устройство для хирургической коррекции аномалий рефракции глаза

Формула изобретения

Устройство для хирургической коррекции аномалий рефракции глаза, содержащее ультрафиолетовый импульсный лазер с выходным пучком прямоугольного сечения, расположенные по направлению пучка лазера диафрагму, оптический сканер для управления пучком лазера, выходную линзу, отличающееся тем, что выходной пучок лазера связан с входом цилиндрического телескопа, заключенного в корпус и состоящего из цилиндрических линз, при этом кратность цилиндрического телескопа равна отношению большой и малой сторон прямоугольного сечения пучка лазера, а входная линза цилиндрического телескопа имеет матовую поверхность на передней грани.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии, и предназначено для коррекции аномалий рефракции глаза.

Известна установка для коррекции роговицы глаза, реализующая указанный способ (патент США № US RE37504 Е, кл. 606/5, от 8 января 2002 г.). Данная установка содержит хирургический импульсно-периодический УФ-лазер, установленные на общей с хирургическим лазером оптической оси диафрагму, двухкоординатный гальваносканер, проекционную линзу, формирующую на поверхности глаза пациента световое аблирующее пятно излучения УФ-лазера, поворотное дихроичное зеркало, центрирующий лазер видимого диапазона, компьютерную систему управления и микроскоп. Недостатком известного устройства является неравномерное распределение плотности энергии в пятне лазера, что приводит к большой шероховатости поверхности роговицы и может приводить к нестабильным рефракционным результатам и к послеоперационному астигматизму.

Наиболее близким к предлагаемому является установка для коррекции роговицы глаза (патент RU 2230538 C1, от 26 декабря 2002 г.). Лазерная установка содержит хирургический импульсно-периодический лазер, расположенные на общей с хирургическим лазером оптической оси: сменную диафрагму, двухкоординатный гальваносканер, проекционную линзу, поворотное дихраичное зеркало, микроскоп, центрирующий лазер видимого диапазона, компьютерную систему управления и фоточувствительное устройство определения относительных координат аблирующего пятна, соединенное с системой управления.

Недостатком данного устройства является то, что из выходного пучка лазера при помощи диафрагмы вырезается наиболее равномерная область, которая далее поступает в оптический тракт. Эта область исходно содержит в себе неоднородности выходного пучка, которые усиливаются при долговременной работе лазера за счет загрязнения зеркал. На этом этапе теряется значительная часть энергии. Кроме того, при прогреве лазера меняется распределение выходной энергии и соответственно меняется распределение внутри диафрагмы. Это приводит к большой шероховатости поверхности роговицы и может приводить к нестабильным рефракционным результатам.

Цель изобретения - обеспечение максимально гладкой поверхности роговицы при проведении рефракционных операций за счет повышения качества и стабильности гауссова распределения в пятне лазера, перемещающегося по поверхности роговицы в соответствии с заданным алгоритмом.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем ультрафиолетовый импульсный лазер с выходным пучком прямоугольного сечения, оптический сканер для управления лазерным пучком, диафрагму, выходную линзу и устройство формирования пучка, последнее выполнено в виде цилиндрического телескопа, состоящего из двух цилиндрических линз, причем плоская поверхность входной цилиндрической линзы является матовой поверхностью с заданной степенью шероховатости, обеспечивающей формирование гауссова распределения плотности энергии лазерного пучка на выходе телескопа.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит ультрафиолетовый импульсный лазер 1, заключенный в корпус цилиндрический телескоп 2, состоящий из цилиндрической линзы 3 с матовой поверхностью 5 и цилиндрической линзы 4, диафрагму 6, сканер 7, выходную линзу 8.

Устройство работает следующим образом:

Пучок ультрафиолетового импульсного лазера 1 с длиной волны 193 нм, с прямоугольным сечением M×N (где М - большая сторона прямоугольника, а N - малая) и неравномерным распределением энергии проходит через цилиндрический телескоп 2, состоящий из цилиндрических линз 3 и 4. Кратность телескопа равна отношению K=M/N, что обеспечивает преобразование прямоугольного пучка в квадратный с сечением N×N. Распределение плотности энергии в пучке на выходе лазера неравномерно. В сечении пучка, проходящем через центр пучка по короткой оси, распределение близко к гауссову, а по длинной оси оно представляет собой неравномерную полку с заваленными краями. Преобразование пучка из прямоугольного в квадратный приводит к выравниванию энергии в пучке, и он становится близким к гауссову по двум взаимноперпендикулярным сечениям. Но качество пучка и в этом случае остается плохим, так как в распределении энергии наблюдаются сильные неоднородности. Кроме того, эти неоднородности нестабильны и зависят от загрязнения зеркал резонатора лазера, степени прогрева лазера, энергии накачки и частоты импульсов.

За счет распространения пучка через матовую (рассеивающую) поверхность 5 на передней грани цилиндрической линзы 3 распределение энергии по поперечным осям становится гауссовым. Матовая поверхность преобразует пучок в гауссов, делая его идеально гладким. Рассеивающая поверхность 5 изготавливается с такой степенью шероховатости, чтобы рассеяние лазерного излучения происходило в заданный телесный угол . Матовую поверхность можно представить в виде хаотического набора впадин и вершин с характерным масштабом 30-80 мкм. Пучок лазера с размером, например, M×N мм можно рассматривать как совокупность элементарных пучков по размерам, сравнимыми с неоднородностями матовой поверхности. Каждый элементарный пучок рассеивается на соответствующем участке поверхности в телесный угол, величина которого зависит от масштаба и высоты неоднородности. Рассеянные пучки перекрывают друг друга, и за счет этого на выходе телескопа получается стабильное гладкое гауссово распределение энергии. При размерах пучка 2×6 мм удобно использовать трехкратный цилиндрический телескоп для получения на выходе пучка с размером 2х2 мм.

Далее квадратный пучок обрезается круглой диафрагмой по уровню порога абляции (примерно 13% от максимальной энергии гауссова распределения) и превращается в пучок с круглым сечением. Диаметр диафрагмы выбирается близким по размеру к N для максимального использования энергии лазера.

Далее пучок попадает на зеркало сканера 7, который может направлять пучок в заданную точку поверхности роговицы с частотой до 500 Гц. Линза 8 преобразует диаметр пучка на диафрагме в заданный размер пучка на поверхности роговицы 9.

Пациент проходит обследование на диагностической аппаратуре, и на основе этих данных производится расчет операции. В процессе операции компьютер дает команду сканеру направить пучок в заданные координаты, а лазеру команду на излучение импульса. Этот процесс продолжается до тех пор, пока лазер не отстреляет все расчетные точки. Таким образом, испаряя роговичную ткань по заданному алгоритму, можно корригировать миопию, гиперметропию, миопический и гиперметропический астигматизм и другие аномалии рефракции глаза.

При работе ультрафиолетового импульсного лазера наблюдается нестабильность параметров от времени. В некоторых аналогичных установках из исходного пучка лазера вырезается наиболее равномерная часть при помощи диафрагмы. При прогреве лазера пучок меняет свое положение, и в части пучка, вырезанной диафрагмой, непредсказуемо меняется распределение энергии, что приводит к увеличению шероховатости поверхности роговицы, изменению калибровки по энергии и к нестабильности результатов.

Предлагаемое устройство полностью исключает этот недостаток, так как обеспечивает стабильность распределения энергии в выходном пучке при небольших изменениях направления пучка лазера.

При работе лазера в течение нескольких дней его выходная энергия падает и для поддержания заданного уровня требуется повышать энергию накачки, что, в свою очередь, приводит к изменению распределения энергии и увеличению шероховатости поверхности, то есть ухудшению ее качества.

При длительной работе лазера в течение нескольких месяцев происходит загрязнение зеркал резонатора и зеркал оптической системы, что приводит к изменению распределения энергии.

Предлагаемое устройство полностью исключает эти недостатки, так как обеспечивает стабильность распределения энергии в пятне на поверхности роговицы, несмотря на изменения в выходном пучке лазера и загрязнение оптического тракта.

После цилиндрического телескопа пучок остается параллельным, а следовательно, размер пятна не будет изменяться при отклонениях поверхности роговицы от фокальной плоскости. Эта особенность дает возможность упростить систему слежения за глазом и делать ее двумерной вместо трехмерной.