RU2790365C2

RU2790365C2 - Tissue processing device that includes original optical systems for deflecting and focusing the laser beam

Info

Publication number: RU2790365C2
Application number: RU2020136254A
Authority: RU
Inventors: Эммануэль БОБО
Original assignee: Керанова
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2023-02-17

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine. A device for processing human or animal tissue, such as a cornea or lens, contains a device for generating the required parameters of a laser beam generated by a femtosecond laser. The forming device is located at the output of a femtosecond laser and contains an optical scanner and an optical focusing system at the output of an optical scanner. The optical scanner contains: at least one optical mirror rotating around at least one axis to deflect the laser beam. The optical focusing system contains: a concentrating module for focusing the laser beam in the focusing plane. The rotating optical mirror of the optical scanner is located on the optical path of the laser beam between: the front focal plane of the F_Objet of the equivalent lens corresponding to the optical focusing system and the inlet of the optical focusing system.

EFFECT: application of this invention will provide a greater dispersion of energy on the retina and, consequently, a smaller increase in temperature.

8 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к технической области хирургических операций, осуществляемых при помощи фемтосекундного лазера, и, в частности, к области офтальмологической хирургии, в частности, с целью применения для разрезания роговиц или хрусталиков.The present invention relates to the technical field of femtosecond laser surgery, and in particular to the field of ophthalmic surgery, in particular for use in cutting corneas or lenses.

Изобретение относится к устройству разрезания человеческой или животной ткани, такой как роговица или хрусталик, при помощи фемтосекундного лазера.The invention relates to a device for cutting human or animal tissue, such as the cornea or lens, using a femtosecond laser.

Под фемтосекундным лазером следует понимать световой источник, выполненный с возможностью излучать лазерный пучок в виде ультракоротких импульсов, продолжительность которых составляет от 1 фемтосекунды до 100 пикосекунд, предпочтительно от 1 до 1000 фемтосекунд, в частности, порядка сотни фемтосекунд.A femtosecond laser is to be understood as a light source capable of emitting a laser beam in the form of ultrashort pulses, the duration of which is from 1 femtosecond to 100 picoseconds, preferably from 1 to 1000 femtoseconds, in particular on the order of hundreds of femtoseconds.

Уровень техникиState of the art

Фемтосекундные лазеры широко используются в хирургии для разрезания роговицы или хрусталика. Они производят ультракороткие импульсы большой мощности.Femtosecond lasers are widely used in surgery to cut the cornea or lens. They produce ultra-short pulses of high power.

В ходе хирургии роговицы фемтосекундный лазер можно использовать для разрезания роговичной ткани, фокусируя лазерный пучок в строме роговицы. В частности, при каждом импульсе фемтосекундный лазер генерирует пучок. Этот пучок фокусируют (в так называемой точке «фокусировки») в роговице. В точке фокусировки образуется газовый пузырек, строго локально разрушающий окружающую ткань. Часть энергии пучка расходуется во время генерирования газового пузырька. Остальная часть энергии пучка распространяется до сетчатки, что приводит к локальному нагреву сетчатки.During corneal surgery, a femtosecond laser can be used to cut through the corneal tissue by focusing the laser beam on the corneal stroma. In particular, a femtosecond laser generates a beam with each pulse. This beam is focused (at the so-called "focus point") in the cornea. At the focus point, a gas bubble is formed, which strictly locally destroys the surrounding tissue. Part of the beam energy is consumed during the generation of the gas bubble. The rest of the beam energy propagates to the retina, which leads to local heating of the retina.

Для формирования линии разрезания в роговице генерируют последовательность смежных газовых пузырьков, перемещая пучок. Для перемещения пучка используют сканер 1. Этот сканер 1, как правило, состоит из управляемых гальванометрических зеркал и/или площадок, обеспечивающих перемещение оптических элементов, таких как зеркала.To form a cutting line in the cornea, a sequence of adjacent gas bubbles is generated by moving the beam. To move the beam, a scanner 1 is used. This scanner 1, as a rule, consists of controlled galvanometric mirrors and/or platforms that ensure the movement of optical elements, such as mirrors.

Как показано на фиг. 1, при каждом импульсе выходящий из фемтосекундного лазера пучок:As shown in FIG. 1, with each pulse, the beam leaving the femtosecond laser:

- входит в сканер 1,- included in scanner 1,

- проходит через фокусирующий узел 2,- passes through the focusing node 2,

- фокусируется в точке фокусировки в роговице 3 для образования газового пузырька, затем- focuses on the focal point in the cornea 3 to form a gas bubble, then

- расходится в направлении сетчатки 4 пациента.- diverges in the direction of the retina of 4 patients.

Это расхождение пучка приводит к нагреву сетчатки 4.This divergence of the beam leads to heating of the retina 4.

Чтобы уменьшить риски поражения сетчатки 4 во время воздействия на нее пучка, генерируемого фемтосекундным лазером, для глаза пациента рассчитывают предельные интенсивности излучения (или “irradiances”) в зависимости от времени. В документе под названием “ICNIRP Guidelines on limits of exposure to LASER radiation of wavelengths 180nm AND 1,000 mm”, представленном в рамках “International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection”, описаны такие предельные интенсивности излучения в зависимости от длины (или длин) волны (волн) излучения лазера и от продолжительности воздействия пучка, генерируемого фемтосекундным лазером (см., в частности, таблицы 5 и 6 этого документа).To reduce the risks of damage to the retina 4 during exposure to a beam generated by a femtosecond laser, limiting radiation intensities (or "irradiances") depending on time are calculated for the patient's eye. The document titled “ICNIRP Guidelines on limits of exposure to LASER radiation of wavelengths 180nm AND 1,000 mm”, presented in the framework of the “International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection”, describes such limiting radiation intensities depending on the wavelength (or wavelengths) (waves) of laser radiation and on the duration of exposure to a beam generated by a femtosecond laser (see, in particular, tables 5 and 6 of this document).

Например, на фиг. 2 показана кривая 5 предельных значений облучения излучением (выраженных в Джоулях/см²).For example, in FIG. 2 shows curve 5 of radiation exposure limits (expressed in Joules/cm ² ).

Во время использования фемтосекундного лазера при лечении глазной патологии необходимо, чтобы энергетическое воздействие на сетчатку (для заданного времени воздействия на сетчатку) было меньше предельного облучения, определенного кривой, показанной на фиг. 2. Это позволяет гарантировать целостность сетчатки во время использования фемтосекундного лазера при лечении глазной патологии.During the use of a femtosecond laser in the treatment of ocular pathology, it is necessary that the energy effect on the retina (for a given time of exposure to the retina) be less than the exposure limit defined by the curve shown in FIG. 2. This makes it possible to guarantee the integrity of the retina during the use of a femtosecond laser in the treatment of eye pathology.

Для разрезания роговицы на площади 1 мм² необходимо произвести около 20000 очень близких друг к другу ударных воздействий. Эти воздействия осуществляют одно за другим со средней скоростью 300000 ударов в секунду. Для разрезания роговицы на площади около 65 мм², учитывая промежутки времени, в течение которых лазер прекращает генерировать импульсы в конце сегмента, чтобы можно было позиционировать зеркала на следующем сегменте, в среднем необходимо 15 секунд. Таким образом, хирургическая операция разрезания является медленной.To cut the cornea on an area of 1 mm ^2, it is necessary to produce about 20,000 impacts very close to each other. These impacts are carried out one after the other at an average speed of 300,000 beats per second. To cut the cornea over an area of about 65 mm ² , taking into account the time intervals during which the laser stops generating pulses at the end of the segment, in order to be able to position the mirrors on the next segment, an average of 15 seconds is needed. Thus, the cutting operation is slow.

Чтобы оптимизировать время разрезания, как известно, увеличивают частоту лазера. Однако увеличение частоты предполагает также повышение скорости перемещения пучка при помощи соответствующих площадок или сканеров. Известно также увеличение интервала между воздействиями лазера на разрезаемую ткань, но, как правило, в ущерб качеству разрезания.To optimize cutting time, it is known to increase the frequency of the laser. However, an increase in frequency also implies an increase in the speed of beam movement using appropriate platforms or scanners. It is also known to increase the interval between the effects of the laser on the cut tissue, but, as a rule, to the detriment of the quality of the cut.

Другое решение для сокращения времени разрезания состоит в генерировании нескольких газовых пузырьков одновременно. Одновременное генерирование “n” газовых пузырьков позволяет уменьшить общую продолжительность разрезания более чем в “n” раз (поскольку уменьшается также число перемещений в одну и другую сторону, которые должен осуществить пучок для обработки всей площади ткани).Another solution to reduce cutting time is to generate multiple gas bubbles at the same time. Simultaneous generation of “n” gas bubbles makes it possible to reduce the total duration of cutting by more than “n” times (since the number of movements in one direction and the other, which the beam must perform to treat the entire tissue area, is also reduced).

Одновременное генерирование множества газовых пузырьков требует увеличения мощности фемтосекундного лазера, чтобы в каждой точке фокусировки мощность, выдаваемая фемтосекундным лазером, была достаточной для генерирования соответствующего газового пузырька.Simultaneous generation of a plurality of gas bubbles requires an increase in the power of the femtosecond laser so that at each focusing point the power output by the femtosecond laser is sufficient to generate the corresponding gas bubble.

Это увеличение мощности приводит к увеличению энергетического воздействия на сетчатку, которое может при этом превышать предельные энергетические воздействия, указанные в документе “ICNIRP Guidelines on limits of exposure to LASER radiation of wavelengths 180 nm AND 1,000 mm”, представленном в рамках “International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection”.This increase in power leads to an increase in the energy impact on the retina, which may in this case exceed the energy exposure limits specified in the document “ICNIRP Guidelines on limits of exposure to LASER radiation of wavelengths 180 nm AND 1,000 mm”, presented as part of the “International Commission on Non -Ionizing Radiation Protection”.

Настоящее изобретение призвано предложить устройство для лечения глазной патологии, включающее в себя фемтосекундный лазер большой мощности и позволяющее соблюдать требования, связанные с предельными энергетическими воздействиями, которые может выдерживать сетчатка.The present invention aims to provide an ocular pathology treatment device incorporating a high power femtosecond laser and capable of meeting the energy limit requirements that the retina can withstand.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Для этого изобретением предложен аппарат для обработки ткани человека или животного, такой как роговица или хрусталик, при этом указанный аппарат содержит устройство для формирования требуемых параметров лазерного пучка, генерируемого фемтосекундным лазером, при этом указанное устройство формирования расположено на выходе фемтосекундного лазера и содержит оптический сканер и оптическую систему фокусировки на выходе оптического сканера:For this purpose, the invention proposes an apparatus for processing human or animal tissue, such as the cornea or lens, while said apparatus contains a device for forming the required parameters of a laser beam generated by a femtosecond laser, while said forming device is located at the output of the femtosecond laser and contains an optical scanner and optical focusing system at the output of the optical scanner:

- при этом оптический сканер содержит по меньшей мере одно оптическое зеркало, поворачивающееся вокруг по меньшей мере одной оси, для отклонения лазерного пучка,- while the optical scanner contains at least one optical mirror that rotates around at least one axis to deflect the laser beam,

- указанная оптическая система фокусировки содержит концентрирующий модуль для фокусировки лазерного пучка в плоскости фокусировки,- the specified optical focusing system contains a concentrating module for focusing the laser beam in the focusing plane,

отличающийся тем, что указанное по меньшей мере одно поворотное оптическое зеркало оптического сканера расположено между передней фокальной плоскостью F_Objet оптической системы фокусировки и системой фокусировки.characterized in that said at least one rotary optical mirror of the optical scanner is located between the front focal plane F _Objet of the optical focusing system and the focusing system.

Аппарат имеет следующие предпочтительные, но не ограничительные признаки:The apparatus has the following preferred, but non-limiting features:

- указанное по меньшей мере одно поворотное оптическое зеркало оптического сканера расположено на оптическом пути лазерного пучка между:- at least one rotary optical mirror of the optical scanner is located on the optical path of the laser beam between:

- передней фокальной плоскостью F_Objet эквивалентной линзы, соответствующей оптической системе фокусировки и- the front focal plane F _Objet of the equivalent lens corresponding to the optical focusing system and

- входным отверстием оптической системы фокусировки;- inlet of the optical focusing system;

- входной зрачок концентрирующего модуля расположен в плоскости эквивалентной линзы, соответствующей оптической системе фокусировки;- the entrance pupil of the concentrating module is located in the plane of the equivalent lens corresponding to the optical focusing system;

- оптическая система фокусировки содержит оптическое устройство переноса на входе концентрирующего модуля;- the optical focusing system contains an optical transfer device at the input of the concentrating module;

- оптическое устройство переноса расположено вдоль оптического пути лазерного пучка для формирования изображения зоны вблизи указанного по меньшей мере одного поворотного оптического зеркала в плоскости эквивалентной линзы, соответствующей оптической системе фокусировки;- the optical transfer device is located along the optical path of the laser beam to form an image of the zone near the specified at least one rotary optical mirror in the plane of the equivalent lens corresponding to the optical focusing system;

- устройство формирования дополнительно содержит систему придания формы пучку для фазовой модуляции фронта волны лазерного пучка таким образом, чтобы получить лазерный пучок, модулированный по фазе в соответствии с заданным значением модуляции, вычисленным для распределения энергии лазерного пучка по меньшей мере в две точки воздействия, образующие рисунок в плоскости фокусировки;- the shaping device further comprises a beam shaping system for phase modulation of the laser beam wave front in such a way as to obtain a laser beam modulated in phase in accordance with a predetermined modulation value calculated for distributing the energy of the laser beam to at least two action points forming a pattern in the plane of focus;

- устройство формирования дополнительно содержит блок управления фемтосекундным лазером, оптическим сканером и оптической системой фокусировки;- the formation device additionally contains a control unit for a femtosecond laser, an optical scanner and an optical focusing system;

- концентрирующий модуль может поступательно перемещаться вдоль оптического пути лазерного пучка между первым и вторым крайними положениями, при этом концентрирующий модуль находится ближе к оптическому устройству переноса в первом крайнем положении, чем во втором крайнем положении;- the concentrating module can translate along the optical path of the laser beam between the first and second extreme positions, while the concentrating module is closer to the optical transfer device in the first extreme position than in the second extreme position;

- указанный аппарат разрезания может дополнительно содержать оптическое устройство предварительной компенсации, расположенное на входе оптической системы фокусировки таким образом, чтобы генерировать компенсирующую аберрацию на выходе оптической системы фокусировки, при этом указанная компенсирующая аберрация позволяет компенсировать аберрации, образующиеся на лазерном пучке, в частности, в результате прохождения через ткань человека или животного, при этом блок управления выполнен с возможностью управлять поступательным перемещением концентрирующего модуля в зависимости от расстояния, рассчитанного вычислительным устройством.said cutting apparatus may additionally comprise an optical pre-compensation device located at the input of the optical focusing system in such a way as to generate a compensating aberration at the output of the optical focusing system, while said compensating aberration makes it possible to compensate for aberrations formed on the laser beam, in particular, as a result of passing through the tissue of a human or animal, while the control unit is configured to control the translational movement of the concentrating module depending on the distance calculated by the computing device.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:Other features and advantages of the invention will become more apparent from the following description, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying figures, in which:

Фиг. 1 - схематичный вид примера устройства лечения глазной патологии с использованием фемтосекундного лазера.Fig. 1 is a schematic view of an example of an eye pathology treatment device using a femtosecond laser.

Фиг. 2 - схематичный вид кривой предельного облучения в зависимости от времени.Fig. 2 is a schematic view of the exposure limit versus time curve.

Фиг. 3 - схематичный вид монтажа, включающего в себя аппарат разрезания, соответствующий изобретению.Fig. 3 is a schematic view of an assembly including a cutting apparatus according to the invention.

Фиг. 4-6 - схематичные виды оптического сканера и оптической системы фокусировки аппарата разрезания, соответствующего изобретению.Fig. 4-6 are schematic views of the optical scanner and optical focusing system of the cutting apparatus according to the invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Изобретение относится к аппарату для лечения глазной патологии. В частности, изобретение касается аппарата разрезания человеческой ткани при помощи фемтосекундного лазера. В дальнейшем тексте описания изобретение будет представлено в качестве примера для разрезания роговицы глаза человека или животного.The invention relates to an apparatus for the treatment of ocular pathology. In particular, the invention relates to an apparatus for cutting human tissue using a femtosecond laser. In the following text of the description, the invention will be presented as an example for cutting the cornea of a human or animal eye.

1. Определения1. Definitions

В рамках настоящего изобретения под «точкой воздействия» следует понимать зону лазерного пучка, которая заключена в фокальной плоскости и в которой интенсивность указанного лазерного пучка является достаточной для генерирования газового пузырька в ткани.In the context of the present invention, the "impact point" is understood to mean the zone of the laser beam, which is enclosed in the focal plane and in which the intensity of said laser beam is sufficient to generate a gas bubble in the tissue.

В рамках настоящего изобретения под «смежными точками воздействия» следует понимать две точки воздействия, расположенные друг против друга и не разделенные другой точкой воздействия. Под «соседними точками воздействия» следует понимать две точки в группе смежных точек, между которыми расстояние является минимальным.In the context of the present invention, "adjacent impact points" should be understood as two impact points located opposite each other and not separated by another impact point. By "adjacent impact points" is meant two points in a group of adjacent points between which the distance is minimal.

В рамках настоящего изобретения под «рисунком» следует понимать множество точек воздействия лазера, генерируемых одновременно в плоскости фокусировки сформированного лазерного пучка, то есть лазерного пучка, модулированного по фазе для распределения его энергии на несколько отдельных пятен в плоскости фокусировки, соответствующей плоскости разрезания устройства.For the purposes of the present invention, a "pattern" is to be understood as a plurality of laser impact points generated simultaneously in the focus plane of the shaped laser beam, i.e. a laser beam phase-modulated to distribute its energy into several distinct spots in the focus plane corresponding to the cutting plane of the device.

2. Аппарат разрезания2. Cutting apparatus

На фиг. 3 представлен вариант выполнения заявленного аппарата разрезания. Его можно расположить между фемтосекундным лазером 10 и предназначенной для обработки мишенью 20.In FIG. 3 shows an embodiment of the claimed cutting apparatus. It can be placed between the femtosecond laser 10 and the target 20 to be processed.

Фемтосекундный лазер 10 выполнен с возможностью излучать лазерный пучок в виде импульсов. Например, лазер 10 излучает свет с длиной волны 1030 нм в виде импульсов по 400 фемтосекунд. Лазер 10 имеет мощность 20 Вт и частоту 500 кГц.The femtosecond laser 10 is configured to emit a laser beam in the form of pulses. For example, laser 10 emits light at a wavelength of 1030 nm in pulses of 400 femtoseconds. The laser 10 has a power of 20 W and a frequency of 500 kHz.

Мишенью 20 является, например, разрезаемая ткань человека или животного, такая как роговица или хрусталик.Target 20 is, for example, human or animal tissue to be cut, such as the cornea or lens.

Аппарат разрезания содержит устройство для формирования требуемых параметров пучка (далее – устройство формирования), включающее в себя:The cutting apparatus contains a device for forming the required beam parameters (hereinafter referred to as the forming device), which includes:

- оптический сканер 30 на выходе лазера 10,- optical scanner 30 at the output of the laser 10,

- оптическую систему 40 фокусировки на выходе оптического сканера 30.- optical system 40 focusing at the output of the optical scanner 30.

Устройство формирования включает в себя также блок 60 управления, позволяющий управлять оптическим сканером 30 и оптической системой 40 фокусировки.The forming apparatus also includes a control unit 60 for controlling the optical scanner 30 and the focusing optical system 40 .

Оптический сканер 30 позволяет ориентировать выходящий из лазера 10 пучок, чтобы перемещать его вдоль пути перемещения, заранее определенного пользователем, в плоскости 21 фокусировки.The optical scanner 30 makes it possible to orient the beam emerging from the laser 10 in order to move it along a travel path predetermined by the user in the focusing plane 21 .

Оптическая система 40 фокусировки позволяет фокусировать пучок в плоскости 21 фокусировки, соответствующей плоскости разрезания. В качестве примера на фиг. 5 показана эквивалентная линза 45, соответствующая оптической системе 40 фокусировки в целом, при этом специалисту в данной области понятно, что оптическая система фокусировки состоит не только из неподвижной линзы.The focusing optical system 40 makes it possible to focus the beam in the focusing plane 21 corresponding to the cutting plane. As an example, in FIG. 5 shows an equivalent lens 45 corresponding to the focusing optical system 40 as a whole, it being understood by one skilled in the art that the focusing optical system does not consist solely of a fixed lens.

Устройство формирования может включать в себя также систему 50 придания формы между фемтосекундным лазером 10 и оптическим сканером 30. Эта система 50 придания формы расположена на траектории пучка, выходящего из фемтосекундного лазера 10. Система 50 придания формы позволяет модулировать фазу пучка, выходящего из фемтосекундного лазера 10, с целью распределения энергии пучка на множество точек воздействия в его фокальной плоскости, причем это множество точек воздействия образует рисунок.The shaping device may also include a shaping system 50 between the femtosecond laser 10 and the optical scanner 30. This shaping system 50 is located in the path of the beam exiting the femtosecond laser 10. The shaping system 50 allows the phase of the beam exiting the femtosecond laser 10 to be modulated. , in order to distribute the energy of the beam to a set of impact points in its focal plane, and this set of impact points forms a pattern.

Таким образом, система 50 придания формы позволяет генерировать одновременно несколько образующих рисунок точек воздействия, оптический сканер 30 позволяет перемещать рисунок в плоскости 21 фокусировки, и оптическая система 40 фокусировки позволяет фокусировать пучок в плоскости 21 фокусировки.Thus, the shaping system 50 makes it possible to simultaneously generate several pattern-forming action points, the optical scanner 30 makes it possible to move the pattern in the focusing plane 21, and the focusing optical system 40 makes it possible to focus the beam in the focusing plane 21.

Далее со ссылками на фигуры следует описание различных составных элементов устройства для формирования требуемых параметров пучка.Further, with reference to the figures, a description of the various components of the device for forming the required beam parameters follows.

3. Элементы устройства формирования3. Elements of the forming device

3.1. Оптический сканер3.1. optical scanner

Оптический сканер 30 позволяет отклонять пучок (возможно модулированный по фазе) таким образом, чтобы перемещать его во множество положений в плоскости 21 фокусировки, которая соответствует плоскости разрезания.The optical scanner 30 allows the beam (possibly phase modulated) to be deflected in such a way as to move it to a plurality of positions in the focusing plane 21 which corresponds to the cutting plane.

Оптический сканер 30 содержит:The optical scanner 30 contains:

- входное отверстие 31 для приема пучка (возможно, модулированного по фазе блоком 50 придания формы),- an inlet 31 for receiving the beam (possibly modulated in phase by the shaping unit 50),

- одно (или несколько) оптическое(их) зеркало(зеркал), поворачивающегося(ихся) вокруг одной оси (или нескольких осей), для отклонения лазерного пучка, и- one (or more) optical mirror(s) rotatable about one axis (or several axes) to deflect the laser beam, and

- выходное отверстие 33 для направления лазерного пучка в оптическую систему 40 фокусировки.- outlet 33 for directing the laser beam into the optical system 40 focusing.

Используемый оптический сканер 30 представляет собой, например, сканирующую головку IntelliScan III компании SCANLAB AG. Зеркало (или зеркала) 32 оптического сканера соединено(ы) с приводом (или приводами) для обеспечения их поворота. Этим приводом(ами) для поворота зеркала (или зеркал) 32 предпочтительно управляет блок 60 управления, который более подробно будет описан ниже.The optical scanner 30 used is, for example, an IntelliScan III scanning head from SCANLAB AG. The mirror (or mirrors) 32 of the optical scanner is connected to the drive (or drives) to ensure their rotation. This drive(s) for turning the mirror(s) 32 is preferably controlled by a control unit 60, which will be described in more detail below.

Предпочтительно, как показано на фиг. 5, поворотное(ые) оптическое(ие) зеркало(а) 32 оптического сканера 30 расположено(ы) между передней фокальной плоскостью F_Objet оптической системы 40 фокусировки и оптической системой 40 фокусировки. Это позволяет увеличить угол сканирования на выходе системы 40 фокусировки таким образом, чтобы энергия, излучаемая фемтосекундным лазером, распространялась по большей площади сетчатки.Preferably, as shown in FIG. 5, the rotary optical mirror(s) 32 of the optical scanner 30 are located between the front focal plane F _Objet of the focusing optical system 40 and the focusing optical system 40. This makes it possible to increase the scanning angle at the output of the focusing system 40 so that the energy emitted by the femtosecond laser is distributed over a larger area of the retina.

Это позволяет увеличить мощность фемтосекундного лазера 10 и одновременно сохранить облучение сетчатки в интервале значений, меньшем интервала предельных значений облучения, рекомендованных в документе “ICNIRP Guidelines on limits of exposure to LASER radiation of wavelengths 180 nm AND 1,000 mm”, представленном в рамках “International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection”.This makes it possible to increase the power of the femtosecond laser 10 and at the same time keep the retinal irradiation in the range of values less than the range of exposure limit values recommended in the document “ICNIRP Guidelines on limits of exposure to LASER radiation of wavelengths 180 nm AND 1,000 mm”, presented in the framework of the “International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection”.

Блок 60 управления запрограммирован для управления оптическим сканером 30 таким образом, чтобы перемещать рисунок вдоль пути перемещения, содержащемся в плоскости фокусировки.The control unit 60 is programmed to control the optical scanner 30 so as to move the pattern along a movement path contained in the focus plane.

3.2. Оптическая система фокусировки3.2. Optical focusing system

Оптическая система 40 фокусировки позволяет фокусировать пучок в плоскости 21 разрезания.The focusing optical system 40 makes it possible to focus the beam in the cutting plane 21 .

Оптическая система 40 фокусировки может содержать:The focus optical system 40 may include:

- входное отверстие 41 для приема отклоненного пучка, выходящего из оптического сканера 30,- inlet 41 for receiving the deflected beam coming out of the optical scanner 30,

- концентрирующий модуль 46 для фокусировки лазерного пучка в плоскости 21 фокусировки, и- concentrating module 46 for focusing the laser beam in the focusing plane 21, and

- выходное отверстие 43 для направления сфокусированного пучка в сторону обрабатываемой ткани.- outlet 43 for directing the focused beam towards the treated tissue.

Оптическая система фокусировки может также содержать модуль позиционирования по глубине для перемещения плоскости фокусировки.The optical focusing system may also include a depth positioning module for moving the focusing plane.

Например, как показано на фиг. 6, концентрирующий модуль 46 содержит несколько линз 42 (собирающих и/или рассеивающих), и модуль позиционирования по глубине содержит один (или несколько) не показанный(ых) привод(ов), связанный(ых) с одной (или несколькими) линзой(ами) концентрирующего модуля 46, для ее(их) поступательного перемещения вдоль оптического пути пучка с целью изменения глубины плоскости фокусировки.For example, as shown in FIG. 6, the concentrating module 46 comprises a plurality of lenses 42 (collective and/or divergent) and the depth positioning module comprises one (or more) actuator(s) not shown associated with one (or more) lens( ami) of the concentrating module 46, for its (their) translational movement along the optical path of the beam in order to change the depth of the focusing plane.

В варианте оптическая система фокусировки может не иметь модуля позиционирования по глубине. Изменение положения плоскости фокусировки можно производить, меняя расхождение пучка на входе оптической системы фокусировки или перемещая по глубине аппарат разрезания (или устройство формирования) перед предназначенной для обработки тканью.In a variant, the optical focusing system may not have a depth positioning module. Changing the position of the focusing plane can be done by changing the beam divergence at the input of the optical focusing system or by moving the cutting apparatus (or forming device) in depth in front of the tissue intended for processing.

Концентрирующий модуль 46 оптически образован:The concentrating module 46 is optically formed:

- апертурной диафрагмой (то есть элементом концентрирующего модуля 46, максимально ограничивающим прохождение пучка: речь может идти о механической диафрагме или об ограничителях одной из линз концентрирующего модуля 46),- an aperture diaphragm (that is, an element of the concentrating module 46 that limits the passage of the beam as much as possible: we can talk about a mechanical diaphragm or limiters of one of the lenses of the concentrating module 46),

- входным зрачком (то есть изображением апертурной диафрагмы через часть концентрирующего модуля 46, находящуюся на входе апертурной диафрагмы вдоль оптического пути пучка),- the entrance pupil (that is, the image of the aperture diaphragm through the part of the concentrating module 46 located at the entrance of the aperture diaphragm along the optical path of the beam),

- выходным зрачком (то есть изображением апертурной диафрагмы через часть концентрирующего модуля 46, находящуюся на выходе апертурной диафрагмы вдоль оптического пути пучка).- the exit pupil (that is, the image of the aperture diaphragm through the part of the concentrating module 46 located at the outlet of the aperture diaphragm along the optical path of the beam).

Входной зрачок концентрирующего модуля 46 может быть расположен в плоскости эквивалентной линзы 45, соответствующей оптический системе 40 фокусировки. Это позволяет, с одной стороны, распространить остающуюся энергию по большей площади сетчатки и, с другой стороны, облегчает оптимизацию заявленного устройства разрезания.The entrance pupil of the concentrating module 46 may be located in the plane of the equivalent lens 45 corresponding to the optical focusing system 40. This makes it possible, on the one hand, to distribute the remaining energy over a larger area of the retina and, on the other hand, facilitates the optimization of the inventive cutting device.

Оптическая система 40 фокусировки может также содержать оптическое устройство 44 переноса (“relay lens” на английском языке – объектив переноса), образующее устройство переноса входного зрачка. Оптическое устройство 44 переноса позволяет отображать зону вблизи оптического(их) зеркала(зеркал) 32 оптического сканера 30 на входном зрачке концентрирующего модуля 46. Эта зона может соответствовать середине оптического(их) зеркала(зеркал) 32 (то есть конструктивному центру оптического(их) зеркала(зеркал) 32).The focusing optical system 40 may also include an optical transfer device 44 (“relay lens” in English, a transfer lens) forming an entrance pupil transfer device. The optical transfer device 44 makes it possible to display the zone near the optical mirror(s) 32 of the optical scanner 30 on the entrance pupil of the concentrating module 46. This zone may correspond to the middle of the optical mirror(s) 32 (i.e., the structural center of the optical(s) mirror(s) 32).

Оптическое устройство 44 переноса состоит из нескольких линз (например, выпуклых линз). Такое оптическое устройство 44 переноса известно специалисту в данной области, и его подробное описание опускается.The optical transfer device 44 is composed of multiple lenses (eg, convex lenses). Such an optical transfer device 44 is known to a person skilled in the art and a detailed description thereof will be omitted.

Блок 60 управления запрограммирован для управления перемещением линзы (или линз) оптической системы 40 фокусировки вдоль оптического пути пучка таким образом, чтобы перемещать его в плоскости 21 фокусировки по меньшей мере в трех соответствующих плоскостях разрезания для получения набора плоскостей разрезания ткани 20. Это позволяет осуществлять разрезание в объеме, например, в рамках рефракционной хирургии.The control unit 60 is programmed to control the movement of the lens (or lenses) of the optical system 40 of focus along the optical path of the beam so as to move it in the plane of focus 21 in at least three corresponding cutting planes to obtain a set of tissue cutting planes 20. This allows cutting in volume, for example, as part of refractive surgery.

Предпочтительно концентрирующий модуль 46 может быть выполнен с возможностью поступательно перемещаться вдоль оптического пути лазерного пучка между первым и вторым крайними положениями, при этом концентрирующий модуль 46 находится ближе к оптическому устройству 44 переноса в первом крайнем положении, чем во втором крайнем положении. Это позволяет регулировать глубину плоскости фокусировки, соответствующей плоскости разрезания.Preferably, the concentrating module 46 can be translated along the optical path of the laser beam between the first and second extreme positions, with the concentrating module 46 closer to the optical transfer device 44 in the first extreme position than in the second extreme position. This allows you to adjust the depth of the plane of focus corresponding to the cutting plane.

Устройство разрезания может дополнительно содержать оптическую систему предварительной компенсации, включающую в себя, например, линзы, некоторые из которых являются подвижными, и расположенную на входе оптической системы фокусировки. Эта оптическая система предварительной компенсации позволяет создавать компенсирующую аберрацию на выходе оптической системы 40 фокусировки.The cutting device may further comprise an optical pre-compensation system including, for example, lenses, some of which are movable, located at the input of the optical focusing system. This optical pre-compensation system makes it possible to create a compensating aberration at the output of the optical focusing system 40 .

Действительно, когда выходящий из устройства разрезания лазерный пучок проходит через:Indeed, when the laser beam leaving the cutting device passes through:

- устройство сопряжения (например, такое как описанное в документе), расположенное между устройством разрезания и глазом пациента, и- an interface device (for example, such as described in the document) located between the cutting device and the patient's eye, and

- ткани (роговицу и хрусталик) глаза пациента,- tissue (cornea and lens) of the patient's eye,

лазерный пучок подвергается деформациям, приводящим к появлению аберраций.the laser beam is subjected to deformations, leading to the appearance of aberrations.

Применение оптической системы предварительной компенсации позволяет корректировать эти аберрации, которые претерпевает лазерный пучок. Компоновка оптической системы предварительной компенсации и, в частности, положения подвижных линз оптической системы предварительной компенсации, может быть определена вычислительным устройством в зависимости от требуемой компенсирующей аберрации с использованием любого метода, известного специалисту в данной области.The use of an optical pre-compensation system makes it possible to correct for these aberrations that the laser beam undergoes. The layout of the optical precompensation system, and in particular the positions of the movable lenses of the optical precompensation system, can be determined by the computing device in relation to the required compensating aberration using any method known to the person skilled in the art.

3.3. Система придания формы3.3. Shaping system

Система 50 пространственного придания формы пучку позволяет изменять фронт волны пучка для получения точек воздействия, отделенных друг от друга в фокальной плоскости.The spatial beam shaping system 50 allows the wave front of the beam to be modified to produce impact points separated from each other in the focal plane.

В частности, системы 50 придания формы позволяет модулировать фазу пучка, выходящего из фемтосекундного лазера 10, чтобы получать пики интенсивности в фокальной плоскости пучка, при этом каждый пик интенсивности производит соответствующую точку воздействия в фокальной плоскости, соответствующей плоскости разрезания. Согласно представленному варианту выполнения, система 50 придания формы является жидкокристаллическим пространственным модулятором света, известным под аббревиатурой SLM от английского выражения “Spatial Light Modulator”.In particular, the shaping system 50 allows the phase of the beam exiting the femtosecond laser 10 to be modulated to produce intensity peaks in the focal plane of the beam, with each intensity peak producing a corresponding point of impact in the focal plane corresponding to the cutting plane. According to the present embodiment, the shaping system 50 is a liquid crystal spatial light modulator, known by the abbreviation SLM from the English expression "Spatial Light Modulator".

Модулятор SLM позволяет модулировать конечное распределение энергии пучка, в частности, в фокальной плоскости 21, соответствующей плоскости разрезания. В частности, модулятор SLM выполнен с возможностью изменять пространственный профиль фронта волны первичного пучка, выходящего из фемтосекундного лазера 10, чтобы распределить энергию лазерного пучка на разные пятна фокусировки в плоскости фокусировки.The modulator SLM makes it possible to modulate the final energy distribution of the beam, in particular in the focal plane 21 corresponding to the cutting plane. In particular, the SLM modulator is configured to change the spatial wavefront profile of the primary beam emerging from the femtosecond laser 10 in order to distribute the energy of the laser beam to different focusing spots in the focusing plane.

Фазовую модуляцию фронта волны можно рассматривать как явление интерференции в двух измерениях. Каждый участок первичного пучка, выходящего из фемтосекундного лазера 10, задерживают или ускоряют относительно первоначального фронта волны, чтобы перенаправить каждый из этих участков с целью получения конструктивной интерференции в N разных точках в фокальной плоскости линзы. Это перераспределение энергии на множество точек воздействия происходит только в одной плоскости (то есть в плоскости фокусировки), а не вдоль всего пути распространения модулированного пучка. Таким образом, наблюдение модулированного пучка до или после плоскости фокусировки не позволяет идентифицировать перераспределение энергии на множество разных точек воздействия, поскольку это явление можно уподобить конструктивной интерференции (которая проявляется только в одной плоскости, а не вдоль всего пути распространения, как в случае разделения первичного пучка на множество вторичных пучков).Phase modulation of the wave front can be viewed as an interference phenomenon in two dimensions. Each section of the primary beam exiting the femtosecond laser 10 is delayed or accelerated relative to the original wave front to redirect each of these sections to produce constructive interference at N different points in the focal plane of the lens. This redistribution of energy to a plurality of impact points occurs only in one plane (that is, in the plane of focus), and not along the entire path of propagation of the modulated beam. Thus, observing a modulated beam before or after the focusing plane does not allow one to identify the redistribution of energy to many different impact points, since this phenomenon can be likened to constructive interference (which manifests itself only in one plane, and not along the entire propagation path, as in the case of separation of the primary beam into many secondary beams).

Модулятор SLM является устройством, содержащим слой жидких кристаллов с регулируемой ориентацией, позволяющий динамично профилировать фронт волны и, следовательно, фазу пучка. Слой жидких кристаллов модулятора SLM упорядочен в виде сетки (или матрицы) пикселей. Оптическую толщину каждого пикселя регулируют электрически посредством ориентирования молекул жидкого кристалла, принадлежащих к поверхности, соответствующей пикселю. Модулятор SLM использует принцип анизотропии жидких кристаллов, то есть изменение показателя (показателя преломления) жидких кристаллов в зависимости от их пространственной ориентации. Ориентирование жидких кристаллов можно осуществлять при помощи электрического поля. Таким образом, изменение показателя жидких кристаллов приводит к изменению фронта волны лазерного пучка.The SLM modulator is a device containing a layer of liquid crystals with an adjustable orientation, allowing dynamic profiling of the wavefront and hence the phase of the beam. The liquid crystal layer of the SLM modulator is arranged in a grid (or matrix) of pixels. The optical thickness of each pixel is controlled electrically by orienting the liquid crystal molecules belonging to the surface corresponding to the pixel. The SLM modulator uses the principle of liquid crystal anisotropy, that is, the change in the index (refractive index) of liquid crystals depending on their spatial orientation. Orientation of liquid crystals can be carried out using an electric field. Thus, a change in the index of liquid crystals leads to a change in the wave front of the laser beam.

Как известно, в модуляторе SLM применяют фазовую маску, то есть карту, определяющую, каким образом необходимо изменить фазу пучка, чтобы получить заданное распределение амплитуды в его плоскости фокусировки. Фазовая маска представляет собой двухмерное изображение, каждая точка которого связана с соответствующим пикселем модулятора SLM. Эта фазовая маска позволяет управлять показателем каждого жидкого кристалла модулятора SLM, преобразуя соответствующее значение в каждой точке маски, представленное уровнями серого, заключенными между 0 и 255 (то есть от черного до белого), в значение управления в виде фазы от 0 до 2π. Таким образом, фазовая маска является заданным значением модуляции, выведенным на модулятор SLM, чтобы вызвать при отражении пространственно неоднородный сдвиг фазы первичного пучка, освещающего модулятор SLM. Разумеется, специалисту в данной области понятно, что диапазон уровня серого может меняться в зависимости от используемой модели модулятора SLM. Например, в некоторых случаях диапазон уровня серого может быть заключен между 0 и 220. Как правило, фазовую маску рассчитывают при помощи итеративного алгоритма, основанного на преобразовании Фурье, или на различных алгоритмах оптимизации, таких как генетические алгоритмы или алгоритм имитации отжига. Для модулятора SLM можно применять разные фазовые маски в зависимости от количества и положения необходимых точек воздействия в фокальной плоскости пучка. Во всех случаях специалист в данной области может вычислить значение в каждой точке фазовой маски для распределения энергии пучка на разные пятна фокусировки в фокальной плоскости.As is known, the SLM modulator uses a phase mask, that is, a map that determines how to change the phase of the beam in order to obtain a given amplitude distribution in its focusing plane. The phase mask is a two-dimensional image, each point of which is associated with the corresponding pixel of the SLM modulator. This phase mask allows you to control the index of each SLM modulator liquid crystal by converting the corresponding value at each mask point, represented by gray levels between 0 and 255 (i.e., black to white), into a control value in the form of a phase from 0 to 2π. Thus, the phase mask is a modulation setpoint output to the SLM modulator to cause, on reflection, a spatially inhomogeneous phase shift of the primary beam illuminating the SLM modulator. Of course, one skilled in the art will appreciate that the gray level range may vary depending on the SLM modulator model used. For example, in some cases, the gray level range may be between 0 and 220. Typically, the phase mask is calculated using an iterative algorithm based on the Fourier transform or various optimization algorithms such as genetic algorithms or simulated annealing algorithm. For the SLM modulator, different phase masks can be applied depending on the number and position of the required impact points in the focal plane of the beam. In all cases, a person skilled in the art can calculate the value at each point of the phase mask to distribute the beam energy to different focusing spots in the focal plane.

Таким образом, на основании гауссова лазерного пучка, генерирующего единственную точку воздействия, и при помощи фазовой маски модулятор SLM позволяет распределить его энергию посредством фазовой модуляции таким образом, чтобы одновременно генерировать несколько точек воздействия в его плоскости фокусировки на основании единственного лазерного пучка, формируемого посредством фазовой модуляции (только один пучок на входе и на выходе модулятора SLM).Thus, on the basis of a Gaussian laser beam generating a single point of influence, and using a phase mask, the SLM modulator allows its energy to be distributed by means of phase modulation in such a way as to simultaneously generate several points of influence in its focusing plane based on a single laser beam formed by a phase modulation. modulation (only one beam at the input and output of the SLM modulator).

В дополнение к сокращению времени разрезания роговицы метод модуляции фазы лазерного пучка позволяет получить другие улучшения, такие как более высокое качество поверхности после разрезания или сокращение эндотелиальной смертности. Различные точки воздействия рисунка могут, например, равномерно отстоять друг от друга в двух измерениях фокальной плоскости лазерного пучка, образуя сетку лазерных пятен.In addition to shortening the cutting time of the cornea, the laser beam phase modulation method allows for other improvements, such as better surface quality after cutting or a reduction in endothelial mortality. The different points of influence of the pattern can, for example, be evenly separated from each other in two dimensions of the focal plane of the laser beam, forming a grid of laser spots.

Применение релейной зрачковой системы приводит к образованию промежуточного фокуса на пути пучка. В случае фемтосекундных лазерных импульсов это может привести к такой интенсивности в промежуточном фокусе, при которой в фокальной точке проявляются нелинейные эффекты типа эффекта Керра или типа пробоя и генерирования плазмы. В результате происходит снижение оптического качества пучка. По этой причине следует выбирать оптическую конфигурацию, в которой размер пучка в промежуточном фокусе позволяет поддерживать достаточно низкую интенсивность, чтобы избежать этих эффектов.The use of a relay pupillary system leads to the formation of an intermediate focus in the path of the beam. In the case of femtosecond laser pulses, this can lead to such an intensity at the intermediate focus that nonlinear effects such as the Kerr effect or breakdown and plasma generation appear at the focal point. As a result, the optical quality of the beam decreases. For this reason, an optical configuration should be chosen in which the beam size at the intermediate focus allows the intensity to be kept low enough to avoid these effects.

В этом смысле использование устройства придания формы пучку позволяет распределить энергию на “n” точек в плоскости фокусировки. Таким образом, интенсивность оказывается уменьшенной в “n” раз по сравнению с пучком, которому не была придана форма. Следовательно, придание формы пучку позволяет направить больше энергии в один и тот же пучок без генерирования нелинейных эффектов.In this sense, the use of a beam shaping device makes it possible to distribute the energy to “n” points in the focusing plane. Thus, the intensity is reduced by a factor of “n” compared to the beam that was not shaped. Therefore, beam shaping allows more energy to be directed into the same beam without generating nonlinear effects.

3.4. Блок управления3.4. Control block

Как было указано выше, блок 60 управления позволяет контролировать различные элементы, входящие в состав аппарата разрезания, такие как фемтосекундный лазер 10, оптический сканер 30 и оптическая система 40 фокусировки, а также систему 50 придания формы.As mentioned above, the control unit 60 makes it possible to control various elements included in the cutting apparatus, such as the femtosecond laser 10, the optical scanner 30 and the optical focusing system 40, as well as the shaping system 50.

Блок 60 управления соединен с этими различными элементами через шину (или несколько шин) связи, обеспечивающую:The control unit 60 is connected to these various elements via a communication bus (or multiple buses) providing:

- передачу командных сигналов, таких как- transmission of command signals, such as

- фазовая маска в систему придания формы,- phase mask to the shaping system,

- сигнал активации в фемтосекундный лазер,- activation signal to the femtosecond laser,

- скорость сканирования в оптический сканер 30,- scanning speed in the optical scanner 30,

- положение оптического сканера 30 вдоль пути перемещения,- the position of the optical scanner 30 along the travel path,

- глубина разрезания в оптическую систему фокусировки.- depth of cut into the optical focusing system.

- получение данных измерения от различных элементов системы, таких как- receiving measurement data from various elements of the system, such as

- скорость сканирования, достигнутая оптическим сканером 30, илиis the scanning speed achieved by the optical scanner 30, or

- положение оптической системы фокусировки и т.д.- the position of the optical focusing system, etc.

Блок 60 управления может состоять из одного (или нескольких) рабочего(их) поста(ов) и/или из одного (или нескольких) компьютера(ов), или может быть любым блоком, известным специалисту в данной области. Например, блок 60 управления может содержать мобильный телефон, электронный планшет (такой как IPAD®), персональный цифровой помощник (или “PDA” - сокращение от английского выражения “Personal Digital Assistant”). Во всех случаях блок 60 управления содержит процессор, запрограммированный для обеспечения управления фемтосекундным лазером 10, оптическим сканером 30, оптической системой 40 фокусировки, системой 50 придания формы и т.д.The control unit 60 may consist of one (or more) work(s) post(s) and/or one (or more) computer(s), or may be any unit known to a person skilled in the art. For example, the control unit 60 may include a mobile phone, an electronic tablet (such as an IPAD®), a personal digital assistant (or “PDA” is short for “Personal Digital Assistant”). In all cases, the control unit 60 includes a processor programmed to control the femtosecond laser 10, the optical scanner 30, the optical focusing system 40, the shaping system 50, and so on.

4. Теория, связанная с изобретением, и преимущества по сравнению с известными устройствами4. Theory related to the invention and advantages over known devices

Описанный выше аппарат разрезания позволяет лечить катаракту посредством фокусировки лазерного пучка в разных зонах хрусталика таким образом, чтобы рассекать его на фрагменты достаточно малого размера с целью их отсасывания при помощи отсасывающего зонда-ирригатора.The cutting apparatus described above makes it possible to treat cataracts by focusing the laser beam in different zones of the lens in such a way as to cut it into fragments of a sufficiently small size for the purpose of suctioning them with a suction irrigator probe.

Фокусировку пучка, выходящего из фемтосекундного лазера, производят при помощи устройства обработки пучка, находящегося между фемтосекундным лазером и глазом пациента.Focusing of the beam emerging from the femtosecond laser is performed using a beam processing device located between the femtosecond laser and the patient's eye.

Выходящий из фемтосекундного лазера пучок состоит из последовательности временных импульсов. От одного импульса к другому фокальная точка перемещается в хрусталике таким образом, чтобы генерировать последовательность облучений. Перемещение фокальной точки осуществляют посредством отклонения пучка при помощи оптической системы отклонения.The beam leaving the femtosecond laser consists of a sequence of time pulses. From one pulse to the next, the focal point moves in the lens in such a way as to generate a sequence of irradiations. The movement of the focal point is carried out by deflecting the beam using an optical deflection system.

При каждом импульсе часть энергии импульса расходуется для испарения ткани. Остальная часть энергии поглощается сетчаткой, что приводит к ее локальному нагреву.With each pulse, part of the pulse energy is consumed to vaporize the tissue. The rest of the energy is absorbed by the retina, which leads to its local heating.

Для разрезания хрусталика требуется большое количество импульсов. Общая энергия, поглощаемая сетчаткой, и последующий нагрев представляют собой предел для технологии обработки при помощи фемтосекундного лазера.To cut the lens requires a large number of pulses. The total energy absorbed by the retina and subsequent heating represent the limit for femtosecond laser processing technology.

На фиг. 1 показано известное устройство обработки пучка. Это устройство обработки содержит оптический сканер 1 и фокусирующий узел 2. Зеркала оптического сканера расположены с двух сторон и на равном удалении от первого положения, соответствующего входному зрачку фокусирующего узла 2.In FIG. 1 shows a known beam processing device. This processing device contains an optical scanner 1 and a focusing unit 2. The mirrors of the optical scanner are located on both sides and at an equal distance from the first position corresponding to the entrance pupil of the focusing unit 2.

Для зеркала в положении 0 радиус 9b является параллельным относительно оптической оси фокусирующего узла 2. Он сфокусирован при помощи фокусирующего узла 2 в фокальной плоскости 3 изображения, находящейся в хрусталике. Часть энергии сфокусированного пучка производит разрушение в точке 3b. Остальная энергия продолжает распространяться вдоль оптической оси и встречает сетчатку вокруг точки 4b. Размер пучка при этом увеличивается за счет расхождения пучка в результате фокусировки.For the mirror in position 0, the radius 9b is parallel to the optical axis of the focusing unit 2. It is focused by the focusing unit 2 in the image focal plane 3 located in the lens. Part of the energy of the focused beam produces destruction at point 3b. The rest of the energy continues to propagate along the optical axis and meets the retina around the 4b point. In this case, the beam size increases due to beam divergence as a result of focusing.

Для зеркала в максимальном угловом положении радиус отклоняется от оптической оси вдоль пути 9а. Он фокусируется фокусирующим узлом 2 в точке 3а хрусталика на расстоянии h от центра. Остальная часть энергии встречает сетчатку вокруг точки 4а, находящейся на расстоянии h’ от центра сетчатки.For a mirror in the maximum angular position, the radius deviates from the optical axis along path 9a. It is focused by the focusing node 2 at the point 3a of the lens at a distance h from the center. The rest of the energy meets the retina around point 4a, which is at a distance h' from the center of the retina.

Точно так же, для зеркала в минимальном угловом положении радиус отклоняется от оптической оси вдоль пути 9с. Он фокусируется фокусирующим узлом 2 в точке 3с хрусталика. Остальная часть энергии встречает сетчатку вокруг точки 4с.Similarly, for a mirror at minimum angular position, the radius deviates from the optical axis along the 9c path. It is focused by the focusing node 2 at the point 3c of the lens. The rest of the energy meets the retina around the 4c point.

В устройствах обработки пучка, используемых в настоящее время для хирургии катаракты, угол, занимаемый радиусами на выходе устройства обработки, является таким, что пучок стремится приблизиться к оптической оси по мере распространения. Это связано с положением зеркал сканера, которые находятся перед объектным фокусом фокусирующего узла 2. Таким образом, расстояние h’ меньше расстояния h: следовательно, площадь, на которой распределяется энергия на сетчатке, меньше площади, сканируемой хрусталиком. Общая энергия, которую можно направить в хрусталик, ограничена этой небольшой площадью распространения.In beam processing devices currently used for cataract surgery, the angle occupied by the radii at the exit of the processing device is such that the beam tends to approach the optical axis as it propagates. This is due to the position of the scanner mirrors, which are in front of the object focus of the focusing unit 2. Thus, the distance h' is less than the distance h: therefore, the area over which the energy is distributed on the retina is smaller than the area scanned by the lens. The total energy that can be directed into the lens is limited by this small area of distribution.

В рамках настоящего изобретения зеркала оптического сканера 32 расположены на оптическом пути после объектной фокальной точки F_Objet оптической системы 40 фокусировки. В этой конфигурации пучок отходит от оптической оси на выходе оптической системы 40 фокусировки. При этом получают большее рассредоточение 23 энергии на сетчатке 22, что приводит к меньшему повышению температуры. Это позволяет расширить пределы совокупной общей энергии, используемой при хирургии.In the context of the present invention, the mirrors of the optical scanner 32 are located in the optical path after the object focal point F _Objet of the optical focusing system 40 . In this configuration, the beam departs from the optical axis at the output of the focusing optical system 40 . This results in a greater dispersion 23 of energy on the retina 22, resulting in a lower temperature rise. This allows you to expand the limits of the total total energy used in surgery.

Этот эффект рассредоточения проявляется тем больше, чем дальше положение сканера от объектного фокуса F_Objet. Входной зрачок оптической системы 40 фокусировки может, например, располагаться в плоскости эквивалентной линзы 45, соответствующей оптической системе 40 фокусировки.This spreading effect becomes more pronounced the farther the scanner position is from the object focus F _Objet . The entrance pupil of the optical system 40 focusing may, for example, be located in the plane of the equivalent lens 45 corresponding to the optical system 40 focusing.

Такую конфигурацию можно, например, получить, используя оптическое устройство переноса, располагаемое таким образом, чтобы отобразить середину зеркал сканера в плоскости эквивалентной линзы 45, соответствующей оптической системе 40 фокусировки.Such a configuration can, for example, be obtained by using an optical transfer device positioned so as to display the middle of the scanner mirrors in the plane of the equivalent lens 45 corresponding to the focusing optical system 40.

5. Выводы5. Conclusions

Таким образом, изобретение позволяет получить эффективный инструмент разрезания.Thus, the invention makes it possible to obtain an efficient cutting tool.

Расположение поворотного(ых) оптического(их) зеркала(зеркал) оптического сканера 30 между объектной фокальной плоскостью F_Objet оптической системы 40 фокусировки и системой 40 фокусировки обеспечивает большее рассредоточение энергии на сетчатке и, следовательно, меньшее повышение температуры.Positioning the pivoting optical mirror(s) of the optical scanner 30 between the object focal plane F _Objet of the optical focusing system 40 and the focusing system 40 allows more energy to be dispersed on the retina and hence less temperature rise.

Это позволяет увеличить мощность фемтосекундного лазера 10, не превышая предельные энергетические облучения, которые могли бы повредить сетчатку.This makes it possible to increase the power of the femtosecond laser 10 without exceeding the limiting energy exposures that could damage the retina.

Изобретение было описано для операций разрезания роговицы в области офтальмологической хирургии, но, разумеется, не выходя за рамки изобретения, его можно применять для другого типа операции в офтальмологической хирургии. Например, изобретение находит свое применение в рефракционной хирургии роговицы при лечении потери аккомодации, в частности, для лечения пресбиопии. Изобретение находит свое применение также при лечении катаракты с надрезом роговицы, разрезанием передней капсулы хрусталика и фрагментацией хрусталика. Наконец, в более общем плане изобретение касается всех видов клинического или экспериментального вмешательства на роговице или хрусталике глаза человека или животного. В еще более общем плане изобретение относится к общей области лазерной хирургии и находит свое предпочтительное применение, когда речь идет об испарении мягких человеческих или животных тканей с повышенным содержанием воды.The invention has been described for corneal cutting operations in the field of ophthalmic surgery, but, of course, without departing from the scope of the invention, it can be applied to another type of operation in ophthalmic surgery. For example, the invention finds its application in corneal refractive surgery in the treatment of loss of accommodation, in particular for the treatment of presbyopia. The invention also finds its application in the treatment of cataracts with corneal incision, cutting of the anterior lens capsule and fragmentation of the lens. Finally, more generally, the invention relates to all types of clinical or experimental intervention on the cornea or lens of the human or animal eye. More generally, the invention relates to the general field of laser surgery and finds its preferred application when it comes to the vaporization of soft human or animal tissues with a high water content.

Читателю понятно, что в описанное выше изобретение можно вносить многие изменения, не выходя материально за рамки описанных в данном случае новых сведений и преимуществ.The reader will appreciate that many changes can be made to the invention described above without materially departing from the new knowledge and advantages described herein.

Следовательно, все изменения этого типа предназначены для включения в объем прилагаемой формулы изобретения.Therefore, all variations of this type are intended to be included within the scope of the appended claims.

Claims

1. Apparatus for processing human or animal tissue, such as the cornea or lens, containing a device for generating the required parameters of a laser beam generated by a femtosecond laser (10), moreover, the specified forming device is located at the output of the femtosecond laser and contains an optical scanner (30) and an optical system (40) focusing at the output of the optical scanner (30);

while the optical scanner (30) contains:

at least one optical mirror (32) rotatable about at least one axis to deflect the laser beam;

optical system (40) focusing contains:

concentrating module (46) for focusing the laser beam in the focusing plane (21),

characterized in that said at least one rotary optical mirror (32) of the optical scanner (30) is located on the optical path of the laser beam between:

- the front focal plane F _Objet of the equivalent lens (45) corresponding to the focusing optical system (40), and

- an inlet (41) of the optical system (40) of focusing.

2. Apparatus for processing according to claim 1, in which the entrance pupil of the concentrating module (46) is located in the plane of the equivalent lens (45) corresponding to the focusing optical system (40).

3. Apparatus for processing according to claim 1 or 2, in which the focusing optical system (40) comprises an optical device (44) for transferring the entrance pupil at the entrance of the concentrating module (46).

4. Apparatus for processing according to the previous paragraph, in which the optical device (44) for transferring the entrance pupil is located along the optical path of the laser beam in such a way as to form an image of the zone of the specified at least one rotary mirror (32) in the plane of the equivalent lens (45), corresponding optical system (40) focusing.

5. Apparatus for processing according to any one of paragraphs. 1-4, wherein said shaping device further comprises a beam shaping system (50) for phase modulation of the laser beam wavefront so as to obtain a laser beam modulated in phase in accordance with a predetermined modulation value calculated for distributing the laser beam energy over at least two points of influence, forming a pattern in the plane (21) of focusing.

6. Apparatus for processing according to any one of paragraphs. 1-5, in which the specified forming device additionally contains a block (60) for controlling a femtosecond laser (10), an optical scanner (30) and an optical focusing system (40).

7. Apparatus for processing according to claim 3, in which the concentrating module (46) is configured to move progressively along the optical path of the laser beam between the first and second extreme positions, while the concentrating module (46) is closer to the optical transfer device (44) the entrance pupil in the first extreme position than in the second extreme position.

8. The processing apparatus according to claim 7, which further comprises an optical pre-compensation device located at the input of the optical focusing system in such a way as to create a compensating aberration at the output of the optical focusing system, while said compensating aberration allows compensating for aberrations generated in the laser beam , in particular as a result of passing through human or animal tissue.