắc - Quang sai đơn sắc: Do các tia đơn sắc nằm xa trục qua quang hệ se bị lệch tác động của môi trường truyền quang quang hệ - Quang sai sai sắc: Chùm ánh sáng trắng bao gồm nhiều tia đơn sắc với bước sóng khác nhau, qua các môi trường của quang hệ se được tách thành các tia đơn sắc Các tia đơn sắc khác có bước sóng khác se cho hội tụ ở điểm khác quang trục Trong đó, tia đơn sắc đỏ cho hợi tụ xa nhất và tia đơn sắc xanh cho hội tụ gần nhất Các tia đơn sắc còn lại cho hội tụ ở khoảng tia đơn sắc đỏ và tia đơn sắc xanh Trên lý thuyết, quang sai sai sắc điều chỉnh được với mợt hệ thấu kính giúp cân bằng, triệt tiêu các sai lệch tiêu cự của các tia đơn sắc, gọi là hệ thấu kính tiêu sắc Tuy nhiên, đối với mắt người, áp dụng hệ thấu kính tiêu sắc để điều chỉnh quang sai sai sắc các thành phần yếu của quang hệ mắt thể thủy tinh, giác mạc… là cấu trúc sinh học rất tinh tế và có chiết suất rất khác Tuy vậy, thực tế, quang hệ mắt là một thực thể sống linh hoạt, nên tự điều chỉnh sai lệch này cách cho phép các tia đơn sắc có cường độ cao nhất (tia màu vàng) tạo ảnh rõ nét nhất võng mạc, tia đơn sắc còn lại có cường đợ thấp se hợi tụ trước hoặc sau võng mạc, làm cho ảnh tổng thể tạo võng mạc vẫn có được đợ nét cao Thực tế can thiệp vào các tác động của quang sai sai sắc, mà can thiệp vào quang sai đơn sắc Sau se gọi tắt quang sai đơn sắc là quang sai 28 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Quang sai đơn sắc được chia hai loại là quang sai bậc thấp và quang sai bậc cao, được biểu diễn đa thức toán học Có nhiều đa thức để biểu diễn quang sai bậc cao đa thức Seidel, đa thức Taylor Phổ biến nhất và được xem tiêu chuẩn nhãn khoa là đa thức Zernike Đa thức này được nhà khoa học người Hà Lan First Zernike (1888 – 1966) giới thiệu vào năm 1934 Đa thức này cho phép phân chia quang sai hai nhóm là quang sai bậc thấp và quang sai bậc cao - Quang sai bậc thấp: Là dạng quang sai từ bậc hoặc thấp đa thức Zernike Đó là nghiêng lệch quanh trục (bậc 1) và khúc xạ cầu, khúc xạ trụ (bậc 2) Những dạng quang sai này dễ dàng phát và điều chỉnh với các phương pháp thông thường lâm sàng đo khúc xạ, đeo kính gọng, kính tiếp xúc hoặc phẫu thuật LASIK (dạng quy ước) - Quang sai bậc cao: Là các dạng quang sai từ bậc hoặc cao đa thức Zernike Quang sai bậc cao chiếm khoảng 15% tổng quang sai của quang hệ mắt, hai dạng chiếm tỷ lệ cao nhất là cầu sai và coma Những dạng này phát với đo khúc xạ thông thường mà phát được với dụng cụ đo đạc chuyên biệt là quang sai kế Trong môi trường đủ ánh sáng và đồng tử không dãn, dạng quang sai này ảnh hưởng đến thị giác không nhiều Tuy nhiên, điều kiện thiếu sáng, đồng tử dãn, dạng quang sai này gây suy giảm chất lượng thị giác của người bệnh khá nhiều, làm cho người bệnh nhìn khơng rõ nét, bị chói lóa… Dạng quang sai này khơng thể điều chỉnh với các phương pháp thông thường, kể phẫu thuật LASIK quy ước b Một số quang sai bậc cao có ảnh hưởng nhiều đến thị giác bao gồm: - Cầu sai: Là quang sai bậc 4, nằm ở vị trí trung tâm của đa thức Zernike Đây là dạng quang sai bậc cao quan trọng nhất, chiếm tỷ lệ cao nhất các quang sai bậc cao, và có ảnh hưởng nhiều nhất đến thị giác Hình 26 Trái: Quang hệ lý tưởng Phải: Quang hệ có cầu sai 29 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình 27 Tác động cầu sai Cầu sai xảy có chùm tia tới song song với trục quang hệ, cho các tia ló hợi tụ tại cùng một điểm mà là nhiều điểm khác trục quang hệ Trong đó, các tia tới nằm trục hoặc cạnh trục của quang hệ se cho hội tụ xa hơn, còn các tia xa trục, qua vùng chu biên của quang hệ, Ngoài ra, để giảm tác động của cầu sai, ta chủ đợng giảm đợ của chùm tia tới Khi đó, gần còn các tia trục và cạnh trục qua quang hệ, các tia xa trục đã bị loại bỏ, nên hội tụ của các tia ló gần trùng nhau, tùy tḥc đợ hẹp của chùm tia tới Về mặt quang học, chùm tia tới càng hẹp, tác động của cầu sai càng giảm, và ảnh càng rõ nét Tuy nhiên, thực tế, chùm tia tới quá hẹp, thông lượng ánh sáng qua quang hệ giảm nhiều, không tạo được ảnh rõ nét Hình 28 Khắc phục cầu sai Hình trên: Dùng thấu kính phi cầu Hình dưới: Giảm độ chùm tia tới 30 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh - Coma Là dạng quang sai các tia tới không song song với trục Coma có hai dạng là coma dọc và coma ngang Đây là quang sai bậc 3, nằm gần vị trí trung tâm đa thức Zernike Coma là quang sai bậc cao chiếm tỷ lệ cao thứ nhì sau cầu sai các dạng quang sai bậc cao, và là dạng quang sai gây nhiều ảnh hưởng đến thị giác Thuật ngữ coma được các nhà thiên văn đặt cho dạng quang sai này quan sát các ngơi với kính thiên văn Họ nhận thấy ảnh của các ngơi có vệt sáng giớng chổi tác động của coma Dạng quang sai này tạo các chùm tia tới rộng, nằm xa trục của quang hệ Chùm tia này không song song với trục quang hệ mà bị nghiêng một góc so với trục đến quang hệ Góc nghiêng càng lớn, ảnh hưởng lên quá trình tạo ảnh càng nhiều: + Tia tới qua tâm quang hệ se không thay đổi + Các chùm tia tới cạnh tâm se tạo bên cạnh ảnh vòng sang lệch tâm và không đối xứng, chồng lấp lên một phần + Càng chu biên, các vòng này càng rợng Góc nghiêng càng lớn, hiệu ứng càng cao + Tập hợp tất các vòng sáng này lại, ta thấy ảnh có mợt “đi” sáng, tương tự đuôi chổi Hình 29 Sơ đồ mô tả coma Các tia tới chéo góc so với trục quang hệ tạo ảnh có đuôi chổi 31 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình 30 Tác động coma ảnh hưởng lên thị giác Về mặt quang học, điều chỉnh quang sai coma cách kết hợp các thấu kính nhằm điều chỉnh tính chất bất đới xứng và lệch tâm quá trình tạo ảnh c Các dạng quang sai bậc cao khác Gồm có loạn thị đỉnh, loạn thị đỉnh, loạn thị thứ phát, các quang sai bậc 5, bậc 6…, chiếm tỷ lệ khá nhỏ toàn bộ quang sai bậc cao, và thực tế các dạng này gây ảnh hưởng đến thị giác đồng tử dãn lớn Hình 31 Ảnh hưởng dạng quang sai lên thị giác Các quang sai bậc cao ở trung tâm đa thức (như ) ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thị giác 12 Ứng dụng Laser hệ thống quang sai kế a Nguyên lý Hartmann – Shack Quang sai kế dùng nguyên lý Hartmann – Shack gồm có mợt màn Hartmann, là mợt mặt phẳng với nhiều lỡ tròn nhỏ, các lỡ có gắn thấu kính nhỏ nhằm khuếch đại chùm sáng qua Ngoài ra, còn có mợt cặp thấu kính lồi giúp định vị các chùm tia vào và tại mặt phẳng đồng tử Một chùm tia laser nhỏ, lượng thấp được chiếu vào võng mạc người được đo, chùm tia này se trở thành nguồn sáng thứ cấp tại võng mạc, cho các tia ló Các tia ló này se được các cảm biến ghi nhận Nhờ các thấu kính nhỏ gắn màn Hartmann, các chùm tia được chia nhỏ thành nhiều chùm tia thứ cấp, với đường kính rất nhỏ, xem tia đơn Từng tia ló se đại diện cho điểm cần khảo sát hệ quang hệ mắt Các thông tin thu thập được bao gồm khoảng cách, đợ lệch… se được tính toán và cho mợt mặt sóng thực tế đo được, so sánh với mặt sóng lý tưởng để tính toán mặt sóng quang sai dùng điều trị 32 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình 32 Sơ đồ nguyên lý Hartmann – Shack Hình trên: Nguyên lý vận hành Hình giữa dưới: mặt sóng lý tưởng mặt sóng quang sai b Nguyên lý Tscherning Nguyên lý Tscherning được mô tả sau: Một chùm laser diode đỏ có bước sóng 670 nm chiếu qua mợt lưới nhỏ hình vng gồm 168 lỡ nhỏ, sắp xếp đặn, tạo thành một chùm tia song song với đường kính mỡi tia 0,3mm, qua tạo nên mợt hình lưới đặn, chiếu vào võng mạc người được đo Hệ thớng thấu kính giúp định vị chùm tia vào cho hình lưới ln nằm võng mạc và được chụp lại.Với mắt khơng có quang sai, ảnh thu được võng mạc khơng khác biệt với hình lưới ban đầu Với mắt có quang sai, ảnh thu được se thay đổi 33 Tiểu luận môn Ứng dụng laser y sinh Hình 33 Sơ đồ nguyên lý Tscherning Hình dưới A: thấu kính Hình trái dưới B: Lưới chiếu vào Hình phải dưới C: Lưới thu được (có quang sai các điểm lệch) (δx δy hình phải độ lệch so với điểm tham khảo theo trục x y) IX TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) Yoon G., MacRae S., Williams D.R (2005) “Causes of spherical aberration induced by laser refractive surgery” J Cataract Refract Surgery Phan Dẫn, Phạm Trọng Văn (2000) Lade ứng dụng nhãn khoa (2) Đinh Trung Nghĩa, Trần Hải Yến, Trần Thị Phương Thu, Lê Minh Tuấn (2008) “Nghiên cứu kỹ thuật mặt sóng điều trị cận và loạn cận trung bình” Tạp chí Y học TP Hồ Chí Minh, tập 12, tr 20 – 30 (3) GS TS Vũ Công Lập - Đại cương Laser y học và ngoại khoa (4) Trang web của Bệnh viện mắt TW, Bệnh viện mắt TP HCM (5) Huỳnh Thu và Hồ Trung Mỹ - Điện tử y sinh học (6) Trang web bệnh viện mắt Tp HCM http://www.lasik.gov.vn/ (7) Trang web bệnh viện mắt TW http://www.vnnio.org/ (8) Trang web bệnh viện mắt Việt-Hàn http://www.lasik.com.vn/ (9) Trang web bệnh viện mắt Sài Gòn http://www.matsaigon.com/ (10) PGS TS Phan Dẫn, ThS Phạm Trọng Văn – Điều trị các tật khúc xạ laser excimer (11)9 Trang web The Vision Correction Website http://www.lasersite.com/lasik/ 34