Μορφολογική μελέτη αποδόμησης ενδοφακών με υπεριώδη ακτινοβολία laser και σχεδίαση οφθαλμικού προσομοιωτή

Abstract

Οι ανθρώπινοι οφθαλμοί είναι ένα σύνθετο σύστημα που προσφέρει τη δυνατότητα απεικόνισης του περιβάλλοντος χώρου και γενικότερα όσων βρίσκονται γύρω μας. Η λειτουργία τους στηρίζεται στην κατάλληλη διάθλαση των φωτεινών ακτίνων που προσπίπτουν σε αυτούς. Πολλές φορές όμως αυτή τους η ιδιότητα μειώνεται λόγω μιας πάθησης που είναι ευρέως γνωστή ως καταρράκτης, επηρεάζοντας την ποιότητα ζωής των ατόμων που πάσχουν από αυτή. Για την αντιμετώπισή της αντικαθίσταται ο κρυσταλλοειδής φακός του οφθαλμού με έναν άλλο, τεχνητό, που ονομάζεται ενδοφακός. Η διαμόρφωση της επιφάνειας ενδοφακών με χρήση ακτινοβολίας laser είναι ένα ζήτημα που απασχολεί την επιστημονική κοινότητα αλλά και τον οφθαλμιατρικό κόσμο. Επίσης, η μελέτη με laser της συμπεριφοράς των ενδοφακών με την πάροδο πολλών ετών από την εισαγωγή τους σε οφθαλμούς, είναι ένα άλλο σημαντικό ζήτημα, καθώς με την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας από το περιβάλλον μεταβάλλονται οι ιδιότητές τους. Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται κυρίως με αυτά τα δύο θέματα. Το τρίτο θέμα που πραγματεύεται είναι ο σχεδιασμός ενός οφθαλμικού προσομοιωτή, μιας διάταξης που αναπαριστά τη λειτουργία των οφθαλμών. Αρχικά γίνεται μια θεωρητική εισαγωγή σε έννοιες που είναι απαραίτητες για την κατανόηση της λειτουργίας των οφθαλμών (ανατομία τους, διάδοση του φωτός), των προβλημάτων τους (διαθλαστικές ανωμαλίες, καταρράκτης) και των τρόπων αντιμετώπισής τους. Αυτό κρίνεται αναγκαίο ώστε να καταστεί κατανοητό το πρόβλημα του καταρράκτη αλλά και ο τρόπος σχεδιασμού του οφθαλμικού προσομοιωτή. Στη συνέχεια περιγράφονται τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένοι οι ενδοφακοί καθώς και κάποιες φυσικές τους ιδιότητες, ώστε να μπορέσουν να ερμηνευτούν τα αποτελέσματα της ακτινοβόλησής τους με laser. Ακόμη αναφέρεται ο τρόπος λειτουργίας των laser που χρησιμοποιήθηκαν και οι μηχανισμοί αλληλεπίδρασής τους τόσο με την έμβια ύλη, όσο και με τα υλικά των ενδοφακών. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν περιγράφονται αναλυτικά και γίνεται σύγκριση και ποιοτική μελέτη των εικόνων που ελήφθησαν με τη χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Επικεντρώθηκαν στην ακτινοβόληση ενδοφακών με δύο lasers που εκπέμπουν στην περιοχή του υπεριώδους (193nm και 355nm αντίστοιχα). Τέλος περιγράφονται αναλυτικά τα βήματα που απαιτήθηκαν για το σχεδιασμό ενός οφθαλμικού προσομοιωτή.

Human eyes are a complex system which offers the ability of imaging the surrounding space and more generally everything that is around us. Their function is based on the appropriate refraction of light beams that incident on them. Many times that ability is decreased due to a pathological condition known as cataract, which affects the quality of people’s life. For it’s confrontation the human crystalline lens is replaced with a new, artificial one called intraocular lens (iol). The modification of iol’s surface with use of laser radiation is an issue that bothers both the scientific and the ophthalmologic communities. Moreover, another important issue is the study with lasers of installed iol’s behavior that simulates the effects of environmental UV radiation on them. This particular work focuses on these two subjects. The third subject studied is the design of an eye – phantom, a simulator of human’s eye system. Firstly a theoretical introduction is made on the necessary knowledge about eye’s functions (their anatomy, light transition etc.), problems (refractive abnormalities, cataract) and the ways to deal with them. This is considered necessary for understanding the cataract’s problem and the way the eye – phantom is designed. After that, the materials that iols are made of are described in combine with some of their physical properties, in order to interpret the radiation’s results. Furthermore, the basic principles of the lasers used are mentioned and also their interaction mechanisms with biological structures and iols’s materials. All the experiments made are described in detail. Quality’s study and comparison of the images taken by Scanning Electron Microscopy (S.E.M.) are made. The lasers used are emitting in the UV region, at 193nm and 355nm. Finally, the steps that were needed for the design of an eye – phantom are comprehensibly described.