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激光作用于眼球，并被组织吸收后，眼球组织会发生一系列的变化，这就是激光治疗的基础。
眼球各层组织在吸收激光能量后产生的激光生物作用，主要有光致发热作用、光致化学作用、巨脉冲激光的强电场作用和光致压强作用。这四种作用是能够将激光用作光凝和光切等治疗眼病的主要机理。
光致发热作用是指生物组织吸收激光能量后，将其光能转化为热能的过程，是激光治疗眼病中最常见的一种方法。因热致局部组织反应水平的不同，又有热致温热、凝固、汽化、穿孔和切割等一系列反应。影响眼组织反应水平的因素，除与激光功率密度有关外，还与受照组织对相应波长激光能量的吸收率大小、激光照射持续的时间等有关。光致发热作用还可导致压强和化学作用等二次理化反应。
光致化学作用是指生物组织吸收激光能量并将光能转变成化学能所导致的化学反应。主要有四种类型：即光致分解、光致氧化、光致聚合和光致敏化。在眼科治疗中常见到的是光致分解和光致敏化。前者如用波长为193nm的ArF准分子激光作“冷光刀”来分解生物分子化学键，“切割”角膜。后者的典型例子是用光动力学疗法治疗视网膜母细胞瘤。
一定功率密度的激光，还可以产生光致压强作用。这种压强的产生可有多种原因，如由激光辐射、热致汽化反冲、热致膨胀、膨胀致超声、场致散射、场致伸缩。这种光致压强可作用于眼部产生生物效应。
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