SI24737A - Laserska terapevtska naprava za oftalmologijo - Google Patents

Abstract

Predmet izuma sodi v področje naprav za izvajanje operativnih posegov v oftalmologiji, prednostno sodi izum v področje naprav za selektivno lasersko trabekuloplastiko in kapsulotomijo. Bistvo laserske terapevtske naprave za izvajanje operativnih posegov v oftalmologiji je v tem, da je zasnovana na laserskem izvoru s kratkim resonatorjem, ki temelji na tehniki longitudinalnega črpanja, pri čemer je črpanje zagotovljeno s pomočjo polprevodniškega izvora VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser). S tem je dosežena optimizacija konstrukcijskih in fizikalnih lastnosti laserskega izvora, ki ustreza vsem zahtevam za uporabo pri obeh prej omenjenih posegih, pri čemer naprava za kapsulotomijo omogoča tudi opravljanje iridotomije ter ostalih posegov, ki izkoriščajo učinke fotodisrupcije.

Description

Področje tehnike

Predmet izuma sodi v področje naprav za izvajanje operativnih posegov v oftalmologiji, prednostno sodi izum v področje naprav za selektivno lasersko trabekuloplastiko in kapsulotomijo.

Tehnični problem

Tehnični problem, ki ga izum uspešno rešuje, je zasnova laserske terapevtske naprave za izvajanje različnih posegov na očeh, ki zagotavlja izboljšano ponovljivost in varnost operativnih posegov, večjo robustnost naprave in omogoča njeno miniaturizacijo ter cenovno optimizacijo.

Selektivna laserska trabekuloplastika (SLT) je neinvaziven operativni poseg za zdravljenje bolezni glavkoma oziroma zelene mrene. Glavni simptom tega bolezenskega stanja je povišan očesni pritisk, ki lahko pripelje do okvare vidnega živca ter posledično vodi v postopno poslabšanje vida in v skrajnih primerih v trajno slepoto. Pri posegu SLT se usmeri laserske sunke na trabekularno tkivo v očesu ter s tem sproži povečanje pretoka prekatne tekočine znotraj očesa in posledično znižanje očesnega tlaka. Laserska svetloba pri posegu SLT ima valovno dolžino 532 nm, čas trajanja svetlobnega sunka pa tipično znaša med 3 ns in 5 ns. Premer svetlobnega žarka, ki vpada na trabekularno tkivo je okrog 400 pm. Energije, ki se uporabljajo pri posegu SLT ponavadi zavzemajo vrednosti manj od 2,6 mJ.

Kapsulotomija je potrebna, ko pride do poslabšanja vida pri pacientih, ki so prestali operacijo sive mrene. V približno 30% primerih se po nekaj tednih, mesecih ali letih po operaciji sive mrene pri pacientih pojavi na zadnji lečni ovojnici motnjava, ki znatno vpliva na poslabšanje vida. Omenjeno motnjavo je možno odstraniti s pomočjo laserskega posega, imenovanega posteriorna kapsulotomija. Pri tem se usmeri fokusiran laserski žarek v območje zadnje kapsule, kjer pride do optičnega preboja, ki vodi v razbitje motnjave. S ponavljanjem strelov se motnjavo naposled povsem odstrani, kar se odraža v izboljšanem vidu pacienta. Pri tem posegu se • · · uporablja sunkovni laser z valovno dolžino 1064 nm, čigar svetlobni žarek je fokusiran na območje velikosti nekaj mikrometrov in ima energijo do 10 mJ, čas trajanja sunka pa znaša tipično med 3 ns in 5 ns. Na ta način je poleg kapsulotomije možno tudi izvajanje iridotomije ter ostalih posegov, ki izkoriščajo učinke fotodisrupcije, ki je posledica optičnega preboja.

Naloga izuma je konstrukcijska zasnova laserske terapevtske naprave, ki bo omogočala izvajanje selektivne laserske trabekuloplastike in/ali kapsulotomije ter ostalih posegov v oftalmologiji pri čemer mora biti energija svetlobnih sunkov dovolj velika, da se pri frekvečni pretvorbi dobijo svetlobni sunki z valovno dolžino 532 nm in z energijo okrog 2 mJ. Obenem mora biti prag za optični preboj, ki je dosežen s svetlobnimi sunki iz laserja, dovolj nizek, da je omogočeno opravljanje posega kapsulotomije. V skrajnem primeru mora biti energija sunkov na izhodu iz naprave vsaj tolikšna kot je energija praga za optični preboj. Cilj izuma je zlasti optimizacija laserskega izvora oziroma izvedba laserskega resonatorja s čim krajšo dolžino letega in ustreznega načina črpanja, pri čemer mora laser ustrezati zahtevam za izvajanje terapevtskih posegov v oftalmologiji.

Stanje tehnike

V sedaj znanih napravah za izvajanje selektivne laserske trabekuloplastike in kapsulotomije so uporabljeni trdninski laserski izvori z aktivnim medijem Nd:YAG ter s svetlobo z valovno dolžino 1064 nm, ki je v primeru SLT frekvenčno podvojena na 532 nm. Kristal Nd:YAG je črpan s pomočjo bliskovne luči, izhodni svetlobni sunki z dolžino trajanja 3 ns - 5 ns pa so doseženi s pomočjo tehnike pasivnega preklopa dobrote, pri čemer se kot preklopnik dobrote uporablja kristal Cr⁴⁺:YAG. Resonator omejujeta visokoreflektivno in polprepustno zrcalo, skozi katerega svetloba izhaja iz resonatorja. V njem se ponavadi nahaja še polarizator, ki poskrbi za polariziranost svetlobnih sunkov. Med slabosti obstoječih naprav za poseg SLT in kapsulotomijo sodi energijska stabilnost laserskega izvora, ki je tipično v območju ±10%, k čemur prispeva statistično opletanje energije zaporednih sunkov, ki ima izvor v nekonstantnih pogojih črpanja zaradi uporabe bliskovne luči, in dolgoročno naraščanje energije, ki je posledica naraščanja temperature laserja. Nestabilnost energije svetlobnih sunkov se odraža v slabi ponovljivosti oziroma manjši nadzorovanosti operativnega posega, saj so lahko učinki posameznih zaporednih strelov zelo različni. Znatno naraščanje temperature aktivnega medija ter posledično samega laserja je posledica svetlobnega spektra bliskovne luči, ki je zvezen preko širokega območja valovnih dolžin in ni prilagojen absorpcijskemu spektru aktivnega medija. Tako se za črpanje laserskega izvora koristno uporablja le neznaten delež svetlobe bliskovne luči, ponavadi do 1%, vsa preostala svetloba pa predstavlja neželene toplotne izgube, ki povzročajo neravnovesne razmere znotraj optičnih in mehanskih komponent laserskega izvora in kvarno vplivajo na kvaliteto svetlobnega žarka in njegovo energijo. Zaradi navedenih učinkov je pogosto moteno normalno delovanje terapevtske naprave, kar predstavlja njeno zmanjšano robustnost.

Uporaba bliskovne luči tudi omejuje doseganje zelo kratkih svetlobnih sunkov, ki so tako pri posegu SLT kot pri kapsulotomiji zaželeni za izboljšanje varnosti in natančnosti operativnih posegov. Zaradi fizične velikosti bliskovne luči je onemogočeno bistveno skrajšanje laserskega resonatorja, kar bi se odražalo v krajših svetlobnih sunkih. Čas trajanja le teh je pri obstoječih napravah navzdol omejen z vrednostjo približno 3 ns. Kratki časovni sunki se od daljših razlikujejo po tem, da imajo pri dani energiji višjo vršno moč in so pri napravi za SLT zaželjeni iz vidika izboljšanega izkoristka frekvenčne pretvorbe iz valovne dolžine 1064 nm na 532 nm, pri kapsulotomiji pa omogočajo nižji prag za optični preboj, kar omogoča izvajanje operativnih posegov pri nižjih energijah, s čimer se poveča varnost in natančnost posegov. Fizična velikost bliskovnih luči pa hkrati onemogoča nadaljnjo miniaturizacijo same terapevtske naprave.

Na trgu so poleg naprav, namenjenih bodisi za poseg SLT bodisi za kapsulotomijo, prisotne tudi naprave, ki združujejo obe funkciji. V patentu EP1540403 družbe Ellex Medical ΡΤΥ LTD je opisan laserski sistem, ki združuje delovanje dveh naprav, fotodisruptorja in laserske naprave za selektivno lasersko trabekuloplastiko, v eni napravi.

V patentni prijavi EP 1945303 A2 družbe Lumenis Ltd. je opisana oftalmološka laserska naprava, ki obsega pretvornik frekvence, ki lahko spremeni valovne dolžine laserskega žarka iz prve valovne dolžine v drugo valovno dolžino, pri čemer je pretvornik frekvence premakljiv v ali iz poti svetlobnega žarka.

Iz VV02014070119 A1 družbe Optotekje znana rešitev, pri kateri se z uporabo enega laserskega izvora in preklopnih optičnih elementov omogoča vodenje laserske svetlobe po isti poti bodisi za poseg SLT ali poseg kapsulotomije. Med obema načinoma se prehaja s preklapljanjem optičnih elementov, kar omogoči ustrezno frekvenčno in prostorsko manipulacijo laserskega žarka, ki je potrebna za delovanje v posameznem načinu.

Vse prej navedene rešitve so zasnovane na bliskovni luči, ki je največkrat izvor pomanjkljivosti teh naprav. Laserski izvor, ki bi zadoščal pogojem za uporabo pri obeh posegih, hkrati pa bi omogočal izboljšavo terapevtske naprave v smislu robustnosti, miniaturizacije ter varnosti in natančnosti operativnih posegov, je možno zasnovati na različne načine. Zadnja izmed zahtev za tak laserski izvor pa je, da omogoča izvedbo cenovno primerljive oziroma cenovno optimizirane terapevtske naprave glede na obstoječe naprave na trgu.

Za izboljšanje obstoječih terapevtskih naprav je potrebno v prvi vrsti nadomestiti bliskovno luč, ki je izvor omenjenih pomankljivosti teh naprav, s črpalnim virom, čigar svetlobni spekter je konstanten in prilagojen absorpcijskemu spektru aktivnega medija laserskega izvora. To pomeni bistveno zmanjšanje neželenih toplotnih izgub in izboljšanje ponovljivosti med zaporednimi streli pri operativnem posegu. Takšen spekter imajo polprevodniške laserske diode z valovno dolžino približno 808 nm. Najpogostejši predstavniki laserskih diod so mejno sevajoče laserske diode, ki sevajo zelo divergentno astigmatično svetlobo. Samostojne niso primerne za črpanje sunkovnih laserjev zaradi prenizkih moči, zato jih je potrebno zložiti v vrstice oziroma matrike, pri čemer skupna moč raste sorazmerno s številom uporabljenih enot. Za dosego svetlobnega žarka visoke kvalitete je pri črpanju potrebno izničiti astigmatično naravo svetlobe, kar predstavlja pri neposrednem črpanju zmanjšanje stabilnosti črpalne enote zaradi njene kompleksne optične zasnove. Temu se je možno izogniti s sklopitvijo črpalne svetlobe v optično vlakno, kar pa izključuje zahtevo po miniaturizaciji terapevtskega sistema. Uporaba mejno sevajočih laserskih diod poleg tega ne omogoča izvedbe cenovno primerljive oziroma optimizirane terapevtske naprave.

Način kako obdržati vse prednosti mejno sevajočih laserskih diod pred bliskovnimi lučmi, hkrati pa izpolniti še ostale zahteve za optimizacijo terapevtskega sistema, je uporaba svetlobnega vira VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser). Gre za polprevodniški laser, katerega spekter je prav tako prilagojen aktivnemu mediju Nd:YAG, poleg tega pa seva simetričen svetlobni snop. Občutljivost valovne dolžine na temperaturo je v primeru VCSEL-a pet- do desetkrat manjša kot pri mejno sevajočih laserskih diodah. V patentni prijavi US20130208753A1 so predstavljene različne konceptualne rešitve črpanja trdninskega laserja s črpalnim virom VCSEL, ki po dostopnih virih ni bil uporabljen kot črpalni vir v laserskih izvorih v napravah za SLT in kapsulotomijo.

Opis rešitve tehničnega problema

Bistvo laserske terapevtske naprave za izvajanje operativnih posegov v oftalmologiji je v tem, da je zasnovana na laserskem izvoru s kratkim resonatorjem, ki temelji na tehniki longitudinalnega črpanja, pri čemer je črpanje zagotovljeno s pomočjo polprevodniškega izvora VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser). S tem je dosežena optimizacija konstrukcijskih in fizikalnih lastnosti laserskega izvora, ki ustreza vsem zahtevam za uporabo pri obeh prej omenjenih posegih, pri čemer naprava za kapsulotomijo omogoča tudi opravljanje iridotomije ter ostalih posegov, ki izkoriščajo učinke fotodisrupcije.

Terapevtska naprava bo v nadaljevanju podrobneje opisana s pomočjo naslednjih slik, ki prikazujejo:

Slika 1a shemo laserskega izvora z resonatorjem, ki ga sestavljajo aktivni medij Nd:YAG, preklopnik dobrote Cr⁴⁺:YAG, polarizator in polprepustno izhodno zrcalo,

Slika 1b shemo laserskega izvora z resonatorjem, ki vsebuje preklopnik dobrote Cr⁴⁺:YAG, odrezan vzdolž ravnine <110>,

Slika 1c shemo laserskega izvora z monolitskim resonatorjem, ki ga sestavljata togo povezana kristala Nd:YAG in Cr⁴⁺:YAG,

Slika 2 izvedbeni primer laserja, ki je primeren za uporabo v terapevtski napravi,

Slika 3 shematičen prikaz optimizirane naprave za poseg SLT.

Naprava po izumu je zasnovana na črpalnem viru VCSEL, ki se odlikuje po zelo konstantnem spektralnem profilu s šibko temperaturno odvisnostjo, kar se odraža v veliki ponovljivosti izhodnih laserskih sunkov. Njihovo energijsko opletanje je v primerjavi z obstoječimi sistemi znižano za cel velikostni razred na ±1%. Na osnovi zmanjšanega opletanja energije med posamičnimi laserskimi pulzi je mogoča izboljšana varnost in ponovljivost operativnih posegov.

Visoka stabilnost energije posameznih pulzov pomeni izboljšano ponovljivost nastajanja trabekularnih mehurčkov pri obsevanju trabekularnega tkiva in s tem omogoča natančnejše določanje energije praga za nastajanje omenjenih mehurčkov. Natančna informacija o energijskem pragu je pomembna za dosledno upoštevanje uveljavljenih operativnih protokolov med operativnim posegom. Pri obstoječih terapevtskih napravah je informacija o energijskem pragu za nastajanje trabekularnih mehurčkov obremenjena z veliko napako zaradi znatnega opletanja energije laserskih sunkov in vodi v manj natančno in manj ponovljivo izvajanje operativnega posega. Energijska stabilnost terapevtske naprave omogoča implementacijo rešitve za avtonomno prilagajanje energijskih vrednosti za učinkovitejše izvajanje operativnega posega, ki je opisana v patentni prijavi P-201300379. Izboljšana energijska stabilnost zagotavlja tudi pri posegu kapsulotomije večjo ponovljivost destruktivnih efektov na zadnji lečni ovojnici, ki so sorazmerni z energijo, vloženo v optični preboj, s čimer je prav tako povečana varnost operativnega posega.

Druga značilnost pričujočega izuma je uporaba tehnike longitudinalnega črpanja pri uporabi črpalnega vira VCSEL, ki omogoča izvedbo izredno robustnih laserskih izvorov. Uporaba vira VCSEL omogoča visok izkoristek pretvorbe črpalne svetlobe v energijo izhodnih laserskih sunkov, pri čemer so toplotne izgube vsaj za red velikosti manjše kot pri obstoječih sistemih. Manjša toplotna disipacija pa predstavlja, v povezavi z zmanjšanjem temperaturno izzvanih premikov mehanike ter neravnovesnih razmer znotraj optičnih komponent, bistveno večjo robustnost laserskega izvora. Longitudinalno črpanje je ugodnejše od stranskega črpanja, ker se z njim v aktivni medij ne vnaša optična asimetrija oziroma ne prihaja do prečnega gradienta lomnega količnika, ki lahko vodi v neželen pojav »mode-splitting«, kar je večkrat opažen fenomen pri obstoječih sistemih, pri katerih uporaba bliskovne luči ne dovoljuje implementacije longitudinalnega črpanja.

Uporaba longitudinalnega črpanja omogoča znatno skrajšanje dolžine laserskega resonatorja. Dolžina slednjega ni več omejena z velikostjo bliskovne luči, kar pomeni, da je dosegljiva dolžina tudi za več kot polovico manjša od laserskih resonatorjev v obstoječih napravah. Na sliki 1a je prikazana shema laserskega izvora z resonatorjem, ki ga sestavljajo aktivni medij Nd:YAG, čigar zadnja površina igra vlogo visokoreflektivnega zrcala, preklopnik dobrote Cr⁴⁺:YAG, polarizator in polprepustno izhodno zrcalo. Pri longitudinalnem črpanju se sveti z virom VCSEL 101 skozi črpalno optiko 102 v aktivni medij Nd;YAG 103 skozi zadnjo površino 104, pri čemer je smer propagacije izhodnih laserskih sunkov 105 enaka smeri propagacije črpalne svetlobe. V resonatorju se poleg kristala Nd:YAG nahaja tudi kristal Cr⁴⁺:YAG 106, ki deluje kot pasivni preklopnik dobrote ter polarizator 107, ki skrbi za ustrezno polariziranost izhodne svetlobe. Resonator zaključuje polprepustno zrcalo 108, skozi katerega svetloba zapušča laser. Vlogo visokoreflektivnega zrcala lahko v primeru longitudinalnega črpanja prevzame zadnja površina aktivnega medija 104, t.j. površina, ki je bližje črpalnemu viru. S tako konstrukcijsko razporeditvijo elementov laserskega resonatorja je dosežena skrčitev laserskega resonatorja in samega laserskega izvora, kar omogoča poleg miniaturizacije terapevtske naprave tudi skrajšanje časa trajanja laserskega sunka, saj je dolžina resonatorja z njim v linearni zvezi. Krajši svetlobni sunek ima pri dani energiji višjo intenziteto ter tako omogoča izboljšanje izkoristka frekvenčne pretvorbe nelinearnih kristalov, ki so bistven sestavni del naprav za posege SLT, pri čemer lahko za vpetje kristalov uporabimo rešitev za nosilec za temperaturno stabilizacijo optičnih komponent, opisano v • · patentni prijavi P-201400054. V praksi je, na primer, tipičen izkoristek frekvenčne pretvorbe iz valovne dolžine 1064 nm na 532 nm pri energiji 3 mJ pri sunkih s časom trajanja 1 ns nad 60% medtem, ko ta pri 5 ns dolgih sunkih z enako energijo znaša pod 30%, ob predpostavki, da so vse ostale lastnosti laserskega žarka enake. Na ta način je s skrajšanjem trajanja sunkov v območje med 0,5 ns in 3 ns omogočeno znižanje nazivne energije laserskega izvora primernega za poseg SLT, ki je tako cenovno optimiziran za potrebe operativnih posegov, česar se pri obstoječih sistemih z daljšimi sunki, med 3 ns in 5 ns, ne da doseči. Krajši sunki se odražajo tudi v izboljšanem operativnem posegu kapsulotomije. Pri komercialnih terapevtskih napravah, namenjenih za kapsulotomijo, je energijski prag za optični preboj v zraku v območju 3 mJ. Pri skrajšanju laserskega sunka na 1 ns pride do optičnega preboja že pri energiji v bližini 1 mJ, kar predstavlja trikratno znižanje energije, potrebne za operacijo in možnost zmanjšanja maksimalne nazivne energije sistema ter s tem dosego minimalne invazivnosti in izboljšane varnosti terapevtskega sistema.

Na sliki 1b je prikazana shema laserskega izvora z resonatorjem, ki je zasnovan tako, da omogoča dodatno skrčitev laserskega resonatorja. To omogoča uporaba pasivnega preklopnika dobrote Cr⁴⁺:YAG 109, odrezanega vzdolž ravnine, določene z Millerjevimi indeksi <110>, kjer je pot žarkov pravokotna na to ravnino. Z uporabo takšnega preklopnika dobrote so svetlobni sunki dobro polarizirani, pri čemer je polariziranost svetlobe ključna za učinkovito frekvenčno pretvorbo valovnih dolžin za potrebe posega SLT. Ker opisan kristal Cr⁴⁺:YAG z orientacijo <110> služi kot pasivni preklopnik dobrote in polarizator hkrati, odpade potreba po ločenem polarizatorju, s čimer je poleg skrajšanja resonatorja omogočena tudi pocenitev laserskega izvora.

Na sliki 1c je prikazana shema laserskega resonatorja, ki omogoča dodatno skrčenje dolžine le-tega, pri čemer se pri longitudinalnem črpanju sveti z virom VCSEL 101 skozi črpalno optiko 102 v aktivni medij Nd:YAG, ki je integriran v monolitski resonator 110. Izvedba monolitskega resonatorja 110 brez vsakršnih premičnih delov predstavlja praktično mejo dosegljive mehanske robustnosti laserskega izvora. Monolitski resonator 110 je resonator, ki ga, v primeru laserja primernega za operativne posege SLT in kapsulotomije, sestavljata aktivni medij Nd:YAG in pasivni preklopnik dobrote Cr⁴⁺:YAG, ki sta med seboj togo povezana. To je možno doseči na primer s pomočjo postopka »diffusion bonding«, ki zagotovi preplet kristalnih struktur obeh kristalov na molekularnem nivoju in zagotavlja veliko rigidnost kompozitne strukture monolitskega resonatorja. To bistveno zreducira možnost kakršnekoli degradacije v karakteristikah laserskega izvora bodisi med transportom naprave bodisi na končni lokaciji ali celo med operativnim posegom. Na ta način je lahko dosežena skrčitev dolžine laserskega resonatorja na velikost nekaj milimetrov, kar je tudi več kot desetkrat manj od dolžin resonatorjev v obstoječih sistemih, kjer je v uporabi stransko črpanje. Za zagotovitev doseganja časa trajanja svetlobnih pulzov v območju med 0.5 ns in 3 ns je potrebno navzgor omejiti dolžino laserskega resonatorja z dolžino 50 mm.

Življenjska doba črpalnega vira VCSEL je reda velikosti 10⁹ strelov, kar je za približno 1000-krat več od povprečne življenjske dobe bliskovnih luči v obstoječih sistemih. To dejstvo ima skupaj z izboljšano robustnostjo za posledico dolgoročno cenovno optimizacijo terapevtske naprave. Nadaljnja prednost uporabe črpalnega vira VCSEL je, da omogoča proženje pri bistveno večjih repeticijah, kot jih dovoljujejo obstoječe naprave na trgu. Pri slednjih so najvišje dovoljene repeticije proženja v enopulznem režimu 3 Hz, medtem, ko pri terapevtski napravi, osnovani na tehnologiji VCSEL dovoljene repeticije znašajo tudi več kot 10 kHz, kar nudi možnosti vpeljave novih operativnih protokolov.

V izvedbenem primeru kot ga prikazuje slika 2, je laserski izvor izveden na osnovi črpalnega vira VCSEL 201, model PQCW-EP-800-W0808 proizvajalca Princeton Optronics, Inc. Črpalna svetloba z valovno dolžino 808 nm je preko konveksne črpalne optike 202 sklopljena s kristalom Nd:YAG 203 z dolžino 30 mm in koncentracijo ionov Nd 1,3%. Kot pasivni preklopnik dobrote 204 je uporabljen kristal Cr⁴⁺:YAG z orientacijo <110> in začetno transmisijo 20% pri valovni dolžini 1064 nm. Izhodno zrcalo 205 je polprepustno z reflektivnostjo 50% in s krivinskim radijem -5 m. Na osnovi prej opisanega laserskega izvora je možno zasnovati miniaturizirano terapevtsko napravo za poseg SLT in/ali kapsulotomije, ki je obenem robustnejša, cenovno optimizirana in zagotavlja izboljšano ponovljivost in varnost operativnih η · posegov. Po izvedbenem primeru terapevtske naprave namenjene za operacijo SLT, kot je prikazana na sliki 3, se žarek iz laserja 301 najprej vodi skozi nelinearni kristal 302 za frekvenčno pretvorbo iz valovne dolžine 1064 nm na 532 nm. Potem žarek potuje skozi atenuator 303, ki služi za spreminjanje energije svetlobnih sunkov. Iz atenuatorja 303 potuje žarek skozi leči 304 in 305, ki zagotavita ustrezno velikost laserskega žarka na trabekularnem tkivu, ki znaša 400 pm, kar je zahteva za operativni poseg SLT. Preko dikroičnega zrcala 306, ki odbija približno 1% svetlobe z valovno dolžino 532 nm, se svetloba laserskih sunkov preusmeri na merilnik energije 307, s katerim se nadzoruje energija terapevtskega sistema. Pilotni žarek z valovno dolžino 650 nm, ki ga oddaja pilotni laser 308 služi navigaciji zdravnika pri operaciji, saj osvetljuje mesto, kamor so usmerjeni sunki z valovno dolžino 532 nm. Pilotni žarek je sklopljen z optičnim sistemom preko zrcala 309, čigar reflektivnost pri valovni dolžini 650 nm znaša blizu 100%, prepušča pa zeleno svetlobo z valovno dolžino 532 nm. Med zrcaloma 306 in 309 se nahaja zaklopni element 310, ki opravlja varnostno funkcijo blokiranja svetlobe v skladu z zahtevami standardov. Svetloba zapusti sistem preko odboja na izhodnem zrcalu 311, ki ima visoko odbojnost blizu 100% za svetlobo pri valovni dolžini 532 nm in 650 nm. Preko izhodnega zrcala se laserska svetloba preusmeri do optičnega elementa 312, s pomočjo katerega zdravnik usmeri žarek na trabekularno tkivo v očesu 313. Na podoben način, je možno zasnovati tudi optimizirano miniaturno napravo za kapsulotomijo ter napravo, ki združuje obe funkciji.

Z ustrezno optično in konstrukcijsko zasnovo laserskega izvora, je možno z uporabo črpalnega vira VCSEL doseči, da je laserski izvor primeren za uporabo pri posegu SLT in kapsulotomije, hkrati pa omogoča zasnovo rešitve za terapevtsko napravo za omenjena posega, ki zagotavlja izboljšano ponovljivost in varnost operativnih posegov, večjo robustnost naprave in omogoča njeno miniaturizacijo ter cenovno optimizacijo glede na obstoječe naprave na trgu.

Claims (7)

1. Patentni zahtevki

   1. Laserska terapevtska naprava za oftalmologijo zlasti za izvajanje operativnih posegov selektivne laserske trabekuloplastike in/ali kapsulotomije ter ostalih posegov v oftalmologiji, značilna po tem, da obsega sunkovni laserski izvor, črpan s pomočjo polprevodniškega izvora VCSEL (101), z dolžino laserskega resonatorja krajšo ali enako 50 mm in uporabljenim longitudinalnim načinom črpanja aktivnega medija (103) laserskega izvora.
2. 2. Laserska terapevtska naprava po zahtevku 1, značilna po tem, da obsega laserski izvor z resonatorjem, ki ga sestavljajo aktivni medij Nd:YAG (103), preklopnik dobrote Cr⁴⁺:YAG (106), polarizator (107) in polprepustno izhodno zrcalo (108).
3. 3. Laserska terapevtska naprava po zahtevku 1, značilna po tem, da obsega laserski izvor s pasivnim preklopnikom dobrote Cr⁴⁺:YAG (109), ki je odrezan vzdolž ravnine, določene z Millerjevimi indeksi <110>, pri čemer je pot žarkov znotraj laserskega resonatorja pravokotna na to ravnino.
4. 4. Laserska terapevtska naprava po zahtevku 1, značilna po tem, da obsega laserski izvor z monolitskim resonatorjem (110), ki ga sestavljata kristala Nd:YAG in Cr⁴⁺:YAG, ki sta med seboj togo povezana.
5. 5. Laserska terapevtska naprava po zahtevku 1, značilna po tem, da obsega laserski izvor, čigar čas trajanja izhodnega svetlobnega sunka zavzema vrednosti med 0.5 ns in 3 ns.
6. 6. Laserska terapevtska naprava po zahtevku 1, značilna po tem, da omogoča delovanje pri repeticijah med 0 Hz in 10 kHz, pri čemer repeticija predstavlja obratno vrednost časovnega presledka med dvema zaporednima izsevanima svetlobnima sunkoma, ki ga omogoča terapevtska naprava.
7. 7. Laserska terapevtska naprava po zahtevku 1, značilna po tem, da laserski izvor z resonatorjem sestavljajo aktivni medij Nd:YAG (103), čigar zadnja površina (104) ima vlogo visokoreflektivnega zrcala, preklopnik dobrote Cr⁴⁺:YAG (106), polarizator (107) in polprepustno izhodno zrcalo (108); da pri longitudinalnem črpanju vir VCSEL (101) sveti skozi črpalno optiko (102) v aktivni medij Nd:YAG (103) skozi zadnjo površino (104), pri čemer je smer propagacije izhodnih laserskih sunkov (105) enaka smeri propagacije črpalne svetlobe; da svetloba iz polarizatorja (107), ki skrbi za ustrezno polariziranost izhodne svetlobe, zapušča laser skozi polprepustno zrcalo (108).