MXPA06014503A - Sistema de medicion dinamica de caracteristica de haz laser para cirugia oftalmica y metodos asociados. - Google Patents

Abstract

Se presenta un método y sistema para determinar y monitorear un volumen de ablación de córnea por láser. El método incluye el muestreo de un haz de disparos láser provenientes de un láser de tratamiento de pulsos como porción de referencia. Se mide una distribución de fluencia de la porción de referencia de haz y se calcula una característica de haz láser a partir de la distribución de fluencia medida. Un sistema para determinar y monitorear un volumen de ablación de córnea por láser incluye un divisor de haz colocado para dividir un haz de disparos láser provenientes de un láser de tratamiento con pulsos en una porción de córnea y una porción de referencia. Se proporcionan dispositivos para medir una distribución de fluencia de la porción de referencia de haz y para calcular un volumen de ablación por disparo láser a partir de la distribución de fluencia medida.

Description

SISTEMA DE MEDICIÓN DINÁMICA DE CARACTERÍSTICAS DE HAZ LÁSER PARA CIRUGÍA OFTÁLMICA Y MÉTODOS ASOCIADOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a cirugía láser del ojo y, más particularmente, a sistemas y métodos para calcular y monitorear una característica de un haz láser en tiempo real de un dispositivo quirúrgico oftálmico láser. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la cirugía del ojo, el sistema láser debe ser calibrado cuidadosamente. Por ejemplo, en cirugía láser refractiva, que utiliza típicamente un sistema de láser excímero, el volumen de material removido por cada disparo láser debe ser calibrado. Se sabe actualmente en la técnica efectuar dicha medición de calibración en un material sintético como ejemplo un plástico que se selecciona por ser análogo a la córnea humana. Después, el volumen de material removido por disparo láser se calcula a' través de un diámetro de un cráter" de ablación producido por un número dado de disparos láser . La teoría subyacente de este método se basa en varias consideraciones: (1) la interacción del material plástico y de la radiación láser es independiente del número de disparos láser; (2) existe una relación bien conocida entre el volumen por disparo en el material plástico utilizado para calibración y el volumen por disparo en la córnea; y (3) el volumen por disparo se calcula considerando que el perfil de láser excimero es gaussiano y rotacionalmente simétrico. Se debe calibrar también otras características de sistema láser. Por ejemplo, en el caso de sistemas láser ultrarrápido es importante determinar todos los cambios a la respuesta temporal durante un procedimiento quirúrgico. Sería benéfico proporcionar un sistema y método' más exactos para efectuar calibración en un sistema quirúrgico láser, como por ejemplo un sistema y método que pueda utilizarse en tiempo real durante un procedimiento quirúrgico. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema y método para determinar y monitorear un volumen de ablación láser de una córnea. El método comprende el paso de muestrear un haz de disparos láser provenientes de un láser de tratamiento pulsado como porción de "referencia. Se mide una distribución de fluencia de la porción de referencia de haz, y se calcula un volumen de ablación por disparo láser a partir de la distribución de fluencia medida. La fluencia se define como la cantidad total de energía aplicada por área unitaria, medida, por ejemplo, en joules/cm2. Un sistema para determinar y monitorear un volumen de ablación láser de una córnea comprende un muestreador de haz como por ejemplo un divisor de haz colocado para dividir un haz de disparos láser provenientes de un láser de tratamiento pulsado en una porción incidente, por ejemplo, para efectuar un tratamiento, y una porción de. muestreo, o referencia. Se proporcionan medios para medir una distribución de fluencia de la porción de muestreo de haz y para calcular un volumen de ablación por disparo láser en la distribución de fluencia medida. Las características que definen la invención, tanto en cuanto a organización como en cuanto a método de operación, conjuntamente con objetos y ventajas adicionales de la misma, se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción empleada en combinación con el dibujo adjunto. Se entiende expresamente que el dibujo es para ilustrar y describir la presente invención pero no para definir los límites de dicha invención. Estos y otros objetos logrados así como ventajas ofrecidas por la presente invención serán más aparentes conforme se lee la descripción siguiente en combinación con el dibujo adjunto. BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO La Figura 1A es un esquema de sistema de ablación y monitoreo de la presente invención configurado para calibración. La Figura IB es un esquema de sistema de ablación y monitoreo de la presente invención configurado para cirugía. La Figura 2 es un diagrama de flujo de una modalidad de ejemplo del método de la presente invención. DESCIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS A continuación se presentará una descripción de las modalidades preferidas de la invención con referencia a las Figuras 1A-2. Un sistema 10 para efectuar una ablación láser de la córnea comprende un láser de tratamiento pulsado 11 que puede ser, por ejemplo, un láser excimero (Figuras 1A, IB). Un sistema óptico 12 se encuentra en una trayectoria óptica de láser 11. Un controlador 13 está en comunicación de señal con el sistema óptico 12 para controlar la colocación de disparos provenientes del láser de tratamiento 11 con base en un perfil de ablación predeterminado. Como se sabe en la técnica, el perfil de ablación habrá sido típicamente previamente determinado en la córnea 14 de un ojo 15. Un muestreador de haz como por ejemplo un divisor de haz 16 se coloca para muestrear disparos láser 17 provenientes del láser de tratamiento 11 en una porción de tratamiento 18 y una porción de referencia 19. En una modalidad de ejemplo para intervención quirúrgica refractiva de la córnea, por ejemplo, la porción de tratamiento 18 será incidente en la córnea 14, y se conocerá como una "porción de córnea". En un método 100 de la presente invención, preferentemente, se efectúa una calibración antes de la cirugía mediante la determinación de una distribución de fluencia de la porción de la córnea 18 (bloque 101; Figura 1A) , por ejemplo, con el uso de un dispositivo de medición 20, por ejemplo un perfilador de fluencia de haz láser o bien un medidor de energía. El método 100 se describirá con relación a la modalidad de ejemplo de cirugía refractiva de la córnea, pero esto no pretende ser una limitación de los usos de la invención para otros tipos de cirugía láser. Un medio para medir una distribución de fluencia de la porción de referencia de haz, por ejemplo, un perfilador de fluencia de haz láser 21, se coloca en un plano de la córnea 22. Durante la cirugía, el divisor de haz 16 dirige la porción de córnea 18 en la córnea 14 en un patrón predeterminado para lograr un perfil de ablación predeterminado, bajo la dirección del controlador 13 (bloque 102) . El perfil de ablación, sin embargo, se basa en la consideración del volumen de tejido córneo removido por disparo (VPS) , y se cree por consiguiente benéfico proporcionar una calibración exacta y periódica, en tiempo real de dicho valor. Con el objeto de ofrecer dicha calibración, se monitorea la posición de referencia 19 a través del perfilador 21 de fluencia de haz láser (bloque 103) con el uso de los cálculos siguientes. Si la fluencia de radiancia o exposición radiante es Fo en un lugar particular de un punto de haz láser excímero en el plano de la córnea, la profundidad de ablación por pulso puede calcularse empleando la ley de Beer, que describe la atenuación de la luz en un medio ópticamente absorbente: en donde Fo es la fluencia en la superficie de separación, a es el coeficiente de absorción y, F es la fluencia a una profundidad Z en el medio absorbente. Considerando que la fluencia umbral de ablación es conocida y la fluencia de láser en un punto (x, y) del área de ablación A, la profundidad de ablación en este punto se proporciona a través de la ecuac El volumen de ablación por pulso láser, o volumen por disparo VPS, se proporciona a través de la ecuación siguiente: y A es el área de ablación de pulso que puede definirse a través de F(x,y)=FTH. Por consiguiente, con una medición de la distribución de fluencia del láser excimero pulsado 11 en el plano de la córnea 22, y aplicando la ecuación (3) (bloque 104), se obtiene una estimación exacta del volumen por disparo. Preferentemente el cálculo de referencia se lleva a cabo a intervalos predeterminados durante un procedimiento de ablación de la córnea (bloque 105) . Si el valor VPS es sustancialmente sin cambio con relación a la medición previa (bloque 106) , no se hace ningún cambio al perfil de ablación, y el procedimiento sigue (bloque 107) . Si el valor VPS ha cambiado sustancialmente (bloque 106) , entonces el sistema es ajustado (bloque 108) antes de seguir con el procedimiento (bloque 107) . Este proceso sigue hasta terminar el perfil (bloque 109) . Por consiguiente, se puede observar que se puede efectuar una calibración más exacta y en tiempo real del volumen por disparo sin considerar el perfil de haz, y también sin considerar la equivalencia entre la córnea y un material sintético. En la descripción anterior ciertos, términos han sido utilizados para brevedad, claridad y comprensión, pero ninguna limitación innecesaria está implícita más allá de los requisitos de la técnica anterior puesto que tales palabras se utilizan para propósitos descriptivos aquí y se' contemplan en su sentido amplio. Además, las modalidades de los aparatos ilustrados y descritos aquí son de ejemplo y -el alcance de la presente invención no se limita a los detalles exactos de construcción. Habiendo descrito la invención, la construcción, la operación y uso de modalidades preferidas de la misma, y los resultados provechosos nuevos y útiles obtenidos a partir de ella, las construcciones novedosas y útiles y los equivalentes mecánicos razonables de las mismas evidentes a una persona con conocimientos en la materia se presentan en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (27)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para determinar y monitorear un haz láser característico de un láser para tratamiento oftálmico, que comprende los pasos de: muestrear un haz de disparos láser provenientes de un láser de tratamiento usado como porción de referencia; medir una distribución de fluencia de la porción de referencia de haz; y calcular una característica de haz láser a partir de la distribución de fluencia medida.
2. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la distribución de fluencia se mide en el plano de tratamiento .
3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la característica de haz láser comprende un volumen de ablación por disparo calculado en función de una profundidad de ablación eh cada ' punto de un área de ablación cubierta por el disparo láser.
4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde el volumen de ablación por disparo se calcula mediante la realización de una integración en el área de ablación de la profundidad de ablación, en donde la profundidad de ablación se calcula como: en donde x es el coeficiente absorción, F es la fluencia en un punto (x,y), y FTH es la fluencia umbral para una córnea.
5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde la integración en el área de ablación de la profundidad de ablación es igual a: en donde A es el área de ablación de pulso definida por F(x,y) = FTH, la fluencia umbral para la córnea.
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el paso de medición comprende la utilización de un perfilador de fluencia de haz láser.
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el paso de muestreo comprende la división del haz de disparos láser en una porción de tratamiento y la porción de referencia, y comprende además el paso de determinar una distribución de fluencia de la porción de tratamiento para calibrar la distribución de fluencia del paso de medición de porción de referencia de haz.
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además la repetición de los pasos de medir y calcular a intervalos predeterminados durante un procedimiento quirúrgico oftálmico.
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, que comprende además el paso de ajusfar a intervalos predeterminados un protocolo de tratamiento implementado durante el procedimiento basado en la característica de haz láser calculada.
10. 10. Un sistema para determinar y monitorear una característica de haz láser, que comprende: un muestreador colocado para muestrear un haz de disparos láser a partir de - un láser de tratamiento pulsado como porción de referencia; un medio para medir una distribución de fluencia de la porción de referencia de haz; y un medio para calcular una característica de haz láser a partir de la distribución de fluencia medida.
11. 11. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, en donde el medio de medición y distribución de fluencia está colocado en un plano de tratamiento.
12. 12. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, en donde la característica de haz láser comprende un volumen de ablación por disparo calculado en función de una profundidad de ablación en cada punto de un área de ablación cubierta por el disparo láser.
13. 13. El sistema de conformidad con la reivindicación 12, en donde el volumen de ablación por disparo se calcula efectuando una integración en el área de ablación de la profundidad de ablación en donde la profundidad de ablación se calcula como: en donde es el coeficiente de absorción, F es la fluencia del punto (x, y) y FTH es la fluencia umbral para una córnea.
14. 14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, en donde la integración en el área de ablación de la profundidad de ablación es igual a: en donde A es el área de ablación de pulso definida por F (x, y) =FTH, la fluencia umbral para una córnea.
15. 15. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, en donde el medio de medición comprende un perfilador de fluencia de haz láser.
16. 16. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, en donde el muestreador comprende un divisor de haz para dividir el haz de disparos láser en una porción de tratamiento y la porción de referencia, y comprende además un medio para determinar una distribución de "fluencia de la porción de tratamiento para calibrar la distribución de fluencia del medio de medición de fluencia de porción de referencia de haz .
17. 17. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, que comprende además un controlador para señalar al medio de medición y cálculo que se active a intervalos predeterminados durante un procedimiento quirúrgico oftálmico.
18. 18. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, que comprende además un medio para ajusfar a intervalos predeterminados un protocolo de tratamiento implementado durante el procedimiento con base en la característica de haz láser calculada.
19. 19. Un sistema para efectuar un procedimiento quirúrgico oftálmico, que comprende: un láser de tratamiento pulsado; un sistema óptico en una trayectoria óptica del láser; un controlador en comunicación de señales con el sistema óptico para controlar una característica de haz láser con base en un protocolo de tratamiento predeterminado; un muestreador colocado para muestrear un haz de disparos láser a partir del láser de tratamiento como porción de referencia; un medio para medir una distribución de fluencia de la porción de referencia de haz; un medio para calcular características de haz láser a partir de la distribución de fluencia medida; un medio en comunicación con el controlador para ajusfar el protocolo de tratamiento con base en la característica de haz láser calculada.
20. 20. El sistema de conformidad con la r-eivindicación 21, en donde el medio de medición de distribución de fluencia está colocado en un plano de tratamiento.
21. 21. El sistema de conformidad con la reivindicación 19, en donde la característica de haz láser comprende un volumen de ablación por disparo calculado en función de una profundidad de ablación en cada punto de un área de ablación cubierta por el disparo láser.
22. 22. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, en donde el volumen de ablación por disparo se calcula mediante la realización de una integración en el área de ablación de la profundidad de ablación en donde la profundidad de ablación se calcula como: donde a es el coeficiente de absorción, F es la fluencia en un punto (x,y) y FTH es la fluencia umbral para una córnea.
23. 23. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, en donde la integración en el área de ablación de la profundidad de ablación es igual a: en donde A es el área de ablación de pulso definida por F(x,y)=FTH, la fluencia umbral para una córnea.
24. 24. El sistema de conformidad con la reivindicación 19, en donde el medio de medición comprende un perfilador de fluencia de haz láser.
25. 25. El sistema de conformidad con la reivindicación 19, en donde el muestreador comprende un divisor de haz para dividir el haz de disparos láser en una porción del tratamiento y la porción de referencia, y que comprende además un medio para determinar una distribución de fluencia de la porción de tratamiento para calibrar la distribución de fluencia del medio de medición de fluencia de porción de referencia de haz .
26. 26. El sistema de conformidad con la reivindicación 19, que comprende además un controlador para señalar al medio de medición y cálculo para ,que se active a intervalos predeterminados durante un procedimiento quirúrgico oftálmico .
27. 27. El sistema de conformidad con la reivindicación 26, en donde el medio de ajuste opera a los intervalos predeterminados con el objeto de ajusfar el protocolo de tratamiento que se está implementando durante el procedimiento con base en la característica de haz láser calculada .