RU2215501C2

RU2215501C2 - Device for shaping of laser irradiation profile

Info

Publication number: RU2215501C2
Application number: RU2001129334/14A
Authority: RU
Inventors: А.В. Дога; В.А. Сугробов; А.Д. Семенов; В.С. Тюрин
Original assignee: Государственное учреждение Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза"
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: ophthalmology; applicable in correction of anomalies of ocular refraction and treatment of cornea diseases. SUBSTANCE: device has turning cylindrical mirror, Gaussian beam shaper, iris diaphragm, spherical lens, turning scanning mirror. Installed after turning cylindrical mirror is galvanoscanner consisting of two mirrors ensuring shifting of beam with Gaussian distribution of energy density by iris and slit diaphragms for shaping flat profile of energy density during time of filling of diaphragms aperture. Slit diaphragm is additionally installed after iris diaphragm. Iris and slit diaphragms are installed for opening according to preset algorithm. EFFECT: increased stability in recovery of required profile of energy distribution, reduced heating of cornea and shock wave. 1 dwg

Description

Изобретение относится к офтальмологии и предназначается для коррекции аномалий рефракции глаза, а также для лечения заболеваний роговицы. The invention relates to ophthalmology and is intended for the correction of abnormalities of eye refraction, as well as for the treatment of diseases of the cornea.

Известно устройство для формирования профиля лазерного излучения, содержащее поворотное цилиндрическое зеркало, формирователь Гауссова пучка, ирисовую диафрагму, сферическую линзу, поворотное зеркало, в котором путем послойного испарения роговицы импульсным УФ-излучением с длиной волны 193 нм производится изменение кривизны роговицы (см. а.с. 2129853). Посылаемое на глаз излучение лазера имеет Гауссов профиль, который формируется при помощи проточной кюветы, заполненной дистиллированной водой. Данное устройство является самым близким к предлагаемому изобретению и принимается за прототип. A device is known for forming a laser radiation profile containing a rotary cylindrical mirror, a Gaussian beam former, an iris diaphragm, a spherical lens, and a rotary mirror, in which, by layerwise evaporation of the cornea by pulsed UV radiation with a wavelength of 193 nm, the cornea curvature is changed (see a. p. 2129853). The laser radiation sent to the eye has a Gaussian profile, which is formed using a flow cell filled with distilled water. This device is the closest to the proposed invention and is taken as a prototype.

Недостатком описанного устройства является то, что в одном импульсе сосредоточена большая энергия, известное устройство предполагает проведение операций только по поводу миопии и миопического астигматизма. The disadvantage of the described device is that in one pulse concentrated a lot of energy, the known device involves operations only for myopia and myopic astigmatism.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение стабильности воспроизведения профиля распределения энергии, уменьшение нагрева роговицы и ударной волны, обеспечение проведения операций по поводу коррекции миопии, миопического астигматизма, гиперметропии, гиперметропического астигматизма, ФТК. The technical problem solved by the invention is to increase the stability of the reproduction of the energy distribution profile, reduce the heating of the cornea and shock wave, provide operations for the correction of myopia, myopic astigmatism, hyperopia, hyperopic astigmatism, FTC.

Эта техническая задача решается тем, что в предлагаемом устройстве для формирования профиля лазерного излучения, содержащем поворотное цилиндрическое зеркало, формирователь Гауссового пучка, ирисовую диафрагму, сферическую линзу, поворотное сканирующее зеркало, согласно изобретению после поворотного цилиндрического зеркала установлен гальваносканер, состоящий из двух зеркал, обеспечивающий возможность перемещения пучка с Гауссовым распределением плотности энергии по ирисовой и дополнительно установленной после нее щелевой диафрагмам, с возможностью формирования плоского профиля плотности энергии за время заполнения апертуры диафрагм, при этом ирисовая и щелевая диафрагмы установлены с возможностью открывания по заданному алгоритму. This technical problem is solved in that in the proposed device for forming a laser radiation profile containing a rotary cylindrical mirror, a Gaussian beam shaper, an iris, a spherical lens, a rotary scanning mirror, according to the invention, after the rotary cylindrical mirror, a galvanic scanner consisting of two mirrors is installed, providing the ability to move a beam with a Gaussian distribution of energy density along the iris and additionally installed after it slotted diaphragm agma, with the possibility of forming a flat profile of the energy density during the filling of the aperture of the diaphragms, while the iris and slot diaphragms are installed with the possibility of opening according to a given algorithm.

Ширина пучка, перемещаемого при помощи гальваносканера, и энергия в одном пучке меньше, чем в известном устройстве, что обеспечивает уменьшение ударной волны. Значительное уменьшение нагрева роговицы достигается за счет того, что энергия попадает на поверхность роговицы только в зоне открытой диафрагмы и в оставшееся время заполнения апертуры диафрагм происходит остывание роговицы. The width of the beam moved by means of a galvanoscanner, and the energy in one beam is less than in the known device, which ensures a reduction in the shock wave. A significant reduction in the heating of the cornea is achieved due to the fact that energy enters the surface of the cornea only in the area of the open diaphragm and the cornea cools down in the remaining time that the aperture of the diaphragms is filled.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом. The proposed device is illustrated in the drawing.

Устройство содержит поворотное цилиндрическое зеркало 1, гальваносканер 2, формирователь Гауссова пучка 3, ирисовую диафрагму 4, щелевую диафрагму 5, сферическую линзу 6, поворотное зеркало 7. После поворотного цилиндрического зеркала 1 установлен гальвано сканер 2, состоящий из двух зеркал, обеспечивающий перемещение пучка лазерного излучения с Гауссовым распределением плотности энергии по ирисовой 4 и щелевой 5 диафрагмам, с возможностью формирования плоского профиля плотности энергии за время заполнения апертуры диафрагм. Формирователь Гауссова пучка 3 представляет собой плосковыпуклую сферическую линзу, на плоской поверхности которой выполнена фазовая пластина, в фокусе которой расположены диафрагмы ирисовая 4 и щелевая 5. За диафрагмами расположен выходной объектив - сферическая линза 6 и поворотное зеркало 7. The device comprises a rotary cylindrical mirror 1, a galvanoscanner 2, a Gaussian beam shaper 3, an iris diaphragm 4, a slotted diaphragm 5, a spherical lens 6, a rotary mirror 7. After the rotary cylindrical mirror 1, a galvanic scanner 2 is installed, consisting of two mirrors, which allows the laser beam to move radiation with a Gaussian distribution of energy density over the iris 4 and slot 5 diaphragms, with the possibility of forming a flat energy density profile during filling of the aperture of the diaphragms. The Gaussian beam shaper 3 is a plano-convex spherical lens, on a flat surface of which a phase plate is made, in the focus of which there are iris 4 and slot 5 apertures. An output lens is located behind the diaphragms - a spherical lens 6 and a rotary mirror 7.

Работа предлагаемого устройства производится следующим образом. The operation of the proposed device is as follows.

Излучение лазера с длиной волны 193 нм и произвольным распределением энергии по сечению пучка отражается цилиндрическим зеркалом 1 под углом 45 градусов, падает на гальваносканер 2 и затем проходит через формирователь Гауссового пучка 3, который служит для создания гауссова распределения в плоскости ирисовой 4 и щелевой 5 диафрагм. Гальваносканер 2 за счет последовательного отражения пучка от зеркал, каждое из которых может поворачиваться вокруг своей оси, отклоняет пучок лазерного излучения таким образом, что происходит перемещение пучка по горизонтали и вертикали. В начальный момент времени пучок лазерного излучения, падающий на гальваносканер 2, проходит формирователь Гауссового пучка 3, на выходе которого в плоскости диафрагм 4 и 5 представляет собой пятно с Гауссовым распределением плотности энергии, и укладывается на роговицу глаза пациента 8 при участии сферической линзы 6 и поворотного зеркала 7. В следующий момент времени гальваносканер 2 отклоняет пучок лазерного излучения, проходя формирователь 3, пучок смещается в плоскости диафрагм 4 и 5 и образует на роговице глаза пациента 8 следующее пятно со смещением от предыдущего пятна, обеспечивающим перекрытие полученных пятен. В результате воздействия на поверхность роговицы глаза пациента 8 в зоне заданного диаметра абляции получается поверхность, близкая к идеальной. Laser radiation with a wavelength of 193 nm and an arbitrary distribution of energy over the beam cross section is reflected by a cylindrical mirror 1 at an angle of 45 degrees, falls on a galvanoscanner 2 and then passes through a shaper of a Gaussian beam 3, which serves to create a Gaussian distribution in the plane of the iris 4 and slit 5 diaphragms . Galvanoscanner 2, due to the successive reflection of the beam from the mirrors, each of which can rotate around its axis, deflects the laser beam in such a way that the beam moves horizontally and vertically. At the initial time, the laser beam incident on the galvanoscanner 2 passes a Gaussian beam former 3, at the output of which in the plane of the diaphragms 4 and 5 it is a spot with a Gaussian distribution of energy density, and is placed on the cornea of the patient’s eye 8 with the participation of a spherical lens 6 and rotary mirror 7. At the next time, the galvanoscanner 2 deflects the laser beam, passing through the shaper 3, the beam is displaced in the plane of the diaphragms 4 and 5 and forms the next spot on the cornea of the patient’s eye 8 offset from the previous spot, providing an overlap of spots obtained. As a result of exposure to the surface of the cornea of the patient’s eye 8 in the area of a given ablation diameter, a surface close to ideal is obtained.

Формирователь Гауссова пучка 3 представляет собой плосковыпуклую сферическую линзу, на плоской поверхности которой выполнена фазовая пластина, в фокальной плоскости которой расположена ирисовая 4 и щелевая 5 диафрагмы. Диаметр ирисовой диафрагмы 4 изменяется по заданному алгоритму от наименьшего диаметра к наибольшему по команде компьютера. Ширина и угол поворота щелевой диафрагмы 5 также изменяются по заданному алгоритму от наименьшего к наибольшему по команде компьютера. Количество положений пучка (пятен), получаемых в результате работы гальваносканера 2 и формирователя Гауссова пучка 3 и укладывающихся на роговице глаза пациента 8, определяется параметрами диафрагм 4 и 5 в данный момент времени. Например, диаметр диафрагмы 4 изменяют от меньшего к большему. В момент времени, когда диаметр диафрагмы d1, происходит воздействие только в этом диаметре, оставшаяся часть роговицы закрыта, количество пятен, уложенных на роговицу глаза в зоне открытой диафрагмы d1, в другой момент времени при диаметре d2>d1 укладывается большее количество пятен. Таким образом, энергия попадает на поверхность роговицы только в зоне открытой диафрагмы. The Gaussian beam former 3 is a plano-convex spherical lens, on a flat surface of which a phase plate is made, in the focal plane of which there is an iris 4 and a slit 5 aperture. The diameter of the iris 4 changes according to a given algorithm from the smallest diameter to the largest at the command of a computer. The width and angle of rotation of the slit diaphragm 5 also change according to a given algorithm from smallest to largest at the command of a computer. The number of beam positions (spots) obtained as a result of the operation of the galvanoscanner 2 and the Gaussian beam shaper 3 and fit on the cornea of the patient's eye 8 is determined by the parameters of the diaphragms 4 and 5 at a given time. For example, the diameter of the diaphragm 4 is changed from smaller to larger. At the time when the diameter of the diaphragm is d1, only this diameter is affected, the rest of the cornea is closed, the number of spots laid on the cornea of the eye in the area of the open diaphragm d1, at another time, with a diameter of d2> d1, more spots are laid. Thus, energy enters the surface of the cornea only in the area of the open diaphragm.

Сферическая линза 6 перестраивает плоскость ирисовой диафрагмы 4 или щелевой диафрагмы 5 на плоскость глаза 8 с заданным увеличением для согласования диаметра диафрагмы и зоны операции. После поворотного зеркала 7 излучение лазера поступает на поверхность роговицы глаза пациента 8. The spherical lens 6 reconstructs the plane of the iris diaphragm 4 or the slit diaphragm 5 on the plane of the eye 8 with a given magnification to match the diameter of the diaphragm and the area of operation. After the rotary mirror 7, the laser radiation enters the surface of the cornea of the eye of the patient 8.

Предложенное устройство позволяет повысить стабильность воспроизведения необходимого профиля распределения энергии, уменьшить ударную волну и нагрев роговицы, а также обеспечить однозначное достижение положительного медицинского эффекта при проведении хирургических операций по поводу коррекции миопии, миопического астигматизма, гиперметропии, гиперметропического астигматизма различной степени с заданным направлением осей. The proposed device allows to increase the stability of reproduction of the required energy distribution profile, reduce the shock wave and heating of the cornea, as well as ensure the unambiguous achievement of a positive medical effect during surgical operations for the correction of myopia, myopic astigmatism, hyperopia, hyperopic astigmatism of various degrees with a given axis direction.

Claims

A device for forming a laser radiation profile containing a rotary cylindrical mirror, a Gaussian beam shaper, an iris diaphragm, a spherical lens, a rotary mirror, characterized in that after the rotary cylindrical mirror a galvanic scanner is installed, consisting of two mirrors, providing the possibility of moving the beam with a Gaussian distribution of energy density along the iris and additionally installed after it slit diaphragms, with the possibility of forming a flat energy density profile and during the filling of the aperture of the diaphragms, while the iris and slit diaphragms are installed with the possibility of opening according to a given algorithm.