BR112017007199B1

BR112017007199B1 - Dispositivo para recortar um tecido humano ou animal

Info

Publication number: BR112017007199B1
Application number: BR112017007199-1A
Authority: BR
Inventors: Aurélien BERNARD; Philippe Gain; Cyril MAUCLAIR; Gilles Thuret
Original assignee: Universite Jean Monnet Saint Etienne; Centre National De La Recherche Scientifique
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2023-02-14
Also published as: FR3026940A1; FR3026940B1; EP3203949B1; RU2712087C2; PL3203949T3; JP2017529990A; CA2964043C; US20220257418A1; RU2017116053A; US20170304118A1; BR112017007199A2; IL251132A0; WO2016055539A1; CN107106330A; HUE054790T2; CA2964043A1; EP3203949A1; ES2870448T3; IL251132B; RU2017116053A3

Abstract

DISPOSITIVO PARA RECORTAR UM TECIDO HUMANO OU ANIMAL E MÉTODO PARA CONTROLAR UM DISPOSITIVO PARA RECORTAR UM TECIDO HUMANO OU ANIMAL Trata- se de um dispositivo (1) para cortar tecido humano ou animal, tal como uma córnea (3) ou uma lente cristalina, sendo que o dito dispositivo compreende um laser de femtossegundo (2), que pode emitir um feixe de L.A.S.E.R. (4) na forma de impulsos, e meios para direcionar e focar o dito feixe sobre ou no interior do tecido para o corte do mesmo como tal. De acordo com a invenção, o dispositivo compreende meios (9) para conformar o feixe de L.A.S.E.R. (4) que são posicionados na trajetória do dito feixe e podem modular a distribuição de energia do feixe de L.A.S.E.R. (4) no plano focal do mesmo, que corresponde ao plano de corte.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se ao campo da técnica de operações cirúrgicas feitas com um laser de femtossegundo e, mais particularmente, o de cirurgia oftalmológica notavelmente para aplicações para recortar córneas ou lentes.

[002] A invenção se refere a um dispositivo e um método para recortar um tecido humano ou animal, tal como uma córnea ou uma lente, através de laser de femtossegundo.

[003] A invenção se aplica vantajosamente, porém, sem limitação, a recortes de enxertos de córnea preservados em bancos de córnea e ao recorte corneal diretamente no paciente para operações de enxerto corneal, tais como trepanações verticais de perfis diferentes ou corte de superfície lamelar paralela.

[004] O termo laser de femtossegundo significa uma fonte de luz que pode emitir um feixe de laser como pulsos ultracurtos, para os quais a duração é compreendida entre 1 femtossegundo e 100 picossegundos, preferencialmente compreendida entre 1 e 1.000 femtossegundos, notavelmente na ordem de cerca de cem femtossegundos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[005] A partir do estado da técnica, a execução de operações cirúrgicas do olho é conhecida por meio de um laser de femtossegundo, como operações para recortar córneas ou lentes.

[006] O laser de femtossegundo é, portanto, um instrumento que pode alcançar a dissecação do tecido corneal, por exemplo, focando-se um feixe de laser no estroma da córnea e fazendo-se uma sucessão de bolhas de cavitação adjacentes pequenas que, então, formam uma linha de corte.

[007] Mais especificamente, durante a focalização do feixe de laser na córnea, um plasma é gerado por ionização não linear quando a intensidade do laser excede um valor-limite, chamado limite de desagregação óptica. Uma bolha de cavitação é, então, formada, gerando uma perturbação bastante localizada dos tecidos circundantes. Desse modo, o volume que realmente sofreu ablação pelo laser é bastante pequeno comparativamente com a área perturbada.

[008] O recorte de área pelo laser em cada pulso é bastante pequeno, da ordem de um mícron ou de dezenas de mícrons, dependendo da potência e da focalização do feixe. Desse modo, um recorte lamelar corneal pode ser apenas obtido realizando-se uma série de impactos em contiguidade ao longo da superfície inteira da área a ser recortada.

[009] O deslocamento do feixe pode, então, ser executado com um dispositivo de varredura que consiste em espelhos galvanométricos controláveis e/ou placas que permitem o deslocamento de elementos ópticos, tais como espelhos ou lentes. Outra solução reservada para recortar enxertos consiste em mover não o feixe de laser, porém, o próprio enxerto por meio de placas de deslocamento automatizadas.

[010] Essas operações para deslocamento do feixe laser ou do próprio enxerto são longas e complicadas. A operação de recorte cirúrgico é, portanto, lenta e mais difícil, dado o tempo estendido durante o qual o paciente pode experimentar movimentos do olho.

[011] De fato, a título de exemplo, o tempo de recorte médio de uma tira de 8 mm em diâmetro em uma córnea humana por um laser de femtossegundo de taxa de 5 kHz, com impactos distintos de 2 μm, é de cerca de quarenta minutos.

[012] Para otimizar o tempo de recorte, sabe-se como aumentar a frequência do laser. Entretanto, aumentar a frequência também envolve um aumento na velocidade de deslocamento do feixe, por meio de placas adequadas ou dispositivos de varredura. Sabe-se também como aumentar o espaçamento entre os impactos do laser no tecido a ser recortado, porém, geralmente, ao detrimento da qualidade de recorte.

[013] A maioria dos lasers de femtossegundo para recorte corneal usa, desse modo, frequências de funcionamento altas, geralmente maiores do que 100 kHz, associadas a sistemas para deslocar o feixe que combina dispositivos de varredura e placas de deslocamento que são um peso para o custo total da instalação e, portanto, da operação cirúrgico faturada.

[014] Para remediar rapidamente esse problema do recorte de laser, sabe-se, também como usar espelhos galvanométricos para aumentar a taxa, a velocidade e a trajetória de deflexão do feixe de laser

[015] Entretanto, essa técnica não dá satisfação total em termos de resultados. A velocidade de recorte pode ser aumentada ainda mais.

[016] Outra solução para reduzir o tempo de recorte consiste em gerar diversas bolhas de cavitação simultaneamente. Os documentos U.S. 2010/0133246, EP 1 279 386 e DE 10 2007 019 812 descrevem dispositivos de recorte com base na técnica de subdivisão de um único feixe de laser Primário em uma pluralidade de feixes de laser secundários. Esses dispositivos compreendem geralmente um sistema óptico - tal como um (ou mais) divisor de feixe - para produzir feixes de laser secundários, sendo que cada um gera uma respectiva bolha de cavitação.

[017] O fato de gerar simultaneamente “n” bolhas de cavitação, concede a possibilidade de reduzir a duração total para recortar por um fator “n”.

[018] Porém, uma grande desvantagem para esses dispositivos é que é bastante difícil homogeneizar a energia contida em cada um dos feixes de laser secundários. De fato, é necessário modificar elementos do sistema óptico (por exemplo, modificação da posição ou da orientação de um divisor de feixe, remoção/substituição/adição de uma lente, etc.) para “regular” o sistema óptico de modo a gerar feixes de laser Secundários uniformes. Isso evita a padronização das dimensões das bolhas de cavitação obtidas a partir desses feixes de laser Secundários e o controle da posição das diferentes bolhas de cavitação em relação umas às outras.

[019] Também, a técnica de subdivisão induz um aumento no diâmetro da pluralidade de feixes de laser Secundários em relação ao diâmetro do único feixe de laser primário produzido pelo laser de femtossegundo. De fato, os feixes de laser Secundários correspondem a «porções» do único feixe de L.A.S.E.R primário separado espacialmente. Devido à distância não-zero entre os diferentes feixes de laser Secundários, o diâmetro do circuito formado pela pluralidade de feixes de laser Secundários é maior do que o diâmetro do feixe de L.A.S.E.R primário.

[020] Esse aumento em diâmetro pode ser uma desvantagem, notavelmente no evento em que o dispositivo de recorte compreende um sistema de varredura - tal como um dispositivo de varredura óptico - para deslocar a pluralidade de feixes de laser secundários em um plano de recorte. De fato, o diâmetro de entrada de um sistema de varredura é geralmente da ordem do diâmetro do único feixe de laser primário de tal modo que alguns feixes secundários falhem em penetrar o sistema de varredura.

[021] Um objetivo da presente invenção é propor um dispositivo de recorte que concede a possibilidade de encontrar um remédio para pelo menos uma das desvantagens mencionadas acima.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[022] Portanto, a invenção tende a propor um dispositivo e um método para recortar tecido humano ou animal, tal como uma córnea ou uma lente que realiza operações de recorte rápidas e viáveis.

[023] Outro objetivo da invenção é fornecer tal dispositivo e tal método que são de design simples e não dispendioso.

[024] Para solucionar os problemas acima um dispositivo de recorte foi desenvolvido que compreende, como se sabe, um laser de femtossegundo que pode emitir um feixe de laser como pulsos e meios que podem direcionar e focar o dito feixe no tecido para seu recorte como tal.

[025] De acordo com a invenção, o dispositivo compreende, ainda, meios de modulagem para modular a fase da frente de onda do feixe de laser, posicionados na trajetória do dito feixe e meios de controle para controlar os meios de modulagem aplicando-se uma instrução determinada para modular a distribuição de energia do feixe de laser em pelo menos dois pontos de impacto distintos em seu plano focal que corresponde ao plano de recorte.

[026] Os meios de controle compreendem, por exemplo, um computador ou computadores, um processador ou processadores, um microcontrolador ou microcontroladores, um microcomputador ou microcomputadores, um autômato ou autômatos programáveis, um circuito ou circuitos integrados de aplicação específica, outros circuitos programáveis ou outros dispositivos que incluem um computador tal como uma estação de trabalho.

[027] Dentro do escopo da presente invenção, “ponto de impacto” significa uma área do feixe de laser, compreendida em seu plano focal em que a intensidade do dito feixe de laser é suficiente para gerar uma bolha de cavitação em um tecido.

[028] Desse modo, a invenção concede a possibilidade de modificar o perfil de intensidade do feixe de laser no plano de recorte, de modo a poder aprimorar a qualidade ou então a velocidade do recorte dependendo do perfil selecionado. Essa modificação de perfil de intensidade é obtida através de modulação de fase do feixe de laser

[029] O objetivo da modulagem é modular a distribuição de energia final no feixe, por exemplo, para otimizar um laser de recorte.

[030] A modulação de fase óptica é alcançada por meio de uma máscara de fase. A energia do feixe de laser Incidente é preservada após a modulação e a modulagem do feixe é alcançada agindo-se em sua frente de onda. A fase de uma onda eletromagnética representa a situação instantânea da amplitude de uma onda eletromagnética. A fase depende tanto do tempo quanto do espaço. No caso da modulagem espacial de um feixe de laser, apenas a variação no espaço de fase é considerada.

[031] A frente de onda é definida como a superfície dos pontos de um feixe que tem uma fase equivalente (isto é, a superfície que consiste nos dois pontos para os quais os tempos de percurso da fonte que emitiu o feixe são iguais). A modificação da fase espacial de um feixe, portanto, necessita de modificação de sua frente de onda.

[032] De acordo com uma realização específica da invenção, os meios de modulagem estão na forma de um modulador de luz espacial com cristais líquidos.

[033] Tal modulador, conhecido geralmente sob a abreviação MLE, do acrônimo “Modulador de Luz Espacial”, compreende uma camada de cristais líquidos de orientação controlada para formar dinamicamente a frente de onda e, portanto, a fase do feixe de laser

[034] Mais precisamente, um MLE é um dispositivo de modulação de luz que modula a fase de um feixe eletromagnético por meio de cristais líquidos. Esse sistema faz uso do princípio de anisotropia de cristais líquidos, isto é, a modificação do índice dos cristais líquidos dependendo de sua orientação espacial.

[035] A orientação dos cristais líquidos pode ser alcançada por meio de um campo elétrico. Então, modificar localmente o índice de cristal líquido torna possível modificar a frente de onda do feixe de laser. Esse sistema pode ter uma resolução bastante forte, compatível com modulagem complexa de feixes.

[036] A máscara de fase, isto é, o mapa que ilustra como a fase do feixe precisa ser modificada para alcançar distribuição de dada amplitude, é geralmente calculada por um algoritmo iterativo com base na transformada de Fourier ou em vários algoritmos de otimização tais como algoritmos genéricos ou recozimento simulado.

[037] O MLE forma dinamicamente, portanto, a frente de onda do feixe de laser uma vez que é configurável de modo digital. Essa modulação permite a modulagem do feixe de recorte de forma dinâmica e reconfigurável.

[038] De acordo com uma realização específica, a energia do feixe de laser é distribuída de modo a gerar uma pluralidade de pontos de impacto de laser em um plano de focalização do feixe de laser.

[039] Dispositivos que usam um MLE (consultar o documento U.S. 2012/271286) já foram propostos. Porém, nesses dispositivos, o MLE é configurado para corrigir aberrações do feixe eletromagnético decorrentes da fonte de radiação (e não para distribuir a energia de um feixe de laser em pelo menos dois pontos de impacto distintos em seu plano focal através de modulação da fase da frente de onda do dito feixe de laser).

[040] Dentro do escopo da presente invenção, de um feixe único gaussiano, a modulagem distribui sua energia em diversos pontos, limitados em tamanho e número pela resolução de meios de modulagem e pela potência do feixe. O número de pontos diminui quantas vezes for necessário para a operação de recorte cirúrgico. Além de uma queda em tempo de recorte, a presente invenção permite outros aprimoramentos tais como uma qualidade de superfície melhora após o recorte ou uma queda em mortalidade endotelial. Está claro que a presente invenção pode ser combinada com técnicas atuais de deslocamento rápido do feixe e em frequência de recorte alta para reforçar adicionalmente a velocidade de recorte.

[041] Portanto, a modulação reconfigurável da frente de onda do laser de femtossegundo gera múltiplos pontos de recorte simultâneos que formam um padrão, sendo que cada ponto do padrão tem uma posição controlada em uma superfície ou em um volume da córnea.

[042] Dentro do escopo da presente invenção, “padrão” significa uma pluralidade de pontos de impacto de laser gerados simultaneamente em um plano de focalização de um feixe de laser modulado - isto é, uma fase modulada para distribuir sua energia em diversos pontos distintos no plano de focalização que corresponde ao plano de recorte do dispositivo.

[043] Essa técnica concede a possibilidade de alcançar a operação de corte de uma forma mais rápida e eficiente uma vez que a mesma aplica diversos pontos de laser, sendo que cada um alcança um recorte e está de acordo com um perfil controlável.

[044] A forma de cada ponto é preferencialmente, também, modulável. Essa técnica engata perfeitamente com técnicas existentes de dispositivos de varredura e/ou placas de deslocamento.

[045] Os pontos diferentes do padrão são, preferencialmente, uniformes espaçados ao longo de duas dimensões do plano focal de modo a formar um padrão de grade de pontos de laser.

[046] Dessa forma, uma única varredura do feixe de laser conformado para gerar simultaneamente uma pluralidade de pontos de impacto substitui múltiplas varreduras de um feixe «não conformado» que geram um único ponto de impacto.

[047] Outro objetivo da invenção é fornecer um método para recortar tecido humano ou animal, tal como uma córnea ou uma lente, por meio de um laser de femtossegundo que pode emitir um feixe de laser. Como pulsos, focado no tecido para seu recorte como tal.

[048] De acordo com a invenção e em conformidade com o mencionado acima, o método consiste em: aplicar um valor definido de modulação de fase a meios de modulagem do feixe de laser posicionados na trajetória do dito feixe, modular a fase da frente de onda do feixe de laser com os meios de modulagem, sendo que o valor definido de modulação é calculado para distribuir a energia do feixe de laser em pelo menos dois pontos de impacto em seu plano focal, que corresponde ao plano de recorte.

[049] Dessa forma, o método permite o corte rápido e viável.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[050] Outros recursos e vantagens da invenção se tornarão claramente evidentes a partir da descrição da mesma que é feita doravante, como uma indicação e de forma alguma como uma limitação, com referência às Figuras em anexo, em que: - a Figura 1 é uma ilustração esquemática de um circuito do dispositivo de recorte de acordo com a invenção; - a Figura 2 é uma representação esquemática de modulagem possível do feixe de laser do dispositivo de recorte de acordo com a invenção; - a Figura 3 é uma representação que ilustra uma máscara de fase para obter distribuição de energia tal como na Figura 2; - a Figura 4 é uma representação que ilustra um enxerto corneal antes da operação de recorte; - a Figura 5 é uma representação similar àquela da Figura 4, sendo que o enxerto corneal é mostrado após ter sido nivelado; - a Figura 6 é uma representação similar àquela da Figura 5, que ilustra o enxerto corneal após o laser de recorte inicial ser completo; - a Figura 7 ilustra uma distribuição de intensidade de um feixe de laser em seu plano focal; e - a Figura 8 ilustra a distribuição de intensidade obtida modulando-se a fase da frente de um feixe de laser por meio de um modulador de luz espacial.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[051] A invenção refere-se a um dispositivo para recortar (1) um tecido humano por meio de um laser de femtossegundo (2). Na descrição subsequente, a invenção será descrita, como um exemplo, para recortar uma córnea (3) de um olho humano ou animal.

[052] Com referência à Figura 1 que ilustra o circuito de tal dispositivo de recorte (1), o último compreende um laser de femtossegundo (2) que pode emitir um feixe de laser como pulsos. Como um exemplo, o laser emite uma luz com um comprimento de onda de 780 nm como pulsos de 150 femtossegundos. O laser tem uma potência de 2 W e uma frequência de 5 kHz.

[053] O feixe de laser (4) emitido pelo laser (2) é direcionado e focado na córnea a ser recortada por meio de uma pluralidade de elementos ópticos. Mais precisamente, um primeiro espelho (5) reflete o feixe de laser (4) decorrente do laser (2) e envia o mesmo de volta para uma placa de meia onda (6) bem conhecida do estado da técnica para produzir um deslocamento de fase por 180°, isto é, um atraso em metade de um comprimento de onda. A onda de saída de tal placa (6) apresenta polimerização simétrica da onda de entrada em relação ao eixo geométrico óptico.

[054] O feixe de laser (4) decorrente da placa de meia onda (6) atravessa, então, um cubo polarizante (7) também conhecido do estado da técnica, para separar polimerização aleatória do feixe de laser (4) em dois componentes de polimerização ortogonal e linear. Um dos componentes é refletido a 90°, enquanto o outro componente é transmitido. O componente de polarização transmitido é, então, direcionado para um segundo espelho (8) até meios de modulagem (9) do feixe de laser (4).

[055] Os meios de modulagem espaciais do feixe de laser (4) no plano focal concedem a possibilidade de variar a superfície de onda do feixe de laser (4) para obter pontos de impacto separados uns dos outros no plano focal.

[056] Mais especificamente, os meios de modulagem permitem a modulação da fase do feixe de laser (4) decorrente do laser de femtossegundo para formar picos de intensidade no plano focal do feixe, sendo que cada pico de intensidade produz um respectivo ponto de impacto no plano focal que corresponde ao plano de recorte.

[057] Os meios de modulagem são, de acordo com a realização ilustrada, um modulador de luz espacial com cristais líquidos, conhecido sob o acrônimo de MLE, para “Modulador de Luz Espacial”.

[058] O MLE (9) permite modulação da distribuição de energia final do feixe de laser (4), notavelmente no plano focal que corresponde ao plano de recorte da córnea.

[059] Mais especificamente, o MLE é adaptado para modificar o perfil espacial da frente de onda do feixe de L.A.S.E.R primário. (4) decorrente do laser de femtossegundo (4) para distribuir a energia do feixe de laser (4) em diferentes pontos de focalização no plano de focalização.

[060] O MLE (9) é um dispositivo bem conhecido do estado da técnica e compreende uma camada de cristais líquidos com orientação controlada para formar dinamicamente a frente de onda e, portanto, a fase do feixe de laser (4). A camada de cristais líquidos de um MLE é organizada como uma grade (ou matriz) de pixels. A espessura óptica de cada pixel é controlada eletricamente orientando-se as moléculas de cristal líquido que pertencem à superfície que corresponde ao pixel.

[061] O MLE (9) faz uso do princípio de anisotropia de cristais líquidos, isto é, a modificação do índice dos cristais líquidos dependendo de sua orientação espacial. A orientação de cristais líquidos pode ser alcançada por meio de um campo elétrico. Desse modo, a modificação do índice dos cristais líquidos modifica a frente de onda do feixe de laser (4).

[062] De uma forma conhecida, o MLE (9) aplica uma máscara de fase (10), isto é, um mapa que determina como a fase do feixe (4) precisa ser modificada para obter uma dada distribuição de amplitude em seu plano de focalização.

[063] A máscara de fase é uma imagem bidimensional, cada ponto da qual é associado a um respectivo pixel do MLE. Essa máscara de fase concede a possibilidade de controlar o índice de cristal líquido do MLE convertendo-se o valor associado a cada ponto da máscara - ilustrada em níveis de cinza compreendidos entre 0 e 255 (portanto, de preto para branco) - em um valor de controle - representado em uma fase compreendida entre 0 e 2 π. Desse modo, a máscara de fase é um valor definido de modulação exibido no MLE para ocasionar, através de reflexão, um deslocamento de fase espacial desigual do feixe de laser (4) que ilumina o MLE. Naturalmente, um técnico no assunto irá verificar que a faixa de nível de cinza pode variar dependendo da versão de MLE usada. Por exemplo, em certos casos, a faixa de nível de cinza pode ser compreendida entre 0 e 220.

[064] A máscara de fase (10) é, geralmente, calculada por um algoritmo iterativo com base na transformada de Fourier ou em diversos algoritmos de otimização, tais como algoritmos ou recozimento simulado. Máscaras de fase diferentes podem ser aplicadas a MLEs dependendo do número e da posição dos pontos de impacto desejada no plano focal do feixe de laser (4). Em todo caso, um técnico no assunto sabe como calcular um valor em cada ponto da máscara de fase a fim de distribuir a energia do feixe de laser (4) em diferentes pontos de focalização no plano focal.

[065] O MLE (9) forma dinamicamente, portanto, a frente de onda do feixe de laser (4). Essa modulação permite a modulagem do feixe de recorte (4) de forma dinâmica e reconfigurável.

[066] O MLE (9) fornece a possibilidade, do fato de um feixe de laser gaussiano (4) gerar um único ponto de impacto e por meio da máscara de fase, (10) tal como mostrado na Figura 3, de distribuir sua energia através de modulação de fase de modo a gerar simultaneamente diversos pontos de impacto em seu plano de focalização.

[067] A invenção propõe, por tanto, gerar uma pluralidade de pontos de impacto de um único feixe de laser conformado por modulação de fase (um único feixe a montante e a jusante do MLE), através de contraste com os dispositivos do documento U.S. 2010/0133246, EP 1 279 386 e DE 10 2007 019 812, em que a pluralidade de pontos de impacto de laser é obtida por subdivisão de um feixe primário em uma pluralidade de feixes secundários (um único feixe a montante de um divisor de feixe e diversos feixes a jusante do divisor), sendo que cada feixe secundário gera um respectivo ponto de impacto.

[068] O feixe de laser (4) formado por modulação de fase é, então, direcionado para uma sucessão de espelhos (11) e lentes ópticas (12), dispostos para direcionar e focar o dito feixe formado por modulação de fase (4) na superfície da córnea (3) a ser recortada. Uma pluralidade de pontos de laser (13) é focada na córnea (3), sendo que cada ponto (13) pode alcançar uma operação de recorte da córnea (3).

[069] Com referência à Figura 2, os pontos de laser (13) diferentes obtidos são, por exemplo, espaçados uniformemente ao longo de duas dimensões do plano focal do feixe de laser (4) de modo a formar um padrão de grade de pontos de laser (13). A título de exemplo, a modulagem do feixe de laser (4) através de modulação de fase obtida com a máscara de fase (10) pode permitir a formação de um padrão compostos por três linhas de 7 pontos (13), espaçadas umas das outras por 45 μm de acordo com as duas dimensões do dito plano focal que corresponde ao plano de recorte.

[070] O número de pontos do padrão diminui quantas vezes for necessário para a operação de recorte cirúrgico. Além do tempo de recorte da córnea (3), a presente invenção permite outros aprimoramentos, tal como melhor qualidade de superfície após recorte ou uma quadra em mortalidade endotelial. Está claro que a presente invenção pode ser combinada com técnicas atuais de deslocamento rápido do feixe ou feixes (4) e em frequência de recorte alta para reforçar adicionalmente a velocidade de recorte.

[071] A modulação reconfigurável da frente de onda do laser de femtossegundo gera múltiplos pontos de recorte simultâneos, sendo que cada um tem uma posição controlada em uma superfície ou em um volume da córnea (3).

[072] Surge a partir do mencionado acima que a invenção realiza, portanto, uma operação de recorte cirúrgico de uma córnea, rápida e eficientemente à medida que executa diversos pontos de laser (13), sendo que cada um executa recorte e está de acordo com um perfil controlado.

[073] O MLE (9) pode também ser configurado para formar a frente de onda do feixe de laser (4) de qualquer outra forma. Por exemplo, o ponto de laser. Obtido para executar o recorte da córnea pode ter qualquer forma geométrica diferente de circular. Isso pode ter certas desvantagens dependendo da aplicação considerada, tal como um aumento na velocidade e/ou qualidade do recorte.

[074] Vantajosamente e com referência às Figuras 4 e 5, a superfície da córnea (3) a ser recortada é nivelada por meio de uma tira de nivelamento (14) bem conhecida do estado da técnica. Essa tira (14) permite o nivelamento da curvatura corneal, simplificando a trajetória de recorte dos pontos de laser (13) e aprimorando a velocidade de recorte. A tira (14) também serve como referência para o posicionamento de acordo com um eixo geométrico Z dos pontos de laser (13), isto é, de acordo com um eixo geométrico ortogonal para o plano de recorte. Dessa forma, a tira de nivelamento (14) permite melhor precisão de recorte de enxertos. Cada ponto (13) produz um impacto na córnea, vaporizando o tecido da dita córnea de modo a formar um ponto de recorte (23).

[075] Finalmente, para permitir posicionamento preciso da córnea (3) a ser recortada, o circuito compreende configuração de exibição confocal (15). Esse circuito (15) produz precisão de posicionamento próxima a um micrômetro da córnea de acordo com o eixo geométrico Z. Com referência à Figura 1, esse circuito (15) compreende um espelho dicroico (16) e uma lente de focalização (24) que podem refletir, direcionar e focar parte da intensidade do feixe (4) formado através de modulação de fase, especialmente do feixe (4) decorrente do MLE (9), em direção à superfície da córnea (3) a ser recortada. A outra parte da intensidade do feixe (4) formado é direcionada para uma matriz que compreende espelhos (17), uma lente (18) e um segundo espelho dicroico (19), dispostos para direcionar parte da intensidade do feixe (4) decorrente do espelho dicroico (16) em direção a um sensor de CCD (20) e, por outro lado, para direcionar um segundo feixe de laser (21), decorrente de uma segunda fonte de luz (22) para o espelho dicroico (16) e a superfície da córnea (3) a ser recortada. Esse circuito (15) não forma parte da invenção e não será descrito em mais detalhes.

[076] A invenção propõe um método original com base em modulação de fase da frente de onda de um feixe de laser. Para redistribuir a energia do dito feixe de laser. Em uma pluralidade de pontos de impacto distintos do dito feixe de laser. Diversos pontos de impacto são gerados a partir de um único feixe de laser modulado.

[077] Esse fenômeno pode ser visto como um fenômeno de interferência bidimensional. Cada porção do feixe de laser inicial decorrente da fonte é atrasada ou avançada relativamente à frente de onda inicial de modo que cada uma dessas porções seja redirecionada para produzir uma interferência construtiva em N pontos distintos no plano focal de uma lente. Essa redistribuição de energia em uma pluralidade de pontos de impacto ocorre apenas em um único plano (isto é, o plano de focalização) e não durante todo o percurso de propagação do feixe de laser modulado. Desse modo, a observação do feixe de laser. Modulado antes ou depois do plano de focalização não concede a possibilidade de identificação de uma redistribuição da energia em uma pluralidade de pontos de impacto distintos, devido a esse fenômeno que pode ser assimilado a interferências construtivas (que ocorrem apenas em um plano e não durante toda a propagação como no caso da separação de um feixe de laser inicial em uma pluralidade de feixes de laser secundários.).

[078] Para compreender melhor esse fenômeno de modulação de fase da frente de onda, a Figura 7 ilustra esquematicamente perfis dos perfis de intensidade 36a a 36e obtidos para três exemplos de circuitos ópticos distintos ilustrados esquematicamente na Figura 7.

[079] Conforme ilustrado na Figura 7, um feixe de laser 32 emitido por uma fonte de laser 31 produz um pico de intensidade 36a com um formato gaussiano em um ponto de impacto 35a em um plano de focalização 34.

[080] A inserção de um divisor de feixe 37 entre a fonte 31 e o plano de focalização 34 induz a geração de uma pluralidade de feixes de laser secundários. 32’, sendo que cada feixe de laser Secundário 32’ produz um respectivo ponto de impacto 35b, 35c no plano de focalização 34 dos feixes de laser secundários. 32’.

[081] Finalmente, a inserção entre a fonte 31 e o plano de focalização 34 de um MLE 38 programado por meio de uma máscara de fase que forma um valor definido de modulação induz a modulação da fase da frente de onda do feixe de laser 32 decorrente da fonte 31. O feixe de laser 32’’ para qual a fase da frente de onda foi modulada concede a possibilidade de induzir a produção de diversos picos de intensidade 36d, 36e separados espacialmente no plano focal 34 do feixe de laser, sendo que cada pico 36d, 36e corresponde a um respectivo ponto de impacto 35d, 35e que produz um recorte.

[082] O método original de acordo com a invenção com base em uma modulação da fase da frente de onda concede a possibilidade de gerar diversas bolhas de cavitação simultâneas sem qualquer multiplicação do feixe de laser Inicial produzido pela fonte de laser de femtossegundo, em contraste com sistemas e métodos propostos no estado da técnica que utilizam dispositivos de duplicação de feixe óptico tais como divisores de feixe (consultar os documento U.S. 2010/0133246, EP 1 279 386 e DE 10 2007 019 812).

[083] Para compreender melhor esse fenômeno de modulação, um exemplo é uma onda que se espalha ao longo de um sistema óptico que será absorvida em uma lente fina de foco f. Os campos elétricos de objeto E(r,z) e imagem E( r',z') localizados respectivamente nos planos focais de objeto e imagem de uma lente são ligados pela relação a seguir: Por outro lado, o campo elétrico de uma solução de onda eletromagnética da equação de propagação pode ser expresso na forma: E(r z)= IE(r z)|ei (r'z) (r z) - E (r,z) 1E (r,z )|e , em que (r,z) é chamada fase espacial. Experimentalmente, é observado que a influência da fase espacial no campo de objeto tem uma grande influência na distribuição de amplitude no plano de imagem. Por meio de uma escolha cuidadosa da fase espacial no campo de objeto, é possível obter uma distribuição arbitrária da amplitude na imagem de campo (no presente caso, no ponto focal da lente). As mesmas considerações se aplicam quando os campos de objeto e imagem não coincidem com os planos focais. Deve ser dada consideração a propagação da onda no cálculo de fase (cálculo não detalhado aqui).

[084] O endereço digital do MLE facilita a programação. É possível ajustar finamente o MLE para produzir pontos de impacto uniformes 35d, 35e no plano de focalização 34, o que não é possível com a técnica de separação de feixe para qual dimensões e posições resultantes dos pontos de impacto 35b, 35c podem ser bastante heterogêneas e para qual, neste caso, não é possível corrigir esses defeitos dinamicamente, sendo que as técnicas de separação do feixe são baseadas em elementos ópticos rígidos.

[085] O ajuste fino do MLE é alcançado variando-se a máscara de fase usada para controlar o mesmo.

[086] O MLE pode ser ajustado posicionando-se um analisador de feixe (tal como uma câmera de CCD) no plano de focalização e projetando- se o feixe de laser. Modulado no analisador de feixe. Os valores da máscara de fase são, então, variados para onde picos de intensidade de dimensões uniformes distribuídas uniformemente são obtidos. Uma vez que a máscara de fase é calculada precisamente, a mesma pode ser utilizada em todos os dispositivos de recorte fabricados. É registrado como um valor definido de modulação nas memórias de meios de controle de dispositivos para controlar seu respectivo MLE por meio da dita máscara de fase. Então, uma vez calculada, a máscara de fase é fixada e não é modificada dependendo das propriedades (isto é, forma da frente de onda) do feixe de laser ao qual o MLE é ligado.

[087] Neste sentido, a máscara de fase é calculada independentemente da forma da frente de onda do feixe de laser. Antes da modulação contrário à máscara de fase de MLE usada para corrigir aberrações conforme proposto no estado da técnica.

[088] A título de exemplo, a modulação de fase produziu de modo experimental uma matriz de pontos de laser 35f a 35k de tal uniformidade que cada ponto 35f, 35g, 35h, 35i, 35j, 35k tem a mesma crista de fluência em menos do que cerca de 5%, uma medida tomada por meio de um sensor de CCD, conforme ilustrado na Figura 8.

[089] A geração simultânea de diversos pontos de impacto por duplicação de feixe também não controla fácil e precisamente a posição e as dimensões em corte transversal dos diferentes feixes secundários.

[090] Desse modo, a invenção concede a possibilidade de ter uma ferramenta de recorte eficiente, uma vez que os impactos de laser são obtidos com pontos de energia iguais, as bolhas de cavitação que puxam em pedaços os tecidos biológicos recortados terão tamanhos iguais. Isso dá a possibilidade de aprimorar a qualidade do resultado obtido com um plano de recorte homogêneo, em que as pontes de tecido residual têm, todas, o mesmo tamanho que permite a dissecação pelo praticante de qualidade aceitável considerando a importância da qualidade da condição de superfície do tecido recortado quando, por exemplo, isso é uma córnea. Os sistemas e métodos propostos no estado da técnica que utilizam dispositivos de duplica] de feixe óptico tais como divisores de feixe (consultar os documentos U.S. 2010/0133246, EP 1 279 386 e DE 10 2007 019 812) não produzem um plano de recorte uniforme devido à impossibilidade de controlar precisamente a colocação de cada feixe e a distribuição da energia em cada feixe, o que resulta em recorte de tecido não uniforme com pontes de tecido de tamanho diferente e a dissecação que é, por vezes, fácil e por vezes difícil e que falha em garantir uma condição de superfície aceitável do tecido recortado.

[091] Também, tendo inúmeros pontos de impacto idênticos, o diâmetro em corte transversal de uma pluralidade de feixes duplicados é maior do que o diâmetro em corte transversal de um feixe de laser de fase modulada de acordo com a invenção. Isso é devido ao fato de que os feixes duplicados precisam ser espaçados por uma distância suficiente para limitar o risco de interferências.

[092] Então, para gerar uma pluralidade de pontos de impacto, será mais fácil ligar um feixe de laser de fase modulada de acordo com a invenção a um elemento óptico que tem uma entrada de dimensões limitadas em vez de uma pluralidade de feixes de laser secundários.

[093] Por exemplo, o feixe de laser de fase modulada de acordo com a invenção é compatível com o uso de um dispositivo de varredura óptico composto por um (ou mais) espelho óptico articulado ao redor de pelo menos dois eixos geométricos.

[094] A integração de tal dispositivo de varredura óptico no dispositivo de recorte de acordo com a invenção desloca o padrão de pontos de impacto (formado pelo feixe de laser de fase modulada para distribuir a energia do feixe de laser em pelo menos dois pontos de impacto distintos) no plano de recorte em uma pluralidade de posições distintas. Tal sistema de deslocamento pode ser controlado pelos meios de controle do dispositivo de recorte.

[095] A invenção foi descrita para operações para recortar uma córnea (3) no campo de cirurgia oftalmológica, porém, é óbvio que pode ser usada por outro tipo de operação em cirurgia oftalmológica sem que se agaste do escopo da invenção. Por exemplo, a invenção encontra aplicação em cirurgia refrativa corneal, tal como o tratamento de ametropias, notavelmente miopia, hipermetropia, astigmatismo, no tratamento de perda de acomodação, notavelmente hipermetropia.

[096] A invenção também encontra aplicação no tratamento de catarata com incisão da córnea (3), recorte da cápsula de lente dianteira e fragmentação da lente. Finalmente, de uma forma mais geral, a invenção se refere a todas as aplicações clínicas ou experimentais na córnea (3) ou na lente de um olho humano ou animal.

[097] Ainda mais geralmente, a invenção refere-se ao campo vasto de cirurgia a laser e encontra uma aplicação vantajosa quando o propósito é recortar e, mais particularmente, vaporizar tecidos moles humanos ou animais, com um teor de água alto.

Claims

1. DISPOSITIVO (1) PARA RECORTAR UM TECIDO HUMANO OU ANIMAL, tal como uma córnea (3) ou uma lente cristalina, sendo que o dispositivo (1) compreende um laser de femtossegundo (2), que pode emitir um feixe de laser (4) como pulsos, e meios que direcionam e focam o feixe de laser (4) sobre ou no interior do tecido para seu recorte como tal, sendo que o dispositivo (1) compreende meios de modulagem (9) posicionados na trajetória do feixe de laser (4) para modular uma fase da frente de onda do feixe de laser (4), de acordo com um valor definido de modulação calculado para distribuir a energia do feixe de laser (4) em pelo menos dois pontos de impacto em seu plano focal, que corresponde a um plano de recorte, o dispositivo (1) sendo caracterizado pelos meios de modulagem (9) compreenderem um modulador de luz espacial com cristais líquidos, e em que o feixe de laser (4) é um único feixe a montante e a jusante do modulador de luz espacial.

2. DISPOSITIVO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, adicionalmente, meios de controle para controlar os meios de modulagem (9) do feixe de laser (4) com o uso do valor definido de modulação.

3. DISPOSITIVO (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo valor definido de modulação ser uma imagem bidimensional a ser exibida no modulador de luz espacial para ocasionar, através de reflexão, um deslocamento de fase espacial desigual do feixe de laser (4), de modo a induzir a distribuição de energia do feixe de laser (4) em pelo menos dois pontos de impacto em seu plano focal.

4. DISPOSITIVO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo valor definido de modulação ser uma imagem de escala de cinza bidimensional composta por um formato periódico repetido diversas vezes na imagem.

5. DISPOSITIVO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo valor definido de modulação ser calculado independentemente do formato da frente de onda do feixe de laser (4) antes da modulação.

6. DISPOSITIVO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela energia do feixe de laser (4) ser distribuída no plano focal em uma pluralidade de pontos de impacto de laser distintos, de modo a formar um padrão, sendo que cada ponto é capaz de fazer um recorte do tecido.

7. DISPOSITIVO (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelos pontos de impacto de laser do padrão serem espaçados uniformemente nas duas dimensões do plano focal, de modo a formar uma grade de pontos de laser (13).

8. DISPOSITIVO (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado por compreender, adicionalmente, um sistema de espelho óptico articulado ao redor de pelo menos dois eixos geométricos para mover o padrão no plano de recorte em uma pluralidade de posições distintas.