准分子激光治疗仪操作培训提纲 总

第二部分 Summit Apex-Plus(module-1) 准分子激光治疗仪操作提纲 第一部分 基础知识 第一节 光是电磁波 一、​ 简史 光是人类获得信息的主要来源，对光的认识的发展贯穿了整个物理学史。十七世纪后半叶，牛顿和惠更斯开始了对光的科学研究，牛顿根据光的直线传播性，认为光是一种微粒流，惠更斯则认为光是一种波动。在十八世纪微粒说占主导地位。十九世纪初，杨氏的干涉实验证实了光是波动，因为只有波动才会产生干涉和衍射现象。菲涅耳进一步确定了光是横波，即振动方向垂直于光的传播方向。这样就完全确立了光的波动理论。 1860年，麦克斯韦在研究电磁现象的理论时，提出了著名的麦克斯韦方程，这是描述电磁理论的偏微分方程，是电磁现象的全部理论的基础。通过这些方程，理论上可以得出电磁能量能以光速在真空中传播。这是第一次在理论上预言了电磁波的存在，并且认为光就是电磁波。1892年赫芝通过实验证实了电磁波的存在。这样就确立了光的电磁波理论，光学实际成了电磁理论的一部分。 光作为电磁波，遵守波动的基本规律。描述波动最基本的物理量是波速、波长和频率，它们满足如下关系： 光速＝波长×频率 光速随传播介质而异，并与波长有关。在真空中的光速是自然常数 C＝2.99792458×108m/s 通常取其近似值：C＝3×108m/s，即每秒30万公里。 波长以长度单位作单位，但对于光来说，由于通常的单位米太大，常用纳米（nm）作单位： 1nm＝10－9m＝10－6mm＝10－3μm 频率以赫芝（Hz）为单位，每秒振动1次，就是1Hz。显然，对于光和电磁波，只要给出其波长或频率之一就够了。 二、电磁波谱 按频率增加的次序，电磁波可分为： 一般的无线电波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线 其中可见光只占很小的一部分，其频率范围为3.9×1014～7.5×1014Hz。红光频率小，紫光频率大，按红、橙、黄、绿、兰、青、紫的次序依次变化。如按波长来区分，则 红光 640～770 nm 绿光 495～580 nm 紫光 400～440 nm 波长小于400nm以下的称紫外光，波长在180～280nm内的紫外光称远紫外光，用于矫正眼科屈光不正的就是远紫外光.通常的ArF准分子激光波长为193nm。 第2节​ 原子/分子对光的吸收/辐射 在19世纪20世纪交替的时期，研究深入到光和物质的相互作用的过程，发现了完全不能用原来很成熟的牛顿力学和麦克斯韦理论解释的现象，如真空中的光速C是对那个参考系统成立的？原子光谱是怎样形成的？为什么原子能稳定存在？…这一系列困难导致了物理学的革命，人类的认识深入到了微观世界，并且发现在微观世界中完全不能用经典的物理理论来解释，这就导致了相对论和量子理论的诞生。 在高速运动速度接近光速C时，牛顿力学要用相对论代替。在微观的原子/分子领域，牛顿力学也不成立，应该用量子力学。我们这里不去涉及理论的细节，只把一些必要的有用结果作简单的介绍。 一、原子/分子的能级、能级跃迁和光的吸收/辐射 分子由原子组成，原子由原子核和核外电子构成，类似于太阳系的行星结构。在这一系统中，电子运动的能量不是任意连续的，而是只能取不连续的分立值，称为能级。能量最低的状态是稳定的，称为基态。能量高于基态的能级称为激发态，激发态一般是不稳定的，有回到低能级的可能性。一般激发态的寿命约10－8秒的量级，也有寿命较长的称亚稳态，其寿命可达10－3秒。 原子从低能级跃迁到高能级，要从外界吸收能量。 原子从高能级跃迁到低能级，要释放出多余的能量。 在能级跃迁过程中，一般伴随着光的吸收或辐射。 实验证明，原子跃迁的能级差△E和吸收/放出的光的频率ν之间有如下关系： △E＝hν 其中h为普朗克常数 h＝6.626×10－34焦耳秒（JS） 在原子物理学中，常涉及到很小的能量，为此常用一种新的能量单位：电子伏特（ev）。lev是一个电子通过1v电位差时，改变的能量： lev＝1.6×10－19J 每种原子，有一定的能级结构，它只能发出一系列确定波长的光，称为光谱。不同的原子，发出的光谱不同，这是光谱分析的基础。 二、光子 量子物理学的一个重要概念是能量的量子化，这是最早由普朗克提出的。1905年爱因斯坦提出光的量子理论，光作为电磁波，其能量是量子化的，最小单元称为光子，它在与物质相互作用中，作为一个整体单元出现，每个光子的能量与频率ν有关： E＝hν 不同频率的光，其光子能量也不同，紫光的光子能量比红光的光子能量大，波长为193nm的准分子激光的光子能量为6.4ev。 用光子概念很容易解释光电效应。这样，光是电磁波，但具有量子化的特性，称为光的“波粒二象性”。量子力学还说明了一般的实物粒子，如电子等，在运动过程中，也现出波动性，波粒二象性实际上是微观世界的普遍特性。 三、自发辐射 受激辐射 在光和原子的相互作用中，爱因斯坦首先把原子吸收/放出光子归结为三种过程，即受激吸收、自发辐射和受激辐射。 设想原子有两个能级，低能级E1和高能级E2。若原子处于低能级E1，当能量为E＝E2－E1的光子入射时，原子就可能吸收这一光子，从低能级E1跃迁到高能级E2，这就是光的受激吸收过程。 当原子处于高能级E2时，它有两种可能，一种是原子能自发地从高能级E2跃迁回低能级E1，并发出光子hν=E2-E1，这是自发辐射过程。在自发辐射过程中，不同的原子发出的光子是互不相关的，射出的方向各不相同，其偏振、位相也相互独立，互不相关，普通光源发出的光就属于自发辐射的光。 受激辐射是当处于高能级E2的原子，在外来光子hν=E2-E1的作用下，由高能级E2跃迁回低能级E1，同时发出光子，这发出的光子，在传播方向、偏振方向、位相、频率等方面均与入射光子相同，能使入射的一个光子变成完全相干的两个完全一样的光子。 四、光束通过介质 一束光通过透明介质时，一般情况下，原光束的强度会减弱，其原因是：介质作为一个多粒子系统，处于热平衡状态时，绝大部分粒子处于低能级状态，只有少数粒子处于高能级状态。在入射光作用下，低能级的粒子吸收入射光子形成受激吸收，然后通过自发辐射向四面八方发出光子，粒子又回到低能级。结果在原光束方向光的强度衰减。当然这时亦会发生受激辐射过程，但因为有很大部分能量向其它方向发出，故不会使原光束增强。 如果介质处于一种特殊的粒子数反转状态，即处于高能级的粒子数大于处于低能级的粒子数，当一束光入射时，处于高能级的粒子会由于受激辐射有可能使原光束增强，产生光的放大作用。 激光就是利用受激辐射使光束增强而产生的。 第三节 激光 一、什么是激光 激光的英文名词是Laser，是从Light amplification by stimulated emission of radiation 简化而来，原意是通过受激辐射使强度得到加强的光，这是在1960年出现的人工光，现在已广泛地应用于科研、工程、临床等许多方面。 二、激光的特点 1. 单色性好，频谱宽度非常小。 2. 方向性好，激光的发散角极小。 3. 亮度高，单位面积单位立体角内有很高的功率。 4.​ 相干性好，由很长的规则波列组成。 三、激光器的组成部分 激光器主要由三部分组成：工作物质、激励装置和激光腔。 工作物质：可以是气体、固体、液体、半导体等等，它们能够在某些能级间形成粒子数反转状态。一定的工作物质，可以产生一种或几种频率不同的激光。 激励装置：是提供能源，使工作物质产生粒子数反转的装置，如用强光照射的光激发，通过气体放电的电激发，化学激发、热激发、电子注入激发等等。 光学共振腔：其作用是在特定方向产生激光束，增强该方向的激光强度，抑制其它方向的能量损耗。 四、激光产生的原理 下面我们以平行平面腔为例来说明激光是如何产生的。设想一柱形腔体，内装有工作物质，两端装有平面平行反射镜，一片是高反射镜，几乎100％地反射，另一片是部分反射镜。如果这两块镜片均垂直于腔体，并高度平行，则垂直于镜面的光束将可以在腔内往复反射许多次；偏离这一方向的光束将很快碰到腔壁。当工作物质受到激励，处于粒子数反转状态时，垂直于镜面的光束由于每经过一次都会得到放大，很容易在该方向形成强大的激光束，通过部分反射镜射出腔外，而其它方向的光，由于经过工作物质的时间短，很快碰到器壁，能量也很小。 当然，实际的激光器不一定是平行平面腔，但工作的原理基本上是一样的。 五、激光的强度单位 光学中有两种单位系统：一种是对于可见光，要计及人眼的感觉，用的是光度学单位；另一种是不考虑视觉，只考虑电磁辐射的能量计量，这称为辐射量度学。这里讨论激光，不论是否可见，均按其能量计量单位来衡量。 根据激光是连续的还是脉冲式的，使用的量度单位也是不一样的。 对于连续激光，如氦氖激光，用单位时间内到达的能量，来衡量其能量流，单位为毫瓦（mW），这是功率的单位。连续激光能量在光束截面内的分布，用能流密度来衡量，单位是mW/cm2。 对于脉冲激光，如用于屈光手术的ArF激光，其强度可用每个脉冲的能量来衡量，常用单位是毫焦耳（mJ）。 脉冲激光在1秒内的脉冲次数称脉冲频率，单位是赫芝（Hz）、脉冲能量与脉冲频率的乘积，是1秒钟内到达的能量，称为脉冲激光的平均功率，单位是毫瓦（mW）。 脉冲激光能量在光束截面内的分布，用能量密度来衡量。能量密度的单位是mJ/cm2，脉冲能量除以光束截面，就是脉冲的平均能量密度。 第四节 准分子激光 一、​ 准分子激光的工作物质 目前用于矫正屈光不正的激光器大都是ArF准分子激光器，其工作物质是氟和氩以及其它惰性气体组成的混合气体。氟是活泼的卤素，氩是惰性气体，当处于基态时，Ar和F不会形成ArF分子。但在激发态能够形成不稳定的短寿命分子，称为准分子（Excimer）。当工作物质受到电激发时，能立即形成准分子和基态之间的粒子数反转状态，所以具有较高的能量转换效率和较大的输出功率。 二、激励方式 准分子激光器用电激发方式激励。增高激励电压可以增加输出功率，但不成比例关系。工作物质在使用一段时间后，氟会由于和其它杂质结合而减少。若要保持一定的激光输出，就需要增高激励电压或者适当地补充氟气。一般在开机时，总要充入新的工作气体。 三、特性 ArF准分子激光的波长为193nm，光子能量为6.4ev，脉冲宽度约10～20ns，有很高的峰值功率。 四、用于矫治屈光不正的其它激光器 近几年来，国际和国内市场上已出现了不用ArF准分子激光器的设备，这些设备用的是固体的掺钕－钇铝石榴石（Nd3＋:YAG）激光器。通过光激发，能发出波长为1064nm的激光，再经5倍频，输出波长为213nm的激光，其生物作用和193nm的激光相似，都属于远紫外区域，同样可以用于矫治屈光不正的手术。其优点是不用氟，而用很成熟的YAG固体激光器，当然5倍频后效率就低了。如果这类产品在性能、价格上能够经得起市场竞争的考验，则现在常用的“准分子激光屈光性角膜手术”似乎应正名为“远紫外激光屈光性角膜手术”，才更为适当。 第4节​ 手术治疗屈光不正的发展 一、前期发展 用手术矫治屈光不正，较早的有70年代出现的RK手术（Radial keratectomy角膜放射状切开术）。是用刀片在角膜光学区外作放射状切口，以矫正视力。80年代改用微调金刚石手术刀，曾得到广泛的临床应用。 此外尚有表面角膜镜片术、角膜层状切除术（ALK）、角膜磨镶术、角膜内镜片术等，都进行过大量研究工作，其中角膜磨镶术是切下薄层角膜帽冷冻或非冷冻后经过精密加工，再缝接回去，手术比较复杂，但不损伤角膜表面。 二、PRK手术 1983年，Trokel Stephen首先用193nm的ArF准分子激光切削小牛的角膜组织，发现此激光切削精密，不损伤邻近组织，无热损伤，效果很好。 1989年 Mc Donald及Seiler首次用193nm激光切削角膜矫正近视，这就是PRK手术（Photorefractive Keratectormy角膜表面屈光切削矫正术）。 三、LASIK手术 90年代初有三项重要的技术成果促使了新手术LASIK的出现，一是Ruiz发明了自动角膜切削刀即板层刀，二是Pallikaris发明了带蒂角膜瓣技术，三是发现角膜瓣可自然粘附复位，无需缝合的技术。将此类技术和准分子激光角膜切削术结合，用激光在角膜基质床上作准分子激光原位切削，然后角膜瓣复位，形成了目前广泛使用的LASIK手术（Laser in situ keratomileusis激光原位角膜磨镶术）。 四、LASEK术（上皮瓣下激光角膜屈光切削术） LASEK术与LASIK不同之处在于用上皮刀代替板层刀，切下的上皮瓣厚度仅60～80μm，然后用激光作原位切削，复位上皮瓣，7日后由新的上皮代替。优点是留下的切削空间较大，适用于高度屈光不正的矫治，费用也较LASIK为低，此项技术始用于1997年。 各项手术的临床比较可见其它有关章节。 第5节​ 193nm激光的生物特性 选择193nm的激光作角膜屈光矫正手术，是由193nm激光的生物特性决定的。当然这并不严格限定于这一波长，与193nm相近的远紫外激光都可以用。在上世纪80年代，ArF准分子激光器研究已经成熟，与其它激光器相比，作为角膜手术，发现它有最适用的特性。 一、远紫外光不能透过角膜 人眼屈光系统对不同波长的光的透射的研究表明，可见光和近红外有很高的透过率，中红外和紫外光吸收率高。远紫外光几乎不会透过角膜，适于作角膜手术，而不会损伤内部组织。 二、角膜组织与紫外光子的作用是光化学效应 光子与生物组织作用，主要有热效应、光化学效应和等离子体效应等。热效应是当光子能量小，不足以破坏生物分子，但增加了它的热运动，使温度升高，引起蛋白质凝固或含水组织汽化。当光子能量超过分子的结合能，激光会引起分子键的断裂，称为光化学效应。当光的强电磁场引起分子电离，形成等离子体而产生微型光学爆破，从而撕裂组织，这就是等离子体效应。 193nm的激光光子能量为6.4ev，它超过了角膜组织中肽链和碳链的结合键能3.4ev，因此产生光化学效应，生物分子在光子作用下断裂，剩余能量作为碎片动能带走，激光能量都消耗在表层的切削上，下层和周围组织损伤极小，边缘损伤在0.3μm以下。 三、波长短，定位精度高，手术区边缘热损伤极小，切削整齐精密。 四、不会引起组织细胞中的DNA重组修复，不引起遗传突变，炎症反应微弱。 五、切削阈值低，用较小功率的激光器即可工作。 第6节​ 准分子激光治疗屈光不正的原理 一、屈光不正一般不是由于角膜疾病引起的，但角膜处于眼球表层，且具有1.376的折射率，稍许改变一下表面的形状就有较大的矫正效果，故切削角膜可以矫正屈光不正。 二、每个脉冲切削的角膜厚度决定于激光的能量密度。 激光切削时，每一脉冲切削的深度与单位面积的激光能量有关，而不是由脉冲激光的总能量决定。所以要进行精密切削，应控制好能量密度，并要求在光束截面内能量分布均匀。不同厂家的能量密度标准不同，当能量密度为180mJ/cm2时，每一脉冲切削0.25微米。 三、各种屈光不正情形下切削层的形态 对于单纯近视，切削层呈中间厚，边缘薄的凸透镜状，切削后曲率变小。 对于单纯远视，切削层呈中间薄边缘厚的凹透镜状，切削后，曲率变大。 带有散光时，切削层不是旋转对称的，切削后两正交子午面曲率不同，称Toric面。 四、高度近视使用多区切削 当近视度数一定时，切削光区的直径越大，中央区切削的深度也越大。因此在高度近视（或角膜厚度较薄）时，用单一的球面或非球面切削，常由于切削太深而超过允许值。这时可以采用多区切削的方法，即在中央小区域（比白天瞳孔稍大）的范围作充分矫正，在中央区之外作部分矫正，以减少中央区切削深度，通常在中央区外用1～2个环状区域，切削过程由软件控制。 五、准子激光的切削方式 目前国内所用的机型很多，不过大致可以分为大光斑和扫描式两大类。 大光斑激光机：输出脉冲截面大，能量高，脉冲频率较低。 矫正近视时：光斑直径从小逐渐变大。 矫正远视散光时：需用特殊光阑或光孔带，或在光出射路径中添加Mask片。Mask片是一种光蚀性材料制成的遮光片，它具有与角膜组织相近的切削特性。激光经过Mask片时，逐渐将它切削消去，Mask厚的地方，照射到角膜的激光就少，Mask薄的地方，角膜照到的激光就多，这样就可以用各种型号的Mask使角膜受到合适的切削。 大光斑激光机容易形成中央岛，但可由软件在中央适当增加脉冲得到解决。 扫描式激光机：输出光束截面小，能量较低，需要较高频率。采用飞点扫描的办法可以解决脉冲间干扰；一般需要跟踪装置。其最大的优点是对各类屈光不正均可由软件确定其扫描切削方式，原则上可以扫描成任意需要的形状。 第7节​ 准分子激光治疗仪基本组成 不同的机型，内部结构也不相同，但总的来说都有主机和手术床两大部分。 主机内部包括：激光腔、光路、气路、计算机控制系统、能量测试、显示、打印、眼球定位、电源以及各种安全保障措施。 激光腔产生出激光，需要将光束均匀化保证能量分布均匀，并控制光束的直径，扫描式的还要有一套保证按程序扫描的系统。 气路包括工作气体的更换、排出废气的处理，有时还要有高纯氮以保护光束不受空气的衰减。 能量测试系统保证输出的能量密度在规定的范围内。 眼球定位系统保证手术中眼球在准确的位置，少量的偏离能由跟踪系统随时进行校正。 显示、打印设备可以使操作者随时知道机器情况并作记录。 安全保障措施保证在电气、氟和激光的安全操作。 电源供给各部分的能源。 机器内部全由计算机控制，各种治疗程序都在软件中。 第8节​ 手术前的常规测试 每次开机做手术前，除对手术室机房的温度、湿度、通风、照明等环境条件逐一检查外，还应着重查看准分子激光输出的能量情况，检查的手段随不同机型而不同，如可以用金属卡，Gelatin胶片，PMMA片等。激光输出的能量符合标准时，才能保证手术的顺利进行。 其次还要检查光学系统的准直性，激光输出的中心应和预定的位置一致，并和眼球注视的光源象重合，以防止治疗过程中和中心的偏离。 检查的结果应作记录，机器情况不符合要求时，不能做手术，由维修工程师进行维修。 第9节​ 安全操作 准分子激光治疗仪涉及电高压、有毒气体氟以及激光，都带有一定的不安全因素和危险性。由于国外在这方面要求严格，各制造厂在可能出现危险的情况下都会有明显的警告标志，提醒使用者注意。在用户手册中，也特别强调了可能出现的危险，事先警告，用户在使用前，应该详细阅读，全面了解。 1、​ 电气安全 准分子激光治疗仪内部有复杂的供电系统，在激光腔的电激励系统有几万伏高压，但在不打开主机机箱的情况下，操作使用人员是不会碰到的。在有高压的部位，一般标有明显的高压危险标志。除了经过培训的维修工程师外，使用者都不允许随便打开机器。 手术室应该有安全合理的供电系统，主机（包括手术床）、空调、照明等应分相供电；各路电源开关应位于明显位置，并在各路开关上标明负载名称；要有符合标准的安全接地线；主机周围墙上应有多个电源插口，以便联接其余设备；电线、管路经过地面时，应有保护措施，防止践踏损坏。 在供电电源方面，每一线路要预计其负荷大小，并有适当余量，各设备用电功率和电压、电流之间的关系是：电功率＝电压×电流 多台设备共用一线路时，应将各设备电流相加，根据总电流，配以合适的导线和断路器。 为防止在手术中突然断电，主机和手术床应该经由UPS（不间断电源）供电，以保证手术中停电时，能完成一只眼的手术。 2、​ 氟的危害和安全操作 准分子激光器的工作气体中含氟，这是一种具有强腐蚀性、刺激性的有毒气体。一般钢瓶中的含氟气体氟的含量不超过百分之几，当氟泄漏逸出时，在空气中浓度更低，但少量的氟就会有强烈的刺激气味，刺激粘膜和皮肤，接触时间稍久会引起眼睛和上呼吸道不适、流泪和皮肤骚痒，进一步吸入会引起呼吸困难。 一般制造厂设有多种安全装置。如有密封的机柜，万一泄漏，也不会逸出机箱。用过的废工作气体排出时，也有多重吸收装置，吸收排出废气中的氟，其余气体排到室外。有时还设有安全报警装置，但鼻子的灵敏度常常是最可靠的。 当手术室出现刺激性气味（类似漂白粉或氯的气味），应立即关机，疏散人员，通风，并通知维修工程师。万一人员受到氟的伤害，眼睛感到不适时，在撤离后应用大量的水或眼药水冲洗眼睛，不要立即涂眼药膏，以免清洗困难。如有其它症状，应对专科医生说明是氟的伤害，进行对症治疗。 泄漏的检修，应由维修工程师进行。 3、​ 激光的安全操作 根据我国国家标准和国际标准，激光器按其产生危害的程度，分为1类、2类、3A类、3B类、4类五种： 1类激光器：无害免控激光器，在直视的情形下，不会损害眼睛， 如功率≤6.6μw的氦氖激光器。 2类激光器：低危险低功率的可见光激光器，功率≤1mw，这类激光器并不安全，但可由眼对光的眨眼反射提供保护。 3A类激光器：低危险，中功率激光器，功率在5mw以下，不要通过光学望远镜之类观察或长时间直视。 3B类激光器：中等危险中功率激光器，功率小于0.5w，避免激光直射，漫反射激光无害。 4类激光器：高危险高功率激光器，功率大于0.5w，避免直射和漫反射激光。 一般准分子激光治疗仪中用于准直的氦氖激光属于1类，它是由激光器分束形成的，照射在眼球不会造成伤害。 准分子激光器的级别一般都有说明，大都属于4类。如大光斑激光器，每个脉冲能量为60mw，脉冲频率10Hz，平均功率为0.6w，又如扫描式的小光斑设备，脉冲能量较小，但频率较高，一般也大于500mw。 准分子激光对眼睛的伤害，表现在对角膜表层的切削，大约4个脉冲，可以切削1μm的深度。直接由光滑表面反射的激光亦能造成伤害，所以手术大夫不应佩带金属和宝石类等反光饰品。由于准分子激光在空气中会衰减，并且不会透过手术显微镜，所以一般的漫反射光和大夫通过手术显微镜作手术时，不会对手术大夫产生伤害。 由于准分子激光是4类激光器，所以机器上总贴有激光危险的标志；发射激光时会有显示信号；有的还设有连锁装置、操作卡等，以保证安全。在机房门口还应标上激光警示标记。 （王维新） 第二部分 Summit Apex-Plus(module-1) 准分子激光系统 1、​ 主要组成部分 1、工作物质 ​ 准分子激光器的工作物质由两个气瓶供给： 内气瓶：含F2，Ar，Ne， He。F2含量约4％.满装的新气瓶压强 为2300psi，可充气140次。亦称氟气瓶。 外气瓶：含Ar，Ne， He。满装的新气瓶压强为2500psi，可充 气140次。亦称惰性气瓶或氩气瓶。 ​ psi是英制压强单位，即磅/平方英寸（Pond/Square Inch） ​ psi与常用的压强单位之间的换算关系如下： 1标准大气压＝14.7 psi =0.101325 Mpa（兆帕） =1.01325 bar（巴） =760 mmHg（毫米汞柱） 2、激光腔 ​ 两端为柱面镜，出腔光束截面呈矩形。 ​ 每次充气压强为56.5psi左右，约3.84大气压。激光腔在工作中压强会略有增加，若连续减少有可能漏气。 ​ 激光腔、氟气瓶和气体管路等密封在SCD柜（Second Containing Device二级安全柜）中，以防止有害气体泄漏到机外。SCD门设有连锁开关（SCD Interlock）。如果SCD门关闭不严，连锁开关会发出信号使系统停止工作，并在面板上显示故障信息。 ​ 为防止SCD柜内可能出现的有害气体，柜内有一循环风扇，使SCD内的空气不断循环通过氟吸收器。此风扇在系统关机时仍继续工作。 ​ 激光腔工作时，采用循环水进行冷却，冷却水将热量带出机外，在专用冷却冰箱中冷却，控制在20℃循环使用。 3、光路系统 ​ 光路系统包括上升塔、光路盒和下降塔。为防止光路盒中的激光逸出时可能造成的伤害，光路盒两端设有连锁开关（Optical Rail Interlock）。光路盒关闭不严时，连锁开关发出信号使系统停止工作，并在面板上显示故障信息。 ​ 激光腔射出矩形截面的激光光束，经过一系列镜片的处理，并通过园形光阑， 照射到手术区的是截面为园形的平行出射光束。 ​ 光阑直径可以改变，从而可控制到达角膜的光束直径。 ​ 手术时病人角膜处的水平面是光阑的像平面，在像平面处激光光束的直径可从1.0mm到6.5mm变化。 ​ 像平面光束直径与光阑直径之比为0.5，光阑直径是输出光束直径的2倍。 ​ 系统有两个快门（Shutter），快门1位于光路盒左端，第二级检测器之前，快门2位于下降塔下端，两快门可以分段控制激光通过。 4、高压激励系统 ​ 采用闸流管开关电路产生高压脉冲，正常工作电压为22Kv到28Kv。 ​ 在一次充气后，随着脉冲激光的多次发射，工作气体中的氟会消耗减少，激光脉冲能量下降，通过测量系统，会使激励电压上升。 ​ 正常手术中，激光脉冲的频率是10Hz，即每秒10个脉冲。 ​ 每个脉冲激光的持续时间为14ns。 5、测量系统 ​ 系统设有两个检测激光脉冲能量的检测器（PM），第一级在上升塔顶部，第二级在下降塔中间。 ​ 第一级检测器测量光束未经透镜整形前的脉冲激光能量。 ​ 第二级检测器测量到像平面的脉冲激光能量。 ​ 当像平面激光光束直径为4.4mm时，第二级检测器测到的能量应该在26.5mJ到28.19mJ之间，这时照到角膜上的激光能量密度为180mJ/cm2。 ​ 保证手术区激光能量密度维持在180mJ/cm2的方法 在每次治疗前，都有一个测试（TEST）程序。测试时，第一快门打开，第二快门关闭，激光可以通过两个检测器，但不会射出机外。测试过程中，光阑直径为8.8mm，第二级检测器测量激光脉冲能量，同时系统自动调节激励电压，使第二级检测器测到的能量在27.4±3％mJ之内，这时测试过程结束。系统存储了这时第一级检测器测得的能量值。在正式的PRK手术中，输出光束的直径不断变化，计算机随时将第一级检测器的检测结果与存储的能量值比较，并自动调节激励电压，维持第一级检测器测得的结果与存储值尽量一致，这样就可以起到保证出射光束能量密度不变（变化不大）的目的。“*”打印输出的系统电压设定值是系统最后的激励电压设定值（HV）。 ​ 在“*”打印中，打印出两检测器测到的最后100个脉冲的能量平均值，并给出变异系数（C.V.）。变异系数反映脉冲能量的离散程度。 6、气路系统 ​ 系统工作需要工作气体，高纯氮和高纯氦三类气体。 ​ 工作气体的充气 * 在进行充气程序前，首先要确定机器情况，在刚做过维修的情况下，激光腔和光路性能良好，易造成输出激光能量过高，需要衰减。工作一段时间后，机器性能变差，就不需要衰减。可根据机况定出衰减级（Atten level）。机况好，衰减级高，共分0、1、2、3、4、五级。 *确定衰减级后进入换气程序。 首先是自动排出废气，由真空泵抽气使腔内压强降到1.0 psi时，自动停止抽气。废气经吸收管清除有害成分（氟）后排到室外。 * 充气时，工作气体的成分随衰减级的不同而不同： O级 先充惰性气到46psi时，再充氟到56.5psi 1级 先充惰性气到47psi时，再充氟到56.5psi 2级 先充惰性气到48psi时，再充氟到56.5psi 3级 先充惰性气到49psi时，再充氟到56.5psi 4级 先充惰性气到50psi时，再充氟到56.59psi 机器情况越好，级别越高，腔内氟含量越低。 ​ 工作气体的补气 充气后，激光器工作时，随着输出脉冲的增加，电压不断上升到27kv左右，系统能自动补氟。先排出部分工作气体，并自动补入氟，这时电压就自动下降，又可以继续工作。可补气次数与衰减级相同，例如衰减级为3级时，可自动补气3次，依次类推。打印报告上的Boost level显示了还可以补气的次数。 ​ 在工作时，激光光路要充填流动的高纯氮，防止空气中的氧气对准分子激光的吸收。氮气纯度要求99.998％。氮气压力不足、气管破裂、堵塞等原因可造成供气不足，这时系统会自动停机，并显示故障信息。 ​ 维修时需用高纯氦清洗激光腔和管路，并防止空气进入打开的激光腔，氦气的纯度要求达到99.999％。每次通知维修工程师维修时，应保证有足够的氦气。 7、MASK和MASK平台 ​ MASK片用于矫治散光和远视，分三种： M型 用于近视＋散光 K型 用于远视 P型 用于远视＋散光 根据度数的不同，每种还有多种型号。 ​ MASK平台是放置MASK盒（emphasis cassette）及旋转棱镜盒（Axicon cassette）的标准定位平台，内装吸气除尘装置。 ​ MASK盒可装入MASK和准直用透明模板（Template）。 ​ 旋转棱镜盒可装入旋转棱镜，它能将园形激光光斑折射为环形光斑，用于切削远视手术时切削区的边缘凸起。 8、控制面板 ​ 控制面板左上角的红色按钮是紧急按钮，在发生紧急情况时，按下紧急按钮，可将机器关闭。 ​ 钥匙开关：插入钥匙后顺时针转90°为开机。 ​ 氦氖激光开关：是反复开关，按一下打开，再按一下关闭。 ​ 点火键（ARM LASER）：启动激光的高压激励。 ​ 发射键（FIRE LASER）：在Conditioning程序中发射激光。 ​ 治疗程序控制键（DOSE CTRL）：进入测试和治疗程序菜单。 ​ 处方选择键（DOSE SET）：显示各种测试和治疗程序子菜单供选择。 ​ 确认键（ENTER）：确认输入程序或数据。 ​ 清除键（CLEAR）：清除输入程序或数据。 ​ 能量键（ENERGY）：屏显HV、PM1、PM2和shots数。 ​ 气体控制键（GAS CTRL）：进入与工作气体有关程序。 ​ 换气键（GAS SET）：排气、换气。 ​ 测试键（TEST）：测试程序中按下，直到停止发射激光为止。 ​ 三角键（△）：设置系统日期和时间，亦用于设置衰减级。 ​ 星号打印键（*）：打印系统各种参数。 ​ 病历号输入键（CODE＃）：输入病历号。 ​ 病历打印键（PRINT）：打印病历资料。 ​ 打印机是热敏打印机，用57mm热敏打印纸。 ​ 数字键：顺序输入数字，没有小数点，顺序输入。 ​ 激光发射警告标志（Lasser Emission）激光器的电容充电或HeNe激光发射时变亮。 ​ 显示屏：可滚动显示各种提示和信息。 9、定位系统 ​ 交叉氦氖激光束确定准分子激光的中心位置和手术平面位置。 ​ 像平面上方有红色光环，光环中央有闪烁的绿色光点，引导患者注视，固定眼球光轴。 10、脚踏开关 ​ 是医生发射激光的开关，压下时发射激光，松开时停止发射。 ​ 激光发射完毕，应松开脚踏开关。 11、照明灯 ​ 手术灯：由一圈照明灯组成的无影灯照亮手术区，亮度可调。 ​ 聚光灯：用于手术区聚光照明，照射位置及亮度可调。 12、Omni Card ​ 是激光安全设施之一，插入后才能输出激光，防止无关人员误操作。 13、手术显微镜 ​ 显微镜能上下调节和绕水平轴旋转。 ​ 目镜间距可调。 ​ 目镜可作视力矫正，矫正范围－7.0D至＋7.0D。 ​ 放大倍数可调，标示值0.6，1.0，2.5；乘以6.3为实际放大倍数。 14、手术床 ​ 床体可用脚踏开关控制，在上下、前后、左右三个方向独立调整。 ​ 靠背和枕头角度可调。 15、手术椅 四、主要参数 ​ 工作物质：氟、氩、氦、氖混合气体。 ​ 激光波长：193nm ​ 输出光束最大直径：6.5mm ​ 脉冲最大能量：59.7±1.97mJ ​ 激光能量密度：180mJ/cm2（加入MASK时为162mJ/cm2） ​ 激光脉冲频率：10Hz ​ 激光脉冲宽度：14ns ​ 每一脉冲切削深度：不加MASK时0.25μm ​ 一次治疗角膜切削深度：小于175μm ​ 一次治疗输出的脉冲次数：小于700个脉冲 ​ HeNe激光波长：633nm，最大功率20μW（分束后更小） ​ 氮气纯度：99.998％ ​ 氦气纯度：99.999％ ​ 电源电压：220V±10％ ​ 供电电流：10A ​ 电源频率：50Hz ​ 整机重量：660kg ​ 主机体积：长×宽×高＝1.65m×0.69m×1.86m 五、系统的环境要求 Apex-Plus系统是大型的精密医疗设备，需要有良好的工作环境，才能保证设备的正常运行。 ​ 机房面积：不小于3.1m×3.1m ​ 温度：长期保持在20℃～23.3℃ ​ 相对湿度：20～50％，不要出现冷凝水滴。 ​ 要有通风、换气设备。 ​ 废气要排到室外。 ​ 要有良好的接地线。 ​ 主机和手术床要由不间断电源（UPS）供电，停电时能继续供电10至15分钟，保证完成一只眼的手术。 ​ 手术室要有消毒设施（如紫外线灯）。 ​ 手术室要充分的照明，避免阳光直射。 ​ 机房要经常保持清洁，无飞尘。 ​ 严格禁止在机房内吸烟。 六、系统测试 Apex-Plus系统在每次开机做手术前都要进行一系列的系统性能测试工作，只有当机器性能良好时，才能进行手术。 1、​ 开机前的准备工作 ​ 检查电源、UPS、氮气瓶、氩气瓶及管路。 ​ 检查机房温度、湿度、照明及通风。 ​ 准备好测试卡、PMMA、记录报表。 ​ 如有散光、远视手术，应准备好MASK、MASK吸盘、MASK盒、旋转多棱镜及盒和透明模板（Template）。 ​ 检查手术床，并将床位调节到中间位置。 2、​ 开机换气 ​ 打开氮气瓶，调节减压阀到30～40psi。 ​ 打开冷却水冰箱，置20℃。 ​ 用钥匙开关开机。 ​ 打开氩气瓶，减压阀调到60 psi以上。 ​ 当显示“Press GAS SET to refill laser, or CLEAR to exit”时，如不改变衰减级，可按GAS SET换气，如要改变衰减级，先按△，再按1，显示现在的衰减级数，要减小可按1，要增加可按2，然后按ENTER，显示改变后的衰减级，再按ENTER确认，然后根据提示充气（GAS CTRL→2），充气到56.5psi。 3、​ 日常测试 ​ Star printout（星号打印）：按DOSE CTRL，用DOSE SET选择Beam profile/Alignmeut/Test，按ENTER进入，再用DOSE SET选择star printout，按ENTER进入。ARM→TEST后，发射时盖住测试卡，发射130个脉冲，按清除键，再按*键，打印出机器参数。 ​ HeNe Alignment（氦氖瞄准测试）：同上次序，进入Alignment程序，ARM→TEST，激光对准测试卡HeNe Alignment位置，发射10个脉冲，氦氖光应落在1.0毫米白圈内。按清除键，挡住HeNe光，看绿光点应和白圈相合。 ​ Beam profile（能量测试）同上进入Beam profile Test程序，ARM→TEST，对准测试卡的Beam profile位置发射71个脉冲。自动分成三段，在59个脉肿时不应该打黑，否则表示能量过高，68个脉冲应该变黑，若不黑到71个脉冲打黑，仍可做手术，在下次充气时应降低衰减级。若71个脉冲后仍不黑，表示能量过低。将测试卡移到Beam profile PTK位置，继续打105个脉冲，观察卡上光斑是否均匀。 ​ PMMA（每两周做一次）：同上操作进入PMMA程序，按提示在PMMA上打一次PTK和一次PRK后封好，写上机器序列号和日期，用特快专递寄上海森美科技公司。 ​ 如果当天有散光或远视手术，还应做如下测试： *Endpoint/plume Test（终端除尘试验）：同上操作进入Endpoint/plume Test程序，ARM，插入不带透明模板的MASK盒，并用纸挡住测试卡，TEST，发射脉冲，完后拔出MASK盒，机器应显示“…Function property”表示性能良好。 *Laser Disc Alignment(MASK盒的准直试验)：同上操作进入Disc Alignment 程序，ARM，插入装有透明模板的MASK盒，TEST，激光对准测试卡上的Laser Disc Alignment位置发射脉冲，观察图形是否完整。 * 如果要做远视手术，还应该做旋转棱镜的准直试验，操作类似。 七、手术中的一些特殊程序 这里不再叙述各类手术的具体程序，只把几项特殊的功能作一说明。 ​ 在用大光斑作手术时，中央岛的问题比较突出，在各种治疗过程中均加入了预处理程序，以2mm直径的光束额外多打总脉冲数的0～15％，作预处理脉冲，具体数值可以选择，如不特别更动，机器自置8％的预处理脉冲。 ​ 系统设置了用PTK 200个脉冲刮上皮的前置程序。选择这一功能时，能先用PTK刮上皮，然后自动接着做PRK或LASIK手术。也可不选这一功能。 ​ 插片验光测出的矫正屈光力DG与角膜表面镜片的矫正屈光力DE是不一样的，设插片验光时镜片与角膜顶点距离为d，则两者有如下关系。 DE＝DG /（1－dDG） 当处方输入为DG时，还要输入d的数据，如果直接输入的是DE， 则可输入d＝00.0，单位以毫米计。 ​ 关机：临时关机，可用钥匙开关，短期内再开机时，可不进入换气程序，按清除键，机器自动作300秒预热，就可以进入工作状态，如果手术结束关机，按GAS CTRL，先取卡，按提示用关机程序操作。这时旧的工作气体将被抽掉，充入略大于1个大气压的氩气，再按提示关机。 ​ 更换氮气瓶：氮气不足时，应在手术间歇时更换气瓶，停气后重新接通时，设有300秒钟的充气时间。 八、常见故障提示及处理 在操作中，有可能遇到下列各种容易排除的故障： 1、​ There is inadequate purge gas flowing…… 清洗气体（氮气）不足，检查氮气瓶、减压阀和氮气管路。 2、​ The laser was left armed for too long…… 在ARM以后或TEST以后连续10分钟没有发射激光。可按CLEAR清除提示后重新ARM＋TEST继续进行。 3、​ The laser is putting out too much energy…… 激光腔输出能量过大。按CLEAR清除后，可等待十分钟再进行测试，直到通过测试。这是衰减级设置过小造成的，必要时可提高衰减级，换气。 4、​ The laser is unable to put out enough energy…… 激光腔输出能量不足。可按CLEAR清除后，重作TEST。如果工作气体使用时间过久，可换气；如果是新气，可降低衰减级后作Conditioning后换气再测试。如果不能通过测试，应通知维修工程师进行维修。 5、​ The printer has timed out…… 打印机故障，检查打印纸是否卡住。 6、​ The entered correction is out of range…… 输入的数据超过允许范围。如果是输入错误，可重新输入正确数据；如果是处方错误，应通知医生修改处方。 7、​ The rail interlock is open…… 光路盒两端的连锁开关脱出。可尝试双手压按光路盒的两端，并旋紧固定螺丝，如果故障依然存在，应通知维修工程师。 8、​ The fire or foot or test switch is tuck on…… 脚踏开关、TEST键或FIRE键被压下。移去压住键盘或脚踏开关的物体即可解决。 其它故障一般需要维修工程师来处理。在下述情况下应及时通知维修工程师： 1、​ 氟气瓶快用完时； 2、​ 换气后，HV过高需维修时； 3、​ 开机测试Beam profile不合格，光斑的能量分布未达到要求时； 4、​ 开机测试Alignment不合格，光束中心与氦氖或绿光不重合时，或Disc准直不合格时； 5、​ 出现突发故障时。 遇到故障情况时，操作员要准确地记录故障前后的详细情况，以便维修工程师准确处理。在维修前，应清洁好机房、准备好氦气和氮气并留人接待。 （王维新）