KR101018635B1 - Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance - Google Patents

Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance Download PDF

Info

Publication number
KR101018635B1
KR101018635B1 KR1020090012512A KR20090012512A KR101018635B1 KR 101018635 B1 KR101018635 B1 KR 101018635B1 KR 1020090012512 A KR1020090012512 A KR 1020090012512A KR 20090012512 A KR20090012512 A KR 20090012512A KR 101018635 B1 KR101018635 B1 KR 101018635B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
laser beam
fluence
biological material
removal
Prior art date
Application number
KR1020090012512A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100093363A (en
Inventor
정세채
신현주
메라 싱 시두
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020090012512A priority Critical patent/KR101018635B1/en
Publication of KR20100093363A publication Critical patent/KR20100093363A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101018635B1 publication Critical patent/KR101018635B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/00736Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F9/00802Methods or devices for eye surgery using laser for photoablation
    • A61F9/00814Laser features or special beam parameters therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F9/009Auxiliary devices making contact with the eyeball and coupling in laser light, e.g. goniolenses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00861Methods or devices for eye surgery using laser adapted for treatment at a particular location
    • A61F2009/00863Retina

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 장치는 레이저를 이용한 안구를 구성하는 생체 물질의 제거 장치로, 레이저 빔을 발생하는 레이저 광원; 상기 레이저 빔을 집속하여 상기 생체 물질에 조사하는 광학계; 상기 생체 물질의 위치를 제어하는 스테이지; 및 상기 레이저 광원에서 발생하는 상기 레이저 빔의 플루언스(fluence)를 조절하는 레이저 제어부;를 포함하여 구성되며, 하기의 식 1에 의해 상기 레이저 제어부가 상기 레이저 빔의 플루언스를 조절하여 상기 생체 물질의 제거 깊이를 제어하는 특징이 있다. Apparatus according to the present invention is a device for removing the biological material constituting the eyeball using a laser, the laser light source for generating a laser beam; An optical system that focuses the laser beam and irradiates the biological material; A stage for controlling the position of the biomaterial; And a laser controller configured to adjust fluence of the laser beam generated from the laser light source, wherein the laser controller adjusts the fluence of the laser beam according to Equation 1 below. It is characterized by controlling the removal depth of the.

(식 1)(Equation 1)

Fth(lo) ≤ F < Fth(lt)인 경우 : L = lo ln(F/Fth(lo)) If F th (l o ) ≤ F <F th (l t ): L = l o ln (F / F th (l o ))

Fth(lt) ≤ F인 경우 : L = lt ln(F/Fth(lt))If F th (l t ) ≤ F: L = l t ln (F / F th (l t ))

(이때, L은 제거 깊이(㎛)이며, F는 레이저 빔의 플루언스(J/cm2)이며, lo는 8.2 ± 2.2 ㎛, Fth(lo)는 2.2 ± 0.9 J/cm2, lt는 69.7 ± 8.7㎛, Fth(lt)는 25.3± 13.9 J/cm2이다.)Where L is the removal depth in μm, F is the fluence of the laser beam in J / cm 2 , l o is 8.2 ± 2.2 μm, and F th (l o ) is 2.2 ± 0.9 J / cm 2 , l t is 69.7 ± 8.7㎛, and F th (l t ) is 25.3 ± 13.9 J / cm 2 )

안구, 망막, 혈관, 펨토초 레이저, 단일 펄스, 제거  Eyeball, retina, blood vessel, femtosecond laser, single pulse, removal

Description

초고속 레이저를 이용한 안구 생체 물질의 제거장치{Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance}Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance}

본 발명은 레이저를 이용하여 안구를 구성하는 생체 물질을 정밀하고 안전하게 제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 펄스 펨토초 레이저를 이용하여 레이저 빔 플루언스와 제거 깊이의 관계식에 의해 선택적이고 안전하게 안구 내 생체 물질을 제거하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for precisely and safely removing the biological material constituting the eye using a laser, and more particularly, by using a single pulse femtosecond laser by the relationship between the laser beam fluence and the removal depth. A device for removing a biological material.

레이저 기술의 급속한 진보에 따라 최근에는 흥미롭고 실현가능성이 있는 새로운 레이저 수술 기법의 출현하고 있다. 특히 첨단레이저는 소규모 병소 부위에 레이저를 집속하여 조직의 트랜잭션(transaction), 어블레이션(ablation)과 코아귤레이션(coagulation) 수술을 위해 쉽게 활용되고 있다. 레이저 빔의 이러한 잠재적인 특성은 이미 유리체 망막수술(vitreoretinal surgery)에 실현가능성을 확신하기 위한 다기관 임상 실험이 진행된 바 있다. Rapid advances in laser technology have resulted in the emergence of exciting and feasible new laser surgical techniques. In particular, high-tech lasers are easily used for tissue transaction, ablation and coagulation surgery by focusing lasers on small lesions. This potential characteristic of laser beams has already been carried out in multicenter clinical trials to ensure feasibility in vitreoretinal surgery.

한편 최초의 레이저 기술을 사용한 망막절제술은 Nd: YAG 레이저을 가반하여 시도되었고, 혈관벽의 절제술은 2940 nm: YAG 레이저 파장을 도입하기 전에는 가능 하지 않았다. Retinal resection using the first laser technique was attempted with a Nd: YAG laser, and resection of the vessel wall was not possible before the introduction of the 2940 nm: YAG laser wavelength.

비교적 긴 펄스의 레이저 빔을 이용한 임상 실험은 다양한 망막수술에 시도되어왔지만, 이러한 시스템은 망막조직에 상당한 손상을 일으켰고 내경계막(ILM; Inner Limiting Membrane)의 선택적인 그리고 재생 가능한 절제수술에는 적당하지 않았다. Clinical trials with relatively long pulsed laser beams have been tried in a variety of retinal surgeries, but these systems have caused considerable damage to the retinal tissue and are not suitable for selective and regenerative excision of the Inner Limiting Membrane (ILM). Did.

Er: YAG 레이저 수술의 in vitro 실험에서 망막의 절제는 4 마이크론 미만이었으나, 열적인 변화에 의해 절제지역의 표면으로부터 70 마이크론 이상의 조직 손상이 발견되었다. In vitro experiments with Er: YAG laser surgery showed that retinal ablation was less than 4 microns, but thermal changes revealed more than 70 micron tissue damage from the surface of the ablation zone.

일반적인 망막 표면에서 표피망막 치료방법은 마이크토포셉 (microforceps)으로 벗겨내는 것이다. 하지만 이러한 기술은 망막이 강하게 부착되어있기 때문에 망막에서 종종 완전하게 제거되지 못하였다. 망막절제술을 하는 동안 망막의 수축하는 힘으로 증식성 당뇨병성 망막변증의 주요 원인인 색소상피세포가 유리체에 노출되어 망막에 틈이 생긴다. Epidermal retinal treatment on the normal retinal surface is stripped with microforceps. However, this technique is often not completely removed from the retina because the retina is strongly attached. During retinal resection, the contractile force of the retina causes the pigmented epithelial cells, the main cause of proliferative diabetic retinopathy, to be exposed to the vitreous, resulting in gaps in the retina.

193 nm ArF 엑시머 레이저 또한 동물의 눈과 환자들의 눈의 유동적인 환경에서 막을 형성하는 조직을 정확하고, 재현성 있게 자를 수 있다고 보고된 바 있으나, 상대적이고 지속적인 긴 레이저 펄스에 의한 제한된 정밀함과 상당한 손상이 발생하여 고도의 정밀도를 필요로 하는 부분적인 또는 선택적인 망막절제술을 구현하지 못한다. A 193 nm ArF excimer laser has also been reported to cut accurately and reproducibly the formation of tissues in the fluid environment of the animal eye and the patient's eye, but limited precision and significant damage due to relatively long continuous laser pulses have been reported. Occurs and does not implement partial or selective retinal resection that requires a high degree of precision.

이러한 손상을 극복하기 위해서, 이산화탄소, Er: YAG, Holmium: YAG과 같은 적외선 레이저 소스를 이용한 안구내 절제술(intraocular surgery)에서 시각 전달 섬유를 거쳐 여러 번의 실험이 시도된 바 있다. 하지만 상당한 수준의 열적인 충격과 기계적인 충격의 영향으로 조직 주위에 분명하게 2차적인 손상이 발생함이 보고되었다.In order to overcome this damage, several experiments have been attempted through intraocular surgery in intraocular surgery using infrared laser sources such as carbon dioxide, Er: YAG, and Holmium: YAG. However, significant secondary thermal damage has been reported around tissues under the influence of significant thermal and mechanical shocks.

한편, 최근 유/무기 재료 분야에서 증폭된 초고속레이저를 이용한 가공이 많은 주목을 받고 있다. 이러한 초고속 레이저는 기존의 수십 나노초의 긴 연속파 레이저 보다 열적인 손상이 적고, 높은 정밀도를 제공한다. 초고속 레이저는 에너지를 박탈하는 빠른 펄스로 기계적 변형과 열적 변형을 최소화하는 재료의 미세가공과 표면을 양식화하는 비접촉 성질때문에 재료에 직접적인 미세기계가공(micromachining)에 매우 적합한 것으로 알려져 있다. On the other hand, processing using ultrafast lasers amplified in the field of organic / inorganic materials has recently attracted much attention. These ultrafast lasers offer less thermal damage and provide higher precision than traditional tens of nanosecond long continuous wave lasers. Ultrafast lasers are known to be well suited for direct micromachining of materials because of the fast pulses of energy depletion and the non-contact nature of the materials and the micromachining of the material to minimize mechanical and thermal deformation.

레이저 절제술에서 절제 임계값인 Fth(J/cm2)는 효과적인 재료의 제거를 위해 필요한 최소한의 열적 노출(radiant exposure)을 의미한다. 플루언스 임계값은 조직의 절제와 더 세밀한 절제에 사용하는 레이저의 적절한 정밀도를 결정한다. 일반적으로 절제된 지역의 근접한 부위에 빛에 의한 손상을 최소화하기 위해서는 재료에 초고속레이저 펄스를 집속하는 임계값을 낮춰야할 필요가 있다. The ablation threshold, F th (J / cm 2 ) in laser ablation, refers to the minimum thermal exposure required for effective material removal. The fluence threshold determines the appropriate precision of the laser used for tissue ablation and finer ablation. In general, it is necessary to lower the threshold for focusing ultrafast laser pulses on materials in order to minimize light damage in the immediate vicinity of the resected area.

강력한 초고속 레이저 빔의 빛은 목표 재료에 다광자 자극을 일으키며, 레이저 펄의 지속 시간 폭이 대략 수 피코초의 일정한 진동완화시간보다 짧으므로, 물질에 흡수된 에너지는 인접한 재료의 영역으로 열적인 확산 없이 전자 상태로 운반될 것이다. 그 결과, 조직 주위에 열적인 손상은 최소화 하고, 또한 생물학적인 조직은 단계적으로 일어나는 광음향학적인 충격파에 의한 손상에 영향을 받지 않게 될 것이다. 이것은 효과적으로 비열성 초고속레이저 절제술(fs-laser surgical process non-thermal)을 가능하게 해준다. 고밀도의 자유전자는 목표 재료의 국부적인 플라즈마를 형성한다. 이렇게 가열된 플라즈마 형성은 마이크로이하 범위의 내부 세포에서도 영구적인 손상을 일으킨다. 이러한 이유로 하여 초고속 레이저는 매우 특이적으로 망막 및 신생혈관 등 생물조직에 열적인 손상 또는 충격압을 최소화하여 정확한 조직 절제 치료에 이용될 수 있다.The light of a powerful ultrafast laser beam causes multiphoton stimulation on the target material, and since the duration of the laser pearl is shorter than a constant vibration relaxation time of approximately several picoseconds, the energy absorbed by the material does not thermally diffuse into the region of the adjacent material. Will be transported electronically. As a result, thermal damage around tissues is minimized, and biological tissues will not be affected by damage caused by photoacoustic shock waves. This effectively allows for a fs-laser surgical process non-thermal. High density free electrons form a local plasma of the target material. This heated plasma formation also causes permanent damage even in submicron internal cells. For this reason, ultrafast lasers can be used for precise tissue resection treatment by minimizing thermal damage or impact pressure to biological tissues such as retina and neovascularization very specifically.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 안구 내 생체물질을 절제하는 종래의 레이저를 이용한 수술 또는 약물 요법에 비해 주변 조직의 손상 및 수술 유발 장애를 획기적으로 감소시키고, 기계적 열적 손상에서 자유로우며, 제거 대상 부위만을 매우 정밀하게 선택적으로 제거할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the above problems is to significantly reduce the damage and surgical-induced disorders of the surrounding tissues compared to the conventional laser surgery or drug therapy to remove the ocular biomaterial, free from mechanical thermal damage In addition, the present invention provides a device capable of selectively and selectively removing only a region to be removed.

본 발명에 따른 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치는 레이저를 이용하여 안구를 구성하는 생체 물질을 제거하는 장치로, 레이저 빔을 발생하는 레이저 광원; 상기 레이저 빔을 집속하여 상기 생체 물질에 조사하는 광학계; 상기 생체 물질의 위치를 제어하는 스테이지; 및 상기 레이저 광원에서 발생하는 상기 레이저 빔의 플루언스(fluence)를 조절하는 레이저 제어부;를 포함하여 구성되며, 하기의 식 1에 의해 상기 레이저 제어부가 상기 레이저 빔의 플루언스를 조절하여 상기 생체 물질의 제거 깊이를 제어하는 특징이 있다.An apparatus for removing a biological material using a laser according to the present invention is a device for removing a biological material constituting an eye using a laser, the laser light source generating a laser beam; An optical system that focuses the laser beam and irradiates the biological material; A stage for controlling the position of the biomaterial; And a laser controller for adjusting fluence of the laser beam generated from the laser light source, wherein the laser controller adjusts the fluence of the laser beam according to Equation 1 below. It is characterized by controlling the removal depth of the.

(식 1)(Equation 1)

Fth(lo) ≤ F < Fth(lt)인 경우 : L = lo ln(F/Fth(lo)) If F th (l o ) ≤ F <F th (l t ): L = l o ln (F / F th (l o ))

Fth(lt) ≤ F인 경우 : L = lt ln(F/Fth(lt))If F th (l t ) ≤ F: L = l t ln (F / F th (l t ))

(이때, L은 제거 깊이(㎛)이며, F는 레이저 빔의 플루언스(J/cm2)이며, lo는 8.2 ± 2.2㎛, Fth(lo)는 2.2 ± 0.9 J/cm2, lt는 69.7 ± 8.7㎛, Fth(lt)는 25.3± 13.9 J/cm2.)Where L is the removal depth in μm, F is the fluence of the laser beam in J / cm 2 , l o is 8.2 ± 2.2 μm, and F th (l o ) is 2.2 ± 0.9 J / cm 2 , l t is 69.7 ± 8.7㎛, and F th (l t ) is 25.3 ± 13.9 J / cm 2. )

상기 식 1은 안구를 구성하는 생체 물질을 제거함에 있어, 레이저 빔을 생체 물질에 조사하는 경우 레이저 빔 플루언스와 레이저 빔에 의해 손상되는 깊이(손상되어 제거되는 깊이, L)의 관계식이다. Equation 1 is a relationship between the laser beam fluence and the depth damaged by the laser beam (the depth removed and damaged, L) when removing the biological material constituting the eyeball, when irradiating the laser beam to the biological material.

상세하게 상기 식 1은 안구를 구성하는 생체 물질을 제거함에 있어, 레이저 빔에 의한 제거 깊이(L)와 빔 플루언스(F)의 로그 플롯에서 플루언스 크기에 따라 주된 손상 기작(mechanism)이 달라져 제거 깊이(L)와 플루언스(F)가 서로 다른 의존성을 가지는 두 영역으로 나눠짐을 의미하며, Fth(lt)= 25.3± 13.9 J/cm2의 플루언스에서 레이저 빔에 의한 손상 기작(mechanism)이 달라짐을 의미하며, 낮은 레이저 빔 플루언스(Fth(lo) ≤ F < Fth(lt))에서는 제거 깊이(L)와 플루언스(F)가 L = lo ln(F/Fth(lo)), lo는 8.2 ± 2.2 ㎛, Fth(lo)는 2.2 ± 0.9 J/cm2인 관계식 가지며, 높은 레이저 빔 플루언스(Fth(lt) ≤ F)에서는 L = lt ln(F/Fth(lt)), lt는 69.7 ± 8.7㎛, Fth(lt)는 25.3± 13.9 J/cm2인 관계식을 가짐을 의미한다.In detail, Equation 1 shows that in removing the biological material constituting the eyeball, the main damage mechanism varies depending on the size of the fluence in the log plot of the removal depth L and the beam fluence F by the laser beam. It means that the removal depth (L) and the fluence (F) are divided into two regions with different dependencies, and the damage mechanism by the laser beam at the fluence of F th (l t ) = 25.3 ± 13.9 J / cm 2 ( mechanism), and at low laser beam fluence (F th (l o ) ≤ F <F th (l t )), the removal depth (L) and fluence (F) are L = l o ln (F / F th (l o )), l o has a relation of 8.2 ± 2.2 μm, F th (l o ) is 2.2 ± 0.9 J / cm 2 , and high laser beam fluence (F th (l t ) ≤ F) In the equation , L = l t ln (F / F th (l t )), l t is 69.7 ± 8.7㎛, and F th (l t ) is 25.3 ± 13.9 J / cm 2 .

이때, 상기 Fth(lo)=2.2 ± 0.9 J/cm2는 안구를 구성하는 생체 물질에 손상을 주기 위한 최소 플루언스이며, 특징적으로 망막의 내경계막(ILM; Inner Limiting Membrane)에 손상을 주기 위한 최소 플루언스이다.At this time, the F th (l o ) = 2.2 ± 0.9 J / cm 2 is the minimum fluence for damaging the biological material constituting the eye, characteristically damage to the inner limiting membrane (ILM; Inner Limiting Membrane) of the retina Minimum fluence to give.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 제거 장치는 상기 식 1에 의해 정밀하게 제거 깊이를 제어함에 따라 안구를 구성하는 생체 물질 중 하부 층에 손상을 전혀 주지 않고 특정 물질층만을 선택적으로 제거 가능하다. As described above, the removal apparatus according to the present invention can selectively remove only a specific material layer without damaging the underlying layer of the biological materials constituting the eyeball by precisely controlling the removal depth according to Equation 1 above.

본 발명에 따른 제거 장치는 제거 대상 생체 물질의 위치별 제거 깊이인 위치별제거데이터를 입력받는 외부 입력 장치; 상기 위치별제거데이터 및 상기 관계식 1이 저장된 메모리; 상기 레이저 제어부, 상기 메모리, 상기 스테이지와 연동되는 마이크로 프로세서; 및 상기 생체 물질을 모니터링하는 모니터링부;를 더 포함하여 구성되어, 상기 마이크로 프로세서는 상기 메모리에 저장된 위치별제거데이터 및 상기의 식 1을 기반으로 상기 레이저 제어부 및 상기 스테이지를 자동 제어하는 특징이 있다. The removal device according to the present invention includes an external input device for receiving location-specific removal data that is location-specific removal depth of a biomaterial to be removed; A memory in which the location-specific removal data and the relation 1 are stored; A microprocessor interlocked with the laser controller, the memory, and the stage; And a monitoring unit for monitoring the biological material, wherein the microprocessor is configured to automatically control the laser control unit and the stage based on positional removal data stored in the memory and Equation 1 above. .

안구를 구성하는 생체 물질 중, 제거 대상인 물질층의 두께가 안구 내 위치별로 달라지는 경우, 이러한 위치별 제거 깊이 정보인 위치별제거데이터(컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된)를 입력 받아 상기 마이크로 프로세서는 상기 레이저 제어부와 상기 스테이지를 자동제어하여 제거 대상 생체 물질의 제거 깊이에 따른 플루언스를 조절하고 생체 물질의 위치를 제어하여 정밀하고 안전한 제거가 수행된다. When the thickness of the material layer to be removed varies from place to place within the eyeball among biological materials constituting the eyeball, the microprocessor receives the positional removal data (stored in a computer-readable recording medium), which is the depth-specific removal depth information. The laser controller and the stage are automatically controlled to adjust the fluence according to the removal depth of the biomaterial to be removed and the position of the biomaterial to be precisely and safely removed.

본 발명에 따른 제거 장치는 상기 광원으로부터의 레이저 빔을 집속하기 위한 광학계와 안구를 포함하는 집속 대상 개체(레이저 빔이 집속되어 조사되는 개체)를 위치제어하는 스테이지와 제거 대상을 포함한 안구 조직을 모니터링하는 모 니터링부와 상기 광원과 연결되어 상기 광원에서 발생하는 레이저 빔의 플루언스를 조절하는 레이저 제어부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The removal device according to the present invention monitors the eye tissue including a stage and a target for removing the focusing object (object to which the laser beam is focused and irradiated) including an optical system and an eye for focusing the laser beam from the light source. It is preferably configured to include a monitoring unit and a laser control unit connected to the light source to adjust the fluence of the laser beam generated from the light source.

상기 광원은 근적외선 영역의 펨토초 레이저인 것이 바람직하며, 상기 광학계는 상기 광원으로부터 생성되는 레이저 빔을 처리하고 경로를 조정하여 집속시키기 위하여 채용된 것으로, 통상의 레이저빔 광학계를 모두 포함할 수 있으며, 단일 펄스파장에 따라 빛을 선택적으로 반사시키는 이색 미러(dichroic mirror), 대물 렌즈(objective lens), 노치 필터를 포함한 광 필터를 이용하여 순수 단파장의 레이저 빔의 경로를 조절하고 집속할 수 있으며, 빠른 광학 셔터를 이용하여 레이저 빔의 펄스 열로부터 단일 펄스만을 추출할 수 있다. Preferably, the light source is a femtosecond laser in the near infrared region, and the optical system is adopted to process and adjust a path of the laser beam generated from the light source, and may include all of the conventional laser beam optical systems. Optical filters, including dichroic mirrors, objective lenses, and notch filters that selectively reflect light according to the pulsed wavelength, can be used to control and focus paths of pure short wavelength laser beams, and to provide fast optical Only a single pulse can be extracted from the pulse train of the laser beam using the shutter.

상기 스테이지는 안구 내 제거 대상이 위치하는 부위에의 정확한 레이저 빔 조사를 위하여 레이저 빔의 조사위치 설정을 제어하기 위해 채용하는 것으로서, 상기 스테이지는 서로 직교하는 3축 방향(X, Y, Z)이 독립적으로 이동 가능하며, 상기 스테이지에는 안구를 포함하는 시술 대상을 스테이지의 특정 위치에 고정시키는 고정부가 구비된 것이 바람직하다.The stage is adopted to control the irradiation position setting of the laser beam for accurate laser beam irradiation to the site where the object to be removed in the eye, the stage is a three-axis direction (X, Y, Z) perpendicular to each other Independently movable, the stage is preferably provided with a fixing portion for fixing the treatment target including the eye to a specific position of the stage.

레이저 빔의 조사위치 설정을 보다 정밀하게 제어하기위해 안구 내 제거 대상을 포함한 조직을 실시간 이미지로 관찰할 수 있는 모니터링부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 모니터링부는 실시간 이미징 장치로 일반적인 공촛점 이미징 장치를 사용할 수 있으며, 광 분할기(beam splitter)에 의해 분할된 광발광 신호를 검출하는 CCD(charge coupled device) 카메라가 구비될 수 있다. In order to more precisely control the irradiation position setting of the laser beam, it is preferable to include a monitoring unit for observing the tissue including the object to be removed in real time in a real-time image. The monitoring unit may use a general confocal imaging device as a real-time imaging device, and may be provided with a charge coupled device (CCD) camera that detects a photoluminescence signal split by a beam splitter.

상기 레이저 제어부는 레이저 빔의 플루언스를 제어하기 위해 채용된 것으 로, 상기 레이저 제어부는 통상의 레이저빔 플루언스 제어에 사용되는 장치와 레이저 빔의 파장변환 장치, 레이저의 빔의 방향(direction)과 빔의 크기를 제어하는 장치등을 모두 포함할 수 있으며, 일 예로 중성농도 필터(neutral density filter)를 이용하여 레이저빔의 세기를 조절할 수 있다. The laser control unit is employed to control the fluence of the laser beam, the laser control unit is used for the normal laser beam fluence control, the wavelength conversion device of the laser beam, the direction of the laser beam and It may include all the devices for controlling the size of the beam, for example, the intensity of the laser beam can be adjusted using a neutral density filter (neutral density filter).

상기 입력장치는 컴퓨터 판독 가능한 매체(일 예로, 외부 저장 메모리, 광디스크, 자기기록매체등)과 접속되어 상기 매체에 저장된 데이터를 상기 마이크로프로세서에 제공하는 통상의 입력장치이다. The input device is a conventional input device connected to a computer readable medium (eg, an external storage memory, an optical disk, a magnetic recording medium, etc.) to provide data stored in the medium to the microprocessor.

이때, 상기 스테이지, 상기 레이저 제어부 및 상기 모니터링부, 상기 광학계는 마이크로 프로세서에서 구동되는 제어 프로그램과 연동하여 제어되는 것이 바람직하며, 상기 메모리에 저장된 위치별제거데이터 및 상기 식 1 또한 상기 마이크로 프로세서에 로딩되어 상기 제어 프로그램의 데이터로 사용되는 것이 바람직하다. In this case, the stage, the laser control unit, the monitoring unit, and the optical system is preferably controlled in conjunction with a control program driven in a microprocessor, the position-specific removal data stored in the memory and the equation 1 also loaded in the microprocessor Preferably used as data of the control program.

제거 대상이 아닌 조직에 손상을 주지 않으며 식 1에 따라 정밀한 제거를 수행하기 위해, 상기 레이저 빔의 초점은 제거 대상인 생체 물질인 것이 바람직하다.In order to perform precise removal according to Equation 1 without damaging the tissue which is not to be removed, the focus of the laser beam is preferably a biological material to be removed.

특징적으로, 상기 레이저 빔은 근적외선(NIR) 영역의 레이저 빔이며, 상기 레이저 빔은 펨토초 단일 펄스이다. Characteristically, the laser beam is a laser beam in the near infrared (NIR) region and the laser beam is a femtosecond single pulse.

본 발명은 펨토초 단일 펄스 레이저 빔을 제거 대상인 생체 물질에 조사함으로써 기존의 수십 나노초의 긴 연속파 레이저보다 제거시 제거 대상 주변 물질에 발생하는 열 손상이 극히 적고 매우 높은 정밀도를 가지게 된다. According to the present invention, a femtosecond single pulse laser beam is irradiated to a biomaterial to be removed, and thus thermal damage to the surrounding material to be removed is extremely small and has a very high precision when removing a long continuous wave laser of several tens of nanoseconds.

바람직하게 상기 펨토초 단일 펄스 레이저 빔의 펄스 폭은 100 내지 200 fs이다. Preferably the pulse width of the femtosecond single pulse laser beam is between 100 and 200 fs.

레이저 빔의 조사시 제거 대상인 생체 물질에 이르기까지 레이저 빔의 이동 경로에 존재하는 안구의 생체물질에 손상을 주지 않기 위해 상기 레이저 빔의 파장은 780 내지 840nm인 특징이 있다. The wavelength of the laser beam is 780 to 840 nm so as not to damage the biomaterial of the eye that exists in the movement path of the laser beam to the biological material to be removed upon irradiation of the laser beam.

상기 레이저 제어부에 의해 조절되는 레이저 빔 플루언스의 최대값은 99.4(J/cm2)이며, 특징적으로 상기 최대값은 망막의 내총상층(IPL; Inner Plexiform Layer), 내과립층(INL; Inner Nuclear Layer), 외망상층(OPL; Outer Plexiform Layer), 외과립층(ONL; Outer Nuclear Layer), 및 외경계막(OLM; Outer Limiting Membrane)으로 이루어진 망막층을 제거하는 플루언스이다. The maximum value of the laser beam fluence controlled by the laser control unit is 99.4 (J / cm 2 ), and the maximum value is the inner layer of the retina (IPL; inner plexiform layer) and the inner granule layer (INL). ), An outer retinal layer (OPL; Outer Plexiform Layer), an outer layer (ONL; Outer Nuclear Layer), and the outer layer (OLM: Outer Limiting Membrane) to remove the retinal layer.

본 발명에 따른 상기 생체 물질의 제거에 의해 박리 또는 절제가 발생되는 특징이 있다. Peeling or ablation is characterized by the removal of the biological material according to the invention.

제거 대상인 상기 생체 물질은 맥락막 모세혈관 및 망막 중심의 동맥 분지혈관을 포함하는 안구 내 혈관; 또는 망막인 특징이 있으며, 제거 대상이 망막인 경우, 다층구조를 갖는 망막에서 아마크린 세포층(ACL; Amacrine Cell Layer), 내경계막(ILM; Inner Limiting Membrane) 또는 신경절 세포층(GCL; Ganglion Cell Layer)과 같이 특정 층까지만을 선택적으로 제거 할 수 있음은 물론이다. The biological material to be removed includes intraocular blood vessels including choroidal capillaries and arterial branch blood vessels in the center of the retina; Or the retina, and when the object to be removed is the retina, the amacrine cell layer (ACL), inner limiting membrane (ILM), or ganglion cell layer (GCL) in the retina having a multilayer structure. Of course, you can selectively remove only up to a specific layer.

특징적으로, 상기 레이저 제어부에 의해 조절되는 레이저 빔 플루언스는 12 내지 16 J/cm2이며, 상기 제거 대상인 생체 물질은 망막의 신경절 세포층(GCL; Ganglion cell layer)이다. In particular, the laser beam fluence controlled by the laser controller is 12 to 16 J / cm 2 , and the biomaterial to be removed is a ganglion cell layer (GCL) of the retina.

특징적으로, 상기 레이저 제어부에 의해 조절되는 레이저 빔 플루언스는 90 내지 99.4 J/cm2이며, 상기 제거 대상인 생체 물질은 망막의 외경계막(OLM; Outer Limiting Membrane)이다.In particular, the laser beam fluence controlled by the laser controller is 90 to 99.4 J / cm 2 , and the biomaterial to be removed is an outer limiting membrane (OLM) of the retina.

본 발명에 따른 장치는 안구를 구성하는 생체 물질을 선택적으로 정밀하게 제거할 수 있으며, 제거시 제거 대상 주변 물질에 발생하는 열 손상이 극히 적고 매우 높은 정밀도를 가지는 장점이 있다. 또한, 레이저 빔 플루언스에 따른 제거 깊이 관계식을 이용하여 정밀하게 제거 깊이를 제어함에 따라 안구를 구성하는 생체 물질 중 하부 층에 손상을 전혀 주지 않고 특정 물질층만을 선택적으로 제거 가능한 장점이 있다.The device according to the present invention can selectively and precisely remove the biological material constituting the eyeball, and has an advantage of having extremely low thermal damage and very high precision when removing the surrounding biological material. In addition, by precisely controlling the removal depth using the removal depth relationship according to the laser beam fluence, there is an advantage in that only a specific material layer can be selectively removed without damaging the underlying layer of the biological materials constituting the eye.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 제거 장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, a removal apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided by way of example so that the spirit of the invention to those skilled in the art can fully convey. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the gist of the present invention in the following description and the accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

이하, 적출된 돼지 안구를 이용하여 본 발명에 따른 레이저 빔 플루언스와 제거 깊이 관계를 상술한다. Hereinafter, the relationship between the laser beam fluence and the removal depth according to the present invention will be described using the extracted pig eye.

도 1은 돼지의 망막 또는 안구 내 혈관 제거를 위한 실험 장치를 도시한 도면으로, 광원은 1 kHz (Quantronix, USA)의 반복률에서 펄스폭은 약 150 fs인 Regenerative-amplified Ti: Sapphire (810 nm) 레이저로 구성되었다. 레이저 빔은 대물렌즈 (N.A. = 0.4)를 이용하여 망막표면에 집속하였다. 이때 레이저 빔의 지름은 약 1.3 마이크로미터이다. 망막조직은 자동 XY 트랜슬레이션 스테이지(translation stage)에 고정시켰다고, 이 스테이지는 각 레이저 펄스마다 조직의 새로운 부위를 집속하기 위한 샘플의 위치 조절을 위해 사용되었다. 샘플에 단일 레이저 펄스를 정확하게 집속하기 위해 반응 속도가 0.6 ms 미만의 광학셔터를 사용하였다. 이 실험에서 사용된 레이저 플루언스는 조직의 표면에 0.7 J/cm2 내지 99.4 J/cm2 범위이다. 1 is a diagram showing an experimental device for removing blood vessels in the retina or eye of a pig, wherein the light source is Regenerative-amplified Ti: Sapphire (810 nm) having a pulse width of about 150 fs at a repetition rate of 1 kHz (Quantronix, USA). It consisted of a laser. The laser beam was focused on the retina surface using an objective lens (NA = 0.4). The diameter of the laser beam is about 1.3 micrometers. The retinal tissue was fixed to an automatic XY translation stage, which was used to position the sample to focus new areas of tissue at each laser pulse. An optical shutter with a response speed of less than 0.6 ms was used to accurately focus a single laser pulse on the sample. The laser fluence used in this experiment ranges from 0.7 J / cm 2 to 99.4 J / cm 2 on the surface of the tissue.

총 13개의 돼지 안구를 사용하였으며, 각각의 안구에 20-25개의 레이저로 절제하였고, 망막표면과 망막혈관에 100 마이크로미터 간격으로 조사하였다. 모든 실험은 단일 레이저 펄스를 사용하였다. A total of 13 pig eyes were used, each eye was resected with 20-25 lasers, and the retinal surface and retinal vessels were irradiated at 100 micrometer intervals. All experiments used a single laser pulse.

돼지 안구는 도살장에서 적출하여 4℃의 HBSS(Hank's Balanced Salt Solution, Welgene Inc. Korea )에 보관하여 도살한 후 1 시간 이내에 연구실로 이 송하였다. 차가운 HBSS에서 거상연(ora-serrata), 각막 (cornea), 홍채(iris), 렌즈(lens) 바로 뒤의 안구를 조심스럽게 절개한 후 점성이 있는 유리체액(vitreous humour)을 제거했다. 색소상피세포로부터 망막을 벗겨낸 후, 약 3 x 5 mm2 크기의 망막 조각을 여과지(Whatman, UK)에 얹어 준비하였다. 실험을 진행하는 동안 망막이 건조되는 것을 방지하고 살아있는(in vivo) 상태와 가깝게 만들기 위해 모든 망막 조각은 100 마이크로리터의 유리체액으로 덮었다. 그리고, 모든 실험은 도살 후 3시간 이내에 끝냈다. Pig eyes were harvested from slaughterhouses and stored in HBSS (Hank's Balanced Salt Solution, Welgene Inc. Korea) at 4 ° C. In cold HBSS, the eyeballs immediately behind the ora-serrata, cornea, iris and lens were incised and the viscous vitreous humour was removed. After removing the retina from the pigment epithelial cells, a retinal piece of about 3 × 5 mm 2 size was prepared by placing it on a filter paper (Whatman, UK). During the experiment, all the retinal fragments were covered with 100 microliters of vitreous fluid to prevent the retina from drying out and bring it closer to in vivo. And all experiments were completed within 3 hours after slaughter.

주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM) 사진을 얻기 위해, 약 10 x 10 mm2 크기의 망막조각을 커버글라스에 올린 후 레이저로 절제한 망막조직을 일반적으로 4℃의 0.1 % 고정액(p-formaldehyde solution)에서 1시간, 0.5 % 고정액에서 30분, 1.0 % 고정액에서 30 분, 1.5 % 고정액에서 30 분 그리고 2.0 %에서 1시간을 고정시켰다. 고정된 조직은 실내 온도에서 4-6시간 이내에 완전히 건조시킨 후 얇게 백금코팅을 하였다. To obtain a scanning electron microscopy (SEM) picture, a retinal tissue of about 10 x 10 mm 2 was placed on the cover glass and then resected by laser. solution was fixed for 1 hour, 30 minutes in 0.5% fixative, 30 minutes in 1.0% fixative, 30 minutes in 1.5% fixative and 1 hour at 2.0%. The fixed tissues were completely dried within 4-6 hours at room temperature and then thinly coated with platinum.

레이저를 이용하여 절제한 즉시 망막조각은 4℃의 2 % 고정액에서 1시간 고정시켰다. 고정된 샘플은 실내 온도에서 동결용 배양액 (Jung's Tissue Freezing medium)에 1시간동안 두었다. 그리고 난 후 4-6시간 -20℃ 냉동 보관하였다. 저온절편장치(Leica, CM1850, Germany)를 이용하여 15 ~ 20 마이크로미터의 두께로 가로 절편을 만들었다. 각 망막샘플에서 20~25개 이상의 절편이 레이저에 의해 손상된 특징을 가졌다. 레이저에 의해 손상된 망막의 내경계막과 혈관벽을 관찰하기 위 해 도 2와 같이 헤마톡실린과 에오신-레드(Haemotoxylin & Eosin Red,H & E)로 염색하였다.Immediately after excision using a laser, the retinal fragments were fixed for 1 hour in a 2% fixative solution at 4 ° C. The fixed sample was placed in Jung's Tissue Freezing medium for 1 hour at room temperature. And then stored frozen at -20 ℃ 4-6 hours. Transverse sections were made to a thickness of 15 to 20 micrometers using a cold sectioning device (Leica, CM1850, Germany). More than 20-25 sections in each retinal sample were characterized by laser damage. In order to observe the inner membrane and blood vessel wall of the retina damaged by the laser, hematoxylin and eosin-red (Haemotoxylin & Eosin Red, H & E) were stained as shown in FIG. 2.

염색된 조직절편은 높은 해상도에서 광학 현미경(Zeiss, Axioscope)을 이용하여 관찰한 후, 사진을 찍었다. 망막 손상을 백분율을 구하기 위해, 각 플루언스 범위에서 100개 이상의 샘플로 3번의 반복실험을 실행하였다. Stained tissue sections were observed using an optical microscope (Zeiss, Axioscope) at high resolution, and then photographed. To determine the percentage of retinal damage, three replicates were performed with at least 100 samples in each fluence range.

망막 혈관벽에서도 마찬가지로 1.4 J/cm2~ 99.4 J/cm2의 레이저 빔 플루언스 범위에서 874개의 샘플을 5번 반복실험을 실행하였다. Similarly, the retinal vessel wall was subjected to five replicates of 874 samples in the laser beam fluence range of 1.4 J / cm 2 to 99.4 J / cm 2 .

초고속레이저 이용하여 조직의 절제한 것과 정상적인 조직사이의 차이점을 측정하여 초고속레이저의 단일 펄스를 이용한 절제술로 망막의 절제 깊이를 측정하였다. The depth of retinal resection was measured by using a single pulse of ultrafast laser.

망막의 제거Removal of the retina

0.7 J/cm2 에서 99.4 J/cm2 범위 내의 단일 펄스 상 넓은 레이저 플루언스에서 망막에 초고속 레이저 빔을 조사함으로써 망막의 절제 및 제거와 이에 따른 2차적인 손상 및 다른 부작용의 유무를 확인하는 실험을 수행하였다. Experiment to confirm retinal ablation and ablation and subsequent secondary damage and other side effects by irradiating ultrafast laser beam to the retina in a wide pulse fluence of 0.7 J / cm 2 to 99.4 J / cm 2 in a single pulse. Was performed.

도 3은 망막에 단일한 펨토초 레이저 펄스를 조사한 후 조직학적인 방법으로 H & E 염색하여 관찰된 레이저 처리조직 절편의 광학 이미지이다. 도 3에서 가로선상의 사진들은 동일 샘플의 연속 절편 사진들이며, 세로선 상으로 하부로 갈수록 더 높은 플루언스가 조사된 샘들의 사진이며, 사진에서 스케일 바는 100 마이크로미터이다. 도 3은 단일 펄스 펨토초 레이저 빔 조사에 의해 높은 정밀도의 망막층 절제를 뚜렷하게 보여준다. 3 is an optical image of a laser treated tissue section observed by H & E staining by irradiating a single femtosecond laser pulse to the retina. In FIG. 3, the horizontal photographs are photographs of consecutive sections of the same sample, and the photographs of the springs where higher fluences are irradiated downward on the vertical lines, in which the scale bar is 100 micrometers. 3 clearly shows high precision retinal layer ablation by single pulse femtosecond laser beam irradiation.

내경계막의 파괴는 3.6 J/cm2 레이저 플루언스에서 시각적으로 약 20%의 확률로 발생함을 알 수 있으나, 1.4 J/cm2 레이저 플루언스에서도 망막 표면이 변화된 것을 관찰하였다. 이러한 실험을 통해 망막 조직의 절제가 가능한 최소한의 레이저 플루언스(Fth(lo))가 2.2 ± 0.9 J/cm2임을 알 수 있었다. The breakdown of the internal boundary membrane occurred at a visual probability of about 20% in the 3.6 J / cm 2 laser fluence, but the retinal surface was also changed in the 1.4 J / cm 2 laser fluence. These experiments showed that the minimum laser fluence (Fth (l o )) for retinal tissue resection was 2.2 ± 0.9 J / cm 2 .

아마크린 세포층 (amacrine cell layer, IPL) 아래에 어떠한 손상없이 신경절 세포층(ganglion cell layer, GCL)만을 선택적으로 절제하는 레이저 플루언스는 12 내지 16 J/cm2이었으며, 상세하게 13 내지 15 J/cm2. 보다 상세하게 14 내지 14.5 J/cm2이었다. The laser fluence of selectively resecting the ganglion cell layer (GCL) without any damage under the amacrine cell layer (IPL) was 12-16 J / cm 2 , in detail 13-15 J / cm 2 . In more detail, it was 14-14.5 J / cm <2> .

더 나아가 90 내지 99.4 J/cm2의 높은 단일 펨토초 레이저 펄스의 레이저 플루언스는, 상세하게 95 내지 99.4 J/cm2의 플루언스, 보다 상세하게 98 내지 99.4 99.4 J/cm2의 플루언스는 내총상층(inner plexiform layer, IPL), 내과립층(inner nuclear layer, INL), 외망상층(outer plexiform layer, OPL), 외과립층(outer nuclear layer, ONL), 그리고 외경계막(outer limiting membrane,OLM)으로 이루어진 망막층을 절제시킴을 알 수 있었다. Furthermore, the laser fluence of a high single femtosecond laser pulse of 90 to 99.4 J / cm 2 is in detail a fluence of 95 to 99.4 J / cm 2 , more specifically a fluence of 98 to 99.4 99.4 J / cm 2 . Inner plexiform layer (IPL), inner nuclear layer (INL), outer plexiform layer (OPL), outer nuclear layer (ONL), and outer limiting membrane (OLM) It was found that the retinal layer consisting of) is excised.

이러한 실험 결과는 레이저 빔이 망막의 표면에 초점을 맞추더라도 다양한 층의 망막조직에 초고속레이저의 단일 펄스를 이용하여 선택적으로 특정 층의 절제가 가능함을 의미한다. These experimental results indicate that even though the laser beam focuses on the surface of the retina, it is possible to selectively remove a specific layer by using a single pulse of the ultrafast laser on various layers of the retinal tissue.

초고속레이저를 이용한 절제된 망막 조직을 실험한 모든 절편은 임의적으로 아무런 변화가 없는 절편그룹과 뚜렷하게 절제가 이루어진 손상된 절편그룹의 두 양상을 나타내었다. 도 4는 각 그룹에서 나타난 확률을 나타낸 그래프이다. 레이저 플루언스 수준과 망막층의 손상된 확률 사이는 양의 상관관계가 있음을 알 수 있으며, 초고속레이저 광선에 의한 이차적인 손상을 받은 절편과 절제된 조직 절편의 차이점을 측정하여 단일 펄스의 초고속레이저 광선에서 돼지 안구 망막의 절제 깊이를 측정하였다. All sections of resected retinal tissues using ultrafast laser showed two aspects: randomly unchanged sections and clearly resected sections. 4 is a graph showing the probabilities shown in each group. It can be seen that there is a positive correlation between the level of laser fluence and the probability of damage to the retinal layer, and the difference between the secondary damaged section and the excised tissue section by the ultrafast laser beam is measured to determine the Excision depth of porcine ocular retina was measured.

도 5는 조사된 단일 펄스 펨토초 레이저 빔의 플루언스와 측정된 절제 깊이간의 반 로그방정식그래프이다. 도 5에서 알 수 있듯이, 상세하게 상기 식 1은 안구를 구성하는 생체 물질을 제거함에 있어, 레이저 빔에 의한 제거 깊이(L)와 빔 플루언스(F)의 로그 플롯에서 플루언스 크기에 따라 주된 손상 기작(mechanism)이 달라져 제거 깊이(L)와 플루언스(F)가 서로 다른 의존성을 가지는 두 영역으로 나눠짐을 알 수 있으며, Fth(lt)= 25.3± 13.9 J/cm2의 경계 플루언스에서 레이저 빔에 의한 손상 기작(mechanism)이 달라짐을 알 수 있다. FIG. 5 is a half log equation plot between the fluence of the irradiated single pulse femtosecond laser beam and the measured ablation depth. As can be seen in FIG. 5, Equation 1 above is mainly used to remove the biological material constituting the eyeball, depending on the fluence size in the log plot of the removal depth (L) and the beam fluence (F) by the laser beam. It can be seen that the damage mechanism is divided so that the removal depth (L) and the fluence (F) are divided into two regions with different dependencies, and the boundary flu with F th (l t ) = 25.3 ± 13.9 J / cm 2 It can be seen that the damage mechanism caused by the laser beam in the Earth is different.

도 5의 결과를 두 영역으로 나눈 후, 선형화한 결과, 낮은 레이저 빔 플루언스(Fth(lo) ≤ F < Fth(lt))에서는 제거 깊이(L)와 플루언스(F)가 L = lo ln(F/Fth(lo)), lo는 8.2 ± 2.2 ㎛, Fth(lo)는 2.2 ± 0.9 J/cm2인 관계식 가지며, 높은 레이저 빔 플루언스(Fth(lt) ≤ F)에서는 L = lt ln(F/Fth(lt)), lt는 69.7 ± 8.7㎛, Fth(lt)는 25.3± 13.9 J/cm2인 관계식을 가짐을 알 수 있다.After dividing the result of FIG. 5 into two regions and linearizing, at a low laser beam fluence (F th (l o ) ≤ F <F th (l t )), the removal depth L and the fluence F are L = l o ln (F / F th (l o )), l o is 8.2 ± 2.2 μm, F th (l o ) is 2.2 ± 0.9 J / cm 2 , and high laser beam fluence (F th For (l t ) ≤ F), L = l t ln (F / F th (l t )), l t has a relationship of 69.7 ± 8.7㎛, and F th (l t ) has 25.3 ± 13.9 J / cm 2 It can be seen.

이때, 상기 Fth(lo)=2.2 ± 0.9 J/cm2는 망막의 내경계막(ILM; Inner Limiting Membrane) 또는 혈관의 내경계막(ILM)에 손상을 주기 위한 최소 플루언스이다.In this case, F th (l o ) = 2.2 ± 0.9 J / cm 2 is the minimum fluence for damaging the inner limiting membrane (ILM) of the retina or the inner limiting membrane (ILM) of the blood vessel.

상기 lo는 실험적으로 얻어진 광학적인 투과 깊이이며, 상기 lt는 실험적으로 얻어진 전자적인 가열 깊이이다. 상대적으로 망막조직의 경우의 전자적인 가열 깊이는 광학적인 절제 깊이보다 약 8.5배나 높았다. L o is the optical transmission depth obtained experimentally and l t is the electronic heating depth obtained experimentally. Relatively, the heating depth of the retinal tissue was about 8.5 times higher than the depth of optical ablation.

상기의 관계식은 정확한 실험 결과들을 근거로 하여 얻어진 것으로, 안구를 구성하는 망막, 혈관과 같은 안구를 구성하는 생체 물질의 제거시 제거 깊이에 따른 레이저 빔 플루언스의 조절 기준이 된다. The above relation is obtained on the basis of accurate experimental results, and serves as a reference for controlling the laser beam fluence according to the removal depth when the biological material constituting the eye such as the retina and blood vessel constituting the eye is removed.

상기 도출한 관계식에 의해 알 수 있듯이 높은 레이저 플루언스의 망막 절제 메커니즘은 광학적인 침투 깊이에 의해 설명할 수 없다. 도 6에서 보는 바와 같이 99.4 J/cm2의 높은 레이저 플루언스가 조사된 망막의 표면(도 6(a))은 7.1 J/cm2의 낮은 플루언스로 조사된 망막의 표면(도 6(b))과 비교하였을 때 상당히 거칠었다. 절제 깊이에 따른 반 로그방정식그래프의 기울기 변화를 근거로 하여, 25.3 J/cm2 이상의 높은 레이저 플루언스에서 전자적인 열확산 법은 초고속레이저 절제술에서도 중요한 역할을 수행함을 알 수 있다. 이러한 높은 레이저 플루언스 영역은 광학적 침투 깊이(lo)가 아닌 전자적인 열 깊이(lt)를 가지며, Fth(lt)로 전자적인 열 깊이(lt)에 상응하는 레이저 플루언스 임계값을 갖는다.인 제거를 하기 위해서는 아주 정확한 레이저 플루언스를 조절하여야 한다.As can be seen from the above derived relationship, the high laser fluence retinal ablation mechanism cannot be explained by the optical penetration depth. As shown in FIG. 6, the surface of the retina irradiated with high laser fluence of 99.4 J / cm 2 (FIG. 6 (a)) is the surface of the retina irradiated with low fluence of 7.1 J / cm 2 (FIG. 6 (b). Compared to)) it was quite rough. Based on the change in the slope of the semi-logograph with the depth of ablation, it can be seen that the electronic thermal diffusion method plays an important role in ultrafast laser ablation at high laser fluences above 25.3 J / cm 2 . This high laser fluence region has an electronic thermal depth (l t ) rather than an optical penetration depth (l o ), and with Fth (l t ) a laser fluence threshold corresponding to the electronic thermal depth (l t ) is obtained. To remove phosphorus, very accurate laser fluence must be adjusted.

레이저 펄스 폭에 따른 절제 및 제거 임계값은 이산화규소와 같은 유전체 물질(silica substrate)과 각막간질(corneal stroma)처럼 투명하고 연한 생물조직 같은 물질에 이미 잘 알려져 있다. 절제 임계값은 펄스 폭의 감소함에 따라 감소하고, 각막간질에 대해 100 fs와 1 ps사이의 값이 거의 변하지 않는다(D. Gigu┰re, G. Olivi┰, F. Vidal, S. Toetsch, G. Girard, T. Ozaki, J. C. Kieffer, O. Nada, and I. Brunette, "Laser ablation threshold dependence on pulse duration for fused silica and corneal tissues: experiments and modeling," J. Opt. Soc. Am. A 24, 1562-68 (2007)). 그러므로 초고속 레이저 광선의 절제 임계값은 증가시키고, 용해된 이산화규소와 플루오린화칼슘(CaF2)에는 약 파장이 1000 nm에서 약 3 J/cm2의 일정한 값을 만든다(T. Q. Jia, H. X. Chen, M. Huang, F. L. Zhao, X.X. Li, S. Z. Xu, H. Y. Sun, D. H. Feng, C. B. Li, X. F. Wang, R. X. Li, Z. Z. Xu, X. K. He, and H. Kuroda, "Ultraviolet-infrared femtosecond laser-induced damage in fused silica and CaF2 crystals," Phys. Rev. B 73, 054105 (2006)). 각막간질처럼 다른 생물조직의 경우에서는 감광층(photosensitive layer) 아래보다 망막의 바깥층이 810nm에서 투과된다(P. D. Brazitikos, D. J. D'Amico, M. T. Bernal, and A. W. Walsh, "Erbium: YAG laser surgery of the vitreous and retina," Opthalmology 102, 278-290 (1995)). 그러므로 망막의 화학적 구성은 예를 들어, 각막간질은 70% 물과 30% 유기물질로 생물조직과 상당히 비슷할 것이다 (A. Vogel, and V. Venugopalan, "Mechanism of pulsed laser ablation of biological tissues", Chem. Rev. 103, 577-644 (2003)). 이것은 망막의 절제 메카니즘과 절제 임계값은 각막간질과 유사하다는 것을 뒷받침해준다. Ablation and ablation thresholds along the laser pulse width are well known for materials such as transparent and soft biological tissues, such as silicon substrates and corneal stromas. The ablation threshold decreases with decreasing pulse width, with little change between 100 fs and 1 ps for corneal interstitial (D. Gigu┰re, G. Olivi┰, F. Vidal, S. Toetsch, G). Girard, T. Ozaki, JC Kieffer, O. Nada, and I. Brunette, "Laser ablation threshold dependence on pulse duration for fused silica and corneal tissues: experiments and modeling," J. Opt. Soc. Am. A 24, 1562-68 (2007)). Therefore, the ablation threshold of the ultrafast laser beam is increased and the dissolved silicon dioxide and calcium fluoride (CaF 2 ) have a constant wavelength of about 3 J / cm 2 at 1000 nm (TQ Jia, HX Chen, M). Huang, FL Zhao, XX Li, SZ Xu, HY Sun, DH Feng, CB Li, XF Wang, RX Li, ZZ Xu, XK He, and H. Kuroda, "Ultraviolet-infrared femtosecond laser-induced damage in fused silica and CaF 2 crystals, "Phys. Rev. B 73, 054105 (2006)). In other biological tissues, such as corneal stroma, the outer layer of the retina is transmitted at 810 nm rather than under the photosensitive layer (PD Brazitikos, DJ D'Amico, MT Bernal, and AW Walsh, "Erbium: YAG laser surgery of the vitreous and retina, "Opthalmology 102, 278-290 (1995)). The chemical composition of the retina, therefore, may be quite similar to biological tissues, for example, with 70% water and 30% organic matter (A. Vogel, and V. Venugopalan, "Mechanism of pulsed laser ablation of biological tissues", Chem). Rev. 103, 577-644 (2003). This supports that the retinal ablation mechanism and ablation threshold are similar to corneal stroma.

황반변성수술에서 늘어나고 있는 다양한 미세절제술은 최소한의 침습으로 정확성, 안전성 그리고 다용도 기계사용의 발달이 필요하다. 전통적인 내경계막의 제거 방법은 망막자체의 손상을 입히는 물질로 알려진 인도싸이아닌그린(Indocyanine Green)을 염색(staining)하므로 망막에 독성을 유발하나, 본 발명은 하부 및 주변 조직이 손상되지 않으며, 정밀하게 내경계막만을 선택적으로 제거할 수 있다. Various microresections, which are increasing in macular degeneration, require the development of accuracy, safety, and versatile instrumentation with minimal invasion. Traditional methods of removing the internal limiting membrane cause staining of the retina by staining Indocyanine Green, which is known to cause damage to the retina itself, but the present invention does not damage the lower and surrounding tissues. Only the inner boundary layer can be selectively removed.

본질적으로 망막의 뮬러 세포를 이루는 최하부의 막인 내경계막의 두께는 6 ㎛에서 10 ㎛이다. 내경계막 두께는 망막의 중심와 지역(fovea region)에서 가장 얇다. 하지만 두께는 망막의 후극으로 갈수록 증가한다(H. Hoerauf, A. Brix, J. Winkler, G. Droege, C. Winter, R. Birngruber, H. Laqua, and A. Vogel, "A Photoablation of inner limiting membrane and inner retinal layers using the Erbium: YAG-laser: An in vitro study," Lasers in Surgery and Medicine 38(1), 52-61 (2006)). 또한, 내경계막은 망막의 혈관 위쪽에도 나타난다. 층 아래에 어떠한 변화 없이 선택적으로 내경계막만을 절제하기 위해서, 레이저 광선에 의해 전달된 에너지는 다른 망막 부위에 침적된 에너지의 뚜렷한 분산없이 얇은 층에서 국한되어야 하며, 본 발명에 따른 펨토초 단일 펄스 레이저의 조사에 의해 이를 이룰 수 있으며, 망막 조직처럼 투명한 재료에 플루언스에 따른 제거(절제) 깊이 관계식을 도출하여 이를 통해 매우 정밀하게 위치별로 두께가 변화하는 특정한 생체물질층(일 예로 내경계막)만을 선택적으로 안전하고 완벽하게 제거할 수 있다. The thickness of the inner boundary membrane, which is essentially the lowermost layer of the Muller cells of the retina, is 6 μm to 10 μm. The internal border thickness is the thinnest in the center and fovea region of the retina. However, the thickness increases toward the retina of the retina (H. Hoerauf, A. Brix, J. Winkler, G. Droege, C. Winter, R. Birngruber, H. Laqua, and A. Vogel, "A Photoablation of inner limiting membrane and inner retinal layers using the Erbium: YAG-laser: An in vitro study, "Lasers in Surgery and Medicine 38 (1), 52-61 (2006)). In addition, the internal limiting membrane also appears above the blood vessels of the retina. In order to selectively ablate only the inner boundary membrane without any change underneath the layer, the energy delivered by the laser beam must be localized in a thin layer without a pronounced dispersion of the energy deposited in other retinal areas, and the femtosecond single pulse laser according to the invention This can be achieved by investigating a specific biomaterial layer (e.g., internal boundary membrane) whose thickness varies according to location very precisely by deriving the removal (ablation) depth relation according to the fluence to a transparent material such as retinal tissue. The bay can be selectively and safely removed completely.

상술한 바와 같이 도출된 관계식에서 lo 는 광학적인 침투 깊이를 의미하고, Fth(lo)는 레이저 플루언스의 절제 임계값을 의미한다. 만약 다광자 흡수가 재료의 입체 자극에 중요한 역할을 한다면, 광학적인 침투 깊이는 선형 광학흡수가 아닌 비선형 흡수에 의해 조절되었을 것이다. 그러므로 본 발명에서 도출된 광학적인 침투 깊이(lo)는 문헌에 있는 810 nm의 파장에서 망막 조직의 광학적인 흡수 범위와 상이하다. 돼지 망막의 내경계막의 두께와 본 발명에서 도출된 광학적인 침투 깊이를 비교하면, 8.2 ± 2.2 ㎛의 광학적인 침투 깊이(lo)가 망막의 내경계막 두께와 유사하므로 본 발명에 따른 펨토초 단일 펄스 레이저 빔를 조사하고 레이저 플루언스를 조절하여 하부 조직이나 주변 조직의 손상 없이 선택적으로 내경계막만을 절제할 수 있음을 알 수 있다. In the relation derived as described above, l o means the optical penetration depth, Fth (l o ) means the ablation threshold of the laser fluence. If multiphoton absorption plays an important role in the steric stimulation of the material, the optical penetration depth would have been controlled by nonlinear absorption rather than linear optical absorption. Therefore, the optical penetration depth l o derived from the present invention differs from the optical absorption range of the retinal tissue at a wavelength of 810 nm in the literature. Comparing the thickness of the internal boundary membrane of the porcine retina with the optical penetration depth derived from the present invention, the femtosecond monolithic membrane according to the present invention is similar because the optical penetration depth (l o ) of 8.2 ± 2.2 μm is similar to the thickness of the internal boundary membrane of the retina. It can be seen that by irradiating the pulsed laser beam and adjusting the laser fluence, only the internal boundary membrane can be selectively excised without damaging the underlying or surrounding tissue.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. In the present invention as described above has been described by specific embodiments and limited embodiments and drawings, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, the present invention Those skilled in the art can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims as well as the claims to be described later will belong to the scope of the present invention. .

도 1은 돼지 안구를 대상으로 한 망막 또는 안구 내 혈관 제거를 위한 실험 장치를 도시한 도면이며, 1 is a view showing an experimental apparatus for removing the retina or intraocular blood vessels for the pig eye,

도 2는 안구내 혈관 및 다층 구조의 망막 단면 사진이며, 2 is a retinal cross-sectional photograph of intraocular blood vessels and multilayer structure,

도 3은 조사된 펨토초 단일펄스 레이저 빔 플루언스에 따른 망막의 절편 사진들이며, Figure 3 is a slice photograph of the retina according to the irradiated femtosecond single-pulse laser beam fluence,

도 4는 조사된 펨토초 단일펄스 레이저 빔 플루언스에 따른 망막의 내경계막(ILM) 손상 확률을 도시한 도면이며, 4 is a diagram showing the probability of damage to the internal boundary film (ILM) of the retina according to the irradiated femtosecond single-pulse laser beam fluence,

도 5는 조사된 펨토초 단일펄스 레이저 빔 플루언스에 따른 망막의 제거 깊이를 도시한 도면이며, 5 is a diagram showing the removal depth of the retina according to the irradiated femtosecond single pulse laser beam fluence,

도 6은 조사된 펨토초 단일펄스 레이저 빔 플루언스(도 6(a)의 경우 99.4 J/cm2, 도 6(b)의 경우 7.1J/cm2)에 따른 망막 표면의 주사전자현미경 사진이다. Figure 6 is a scanning electron micrograph of (in FIG. 6 (a) In the case of 99.4 J / cm 2, 6 ( b Fig.) 7.1J / cm 2) is irradiated single femtosecond pulsed laser beam fluence retina corresponding to the surface.

Claims (12)

레이저를 이용한 안구를 구성하는 생체 물질의 제거 장치로, A device for removing the biological material constituting the eyeball using a laser, 레이저 빔을 발생하는 레이저 광원; A laser light source for generating a laser beam; 상기 레이저 빔을 집속하여 상기 생체 물질에 조사하는 광학계;An optical system that focuses the laser beam and irradiates the biological material; 상기 생체 물질의 위치를 제어하는 스테이지; 및 A stage for controlling the position of the biomaterial; And 상기 레이저 광원에서 발생하는 상기 레이저 빔의 플루언스(fluence)를 조절하는 레이저 제어부;A laser controller configured to adjust fluence of the laser beam generated from the laser light source; 를 포함하여 구성되며,It is configured to include, 하기의 식 1에 의해 상기 레이저 제어부가 상기 레이저 빔의 플루언스를 조절하여 상기 생체 물질의 제거 깊이를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the laser controller controls the removal depth of the biomaterial by adjusting the fluence of the laser beam by Equation 1 below. (식 1)(Equation 1) Fth(lo) ≤ F < Fth(lt)인 경우 : L = lo ln(F/Fth(lo)) If F th (l o ) ≤ F <F th (l t ): L = l o ln (F / F th (l o )) Fth(lt) ≤ F인 경우 : L = lt ln(F/Fth(lt))If F th (l t ) ≤ F: L = l t ln (F / F th (l t )) (이때, L은 제거 깊이(㎛)이며, F는 레이저 빔의 플루언스(J/cm2)이며, lo는 8.2 ± 2.2 ㎛, Fth(lo)는 2.2 ± 0.9 J/cm2, lt는 69.7 ± 8.7㎛, Fth(lt)는 25.3± 13.9 J/cm2.)Where L is the removal depth in μm, F is the fluence of the laser beam in J / cm 2 , l o is 8.2 ± 2.2 μm, and F th (l o ) is 2.2 ± 0.9 J / cm 2 , l t is 69.7 ± 8.7㎛, and F th (l t ) is 25.3 ± 13.9 J / cm 2. ) 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제거 장치는 The removal device is 제거 대상 생체 물질의 위치별 제거 깊이인 위치별제거데이터를 입력받는 외부 입력 장치;An external input device for receiving location-specific removal data that is a location-specific removal depth of a biomaterial to be removed; 상기 위치별제거데이터 및 상기 관계식 1이 저장된 메모리; A memory in which the location-specific removal data and the relation 1 are stored; 상기 레이저 제어부, 상기 메모리, 상기 스테이지와 연동되는 마이크로 프로세서; 및A microprocessor interlocked with the laser controller, the memory, and the stage; And 상기 생체 물질을 모니터링하는 모니터링부;A monitoring unit for monitoring the biomaterial; 를 더 포함하여 구성되어,Consists of more, 상기 마이크로 프로세서는 상기 메모리에 저장된 위치별제거데이터 및 상기 식 1을 기반으로 상기 레이저 제어부 및 상기 스테이지를 자동 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.And the microprocessor automatically controls the laser controller and the stage based on the positional removal data stored in the memory and the equation 1. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 빔의 초점은 제거 대상인 생체 물질인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.The focus of the laser beam is a biological material removal apparatus using a laser, characterized in that the biological material to be removed. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 레이저 빔은 근적외선 영역의 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 레이저 를 이용한 생체 물질의 제거장치.And the laser beam is a laser beam in a near infrared region. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 레이저 빔은 펨토초 단일 펄스인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.And the laser beam is a femtosecond single pulse. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 레이저 빔의 펄스 폭은 100 내지 200 fs인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.Pulse width of the laser beam is 100 to 200 fs apparatus for removing a biological material using a laser. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 레이저 빔의 파장은 780 내지 840nm인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.The wavelength of the laser beam is a biological material removal apparatus using a laser, characterized in that 780 to 840nm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 제어부에 의해 조절되는 레이저 빔 플루언스의 최대값은 99.4(J/cm2)인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.And a maximum value of the laser beam fluence controlled by the laser controller is 99.4 (J / cm 2 ). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 생체 물질의 제거에 의해 박리 또는 절제가 발생되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.Apparatus for removing a biological material using a laser, characterized in that the peeling or ablation occurs by the removal of the biological material. 제 1항 내지 제 9항에서 선택된 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 9, 제거 대상인 상기 생체 물질은 망막인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.The biological material removal apparatus using a laser, characterized in that the biological material to be removed is the retina. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 레이저 제어부에 의해 조절되는 레이저 빔 플루언스는 12 내지 16 J/cm2이며, 상기 제거 대상인 생체 물질은 망막의 신경절 세포층(GCL; Ganglion cell layer)인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치. The laser beam fluence controlled by the laser controller is 12 to 16 J / cm 2 , and the biological material to be removed is a Ganglion cell layer (GCL) of the retina. Device. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 레이저 제어부에 의해 조절되는 레이저 빔 플루언스는 90 내지 99.4 J/cm2이며, 상기 제거 대상인 생체 물질은 망막의 외경계막(OLM; Outer Limiting Membrane)인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 생체 물질의 제거장치.The laser beam fluence controlled by the laser controller is 90 to 99.4 J / cm 2 , and the biomaterial to be removed is an outer limiting membrane (OLM) of the retina. Removal device.
KR1020090012512A 2009-02-16 2009-02-16 Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance KR101018635B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090012512A KR101018635B1 (en) 2009-02-16 2009-02-16 Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090012512A KR101018635B1 (en) 2009-02-16 2009-02-16 Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100093363A KR20100093363A (en) 2010-08-25
KR101018635B1 true KR101018635B1 (en) 2011-03-03

Family

ID=42757789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090012512A KR101018635B1 (en) 2009-02-16 2009-02-16 Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101018635B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6524330B1 (en) 2000-10-27 2003-02-25 Bahram Khoobehi Method of ocular treatment
KR20080113770A (en) * 2007-06-26 2008-12-31 한국표준과학연구원 Ultrafast laser device and method for selective ablation of angiogenetic blood vessels

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6524330B1 (en) 2000-10-27 2003-02-25 Bahram Khoobehi Method of ocular treatment
KR20080113770A (en) * 2007-06-26 2008-12-31 한국표준과학연구원 Ultrafast laser device and method for selective ablation of angiogenetic blood vessels

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100093363A (en) 2010-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10226381B2 (en) Multi-photon absorption for femtosecond micromachining and refractive index modification of tissues
Kurtz et al. Photodisruption in the human cornea as a function of laser pulse width
US20040102765A1 (en) Method for the minimal-to non-invase optical treatment of tissues of the eye and for diagnosis thereof and device for carrying out said method
Juhasz et al. Corneal refractive surgery with femtosecond lasers
Lubatschowski Overview of commercially available femtosecond lasers in refractive surgery
US8758331B2 (en) Apparatus for and method of refractive surgery with laser pulses
Toyran et al. Femtosecond laser photodisruption of human trabecular meshwork: an in vitro study
Linke et al. A new technology for applanation free corneal trephination: the picosecond infrared laser (PIRL)
Mackanos et al. Mid infrared optical parametric oscillator (OPO) as a viable alternative to tissue ablation with the free electron laser (FEL)
US9550069B1 (en) System and method for femtosecond laser pulse treatment of macular degeneracy, retinal drusen treatment, and colloidal bodies of retina removal
Vengris et al. Corneal shaping and ablation of transparent media by femtosecond pulses in deep ultraviolet range
KR101018635B1 (en) Ultrafast Laser Apparatus for Selective Ablation of Ocular Biosubstance
Kermani et al. Real-time optical coherence tomography-guided femtosecond laser sub-Bowman keratomileusis on human donor eyes
Sacks et al. Transscleral photodisruption for the treatment of glaucoma
Danieliene et al. Corneal stromal ablation with femtosecond ultraviolet pulses in rabbits
ES2618323T3 (en) Device for the treatment and diagnosis of eye tissues
Rol et al. Optomechanical eye model for observation of lens photoablation
KR20100093327A (en) Ultrafast laser device for selective ablation of retinal blood vessels
Schumacher et al. Investigation of possible fs-LASIK induced retinal damage
Toropygin et al. In vitro femtosecond laser-assisted nanosurgery of porcine posterior capsule
Sidhu et al. Femtosecond laser assisted optoperforation of primary retinal blood vessels and the retina tissue of porcine eyes
Kurtz et al. Plasma-mediated ablation of biological tissue with picosecond and femtosecond laser pulses
Loesel et al. Ultraprecise medical applications with ultrafast lasers: corneal surgery with femtosecond lasers
Sander et al. Comparison of retina damage thresholds simulating the femtosecond-laser in situ keratomileusis (fs-LASIK) process with two laser systems in the CW-and fs-regime
Calhoun et al. Effect of therapeutic femtosecond laser pulse energy, repetition rate, and numerical aperture on laser-induced second and third harmonic generation in corneal tissue

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131203

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150130

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee