ES2618323T3 - Device for the treatment and diagnosis of eye tissues - Google Patents

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ES2618323T3
ES2618323T3 ES02714194.4T ES02714194T ES2618323T3 ES 2618323 T3 ES2618323 T3 ES 2618323T3 ES 02714194 T ES02714194 T ES 02714194T ES 2618323 T3 ES2618323 T3 ES 2618323T3
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Abstract

Dispositivo para el tratamiento óptico mínimamente - hasta no-invasivo y la detección de tejidos del ojo, con un láser pulsado (1) y un dispositivo para el enfoque de la radiación con láser en una muestra lineal, superficial o tridimensional, desarrollándose la trayectoria de los rayos del tratamiento desde el láser (1) al ojo (12) del paciente a través de un interruptor rápido (3), de un sistema de desviación x-y (4), de una óptica de ampliación (5), de un primer divisor de haz (6) y de una óptica de enfoque (9) con un ajuste de precisión de dirección z (8), siendo el primer divisor de haz (6) transparente para una parte de la radiación dirigida al ojo (12) en dirección de un detector (7) para la medición y el control de la potencia, así como para la radiación procedente del ojo (12) en dirección de una trayectoria de rayos de valoración, diseñándose el interruptor (3) para conmutar la potencia de los pulsos de radiación con láser entre un nivel de tratamiento, en el que se obtiene un efecto terapéutico, y un nivel de diagnóstico, que es menor que el nivel de tratamiento, y en el que se produce fluorescencia generada de forma intraocular en el tejido de córnea mediante la excitación de multifotones, poseyendo los pulsos de radiación con láser - frecuencias de repetición en la gama de megahercios, y - energías de pulso en la gama de picojulios o en la gama de nanojulios, y - enfocándose en un diámetro menor de 5 μm, y comprendiendo el dispositivo además: - dispositivos (6, 13, 15, 16, 17) para la medición de la citada fluorescencia generada por la excitación de multifotones.Device for minimally optical treatment - even non-invasive and detection of eye tissues, with a pulsed laser (1) and a device for focusing laser radiation on a linear, surface or three-dimensional sample, developing the trajectory of the rays of the treatment from the laser (1) to the eye (12) of the patient through a quick switch (3), a deviation system x and (4), an optical lens (5), a first divider beam (6) and focusing optics (9) with a precision adjustment of z direction (8), the first beam splitter (6) being transparent for a portion of the radiation directed to the eye (12) in the direction of a detector (7) for the measurement and control of the power, as well as for the radiation coming from the eye (12) in the direction of a titration ray path, the switch (3) being designed to switch the pulse power of laser radiation between a treatment level to, in which a therapeutic effect is obtained, and a level of diagnosis, which is lower than the level of treatment, and in which fluorescence generated intraocularly in the cornea tissue is produced by the excitation of multifotons, possessing the laser radiation pulses - repetition frequencies in the megahertz range, and - pulse energies in the picojoule range or in the nanojoule range, and - focusing on a diameter less than 5 μm, and the device also comprising: - devices (6, 13, 15, 16, 17) for the measurement of said fluorescence generated by the excitation of multifotons.

Description

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DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Dispositivo para el tratamiento y el diagnóstico de tejidos del ojo Device for the treatment and diagnosis of eye tissues

La invención se refiere a un dispositivo para la cirugía ocular mínimamente -hasta no-invasivo mediante el The invention relates to a device for minimally-even non-invasive eye surgery by means of the

5 tratamiento óptico del tejido por medio de radiación con láser. Preferiblemente el dispositivo de cirugía de córnea refractiva sirve para el tratamiento de vista defectuosa, pudiéndose también llevar a cabo un diagnóstico y un control de la terapia "on-line". El dispositivo también puede utilizarse para otras intervenciones en el ojo, por ejemplo, para la terapia de glaucoma, a fin de permitir de nuevo, mediante la separación de tejido inducida por láser (perforación de canal), la evacuación regulada del agua de cámara o reducir la producción de agua de cámara a través de la 5 optical treatment of the tissue by means of laser radiation. Preferably, the refractive corneal surgery device is used for the treatment of defective vision, and diagnosis and control of the online therapy can also be carried out. The device can also be used for other interventions in the eye, for example, for glaucoma therapy, in order to again allow, by laser-induced tissue separation (canal perforation), the regulated evacuation of chamber water or reduce chamber water production through the

10 eliminación parcial del cuerpo ciliar. Además pueden diagnosticarse y tratarse con láser (puncionar) quistes y tumores y otras modificaciones tisulares patológicas en y dentro del ojo. 10 partial removal of the ciliary body. In addition, cysts and tumors and other pathological tissue modifications in and inside the eye can be diagnosed and treated with laser (puncture).

Hasta ahora, la cirugía de córnea refractiva se realiza normalmente con métodos mecánicos invasivos, por medio de radiación con láser o de una combinación de métodos mecánicos con un tratamiento de láser. Until now, refractive cornea surgery is usually performed with invasive mechanical methods, by means of laser radiation or a combination of mechanical methods with a laser treatment.

En el tratamiento con radiación con láser sin métodos mecánicos se utiliza normalmente un láser excimer con una In laser treatment without mechanical methods, an excimer laser with a normal

15 longitud de onda de láser que se absorbe bien en el campo ultravioleta (UV) con longitudes de pulso en la gama de nanosegundos. El proceso de ablación se basa en la así llamada fotoablación. En el tratamiento con el láser excimer se quita de la superficie de la córnea, empezando por la así llamada capa epitelial, tejido con una profundidad aproximada de 100 gm, a fin de conseguir una corrección de la capacidad refractaria. La curación relativamente mala como consecuencia de la separación óptica de la capa epitelial representa un inconveniente. 15 laser wavelength that is well absorbed in the ultraviolet (UV) field with pulse lengths in the nanosecond range. The ablation process is based on the so-called photoablation. In the treatment with the excimer laser, it is removed from the surface of the cornea, starting with the so-called epithelial layer, tissue with an approximate depth of 100 gm, in order to achieve a correction of the refractory capacity. Relatively poor healing as a result of the optical separation of the epithelial layer represents an inconvenience.

20 Por el contrario, en el así llamado procedimiento LASIK, una parte superior de la córnea se "levanta" parcialmente en primer lugar con un dispositivo mecánico (microqueratomo). La lámina de córnea parcialmente separada, el así llamado flap, se levanta por un lado liberando la capa de tejido situada debajo para la eliminación del tejido. A continuación sigue la ablación óptico de tejido por medio de un láser excimer de UV. Después del tratamiento con láser, el flap se repliega y se adhiere a la córnea a través de fuerzas de adhesión. El aplanamiento de la córnea así 20 On the contrary, in the so-called LASIK procedure, an upper part of the cornea is partially "lifted" first with a mechanical device (microkeratome). The partially separated cornea sheet, the so-called flap, is lifted on one side, releasing the tissue layer below for tissue removal. The optical tissue ablation follows by means of a UV excimer laser. After laser treatment, the flap retracts and adheres to the cornea through adhesion forces. The flattening of the cornea as well

25 generado sirve para la corrección de la miopía. El inconveniente de este tratamiento consiste en el porcentaje relativamente alto (normalmente un 5%) de complicaciones como consecuencia de la intervención mecánica inicial. Además, a causa del efecto mecánico, por ejemplo, fuerte fricción, el flap puede resbalar de nuevo también mucho tiempo después de la terapia. 25 generated serves to correct myopia. The drawback of this treatment consists in the relatively high percentage (usually 5%) of complications as a result of the initial mechanical intervention. In addition, because of the mechanical effect, for example, strong friction, the flap can slide again too long after therapy.

Por consiguiente, resulta de especial importancia el intento de una terapia óptica mínimamente -hasta no-invasiva Therefore, the attempt of a minimally-even non-invasive optical therapy is of particular importance

30 en el interior de la córnea, especialmente en la así llamada capa de estroma, sin dañar la superficie del ojo. Esto puede llevarse a cabo en principio mediante radiación con láser enfocada de gran intensidad con longitudes de onda en el campo de longitudes de onda (NIR) visible y próximo al infrarrojo de hasta 1200 nm aproximadamente. 30 inside the cornea, especially in the so-called stroma layer, without damaging the surface of the eye. This can be carried out in principle by high intensity focused laser radiation with wavelengths in the field of visible wavelengths (NIR) near infrared of up to approximately 1200 nm.

El desprendimiento de material se realiza normalmente en caso de intensidades extremadamente elevadas en el campo de órdenes de magnitud de GW/cm y TW/cm mediante ionización de biomoléculas como consecuencia de la 35 absorción de multifotones no resonante. Los primeros electrones libres así generados activan un proceso que da lugar a la rotura óptica inducida por láser y a la formación de plasma a través de los efectos de amplificación cumulativos a causa del efecto recíproco con el campo electromagnético de la radiación con láser y la absorción de energía asociada al mismo mediante la radiación inversa debida a la desviación. Por medio de la rápida dilatación del plasma se crea un campo de alta presión dinámico que provoca la generación de una onda de choque que se The shedding of material is normally carried out in case of extremely high intensities in the field of orders of magnitude of GW / cm and TW / cm by ionization of biomolecules as a consequence of the absorption of non-resonant multifotons. The first free electrons thus generated activate a process that results in laser-induced optical rupture and plasma formation through cumulative amplification effects due to the reciprocal effect with the electromagnetic field of laser radiation and the absorption of energy associated with it by inverse radiation due to deviation. Through the rapid expansion of the plasma a dynamic high pressure field is created that causes the generation of a shock wave that is

40 expande radialmente. El porcentaje de ablación de material provocado por ondas de choque y por la formación de burbujas (burbujas de cavitación, burbujas de gas) se denomina fotodisrupción [Juhasz y otros IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 5 (1999) 902-909]. Los fragmentos de ablación también pueden transportarse de forma optomecánica fuera del campo de interacción [Loesel y otros Appl. Phys. B 66 (1998) 121128]. 40 expands radially. The percentage of material ablation caused by shock waves and bubble formation (cavitation bubbles, gas bubbles) is called photodisruption [Juhasz and other IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 5 (1999) 902-909]. Ablation fragments can also be transported optomechanically outside the field of interaction [Loesel and other Appl. Phys. B 66 (1998) 121128].

45 Hasta ahora los ensayos se realizaban con pulsos de nanosegundos, pulsos de picosegundos y pulsos de femtosegundos [por ejemplo, Krasnov. Arch. Ophthalmol. 92(1974)37-41; Stern y otros Arch. Ophthalmol. 107 (1989) 587-592; Niemz y otros Lasers Light Ophthalmol. 5 (1993) 149155; Vogel y otros Invest. Light Ophthalmol. 5 (1993) 149-155; Juhasz y otros Lasers Surg. Med. 19 (1996) 23-29]. 45 So far the tests were carried out with nanosecond pulses, picosecond pulses and femtosecond pulses [for example, Krasnov. Arch. Ophthalmol. 92 (1974) 37-41; Stern and others Arch. Ophthalmol. 107 (1989) 587-592; Niemz and other Lasers Light Ophthalmol. 5 (1993) 149155; Vogel and others Invest. Light Ophthalmol. 5 (1993) 149-155; Juhasz and other Lasers Surg. Med. 19 (1996) 23-29].

Los pulsos de nanosegundos requieren elevadas energías de pulso y muestran, como consecuencia de un alto The nanosecond pulses require high pulse energies and show, as a consequence of a high

50 porcentaje de energía mecánica elevada, sólo posibilidades terapéuticas limitadas en el campo de la cirugía de córnea (Steinert and Puliafito). The Nd: YAG laser in opthalmology. Filadelfia, PA: W.B. Saunders, 1985: 11-21). El umbral para la rotura terapéutica desciende en el empleo de pulsos más cortos. Gracias al uso de pulsos de energía reducida es posible reducir el porcentaje de energía mecánica destructiva como se ha demostrado por medio de la utilización de pulsos de picosegundos. No obstante, aquí tampoco se consiguió ningún tratamiento óptimo, lo que 50 percentage of high mechanical energy, only limited therapeutic possibilities in the field of corneal surgery (Steinert and Puliafito). The Nd: YAG laser in opthalmology. Philadelphia, PA: W.B. Saunders, 1985: 11-21). The threshold for therapeutic rupture drops in the use of shorter pulses. Thanks to the use of reduced energy pulses it is possible to reduce the percentage of destructive mechanical energy as demonstrated by the use of PS pulses. However, no optimal treatment was achieved here, which

55 debe atribuirse especialmente a la formación de burbujas [Niemz y otros Lasers Light Ophthalmol 5 (1993) 149-155; Gimpel y otros Int. Ophthalmol. Clin. 37(1997)95-102; Ito y otros J. Refract. Surg. 12(1996)721-728]. Así, el diámetro de las burbujas de cavitación en el empleo de pulsos de nanosegundos es normalmente de 1 mm a 2 mm, en caso de pulsos de picosegundos de 0,2 mm a 0,5 mm, [Vogel y otros Proc. SPIE 1877 (1993) 312-322]. Por medio de la utilización de pulsos de femtosegundos se esperan efectos terapéuticos más favorables. 55 should be attributed especially to the formation of bubbles [Niemz et al. Lasers Light Ophthalmol 5 (1993) 149-155; Gimpel and others Int. Ophthalmol. Clin. 37 (1997) 95-102; Ito et al. J. Refract. Surg. 12 (1996) 721-728]. Thus, the diameter of the cavitation bubbles in the use of nanosecond pulses is normally 1 mm to 2 mm, in the case of picosecond pulses of 0.2 mm to 0.5 mm, [Vogel et al. Proc. SPIE 1877 (1993) 312-322]. More favorable therapeutic effects are expected through the use of femtosecond pulses.

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Las investigaciones realizadas hasta ahora relacionadas con la cirugía de córnea refractiva con pulsos de femtosegundos se basan en el uso de pulsos con energías de pulso en la gama de microjulios y milijulios con frecuencias de repetición de pulsos en la gama de Hz a kHz y puntos de iluminación por láser con un diámetro de varios micrómetros [por ejemplo, Kurtz y otros J. Refract. Surg. 13 (1997) 653-658]. Así, Kurtz y otros describe un The research carried out so far related to refractive cornea surgery with femtosecond pulses is based on the use of pulses with pulse energies in the range of microjoules and millijoules with pulse repetition frequencies in the range of Hz to kHz and points of laser lighting with a diameter of several micrometers [eg, Kurtz et al. J. Refract. Surg. 13 (1997) 653-658]. Thus, Kurtz and others describe a

5 dispositivo que se caracteriza por una frecuencia de repetición de 10 Hz, un punto de iluminación de 26 μm de diámetro, unas energías de pulso de hasta 10 mJ y una duración de pulso variable [Kurtz y otros, J. Refract. Surg. 13 (1997) 653-658]. 5 device characterized by a repetition frequency of 10 Hz, an illumination point of 26 μm in diameter, pulse energies of up to 10 mJ and a variable pulse duration [Kurtz et al., J. Refract. Surg. 13 (1997) 653-658].

Lubatschowski y otros utilizan un sistema láser con una frecuencia de repetición de 1000 Hz, una energía de pulso máxima de 1 mJ y un diámetro de punto de iluminación de 7 μm [Graefe´s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 238 (2000) 10 33-39]. Los dispositivos de este tipo que normalmente se componen de un oscilador láser y de un amplificador y que también incluyen módulos "de elasticidad de pulso" y módulos de "compresión de pulso", requieren mucho espacio, asistencia y resultan costosos. Este estado de la técnica está dirigido exclusivamente al aspecto terapéutico. No se prevén mediciones en el tejido ocular. Aquí se propone un diámetro de pulso de láser en el campo de 5-10 μm. La frecuencia de repetición (índice de repetición) es de 1 kHz. Las energías de pulso se encuentran claramente por 15 encima de la gama de los nanojulios. Con estos dispositivos y parámetros de láser pueden realizarse incisiones en el interior de la córnea normalmente con una anchura de más de 10 μm y eliminar así el material. Además puede generarse ópticamente un flap. En el mercado es posible adquirir un equipo correspondiente. En este caso se utilizan pulsos de femtosegundos de la longitud de onda de 1053 nm. La radiación se enfoca en el ojo sobre un punto con el diámetro de 3 μm y se posiciona de forma intraocular por medio de un dispositivo de exploración. Los Lubatschowski and others use a laser system with a repetition frequency of 1000 Hz, a maximum pulse energy of 1 mJ and an illumination point diameter of 7 μm [Graefe's Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 238 (2000) 10 33-39]. Devices of this type that are normally composed of a laser oscillator and an amplifier and that also include "pulse elasticity" and "pulse compression" modules, require a lot of space, assistance and are costly. This state of the art is directed exclusively to the therapeutic aspect. No measurements are expected in the eye tissue. Here a laser pulse diameter in the field of 5-10 μm is proposed. The repetition frequency (repetition rate) is 1 kHz. Pulse energies are clearly 15 above the range of nanojoules. With these devices and laser parameters, incisions can be made inside the cornea normally with a width of more than 10 μm and thus eliminate the material. In addition, a flap can be optically generated. In the market it is possible to acquire a corresponding equipment. In this case, femtosecond pulses of the wavelength of 1053 nm are used. The radiation is focused in the eye on a point with the diameter of 3 μm and is positioned intraocularly by means of a scanning device. The

20 puntos de irradiación se ajustan estrechamente unos al lado de otros a una distancia de más de 5 μm en forma de una espiral, aunque desplazados en el tiempo. El material se separa del interior hasta la superficie de la córnea, de manera que el flap generado por medio de la radiación con láser pueda plegarse a un lado con ayuda de una presión negativa. De este modo se suprime la generación mecánica del flap. 20 irradiation points fit closely next to each other at a distance of more than 5 μm in the form of a spiral, although displaced in time. The material is separated from the inside to the surface of the cornea, so that the flap generated by means of laser radiation can be folded to the side with the help of a negative pressure. In this way the mechanical generation of the flap is suppressed.

En las patentes US 5.993.438 y EP 0 903 133 se describe un procedimiento para la queratectomía fotorefractiva A procedure for photorefractive keratectomy is described in US patents 5,993,438 and EP 0 903 133

25 intraestromal que describe la fotodisrupción de material en el estroma, correspondiendo el material afectado por la fotodisrupción aproximadamente al volumen de foco normalmente con un diámetro de 10 μm a 25μm y colocándose el punto de iluminación de modo que su distancia espacial corresponda a uno hasta dos diámetros de la burbujas generadas, generando éstas, con respecto al eje óptico, capas tratadas con láser de simetría central que pueden practicar la cavidad deseada en el estroma. En la presente invención se describe un método en el que se utiliza una 25 intrastromal describing the photodisruption of material in the stroma, the material affected by the photodisruption corresponding approximately to the focus volume normally with a diameter of 10 μm to 25 μm and the illumination point being placed so that its spatial distance corresponds to one to two generated bubble diameters, generating, with respect to the optical axis, layers treated with central symmetry laser that can practice the desired cavity in the stroma. In the present invention a method is described in which a

30 frecuencia de repetición de pulsos en la gama de 10 Hz y 100 kHz. Las frecuencias preferidas son de 1 kHz a 10 kHz y un punto de iluminación con un diámetro de 10 μm aproximadamente. Las soluciones técnicas conocidas se basan en la aplicación de la fotodisrupción, es decir, en el efecto mecánico de ondas de choque y burbujas. En principio, el tejido sometido a fotodisrupción es absorbido por la córnea o se extrae de la córnea. 30 pulse repetition frequency in the 10 Hz and 100 kHz range. Preferred frequencies are from 1 kHz to 10 kHz and an illumination point with a diameter of approximately 10 μm. The known technical solutions are based on the application of photodisruption, that is, on the mechanical effect of shock waves and bubbles. In principle, the tissue subjected to photodisruption is absorbed by the cornea or removed from the cornea.

En la patente US 6.146.375 se informa sobre la fotodisrupción de tejido para el tratamiento del glaucoma con pulsos In US patent 6,146,375, tissue photodisruption for the treatment of pulse glaucoma is reported.

35 de femtosegundos y picosegundos en parte con ayuda de sustancias químicas que modifican el comportamiento de dispersión del ojo. 35 of femtoseconds and picoseconds partly with the help of chemical substances that modify the dispersion behavior of the eye.

En los procedimientos empleados hasta ahora por medio de pulsos de femtosegundos exista el inconveniente de las energías de pulsos relativamente elevadas empleadas hasta ahora en el orden de magnitud de microjulios que dan lugar a efectos mecánicos no deseados, especialmente como consecuencia de los efectos de las burbujas, las así 40 llamadas Bubbles, y de las ondas de choque asociadas a las mismas mediante el proceso de fotodisrupción. Así se informa sobre la formación de burbujas con un tamaño de 25 μm utilizando pulsos de 2 μJ con una duración de pulso de 300 fs en el agua y sobre coagulaciones de colágenos en el interior de la zona de interacción [Lubatschowski y otros, Graefe´s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 238 (2000) 33-39]. Además, en el caso de estas energías de pulso relativamente elevadas pueden inducirse efectos de autoenfoque que pueden dar lugar a daños no deseados en el In the procedures employed so far by means of pulses of femtoseconds there is the disadvantage of the relatively high pulse energies used so far in the order of magnitude of microjoules that give rise to unwanted mechanical effects, especially as a consequence of the effects of the bubbles , the so-called 40 Bubbles, and the shock waves associated therewith by the photodisruption process. Thus, the formation of bubbles with a size of 25 μm is reported using pulses of 2 μJ with a pulse duration of 300 fs in the water and on coagulations of collagens inside the interaction zone [Lubatschowski et al., Graefe´ s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 238 (2000) 33-39]. In addition, in the case of these relatively high pulse energies, autofocus effects can be induced that can lead to unwanted damage to the

45 tejido circundante. El uso de estas energías de pulso relativamente elevadas también requiere sistemas láser con amplificadores que resultan muy costosos y conllevan mucha asistencia. 45 surrounding tissue. The use of these relatively high pulse energies also requires laser systems with amplifiers that are very expensive and involve a lot of assistance.

También resulta el inconveniente de que los sistemas láser de femtosegundos aplicados hasta ahora para la cirugía de córnea no permiten un análisis de alta resolución del tratamiento con láser. Normalmente se utilizan sistemas ópticos separados para un diagnóstico (por ejemplo, Arashima y otros, EP 0 850 614 A1). En este documento se The disadvantage is also that the femtosecond laser systems applied so far for corneal surgery do not allow a high resolution analysis of the laser treatment. Normally, separate optical systems are used for diagnosis (for example, Arashima et al., EP 0 850 614 A1). In this document you

50 describe un sistema que comprende un láser para la ablación de la córnea, un sistema de iluminación adicional y un dispositivo fotográfico. 50 describes a system comprising a laser for corneal ablation, an additional lighting system and a photographic device.

En la memoria de patente US 5,984,916 se describe un procedimiento y un dispositivo para la cirugía ocular láser que se basa en el empleo de puntos de irradiación de aproximadamente 10 μm, frecuencias de pulso de hasta 100 KHz y densidades de energía de 0,2 -5 μJ/10 μm2. Sin embargo, las densidades de energía y las frecuencias de US 5,984,916 describes a procedure and a device for laser eye surgery based on the use of irradiation points of approximately 10 μm, pulse frequencies of up to 100 KHz and energy densities of 0.2 - 5 μJ / 10 μm2. However, energy densities and frequencies of

55 pulso de este tipo requieren el uso de complicados sistemas láser con amplificadores, elasticidad de pulso y unidades de compresión de pulso, así como energías de pulso en la gama de más de 0,2 μJ. No se prevé un sistema de diagnóstico integrado. 55 such pulses require the use of complicated laser systems with amplifiers, pulse elasticity and pulse compression units, as well as pulse energies in the range of more than 0.2 μJ. An integrated diagnostic system is not provided.

Frente al estado de la técnica según el artículo arriba citado de Lubatschowski y otros, la presente invención se basa en la tarea de ampliar la versatilidad del sistema en un dispositivo para el tratamiento óptico mínimamente -hasta Against the state of the art according to the above-mentioned article by Lubatschowski et al., The present invention is based on the task of expanding the versatility of the system in a device for minimally-up to optical treatment.

60 no-invasivo de tejido ocular. 60 non-invasive eye tissue.

El dispositivo según la invención se describe en la reivindicación de patente 1. The device according to the invention is described in patent claim 1.

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Las reivindicaciones dependientes describen perfeccionamientos ventajosos del dispositivo. The dependent claims describe advantageous improvements of the device.

El dispositivo permite una alta precisión hasta ahora no alcanzada con anchuras de incisión posibles del orden de menos de 2 μm sin que se produzca una merma mecánica significativa del tejido circundante generada por la fotodisrupción y el autoenfoque. La utilización de sistemas económicos y fáciles de manejar debe ser posible. Por The device allows a high precision hitherto not reached with possible incision widths of the order of less than 2 μm without significant mechanical loss of the surrounding tissue generated by photodisruption and autofocusing. The use of economical and easy-to-handle systems should be possible. By

5 otra parte, el mismo dispositivo debe permitir una generación de imágenes tridimensional (Imaging) del tejido para el diagnóstico, para el análisis del objetivo, para el control óptico del tratamiento on-line y para el análisis óptico tridimensional de alta resolución del tratamiento con láser. On the other hand, the same device must allow three-dimensional imaging (Imaging) of the tissue for diagnosis, for objective analysis, for optical control of online treatment and for high-resolution three-dimensional optical analysis of treatment with To be.

A continuación, la eficacia de la invención se muestra mediante ejemplos de realización, explicándose su función más detalladamente. Se ve en la: Next, the effectiveness of the invention is shown by exemplary embodiments, its function being explained in more detail. It looks on the:

10 Figura 1A: cortes por congelación teñidos de HE de una región con incisiones con láser que documentan el corte preciso en el estroma de un ojo de cerdo con pulsos de láser de femtosegundos de sub-nanojulios. Una medición proporcionó anchuras de incisión normales en la gama de 0.3 μm a 1 μm. 10 Figure 1A: HE-stained freeze cuts of a region with laser incisions documenting the precise cut in the stroma of a pig's eye with laser pulses of sub-nanojoule femtoseconds. One measurement provided normal incision widths in the range of 0.3 μm to 1 μm.

Figura 1B: imágenes de reflectancia directamente después de realizar 5 incisiones en el estroma de un ojo de cerdo con respectivamente 20 ms de tiempo de permanencia total del rayo por píxel y una exploración de líneas de 512 Figure 1B: reflectance images directly after making 5 incisions in the stroma of a pig's eye with respectively 20 ms of total ray residence time per pixel and a 512 line scan

15 píxeles. 15 pixels

Figura 2: imágenes de la autofluorescencia activada con una longitud de onda media de 800 nm y Second Harmonie Generation (SHG) con alta resolución tridimensional en distintas profundidades de tejido, es decir, en dirección z, de un ojo de cerdo. Pueden reconocerse claramente las diferentes capas de tejido de la córnea y distintas células. Figure 2: images of activated autofluorescence with an average wavelength of 800 nm and Second Harmonie Generation (SHG) with high three-dimensional resolution at different tissue depths, that is, in the z-direction, of a pig's eye. The different layers of corneal tissue and different cells can be clearly recognized.

Figura 3: imagen de fluorescencia 2 s después de haber realizado la terapia de láser con 2 ms de tiempo de Figure 3: fluorescence image 2 s after the laser therapy was performed with 2 ms of time

20 permanencia total del rayo por píxel. La región luminiscente a lo largo de la incisión presenta una anchura de 0.8 μm aproximadamente. La luminiscencia de una burbuja representa la única área luminosa mayor. 20 total ray permanence per pixel. The luminescent region along the incision has a width of approximately 0.8 μm. The luminescence of a bubble represents the only major luminous area.

Figura 4: imágenes de reflectancia que se realizaron 4 s, 15 s, 30 s y 45 s después de la ablación de material con un "Linescan 6" y que proporcionan informaciones sobre la cinética Bubble. Por consiguiente, la vida útil de estas "Bubbles" se encuentra en el campo de menos de medio minuto. Figure 4: reflectance images that were made 4 s, 15 s, 30 s and 45 s after the ablation of material with a "Linescan 6" and that provide information on Bubble kinetics. Therefore, the life of these "Bubbles" is in the field of less than half a minute.

25 Figura 5: una representación básica de un dispositivo según la invención con un rayo láser simple. Figure 5: A basic representation of a device according to the invention with a simple laser beam.

Figura 6: representación como la figura 5, no obstante con un rayo láser dividido en varios rayos individuales. Figure 6: representation as Figure 5, however with a laser beam divided into several individual rays.

Para el tratamiento óptico mínimamente -hasta no-invasivo, para la generación de imágenes tridimensionales, para el control del tratamiento óptico on-line y para el análisis óptico tridimensional de alta resolución del tratamiento con láser de tejidos del ojo, especialmente de la córnea, se utiliza la radiación enfocada en la gama espectral de 500 nm 30 a 1200 nm, compuesta de pulsos de femtosegundos con una energía de pulso en la gama de los picojulios y en la gama de los nanojulios con una frecuencia de repetición elevada en la gama de los MHz y un punto de irradiación con un diámetro menor de 5 μm, preferiblemente menor de 1 μm, que se desplazan por el objetivo a tratar a una distancia normal menor de 5 μm, permitiendo un tratamiento preciso mediante la destrucción selectiva directa de distintas células o componentes de célula o de distintas estructuras tisulares intraoculares sin destrucción For minimally-to-non-invasive optical treatment, for the generation of three-dimensional images, for the control of on-line optical treatment and for the high-resolution three-dimensional optical analysis of laser treatment of eye tissues, especially of the cornea, radiation focused on the spectral range of 500 nm 30 to 1200 nm is used, composed of pulses of femtoseconds with a pulse energy in the range of picojoules and in the range of nanojoules with a high repetition frequency in the range of MHz and an irradiation point with a diameter of less than 5 μm, preferably less than 1 μm, that travel along the target to be treated at a normal distance of less than 5 μm, allowing precise treatment by direct selective destruction of different cells or components of cell or different intraocular tissue structures without destruction

35 irreversible de áreas de tejido circundantes, que permite fotografiar tridimensionalmente el tejido a tratar o tratado o distintas células o distintos componentes de célula antes y después de la terapia con láser mediante la detección de la fluorescencia, preferiblemente de la autofluorescencia excitada de forma no lineal, o de la reflectancia, así como permitiendo un control de terapia on-line mediante la detección on-line de la iluminación del plasma resuelta en el espacio y/o en el tiempo. Irreversible of surrounding tissue areas, which allows three-dimensional photographing of the treated or treated tissue or different cells or different cell components before and after laser therapy by detecting fluorescence, preferably non-linear excited autofluorescence , or reflectance, as well as allowing on-line therapy control by on-line detection of resolved plasma illumination in space and / or time.

40 Con sólo un único dispositivo es posible realizar la terapia con láser y la generación de imágenes tridimensionales (Imaging) del tejido para el análisis del objetivo, para el control del tratamiento óptico on-line y para el análisis óptico tridimensional de alta resolución del tratamiento con láser. Según la invención se utiliza un dispositivo para el tratamiento y para el diagnóstico que se compone de un láser de femtosegundos compacto sin amplificador en el campo de 500 nm a 1200 nm, un sistema de guía de rayo inclusive un dispositivo de exploración, un ensanchador 40 With only a single device it is possible to perform laser therapy and the generation of three-dimensional images (Imaging) of the tissue for the analysis of the objective, for the control of the on-line optical treatment and for the high-resolution three-dimensional optical analysis of the treatment with laser According to the invention a device is used for the treatment and for the diagnosis which is composed of a compact femtosecond laser without an amplifier in the field of 500 nm to 1200 nm, a lightning guidance system including a scanning device, a stretcher

45 de rayo, un regulador rápido de potencia para la conmutación entre diagnóstico (búsqueda de objetivo y control del efecto) con una radiación de menor potencia y terapia con una radiación de mayor potencia, uno o varios detectores de fotones, monitores, interruptores de rayo, así como un control adecuado y hardware y software. A fin de permitir una detección de las señales resuelta en el tiempo, provocada por la reflectancia, la fluorescencia y la iluminación del plasma con una resolución en la gama de los picosegundos, un detector rápido, normalmente un PMT rápido, se 45, a fast power regulator for switching between diagnostics (objective search and effect control) with lower power radiation and therapy with higher power radiation, one or more photon detectors, monitors, lightning switches , as well as proper control and hardware and software. In order to allow a detection of the signals resolved in time, caused by the reflectance, the fluorescence and the illumination of the plasma with a resolution in the range of PS, a fast detector, usually a fast PMT, is

50 acopla, según la invención, a un módulo para el recuento de los distintos fotones en correlación con el tiempo. Para una observación on-line de los efectos se puede utilizar adicionalmente una cámara de vídeo. 50, according to the invention, couples a module for counting the different photons in correlation with time. For an on-line observation of the effects a video camera can be used additionally.

Para el enfoque de la radiación se utilizan objetivos con una abertura numérica mayor de 0,8, normalmente mayor de 1,0 y se posicionan puntos de irradiación a una distancia menor de 5 μm, normalmente menor de 1 μm. Targets with a numerical aperture greater than 0.8, normally greater than 1.0, and irradiation points are positioned at a distance of less than 5 μm, normally less than 1 μm.

Para la realización de la terapia con láser se utilizan intensidades de rayo T de más de 100 GW/cm2 y para el To perform laser therapy, T-ray intensities of more than 100 GW / cm2 are used and for the

55 diagnóstico intensidades más reducidas. Las distintas intensidades necesarias se generan mediante la variación de la potencia de láser en la muestra. El regulador de potencia debe permitir la elección entre diagnóstico y terapia, así como la regulación de la intensidad luminosa respectivamente necesaria en dependencia de la profundidad del área de tejido a reconocer o a tratar. 55 diagnosis lower intensities. The different intensities required are generated by varying the laser power in the sample. The power regulator must allow the choice between diagnosis and therapy, as well as the regulation of the light intensity respectively necessary depending on the depth of the tissue area to be recognized or treated.

imagen4image4

Se ha comprobado que por medio de pulsos de láser de femtosegundos adecuados en la gama de subnanojulios y nanojulios se puede obtener la ablación de material intraocular. Esto fue posible gracias al empleo de sistemas láser compactos y fáciles de manejar. No es necesario el uso de sistemas láser con amplificador complicados. Se pudo obtener una precisión hasta ahora no alcanzada de < 1 μm de anchura de incisión en el estroma y el tejido epitelial. It has been found that by means of laser pulses of suitable femtoseconds in the range of subnanojoules and nanojoules, the ablation of intraocular material can be obtained. This was possible thanks to the use of compact and easy to handle laser systems. The use of complicated amplifier laser systems is not necessary. A precision hitherto not reached of <1 μm of incision width in the stroma and epithelial tissue could be obtained.

5 En este caso fue posible desprender distintas células, separar distintas fibras de colágeno o separar zonas de tejido completas sin dañar las zonas de tejido circundantes como consecuencia de la fotodisrupción. 5 In this case it was possible to detach different cells, separate different collagen fibers or separate entire tissue areas without damaging the surrounding tissue areas as a result of photodisruption.

En especial se ha demostrado que los pulsos de 170 femtosegundos de la longitud de onda central de 800 nm y frecuencia de repetición de 80 MHz con empleo de una óptica de enfoque de la abertura numérica 1,3, que permite puntos de irradiación de menos de 1 μm, hacen posible desprender material en la córnea con una potencia media de 10 60 mW, lo que corresponde a una energía de pulso en la gama de Sub-nJ. El punto de irradiación se desplazó al objetivo con un explorador del galvanómetro. El desplazamiento se realizó en fases de menos de 1 μm, normalmente de menos de 0,5 μm. La distancia temporal de un desplazamiento fue menor de 100 μs. El tiempo de permanencia del rayo por punto de irradiación también se encuentra en la gama de los microsegundos, normalmente en una gama menor de 10 ps. Cada punto se irradió hasta 5000 veces, normalmente de 200 a 500 veces In particular, it has been shown that the pulses of 170 femtoseconds of the central wavelength of 800 nm and repetition frequency of 80 MHz with the use of a focus lens of the numerical aperture 1.3, which allows irradiation points of less than 1 μm, make it possible to release material in the cornea with an average power of 10 60 mW, which corresponds to a pulse energy in the Sub-nJ range. The irradiation point was shifted to the target with a galvanometer scanner. The displacement was performed in phases of less than 1 μm, usually less than 0.5 μm. The temporal distance of a displacement was less than 100 μs. The residence time of the ray per irradiation point is also in the range of microseconds, usually in a range less than 10 ps. Each point was irradiated up to 5000 times, usually 200 to 500 times

15 aproximadamente. Pudieron obtenerse anchuras de incisión menores de 1 pm, sin dañar las células circundantes del tejido. Estas anchuras de incisión pudieron conseguirse tanto en la epidermis, en la membrana de Bowman, como también en el estroma. 15 approximately. Incision widths less than 1 pm could be obtained without damaging the surrounding tissue cells. These incision widths could be achieved both in the epidermis, in the Bowman membrane, as well as in the stroma.

La figura 1A muestra cortes de tejido por congelación histológicos teñidos con tintes “Uli” de un ojo de cerdo que demuestran eliminaciones de material inducidas por láser. Se utilizó una potencia media de 80 mW. El rayo se guió Figure 1A shows histological freezing tissue sections stained with "Uli" dyes of a pig eye demonstrating laser-induced removal of material. An average power of 80 mW was used. The lightning was guided

20 5 veces a lo largo de una línea (línea de exploración), siendo el tiempo de permanencia del rayo por píxel de 20 ms en total. La anchura de incisión obtenida varía, por lo tanto, de 0,3 μm a aproximadamente 1 μm. No hay indicios de lesión térmica o mecánica de las áreas tisulares adyacentes. 20 5 times along a line (scan line), the time of permanence of the ray per pixel being 20 ms in total. The incision width obtained varies, therefore, from 0.3 μm to approximately 1 μm. There is no evidence of thermal or mechanical injury of adjacent tissue areas.

La figura 1B muestra imágenes de reflectancia que se llevaron a cabo con el mismo dispositivo directamente después de realizar las separaciones de material. Por medio de estas imágenes se ha comprobado que como 25 consecuencia de las separaciones de material inducidas por láser se crearon zonas altamente reflectantes a lo largo de los cantos de incisión. Éstas pueden reproducirse tridimensionalmente por medio de la radiación con láser de igual longitud de onda, no obstante con una potencia media considerablemente más reducida de menos de 1 mW, utilizando detectores de fotones adecuados. La anchura de estas zonas reflectantes a lo largo de la incisión también presenta valores menores de 1 pm y, por lo tanto, está en correlación aproximadamente con la anchura de incisión Figure 1B shows reflectance images that were carried out with the same device directly after making the material separations. Through these images it has been proven that as a consequence of the laser-induced separations of material, highly reflective areas were created along the incision edges. These can be reproduced three-dimensionally by means of laser radiation of equal wavelength, however with a significantly lower average power of less than 1 mW, using suitable photon detectors. The width of these reflective zones along the incision also has values less than 1 pm and, therefore, correlates approximately with the incision width

30 real reconocible en la imagen histológica. Curiosamente, las burbujas generadas durante el desprendimiento de material también mostraron una reflexión mensurable que se diferencia claramente de la periferia. Con una menor intensidad reflectante, aunque bien visibles, las imágenes de reflectancia en 3D muestran estructuras claramente reflectantes de distintas células en la capa epitelial, especialmente el núcleo reflectante y las membranas celulares, así como probablemente estructuras de colágeno en el interior del estroma. 30 real recognizable in histological image. Interestingly, the bubbles generated during the shedding of material also showed a measurable reflection that clearly differs from the periphery. With a lower reflective intensity, although clearly visible, 3D reflectance images show clearly reflective structures of different cells in the epithelial layer, especially the reflective nucleus and cell membranes, as well as probably collagen structures inside the stroma.

35 Con el mismo aparato también fue posible realizar imágenes de fluorescencia. Con una potencia media de 2 mW a 5 mW pudo realizarse, mediante excitación de multifotones de fluoróforos endógenos en el volumen de foco de subfemto-litros y mediante detección de fluorescencia con un fotomultiplicador a través de la exploración de planos en diferentes profundidades de tejido, una imagen tridimensional de la córnea antes y después de la cirugía con láser. En especial pudieron localizarse claramente las distintas capas de tejido de la córnea, concretamente la capa 35 With the same device it was also possible to make fluorescence images. With an average power of 2 mW to 5 mW it was possible to perform, by means of excitation of endogenous fluorophores multifotons in the focus volume of subfemto-liters and by fluorescence detection with a photomultiplier through the exploration of planes at different tissue depths, a three-dimensional image of the cornea before and after laser surgery. In particular, the different layers of cornea tissue could be clearly located, specifically the layer

40 epitelial, la membrana de Bowman y la córnea opaca por medio de la autofluorescencia. La figura 2 muestra imágenes de autofluorescencia excitadas de 800 nm correspondientes de alta resolución tridimensional en distintas profundidades de tejido de un ojo de cerdo. 40 epithelial, Bowman's membrane and opaque cornea by means of autofluorescence. Figure 2 shows corresponding 800 nm corresponding autofluorescence images of high three-dimensional resolution at different tissue depths of a pig's eye.

Especialmente mediante la excitación de dos fotones puede representarse la fluorescencia de la coenzima NAD(P)H reducida, así como de flavinas. Por medio de la fluorescencia pueden localizarse claramente las distintas células. Especially by the excitation of two photons the fluorescence of the reduced coenzyme NAD (P) H, as well as flavins, can be represented. The different cells can be clearly located by means of fluorescence.

45 Las fibras de colágeno del estroma muestran además una evidente autofluorescencia y una radiación SHG. 45 The stromal collagen fibers also show an evident autofluorescence and SHG radiation.

Aquí también se comprobó que las burbujas creadas por medio del tratamiento con láser pueden excitarse mediante la acción de la luz láser de menor potencia hasta una luminiscencia claramente superior a la intensidad de la autofluorescencia. Además las áreas tratadas a lo largo de la zona de corte muestran una autofluorescencia que se diferencia de las zonas rodeadas. De este modo es posible destacar el efecto del tratamiento con un alto contraste Here it was also found that the bubbles created by means of laser treatment can be excited by the action of the lower power laser light until a luminescence clearly exceeds the intensity of the autofluorescence. In addition, the treated areas along the cutting area show an autofluorescence that differs from the surrounding areas. In this way it is possible to highlight the effect of the treatment with a high contrast

50 (figura 3). 50 (figure 3).

La luminosidad del plasma generada durante la irradiación con láser se pudo detectar con el mismo fotomultiplicador directamente durante el tratamiento con láser a lo largo del área de tratamiento. Así es posible proporcionar una información representativa sobre la acción de la radiación con láser intensiva resuelta localmente y, por consiguiente, llevar a cabo un control de la terapia on-line. Plasma luminosity generated during laser irradiation could be detected with the same photomultiplier directly during laser treatment along the treatment area. Thus, it is possible to provide representative information on the action of locally resolved intensive laser radiation and, consequently, carry out an online therapy control.

55 Si durante el tratamiento con láser se utiliza una iluminación de alto espectro del objetivo con luz blanca o preferiblemente con la luz próxima al infrarrojo de una lámpara halógena o de LEDs, es posible detectar on-line los efectos del tratamiento con láser, en especial la formación y la desaparición de burbujas, por medio de la medición de la reflectancia, por ejemplo, con una cámara CCD de 50 Hz y, por ejemplo, almacenarlos y reproducirlos en una grabadora de vídeo o en un PC. 55 If high-spectrum illumination of the lens is used with white light or preferably with the near-infrared light of a halogen lamp or LEDs during laser treatment, it is possible to detect the effects of laser treatment online, especially the formation and disappearance of bubbles, by measuring the reflectance, for example, with a 50 Hz CCD camera and, for example, storing and reproducing them on a video recorder or on a PC.

60 A través de la medición de los fotones reflejados y dispersados, así como de los fotones de fluorescencia se puede establecer información representativa relativa al efecto obtenido y a la anchura de incisión directamente después de la realización de la terapia con láser. Por otra parte es posible analizar la formación de burbujas y su comportamiento dinámico como se ilustra en la figura 4. Normalmente, las burbujas creadas presentan medidas de menos de 5 μm y desaparecen en pocos segundos como se representa en las imágenes de reflexión de 4 s, 15 s, 30 s y 45 s una vez realizado el desprendimiento de material celular (6). Through the measurement of the reflected and dispersed photons, as well as the fluorescence photons, representative information relative to the effect obtained and the incision width can be established directly after the laser therapy is performed. On the other hand it is possible to analyze the formation of bubbles and their dynamic behavior as illustrated in Figure 4. Normally, the created bubbles have measures of less than 5 μm and disappear in a few seconds as represented in the reflection images of 4 s , 15 s, 30 s and 45 s after the detachment of cellular material (6).

imagen5image5

5 Dado que en caso de energías de pulso adecuadas en la gama de sub-nanojulios pueden llevarse a cabo ablaciones de material próximos a los valores umbral para la rotura óptica y no fue posible encontrar ningún indicio de daños mecánicos de la periferia, el desprendimiento de material no debe atribuirse probablemente a una fotodisrupción, sino simplemente a una evaporación del material como consecuencia de efectos puramente térmicos o de un desprendimiento de material fotoquímico (rotura de enlaces a causa de la entrada de energía inducida por la 5 Since in the case of adequate pulse energies in the sub-nanojoule range, material ablations close to the threshold values for optical breakage can be carried out and it was not possible to find any indication of mechanical damage to the periphery, the detachment of material should probably not be attributed to a photodisruption, but simply to an evaporation of the material as a result of purely thermal effects or a detachment of photochemical material (bond breakage due to the entry of energy induced by the

10 absorción de multifotones). Esta suposición está apoyada por investigaciones que originaron burbujas próximas al valor umbral que no representan las típicas burbujas de cavidad de corta duración creadas mediante la fotodisrupción [Lubatschowski y otros, Graefe´s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 238 (2000) 33-39]. 10 absorption of multifotons). This assumption is supported by investigations that originated bubbles close to the threshold value that do not represent the typical short-lived cavity bubbles created by photodisruption [Lubatschowski et al., Graefe's Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 238 (2000) 33-39].

La figura 5 muestra el dispositivo. Como fuente de irradiación para el desprendimiento de material, la excitación de la fluorescencia y de la luminiscencia de las burbujas, así como de la obtención de radiación de reflectancia, se utiliza 15 un láser de femtosegundos compacto 1 con una alta frecuencia de repetición con un valor normal en torno a los 80 MHz. La longitud de onda de láser central se encuentra en la gama de 700 nm a 1200 nm, un valor normal es 800 nm. El funcionamiento del láser 1 se acopla a un interruptor de pedal 2. El rayo láser incide en un interruptor rápido 3 con regulador de potencia integrado. Este interruptor es normalmente un interruptor electroóptico con tiempos de respuesta en la gama de microsegundos. Además está en condiciones de variar la potencia del láser y de reducir la 20 potencia inicial del láser 1 en órdenes de magnitud. El rayo incide en un explorador 4 que normalmente se compone de dos espejos de galvanómetro para la desviación x-y. El rayo transmite una óptica de exploración y de ampliación 5 antes de desviarse a la óptica de enfoque 9 a través de un espejo de desviación 6 que actúa como divisor de haz. Normalmente el espejo de desviación 6 refleja aproximadamente el 99% de la radiación. Los porcentajes transmitidos de la radiación del 1% inciden en un detector 7 que lleva a cabo la medición de la potencia y, en su 25 caso, pone a disposición una señal de activación. La óptica de enfoque 9 puede ajustarse con una precisión de nanómetros por medio de un regulador piezoaccionado 8 y variar así el plano del foco. Un dispositivo de sujeción mecánico 11 sirve para la fijación de la posición del ojo y puede alojar una ventana de vidrio 10 con un grosor de 170 jim. El rayo se enfoca al ojo 12. La radiación reflejada o creada en el ojo 12 se transmite, por medio de un primer divisor de haz 6, en un porcentaje reducido, normalmente del 1%, y se dirige a través de un espejo divisor 13 como 30 segundo divisor de haz, por una parte, a un detector de radiación 15, normalmente una cámara CCD, por medio de una óptica de reproducción 14. La imagen que se crea puede grabarse on-line resuelta tridimensionalmente mediante una grabadora de video 16 y un ordenador personal 17. La radiación de luminiscencia se conduce a un detector de radiación 20 a través de los divisores de haz 6 y 13, una de las ópticas 18 y un filtro 19. Este detector de radiación 20 detecta la fluorescencia, la luminiscencia del plasma y la luminiscencia de las burbujas. Según la 35 invención, este detector de radiación 20 puede ser un fotomultiplicador (PMT) con tiempo de respuesta normal, un PMT rápido en combinación con un "Single Photon Counting" módulo (SPC) con resolución en el tiempo en la gama de los picosegundos o un espectrómetro con detector de fotones, normalmente un policromador y una cámara CCD. Figure 5 shows the device. As a source of irradiation for the shedding of material, the excitation of the fluorescence and the luminescence of the bubbles, as well as the obtaining of reflectance radiation, a compact femtosecond laser 1 with a high repetition frequency with a high repetition frequency is used. normal value around 80 MHz. The central laser wavelength is in the range of 700 nm to 1200 nm, a normal value is 800 nm. The operation of the laser 1 is coupled to a pedal switch 2. The laser beam affects a quick switch 3 with integrated power regulator. This switch is normally an electro-optical switch with response times in the microsecond range. It is also able to vary the laser power and reduce the initial power of the laser 1 in orders of magnitude. The lightning strikes an explorer 4 that normally consists of two galvanometer mirrors for the x-y deflection. The beam transmits a scanning and magnifying optics 5 before deviating to the focusing optics 9 through a deflection mirror 6 that acts as a beam splitter. Normally the deflection mirror 6 reflects approximately 99% of the radiation. The transmitted percentages of the 1% radiation affect a detector 7 that carries out the power measurement and, where appropriate, makes an activation signal available. The focusing optics 9 can be adjusted with nanometer precision by means of a piezo-driven regulator 8 and thus vary the plane of focus. A mechanical clamping device 11 serves to fix the position of the eye and can accommodate a glass window 10 with a thickness of 170 jim. The beam is focused on the eye 12. The radiation reflected or created in the eye 12 is transmitted, by means of a first beam splitter 6, in a reduced percentage, usually 1%, and is directed through a splitter mirror 13 as a 30 second beam splitter, on the one hand, to a radiation detector 15, usually a CCD camera, by means of a playback optic 14. The image that is created can be recorded online three-dimensionally resolved by a video recorder 16 and a personal computer 17. Luminescence radiation is conducted to a radiation detector 20 through beam splitters 6 and 13, one of the optics 18 and a filter 19. This radiation detector 20 detects fluorescence, luminescence of plasma and luminescence of bubbles. According to the invention, this radiation detector 20 can be a photomultiplier (PMT) with normal response time, a fast PMT in combination with a "Single Photon Counting" module (SPC) with time resolution in the PS range. or a spectrometer with photon detector, usually a polychromator and a CCD camera.

La señal se procesa de forma superficial y representativa en el espacio en dependencia de la posición del explorador 4 y, en su caso, teniendo en cuenta la señal del detector 7 con un tratamiento de imagen apropiado en el ordenador The signal is processed superficially and representatively in space depending on the position of the scanner 4 and, where appropriate, taking into account the signal of the detector 7 with an appropriate image treatment in the computer

40 personal 17. 40 staff 17.

Si la óptica 18 representa una óptica de reproducción adecuada, 5 cámaras CCD también pueden actuar como detectores. If the optic 18 represents a suitable reproduction optic, 5 CCD cameras can also act as detectors.

Además se puede integrar, como se representa en la figura 6, un módulo 21 que, en lugar del procedimiento de exploración con sólo un rayo, también permita la exploración simultánea o prácticamente simultánea con varios 45 rayos. Un módulo 21 como este puede integrarse normalmente en la trayectoria del rayo del láser entre el interruptor 3 y el explorador 4. Este módulo puede incluir dispositivos multilenticulares conocidos o divisores de haz. También es posible un desplazamiento temporal de los rayos parciales en la gama de femtosegundos o picosegundos. En este caso, la distribución de los rayos parciales en el objetivo puede ser favorablemente una matriz en forma de una superficie rectangular o de una superficie circular o en forma de una línea. En el módulo 21, o conectado a éste In addition, a module 21 can be integrated, as shown in Figure 6, which, instead of the scanning procedure with only one ray, also allows simultaneous or virtually simultaneous scanning with several rays. A module 21 like this can normally be integrated into the laser beam path between switch 3 and scanner 4. This module may include known multilenticular devices or beam splitters. A temporary displacement of the partial rays in the range of femtoseconds or picoseconds is also possible. In this case, the distribution of the partial rays in the objective may favorably be a matrix in the form of a rectangular surface or of a circular surface or in the form of a line. In module 21, or connected to it

50 antes o después en la trayectoria de los rayos, puede disponerse un regulador de potencia que actúa preferiblemente como reductor, a fin de reducir la radiación con láser continua según la invención del "nivel de tratamiento" al "nivel de diagnóstico". 50 before or after in the ray path, a power regulator that preferably acts as a reducer can be arranged, in order to reduce the continuous laser radiation according to the invention from the "treatment level" to the "diagnostic level".

Lista de referencias Reference List

55 1 Láser 55 1 Laser

2 Interruptor de pedal 2 footswitch

3 Interruptor 3 switch

4 Sistema de desviación x-y 4 X-Y deviation system

5 Óptica de ampliación 5 Magnification optics

imagen6image6

6 6
Primer divisor de haz First beam splitter

7 7
Detector para la medición y el control de la potencia Detector for measurement and power control

8 8
Ajuste de precisión de dirección z Z direction precision adjustment

9 9
Óptica de enfoque Focus optics

5 5
10 Ventana de vidrio 10 Glass window

11 eleven
Dispositivo de sujeción mecánico Mechanical clamping device

12 12
Ojo Eye

13 13
Segundo divisor de haz Second beam splitter

14 14
Óptica de reproducción Playback optics

10 10
15 Detector de radiación para la radiación de reflectancia fifteen Radiation detector for reflectance radiation

16 16
Grabadora de video Video recorder

17 17
Ordenador personal Personal computer

18 18
Óptica Optics

19 19
Filtro Filter

15 fifteen
20 Detector de radiación para la radiación secundaria twenty Radiation detector for secondary radiation

21 twenty-one
Módulo para la división y, en su caso, el desplazamiento en el tiempo del rayo láser Module for division and, where appropriate, the time shift of the laser beam

Claims (12)

imagen1image 1 REIVINDICACIONES 1. Dispositivo para el tratamiento óptico mínimamente -hasta no-invasivo y la detección de tejidos del ojo, con un láser pulsado (1) y un dispositivo para el enfoque de la radiación con láser en una muestra lineal, superficial o 5 tridimensional, desarrollándose la trayectoria de los rayos del tratamiento desde el láser (1) al ojo (12) del paciente a través de un interruptor rápido (3), de un sistema de desviación x-y (4), de una óptica de ampliación (5), de un primer divisor de haz (6) y de una óptica de enfoque (9) con un ajuste de precisión de dirección z (8), siendo el primer divisor de haz (6) transparente para una parte de la radiación dirigida al ojo (12) en dirección de un detector (7) para la medición y el control de la potencia, así como para la radiación procedente del ojo (12) en dirección de una 1. Device for minimally-to-non-invasive optical treatment and detection of eye tissues, with a pulsed laser (1) and a device for focusing laser radiation on a linear, surface or 5-dimensional sample, developing the path of the rays of the treatment from the laser (1) to the eye (12) of the patient through a rapid switch (3), a deviation system x and (4), an optical lens (5), of a first beam splitter (6) and focusing optics (9) with a precision adjustment of z direction (8), the first beam splitter (6) being transparent to a portion of the radiation directed to the eye (12 ) in the direction of a detector (7) for power measurement and control, as well as for radiation from the eye (12) in the direction of a 10 trayectoria de rayos de valoración, diseñándose el interruptor (3) para conmutar la potencia de los pulsos de radiación con láser entre un nivel de tratamiento, en el que se obtiene un efecto terapéutico, y un nivel de diagnóstico, que es menor que el nivel de tratamiento, y en el que se produce fluorescencia generada de forma intraocular en el tejido de córnea mediante la excitación de multifotones, poseyendo los pulsos de radiación con láser 10 evaluation ray path, the switch (3) being designed to switch the power of the laser radiation pulses between a treatment level, in which a therapeutic effect is obtained, and a diagnostic level, which is less than the level of treatment, and in which fluorescence generated intraocularly in the corneal tissue is produced by the excitation of multifotons, having the pulses of laser radiation 15 -frecuencias de repetición en la gama de megahercios, y -energías de pulso en la gama de picojulios o en la gama de nanojulios, y -enfocándose en un diámetro menor de 5 μm, y comprendiendo el dispositivo además: -dispositivos (6, 13, 15, 16, 17) para la medición de la citada fluorescencia generada por la excitación de 15 -repeat frequencies in the megahertz range, and-pulse energies in the picojoule range or in the nanojoule range, and -focusing on a diameter less than 5 μm, and the device also comprising: -devices (6, 13, 15, 16, 17) for the measurement of said fluorescence generated by the excitation of 20 multifotones. 20 multifotons 2. Dispositivo según la reivindicación 1, previéndose dispositivos (8, 9), a fin de modificar un plano de foco de los pulsos de radiación con láser en el tejido de córnea con una precisión de nanómetros, para realizar el diagnóstico óptico a diferentes profundidades de tejido, especialmente en la capa epitelial, la membrana de Bowman y la 2. Device according to claim 1, providing devices (8, 9), in order to modify a focus plane of the laser radiation pulses in the cornea tissue with nanometer precision, to perform the optical diagnosis at different depths of tissue, especially in the epithelial layer, the Bowman membrane and the 25 esclerótica. 25 sclera. 3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, llevándose a cabo una excitación de dos fotones de la fluorescencia con los pulsos de radiación con láser en el nivel de diagnóstico. 3. Device according to one of claims 1 or 2, an excitation of two photons of the fluorescence being carried out with the laser radiation pulses at the diagnostic level. 30 4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el interruptor (3) es al mismo tiempo un regulador de potencia. Device according to claim 1, characterized in that the switch (3) is at the same time a power regulator. 5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por dos trayectorias de radiación de valoración que se inician a través de un divisor de haz (13), concretamente Device according to one of the preceding claims, characterized by two titration radiation paths that are initiated through a beam splitter (13), specifically 35 -una primera trayectoria de radiación de valoración a una cámara (15) y -una segunda trayectoria de radiación de valoración a un detector de radiación (20). 35 -a first evaluation radiation path to a chamber (15) and -a second evaluation radiation path to a radiation detector (20). 6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el nivel de diagnóstico se 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the diagnostic level is encuentra por debajo del umbral para una fotodisrupción en el tejido de córnea. 40 It is below the threshold for a photodisruption in the cornea tissue. 40 7. Dispositivo según la reivindicación 1, comprendiendo los dispositivos (6, 13, 15, 16, 17) para la medición de la citada fluorescencia generada por la excitación de multifotones: un divisor de haz (13) en la trayectoria de los rayos de valoración para la división de la radiación de reflectancia y de la radiación secundaria en detectores de radiación (15 ó 20) previstos específicamente para ello. Device according to claim 1, the devices (6, 13, 15, 16, 17) comprising the measurement of said fluorescence generated by the excitation of multifotons: a beam splitter (13) in the path of the rays of assessment for the division of reflectance radiation and secondary radiation into radiation detectors (15 or 20) specifically provided for it. 45 Four. Five 8. Dispositivo según la reivindicación 7, diseñándose los dispositivos (6, 13, 15, 16, 17) para la medición de la citada fluorescencia, generada por la excitación de multifotones, para conectar las salidas de los detectores de radiación (15 ó 20) a dispositivos de valoración (17) y dispositivos de indicación (16) conjuntos. Device according to claim 7, the devices (6, 13, 15, 16, 17) being designed for the measurement of said fluorescence, generated by the excitation of multifotons, to connect the outputs of the radiation detectors (15 or 20 ) to assessment devices (17) and indicating devices (16) sets. 50 9. Dispositivo según la reivindicación 8, diseñándose los dispositivos (6, 13, 15, 16, 17) para la medición de la citada fluorescencia, generada por la excitación de multifotones, para conectar también la salida del detector (7) para la medición y el control de la potencia, a dispositivos de valoración (17) y dispositivos de indicación (16) conjuntos. Device according to claim 8, the devices (6, 13, 15, 16, 17) being designed for the measurement of said fluorescence, generated by the excitation of multifotons, to also connect the output of the detector (7) for measurement and control of power, to evaluation devices (17) and indicating devices (16) sets. 10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 9, siendo el detector de radiación (20) para la radiación 10. Device according to one of claims 7 to 9, the radiation detector (20) being for radiation 55 secundaria en los dispositivos (6, 13, 15, 16, 17) para la medición de la citada fluorescencia, generada por la excitación de multifotones, un fotomultiplicador. 55 secondary in the devices (6, 13, 15, 16, 17) for the measurement of said fluorescence, generated by the excitation of multifotons, a photomultiplier. 11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 9, siendo el detector de radiación (20) para la radiación secundaria en los dispositivos (6, 13, 15, 16, 17) para la medición de la citada fluorescencia, generada por la Device according to one of claims 7 to 9, the radiation detector (20) being for secondary radiation in the devices (6, 13, 15, 16, 17) for measuring said fluorescence, generated by the 60 excitación de multifotones, un fotomultiplicador rápido en combinación con un contador de fotones individuales con una resolución en el tiempo en el orden de magnitud de picosegundos. 60 multifoton excitation, a fast photomultiplier in combination with an individual photon counter with a resolution in time in the order of magnitude of PS. 12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 9, siendo el detector de radiación (20) para la radiación 12. Device according to one of claims 7 to 9, the radiation detector (20) being for radiation secundaria en los dispositivos (6, 13, 15, 16, 17) para la medición de la citada fluorescencia, generada por la 65 excitación de multifotones, un espectrómetro con detector de fotones. secondary in the devices (6, 13, 15, 16, 17) for the measurement of said fluorescence, generated by the excitation of multifotons, a spectrometer with photon detector. 8 8 imagen2image2 13. Dispositivo según la reivindicación 12, siendo el detector de radiación (20) para la radiación secundaria un policromador en combinación con una cámara CCD. 13. Device according to claim 12, the radiation detector (20) for secondary radiation being a polychromator in combination with a CCD camera. 5 14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 13 que comprende además un módulo (21) dispuesto entre el interruptor (3) y el sistema de desviación x-y (4) para la división del rayo láser en varios rayos individuales desplazados en el espacio. Device according to one of claims 7 to 13, further comprising a module (21) disposed between the switch (3) and the deviation system xy (4) for dividing the laser beam into several individual rays displaced in space . 15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado por que el módulo (21) resulta adecuado para desplazar en 10 el tiempo los rayos individuales también en el orden de magnitud de femtosegundos hasta picosegundos. 15. Device according to claim 14, characterized in that the module (21) is suitable for displacing the individual rays in time also in the order of magnitude of femtoseconds to picoseconds. 9 9
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