Srinivasan和Mayne-Banton(1982年)首先发现了光蚀除现象,他们认为光蚀除是当某种材料在高强度的激光辐照曝光下,就会产生分解。在激光脉冲为纳秒量级范围内时,这种作用的典型阈值为107~108W/cm2。蚀除的深度由脉冲能量决定,但有一个饱和极限。被蚀除的几何形状由激光束的空间参数决定。实验表明,用这种方法对组织进行切除是一种干净而又精确的方式,它没有产生凝结或汽化等热损伤。这种由紫外光诱导的蚀除作用被称为光蚀除作用(photoablation)。 利用光蚀除作用治疗近视眼等的角膜屈光手术是应用较为广泛的技术之一。角膜屈光手术通过改变角膜表面不同区域角膜的厚度,从而改变前表面的曲率来矫正近视、远视和散光。最多的应用是通过准分子激光(excimer laser)照射角膜表面或基质,使其产生光蚀除作用,组织被切削。 起初用来研究光蚀除作用的物质为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmetacrylate,PMMA)和其他合成有机聚合物。由于这类材料具有较好的均一性,在试验中模型容易建立,并且容易理解。而且在非均一的生物组织中这些理论也适用。Garrison和Srinivasan(1985年)用牛顿运动方程对PMMA的光蚀除作用作了模拟。他们认为,这种聚合物是由各个无定性结构的单体通过强大的相互作用力而固定在一起的。在激光辐射时这种相互作用力可模拟为,把单体单位在直接激发下使它们原来的相互吸收状态变为相互排斥状态。这种变化与每个单体所占的体积的变化有关,这就导致了动量传递,即为蚀除过程。为了对光蚀除过程进行物理解释,我们假设两个原子A和B是由普通的电子束缚在一起的。由于大分子的结构把每个电子能级又细分成许多振动态,吸收光子后,两个原子有可能被激励到激发态(AB)*。如果吸收了紫外光子,它的能量增量通常足够高,足以使它进入一个电子状态,并已超过键结合能。在这种情况下,这两个原子A和B有可能在紧接着振动时发生分离。所以,光蚀除作用可以用以下两个过程来表示 激发:AB+hν→(AB)* 离解:(AB)*→A+B+Ekin 准分子激光器是从20世纪70年代发展起来的高能量紫外波段激光器,1983年,美国的Trokel等首先用ArF准分子激光进行角膜切削的实验研究。1985年,德国Seiler等将准分子激光用于眼科临床。准分子