RU2423958C1 - Method of laser fragmentation of crystalline lens core - Google Patents
Method of laser fragmentation of crystalline lens core Download PDFInfo
- Publication number
- RU2423958C1 RU2423958C1 RU2010108415/14A RU2010108415A RU2423958C1 RU 2423958 C1 RU2423958 C1 RU 2423958C1 RU 2010108415/14 A RU2010108415/14 A RU 2010108415/14A RU 2010108415 A RU2010108415 A RU 2010108415A RU 2423958 C1 RU2423958 C1 RU 2423958C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- femtosecond laser
- cylindrical
- region
- lens
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laser Surgery Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к офтальмохирургии, в частности к изменению свойств хрусталика глаза лучом лазера.The invention relates to ophthalmic surgery, in particular to a change in the properties of the lens of the eye by a laser beam.
Известен патент RU 2375998 (С1), в котором описан способ лазерной фрагментации ядра хрусталика, в котором разрушают ядро хрусталика через тоннельный доступ лучом Nd:YAG лазера. Однако подобная процедура не может быть выполнена с высокой точностью. Есть вероятность повреждения соседних участков глаза.Known patent RU 2375998 (C1), which describes a method for laser fragmentation of the lens nucleus, in which they destroy the lens nucleus through tunnel access beam Nd: YAG laser. However, such a procedure cannot be performed with high accuracy. There is a chance of damage to neighboring areas of the eye.
Известна заявка US 2009171327 (А1), в которой описан метод лазерной обработки хрусталика путем формирования «пузырьков» внутри твердой линзы. Для разрушения частей хрусталика используется несколько проходов, соответственно время процедуры существенно увеличивается.Known application US 2009171327 (A1), which describes a method of laser processing of the lens by forming "bubbles" inside a solid lens. For the destruction of the parts of the lens several passages are used, respectively, the procedure time is significantly increased.
Воздействие фемтосекундного лазера, лазера с длительностью импульса порядка десятка или сотни фемтосекунд отличается тем, что излучение лазера воздействует на вещество только в области фокальной перетяжки, не затрагивая соседних областей. При этом за время действия импульса не успевают развиться нежелательные явления, такие как гидроудар, температурные волны и другие, имеющие место при длительностях импульса, превышающих 1 пс. То есть фемтосекундный лазер воздействует локально и без последствий для окружающих тканей.The impact of a femtosecond laser, a laser with a pulse duration of the order of ten or hundreds of femtoseconds, is distinguished by the fact that the laser radiation affects the substance only in the focal waist region, without affecting neighboring regions. At the same time, undesirable phenomena such as water hammer, temperature waves, and others occurring with pulse durations longer than 1 ps do not have time to develop during the duration of the pulse. That is, a femtosecond laser acts locally and without consequences for surrounding tissues.
Задачей изобретения является создание способа лазерной фрагментации ядра хрусталика лучом фемтосекундного лазера.The objective of the invention is to provide a method for laser fragmentation of the lens nucleus with a femtosecond laser beam.
Способ лазерной фрагментации ядра хрусталика лучом фемтосекундного лазера, при котором формируют пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера, для которого ткани глаза являются прозрачными, фокусируют в объем хрусталика глаза через передний отрезок глаза для формирования области разрушения, сканируют лазерным лучом так, что при каждом импульсе фемтосекундного лазера формируют цилиндрическую полость разрушения в ткани глаза с длиной цилиндрической области, хотя бы в два раза превышающей диаметр цилиндрической области, длину цилиндрической области последующих импульсов изменяют в процессе воздействия. При воздействии на хрусталик глаза лучом фемтосекундного лазера необходимо разрушить ткань хрусталика. Управляя энергией импульса лазера, апертурой пучка можно изменять длину цилиндрической полости и таким образом разрушать ткань хрусталика за один проход луча так, чтобы формировать суммарную область разрушения специальной расчетной формы. Это позволяет существенно сократить время процедуры при проведении операций на хрусталике и при этом обеспечить высокую точность воздействия такую, что соседние ткани будут не повреждены.A method for laser fragmentation of the lens nucleus by a femtosecond laser beam, in which a laser beam of a femtosecond laser is formed, for which the eye tissues are transparent, focus into the volume of the lens of the eye through the front segment of the eye to form a region of destruction, scan with a laser beam so that with each pulse of a femtosecond laser form a cylindrical fracture cavity in the eye tissue with a length of a cylindrical region at least twice the diameter of the cylindrical region, the length of the cyl ndricheskoy subsequent field pulses is varied during the exposure. When exposed to the lens of the eye with a femtosecond laser beam, it is necessary to destroy the lens tissue. By controlling the energy of the laser pulse, the beam aperture, you can change the length of the cylindrical cavity and thus destroy the lens tissue in one pass of the beam so as to form the total area of destruction of a special design form. This allows you to significantly reduce the time of the procedure during operations on the lens and at the same time ensure high accuracy such that neighboring tissues will not be damaged.
Формируют параллельный пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера с расходимостью не более 1 мРад, фокусируют параллельный пучок на глубину, большую расчетной глубины, на длину цилиндрической области так, чтобы создать в фокальной области плотность излучения выше плотности пробоя за счет самофокусировки. Эффект самофокусировки позволяет формировать цилиндрические полости разрушения, которые развиваются от расчетной точки фокуса против направления падения луча лазера, поэтому расчетную глубину фокусировки необходимо увеличить на длину получаемого цилиндра. При большей расходимости лазерного излучения возрастает пороговое значение энергии импульса лазера, при котором достижим эффект самофокусировки, то есть требуются большие энергии импульса.A parallel beam of laser radiation from a femtosecond laser with a divergence of not more than 1 mrad is formed, the parallel beam is focused to a depth greater than the calculated depth, to the length of the cylindrical region so as to create a radiation density in the focal region above the breakdown density due to self-focusing. The self-focusing effect allows the formation of cylindrical fracture cavities that develop from the calculated focal point against the direction of incidence of the laser beam; therefore, the calculated focusing depth must be increased by the length of the resulting cylinder. With greater divergence of the laser radiation, the threshold value of the laser pulse energy increases, at which the self-focusing effect is achievable, that is, high pulse energies are required.
Формируют параллельный пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера с расходимостью не более 1 мРад, фокусируют параллельный пучок на расчетную глубину так, чтобы создать в фокальной области плотность излучения выше плотности пробоя за счет продольной сферической аберрации. Данный тип продольной сферической аберрации возникает из-за преломления лазерного излучения на границе двух сред. Цилиндрическую полость разрушения в прозрачной среде лучом фемтосекундного лазера можно получить за счет использования продольной сферической аберрации.A parallel beam of laser radiation from a femtosecond laser with a divergence of not more than 1 mrad is formed, the parallel beam is focused to the calculated depth so as to create a radiation density in the focal region above the breakdown density due to longitudinal spherical aberration. This type of longitudinal spherical aberration occurs due to the refraction of laser radiation at the interface of two media. A cylindrical fracture cavity in a transparent medium by a femtosecond laser beam can be obtained by using longitudinal spherical aberration.
Частоту следования импульсов фемтосекундного лазера, размер фокальной области и скорость перемещения фокальной области выбирают так, чтобы фокальные области следующих друг за другом импульсов перекрывались. При фокусировке последующих лазерных импульсов в область, которая была подвергнута действию лазерного излучения, для полости разрушения требуется меньшая энергия импульса фемтосекундного лазера, что делает способ более безопасным.The pulse repetition rate of a femtosecond laser, the size of the focal region and the velocity of the focal region are chosen so that the focal regions of successive pulses overlap. When focusing subsequent laser pulses into the region that was exposed to laser radiation, a smaller femtosecond laser pulse energy is required for the fracture cavity, which makes the method safer.
Техническим результатом предлагаемого способа является существенное сокращение времени проведения процедуры при обеспечении точности воздействия и безопасности.The technical result of the proposed method is a significant reduction in the time of the procedure while ensuring accuracy of exposure and safety.
В качестве доказательства возможности осуществления изобретения приводится пример экспериментальной реализации предлагаемого решения.As evidence of the possibility of carrying out the invention, an example of experimental implementation of the proposed solution.
На фиг.1 представлены фотографии цилиндрических полостей, образованных в образце РММА (n~1.3) при воздействии импульсов фемтосекундного лазера. Фиг.1 а представляет последовательность цилиндрических полостей одинаковой длины при неизменных параметрах лазерных импульсов. На фиг.1б-1в последовательность импульсов такая, что размер (высота) цилиндрической полости разрушения от каждого лазерного импульса меняется (медленнее - фиг.1б или быстрее - фиг.1в) вследствие изменения параметров импульсов энергии импульса и апертуры лазерного пучка.Figure 1 presents photographs of cylindrical cavities formed in a PMMA sample (n ~ 1.3) when exposed to femtosecond laser pulses. Figure 1 a represents a sequence of cylindrical cavities of the same length with constant parameters of the laser pulses. In Fig.1b-1c, the pulse sequence is such that the size (height) of the cylindrical fracture cavity from each laser pulse changes (slower - Fig.1b or faster - Fig.1c) due to changes in the parameters of the pulse energy pulses and the aperture of the laser beam.
В качестве источника излучения выбран Ib:YAG лазер с диапазоном длин волн 1,02-1,08 мкм, длительностью импульса до 100 фемтосекунд, энергией в импульсе менее 10 мкДж. Способ осуществляется следующим образом. Лазерное излучение с нужной длиной волны фокусируют в объем хрусталика через передний отрезок глаза. Каждый импульс лазера формирует в хрусталике цилиндрическую полость разрушения с длиной до 150 мкм, диаметр цилиндрической полости составляет порядка 2 мкм. Каждый последующий импульс лазерного излучения попадает в соседнюю с предыдущим импульсом область, формируя общий объем разрушенных тканей. На фиг.1а, 1б и 1в показаны импульсы, разнесенные в пространстве, для отражения того факта, что размером цилиндрических полостей разрушения можно управлять за счет изменения энергии импульса или апертуры лазерного пучка. В дальнейшем продукты разрушения аспирируют. При этом тоннельный доступ к хрусталику глаза нужен только для удаления продуктов разрушения. Изменяя по определенному алгоритму размер цилиндрических полостей разрушения от одного лазерного импульса (как показано на фиг.2), можно формировать полости разрушения нужного объема, формы и т.д. за один проход, в зависимости от каждого конкретного случая. При этом возможно разрушение как отдельных частей, так и всего объема хрусталика с высокой точностью. На фиг.2а, 2б представлены сечения хрусталика в плоскостях параллельных оптической оси, в которых разрушения в виде цилиндрических полостей произведены по заданному закону, локализованных в нужной области хрусталика (в центральной части фиг.2а и в периферийной фиг.2б областях). На фиг.2в показан один из алгоритмов сканирования лазерных импульсов в сечении, нормальном к оптической оси, по которому формируются цилиндрические области разрушения.An Ib: YAG laser with a wavelength range of 1.02-1.08 μm, a pulse duration of up to 100 femtoseconds, and an pulse energy of less than 10 μJ was chosen as the radiation source. The method is as follows. Laser radiation with the desired wavelength is focused into the volume of the lens through the anterior segment of the eye. Each laser pulse forms a cylindrical fracture cavity with a length of up to 150 μm in the lens; the diameter of the cylindrical cavity is about 2 μm. Each subsequent pulse of laser radiation enters the area adjacent to the previous pulse, forming the total volume of destroyed tissue. Figures 1a, 1b and 1c show pulses spaced apart in space to reflect the fact that the size of the cylindrical fracture cavities can be controlled by changing the pulse energy or the aperture of the laser beam. Subsequently, the destruction products are aspirated. At the same time, tunnel access to the lens of the eye is needed only to remove the products of destruction. By changing according to a certain algorithm, the size of the cylindrical fracture cavities from one laser pulse (as shown in figure 2), it is possible to form fracture cavities of the desired volume, shape, etc. in one pass, depending on each specific case. In this case, it is possible to destroy both individual parts and the entire volume of the lens with high accuracy. On figa, 2b presents the section of the lens in planes parallel to the optical axis, in which the destruction in the form of cylindrical cavities is done according to a given law, localized in the desired region of the lens (in the central part of figa and in the peripheral fig.2b areas). Figure 2c shows one of the algorithms for scanning laser pulses in a section normal to the optical axis along which cylindrical fracture regions are formed.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить точные и безопасные операции по фрагментации ядра хрусталика за минимальное время.Thus, the proposed method allows for accurate and safe operations for fragmentation of the lens nucleus in a minimum of time.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010108415/14A RU2423958C1 (en) | 2010-03-10 | 2010-03-10 | Method of laser fragmentation of crystalline lens core |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010108415/14A RU2423958C1 (en) | 2010-03-10 | 2010-03-10 | Method of laser fragmentation of crystalline lens core |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2423958C1 true RU2423958C1 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010108415/14A RU2423958C1 (en) | 2010-03-10 | 2010-03-10 | Method of laser fragmentation of crystalline lens core |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2423958C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553503C1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт глазных болезней" Российской академии медицинских наук (ФГБУ "НИИГБ" РАМН) | Method for hybrid phacoemulsification in narrow rigid pupil and iris-lens synechias |
| RU2642263C1 (en) * | 2016-11-24 | 2018-01-24 | Федеральное государственное автономное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for surgical treatment of cataract using femtosecond laser energy |
| RU2814745C1 (en) * | 2023-06-15 | 2024-03-04 | Степан Юрьевич Туровский | Lens fragmentation method using femtosecond laser |
-
2010
- 2010-03-10 RU RU2010108415/14A patent/RU2423958C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АНДРЕЕВ Ю.В. Лазерная экстракция катаракты. - М., 2007. Автореферат диссертации, с.30-37. Катаракта. Под ред. проф. З.Ф.ВЕСЕЛОВСКОЙ. - Киев, 2002, с.100-107. SONIA DURAN et al. Erbium: YAG laser emulsification of the cataractous lens. J. Cat. Refr. Surg. V27, July 2001, N7, p.1025-1032, реферат. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553503C1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт глазных болезней" Российской академии медицинских наук (ФГБУ "НИИГБ" РАМН) | Method for hybrid phacoemulsification in narrow rigid pupil and iris-lens synechias |
| RU2642263C1 (en) * | 2016-11-24 | 2018-01-24 | Федеральное государственное автономное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for surgical treatment of cataract using femtosecond laser energy |
| RU2814745C1 (en) * | 2023-06-15 | 2024-03-04 | Степан Юрьевич Туровский | Lens fragmentation method using femtosecond laser |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9850159B2 (en) | High speed laser processing of transparent materials | |
| JP6005290B2 (en) | Device for laser cutting inside transparent material | |
| US9427356B2 (en) | Photodisruptive laser fragmentation of tissue | |
| US9873628B1 (en) | Filamentary cutting of brittle materials using a picosecond pulsed laser | |
| JP5993085B2 (en) | Extraction of corneal sections for refractive power correction | |
| JP2017099981A (en) | Method and apparatus for precision working of material | |
| KR101865652B1 (en) | Technique for photodisruptive multi-pulse treatment of a material | |
| RU2423958C1 (en) | Method of laser fragmentation of crystalline lens core | |
| JP4833992B2 (en) | Time-resolved scanning pattern for parenchymal surgery | |
| Helfmann et al. | Laser lithotripsy: process and overview | |
| Riggins et al. | Evaluation of the neodymium-YAG laser for treatment of ocular opacities | |
| Saerchen et al. | Characterization of Fs-laser induced unintended, periodic structures in hydroxy-ethyl-methacrylat (HEMA) | |
| Tinne et al. | Dynamic and interaction of fs-laser induced cavitation bubbles for analyzing the cutting effect | |
| Mishra et al. | ULTRAFAST LASERS FOR NANO-AND MICROSURGERY | |
| Harder et al. | New clinical methods of using femtosecond laser pulses in refractive surgery | |
| Góra et al. | Ultrafast laser machining of porcine sclera | |
| Tinne et al. | Impact of a temporal pulse overlap on laser-tissue-interaction of modern ophthalmic laser systems | |
| Jayasinghe | Biomechanics of dorsal closure studied using holographic laser microsurgery | |
| Tinne et al. | Interaction dynamics of fs-laser induced cavitation bubbles and their impact on the laser-tissue-interaction of modern ophthalmic laser systems | |
| Majid | Q-Switched Nd: YAG Laser Induced Photodisruption in an Eye Model | |
| Hansen et al. | Adaptive optics for reduced threshold energy in femtosecond laser induced optical breakdown in water based eye model | |
| Požar et al. | Laser-Induced Cavitation Near a Concave Surface | |
| Lubatschowski et al. | Intrastromal refractive surgery by fs laser pulses | |
| Savastru et al. | A special laser device for dielectric breakdown generation used in ophthalmology |