FR2554283A1

FR2554283A1 - Systeme laser

Info

Publication number: FR2554283A1
Application number: FR8416417A
Authority: FR
Inventors: Michael Yessik
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Bausch and Lomb Inc
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1985-05-03
Also published as: IT8468029A1; GB2149199A; CA1232028A; DE3439005A1; GB8422411D0; KR850002943A; IT8468029A0; IT1179773B; JPS60111486A; IT8453929V0

Abstract

SYSTEME LASER POUVANT FONCTIONNER EN PLUSIEURS MODES ET ADAPTE A L'UTILISATION EN CHIRURGIE DES YEUX, CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE : UN BARREAU LASER 26 FIXE DANS UNE CAVITE DE POMPAGE OPTIQUE 18, UNE LAMPE ECLAIR D'EXCITATION 22 DISPOSEE DANS CETTE MEME CAVITE ET NON PARALLELE AU BARREAU LASER, UN REVETEMENT REFLECTEUR DIFFUSANT A COEFFICIENT DE REFLEXION ELEVE APPLIQUE SUR LA SURFACE INTERIEURE DE CETTE CAVITE DE POMPAGE 18, DES MIROIRS DEFINISSANT UN RESONATEUR LASER INSTABLE AVEC LE BARREAU LASER 26, DES MOYENS DE COMMANDE POUR ACTIONNER LA LAMPE ECLAIR 22 PAR DES IMPULSIONS ELECTRIQUES D'UNE TENSION, D'UN ESPACEMENT DANS LE TEMPS ET DE NOMBRE PREDETERMINES, ET DES MOYENS POUR AMENER LES IMPULSIONS DE SORTIE LASER DANS L'OEIL D'UN MALADE A TRAITER.

Description

Système laser Ces dernières années, on a utilisé de plus en plus

largement les instruments laser dans le domaine de la chi-

rurgie des yeux, du fait principalement que les systèmes laser peuvent réaliser des opérations chirurgicales à

l'intérieur de l'oeil en ne provoquant qu'un trauma chirur-

gical résiduel non souhaité faible ou nul.

Les systèmes laser chirurgicaux sont utilisés à diverses fins telles que photocoagulation des tissus pour couper et enlever un tissu à l'intérieur de l'oeil. Dans le premier cas, il faut un rayonnement laser relativement long à une intensité de puissance relativement faible. Dans le deuxième cas, il faut utiliser des impulsions d'énergie lumineuse de durée extrêmement courte avec une énergie de pointe élevée. Ces impulsions sont capables de détruire le

tissu au niveau et autour du point focal sans effets ther-

miques indésirables. Il est en général vrai que les systè-

mes capables d'un rayonnement laser de longue durée sont incapables de fournir les courtes impulsions d'intensité

élevée exigées pour certaines opérations.

Le brevet US N 4.309.998 décrit un système anté-

rieur exemplaire de la technique des systèmes du dernier cas. Ce système est un laser déclenché, à mode synchronisé, utilisant un cristal YAG pour produire

des impulsions suffisamment brèves et intenses pour per-

mettre une coupe chirurgicale par percement optique. Toute-

fois, un tel système produit une série d'impulsions rappro-

chées d'une manière relativement incontrôlée. Il est diffi-

cile de choisir de façon précise l'énergie de sortie dési-

rée ou le nombre d'impulsions produites. En outre, ce laser

ne peut être mis en oeuvre pour produire les effets thermi-

ques indispensables dans certaines procédures chirurgicales

relatives aux yeux.

Par ailleurs, le système mentionné ci-dessus est typique de la technique antérieure en ce qu'il exige un système de refroidissement pour enlever la chaleur dégagée

dans le résonateur laser à rendement relativement faible.

Un système de refroidissement est un système mécanique qui exige de l'entretien et qui est sujet aux pannes. Par

ailleurs, le système de refroidissement augmente notable-

ment la dimension du système laser, le rendant plus volu-

mineux et plus difficile à conditionner sous une forme

utile et appropriée.

La présente invention concerne de façon générale un système laser adapté à l'utilisation ophtalmologique, de forme compacte, d'utilisation simple et d'entretien

facile, capable aussi bien d'effectuer une coupe chirurgi-

cale par percement optique que de produire des effets thermiques tels que photocoagulation et l'analogue. Le

résonateur laser de la présente invention utilise une nou-

velle cavité de pompage optique pour réduire la longueur du résonateur et réduire ainsi la largeur des impulsions de sortie. La configuration de la nouvelle cavité élimine

aussi le besoin d'un système de refroidissement, simpli-

fiant ainsi considérablement la réalisation mécanique du système. La chambre de pompage optique comporte une cavité sphérique close dans laquelle un cristal Nd:YAG et une

lampe éclair d'excitation sont montés de façon non paral-

lèle. Le cristal laser fortement dopé, de petit diamètre, est configuré comme un résonateur instable par un miroir arrière concave et un miroir de sortie avant convexe. Un interrupteur optique est interposé entre le cristal et l'un

des miroirs pour permettre au choix des modes de fonction-

nement déclenché et non déclenché. Un laser à gaz à sortie

continue est dirigé à travers le miroir arrière et le cris-

tal laser pour procurer un faisceau pilote de visée et de

focalisation. Les sorties laser sont dirigées sur un sys-

tème de focalisation à travers un ensemble de lampes à fente et les deux sont dirigées dans l'oeil du malade vers

un foyer commun. L'alimentation du laser comporte une mul-

tiplicité de condensateurs disposés en rangées et commandés

par un microprocesseur pour fournir des impulsions de ten-

sion présélectionnée à la lampe éclair, isolément ou en séquence, pour produire à volonté des impulsions individuelles, des salves d'impulsions ou des impulsions répétitives. Un

système de commande actionne également l'interrupteur opti-

que en synchronisme avec la lampe éclair, lorsqu'on désire un déclenchement. Le système peut fonctionner en un mode thermique dans lequel le cristal laser est stimulé par des éclairs répétés rapprochés pour maintenir l'inversion de

la population d'électrons stimulés. Le long train d'impul-

sions obtenues à l'intérieur d'une enveloppe temps-

puissance prédéterminée s'approche étroitement d'une sortie continue et produit les effets physiologiques thermiques

souhaités pour certaines opérations chirurgicales au laser.

Dans le mode déclenché, la combinaison d'une commande par microprocesseur, la courte cavité de pompage optique, la configuration instable du résonateur et un cristal de petit diamètre, de courte longueur et à gain élevé produit des impulsions très étroites de forte intensité, une excellente

qualité du faisceau et une durée, un espacement et une éner-

gie d'impulsions précis.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple

seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint sur lequel: La Fig. 1 est une vue en élévation de devant du système laser pour la chirurgie des yeux selon la présente invention;

La Fig. 2 est une vue en élévation latérale du sys-

tème laser de la Fig. 1; -La Fig. 3 est une vue de dessous de l'ensemble laser de la présente invention, vu de la ligne 3-3 de la Fig. 2; La Fig. 4 est une vue en perspective avec découpage partiel de la chambre de pompage optique du laser de la présente invention; La Fig. 5 est une maquette du tableau de commande du système laser de la présente invention; La Fig. 6 est un schéma-bloc fonctionnel du système de commande du système laser de l'invention;

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La Fig. 7 est un schéma-bloc fonctionnel des cir-

cuits de commande et d'alimentation du système d'allumage de la lampe éclair de la présente invention; et La Fig. 8 est une élévation en coupe transversale de l'ensemble de sortie optique du système laser de l'invention. La présente invention propose de façon générale un système laser destiné à être utilisé dans la chirurgie des yeux, lequel système a une configuration compacte, est simple et facile à utiliser et à entretenir et peut à la

fois couper des tissus et produire des effets thermiques.

Ce système laser comporte également un système de commande par microprocesseur qui permet une sélection précise de

l'énergie des impulsions de sortie, de la largeur des impul-

sions et de leur nombre. Le laser peut fonctionner en mode déclenché pour produire des impulsions individuelles ou des trains de plusieurs impulsions, ou fonctionner en mode "thermique" non asservi pour émettre une sortie continue et

produire les effets physiologiques thermiques d'un rayonne-

ment laser de longue durée.

En se reportant à la Fig. 3, la configuration du laser de la présente invention comporte une plaque de base

11 à laquelle sont suspendus les composants fonctionnels.

La plaque de base, qui mesure environ 15 cm sur 25 cm, peut

être en Invar ou en un matériau similaire qui a un coeffi-

cient de dilatation thermique très faible. Un nouvel ensem-

ble de pompage optique 12 est fixé à la plaque de base et est représenté plus en détail sur la Fig. 4. Cet ensemble comporte un corps généralement cubique constitué par deux éléments massifs rectangulaires 13 et 14. Chaque élément 13 et 14 contient une cavité hémisphérique 16 et 17 formée dans chacune des faces en vis-à-vis et disposée pour se correspondre exactement lorsque les éléments sont raccordés ensemble. Dans la réalisation préférée, le corps cubique mesure environ 3,8 cm de côté et la cavité sphérique 18 formée par les deux cavités hémisphériques a environ 2,5 cm de diamètre. Les éléments 13 et 14 sont en aluminium massif ou en un matériau ayant des propriétés thermiques et structurales similaires et ils sont raccordés au moyen de

vis vissées dans des trous taraudés.

Chaque élément 13, 14 contient un alésage 19, 21,

respectivement, s'étendant à travers les cavités 16 et 17.

Dans la réalisation préférée, les alésages 19 et 21 sont hortogonaux l'un à l'autre, bien que cette disposition ne soit pas critique pour le fonctionnement. Les alésages sont

très voisins des faces en vis-à-vis des éléments 13 et 14.

Une lampe éclair 22 est fixée dans l'alésage 19, la portion de sortie de cette lampe se trouvant à l'intérieur de la cavité 18 et les électrodes 23 et 24 dépassant de l'ensemble 12. Un barreau laser 26 est fixé dans l'alésage 21. Dans la réalisation préférée, le barreau laser est un cristal Nd: YAG, fortement dopé au néodyme pour procurer un facteur

d'amplification élevé. Le petit diamètre du barreau 26 aug-

mente le rendement du système et la qualité du faisceau de sortie. La surface intérieure de la cavité 18 est traitée avec un revêtement réflecteur diffusant, à rendement élevé, dont le coefficient de réflexion est supérieur à 99 %. On peut appliquer un matériau réflecteur tel que de la poudre de sulfate de baryum mélangée à un liant directement sur la surface intérieure de la cavité 18. Pour une plus grande durée de vie, les cavités 16 et 17 peuvent être garnies d'hémisphères en verre et on peut fixer de la poudre de sulfate de baryum de grande pureté, sans liant, entre la surface extérieure des hémisphères et la surface intérieure

des cavités.

L'ensemble 12 est fixé à la plaque de base 11 avec l'alésage 21 et le barreau laser 26 alignés de façon précise

avec l'axe optique. L'ensemble de pompage optique est dis-

posé à l'intérieur d'un résonateur laser défini par des

ensembles de miroir 32 et 33. L'ensemble de miroir 32 com-

porte un miroir 34 ayant un rayon de courbure sphérique de

50 cm avec une surface concave 35 revêtue de plusieurs cou-

ches de matériaux diélectriques de façon à atteindre un coefficient de réflexion supérieur à 99 % au niveau de la longueur d'onde du laser YAG, à savoir 1,064 p. L'ensemble

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de miroir 33 a une surface convexe 36 avec un rayon de

courbure sphérique de 33 cm. Ce miroir comporte un ménis-

que support 37 sur les deux surfaces duquel sont appliqués des revêtements anti-réflexion 38 (au niveau de la longueur d'onde du laser YAG). Au centre de la surface convexe, un revêtement très réflecteur au niveau de la longueur d'onde du laser YAG est déposé sur une zone de 2,2 mm de diamètre

pour former une zone réfléchissante 39.

On peut noter que le foyer du faisceau provenant

du miroir 34 est proche de la zone 39 de sorte qu'une por-

tion de la sortie du laser est renvoyée dans le barreau laser. L'entourage annulaire 38 de matériau anti-réflexion

sert de coupleur de sortie pour le faisceau laser le tra-

versant en direction de l'appareil utilisateur du faisceau.

Dans le résonateur laser instable défini par les ensembles de miroir, toute la sortie laser potentielle est réalisée dans le mode fondamental de sorte que toute l'énergie laser

disponible est focalisée en la zone la plus petite possible.

En outre, le coupleur de sortie de cette zone fournit une proportion élevée du faisceau, ce qui réduit le nombre de réflexions axiales à travers le barreau laser et permet de

produire des impulsions extrêmement brèves.

L'ensemble laser comporte également un interrupteur optique 41 interposé sur l'axe optique entre le barreau

laser et l'un des miroirs 34 et 39. Dans la réalisation pré-

férée, l'interrupteur optique est disposé entre le barreau laser et l'ensemble de miroir de sortie 33, de sorte que

le barreau laser est plus complètement éclairé par la por-

tion plus large du faisceau laser se réfléchissant entre

les miroirs. L'interrupteur optique peut comporter un modu-

lateur électro-optique à champs transversal utilisant un cristal de niobate de lithium et un seul polariseur à film mince diélectrique multicouches 42, comme il est connu dans la technique antérieure. Dans le fonctionnement déclenché, le cristal est polarisé à une tension positive à son niveau

de retard quart d'onde pour bloquer l'action du laser.

L'action de commutation est procurée par une impulsion deve-

nant négative qui est créée sur instruction du circuit de

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commande pour décaler la polarisation du faisceau et per-

mettre l'action du laser. Il est toutefois tout à fait

possible d'obtenir un fonctionnement en laser non déclen-

ché sans enlever l'interrupteur optique ou le polariseur à film mince. Un laser 46 de faible puissance, à lumière visible

et à sortie continue, de préférence un laser à gaz hélium-

Néon (He Ne), est aussi fixé sur la plaque de base 11. Le

faisceau de sortie du laser 46 est dirigé selon l'axe opti-

que en traversant un ensemble 47 de réflexion à 180 . L'en-

semble 47 contient deux miroirs 48 et 49 disposés à 45 par rapport au faisceau incident en provenance du laser 46. Une

lentille divergente 40 et une lentille convergente 50 dis-

posées respectivement à l'entrée et à la sortie de l'ensem-

ble réflecteur 47 forment un collimateur qui rend le diamè-

tre du faisceau He Ne égal au diamètre du faisceau YAG. Le

faisceau He Ne sort de la lentille 50 et est dirigé à tra-

vers le miroir 35 et à travers le barreau laser, qui sont tous deux sensiblement transparents vis-à-vis de la longueur d'onde He Ne, 633 nm. Le miroir de sortie 33 est également transparent vis-à-vis du faisceau He Ne de sorte que les

deux faisceaux laser sortent parfaitement alignés de l'en-

semble de miroir 33.

De l'ensemble de miroir 33, les faisceaux sont dirigés à travers une lentille d'étalement des faisceaux 60 vers un ensemble de miroir 51, dans laquelle on utilise un miroir 52 pour réfléchir les faisceaux à 90 vers le haut. L'étalement des faisceaux permet une focalisation très convergente au niveau du site chirurgical à l'intérieur de l'oeil de sorte que les impulsions laser n'affectent que le tissu que l'on désire couper ou traiter. L'étalement des

faisceaux réduit également le caractère critique des sur-

faces et des matériaux des miroirs et des lentilles qui suivent en réduisant la densité d'énergie du faisceau. Un ensemble photodétecteur 53 est fixé sur l'ensemble 51 et reçoit environ 1 % de l'énergie du faisceau transmise à

travers le miroir 52. La sortie du photodétecteur est rac-

cordée au système de commande pour constituer un système

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réactif à boucle fermée afin de réétalonner la sortie

d'énergie du laser par rapport à l'entrée d'énergie lumi-

neuse, comme il sera expliqué ci-après.

En se reportant aux figures 1 et 2, l'invention comprend également un système complet pour utiliser le laser décrit ci-dessus pour effectuer de la chirurgie des yeux. L'appareil comporte un meuble 56 adapté pour contenir

les alimentations électroniques et les commandes du système.

Le meuble 56 a une surface supérieure 57 sur laquelle est porté un tableau de commande. Une table en porte-à-faux 59 s'étend vers l'extérieur d'un côté du meuble. La table 59

est supportée par le meuble de façon à pouvoir être dépla-

cée verticalement pour la régler à la hauteur du patient à traiter. Le fait que la table soit en porte-à-faux permet

l'accès aux instruments et leur utilisation par des indivi-

dus cloués sur un fauteuil roulant. Cette caractéristique a de l'importance si l'on considère que nombre de malades ayant recours à la chirurgie des yeux par laser sont agés et souvent physiquement invalides. La plaque de base de

l'ensemble laser est fixée à l'envers sur la table 59 en-

dessous de sa partie supérieure. Un microscope d'examen binoculaire 61, un ensemble de lampes à fente 62 et un cadre 63 adapté pour immobiliser la tête du malade à traiter sont portés sur la table 59. On notera que tout le système chirurgical laser, du fait qu'il n'exige aucun équipement accessoire pour son fonctionnement, ni aucun système de refroidissement, est fixé sur le biomicroscope à lampe à

fente et est déplacé verticalement avec lui. Ainsi les pro-

blèmes soulevés par les défauts d'alignement sont réduits,

et les miroirs mobiles, qui constituaient une source d'in-

cidents dans les systèmes antérieurs, sont totalement éli-

minés. En outre, tout le système prend la place d'un petit bureau. En se reportant à la Fig. 8, lorsque les faisceaux se déplacent depuis le miroir 62, ils passent à travers un

trou dans le dessus 57 du meuble et arrivent dans un ensem-

ble de livraison des faisceaux 66. L'ensemble 66 comporte deux miroirs 67 et 68, pratiquement parallèles l'un à

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l'autre, pour amener les faisceaux laser à une double lentille 69 qui focalise les faisceaux. Ils sont ensuite réfléchis par le miroir réfléchissant 71 sur un foyer à l'intérieur de l'oeil du malade. Le projecteur à lampe à fente est dirigé vers un miroir 72 qui réfléchit cette source lumineuse dans l'oeil à travers le miroir 71. Le microscope 61 du chirurgien est dirigé à travers le miroir

71 et autour des côtés du miroir 72 pour examiner la con-

vergence des faisceaux à l'intérieur de l'oeil et la posi-

tion et la dimension du point focal. Pour permettre au faisceau d'alignement He Ne d'être convenablement focalisé

au même point que les impulsions YAG, le doublet de len-

tilles 69 est conçu et réalisé pour avoir la même longueur

focale pour 1064 nm et 633 nm. Dans la réalisation préfé-

rée, on dispose d'un jeu de ces lentilles achromatiques pour permettre de faire varier le diamètre du point focal

en fonction des exigences de la procédure ophtalmologique.

Du fait que l'ensemble laser est fixé directement sur l'ensemble de lampes à fente, les risques qu'il se présente dans ce système des problèmes d'alignement sont

faibles. Cette position rapprochée réduit également le nom-

bre de miroirs nécessaires, notamment par comparaison avec

les systèmes antérieurs à bras articulé, tout ceci contri-

buant à augmenter la fiabilité globale.

Une caractéristique particulièrement importante de la présente invention est le système de commande complexe qui permet de sélectionner de façon précise l'énergie, la largeur et le nombre des impulsions délivrées par le laser au site chirurgical. Le système de commande est représenté

schématiquement sur la Fig. 6, sur laquelle les blocs fonc-

tionnels importants ont été subdivisés en unités fonction-

nelles lorsque c'était approprié. Par ailleurs, pour des raisons de clarté, on n'a pas représenté les nombreuses

alimentations électriques des circuits.

En se reportant à la Fig. 6, une caractéristique

importante du système de commande est la présence d'un dis-

positif de commande par microprocesseur 76, équipé des mémoires mortes (ROM), des mémoires vives (RAM) et de la

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programmation nécessaires pour réaliser les fonctions décrites ci-après. Ce dispositif de commande 76 comporte

également une section entrées/sorties (E/S) 77, une sec-

tion fonctionnelle de relais 78 et un convertisseur ana-

logique/numérique (CAN) 79. Le système de commande com-

porte également un montage 81, comprenant tous les dispo-

sitifs électriques montés sur l'ensemble laser sauf le laser He Ne. Ce montage comporte la lampe éclair 22, la photodiode 53 qui mesure l'énergie du faisceau de sortie

YAG et l'interrupteur optique 41. En outre, une thermis-

tance 82 est fixée sur le corps du laser 12 pour en mesu-

rer la température. Le montage 81 comporte également les solénoïdes pour actionner l'atténuateur 83 du faisceau laser et un obturateur 84, ces deux composants étant des articles standard de la technique antérieure et n'étant pas représentés pour des raisons de clarté. La section

pilote du relais 78 du dispositif de commande à micropro-

cesseur est raccordée à la fois à l'atténuateur 83 et à

l'obturateur 84. La section de relais 78 est aussi raccor-

dée à l'alimentation 86 du laser He Ne 46.

Le système électrique comporte également un réseau conformateur d'impulsions 87 qui produit des impulsions haute tension d'une tension, d'un espacement et de nombre présélectionnés. Les impulsions haute tension sont amenées

par un inducteur 88 et par des-contacts de relais normale-

ment ouverts 89 à la lampe éclair 22. Le relais 91, qui actionne les contacts 89, est raccordé à la section pilote de relais du dispositif de commande à microprocesseur. Le réseau conformateur d'impulsions reçoit la haute tension nécessaire pour les impulsions d'une source de courant de

charge 96 par l'intermédiaire du circuit de charge 104.

Un circuit de commande 97 de la lampe éclair est également prévu pour exciter la lampe éclair 22. Le circuit 97 comporte une section de rythme 98 qui retarde et commande l'allumage de l'impulsion devenant négative qui actionne le

pilote de l'interrupteur optique et sa source de courant 101.

En fonctionnement déclenché, l'interrupteur optique est ouvert environ 70 microsecondes après l'allumage de la lampe éclair par l'impulsion haute tension, de façon à permettre à l'action laser de culminer avant livraison de l'impulsion. Une section de déclenchement 99, raccordée au réseau formateur d'impulsions 87, est également prévue pour actionner le réseau 87 sur instruction du dispositif

de commande à microprocesseur 76.

Le circuit de commande de la lampe éclair 97 com-

porte en outre une section 102 (chauffage d'entretien - LS) qui amorce la lampe éclair et y maintient ensuite un état ionisé en procurant un courant de chauffage d'entretien

d'environ 30 mA à partir d'une source de courant commandée.

La procédure d'amorçage de la lampe est effectuée par la

section 102 qui envoie une impulsion pointue au transfor-

mateur d'impulsions 103. Celui-ci produit une impulsion de plusieurs kilovolts, suffisante pour créer une décharge

dans la lampe éclair et la mettre en fonctionnement. (L'in-

terrupteur optique et l'obturateur restent fermés). Le courant de chauffage d'entretien est ensuite suffisant pour maintenir la lampe prête à produire des éclairs par les impulsions de 200 à 400 volts provenant du réseau conformateur d'impulsions 87. On notera que les contacts de relais 89 sont maintenus ouverts pendant la procédure d'amorçage de

la lampe de sorte que la pointe de démarrage à haute ten-

sion n'endommagera pas le réseau conformateur d'impulsions.

Le circuit 97 comporte également une section de condition-

nement des signaux 106, qui est raccordée à la thermistance

82 et au détecteur à photodiode 53. La section 106 condi-

tionne les signaux en provenance de la thermistance et de la photodiode et les envoie au convertisseur analogique/

numérique 79 du dispositif de commande à microprocesseur 76.

Ce dernier intègre le signal de la photodiode pour dériver l'énergie du faisceau du laser YAG directement après son allumage. Le signal de la thermistance est contrôlé de

façon répétitive pour vérifier que la température du sys-

tème laser n'excède pas les paramètres fonctionnels stockés dans la mémoire. En outre, le dispositif de commande est

programmé avec une formule qui détermine la tension en pro-

venance de la source du courant de charge qui doit être

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appliquée à la lampe éclair pour créer une impulsion laser

de l'énergie voulue. Si la photodiode détecte que l'impul-

sion créée diffère notablement en énergie de faisceau du réglage fixé, le dispositif de commande à microprocesseur est programmé pour modifier la formule pour correspondre plus étroitement à la sortie mesurée. Ainsi, une boucle réactive fermée réétalonne constamment la sortie du système

laser pour qu'elle soit aussi précise et exacte que pos-

sible. Le système de commande comporte également le tableau

de commande 58 raccordé au dispositif de commande à micro-

processeur, lequel tableau permet au chirurgien de choisir le mode de fonctionnement, l'espacement et l'énergie des

impulsions, etc... Le panneau 58 comporte des lampes té-

moins 111, des affichages 112 par diodes électrolumines-

centes ou par des diodes à cristaux liquides, et des inter-

rupteurs de réglage numérique et fonctionnel 113. En outre,

le montage du panneau de commande comporte un circuit fonc-

tionnel 114 raccordé à un interrupteur à pédale 116 qui permet de commander l'allumage du système laser par une

pédale plutôt que par une commande manuelle du chirurgien.

En se reportant à la Fig. 7, le circuit de déclen-

chement du réseau conformateur d'impulsions, repéré dans son ensemble en 99, comporte un décodeur d'adresses 121 qui reçoit du dispositif de commande à microprocesseur les adresses numériques d'un ou de plusieurs d'une multiplicité de réseaux conformateurs d'impulsions, et leurs circuits de déclenchement respectifs 122. Dans la réalisation préférée, il y a 56 réseaux conformateurs d'impulsions (RCI), ayant chacun leur propre circuit de déclenchement 122. Quarante

de ces RCI sont montés en cinq rangées de huit, principale-

ment pour disposer d'une interface aisée-avec un micropro-

cesseur numérique binaire. Douze RCI sont actionnables

individuellement et quatre sont en réserve et peuvent rem-

placer tout RCI défaillant sur instruction du dispositif

* de commande à microprocesseur. Chaque circuit de déclenche-

ment est raccordé à son RCI respectif en étant disposé de

même en rangées.

Chaque basculeur de RCI 122 comporte un opto-

isolateur 123 raccordé à la base d'un transistor 124. Un

condensateur 126 est monté entre le collecteur du transis-

tor 124 et une résistance de limitation 127, elle-même raccordée à l'émetteur. Le condensateur est raccordé à une ligne de charge basse tension 128. Lorsqu'un réseau 122 est sélectionné par le microprocesseur pour fournir une

impulsion à la lampe éclair, les huit RCI dans cette ran-

gée sont chargés à une tension déterminée par le micropro-

cesseur par l'intermédiaire de la ligne de charge 128.

L'adresse du réseau choisi est envoyée au décodeur 121, qui met à la terre la ligne de signaux 129 du basculeur du RCI approprié. La diode électro-luminescente de l'opto-isolateur

conduit, rendant ainsi conducteur le transistor 124. Lors-

que ce dernier est ainsi rendu conducteur, la charge sur le condensateurest appliquée à la parte du SCR (redresseur

au Silicium Commandé) du RCI respectif. Chaque RCI à l'in-

térieur du bloc fonctionnel 87 comporte un fort condensa-

teur chargé par la source de courant 96 et raccordé par un

SCR à la lampe éclair. Lorsque le SCR est excité, la dé-

charge résultante produit une impulsion de lampe éclair d'une durée d'environ 50 ps, l'intensité de l'impulsion

étant reliée d'une manière prédéterminée empiriquement déri-

vée à la tension de la décharge. Cette relation connue per-

met au dispositif de commande à microprocesseur de choisir la tension de charge appropriée pour que l'intensité

d'éclair requise produise l'énergie d'impulsion laser vou-

lue.

On notera que chaque impulsion de lampe éclair pro-

duit une impulsion de sortie laser. Le dispositif de com-

mande à microprocesseur peut déclencher les RCI individuel-

lement, ou en série à intervalles donnés pour produire un train d'impulsions ayant une énergie, un espacement et une largeur d'impulsions prédéterminés. Pour chaque impulsion de sortie en mode déclenché, l'interrupteur optique est ouvert environ 70 microsecondes après le début de la décharge de la lampe. Le système laser de la réalisation préférée

peut fournir des impulsions d'une durée de 5 à 10 nanosecondes.

Ces impulsions peuvent être produites individuellement, ou

par salves de i à 10 impulsions à un intervalle de 10 milli-

secondes, ou de façon répétitive à la cadence de 3 Hz.

Une caractéristique importante du fonctionnement de la présente invention est qu'il est capable de fonction- ner en mode non asservi, dans lequel la sortie produit les

effets physiologiques thermiques nécessaires pour la photo-

coagulation et l'analogue. Dans ce mode "thermique", le sys-

tème laser peut fournir une série d'impulsions de 100 à 500 mJ d'une durée de 50 ps dans une période de 1 à 10 ms. Ce fonctionnement est obtenu en chargeant les RCI nécessaires à la tension nécessaire, en ouvrant l'interrupteur optique et l'obturateur, et en déclenchant les RCI à intervalles de à 200 ps. La première décharge de la lampe fait qu'une population notable d'électrons de néodyme saute au niveau

d'émission laser et qu'une impulsion laser est produite.

Cependant, l'inversion de la population d'électrons dans la

bande d'émission persiste brièvement, pendant environ 400ps.

Ce rapide amorçage de la lampe éclair dans le mode thermi-

que tire parti de cette persistance de l'inversion de popu-

lation en provoquant la restimulation du laser avant que

l'énergie dépensée pour établir cette inversion de popula-

tion d'électrons ne soit perdue. Il en résulte que la pré-

sente invention fonctionne avec un très bon rendement dans le mode "thermique" non asservi, et ce mode est obtenu sans

système de refroidissement. L'enveloppe globale des impul-

sions en mode thermique en considération de leurs caracté-

ristiques d'énergie en fonction du temps, produit des effets

physiologiques identiques aux impulsions thermiques de lon-

gue durée fournies par les lasers à gaz et l'analogue. Ainsi, la présente invention permet une plus grande souplesse dans les modes de fonctionnement quece qu'on pouvait obtenir jusqu'ici. En se reportant à la Fig. 5, le tableau de commande 58 comporte une visualisation à diodes électroluminescentes 131 qui affiche le niveau d'énergie d'impulsions désiré du laser YAG. Des boutons de réglage associés 132 sont prévus pour permettre au chirurgien d'incrémenter le réglage vers

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le haut ou vers le bas. Une visualisation à diodes élec-

troluminescentes 133 affiche à la fois la durée d'impul-

sions réglée et le nombre d'impulsions désiré. Des boutons de réglage sont prévus pour sélectionner l'un ou l'autre affichage et incrémenter les réglages. Une visualisation

à diodes électroluminescentes 136 affiche le nombre d'im-

pulsions fournies par le laser et peut être remise à zéro, par le bouton 137. Une multiplicité de boutons 138 sont prévus pour sélectionner la sortie laser en mode coupe dans lequel le tissu est coupé par percement optique. Ces boutons peuvent sélectionner soit une seule impulsion, soit un train d'impulsions continues à la fréquence de 3 Hz, soit une salve d'impulsions. Un bouton sélecteur 139 permet au chirurgien de sélectionner le mode thermique dans lequel le laser fournit un train d'impulsions qui produit l'effet

d'une seule impulsion thermique de longue durée. Des inter-

rupteurs 141 et 142 mettent respectivement en service le laser YAG et l'obturateur. Des lampes témoins 143 et 144 indiquent un problème respectivement dans l'émission laser et dans le système tout entier. L'interrupteur 140 est un

interrupteur par tout ou rien commandé par touche.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système laser pouvant fonctionner en plusieurs modes et adapté à l'utilisation en chirurgie des yeux, caractérisé en ce qu'il comporte: un barreau laser (26) fixé dans une cavité de pompage optique (18), une lampe éclair d'excitation (22) disposée dans cette même cavité et non parallèle au barreau laser, un revêtement réflecteur diffusant à coefficient de réflexion élevé appliqué sur la surface intérieure de cette cavité de pompage (18), des miroirs (32,33) définissant un résonateur laser instable avec le barreau laser (26), des moyens de commande pour

actionner la lampe éclair (22) par des impulsions électri-

ques d'une tension, d'un espacement dans le temps et de

nombre prédéterminés, et des moyens pour amener les impul-

sions de sortie laser dans l'oeil d'un malade à traiter.

2. Système laser selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que des moyens d'interrupteur optique (41) sont interposés entre les moyens de miroir (32,33) et le barreau laser (26), lesdits moyens de commande comportant des moyens pour actionner les moyens d'interrupteur optique

(41) en synchronisme avec l'actionnement de la lampe éclair.

3. Système laser selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la cavité de pompage optique (18) a la con-

figuration générale d'une surface courbe continue fermée.

4. Système laser selon la revendication 3, caracté-

risé en ce que cette surface est une sphère.

5. Système laser selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le barreau laser (26) et la lampe éclair (22)

sont disposés à proximité l'un de l'autre et perpendiculai-

res l'un à l'autre.

6. Système laser selon la revendication 3, caracté-

- risé en ce que la cavité de pompage (18) est dans un corps de

laser (12), ce corps étant en un matériau ayant une conduc-

tibilité et une capacité thermiques élevées.

7. Système laser selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le revêtement comporte une poudre de sulfate de baryum et des moyens pour fixer cette poudre sur ladite surface.

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8. Système laser selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les moyens de miroir (32,33) comportent un premier miroir concave (35) et un deuxième miroir convexe (36).

9. Système laser selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le deuxième miroir (36) comporte une zone centrale (39) ayant un revêtement extrêmement réfléchissant pour la longueur d'onde du système laser, et un entourage annulaire (38) autour de cette zone formé d'un revêtement anti-réflexion pour laisser passer une portion du faisceau

laser et servir de coupleur de sortie.

10. Système laser selon la revendication 9, caracté-

risé en ce qu'il comporte en outre un laser à gaz à sortie continue (46) ayant un faisceau de sortie dirigé selon l'axe optique du barreau laser (26) et aligné avec le faisceau de

sortie pulsatoire de celui-ci.

11. Système laser selon la revendication 10, caracté-

risé en ce que les miroirs sont pratiquement transparents vis-à-vis de la longueur d'onde du faisceau de sortie du

laser à gaz (46).

12. Système laser selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le barreau laser (26) est un grenat Yttrium-

Aluminium et est relativement très dopé par du Néodyme pour

former un barreau laser à gain élevé.

13. Système laser selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les moyens de commande comprennent un dispo-

sitif de commande à microprocesseur (76).

14. Système laser selon la revendication 13, carac-

térisé en ce que ce dispositif de commande à microprocesseur (76) comporte des moyens de programme pour ouvrir les moyens d'interrupteur optique (41), pour actionner la lampe éclair (22) par des impulsions rapprochées et pour permettre au barreau laser (26) de fonctionner en mode thermique non asservi.

15. Système laser selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que ces impulsions sont espacées dans le temps d'un intervalle inférieur à la durée de décroissance de l'inversion de population dans la bande d'émission d'électrons du barreau laser pour obtenir un fonctionnement

à gain élevé.

16. Système laser selon la revendication 13, carac-

térisé en ce que le dispositif de commande à microprocesseur (76) comporte des moyens de programme pour actionner les moyens d'interrupteur optique (41) en synchronisme avec

l'actionnement de la lampe éclair (22) pour obtenir un fonc-

tionnement en mode déclenché.

17. Système laser selon la revendication 13, carac-

térisé en ce qu'il comporte une multiplicité de réseaux confor-

mateurs d'impulsions (87) raccordés à la lampe éclair (22).

18. Système laser selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que ces réseaux conformateurs d'impulsions (87)

sont disposés en rangées sous forme binaire adressable.

19. Système laser selon la revendication 13, carac-

térisé en ce qu'il comporte un photodétecteur (53) disposé

pour recevoir une portion des impulsions de sortie laser.

20. Système laser selon la revendication 19, carac-

térisé en ce que le dispositif de commande à microprocesseur

(76) comporte des moyens pour intégrer le signal en prove-

nance de ce photodétecteur pour déterminer l'énergie des

impulsions de sortie.

21. Système laser selon la revendication 20, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de boucle

réactive dans le système de commande pour modifier la ten-

sion prédéterminée appliquée à la lampe éclair (22) lorsque l'énergie mesurée des impulsions de sortie s'écarte de

l'énergie d'impulsions attendue.

22. Ensemble de pompage optique pour un laser, carac-

térisé en ce qu'il comporte un corps de laser (12), une ca-

vité courbe fermée (18) disposée à l'intérieur de ce corps, un barreau laser (26) s'étendant à travers cette cavité et

colinéaire avec un axe optique, une lampe éclair (22) s'éten-

dant à travers cette cavité et n'étant pas parallèle au barreau laser (26) , et un revêtement réflecteur diffusant à

haut rendement sur la surface intérieure de cette cavité.

23. Ensemble de pompage optique selon la revendica-

tion 22, caractérisé en ce que la cavité (18) a une forme sphérique.

24. Ensemble de pompage optique selon la revendica-

tion 22, caractérisé en ce que la lampe éclair (22) est de façon générale perpendiculaire au barreau laser (26) et en

est très voisine.

25. Ensemble de pompage optique selon la revendica-

tion 22, caractérisé en ce que le corps de laser (12) est en

un matériau à conductibilité et capacité thermiques élevées.

26. Système laser utilisé dans la chirurgie des yeux, caractérisé en ce qu'il comporte un meuble (56) disposé sur le sol pour loger les systèmes de commande électriques du laser, un élément de table (59), des moyens pour fixer la

table sur le meuble de façon à pouvoir la déplacer vertica-

lement afin de l'ajuster à la hauteur du malade, un biomi-

croscope (61) à lampe à fente (62) partant vers le haut de cette table, un laser compact fixé sur une surface inférieure de cette table et des moyens pour coupler directement le

laser au biomicroscope à lampe à fente.