RU201585U1

RU201585U1 - Excimer laser vision correction device

Info

Publication number: RU201585U1
Application number: RU2020120197U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Алексеев; Владислав Геннадьевич Костин; Александра Викторовна Усольцева; Виктор Петрович Усольцев
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2020-12-22

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для лечения глаз, использующим лазеры, и может быть использована для эксимер-лазерной коррекции зрения. Технической задачей полезной модели, совпадающей с положительным результатом от ее применения, является возможность изменения угла падения лазерного луча на роговицу с удалением от центра рабочей зоны к периферии. Устройство содержит корпус, на котором смонтирована кольцевая направляющая, снабженная прецизионным приводом, выполненная с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, на которой на равномерном расстоянии друг от друга закреплены четыре стойки. На верхнем торце каждой из стоек горизонтально зафиксирован микропривод, на валу которого закреплено зеркало с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. При этом к прецизионному приводу кольцевой направляющей, а также к микроприводам, зафиксированным на стойках, электрически подключены силовые выходы блока управления, выполненного на основе микроконтроллера, закрепленного на корпусе.The utility model relates to devices for the treatment of eyes using lasers and can be used for excimer laser vision correction. The technical problem of the utility model, which coincides with the positive result from its use, is the possibility of changing the angle of incidence of the laser beam on the cornea with distance from the center of the working area to the periphery. The device contains a housing on which an annular guide is mounted, equipped with a precision drive, made with the possibility of rotation around a vertical axis, on which four posts are fixed at a uniform distance from each other. On the upper end of each of the racks, a microdrive is horizontally fixed, on the shaft of which a mirror is fixed with the possibility of turning around a horizontal axis. In this case, the power outputs of the control unit, made on the basis of a microcontroller fixed to the housing, are electrically connected to the precision drive of the annular guide, as well as to the micro drives fixed on the racks.

Description

Полезная модель относится к устройствам для лечения глаз, использующим лазеры, и может быть использована для эксимер-лазерной коррекции зрения по методикам PRK (ФРК - фото-рефрактивная кератэктомия), LASIK (лазерный кератомилез), Femto-LASIK (Фемто-ЛАСИК), LASEK (ЛАЗЕК).The utility model relates to devices for treating eyes using lasers and can be used for excimer-laser vision correction using PRK (PRK - photo-refractive keratectomy), LASIK (laser keratomileusis), Femto-LASIK (Femto-LASIK), LASEK (LAZEK).

Устройства для проведения эксимер-лазерной коррекции зрения традиционно состоят из эксимерного лазера, генерирующего узкий лазерный луч, оптической отклоняющей системы и управляющего компьютера. В соответствии с заданной программой перемещений луч лазера в сканирующем режиме аблирует роговицу глаза, изменяя ее форму с целью коррекции оптической силы.Devices for performing excimer laser vision correction traditionally consist of an excimer laser generating a narrow laser beam, an optical deflection system and a control computer. In accordance with a given program of movements, the laser beam in scanning mode ablates the cornea of the eye, changing its shape in order to correct the optical power.

Из уровня техники известна установка для эксимер-лазерной коррекции зрения, которая состоит из эксимерного лазера, генерирующего широкий луч, блока управления режимами работы лазера и оптической формирующей системы, управляемой компьютером врача [1].A device for excimer laser vision correction is known from the prior art, which consists of an excimer laser that generates a wide beam, a control unit for laser operation modes and an optical shaping system controlled by a doctor's computer [1].

Недостатком известного технического решения является ограниченная возможность его применения для реализации алгоритмов изменяющих параметры лазерного луча, что вызывает необходимость временных остановок при проведении операций коррекции зрения. Упомянутые остановки могут привести к негативным последствиям для пациента вследствие подсушивания поверхности роговицы за время остановки операции.The disadvantage of the known technical solution is the limited possibility of its use for the implementation of algorithms that change the parameters of the laser beam, which causes the need for temporary stops when performing vision correction operations. These stops can lead to negative consequences for the patient due to drying of the corneal surface during the operation stop.

Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели и выбранным в качестве прототипа признано устройство для эксимер-лазерной коррекции зрения (RU 121157 U1, МПК A61F 9/008, опубл. 20.10.2012). Устройство состоит из эксимерного лазера, блока управления режимами работы лазера, оптической формирующей системы и компьютера, причем оптический выход лазера соединен с оптическим входом формирующей системы, а управляющий информационный вход лазера соединен с информационным выходом блока управления режимами лазера [2].The closest technical solution to the claimed utility model and selected as a prototype is a device for excimer laser vision correction (RU 121157 U1, IPC A61F 9/008, publ. 20.10.2012). The device consists of an excimer laser, a laser operating mode control unit, an optical shaping system and a computer, the optical output of the laser being connected to the optical input of the shaping system, and the control information input of the laser is connected to the information output of the laser mode control unit [2].

Недостатком известного технического решения является его ограниченная возможность по управлению лазерным лучом во время операции. Кроме того, в источнике информации, раскрывающем сущность технического решения, не приводятся сведения о конкретном виде исполнения блока управления лазером, что ставит под сомнение промышленную применимость прототипа.The disadvantage of the known technical solution is its limited ability to control the laser beam during the operation. In addition, the source of information disclosing the essence of the technical solution does not provide information on the specific type of laser control unit, which casts doubt on the industrial applicability of the prototype.

Техническая задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в расширении функциональных возможностей устройства для эксимер-лазерной коррекции зрения.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to expand the functionality of the device for excimer laser vision correction.

Указанная задача решена тем, что устройство содержит корпус, на котором смонтирована кольцевая направляющая, снабженная прецизионным приводом, выполненная с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, на которой на равномерном расстоянии друг от друга закреплены четыре стойки. На верхнем торце каждой из стоек горизонтально зафиксирован микропривод, на валу которого закреплено зеркало с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. При этом к прецизионному приводу кольцевой направляющей, а также к микроприводам, зафиксированным на стойках, электрически подключены силовые выходы блока управления, выполненного на основе микроконтроллера, закрепленного на корпусе.The specified problem is solved in that the device contains a housing on which an annular guide is mounted, equipped with a precision drive, made with the possibility of rotation around a vertical axis, on which four posts are fixed at a uniform distance from each other. On the upper end of each of the racks, a microdrive is horizontally fixed, on the shaft of which a mirror is fixed with the possibility of turning around a horizontal axis. In this case, the power outputs of the control unit, made on the basis of a microcontroller fixed on the housing, are electrically connected to the precision drive of the annular guide, as well as to the micro drives fixed on the racks.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков, является возможность изменения угла падения лазерного луча на роговицу с удалением от центра рабочей зоны (зоны абляции) к периферии.A positive technical result provided by the set of features disclosed above is the possibility of changing the angle of incidence of the laser beam on the cornea with distance from the center of the working area (ablation zone) to the periphery.

Конструкция устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана его конструкция в изометрической проекции, а на фиг. 2 -упрощенная структурная схема блока управления.The design of the device is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows its construction in isometric projection, and FIG. 2 - simplified block diagram of the control unit.

Устройство эксимер-лазерной коррекции устроено следующим образом.The excimer laser correction device is designed as follows.

Его основой является корпус (на фигурах условно не показан), на котором смонтирована кольцевая направляющая 1, снабженная прецизионным приводом (на фигурах условно не показан), выполненная с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, на которой на равномерном расстоянии друг от друга закреплены четыре стойки 2, 3, 4, 5. На верхнем торце каждой из стоек горизонтально зафиксирован микропривод, на валу которого закреплено зеркало 6. К прецизионному приводу кольцевой направляющей, а также к микроприводам 7, 8, 9, 10, зафиксированным на стойках 2, 3, 4, 5, подключены силовые выходы 11, 12, 13, 14, 15 блока управления, выполненного на основе микроконтроллера 16, закрепленного на корпусе. Прецизионный привод кольцевой направляющей и микроприводы могут быть выполнены на основе шаговых двигателей или гальво-моторов.Its basis is a body (not shown in the figures), on which an annular guide 1 is mounted, equipped with a precision drive (not shown in the figures), made with the possibility of rotation around a vertical axis, on which four posts 2 are fixed at a uniform distance from each other , 3, 4, 5. On the upper end of each of the posts, a microdrive is horizontally fixed, on the shaft of which a mirror is fixed 6. To the precision drive of the annular guide, as well as to the microdrives 7, 8, 9, 10, fixed on the posts 2, 3, 4 , 5, the power outputs 11, 12, 13, 14, 15 of the control unit are connected, made on the basis of the microcontroller 16, fixed on the housing. The precision drive of the annular guide and the micro-drives can be made on the basis of stepper motors or galvo motors.

Микроконтроллер 16 содержит микропроцессорное ядро 17, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 18, SRAM-памятью данных 19, аналого-цифровым преобразователем 20, Ethernet-контроллером 21, интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в пяти восьмиразрядных GPI/O-портах ввода-вывода 22, 23, 24, 25, 26 и модулем подключения SD-карты 27. При этом к аналого-цифровому преобразователю 20 подключен измерительный вход 28 блока управления, Ethernet-контроллер 21 подключен к Wi-Fi-модулю 29, первый восьмиразрядный GPI/O-порт ввода-вывода 22 подключен к первому силовому выходу 11, второй восьмиразрядный GPI/O-порт ввода-вывода 23 подключен ко второму силовому выходу 12, третий восьмиразрядный GPI/O-порт ввода-вывода 24 подключен к третьему силовому выходу 13, четвертый восьмиразрядный GPI/O-порт ввода-вывода 25 подключен к четвертому силовому выходу 14, пятый восьмиразрядный GPI/O-порт ввода-вывода 26 подключен к пятому силовому выходу 15, а в слот модуля подключения SD-карты 27 вставлена и электрически соединена с модулем SD-карта 30.Microcontroller 16 contains a microprocessor core 17, connected via a system bus with FLASH program memory 18, SRAM data memory 19, analog-to-digital converter 20, Ethernet controller 21, general-purpose input-output interface grouped in five eight-bit GPI / O - input-output ports 22, 23, 24, 25, 26 and an SD card connection module 27. In this case, the measuring input 28 of the control unit is connected to the analog-to-digital converter 20, the Ethernet controller 21 is connected to the Wi-Fi module 29, the first eight-bit GPI / O-I / O port 22 is connected to the first power output 11, the second eight-bit GPI / O-I / O port 23 is connected to the second power output 12, the third eight-bit GPI / O-I / O port 24 is connected to the third power output 13, the fourth eight-bit GPI / O-port 25 is connected to the fourth power output 14, the fifth eight-bit GPI / O-port 26 is connected to the fifth power output 15, and the module slot is connected The SD card 27 is inserted and electrically connected to the SD card 30 module.

К измерительному входу 28 через операционный усилитель 31 может быть подключен резистивный температурный датчик 32, закрепленный на корпусе, в качестве микроконтроллера может быть использована любая известная микросхема на микропроцессорном ядре Cortex-M4F/R, ориентированном на создание высокопроизводительных систем реального времени для ответственных применений, например отечественный микроконтроллер К1921ВК01Т (Практический курс микропроцессорной техники на базе процессорных ядер ARM-Cortex-M3/M4/M4F [электронный ресурс]: учебное пособие - электрон, текстовые дан. (12 Мб) / В.Ф. Козаченко, А.С. Анучин, Д.И. Алямкин и др.; под общ. ред. В.Ф. Козаченко. - М.: Издательство МЭИ, 2019. - 543 с. Режим доступа: http://motorcontrol.ru/wp-content/uploads/2019/04/Практический курс микропроцессор.pdf.), а в качестве Wi-Fi-модуля может быть применена сборка ESP8266-01 (Модуль ESP8266-01 WiFi // MCU Store. URL: https://mcustore.ru/store/moduli-svyazi/modul-wifi-esp8266/?gclid=CjwKCAiA58fvBRAzEiwA0W-hzezFoQo60DEhZStdn7fMT-SDeNRZ2oJB f8dkNm5re0i2KGbf e3YFBoCu080AvD BwE.).A resistive temperature sensor 32 fixed on the case can be connected to the measurement input 28 through an operational amplifier 31; any known microcircuit on the Cortex-M4F / R microprocessor core can be used as a microcontroller, aimed at creating high-performance real-time systems for critical applications, for example domestic microcontroller K1921VK01T (Practical course of microprocessor technology based on ARM-Cortex-M3 / M4 / M4F processor cores [electronic resource]: textbook - electron, text data. (12 Mb) / V.F. Kozachenko, A.S. Anuchin , D.I. Alyamkin and others; under the general editorship of V.F.Kozachenko. - Moscow: MPEI Publishing House, 2019 .-- 543 p. Access mode: http://motorcontrol.ru/wp-content/uploads / 2019/04 / Practical course microprocessor.pdf.), And the ESP8266-01 assembly (ESP8266-01 WiFi module // MCU Store.URL: https://mcustore.ru/store) can be used as a Wi-Fi module / moduli-svyazi / modul-wifi-esp8266 /? gclid = CjwKCAiA58fvBRAzEiwA 0W-hzezFoQo60DEhZStdn7fMT-SDeNRZ2oJB f8dkNm5re0i2KGbf e3YFBoCu080AvD BwE.).

Устройство для эксимер-лазерной коррекции зрения используют следующим образом.A device for excimer laser vision correction is used as follows.

В общем случае при проведении операции лазерной коррекции зрения применяют оборудование, состоящее из эксимерного лазера, блока управления режимами работы лазера, снабженного Wi-Fi модулем, оптической формирующей системы и компьютера для расчета операции, причем оптический выход лазера соединен с оптическим входом формирующей системы, компьютер подключен к блоку управления режимами работы лазера, а управляющий информационный вход лазера соединен с информационным выходом упомянутого блока.In the general case, when carrying out the operation of laser vision correction, equipment is used, consisting of an excimer laser, a laser operating mode control unit equipped with a Wi-Fi module, an optical shaping system and a computer for calculating the operation, and the optical output of the laser is connected to the optical input of the shaping system, a computer is connected to the block for controlling the operating modes of the laser, and the control information input of the laser is connected to the information output of the said block.

Перед началом проведения процедуры коррекции зрения устройство для эксимер-лазерной коррекции размещают в области проведения офтальмологической операции таким образом, чтобы оперируемый глаз находился в центре кольцевой направляющей 1. Далее коммутируют посредством беспроводной связи блок управления режимами работы лазера с блоком управления устройством для эксимер-лазерной коррекции, выполняют расчет операции с помощью компьютера, после чего начинают процедуру коррекции зрения.Before starting the vision correction procedure, the device for excimer laser correction is placed in the area of the ophthalmic operation so that the operated eye is in the center of the circular guide 1. Next, the laser operating mode control unit is switched via wireless communication with the control unit for the excimer laser correction device , perform the calculation of the operation using a computer, after which the procedure for vision correction begins.

При отклонении лазерного луча падающего на поверхность роговицы от нормали к ее поверхности коэффициент отражения увеличивается, и может достичь единицы, когда лазерный луч полностью отразится. В центре рабочей зоны угол падения лазерного луча равен нулю, но при максимальном диаметре рабочей зоны 8,2 мм, в зависимости от расстояния от оптической формирующей системы до роговицы, угол отклонения лазерного луча может достигать 60°. При этом увеличение угла отклонения лазерного луча свыше 10° приводит к увеличению коэффициента отражения, а повышение упомянутого угла до 60° приводит к его резкому росту.When the laser beam incident on the surface of the cornea is deflected from the normal to its surface, the reflection coefficient increases, and can reach unity when the laser beam is completely reflected. In the center of the working area, the angle of incidence of the laser beam is zero, but with a maximum diameter of the working area of 8.2 mm, depending on the distance from the optical forming system to the cornea, the angle of deflection of the laser beam can reach 60 °. In this case, an increase in the angle of deflection of the laser beam above 10 ° leads to an increase in the reflection coefficient, and an increase in the said angle to 60 ° leads to its sharp increase.

Задача коррекции угла падения лазерного луча на роговицу с удалением от центра рабочей зоны (зоны абляции) к периферии решается с помощью раскрытого в настоящей заявке устройства следующим образом.The problem of correcting the angle of incidence of the laser beam on the cornea with distance from the center of the working zone (ablation zone) to the periphery is solved using the device disclosed in this application as follows.

Во все время проведения операции блок управления режимами работы лазера по беспроводному каналу связи передает устройству эксимер-лазерной коррекции текущие параметры лазерного луча, включая координаты его фокусировки. Микропроцессорное ядро 17 микроконтроллера 16 блока управления устройством на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ 18 с использованием SRAM-памяти данных 19, управляет через интерфейс ввода-вывода общего назначения силовыми выходами 11, 12, 13, 14, 15 и, соответственно, прецизионным приводом кольцевой направляющей 1 и микроприводами 7, 8, 9 и 10, обеспечивая изменение положения зеркал 6 таким образом, чтобы максимально уменьшить угол падения лазерного луча. При этом управляющие параметры работы приводов хранятся на SD-карте 30 и могут быть скорректированы.During the entire operation, the laser operating mode control unit wirelessly transmits to the excimer laser correction device the current parameters of the laser beam, including the coordinates of its focusing. The microprocessor core 17 of the microcontroller 16 of the device control unit, based on the control program stored in the FLASH program memory 18 using the SRAM data memory 19, controls the power outputs 11, 12, 13, 14, 15 and, respectively, via the general-purpose input-output interface , a precision drive of the annular guide 1 and micro drives 7, 8, 9 and 10, providing a change in the position of the mirrors 6 so as to minimize the angle of incidence of the laser beam. In this case, the control parameters of the drives are stored on the SD card 30 and can be corrected.

Одновременно с управлением приводами микропроцессорное ядро 17 осуществляет постоянный цикл опроса датчика температуры 32 с помощью аналого-цифрового преобразователя 20 и передает полученные данные по каналу беспроводной связи блоку управления режимами работы лазера, обеспечивая контроль температуры в зоне проведения операции.Simultaneously with the control of the drives, the microprocessor core 17 carries out a continuous polling cycle of the temperature sensor 32 using the analog-to-digital converter 20 and transmits the received data via a wireless channel to the laser operating mode control unit, providing temperature control in the operation area.

Таким образом, раскрытое в настоящей заявке устройство снимает ограничения по применению для проведения операций коррекции зрения алгоритмов, которые требуют изменения параметров лазерного излучения в ходе операции из-за индивидуального изменения кривизны роговицы пациента. Кроме того, применение устройства устраняет необходимость временной остановкой операции, связанной с необходимостью получения, расчета и ввода уточненных данных в блок управления лазером, что в целом повышает эффективность проведения операций по эксимер-лазерной коррекции зрения.Thus, the device disclosed in this application removes restrictions on the use of algorithms for performing vision correction operations that require changes in the parameters of laser radiation during the operation due to an individual change in the curvature of the patient's cornea. In addition, the use of the device eliminates the need for a temporary stop of the operation associated with the need to obtain, calculate and enter updated data into the laser control unit, which generally increases the efficiency of excimer laser vision correction operations.

Список использованных источниковList of sources used

1. Качалина Г.Ф. Хирургическая технология трансэпителиальной фоторефрактивиой кератэктомии при миопии на эксимерлазерной установке «Профиль-500»: Автореф. дисс. … канд. мед. наук. - М., 2000. - 26 с. 1. Kachalina G.F. Surgical technology of transepithelial photorefractive keratectomy for myopia on the excimer laser "Profile-500": Author's abstract. diss. ... Cand. honey. sciences. - M., 2000 .-- 26 p.

2. RU 121157 U1, МПК A61F 9/008. Устройство для эксимер-лазерной коррекции зрения / Мягких А.И. (RU); заявитель и патентообладатель ООО «Ост-Оптик К» (RU). №2012122268/14; заявл. 29.05.2012; опубл. 20.10.2012, Бюл. №29.1 с.; ил.2. RU 121157 U1, IPC A61F 9/008. A device for excimer laser vision correction / Soft A.I. (RU); applicant and patentee of LLC Ost-Optic K (RU). No. 2012122268/14; declared 05/29/2012; publ. 20.10.2012, Bul. No. 29.1 p .; silt

Claims

1. A device for changing the angle of incidence of a laser beam on the cornea for an excimer-laser vision correction device, characterized in that it is configured to be mounted on the body of an excimer-laser vision correction device by means of an annular guide provided with a precision drive, made with the ability to rotate around a vertical axis , on which four posts are fixed at a uniform distance from each other; on the upper end of each of the racks, a microdrive is horizontally fixed, on the shaft of which a mirror is fixed with the ability to rotate around a horizontal axis, while the precision drive of the annular guide, as well as the microdrives fixed on the racks, are electrically connected to the power outputs of the control unit based on the microcontroller fixed to the body.

2. The device according to claim 1, characterized in that the precision drive of the annular guide and the micro drives are made on the basis of stepper motors.

3. The device according to claim 1, characterized in that the precision drive of the annular guide and the micro drives are made on the basis of galvo motors.

4. The device according to claim 1, characterized in that the microcontroller contains a microprocessor core connected by means of a system bus with a FLASH program memory, a SRAM data memory, an analog-to-digital converter, an Ethernet controller, a general-purpose input-output interface, grouped in five eight-bit GPI / O I / O ports, and an SD card connection module.