准分子激光(excimer laser）是一种气体脉冲激光。每个脉冲持续时间为10~50μs。“excimer”是由“excited-dimer”结合而成的词，从字面上讲就是“受激发的二聚体”，因此，准分子激光就是受激发的二聚体所产生的激光。“二聚体”(dimer）是指卤素和惰性气体两种元素的聚合体，如F和Ar，或F和Kr的聚合体等。“准分子”就是指一个结合不稳定的分子，是在强大外界因素作用下(如高压放电等）产生的瞬间即逝、寿命极短(约10 ^-8s）的分子。这种处于激发状态的分子称受激分子，简称准分子。准分子从激发态向基态跃迁的过程中，释放出光子，经谐振腔作用产生出的激光，就称为准分子激光。与此同时，卤素元素与惰性元素的结合体迅速从准分子状态离解成两个原子。由于不同的惰性气体或卤素气体混合，其产生的准分子激光光波也不一样，如ArF混合气体产生的是193nm波长的紫外光激光，KrF混合气体产生的是248nm的激光，而XeF混合气体产生的是351nm的激光。

用于产生准分子激光的工作物质是惰性气体如氩(Ar）、氪(Kr）、氙(Xe）等与卤素气体如氟(F）、氯(Cl）等混合而成的气体。在正常情况下，惰性气体的原子最外层轨道被电子全部填满，化学性能十分稳定，不易与其他物质发生反应组合成稳定的分子，但是在受高电压等激励源的作用时，惰性原子的外层电子被激发到更高层轨道上，其稳定性被临时打破，这时它可以与另一个卤素原子形成一个寿命极短的分子(约10 ^-8s），称准分子。但这种分子极不稳定，由于核外电子从高能级状态向稳定的基态跃迁，准分子很快就分解成为惰性原子和卤素原子。在此过程中多余的能量就以光子形式释放出来。这种光子通过谐振腔的谐振作用产生出我们需要的激光。这就是准分子激光产生的基本原理。

用一个简单的反应式来表达就是A+X→AX→A+X+ hv，其中A为惰性气体，X为卤素， hv为释放出光子的能量。不同惰性气体与不同卤素物质结合后，分解时产生的光子能量( hv）是不同的，如ArF混合气体产生光子的能量为6.42ev，而KrF混合气体产生光子的能量为4.99ev等。

用于角膜组织切削的激光必须具备两个最重要的条件：一是切削精确度；另一个是基本不产生热效应，或者说热效应很小很小。ArF混合气体产生的准分子激光波长为193nm，属于超紫外的冷激光。它的切削工作原理是直接作用于角膜组织的化学键。由于每个脉冲具有高达6.42ev的能量，远远超过分子碳-碳结合键的能量3.5ev，所以光子可以轻易打断分子间结合键，将组织分解成挥发性碎片。这一过程称其为光化学效应，而非激光热效应。由于其作用于分子连接键，所以切削可以达到很高的准确性；另外它的冷激光特性使得它只作用于被照射部位，而对周边组织影响非常小，安全性高。正是由于ArF混合气体产生的准分子激光所具有的准确性和安全性的特征，才使得其成为角膜屈光手术最为理想的一种激光。

当眼球在调节静止的状态下，5m以外的平行光线经眼的屈光系统以后，正好聚焦在视网膜黄斑处，这种屈光状态称为正视，在眼底会形成清晰物像。若聚焦在黄斑中心凹前或后都不能产生清晰物像，这种屈光状态被称为非正视或屈光不正。按屈光成分分类：①屈率性屈光不正；②指数性屈光不正；③轴性屈光不正等。按屈光不正的性质分类有：近视、远视、散光等。

眼的总屈光力(非调节状态下）约为60D。眼屈光系统中最重要的屈光成分是角膜和晶状体。角膜的屈光力约为43D，占眼总屈光力的2/3；晶状体的屈光力约为19D。因此，角膜和晶状体的屈光力的改变都能有效地改变眼球的屈光状态。

由于角膜的屈光力占眼球总屈光力的2/3，故只要改变角膜表面的曲率半径，就会起到牵一发而动全身的矫正效果。因此，目前以改变眼屈光效果为主要目标的手术大多是在角膜上进行的，如放射状角膜切开术(RK手术）、表面角膜镜片术(epikeratophakia）、角膜基质环植入术(ICRS）、准分子激光(PRK、LASIK、LASEK、EPI-LASIK、Flap-free EPI-LASIK、LASUK、SBK）及飞秒激光手术等，均是以改变角膜曲率而达到矫正近视、远视、散光等屈光不正的效果。

在角膜上进行磨镶切削，使角膜表面重新塑形从而改变角膜曲率就可达到矫正近视、远视、散光等不同性质屈光不正的目的，准分子激光治疗屈光不正的原理就是利用这一原理及准分子激光所特有的优势：①它是依靠光化学反应直接打断组织的化学键来做组织切削，其组织切削可做到非常精确；②它是一种冷激光，对周围组织基本上不产生热效应。

激光切削的量和切削方式根据不同患者的屈光不正性质设计有所不同，屈光不正度数高的，激光切削的量就大，反之就小。如果是治疗近视眼，准分子激光在角膜中央部切削的组织就比角膜周边部切削的组织多些，从而使角膜中央曲率变小，类似在角膜上磨镶一个“凹”透镜，以达到矫正近视的目的；反之，如果是治疗远视眼，准分子激光主要切削周边部角膜，而保留中央部角膜，以增加角膜中央曲率，类似在角膜上磨镶一个“凸”透镜。其还可以通过波前像差仪引导，运用飞点扫描方式对角膜组织进行个体化切削，使得重新塑形的角膜形态更有利于减少眼的像差，进一步提高术后的视觉质量。

激光的生物效应从狭义上讲，激光与生物组织作用后，激光的参数(如波长、功率、能量、偏振等）可能发生改变，同时生物组织的理化性质、形态或功能等也可能发生改变。从广义上讲，凡激光与生物组织相互作用后所引起的生物组织方面的任何改变都称为激光的生物效应。有的激光与生物组织作用时，使被照区域温度升高，导致局部组织溶解、气化，通过激光的热效应达到治疗目的，但这种热效应通常能迅速向邻近组织传递，使周围组织也产生损伤和破坏，因此，这种激光的切削范围并不十分精确。准分子激光的生物特性就是：它是一种冷激光，它与生物组织作用时，不是发生的热效应，而是通过光子能量打断分子间化学结合键，将组织直接分离、挥发成气态物质，这一过程称为光化学反应；这种光化学反应基本上不产生热效应，对邻近组织基本无任何影响，切削组织可以做到非常精确。正由于准分子激光具有以上生物特性，所以成为用于角膜切削最为理想的一种激光。

ArF混合气体产生193nm的准分子激光特性：①每个脉冲所具有的能量为6.4ev，远大于分子碳与碳的结合键能量3.5ev，从而使光子可以轻松打断分子结合键，使固态组织气化；②此波长激光吸收范围极窄，为3.7~3.9μm，超过这个范围的组织吸收不到激光，从而对周围组织影响甚微；③每个脉冲持续时间很短，只有10~20μs，其热扩散效应非常小，周围仅0.3~0.8μm的组织可能会受到影响；④切削平面十分光滑，每个脉冲可以切削0.2~0.25μm厚度的生物组织(相当于头发丝的1/200或红细胞的1/28），每个脉冲切削效果平稳，不会产生忽深忽浅的现象，使得切削平面平整光滑；⑤光波对于角膜的穿透力随着波长的缩短而减少，波长在400nm以下穿透力几乎为零，故ArF混合气体产生的193nm的远紫外光对角膜无穿透力，其对眼内组织不会产生损伤，使得这种激光的安全性极高。

1.1983年，哥伦比亚大学的M.D.Stephen Trokel及IBM的Srinivasan首先提出用激光治疗近视的构想，并在动物角膜上开始实验。

2.1987年Trokel等人将IBM公司发明用以切割晶片的准分子激光用于人眼角膜上，他们应用准确计量的准分子激光直接汽化角膜的部分组织，以达到改变眼角膜曲度的目的。

3.20世纪90年代初，美国FDA开始PRK的临床实验，开启了激光治疗近视之先河。

4.1990年Dr Pallikaris Buratto，Galvis和Dr Ruiz将ALK的技术与先进激光仪结合而发明了LASIK。

5.经过数年的实验追踪，FDA于1995年10月正式批准PRK手术可以治疗600度以内的近视，400度以内的散光。

6.1995年至1999年期间，美国FDA又相继批准了1 200度以内近视，600度以内散光和600度以内远视的LASIK治疗。

7.我国已于1993年首先在北京开始应用PRK技术及1995年开始应用LASIK技术。

8.1999年，波前引导激光手术技术(customized LASIK）已被开发，2002年10月，FDA核准了这项新技术，2003年5月，这项新技术终于出现了正式普及的倾向。

9.2005年3月，IR虹膜定位技术通过FDA核准。虹膜定位波前像差引导的准分子激光系统的出现，使术前波前检查的数据与术中激光治疗的数据得以完全吻合，极大地提高了手术的精准性，开辟了屈光手术的新纪元。

10.2006年8月，Intralase飞秒激光通过FDA核准，关于近视“无刀手术”掀起热潮。真正进入了全程激光的iLASIK时代。

美国FDA的审批条件：

对于美国FDA来讲，LASIK的批准必须符合以下4项作为“治疗有效”的条件。

(1）如果术前最佳戴镜矫正视力(BSCVA）达到20/20或更好，手术后3个月的裸眼视力(UCVA）达到20/40或更好的患者百分比是：

>85%，若术前<-7.00D近视；

>50%，若术前>-7.00D近视。

(2）术前预计可矫正度数与术后3个月时相差±1.00D之内的患者百分比是：

>85%，若术前<-7.00D近视；

>50%，若术前>-7.00D近视。

(3）术后3个月时达到稳定屈光度(±1.00D）的患者百分比是：

>95%，若术前<-7.00D近视；

>75%，若术前>-7.00D近视。

(4）散光的矫正，术后3个月时还有±1.00D或更少散光的患者百分比是：

>80%，若术前<3.00D散光；

>65%，若术前>3.00D散光。

除以上治疗有效条件以外，FDA还要求以下5个安全条件：

(1）在稳定后，BSCVA减退多于两行视力表的患者百分比应小于5%；

(2）在稳定后，若术前BSCVA是20/20或更好，术后BSCVA少于20/40的患者百分比应小于1%；

(3）6个月以后，由于瘢痕而致BSCVA减退多于两行视力表的眼百分比应小于1%；

(4）由于手术引起的大于2.00D散光的眼百分比应小于5%；

(5）发生手术并发症的患者应少于1%。

准分子激光器的基本结构(图2-2-1）：目前大多数准分子激光器属气体激光器，其激光腔的工作物质(如氟氩混合气体）需用高压电能作为激励源来激发，即实现粒子的反转分布并在腔内形成激光振荡，从而向外输出激光。由于所用电压高达几万伏特，所以必须在外层用金属板进行严密屏蔽，以防电流泄漏出现危险。因此，平时所见的准分子激光器看起来几乎是个黑匣子。实际上，激光头装置就处于这一黑匣子的中心部位，由激光腔和激光电极组成。

激光能量输出有两个决定因素，这就是激光工作气体的新鲜度和激光腔内所加的电压。工作气体将随着激光脉冲的产生而逐渐损耗；当能量密度较低时，激光腔内的电压会升高。一旦电压达到最高值，就必须做气体更换，即在激光腔内重新充入新的工作气体。较高的电压也有改善光束均匀性的好处，通常在激光腔内要维持高电压。同时，通过在光路中使用滤光片或减弱光束能量可以降低能量密度。严格来讲，从每个激光器中输出的激光能量都不是稳定的，因此必须经常做重新校准。重新校准在光束输出中，不论在数量上还是在质量上都十分重要。

电源要求——需专用电源线路，并保证接地良好。

激光作用于人体(目标）的总能量和作用面积之比称为能量密度(激光的剂量），即

激光的能量密度就是作用于切削区单位面积上的激光能量大小。目前常用的几种准分子激光系统为100~250mJ/cm ²。

如：Bausch&Lomb 217z=120mJ/cm ²

VISXs ₄=160mJ/cm ²

Ladarvison=160mJ/cm ²

Keratom=250mJ/cm ²

Nidek _{EC5 000}=120mJ/cm ²

了解激光能量密度的重要性在于能够确定每个激光脉冲所切除的角膜组织量。能量密度也决定了切削速度，根据当时能量密度的高低，由计算器程序对任一屈光矫正量计算出需要使用的激光脉冲数。了解每个脉冲所传输的精确能量值，有助于确定治疗结果的可预见性。当能量密度低至50mJ/cm ²时，只有很小的切削效果；当能量密度达到120mJ/cm ²时，切削的效果才出现稳定。随着能量密度的增加，脉冲之间稳定性也增加，光束的质量也得到提高。增加能量密度，虽然改善了光束的均匀性，但却伴随着激光能量的热效应增加，光能损失增加，有声响的冲击波也会增加。

光束的均匀性又可分为微观均匀性和宏观均匀性。微观均匀性反映的是光束能量密度的变化，如眼科常用的可见波段激光，其光束能量密度分布是中心区高(峰值区），周边区则低(谷值区）；宏观均匀性可由峰值与谷值比率来表示，它是指激光能量密度的分布形状。