過渡區近紅外雷射眼損傷效應的實驗研究與理論模擬

《過渡區近紅外雷射眼損傷效應的實驗研究與理論模擬》是依託中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院，由楊在富擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：過渡區近紅外雷射眼損傷效應的實驗研究與理論模擬
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊在富
• 依託單位：中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院

中文摘要

儘管過渡區近紅外雷射眼損傷效應的多靶性、複雜性已經充分顯現，但眼（包括角膜和視網膜）損傷閾值隨照射時間的定量變化規律還遠未闡明。本項目擬以1.319μm雷射為典型光源，以青紫藍灰兔和恆河猴為實驗動物，以非線性依賴時段（1ms-10s）為重點，系統開展眼損傷效應的實驗研究和理論模擬，包括：①實驗研究雷射在1ms、10ms、100ms、1s、10s等照射時間下的角膜和視網膜損傷效應，計算損傷閾值並分析其隨照射時間的變化規律。②實驗測量動物屈光介質各層厚度、總透光率以及角膜、視網膜等各層組織的光學參數。③研究適用於過渡區近紅外雷射眼損傷的理論模型和數值分析方法，結合組織光學參數計算損傷閾值（理論值）。④以理論模擬為基礎，建立眼損傷閾值由動物向人外推的比較生物學方法，闡明過渡區近紅外雷射致人角膜和視網膜損傷的基本規律。以上研究將為雷射安全標準的制/修訂提供堅實的理論支撐和實驗依據。

結題摘要

本項目對過渡區近紅外雷射眼損傷效應進行了試驗研究和理論分析。實驗確定出了1319nm雷射2mm入射光斑75ms、0.35s、2s、10s照射時間以及1338nm雷射2mm入射光斑5ms照射時間條件下的家兔角膜損傷閾值ED50，結果為51.5、87.2、156.3、311.1 和27.0 J/cm2, 1338nm雷射角膜損傷閾值轉換為1319nm雷射角膜損傷閾值為39.4 J/cm2，回歸分析表明在75ms~10s範圍內角膜損傷閾值隨照射時間t的變化規律服從指數規律ED50=128.9t0.36（R=0.997）；實驗確定出了1319nm雷射5mm入射光斑0.1s、1s、10s照射時間以及1338nm雷射5mm入射光斑5ms照射時間條件下的家兔視網膜損傷閾值ED50，以總入射能量表示的結果為1.36、 6.33、28.6和0.904 J，1338nm雷射視網膜損傷閾值轉換為1319nm雷射視網膜損傷閾值為0.326 J，回歸分析表明視網膜損傷閾值隨照射時間t的變化規律服從指數規律ED50 = 6.31t0.66（R=0.9999）；實驗確定出1338nm雷射在5ms照射時間條件下0.3、1.0、2.0、3.7mm入射光斑直徑的角膜損傷閾值，61.2、31.5、27.0、27.9 J/cm2，表明角膜損傷閾值隨光班直徑的增大迅速降低，當光斑直徑增大到1mm以上時，損傷閾值趨於恆定，與5mm光斑5ms照射時間的視網膜損傷閾值（0.904 J）比較分析可知，雷射入射光斑直徑小於2mm時最容易損傷角膜，光斑直徑大於2mm時則最容易損傷視網膜；實驗測量了家兔眼屈光介質各層厚度以及眼軸長度隨動物年齡的變化，比較了同種動物(青紫藍灰兔)不同眼軸長度條件下的1319nm雷射5mm入射光斑0.1s照射時間條件下的視網膜損傷閾值，結果眼軸長度15.9mm和17.25mm對應的視網膜損傷閾值分別為6.12和9.44 J/cm2，二者有顯著性差異；根據實驗測定的眼屈光介質結構參數和光學參數進行了損傷理論分析，並根據動物眼損傷閾值外推獲得了人眼損傷閾值隨照射時間變化規律，結果表明1319nm雷射5mm入射光斑條件下，照射時間小於1 s時人眼視網膜損傷閾值低於角膜，而當照射時間大於1 s時人眼視網膜損傷損傷閾值高於角膜。上述研究界為過渡區近紅外雷射安全標準的制訂提供堅實的實驗依據。