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准分子激光手术

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惠及数百万人的现代医疗技术的突破开始于 1981年 11月 26日感恩节晚餐剩下的火鸡。

位于纽约市约克镇的 IBM® Thomas J. Watson 研究中心的三位研究人员 — Samuel Blum、Rangaswamy Srinivasan 和 James J. Wynne— 一直在探索激光物理与化学事业部最近购买的准分子激光器的新用途。Blum 是材料科学专家;Srinivasan 作为光化学家,名下拥有 21项美国专利;而 Wynne 是物理学奖,是 IBM 事业部的经理。

准分子激光器利用活性气体(例如氯和氟)与惰性气体(例如氩、氪和氙)混合。经过电激后,气体混合物发出强烈的紫外光脉冲,可对照射的材料进行极为精确的细微更改,例如聚合体。

Wynne 回忆说:“我们想知道准分子激光器能否整齐地刻蚀聚合材料,如果在人体或动物体组织上试验会出现什么结果?在讨论我们将使用哪种组织后,真正让我们打开思路的是 Sri 将 1981年感恩节后剩下的火鸡带到了实验室。” Wynne 说:“他用 193nm 的准分子激光在组织样本的骨头、软骨或鸡肉上刻蚀了一个图案… 这是一个让我们灵感闪现的时刻,我们找到了一种新的手术形式!通过利用准分子激光器的紫外光,我们得到了一个极为整齐的切口,而对周围的组织没有造成破坏。”

每个激光脉冲并不是燃烧活质,而是破坏组织表面极薄的一层中结合在一起的分子,有效地将分子分离,而对底层或相邻的组织没有明显的附带破坏。为了证明对医疗技术领域的巨大影响,团队制作了经过激光蚀刻后并用电子显微镜放大多倍的头发图像。这个图像很快传播到世界各地。

Srinivasan、Blum 和 Wynne对于这个“干净切除”做法用于脑部手术、牙科、整形术和皮肤病治疗中进行了多次探索性的讨论。 当时,眼外科医生正在寻找一种近视眼纠正手术过程中使用的“冷钢”器械或手术刀的替代品。手术刀不是非常精确,可能造成角膜永久变薄,并且需要较长的恢复时间。

在了解了 IBM 的工作之后,眼科医生 Stephen Trokel 在 1983年夏天与纽约哥伦比亚长老会医疗中心一起来到 Watson 研究中心,与 Srinivasan 和研究员 Bodil Braren 一同开展试验。Trokel、Srinivasan 和 Braren 写了一篇论文,介绍了通过使用激光对角膜(覆盖眼睛前部的透明膜)进行整型和雕刻而纠正折射错误的想法,例如近视或远视。他们的论文于 1983年发表在著名的眼科学期刊上,并启动了全球范围内研究利用准分子激光进行屈光校正手术的项目。随后多年内,全球进行了大量尝试和临床试验。在距离团队最初试验近 14年后的 1995年,美国食品药品管理局批准了第一个基于准分子激光的商用屈光校正手术系统。

如今,LASIK(激光辅助屈光角膜层状重塑术)眼外科手术是世界范围内最常见的视力矫正手术,原因是这种手术恢复周期短,痛苦小。这个过程永久性地改变了角膜的形状,达到改善视力和减轻或彻底治疗近视、远视和散光的目的。全球数百万人已经接受了治疗,而且超过90%的患者达到了 20/20 至 20/40 的视力,并且能够在不戴眼镜或者隐形眼镜的情况下能够进行全部或大部分日常活动。治疗过程的不断改进使许多患者达到了 20/15、甚至 20/10 的“超常人”视力,而戴眼镜或者隐形眼镜是无法达到的。

IBM 专家

James J. Wynne

James J. Wynne
本地教育推广方案经理
Jim 是一位物理学家,在激光领域拥有 48年的工作经验。

IBM 专家

IBM,IBM

这里,准分子激光器将”IBM”刻到一缕头发上,用于展示精度和比例。

“准分子”的来源

“准分子激光”的名字来自“激发”和“二聚物”,分子由两个原子构成,仅在激发电子状态才结合在一起。

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