RU2526975C2 - Устройство для офтальмологической лазерной хирургии - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к области медицины. Устройство для офтальмологической лазерной хирургии содержит оптическую фокусирующую систему для фокусирования рабочего лазерного пучка в фокальной зоне; устройство для измерения температуры, ассоциированной с фокусирующей системой; электронный управляющий контур, подключенный к измерительному устройству и сконфигурированный с возможностью управления настройкой положения фокальной зоны в зависимости от измеренной температуры; контактную поверхность для придания требуемого профиля контактирующей с ней поверхности глаза, подлежащего воздействию; и измерительное устройство для отслеживания положения контактной поверхности вдоль направления распространения рабочего лазерного пучка и предоставляющее данные измерений, характеризующие положение контактной поверхности. Электронный управляющий контур сконфигурирован с возможностью задания положения фокальной зоны в зависимости от указанных данных измерений положения. Применение данной группы изобретений позволит повысить прецизионность лазерного воздействия на глаз. 2 н.п. и 9 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники

Изобретение относится к устройству для офтальмологической лазерной хирургии и к способу, ассоциированному с этим устройством.

Уровень техники

Импульсное лазерное излучение находит применение в многочисленных методах лечебного воздействия на человеческий глаз. Локальное управление фокусировкой лазерного пучка по координате z (совпадающей согласно принятой системе координат с направлением распространения лазерного пучка) всегда производится по отношению к известной опорной точке или известной опорной поверхности, привязанной к координатной системе лазерного устройства.

В зависимости от типа лазерного воздействия, в качестве опорной точки или поверхности для управления фокусировкой по координате z могут выбираться различные точки или поверхности. Согласно с некоторыми методами глаз, на который производится воздействие, прижимают к прозрачному контактному элементу, контактная поверхность которого, обращенная к глазу, образует опорную поверхность при позиционировании фокальной зоны по координате z. Методы воздействия, применяемые при выполнении разрезов в глазной ткани посредством сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения, часто используют такие контактные элементы в качестве опорной поверхности для фокусировки излучения по координате z. Благодаря тому, что контактный элемент прижимают к глазу таким образом, чтобы возникал поверхностный контакт глаза с обращенной к нему плоской контактной поверхностью контактного элемента, контактный элемент задает положение по координате z передней поверхности глаза. Задание фокуса пучка по координате z относительно этой контактной поверхности контактного элемента гарантирует, что разрез или индивидуальный акт фотодеструкции (формирование разреза в глазу человека посредством импульсного фемтосекундного лазерного излучения обычно основано на эффекте оптического пробоя лазерным излучением, приводящим к фотодеструкции) локализован на желательной глубине внутри глазной ткани.

Разрез с применением лазерной технологии осуществляют, например, в случае метода фемто-LASIK (femtosecond Laser ln-situ Keratomileusis), в процессе которого из роговицы посредством фемтосекундного лазерного излучения вырезают небольшой поверхностный диск (именуемый специалистами лоскутом), чтобы затем, как и в случае классической LASIK-технологии, отогнуть лоскут, который остается прикрепленным своим участком к роговичной ткани, и осуществить посредством ультрафиолетового лазерного излучения аблирующее воздействие на ткань, открытую для излучения описанным способом. Другое применение разреза, выполняемого внутри глазной ткани, состоит в удалении так называемого роговичного лентикула (lenticle), при котором внутри роговичной ткани производят посредством фемтосекундного лазерного излучения круговой разрез вокруг небольшого лентикулярного диска. Данный диск затем удаляют через дополнительный разрез, выходящий на поверхность глаза (этот разрез выполняют посредством скальпеля или также посредством фемтосекундного лазерного излучения). Разрез внутри роговицы посредством сфокусированного импульсного лазерного излучения может выполняться также в случае пересадки роговицы (кератопластики) или, например, для получения кольцевых роговичных сегментов.

По гигиеническим соображениям контактный элемент, обеспечивающий контактную поверхность, часто является одноразовым изделием, которое нужно заменять перед каждым воздействием. Даже при использовании самых прецизионных методов изготовления контактных элементов нельзя исключить наличие небольших погрешностей изготовления. Поэтому после замены контактного элемента положение обращенной к глазу контактной поверхности по координате z может сместиться - хотя бы незначительно - от ее положения при использовании предыдущего контактного элемента. В случае лазерных воздействий посредством сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения требуется обеспечить как можно меньший диаметр фокальной зоны (чтобы максимально уменьшить область фотодеструкции). Так, современные приборы работают при диаметрах этой зоны, составляющих всего несколько микрометров. Часто при хирургических вмешательствах посредством фемтосекундных систем глубина разреза в целевой ткани должна выдерживаться с предельно высокой точностью (с допуском на глубину разреза менее 5 мкм). Как было описано выше, в подобных случаях ткань, подвергаемая воздействию, и оптическая система лазера, как правило, тесно связаны одна с другой посредством контактного элемента, чтобы обеспечить требуемую глубину разреза с необходимой точностью по координате z. Это требует соответственно высокой точности изготовления контактного элемента, которая, однако, не всегда может быть гарантирована. Как следствие недостаточно высокой точности изготовления контактного элемента возникает проблема неточного задания разреза в роговичной ткани по координате z, поскольку погрешности (в пределах допуска изготовления) для контактных элементов непосредственно входят в ошибки задания глубины разреза в ткани.

В известных системах обычно используют контактные элементы (аппликаторы), изготовленные с высокой точностью, и настраивают при установке этих аппликаторов оптическую систему лазера на требуемое расстояние между оптической системой и плоскостью разреза, с привязкой к опорной плоскости аппликатора, используя взаимодействие между лазерным излучением и материалом. Такой подход известен, например, из WO 2004/032810.

Расстояние между тканью и лазерной системой и, следовательно, реальная глубина разреза в ткани существенно зависят от реального размера аппликатора, т.е. от его фактической оптической длины по координате z. Поэтому для обеспечения требуемой точности при задании глубины разреза необходимо изготавливать аппликаторы с соответственно малыми допусками по отношению к их размеру (относительная погрешность длины должна быть <<0,1%). Это, несомненно, увеличивает затраты на производство таких аппликаторов, что непосредственно отражается на стоимости лечения и, следовательно, на так называемой стоимости владения, особенно в случае использования одноразовых изделий, расходуемых в больших количествах.

Из заявки РСТ/ЕР2009/006879, поданной заявителем настоящего изобретения, известен способ учета и выравнивания погрешностей изготовления контактного элемента. С этой целью посредством измерительного устройства осуществляют отслеживание положения контактной поверхности относительно направления распространения рабочего лазерного пучка и настраивают посредством контура анализа и управления, подключенного к измерительному устройству, положение фокуса этого лазерного пучка с учетом данных по отслеживаемому положению, полученных измерительным устройством.

Хотя решения, известные из уровня техники, принимают во внимание погрешности изготовления контактного элемента или пытаются избежать этих погрешностей за счет максимально возможной точности изготовления (что требует высоких затрат), эти решения не учитывают дополнительных факторов, влияющих на точность настройки фокальной зоны по координате z.

В дополнение к отмеченным допускам на изготовление эффективная глубина разреза зависит от температурных вариаций размера аппликатора, а также от эффективного фокусного расстояния оптической системы в целом - поскольку фактическая оптическая длина аппликатора в направлении распространения рабочего лазерного пучка, а также фокусное расстояние оптики лазерной системы изменяются в зависимости от рабочего температурного интервала. В границах температурного интервала, типичного для медицинских приборов (15-35°С) указанные смещения часто могут достигать 30-50 мкм. Это делает получение желательных допусков на задание глубины разреза (менее 5 мкм) затруднительным или невозможным.

Раскрытие изобретения

Соответственно, изобретение направлено на создание устройства и способа офтальмологической лазерной хирургии, позволяющих повысить прецизионность лазерного воздействия на глаз.

Для решения этой задачи создано устройство для офтальмологической лазерной хирургии, которое содержит следующие компоненты: оптическую фокусирующую систему для фокусирования рабочего лазерного пучка в фокальной зоне, устройство для измерения температуры, ассоциированной с фокусирующей системой, и электронный управляющий контур, подключенный к измерительному устройству и сконфигурированный с возможностью управления настройкой положения фокальной зоны в зависимости от измеренной температуры.

При этом устройство по изобретению может дополнительно содержать контактную поверхность для придания требуемого профиля контактирующей с ней поверхности глаза, подлежащего воздействию, а также источник излучения, генерирующий лазерный пучок, воздействующий на глаз (рабочий лазерный пучок). Кроме того, фокусирующая система может содержать оптические компоненты, направляющие рабочий лазерный пучок сквозь контактную поверхность на глаз.

Изобретение позволяет осуществлять управление и/или перенастройку положения, например предварительно устанавливаемого положения фокуса лазерного пучка по координате z (соответствующей направлению распространения рабочего лазерного пучка) в зависимости от измеренной температуры компонентов, оказывающих критическое влияние на фокусное расстояние (например, таких как объектив или компонент для расширения пучка), и температуры вблизи устройства. Задание начального положения фокальной зоны может осуществляться различными способами.

Начальное положение фокуса по координате z может задаваться, например, положением по координате z контактной поверхности по отношению к заданной опорной точке с известным положением в фиксированной системе координат, связанной хирургическим лазером. В этой связи целесообразно использовать адаптер (аппликатор), фактическая оптическая длина которого вдоль направления распространения рабочего лазерного пучка (в z-направлении) определена с высокой точностью, что позволяет задать положение фокальной зоны вдоль данного направления. Изменения длины аппликатора или эффективного фокусного расстояния оптических компонентов в составе устройства вследствие изменений температуры окружающей среды могут детектироваться устройством для измерения температуры и соответствующим образом учитываться управляющим контуром. Аналогично, можно принять, что эффективное расстояние (фактическая оптическая длина отрезка) между поверхностью аппликатора, обращенной к глазу (контактной поверхностью), и поверхностью, обращенной от глаза (т.е к оптическим компонентам устройства), была измерена отдельно, вне устройства, причем эта длина может быть указана, например в виде кода, на самом аппликаторе. Этот код может затем считываться, например автоматически устройством или вручную, и передаваться управляющему контуру. Основываясь на этом считанном значении, управляющий контур может задать исходное положение фокальной зоны.

Альтернативно, для задания исходного положения фокальной зоны может быть измерено положение по координате z контактной поверхности относительно заданной опорной точки. Для этого устройство предпочтительно содержит измерительное устройство для отслеживания положения контактной поверхности вдоль направления распространения рабочего лазерного пучка. С этой целью измерительное устройство содержит, например, второй источник излучения, генерирующий измерительный пучок. В этом случае оптические компоненты предпочтительно выполнены и установлены с возможностью направлять сквозь контактную поверхность на глаз также и измерительный пучок. С использованием измерительного пучка измерительное устройство может получать данные измерений положения, характеризующие измеренное положение контактной поверхности по меньшей мере в одном месте этой поверхности, и может передавать полученные данные об измеренном положении управляющему контуру. По этим данным электронный управляющий контур может задавать положение фокальной зоны в зависимости от результатов измерения положения. В зависимости от точности изготовления, положения контактной поверхности по координате z в соответствующей системе координат или эффективные оптические расстояния для отличающихся друг от друга контактных элементов могут оказаться различными. Посредством анализа результатов измерений, выполненных измерительным устройством, положения контактной поверхности по координате z и/или фактической оптической длины аппликатора сначала может быть задано положение фокальной зоны по координате z таким образом, чтобы уменьшить или устранить погрешности изготовления. После этого исходное положение фокальной зоны может быть адаптировано (перенастроено) по результатам измерения температуры.

Адаптация или перенастройка исходного положения фокальной зоны может проводиться, например, через заданные временные интервалы, при повторяющихся (также через заданные временные интервалы) измерениях температуры устройством для измерения температуры. Например, перенастройка может осуществляться, когда измеренная температура превышает полученное ранее значение температуры на заданную пороговую величину. Такая ситуация может предполагать наличие значительного температурного дрейфа, который делает необходимым перенастройку положения фокальной зоны. Снижение указанной пороговой величины означает повышение точности, но и более трудоемкую перенастройку фокальной зоны. Заданные временные интервалы и заданная пороговая величина предпочтительно хранятся в памяти, подключенной к управляющему контуру, так что данный контур может считывать эти значения по мере необходимости и управлять соответствующим образом устройством для измерения температуры, а также перенастройкой фокальной зоны. Возможен также режим, в котором повторное измерение температуры производится только в случае ввода пользователем соответствующей команды в устройство для измерения температуры или в подключенные к этому устройству компоненты.

Устройство для измерения температуры может содержать один или более датчиков температуры, установленный (установленных) на одном или более оптических компонентах и связанный (связанных) с управляющим контуром. В состав оптических компонентов предпочтительно входит сканер для отклонения рабочего лазерного пучка в плоскости, ортогональной траектории пучка (плоскости х-у), или трехмерный сканер для отклонения рабочего лазерного пучка по трем координатам, а также, в качестве отдельной системы, фокусирующая оптика для фокусирования рабочего лазерного пучка в фокальную зону. В такой конструкции предпочтительно устанавливать в каждом варианте по два датчика температуры на сканер и на фокусирующую оптику. Однако допустимо и использование на сканере и на фокусирующей оптике только по одному такому датчику температуры или более двух датчиков.

Для целей адаптации фокальной зоны оптические компоненты содержат по меньшей мере один управляемый оптический элемент. Такой элемент может быть, например, образован линзой, положение которой вдоль направления распространения рабочего лазерного пучка может варьироваться. Для целей управления этой линзой управляющий контур может генерировать, в зависимости от измеренной температуры, управляющий сигнал, задающий перенастройку заданного положения фокальной зоны. При этом линза может быть выполнена, например, с возможностью механического перемещения (для изменения своего положения) вдоль траектории оптического пучка. В этом случае управляющий контур предпочтительно обеспечивает изменение положения данной линзы путем выдачи переменного управляющего сигнала для адаптации положения фокальной зоны.

Альтернативно, представляется возможным использовать управляемую жидкую линзу с изменяемым показателем преломления. При неизменяемом положением по координате z, а также при других неизменяемых настройках фокусирующего объектива смещение фокуса пучка по координате z с целью адаптации фокальной зоны к изменившейся температуре может быть достигнуто перемещением настраиваемой линзы или изменением показателя преломления жидкой линзы. При этом должно быть понятно, что для целей настройки фокуса пучка по z-координате могут использоваться и другие компоненты, например такие, как деформируемое зеркало.

Управляющий контур может дополнительно содержать блок памяти или может быть подключен к такому блоку, в котором хранится зависимость фокальной зоны от температуры. Чтобы рассчитать температурную чувствительность эффективного фокусного расстояния оптических компонентов, начиная с опорного (исходного) значения температуры, можно использовать температурные зависимости для всех материалов, применяемых в устройстве, и всех промежутков между компонентами (например, расстояний между оптическими компонентами или фактической оптической длины аппликатора). Найденная температурная чувствительность предпочтительно записывается в память отдельно для сканера и фокусирующей оптики. Однако, если это представляется желательным, эта зависимость может быть рассчитана и записана в память также для совместной температурной чувствительности всех элементов в виде семейства кривых, которые могут опрашиваться управляющим контуром и использоваться в целях адаптации фокальной зоны по данным, содержащимся в этом семействе кривых.

Благодаря учету температурного фактора в процессе перенастройки фокальной зоны рабочего лазерного пучка посредством управляющего контура компенсируются изменения эффективного фокусного расстояния, а также изменения эффективной оптической длины аппликатора, обусловленные температурными флуктуациями. Тем самым гарантируется, что паттерн разреза или, точнее, паттерн актов фотодеструкции, который должен быть сформирован в глазу, будет действительно находиться на заданной глубине внутри глаза (т.е. в требуемых точках по координате z). Таким образом, при использовании изобретения становится возможным с высокой точностью выдерживать значения глубины разреза, например, при формировании лоскута в методе LASIK, при экстракции роговичного лентикула или при кератопластике.

Управляющий контур может быть дополнительно сконфигурирован с возможностью, в ходе перенастройки фокальной зоны по координате z в нескольких различных точках плоскости х-у, ортогональной по отношению к z-направлению, формировать переменные управляющие сигналы для управляемого оптического элемента. В результате становится возможным, например, индивидуально компенсировать значительные влияния изменений температуры на положение контактной поверхности в х-у плоскости.

Измерительное устройство предпочтительно основано на принципе оптической низкокогерентной рефлектометрии (optical low-coherence reflectometry, OLCR) и, соответственно, содержит оптический интерферометр.

Контактная поверхность во многих случаях будет частью заменяемого одноразового компонента, например одноразового аппликатора. Следует, однако, подчеркнуть, что изобретение не требует обязательного использования одноразового элемента, несущего контактную поверхность: оно в равной степени применимо и к конфигурации с несъемной или по меньшей мере многократно используемой контактной поверхностью.

Контактная поверхность предпочтительно образована прозрачной уплощающей пластиной или прозрачной контактной линзой. Уплощающая пластина имеет, по меньшей мере на своей стороне, обращенной к глазу, плоскую уплощающую поверхность, с помощью которой обеспечивается выравнивание передней поверхности глаза. Применение уплощающих пластин для целей получения опорной точки для глаза, подлежащего воздействию (лечению), обычно благоприятно влияет на обеспечение высокого качества пучка лазерного излучения. Тем не менее, не выходя за рамки изобретения, в качестве контактного элемента можно применить и контактную линзу, поверхность которой, обращенная к глазу, может быть вогнутой или выпуклой. Преимуществом такой контактной линзы является, например, меньшее повышение внутриглазного давления при наложении ее на глаз.

В предпочтительной конфигурации контактная поверхность образована прозрачным контактным элементом, являющимся частью адаптера, который связан, в частности с возможностью замены, с фокусирующим объективом устройства.

Согласно дополнительному аспекту изобретения создан способ для управления фокальной зоной рабочего лазерного пучка для офтальмологической лазерной хирургии. Способ по изобретению включает следующие шаги:

- фокусирование рабочего лазерного пучка в фокальную зону посредством фокусирующей системы,

- измерение температуры, ассоциированной с фокусирующей системой, и

- управление положением фокальной зоны в зависимости от измеренной

температуры.

Способ может включать также установление между глазом и контактной поверхностью контакта для придания требуемого профиля поверхности глаза и направление рабочего лазерного пучка на глаз сквозь контактную поверхность.

Кроме того, в рамках данного способа возможно, как это было описано, получение или считывание данных измерений, характеризующих положение контактной поверхности, по меньшей мере в одном ее месте, относительно направления распространения рабочего лазерного пучка. Независимо от способа получения указанных данных измерений может быть задано исходное положение фокальной зоны в зависимости от данных измерений положения, после чего это положение может быть перенастроено с учетом данных об измеренной температуре.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 представлена упрощенная схема первого варианта устройства для офтальмологической лазерной хирургии, приводимого в качестве примера.

На фиг.2 представлена упрощенная схема второго варианта устройства для офтальмологической лазерной хирургии, приводимого в качестве примера.

Осуществление изобретения

Устройство для лазерной хирургии по обоим вариантам обозначено как 10.

Согласно первому варианту оно содержит фемтосекундный лазер (фемтолазер) 12, испускающий импульсное лазерное излучение с длительностями импульсов внутри фемтосекундного диапазона. Лазерное излучение распространяется вдоль траектории 14 оптического пучка, в конце которой оно попадает в глаз 16, подлежащий воздействию. Вдоль траектории 14 пучка размещены различные компоненты, направляющие лазерный пучок и придающие ему требуемый профиль. Эти компоненты могут включать фокусирующий объектив 18 (например f-theta объектив), а также установленный перед ним сканер 20, посредством которого лазерное излучение, генерируемое лазером 12, можно отклонять в плоскости х-у, ортогональной траектории 14 пучка. Положение этой плоскости, а также оси z, совпадающей с направлением траектории 14 пучка, поясняется с помощью приведенной системы координат. Сканер 20 может быть построен по известной схеме, например на основе пары отклоняющих зеркал с гальванометрическим приводом, каждое из которых осуществляет отклонение пучка по одной из осей, что обеспечивает сканирование по плоскости х-у. Центральный управляющий контур 22 управляет сканером 20 в соответствии с управляющей программой, хранящейся в памяти 24, которая обеспечивает формирование в глазу 16 заданного профиля разреза (представленного трехмерным паттерном точек сканирования, в каждой из которых должна быть осуществлена фотодеструкция).

При этом упомянутые компоненты для направления и профилирования лазерного излучения содержат по меньшей мере один управляемый оптический элемент 26 для настройки фокуса пучка лазерного излучения по координате z. В представленном на фиг.1 варианте этот оптический элемент образован линзой 26. Для управления линзой 26 служит соответствующий исполнительный компонент 28, в свою очередь, контролируемый управляющим контуром 22. Линза 26 может быть установлена с возможностью смещения вдоль траектории 14 оптического пучка. Альтернативно, может быть использована управляемая жидкая линза с изменяемым показателем преломления. При этом смещение фокуса пучка по координате z при неизменном положении фокусирующего объектива 18 по координате z и без изменения других параметров установки может осуществляться продольным перемещением подвижной линзы или изменением показателя преломления жидкостной линзы. Должно быть понятно, что для подобной настройки фокуса пучка могут быть использованы и другие компоненты, например деформируемое зеркало. В связи с относительно значительной инерцией желательно с помощью фокусирующего объектива 18 произвести только начальную, базовую настройку фокуса пучка (т.е. фокусировку на заданное опорное положение по координате z) и осуществлять подстройку фокуса пучка по координате z, задаваемую профилем разреза, посредством находящегося вне фокусирующего объектива 18 компонента с большей скоростью отклика. Должно быть также понятно, что линза 26 может быть и частью сканера 20. В этом случае сканер 20 может быть установлен как перед полупрозрачным отклоняющим зеркалом 40, так и за этим зеркалом. Вариант, в котором линза является частью сканера 20 и такой сканер 20 с линзой 26 установлен перед отклоняющим зеркалом 42, будет рассмотрен далее со ссылками на фиг.2.

На своей выходной стороне фокусирующий объектив 18 соединен с адаптером 30, который служит для установки механической связи между глазом 16 и фокусирующим объективом 18. Обычно при осуществлении воздействий типа упомянутых в данном описании на глаз накладывают присасывающееся кольцо (весьма схематично представленное на чертеже, но хорошо известное специалистам), которое фиксируется к глазу под действием сил присасывания. Данное кольцо и адаптер 30 образуют механический интерфейс, обеспечивающий прикрепление адаптера 30 к присасывающемуся кольцу, как это описано, например, в международной заявке РСТ/ЕР2008/006962, содержание которой полностью включено в данное описание посредством ссылки.

Адаптер 30 несет прозрачный контактный элемент 32, который в представленном варианте выполнен в виде плоской уплощающей пластины. Для этого адаптер 30 имеет корпус, выполненный, например, в виде конической втулки, на узком (на фиг.1 на нижнем) конце которой находится уплощающая пластина 32. В зоне широкого (верхнего) конца втулки адаптер 30 прикреплен к фокусирующему объективу 18 и снабжен в этой зоне соответствующими конструктивными элементами, позволяющими прикрепить (если это требуется, разъемно) адаптер 30 к фокусирующему объективу 18.

Поскольку при осуществлении воздействия она находится в контакте с глазом 16, уплощающая пластина 32 является критичным элементом с точки зрения гигиены, так что желательно заменять ее перед каждым новым воздействием. В связи с этим уплощающую пластину 32 целесообразно устанавливать в адаптер 30 с возможностью извлечения из него. Альтернативно, адаптер 30 может образовывать вместе с уплощающей пластиной 32 одноразовый компонент, и в этом случае уплощающая пластина 32 может неразъемно крепиться к адаптеру 30.

В любом случае нижняя, обращенная к глазу сторона уплощающей пластины 32 образует плоскую контактную поверхность 34, к которой при подготовке к операции прижимается глаз 16. При этом происходит выравнивание передней поверхности глаза 16 при одновременной деформации его роговицы 36.

Чтобы контактная поверхность 34 могла использоваться в качестве опорной для предварительной настройки фокуса пучка по координате z, необходимо знать ее положение по координате z в системе координат, связанной с хирургическим лазером. В связи с неизбежными допусками на изготовление, нельзя исключить, что при введении заменяемых уплощающих пластин или заменяемых адаптеров 30, каждый из которых снабжен уплощающей пластиной 32, положение по координате z и при определенных обстоятельствах угловое положение контактной поверхности 34 может обнаруживать более или менее значительные флуктуации. Игнорирование этих флуктуации в процессе настройки фокуса пучка по координате z может привести к нежелательным погрешностям реального положения разреза, формируемого внутри глаза 16.

В связи с этим устройство 10 для лазерной хирургии содержит измерительное устройство 38, основанное, например, на принципе OLCR. Это устройство испускает измерительный пучок, который посредством жестко закрепленного полупрозрачного отклоняющего зеркала 40 выводится на траекторию 14 рабочего пучка излучения лазера 12. Пучок, генерируемый измерительным устройством 38, интерферирует с отраженным пучком, идущим в обратном направлении (от глаза 16). По измерению интерференционной картины, полученной таким методом, может быть определено положение контактной поверхности 34 по координате z в системе координат, связанной с хирургическим лазером. Полученные таким образом данные могут, следовательно, рассматриваться, как результаты измерения положения. Управляющий контур 22 получает от измерительного устройства 38 эти результаты измерений и рассчитывает на их основе положение по координате z того места на контактной поверхности 34, в котором на нее падает или сквозь которое проходит измерительный пучок.

В представленном варианте измерительный пучок, испускаемый измерительным устройством 38, проходит через сканер 20. Это позволяет использовать способность сканера 20 отклонять излучение и для измерительного пучка. Альтернативно, сканер 20 может быть модульным, т.е. содержащим также второй сканер, предназначенный только для OLCR и имеющий зеркала меньшего размера, т.е. работающий значительно быстрее.

В процессе воздействия лазерным излучением на глаз 16 управляющий контур 22 учитывает, в процессе управления фокусировкой по координате z, определенное описанным методом истинное положение контактной поверхности 34 по координате z таким образом, чтобы разрез формировался точно в заданном месте, глубоко внутри роговицы 36. С этой целью управляющий контур 22 задает положение фокуса пучка по координате z с учетом измеренного положения контактной поверхности 34 по координате z.

Однако с помощью описанной методики задания положения фокуса пучка по координате z производится только предварительная настройка, поскольку при этом не учитывается температурный дрейф эффективного фокусного расстояния хирургического лазера 10, а также истинной оптической длины адаптера 30 по координате z. Поэтому устройство 10 для лазерной хирургии содержит четыре датчика 50, 52, 54, 56 температуры, два из которых установлены на сканере 20, а два - на фокусирующем объективе 18. Датчики температуры измеряют фактическую температуру в местах их установки и передают измеренные значения температуры управляющему контуру 22. Передача управляющему контуру 22 значений температуры может осуществляться беспроводным методом или по проводам, т.е. эти датчики 50 52, 54, 56 могут быть соединены с управляющим контуром 22 посредством проводов или без них. В варианте по фиг.1, в качестве примера показано, что для передачи измеренных значений температуры для их дальнейшей обработки управляющим контуром 22 сканер 20 и, следовательно, установленные на нем датчики 50, 52 температуры соединены с управляющим контуром 22 проводами, тогда как связь между датчиками 54, 56 температуры, находящимися на фокусирующем объективе 18, и управляющим контуром 22 является беспроводной.

В памяти 24 температурная чувствительность эффективного фокусного расстояния записана в виде семейства кривых отдельно для сканера 20 и для фокусирующего объектива 18. При получении нового измеренного значения температуры управляющий контур анализирует ассоциированную функцию и генерирует соответствующее значение управляющего сигнала для перенастройки текущего положения линзы 26 по координате z. После снятия отсчета температуры одним или обоими датчиками 50, 52 температуры, прикрепленными к сканеру 20 (в случае получения датчиками 50, 52 двух значений температуры используется среднее для этих двух значений), найденное значение температуры поступает в управляющий контур 22, который находит в памяти 24 температурную чувствительность, ассоциированную со сканером 20, и генерирует на ее основе значение переменного управляющего сигнала, который он передает исполнительному компоненту 28, обеспечивающему перемещение линзы 26 по координате z в соответствии со значением указанного сигнала. Данное перемещение линзы 26 обеспечивает настройку положения фокуса пучка таким образом, чтобы учесть и скомпенсировать изменения фактической оптической длины адаптера и/или изменения эффективного фокусного расстояния лазера 10, обусловленные температурными флуктуациями.

Согласно второму варианту в хирургическом лазере 10, показанном на фиг.2, сканер 20 содержит линзу 26, положение которой может регулироваться в направлении распространения рабочего лазерного пучка и которая расположена вдоль этого направления перед отклоняющим зеркалом 42. В результате сканер 20 становится трехмерным сканером, обеспечивающим сканирование пучка лазерного излучения по любой из координат (х, у, z).

Регистрация и анализ измеренных значений температуры посредством датчиков 50, 52, 54, 56 и управляющего контура 22 осуществляются аналогично первому варианту, показанному на фиг.1. В отличие от первого варианта во втором варианте, показанном на фиг.2, как предварительное позиционирование положения фокальной зоны, так и ее перенастройка производятся трехкоординатным сканером 20, контролируемым управляющим контуром 22.

Claims (11)

1. Устройство (10) для офтальмологической лазерной хирургии, содержащее:
- оптическую фокусирующую систему для фокусирования рабочего лазерного пучка (14) в фокальной зоне,
- устройство для измерения температуры, ассоциированной с фокусирующей системой,
- электронный управляющий контур (22), подключенный к измерительному устройству и сконфигурированный с возможностью управления настройкой положения фокальной зоны в зависимости от измеренной температуры,
контактную поверхность (34) для придания требуемого профиля контактирующей с ней поверхности глаза (16), подлежащего воздействию, и
измерительное устройство (38), предназначенное для отслеживания положения контактной поверхности (34) вдоль направления распространения рабочего лазерного пучка (14) и предоставляющее данные измерений, характеризующие положение контактной поверхности (34) по меньшей мере в одном ее месте, при этом электронный управляющий контур (22) сконфигурирован с возможностью задания положения фокальной зоны в зависимости от указанных данных измерений положения.

2. Устройство (10) по п.1, которое содержит один или более датчиков (50, 52, 54, 56) температуры, установленных по меньшей мере на одном из оптических компонентов (18, 20, 42) оптической фокусирующей системы и связанных с электронным управляющим контуром (22).

3. Устройство (10) по п.2, в котором среди оптических компонентов (18, 20, 42) имеется по меньшей мере один управляемый оптический элемент (26) для управления фокальной зоной.

4. Устройство (10) по п.3, в котором управляемый оптический элемент (26) содержит по меньшей мере одну линзу, установленную с возможностью варьирования ее положения вдоль направления распространения рабочего лазерного пучка (14).

5. Устройство (10) по п.4, в котором управляющий контур (22) сконфигурирован с возможностью генерировать переменный управляющий сигнал для управления фокальной зоной, обеспечивающий варьирование положения указанной линзы.

6. Устройство (10) по п.3, в котором управляющий контур (22) содержит блок (24) памяти, в котором записана зависимость положения фокальной зоны от температуры, причем управляющий контур (22) сконфигурирован с возможностью управления фокальной зоной на основе указанной зависимости и измеренной температуры.

7. Устройство (10) по п.1, в котором измерительное устройство (38) содержит источник излучения, генерирующий измерительный пучок, а оптические компоненты (18, 20, 42) выполнены и установлены с возможностью направлять сквозь контактную поверхность (34) на глаз также и измерительный пучок.

8. Устройство (10) по п.1, в котором измерительное устройство (38) содержит оптический интерферометр.

9. Устройство (10) по п.1, в котором контактная поверхность (34) является частью заменяемого одноразового компонента.

10. Устройство (10) по любому из предыдущих пунктов, в котором длительность импульса рабочего лазерного пучка (14) находится внутри фемтосекундного диапазона.

11. Способ управления фокальной зоной рабочего лазерного пучка для офтальмологической лазерной хирургии, включающий следующие шаги:
- фокусирование рабочего лазерного пучка (14) в фокальную зону посредством фокусирующей системы,
- измерение температуры, ассоциированной с фокусирующей системой, и
- управление положением фокальной зоны в зависимости от измеренной температуры,
- установление между глазом (16) и контактной поверхностью (34) контакта для придания требуемого профиля поверхности глаза (16),
- направление рабочего лазерного пучка (14) на глаз (16) сквозь контактную поверхность (34),
- генерирование данных измерений, характеризующих положение контактной поверхности (34) относительно направления распространения рабочего лазерного пучка (14) по меньшей мере в одном ее месте, и
- управление положением фокальной зоны в зависимости от указанных данных измерений.

Images