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【背景和目的】3～5μm红外激光和超连续谱（supercontinuum,SC）光源是近年来红外激光领域备受关注的两种激光器,随着光纤技术的不断进步,激光输出功率逐渐提高,对人造成损伤的危险性逐渐增高,然而国内外却鲜有对其损伤效应的研究。本课题组选用这两类激光中的典型波段（3.74μm红外激光和1～2μm SC光源）,通过测定两类光源致兔眼角膜损伤阈值,多种技术手段观察超阈值剂量损伤修复特点和规律,为此两类激光在安全标准的修订、激光造成损伤程度判定及损伤愈后提供实验依据。【方法】1.确定3.74μm红外激光和1～2μm SC光源致兔角膜损伤阈值:以不同剂量的激光照射新西兰白兔角膜,其中3.74μm激光照射光斑面积为1.89 mm~2,照射时间为0.1 s、1.0 s、10.0 s,1～2μm SC光源照射光斑面积3.14 mm~2,照射时间0.13～0.27 s,于激光照射后1 h裂隙灯下观察新西兰白兔眼角膜损伤情况,计算损伤阈值。2.3.74μm红外激光和1～2μm SC光源致兔角膜损伤修复研究:给予新西兰白兔角膜超阈值剂量（其中3.74μm红外激光光斑面积为1.89 mm~2,照射时间为1.0s,剂量为16 J/cm~2、32 J/cm~2、64 J/cm~2、128 J/cm~2,1～2μm SC光源照射光斑面积3.14mm~2,照射时间0.15 s,剂量为33 J/cm~2、66 J/cm~2）,于照后即刻、6 h、1 d、3 d、7 d、14 d、28 d、90 d、180 d,采用裂隙灯、OCT等方法观察角膜损伤修复情况,HE和免疫组化染色观察损伤修复病理特点。【结果】1.3.74μm激光照射时间0.1 s、1.0 s、10.0 s条件下的新西兰白兔角膜损伤阈值分别为3.73 J/cm~2、7.91 J/cm~2和31.1 J/cm~2,裂隙灯下观察阈值损伤表现为角膜浅层散射的“白色条带”,照射后24 h损伤修复。2.1～2μm SC光源照射时间0.15 s,损伤阈值为16.7 J/cm~2,裂隙灯下观察阈值损伤表现为轻微的全层性反光稍增强,照射后24 h损伤修复。3.3.74μm激光给予16 J/cm~2剂量,裂隙灯下表现为损伤轻微表浅,28 d可以恢复至透明,OCT及病理显示损伤累及上皮层和基质浅层,28 d恢复正常;32 J/cm~2和64 J/cm~2剂量下裂隙灯下表现为角膜全层散射“白色条带”,180 d后仍可见反光增强,OCT及病理显示损伤累及角膜全层,180 d后角膜基质变薄;128 J/cm~2剂量下裂隙灯下表现中央凹陷、周边凸起的“火山口”样,OCT及病理显示损伤累及角膜全层,甚至造成基质崩解消失,180 d后基质层变薄。4.3.74μm激光角膜损伤修复过程中,6 h～3 d炎性反应明显,损伤区域角膜水肿,伴随不同程度的眼结膜红肿,眼内分泌物增多,中性粒细胞浸润;角膜上皮层损伤后1d即可见新生角膜上皮层覆盖损伤区域;基质损伤后3d产生无基质细胞的区域,7d-28d周边基质细胞填充进无细胞区域;内皮层损伤后3d-28d产生角膜后纤维膜。5.免疫组化染色显示16 J/cm~2剂量组各时间点均无阳性细胞产生,32 J/cm~2、64 J/cm~2、128 J/cm~2剂量下免疫组化显示基质层在损伤后3 d出现α-SMA阳性细胞,损伤后7 d出现Collagen III阳性细胞,两种组化染色阳性细胞均于90 d消失。6.1～2μm SC光源33 J/cm~2剂量裂隙灯下观察损伤表现为角膜全层散射“白色条带”,病理显示损伤累及角膜全层,28 d恢复正常;66 J/cm~2剂量裂隙灯下观察损伤表现为角膜全层散射“白色条带”,病理显示损伤累及角膜全层,180 d后角膜基质变薄,上皮层代偿性增生。【结论】1.3.74μm激光照射时间0.1 s、1.0 s、10.0 s的新西兰白兔角膜损伤阈值分别为3.73 J/cm~2、7.91 J/cm~2和31.1 J/cm~2,损伤阈值随照射时间的变化规律服从Hth=9.72t0.46,并与现行安全标准IEC-60825所对应的MPE值做比较,安全因子均在10以上,表明对于此波段照射规定具有充足的安全空间。2.1～2μm SC光源照射时间0.15s,损伤阈值为16.7 J/cm~2,与3.74μm激光损伤阈值公式计算出的照射时间为0.15s时3.74μm照射兔角膜损伤阈值为4.06J/cm~2,1～2μm SC光源角膜损伤阈值是同等条件下3.74μm激光的将近4倍。1～2μm SC光源输出波段主要在1.1μm～1.7μm,其吸收系数为0.19～32 cm-1,3.74μm激光吸收系数114 cm-1,证明损伤阈值随吸收系数的升高而降低。3.3.74μm激光损伤具有剂量依赖性,阈值剂量损伤主要累及上皮层,随辐照剂量的增加而加深,2倍阈值剂量损伤累及浅基质层,4倍、8倍、16倍阈值剂量损伤累及角膜全层,16倍阈值剂量甚至造成角膜接近穿通伤。1～2μm SC光源2倍、4倍阈值剂量损伤均直接穿透角膜全层,造成内皮层损伤。4.3.74μm激光和1～2μm SC光源给予2倍阈值剂量组均于损伤后28 d恢复正常,而3.74μm激光和1～2μm SC光源4倍及以上剂量组损伤后直至180 d的角膜透明度和病理结构均无法恢复正常。5.3.74μm激光4倍、8倍、16倍阈值剂量组损伤后3 d-28 d出现表达α-SMA的阳性细胞,表明成纤维细胞的出现;7 d-28 d出现表达Collagen III的阳性细胞,表明产生新生胶原纤维,阶段性瘢痕形成;而2倍阈值剂量组均未见阳性表达的细胞,表明此剂量不会造成角膜瘢痕的形成。