BRPI0813494B1

BRPI0813494B1 - Sonda a laser oftálmica com múltiplos pontos

Info

Publication number: BRPI0813494B1
Application number: BRPI0813494-4A
Authority: BR
Inventors: Jack R. Auld; Ronald T. Smith
Original assignee: Alcon, Inc.
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2019-07-23
Also published as: RU2435544C2; US20090015923A1; AU2008275454A1; US7566173B2; CN101754726B; RU2010104442A; CN101754726A; BRPI0813494B8; KR101181067B1; CA2684888C; WO2009009246A1; JP5848369B2; EP2162085B1; ES2412396T3; CA2684888A1; EP2162085A1; JP2010533034A; AU2008275454B2; JP2014079644A; MX2009011655A

Description

A presente invenção refere-se a uma sonda a laser para uso em procedimentos oftálmicos e mais particularmente a uma sonda a laser de múltiplos pontos para uso em fotocoagulação.

Anatomicamente, o olho é dividido em duas partes distintas - o segmento anterior e o segmento posterior. O segmento anterior inclui a lente e se estende da camada mais externa da córnea (o endotélio da córnea) até a parte posterior da cápsula da lente. O segmento posterior inclui a parte do olho atrás da cápsula da lente. O segmento posterior se estende a partir da face hialóide anterior até a retina, com a qual a face hialóide posterior do corpo vítreo está em contato direto. O segmento posterior é muito maior do que o segmento anterior.

O segmento posterior inclui o corpo vítreo - uma substância clara, sem cor, do tipo gel. Ocupa aproximadamente dois terços do volume do olho, dando ao mesmo a forma e formato antes do nascimento. É constituído de 1% de colágeno e hialuronato de sódio e 99% de água. O limite anterior do corpo vítreo é a face hialóide anterior, que toca a cápsula posterior da lente, enquanto a face hialóide posterior forma seu limite posterior, e está em contato com a retina.

A degeneração macular é uma condição médica encontrada predominantemente em adultos mais velhos nos quais o centro da forração interna do olho, conhecido como área macular da retina, sofre um afinamento, atrofia e em alguns casos sangramento. Isso pode resultar na perda de visão central, que resulta na incapacidade de ver detalhes finos, ler ou reconhecer rostos. De acordo com a Academia Americana de Oftalmologia, é a causa principal de perda de visão central e nos Estados Unidos, hoje, para as pessoas acima de cinquenta anos de idade.

Quando os vasos sanguíneos sob a retina sangram, uma forma de degeneração macular chamada de degeneração macular molhada, resulta. Em alguns casos, esse sangramento pode ser parado ou reduzido utili zando um procedimento conhecido como fotocoagulação. A fotocoagulação é uma técnica empregada por cirurgiões oftálmicos para tratar várias doenças oculares, uma das quais é a forma exsudativa (molhada) de degeneração macular. Nesse tratamento, raios de luz de laser são direcionados para dentro do olho focando em vasos sanguíneos anormais que estão crescendo sob a retina. Esse laser cauteriza os vasos para vedar os mesmos contra vazamento adicional na esperança de impedir a perda adicional de visão.

Utilizando a sonda a laser padrão com um ponto de feixe emitido, o cirurgião oftálmico tipicamente desliga e liga o feixe de laser em uma sucessão rápida com um pedal à medida que digitaliza o feixe através da superfície da retina para criar uma disposição unidimensional ou bidimensional de pontos queimados por laser fotocoagulados na retina. Pode levar um longo tempo para cobrir a área de retina desejada com pontos fotocoagulados utilizando uma sonda a laser de feixe único.

Uma sonda a laser de múltiplos pontos pode reduzir potencialmente o tempo necessário para se criar o padrão desejado de pontos de queima por laser. No entanto, de acordo com um laser com potência de feixe de laser limitada que já está operando em sua configuração de potência de laser máxima, uma sonda a laser de múltiplos pontos pode não reduzir necessariamente o tempo necessário para se criar o padrão de ponto de queima por laser desejado. Isso porque a potência de laser fixa P é dividida entre N pontos de laser de forma que a potência em um ponto de feixe determinado seja em média de apenas P/N. Portanto, para se criar uma queimadura equivalente, o tempo de exposição necessário é aproximadamente de N vezes o tempo de exposição para uma sonda a laser de feixe único. Portanto, apesar de apenas ser 1/N o número necessário de disparos de laser de uma sonda de feixe único, o tempo de exposição por disparo de feixe é N vezes o de uma sonda de feixe único. Logo, o tempo total para estabelecer a disposição de pontos de queima permanece igual.

No entanto, existem agora novos lasers de fotocoagulação disponíveis tal como o do Alcon Laboratories, Inc. NGL (Next Generation Laser) cuja intensidade de feixe desejada para criar um ponto de fotocoagulação ideal é uma pequena fração da intensidade de feixe disponível máxima. Se f for igual a 1/N, então um feixe de laser de múltiplos pontos com N feixes emitidos pode ser utilizado com o feixe de laser no nível de potência máximo e o tempo total para a criação dos padrões de ponto de coagulação desejados é apenas 1/N do tempo necessário com a sonda a laser de ponto único. Isso reduz o tempo total para cada operação e permite que mais operações sejam realizadas em um determinado dia, fazendo com que o custo total por operação seja reduzido. Portanto, seria desejável se ter uma sonda a laser de múltiplos pontos para a realização da fotocoagulação.

Sumário da Invenção

Em uma modalidade consistente com os princípios da presente invenção, a presente invenção é uma sonda a laser compreendendo uma fibra ótica emissora, ótica e duas ou mais fibras óticas de recebimento. A fibra ótica emissora emite um feixe de luz de laser. A ótica causa difração do feixe de luz emitido pela fibra ótica de emissão. As fibras óticas receptoras recebem, cada uma, um feixe de luz que sofreu difração pela ótica.

Em outra modalidade consistente com os princípios da presente invenção, a presente invenção é um acoplamento para uma sonda a laser compreendendo um alojamento, ótica localizada no alojamento e dois conectores, um localizado em cada lado da ótica. A ótica causa difração de um feixe de luz incidente.

Em outra modalidade consistente com os princípios da presente invenção, a presente invenção é uma sonda a laser oftálmica compreendendo uma fibra ótica emissora e ótica. A ótica causa difração do feixe de luz emitido pela fibra ótica emissora em dois ou mais feixes de luz que sofreram difração.

Deve-se compreender que ambas a descrição geral acima e a descrição detalhada a seguir são ilustrativas e explicativas apenas e não devem fornecer explicação adicional da invenção como reivindicada. A descrição a seguir, além da prática da invenção, apresenta e sugere vantagens adicionais e finalidades da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

Os desenhos em anexo, que são incorporados e constituem uma parte desse relatório descritivo, ilustram várias modalidades da invenção e juntamente com a descrição servem para explicar os princípios da invenção.

A figura 1 é uma vista transversal de um sistema de criação de imagem de fibra para fibra simples consistente com os princípios da presente invenção;

a figura 2 é uma vista transversal de um sistema de criação de imagem de fibra para fibra utilizando uma lente com uma grade de difração consistente com os princípios da presente invenção;

a figura 3 é uma vista transversal de uma extremidade distai de uma sonda a laser incluindo uma peça manual e uma cânula fixada de acordo com os princípios da presente invenção;

a figura 4 é uma representação de uma grade de difração que produz uma disposição de 2x2 de pontos de acordo com os princípios da presente invenção;

a figura 5 apresenta um sistema de criação de imagem utilizando uma grade de difração de acordo com os princípios da presente invenção;

as figuras 6A e 6B são uma vista transversal lateral e uma vista dianteira, respectivamente, de uma montagem de grade de superfície híbrida / grade de multiplexação de holograma de volume;

a figura 7 é uma vista transversal lateral do padrão de feixe produzido pela montagem de grade de superfície híbrida/grade de multiplexação de holograma de volume da figura 6;

a figura 8 é uma vista transversal de uma disposição de acoplamento de acordo com os princípios da presente invenção;

a figura 9 é uma vista parcial de uma sonda a laser de acordo com os princípios da presente invenção;

a figura 10 ilustra uma conexão entre a sonda a laser da figura 9 e a disposição de acoplamento da figura 8;

as figuras 11 e 12 são vistas de extremidade dos conectores fêmea e macho, respectivamente, de acordo com os princípios da presente invenção;

a figura 13 é uma vista transversal de uma sonda a laser;

a figura 14 é uma vista transversal de uma sonda a laser com uma grade de difração de acordo com os princípios da presente invenção;

a figura 15 é uma vista transversal explodida da ponta distai da sonda a laser da figura 14;

a figura 16 é uma vista transversal explodida da ponta distai de uma sonda a laser na qual a potência ótica é incorporada à grade de difração.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

É feita referência agora em detalhes às modalidades ilustrativas da invenção, exemplos das quais são ilustrados nos desenhos em anexo. Sempre que possível, as mesmas referências numéricas serão utilizadas por todos os desenhos para se referir a partes iguais ou similares.

A figura 1 é uma vista transversal de um sistema de criação de imagem de fibra para fibra simples consistente com os princípios da presente invenção. Na modalidade da figura 1, o sistema possui duas fibras 110, 120 e duas lentes 130, 140. A figura 110 emite um feixe de luz divergente que se origina de uma fonte de laser (não-ilustrada). O feixe divergente é colimado pela lente 130. Como é comumente sabido, a luz colimada é a luz cujos raios são paralelos com uma frente de onda plana. Esse feixe colimado é focado pela lente 140 em um ponto de diâmetro pequeno na face de entrada da fibra de recebimento 120. Nesse caso, as lentes 130, 140 são cada uma lentes anesféricas plano-convexas. Em uma lente anesférica plano-convexa, uma superfície é plana e a outra superfície é convexa com uma superfície anesférica precisa a fim de focar a luz com um ponto de diâmetro mínimo. Tal disposição fornece as mais baixas aberrações de feixe e pode resultar em um ponto de laser limitado por difração quase perfeito na fibra receptora 120.

Em uma modalidade da presente invenção, as fibras 110, 120 são fibras de 50 mícrons, 0,15 NA cada. As lentes são apropriadamente do tamanho certo para encaixar dentro de uma peça manual oftálmica padrão com um diâmetro interno de 0,0889 cm (0,035 polegada), tal como fabricado e vendido pela Alcon Laboratories, Inc.

A figura 2 é uma vista transversal de um sistema de criação de imagem de fibra para fibra utilizando uma lente com uma grade de difração. Na figura 2, o sistema inclui uma fibra emissora 110, uma lente 130, uma lente 140 com uma grade de difração 205, e três fibras receptoras 220, 230, 240. Na modalidade da figura 2, uma grade de difração 205 é localizada no lado plano da lente plano-convexa 140. Tal grade de difração é capaz de causar difração no feixe incidente em múltiplos feixes de saída que focam em pontos individuais como ilustrado. Nesse caso, a montagem de lente/grade 210 causa a difração do feixe incidente e foca o mesmo em dois pontos de feixe discretos diferentes. As profundidades de características de grade de superfície são projetadas de forma que cerca de um terço de luz sofra difração em cada ponto de difração e um terço da luz permaneça no ponto de ordem zero sem difração. Em tal caso, cada uma das três fibras receptoras 220, 230, 240 porta cerca de um terço da luz de laser a partir do feixe incidente.

Tal disposição produz múltiplos pontos de laser a partir de um único feixe de laser incidente. A grade de difração 205 na montagem de lente/grade 210 pode ser projetada para produzir um número de pontos de feixes que sofreu difração que pode ser acoplado a um número de fibras receptoras 220, 230, 240. Em um exemplo, a grade de difração pode ser projetada para causar a difração no feixe incidente de forma que quase 100% da luz seja direcionada para dentro dos feixes que sofreram difração (e o feixe de ordem zero seja suprimido). Em geral, tais grades podem ser projetadas para produzir um padrão de difração de feixes ao longo de uma linha ou em uma área bidimensional (como ilustrado na figura 4). A grade de difração 205 da figura 2 pode estar em contato físico direto com a lente 140 ou pode ser separada da mesma. Em tal caso, a grade de difração pode ser implementada por uma estrutura de polímero ou vidro que é separada da lente. A grade de difração 205 que é separada da lente convergente 140 pode estar localizada a jusante da lente de convergência 140, entre a lente convergente 140 e a lente de colimação 130, ou a montante da lente de colimação 130.

A figura 3 apresenta uma extremidade distai de uma sonda a laser incluindo uma peça manual e uma cânula fixada de acordo com os princípios da presente invenção. Na figura 3, a montagem de sonda a laser 300 inclui uma fibra de emissão 110, uma lente 130, uma lente com uma grade de difração 210, três fibras de recebimento 220, 230, 240, uma peça manual 310 e uma cânula 320. Cada uma das três fibras de recebimento 220, 230, 240 possui uma extremidade distai dobrada. Essas extremidades dobradas direcionam s pontos de laser que sofreram difração para diferentes locais produzindo, assim, um padrão de ponto. Quando a montagem de sonda a laser 300 é utilizada para fotocoagulação dos vasos sanguíneos da retina, as extremidades dobradas das fibras de recebimento 220, 230, 240 produzem um padrão de ponto que pode ser utilizado para coagular de forma mais rápida e eficiente os vasos sanguíneos. Cada vez que o laser é disparado, múltiplos pontos podem ser projetados na retina cobrindo uma parte maior de sua superfície.

A figura 4 é uma representação de uma grade de difração que produz uma disposição de 2x2 de pontos de acordo com os princípios da presente invenção. Na figura 4, a grade de difração 410 produz 4 pontos em uma área bidimensional. Cada um dos quatro pontos é alinhado com uma fibra de recepção 420, 430, 440, 450. Qualquer número de configurações de ponto diferentes pode ser implementado pelos desenhos diferentes de grade de difração 410.

A figura 5 apresenta um sistema de criação de imagem utilizando uma grade de difração de acordo com os princípios da presente invenção. Na figura 5, o sistema inclui uma fibra emissora 510, duas fibras receptoras 520, 530, e uma grade de difração 540. Na figura 5, as lentes refrativas foram removidas e substituídas pela grade de difração 540. Nesse caso, na borda da grade 540, um ângulo de dobra de cerca de 17 graus é necessário (para um sistema ótico de 1:1 de amplificação, 0,15 NA). As grades de relevo de superfície são capazes de alcançar uma eficiência de difração de quase 100% para ângulos de dobra pequenos, mas à medida que o ângulo de dobra aumenta, a eficiência de difração tende a cair rapidamente. Em tal caso, um holograma de volume pode ser utilizado como uma grade de difração.

As figuras 6A e 6B são uma vista transversal lateral e uma vista dianteira, respectivamente, de uma montagem de grade de superfície híbrida/grade de multiplexação de holograma de volume. Na figura 6A, a montagem de grade 600 inclui uma camada de grade de relevo de superfície 610, uma camada adesiva 620, uma camada de holograma de volume 630, e um substrato de vidro 640. A montagem de grade 600 possui uma região central (difração de grade de superfície) 615, e uma região periférica (difração de holograma de volume) 625. A montagem de grade 600 é geralmente circular em formato como ilustrado na figura 6B.

A região periférica (difração de holograma de volume) 625 implementa um holograma de volume. Em um holograma de volume, a grade de difração se encontra dentro da maior parte do volume do material de holograma. Um holograma de volume possui eficiências de difração de moderada a baixa para ângulos de dobra baixos (por exemplo, inferiores a 10 graus) e eficiência de difração potencialmente de 100% para ângulos de dobra maiores (por exemplo, superiores a 10 graus).

Portanto, a montagem de difração 600 causa uma difração eficiente para ângulos de dobra pequenos com região central (difração de grade de superfície) 615. A montagem 600 também causa difração eficiente para ângulos de dobra maiores com a região periférica (difração de holograma de volume) 625. A utilização de tal montagem 600 pode resultar em uma eficiência de difração de quase 100% em um volume restrito contido em uma peça manual ou sonda. Um padrão de feixe ilustrativo para a montagem de grade 600 é ilustrado na figura 7.

As figuras de 8 a 10 ilustram uma disposição de acoplamento de fibra de acordo com os princípios da presente invenção. A figura 8 ilustra um acoplamento. A ótica é localizada em um alojamento 830 que conecta o console de laser a uma sonda a laser descartável. Na figura 8, a ótica (nesse caso, a lente 130 e a lente com grade de difração 210 - apesar de outra ótica poder ser utilizada) está localizada no alojamento 830. Um conector ma cho 810 está localizado em uma extremidade do alojamento 830, e um conector fêmea 820 está localizado na outra extremidade do alojamento 830. Em uma modalidade, os conectores são conectores SMA padrão, apesar de outros tipos de conectores poderem ser empregados.

A figura 9 é uma vista parcial de uma sonda a laser de acordo com os princípios da presente invenção. Uma sonda a laser de múltiplos pontos descartável inclui um conector macho 910, uma bainha 920 que carrega uma ou mais fibras óticas, uma peça manual 930, e uma cânula 940 que confina em três fibras óticas 220, 230, 240 (cada uma com uma ponta dobrada).

A figura 10 ilustra uma conexão entre a sonda a laser da figura 9 e a disposição de conector da figura 8. Na figura 10, o conector macho 910 é engatado com o conector fêmea 820, acoplando, assim, a sonda a laser com a fonte de laser. Ótica confinada no alojamento 830 causa a difração do feixe incidente em múltiplos feixes que são transportados pelas fibras óticas 220, 230, 240.

As figuras 11 e 12 são vistas de extremidade de uma disposição de conector de acordo com os princípios da presente invenção. A figura 11 é uma vista de extremidade do conector fêmea e a figura 12 é uma vista de extremidade do conector macho. Uma esfera flexível 1110 engata a fenda 1210 e alinha adequadamente as fibras óticas (apresentadas como círculos pequenos). Outras características de alinhamento mecânico, tais como fendas e protuberâncias coincidentes, podem ser empregadas para alinhar as fibras óticas.

A figura 13 é uma vista transversal de uma sonda a laser. Na figura 13, a sonda a laser possui uma bainha de PVC 1310, uma peça manual 1320, uma fibra ótica 1330, e uma cânula 1340. Um feixe de laser é emitido a partir da extremidade distai da fibra 1330.

A figura 14 é uma vista transversal de uma sonda a laser com uma grade de difração de acordo com os princípios da presente invenção. Na figura 14, a grade de difração 1410 é encaixada na extremidade da cânula 1340. A fibra ótica 1330 termina dentro da cânula 1340 na frente da grade de difração 1340. Dessa forma, um feixe de laser emitido pela fibra ótica 130 passa através da grade de difração 1410. Como discutido anteriormente, a grade de difração 1410 produz múltiplos pontos de feixe que sofreram difração. Na figura 14, dois feixes que sofreram difração são ilustrados, mas em outras modalidades da presente invenção, qualquer número de feixes que sofreram difração pode ser produzido à medida que o feixe incidente passa através da grade de difração 1410. Em várias modalidades da presente invenção, uma grade de superfície, holograma de volume ou uma combinação dos dois pode ser empregada como discutido acima. Em outras modalidades, a grade de difração 1410 pode ser projetada para produzir diferentes padrões de ponto como discutido anteriormente.

A figura 15 é uma vista transversal explodida da ponta distai da sonda a laser da figura 14. Esse desenho ilustra mais claramente a disposição dos componentes e do percurso dos feixes. A figura 15 também inclui um cilindro de centralização 1510 que é projetado para centralizar a fibra ótica 1330 na cânula 1340. A extremidade distai da fibra ótica 1330 é posicionada a uma distância da grade de difração 1410 de forma que o feixe emitido pela fibra ótica 1330 possa expandir para preencher a grade de difração 1410 como ilustrado. A grade de difração 1410 causa a difração do feixe em múltiplas direções de forma que várias imagens virtuais apareçam no plano da fibra emissora.

A figura 16 é uma vista transversal explodida da ponta distai de uma sonda a laser na qual a potência ótica é incorporada à grade de difração 1610. A grade de difração 1610 é projetada para focar os feixes que sofreram difração. Por exemplo, a grade de difração pode ser projetada para emitir vários feixes que sofreram difração colimados. Os feixes que sofreram difração colimados resultam em um padrão de ponto mais concentrado na retina. Em outras modalidades, a grade de difração 1610 é projetada para gerar feixes que sofreram difração convergentes.

A partir do acima exposto, pode ser compreendido que a presente invenção fornece um sistema aperfeiçoado para a fotocoagulação da retina. Utilizando-se uma grade de difração ou montagem, um único feixe de laser incidente pode sofrer difração em um padrão de ponto adequado para a fotocoagulação de vasos sanguíneos de retina. A presente invenção é ilustrada aqui por meio de exemplo, e várias modificações podem ser realizadas pelos versados na técnica.

Outras modalidades da invenção serão aparentes aos versados na técnica a partir da consideração do relatório descritivo e prática da invenção descrita aqui. Pretende-se que o relatório descritivo e os exemplos sejam considerados comó ilustrativos apenas, com um verdadeiro escopo e espírito da invenção sendo indicados pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Sonda a laser compreendendo:

uma fibra ótica emissora (110) para emitir um feixe de luz;

ótica localizada no lado emissor da fibra ótica emissora que divide a luz emitida em uma disposição bidimensional de pontos de feixe discretos; e duas ou mais fibras óticas receptoras (220, 230, 240), cada uma das duas ou mais fibras óticas receptoras (220, 230, 240) localizadas opostas à figura ótica emissora (110), em que cada extremidade proximal respectiva das duas ou mais fibras óticas receptoras (220, 230, 240) é localizada em um plano paralelo à disposição bidimensional, pelo que cada ponto de feixe discreto é focado em uma fibra ótica receptora e cada uma das duas ou mais fibras óticas receptoras (220, 230, 240) é acoplada em um feixe de luz único difratado pelas óticas;

caracterizada pelo fato de que as ditas óticas compreendem uma disposição difrativa que compreende uma combinação de uma montagem (210, 600) de grade de superfície híbrida (610) e uma grade de multiplexação de holograma de volume (630), para difratar o feixe de luz emitido pela dita fibra ótica emissora de modo que o feixe de luz emitido pela dita fibra ótica emissora é difratado em dois oi mais feixes difratados de luz em uma disposição bidimensional de ponto de feixe discretos.

2. Sonda a laser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a montagem de grade (600) compreende ainda:

uma seção de grade de superfície circular (615) localizada em um centro da montagem de grade, a seção de grade de superfície para a difração de um feixe incidente em um ângulo de dobra menor; e uma seção de holograma de volume do tipo anel (625) localizada em torno de uma periferia da seção de grade de superfície, a seção de holograma de volume para causar a difração de um feixe incidente em um ângulo de dobra maior.

3. Sonda a laser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das duas ou mais fibras óticas receptoras

Petição 870190017144, de 20/02/2019, pág. 5/9 possui uma extremidade distal de dobra.

4. Sonda a laser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreendendo ainda um alojamento confinando as duas ou mais fibras óticas receptoras.

5 5. Sonda a laser, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 4, caracterizada pelo fato de que é adaptada como uma sonda a laser oftálmica.