“APARELHO PARA CIRURGIA OFTALMOLÓGICA”
A invenção se refere a um aparelho para cirurgia a laser oftalmológica, em particular reffativa.
A cirurgia no olho humano compreende inúmeros métodos de tratamento nos quais a radiação a laser é dirigida sobre o olho a fim de obter uma meta indicada de tratamento como uma conseqüência da interação da radiação a laser irradiada com o olho. No caso de cirurgia a laser refrativa, a meta de tratamento é uma alteração, por meio da radiação laser, das propriedades de formação de imagem do sistema óptico constituído pelo olho. Uma vez que a córnea, antes de tudo, é crucial para as propriedades de formação de imagem do olho humano, em muitos casos a cirurgia a laser refrativa no olho inclui um tratamento da córnea. Pela introdução visada de incisões e/ou remoção visada de material, uma alteração do formato da córnea é produzida; se pode falar, portanto, também de uma reformatação.
Um exemplo conhecido de uma reformatação da córnea para a finalidade de alterar suas propriedades refrativas é o LASIK (keratomileusis in-situ a laser). No caso de LASIK, um disco de cobertura superficial, o qual, nos círculos especialistas, é geralmente designado como retalho, é cortado da córnea. Em uma parte de sua borda, em uma região de articulação, o retalho é ainda contado ao tecido de córnea situado ao longo do lado, de modo que ele pode ser dobrado para o lado e posteriormente dobrado de volta novamente sem dificuldade. Para a finalidade de produção do retalho, dois métodos em particular foram empregados, por um lado um método mecânico por meio de uma microqueratome, e por outro lado um método de tecnologia a laser, em que por meio de radiação laser de femtosegundo (isto é, radiação laser pulsada com uma direção de peso dentro da faixa fs), uma incisão de profundidade planar é introduzida na córnea, que, exceto para a região de articulação, é guiada para fora da superfície de córnea. Depois de o retalhe que foi produzido ter sido dobrado para fora, uma remoção (ablação) do material a partir do estroma que foi exposto desta maneira é efetuada de acordo com um perfil de remoção predeterminado. O perfil de remoção especifica em qual ponto da córnea a quantidade de tecido que deve ser removida. E calculado desta maneira que, depois da remoção, a córnea tem um formato que é ótimo para o olho que está sendo tratado, e as aberrações ópticas anteriormente existentes do olho são corrigidas de forma tão extensiva quanto possível. Para o cálculo do perfil de remoção, métodos apropriados foram tomados disponíveis aos especialistas no campo por um tempo muito longo. Um laser de excímero, por exemplo, com um comprimento de onda de radiação na região de UV, a aproximadamente 193 nm, é empregado para a remoção.
Uma vez quando o perfil de ablação para o olho a ser tratado foi determinado, um cálculo é subsequentemente feito com relação a como a remoção desejada pode ser atingida de melhor maneira com a radiação laser (radiação terapêutica disponível. A radiação laser que é usada é normalmente radiação pulsada. E uma questão de cálculo, por conseguinte, uma seqüência de pulsos de laser no espaço e tempo, que, na interação com a córnea, em particular o estroma - origina-se em tomo da desejada reformatação da córnea.
Dispositivos de guia de feixe, a fim de guiar um feixe de laser sobre o olho a ser tratado de uma tal maneira que se origina a desejada sequência espacial e temporal dos pulsos de laser, são conhecidos como tais no estado da técnica. Em particular, os dispositivos de guia de feixe podem incluir uma unidade defletora, também conhecida como um escâner, servindo para a deflexão do feixe laser terapêutico na direção transversal (direção x-y), bem como componentes ópticos de focagem para focar o feixe de laser a uma posição vertical desejada (posição z). A unidade de deflexão pode, por exemplo, incluir um ou mais espelhos de deflexão controlados galvanometricamente.
Os dispositivos de guia de feixe, acima mencionados, são controlados por meio de um computador controlado por programa de acordo com o perfil de remoção. Uma vez que a invenção não é restrita por nenhum dispositivo ao uso no curso de LASIK, mas pode ser empregada em inúmeras intervenções de cirurgia a laser em relação ao olho, a seguir um perfil de tratamento será geralmente referido, de acordo com o qual os dispositivos de guia de feixe são controlados. Para intervenções com incisão, nas quais incisões são introduzidas na córnea ou em ou em outro componente do olho, o perfil pode representar um perfil de incisão que especifica em que ponto uma incisão tão profundamente deve ser feita.
O olho humano não é um objeto estacionário, mas está executando constantemente movimentos. Existem vários tipos de movimentos de olho, os quais são realizados, em parte, em escalas de tempo variáveis e com amplitudes variáveis. O que é importante é somente a observação que o olho nunca está parado. Isto também se aplica quando uma tentativa está sendo feita para a fixação do olhar em um certo objeto pré-definido; mesmo assim aparecem movimentos de fixação inevitáveis.
Para a finalidade de registrar os acima mencionados movimentos do olho, sistemas são conhecidos para rastrear o movimento do olho ou registro de movimento de olhar fixo (rastreadores de olho). Esses sistemas incluem normalmente pelo menos uma câmera que é dirigida sobre o olho e que registra seqüências de imagens da pupila, incluindo a íris circundante. Pela avaliação subsequente das seqüências de imagem por meio de apropriados algoritmos de análise de imagem, a posição atual da pupila e o curso de movimento da pupila podem ser estabelecidos. Em particular, o centro pupilar é puxado sobre em associação a isto. Pela orientação do perfil de tratamento com respeito ao centro pupilar que é monitorado desta maneira por tecnologia de câmera, ou com respeito a um ponto derivado de dito centro, a desejada seqüência espacial de pulsos de laser pode ser confíavelmente roteada sobre os pontos corretos da região de olho a ser tratada, a despeito dos inevitáveis movimentos de olho.
A base para a determinação de um perfil de tratamento apropriado é normalmente um exame do olho em seu estado atual. Para o tratamento de córnea refrativo, por exemplo, normalmente o conhecimento de pelo menos uma topografia e espessura da córnea é requerido. O conhecimento de outros ou de parâmetros adicionais do olho podem ser exigidos para o tratamento a ser executado - por exemplo, a profundidade da câmara anterior, a espessura do cristalino, a profundidade total do olho, e tais similares. Os parâmetros de um tal tipo são medidos não somente antes do início do tratamento, mas também, pelo menos parcialmente, durante e/ou depois do tratamento, por exemplo, a fim de registrar o curso do tratamento e, onde apropriado, intervir de maneira controlada no curso do tratamento e para examinar o resultado de tratamento.
Para o exame sem contato de parâmetros de olho, tais como, em particular, a espessura de córnea, dispositivos de medição interferométricos de coerência óptica foram tomados disponíveis por algum tempo, os quais operam, por exemplo, de acordo com o princípio de baixa coerência óptica (OLCR) ou tomografia de coerência óptica (OCT). Estes dispositivos de medição operam com radial de banda larga, de baixa coerência, e permitem às estruturas do olho (ou geralmente do tecido biológico a ser examinado) ser examinadas com uma resolução na região de 1 pm e mais fina. A tomografia por coerência óptica é um processo de formação de imagens que permite a geração de imagens de incisão. A reflectometria de baixa coerência óptica é apropriada, por outro lado, em particular para medições pontuais de uma dimensão de espessura ou dimensão de profundidade do olho, tal como, por exemplo, a espessura de córnea (paquimetria).
A medição da espessura de córnea (ou de uma outra dimensão de espessura ou dimensão de profundidade do olho) é dificultada pelos acima mencionados movimentos dos olhos. Se medições repetidas da espessura de córnea forem desejadas, por exemplo, durante uma operação em curso, então a medição deve ser feita, na extensão do possível, sempre no mesmo ponto da córnea ou pelo menos dentro de uma certa região da córnea (região de aceitância) na qual resultados confiáveis de medição podem ser esperados. Os movimentos de fixação do olho, todavia, podem ter o resultado que essa região de aceitação desaparece do ‘campo de visão’ do instrumento de medição paquimétrico e, por esta razão, a medição deve ser interrompida. Para os médicos, isto tem a conseqüência que nenhum dado medido pode ser registrado. Ele deve então ou rastrear a cabeça do paciente ou não executar qualquer outra medição.
O objetivo da invenção é o de simplificar as medições de espessura ou profundidade que se tomam necessárias dentro do escopo de um tratamento de cirurgia a laser do olho — seja antes, durante ou depois da operação - e tomá-las mais confiáveis.
Com uma visão de atingir este objetivo, de acordo com a invenção, um aparelho para cirurgia a laser oftalmológica, em particular reffativa, é provido, compreendendo:
- uma primeira fonte de radiação para prover um feixe de laser de tratamento,
- primeiros dispositivos de guia de feixe para a guia controlada por local e controlada por feixe do feixe do laser de tratamento sobre um olho a ser tratado,
- uma câmera para registrar uma imagem do olho a ser tratado,
- um arranjo de avaliação e controle, que avalia os dados de imagem da câmera para a finalidade de reconhecer os movimentos de olho,
- um dispositivo de medição interferométrico por coerência óptica para medir uma dimensão de espessura ou dimensão de profundidade, em particular uma espessura de córnea, do olho, o dispositivo de medição incluindo uma segunda fonte de radiação provendo um feixe de medição e também segundos dispositivos de guia de feixe a fim de direcionar o feixe de medição sobre o olho.
De acordo com a invenção, os segundos dispositivos de guia de feixe incluem pelo menos um elemento de guia de feixe que é disposto móvel para a finalidade de alterar a posição de feixe do feixe de medição, a unidade de avaliação e controle sendo configurada para controlar o elemento de guia de feixe de uma maneira dependendo dos movimentos de olho registrados de tal maneira que a posição do feixe de medição segue os movimentos de olho.
A invenção, consequentemente, ensina o conceito de usar os dados de um rastreador de olho que registra os movimentos de olho para a finalidade de controlar o dispositivo de medição, de modo que, no curso de implementação da medição, o feixe de medição sempre incide substancialmente no mesmo ponto da superfície de córnea ou pelo menos na mesma região da superfície de córnea. O rastreamento, automatizado desta maneira, do feixe de medição, de uma maneira que depende dos movimentos detectados do olho, permite um número muito grande de medições em sucessão temporariamente curta, permitindo uma documentação e/ou controle precisos do curso do tratamento. A dificuldade do rastreamento manual nos sistemas anteriores, por outro lado, tem o resultado que, cada vez mais, grandes intervalos de tempo aparecem entre as medições consecutivas. Além disso, a solução de acordo com a invenção garante uma alta confiabilidade de medição, uma vez que o acoplamento do dispositivo de medição ao rastreador de olho permite uma orientação constantemente precisa do feixe de medição sobre um predeterminado ponto ou sobre uma predeterminada região do olho.
A exigência para controlar o elemento de guia de feixe do dispositivo de medição de uma tal maneira que a posição do feixe de medição segue o movimento de olho não necessariamente implica em um rastreamento contínuo do feixe de medição para os movimentos de olho atualmente registrados. Como já mencionados, uma região de aceitação pode ter sido determinada, dentro da qual o feixe de medição sobre a superfície de córnea pode estar localizado, sem que isto tenha efeitos significantes sobre a precisão da medição. Todavia, tão logo o feixe de medição abandone a região de aceitação, um rastreamento do feixe de medição é efetuado, de modo que sua posição fica situada somente dentro da região de aceitação. Em associação a isto, condições limites adicionais podem ter que ser satisfeitas, as quais são destinadas a prevenir os desnecessários movimentos de rastreamento do feixe de medição. Por exemplo, uma tal condição limite pode ser aquela que o feixe de medição deve ter ao deixar a acima mencionada região de aceitação por pelo menos um período de tempo predeterminado antes de um rastreamento do feixe de medição ter lugar. Breves partes separadas podem ser filtradas desta maneira. Deve ser pelo menos assegurado que, nos momentos nos quais o dispositivo de medição está realizando uma medição, o feixe de medição seja substancialmente orientado para o predeterminado ponto ou a região de aceitação. Uma vez que o rastreamento do feixe de medição é possível comparativamente rapidamente, somente muito breve antes da medição pretendida é concebível ajustar a posição do feixe de medição de uma maneira dependente da posição então atual do olho ou da pupila. Naturalmente, é similarmente possível realizar operações para rastrear o feixe de medição também quando nenhuma medição é iminente.
Em uma modalidade preferida, o elemento de guia de feixe é espelho de deflexão, a partir do qual o feixe de medição alcança o olho sem outra deflexão sobre um espelho. Desde que o espelho de deflexão esteja situado no trajeto de um outro feixe de luz do aparelho de cirurgia a laser que é dirigido sobre o olho, o espelho de deflexão é convenientemente um espelho transmitindo parcialmente. Por exemplo, tal um outro feixe de luz pode se uma luz de fixação emitida a partir de uma fonte ou luz de fixação.
Para a finalidade de alterar a posição do feixe de medição sobre o olho, o espelho de deflexão pode ser disposto para ser capaz de se inclinar em tomo de pelo menos um eixo de inclinação. Altemativamente ou adicionalmente, ele pode ser disposto para ser ajustável retilineamente ao longo de pelo menos uma direção linear.
Já foi mencionado que não é necessário, em cada caso, adaptar a posição do feixe de medição continuamente a cada movimento de olho registrado. Por conseguinte, de acordo com um outro desenvolvimento preferido da invenção, a unidade de avaliação e controle pode ter sido configurada para rastrear o feixe de medição para os movimentos de olho pelo controle do elemento de guia de feixe somente quando os movimentos de olho registrados satisfazem pelo menos uma condição predeterminada. Uma tal condição predeterminada para o rastreamento do feixe de medição pode ser, por exemplo, que o olho se moveu por pelo menos uma extensão predeterminada em relação a uma posição de referência. A posição de referência pode, por exemplo, se relacionar à posição do centro de pupila. Os atuais rastreadores de olho que se encontram no mercado e seu software de avaliação de imagem são capazes de calcular a posição atual do centro de pupila a partir dos dados de imagem registrados. Por exemplo, a posição do centro de pupila no início da cirurgia a laser pode ser usada como uma primeira posição de referência, e o feixe de medição pode ser orientado em relação a esta primeira posição de referência. Enquanto o centro de pupila estiver posicionado subsequentemente dentro de uma região predeterminada (definida, por exemplo, por um predeterminado raio) em tomo da primeira posição de referência, nenhum rastreamento do feixe de medição pode ser realizado. Isto pode ocorrer, por exemplo, de uma tal maneira que uma nova posição de referência é estabelecida com base na informação atual acerca da posição do centro de pupila, e o feixe de medição é agora orientado com respeito a uma nova posição de referência. A nova posição de referência pode, por exemplo, ser uma posição média do centro de pupila depois de abandonar a prévia região de aceitância. Dependendo da nova posição de referência, uma nova região de aceitância é então estabelecida, novamente na forma, por exemplo, de um círculo circunscrito em tomo da nova posição de referência com um raio predeterminado. Será entendido que outros procedimentos e condições para o rastreamento do feixe de medição de uma maneira dependente dos movimentos do olho são possíveis a qualquer tempo.
A invenção será elucidada mais detalhadamente a seguir com base no único desenho. O último mostra, em representação de blocos esquemáticos, uma modalidade de exemplo de um aparelho para cirurgia a laser refrativa no olho. No desenho, um olho a ser tratado por cirurgia a laser, por exemplo, cirurgia a laser refrativa, está esquematicamente indicado em 10. A córnea do olho 10 e também a margem de pupila são mostradas em 12 e 14, respectivamente.
O aparelho de cirurgia a laser que está representado exibe, de uma maneira conhecida por si, uma fonte 18 de luz de fixação que emite um (fraco) feixe 18’ de luz de fixação e é visualizado pelo paciente para a finalidade de fixação do olho.
Além disso, o aparelho de cirurgia a laser inclui um laser terapêutico 20 que emite radiação de tratamento 20’ que é dirigida para sobre um par de espelhos de escâner 24, 24’ via uma lente 22 é roteada sobre o olho 10 via um espelho de deflexão 26 transmitindo parcialmente. Para um tratamento LASIK, o laser 20 pode ser, por exemplo, um laser de excímero, cujo comprimento de onda de radiação situa-se na região de UV, por exemplo, em 193 nm. Será entendido que para outros objetivos de tratamento, outros comprimentos de onda de tratamento podem também ser usados, se desejados, também na região infravermelha. Os espelhos de escâner 24, 24’ são, por exemplo, controláveis galvanometricamente e são controlados conjuntamente com o laser 20 por um computador controlado por programa C de acordo com um perfil de tratamento perviamente calculado. O computador C representa uma unidade de avaliação e controle no sentido da invenção.
O aparelho de cirurgia a laser possui, além disso, um dispositivo para rastrear os movimentos de olho (rastreador de olho). O rastreador de olho inclui uma câmera 30, com a qual, via um espelho de deflexão de transmissão parcial 28 na direção de uma seta 32, imagens do olho - em termos concretos, da pupila e da íris - podem ser registradas. Os dados de imagem da câmera 30 são então avaliados no computador C por meio de software de análise de imagem, a fim de rastrear os movimentos do olho que o paciente, em geral, não pode evitar, a despeito da fixação tentada do lance de olho sobre o feixe de fixação 18’. Os movimentos de olho detectados são levados em conta pelo computador C no controle dos espelhos de escâner 24, 24’, a fim de, desta maneira, manter o perfil de tratamento orientado tão constantemente quanto possível em relação a um ponto de referência predeterminado do olho, que é situado, por exemplo, sobre a superfície da córnea.
Integrado no aparelho de cirurgia a laser está, em adição, um dispositivo de medição 34 para reflectometria de baixa coerência óptica (OLCR), que inclui, de uma maneira conhecida por si, uma fonte de radiação (por exemplo, SLED, ASE, laser supercontínuo), cujo feixe de medição é dirigido para sobre o olho 10 via um espelho de deflexão de transmissão parcial 42. O dispositivo de medição 34 recebe radiação refletida a partir do olho 10 via o espelho de deflexão 42 no mesmo trajeto sobre o qual a radiação de medição do dispositivo de emissão 34 é emitida. Isto está ilustrado por uma seta de cabeça dupla 36.
O dispositivo de medição 34 mede pelo menos uma vez, mas preferivelmente várias vezes, a espessura de córnea e, se desejado, uma ou mais outras dimensões de espessura o dimensões de profundidade (por exemplo, a profundidade da câmara anterior) do olho 10 a ser tratado. Convenientemente, uma medição da espessura da córnea é efetuada pelo menos uma vez antes do início da cirurgia a laser e uma outra vez depois da conclusão da cirurgia a laser. Preferivelmente, medições também são efetuadas continuamente durante a cirurgia a laser, por exemplo, a intervalos regulares predeterminados. O dispositivo de medição 34 fornece seus dados de medição para o computador C que é capaz de representar os resultados de medição numericamente e/ou graficamente, por exemplo, em uma unidade de exibição 50. Onde exigido, o computador C pode também ter sido configurado para armazenar os resultados de medição e, subsequente à operação, para realizar a impressão de um perfil de medição que contém os resultados obtidos dentro do escopo das médicos consecutivas. No entanto, a exibição dos resultados de medição na unidade de exibição 50 é vantajosa, na medida em que ela permite ao operador monitorar o progresso do tratamento diretamente. Onde exigido, o computador C ou seu programa de controle pode ter sido configurado de uma tal maneira que ele é receptivo a intervenções corretivas do operador se adapta ao curso de tratamento apropriadamente. Tais intervenções corretivas podem ser possíveis, por exemplo, via um aparelho de entrada que não está representado em qualquer detalhe e como qual o computador C está acoplado.
O espelho de deflexão 42, via o qual o feixe de medição é acoplado no trajeto de feixe comum da luz de fixação 18’ e do feixe de laser terapêutico 20’, é disposto de forma móvel em relação aos dois outros espelhos de deflexão 26, 28, mais precisamente, no presente caso de exemplo, de maneira giratória, como indicado por uma seta de cabeça dupla 52. Em associação a isto, o espelho de deflexão 42 é capaz de girar em tomo de pelo menos um eixo de inclinação que é substancialmente paralelo ao plano x-y do aparelho de cirurgia a laser.
De acordo com a concepção atual, o plano x-y é o plano que é paralelo à direção de incidência do feixe laser terapêutico 20’ (direção z). Pela inclinação do espelho de deflexão 42 em tomo de um eixo de inclinação situado de uma tal maneira, a parte do feixe de medição que se choca com o olho 10 pode ser girada, e, portanto, a posição incidente deste feixe de laser pode ser alterada. Preferivelmente, o espelho de deflexão 42 é capaz de girar em tomo de dois eixos de inclinação mutuamente perpendiculares, cada situado substancialmente paralelo ao plano x-y, de modo que a posição do feixe de medição sobre o olho 10 pode ser alterada bidimensionalmente. Para a finalidade de ajustar o espelho de deflexão 42, dispositivos de posicionamento galvanométricos, por exemplo, podem ser providos, tais como são conhecidos por si no campo especializado para o acionamento de espelhos de escâner (por exemplo, os espelhos 24, 24’). Outros tipos de acionamento são, naturalmente, não excluídos, por exemplo, acionamentos eletro motores ou piezelétricos. Os dispositivos de posicionamento acima mencionados do espelho de deflexão 42 são controlados pelo computador C, isto sendo indicado no desenho por uma conexão de controle 54.
Como uma alternativa para uma capacidade de giro do espelho de deflexão 42, o último pode também ser ajustado no plano x-y sem modificar assim sua orientação em relação ao plano x-y. Também desta maneira, um deslocamento da posição do feixe de medição sobre o olho é capaz de ser originado.
O computador C controla o espelho de deflexão 42 de uma maneira dependente da posição do olho - mais precisamente, a posição do centro da pupila - determinada a partir dos dados de imagem da câmera 30. Desta maneira, a posição do feixe de medição pode ser rastreada de uma maneira dependente dos movimentos de olho registrados, garantindo que a medição de espessura sempre seja realizada em uma região da córnea que permite declarações acerca da espessura da córnea. Para fornecer um exemplo numérico, na assunção de um espaçamento entre o olho 10 e o espelho de deflexão 42 de, por exemplo, 445 mm, e na Assumpção de um deslocamento do ponto de córnea visualizado a partir do feixe de medição por, por exemplo, 1,0 mm, o espelho de deflexão 42 deve ser inclinado por, por exemplo, 0,065°, a fim de obter a inclinação requerida do feixe de medição por 0,13° 5 que é necessária para que o feixe de medição continue a incidir substancialmente no mesmo ponto da córnea.