Лазерная система для рефракционной хирургии, оказывающая щадящее воздействие на глаза
Заявлена группа изобретений, предназначенная для лечебного воздействия на глаз. Устройство содержит источник излучения, излучение которого находится в таком интервале длин волн, в котором оно вызывает реакцию в части глаза, подлежащей воздействию, и поглощается, по меньшей мере, частично, по меньшей мере, в одной части глаза, расположенной за указанной частью в направлении сетчатки (9), но перед ней. Излучение, испускаемое указанным источником, может лежать в таком интервале длин волн, в котором часть глаза, подлежащая воздействию, является частично пропускающей. Данной частью может быть роговица (1), а реакцией, вызываемой в этой части излучением, может являться абляция ткани. Реакцией, вызываемой излучением в части, подлежащей воздействию, может быть также индуцированная лазерным излучением оптическая перфорация ткани (именуемая также фоторазрывом). Источником излучения может являться лазер. Интервал длин волн, испускаемых данным источником, расположен от 1600 нм до 1700 нм. Использование заявленной группы позволяет снизить количество и выраженность побочных эффектов в виде повреждения окружающих, не подлежащих воздействию, тканей глаза. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники
Изобретение относится к лазерной системе для рефракционной хирургии, оказывающей щадящее воздействие на глаза, и к щадящему рефракционному способу лечебного воздействия на глаз.
Уровень техники
В офтальмологии под "рефракционной хирургией" посредством лазеров понимается взаимодействие лазерного излучения с частями глаза с целью изменения рефракционных свойств глаза и, следовательно, его изображающих свойств для устранения или, по меньшей мере, ослабления дефектов зрения.
Особенно важным примером рефракционной хирургии является коррекция дефектного зрения посредством метода LASIK (laser in-situ keratomileusis - лазерный интрастромальный кератомилез). При использовании метода LASIK согласно уровню техники роговицу сначала надрезают в поперечном направлении, например, микрокератомом, после чего отгибают в сторону выделенный таким образом маленький поверхностный участок (называемый также лоскутом). Затем используют лазерное излучение, чтобы осуществить так называемую абляцию внутри стромы роговицы, т.е. удаление ее ткани в соответствии с расчетным профилем абляции. После этого лоскут возвращают в начальное положение, и заживление происходит относительно безболезненно и быстро. В результате данной операции роговица приобретает другие изображающие свойства, соответствующие устранению или ослаблению дефекта зрения.
Обычно согласно уровню техники описанный поперечный надрез роговицы производится с помощью так называемого микрокератома, т.е. механического осциллирующего лезвия. Сравнительно недавно стали применяться также так называемые фемтосекундные микрокератомы, в которых фемтосекундные лазерные импульсы фокусируются в ткань роговицы, чтобы сформировать в ней посредством фокусирования излучения в близкорасположенные точки так называемую индуцированную лазером перфорацию (обеспечить так называемый фоторазрыв ткани роговицы лазерным излучением). Эти разрушения роговичной ткани производятся таким образом, что в итоге формируется срез, аналогичный производимому механическим микрокератомом.
В зависимости от характера воздействия (срезания или абляции) и/или типа ткани при осуществлении лазерно-оптической хирургии глаза используют лазерное излучение с различными длинами волн и/или длительностями импульса. Для выполнения срезов в роговице (например, при формировании лоскута) обычно применяют лазерное излучение в интервале длин волн примерно 340-350 нм или в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне, например между 1000 и 1100 нм, при длительности импульса, лежащей в фемтосекундном диапазоне. Подобную систему называют также фемтосекундным микрокератомом. В отличие от этого, для фотоабляции ткани стромы обычно применяют лазерное излучение в УФ диапазоне длин волн, например с длиной волны 193 нм, причем используемая длительность импульса может быть большей, вплоть до перехода в наносекундный диапазон.
Обычно при срезании лоскута с помощью фемтосекундного лазера имеет место пропускание роговицей примерно 40% энергии. Эта энергия, прошедшая сквозь роговицу, может оказать сильное воздействие на глаз, что проявляется в побочных эффектах у пациента, например в так называемом TLS-синдроме (transient light syndrome, "синдром временной светобоязни"), присутствующем в течение нескольких месяцев.
Если для срезания лоскута используется фемтосекундный лазер с длиной волны в видимой области, например титан-сапфировый лазер, генерирующий на длинах волн 710-810 нм, или ИК система с удвоением частоты, генерирующая на длине волны примерно 517 нм, во время операции пациент испытывает недопустимую визуальную нагрузку.
Ультрафиолетовые (УФ) фемтосекундные лазерные системы, использующие утроение частоты (третью гармонику) ИК излучения, испускают излучение на длине волны 345 нм. На этой длине волны происходит максимально эффективное преобразование энергии лазерного пучка при протекании процесса фоторазрыва. Тем не менее, около 5% энергии проникает в глубину глаза и поглощается в хрусталике. Кроме того, возникает флуоресценция в синей области с максимумом у 440 нм, что соответствует пику так называемого эффекта опасности синего цвета (blue-light hazard) и, что самое важное, приводит к повреждению сетчатки.
В WO 89/06519 A2 описано использование длин волн в интервале 1400-1800 нм в интрастромальном кератомилезе с целью изменения кривизны роговицы.
В US 6258082 B1 описан диодный лазер, излучающий на длинах волн 980 нм, 1,5 мкм и 1,9 мкм, а также Er:YAG лазер с диодной накачкой, излучающий на длине волны около 2,94 мкм. Излучение, испускаемое этим лазером, используется при фоторефракционной кератэктомии, фототерапевтической кератэктомии, а также при интростромальной фотокератэктомии и в методах LASIK и LASE (полностью лазерный кератомилез).
В US 5656186 рассматривается абляция и индуцированная лазером перфорация роговицы с применением лазерных импульсов длительностью от 150 фс до 7 нс. Для этой цели использовалось излучение с длиной волны 770 нм.
Статья Ripin et al. Generation of 20-fs pulses by prismless Cr4+:YAG laser, "Optics Letter", Vol.27, No.1, 1 January 2002, описывает Cr4+:YAG лазер, в котором в случае беспризменной схемы регистрировались импульсы короче 20 фс. Импульсы имели максимум у 1450 нм, а в интервале 1310-500 нм их интенсивность превышала половину максимальной. С использованием логарифмической шкалы было возможно наблюдать спектр в области от 1140 нм до 1700 нм, что соответствовало границе рабочего диапазона использованного спектрального прибора.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения состоит в создании устройства для щадящего лечебного воздействия на глаз.
Данная задача достигнута разработкой устройства для лечебного воздействия на глаз согласно п.1 формулы изобретения. Излучение, испускаемое источником излучения, лежит в таком интервале длин волн, в котором оно вызывает реакцию в части глаза, подлежащей воздействию, и поглощается, по меньшей мере, частично, по меньшей мере, в одной части глаза, расположенной за указанной частью в направлении сетчатки. Преимуществом такого выполнения является то, что излучение, проходящее через данную часть, поглощается в ней, и это позволяет предотвратить повреждение структур, расположенных за той частью глаза, на которую производится воздействие.
Излучение, испускаемое указанным источником, может лежать в таком интервале длин волн, в котором часть глаза, подлежащая воздействию, является частично пропускающей.
Указанной частью глаза может быть роговица. Излучение, прошедшее через роговицу, может быть поглощено, например, внутриглазной жидкостью. Как следствие, может быть предотвращен вредный эффект для частей, расположенных за внутриглазной жидкостью, например для хрусталика или сетчатки.
Реакцией, вызываемой в зоне, подвергаемой лечебному воздействию излучения, может быть абляция ткани. Абляция ткани позволяет изменить профиль роговицы, чтобы скорректировать соответствующий дефект зрения. Такой реакцией может быть также индуцированная лазером оптическая перфорация ткани (фоторазрыв). Индуцированную лазером перфорацию (фоторазрыв) можно использовать для получения среза в роговице. Источником излучения может быть лазерный источник. Для получения индуцированной лазером перфорации может быть применен фемтосекундный лазер.
Интервал длин волн излучения, испускаемого источником излучения, расположен от около 1600 нм до около 1700 нм, предпочтительно от около 1625 нм до около 1675 нм и наиболее предпочтительно от примерно 1640 нм до примерно 1660 нм. При названных значениях интервала длин волн роговица пропускает излучение, но излучение, прошедшее через роговицу, поглощается, по меньшей мере, в одной из частей глаза, расположенных между роговицей и сетчаткой, в основном, внутриглазной жидкостью. В результате может быть предотвращено вредное влияние на структуры, расположенные за роговицей, например на хрусталик или сетчатку. В качестве фемтосекундных лазерных систем для интервала длин волн 1600-1700 нм могут быть использованы, в частности, системы на основе Co:MgF2 лазера и Cr:YAG лазера.
Способ лечебного воздействия на глаз использует излучение в таком интервале длин волн, в котором оно вызывает реакцию в части, подлежащей воздействию, и поглощается, по меньшей мере, частично, по меньшей мере, в одной из частей глаза, расположенной за указанной частью в направлении сетчатки.
Преимуществом такого решения является то, что излучение, выходящее из части, подлежащей воздействию, поглощается, и это позволяет предотвратить вредное влияние на структуры, расположенные за той частью глаза, на которую производится воздействие.
Часть глаза, подлежащая воздействию, может быть в значительной степени прозрачной в указанном интервале длин волн. Данной частью может являться роговица. Как было упомянуто, оптическое излучение, проходящее через роговицу, может быть поглощено, например, внутриглазной жидкостью. Как следствие, может быть предотвращено вредное влияние на структуры, расположенные за внутриглазной жидкостью, например на зрачок, хрусталик, стекловидное тело или сетчатку.
Реакцией, вызываемой в зоне, подвергаемой лечебному воздействию излучением, может быть абляция ткани. Такой реакцией может быть также индуцированная лазером оптическая перфорация ткани. Источником излучения может быть лазерный источник.
Интервал длин волн излучения, испускаемого источником излучения, расположен от около 1600 нм до около 1700 нм, предпочтительно от около 1625 нм до около 1675 нм и наиболее предпочтительно от примерно 1640 нм до примерно 1660 нм. Как было упомянуто, при названных значениях интервала длин волн роговица пропускает излучение, причем излучение, прошедшее через роговицу, поглощается внутриглазной жидкостью. В результате может быть предотвращено вредное влияние на структуры, расположенные за внутриглазной жидкостью, например на зрачок, хрусталик, стекловидное тело или сетчатку.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 представлена модель глаза по Гульстранду-Легранду.
На фиг.2 приведены графики, характеризующие пропускание роговицы.
На фиг.3 приведены графики, характеризующие пропускание внутриглазной жидкости.
Осуществление изобретения
Специалисту в области офтальмологии и, в частности, рефракционной хирургии, известны источники излучения, пригодные для осуществления абляции и среза. Данные источники включают источники лазерного излучения. Как было упомянуто, для получения срезов применяют импульсы с длительностью в фемтосекундном диапазоне, а для абляции используют импульсы большей длительности. Для адаптации длины волны лазера к конкретному приложению могут применяться умножители частоты. Соответствующие лазерные системы известны специалисту в данной области и не требуют более подробного описания.
На фиг.1 представлена модель глаза по Гульстранду-Легранду. У роговицы 1 имеются передняя и задняя поверхности 2, 3. Позади задней поверхности 3 роговицы 1 находится внутриглазная жидкость 4. За внутриглазной жидкостью 4 находится хрусталик 5, имеющий переднюю и заднюю поверхности 6, 7. С задней стороны к хрусталику примыкает стекловидное тело 8. За стекловидным телом 8 расположена сетчатка 9. Свет входит в глаз через роговицу 1, создавая изображение на сетчатке 9.
Как было упомянуто, в рефракционной хирургии для получения среза в роговице 1 посредством фемтосекундного лазера создается индуцированная лазером перфорация. При этом известно, что в процессе получения указанной перфорации роговицы 1 лазерное излучение поглощается не полностью. В случае известных устройств для лечебного воздействия на глаз часть лазерного излучения, не поглощенная роговицей 1, проходит через внутриглазную жидкость 4, хрусталик 5 и стекловидное тело 8 и попадает на сетчатку 9. В зависимости от используемой длины волны у пациента могут возникать побочные эффекты, например вышеупомянутый TLS-синдром или повреждение сетчатки 9, обусловленное эффектом опасности синего цвета.
Аналогично, в случае абляции ткани роговицы 1 для целей коррекции дефектного зрения посредством известных устройств для воздействия на глаз часть излучения, не поглощенная роговицей 1, может проходить через внутриглазную жидкость 4, хрусталик 5 и стекловидное тело 8 и попадать на сетчатку 9. В этом случае также возникают описанные побочные эффекты, зависящие от применяемой длины волны. В отличие от этого, излучение эксимерного лазера, имеющее длину волны 193 нм, полностью поглощается роговицей.
На фиг.2 и 3 приведены графики, иллюстрирующие соответственно коэффициенты пропускания роговицы и внутриглазной жидкости. На фиг.2 сплошная линия соответствует полному пропусканию роговицы 1, определенному по измерению на 6 глазах. График 1 на фиг.2 соответствует прямому пропусканию для глаза ребенка четырех с половиной лет, а график 2 - прямому пропусканию для глаза человека 53 лет.
В случае осуществления и срезания, и абляции роговица является упомянутой частью глаза, подлежащей воздействию. При этом воздействие может иметь место не только на поверхности роговицы 1, но и в более глубоких ее зонах. Следовательно, интервал длин волн, выбираемый для осуществления лечебного воздействия на глаз, должен быть таким, чтобы роговица 1 в этом интервале была частично прозрачной. Согласно фиг.2 пригодными для этой цели являются интервалы длин волны от 300 нм до 1300 нм и от 1600 нм до 1700 нм.
Было установлено, что вышеописанные побочные эффекты могут быть предотвращены, если излучение, не поглощенное в части глаза, подлежащей воздействию, т.е. в роговице, поглощается в части, расположенной за ней. В таком случае излучение, не поглощенное в роговице, не может достичь, например, хрусталика и/или сетчатки 9.
Соответственно, предлагается, чтобы интервал длин волн, используемый при осуществлении воздействия на роговицу 1, был расположен от около 1600 нм до около 1700 нм, поскольку в этом интервале внутриглазная жидкость 4 имеет сравнительно низкое пропускание. Как следствие, поглощение излучения, не поглощенного в роговице 1, происходит в поглощающей части глаза, расположенной максимально близко к роговице 1, так что оно не может пройти через зрачок, хрусталик 5 и стекловидное тело 8 и попасть на сетчатку 9, или может достичь сетчатки, только будучи ослабленным в результате поглощения внутриглазной жидкостью 4. В результате в значительной степени предотвращается повреждение других частей глаза или нанесение им вреда, включая описанные побочные эффекты.
1. Устройство для срезания лоскута роговицы (1), производящее срез в роговице и содержащее источник лазерного излучения, который испускает импульсы излучения фемтосекундного диапазона для выполнения среза в роговице (1), при этом излучение, испускаемое указанным источником, лежит в таком интервале длин волн, в котором оно вызывает реакцию в роговице (1) глаза, состоящую в индуцированной лазерным излучением оптической перфорации роговичной ткани, отличающееся тем, что излучение в указанном интервале длин волн в значительной степени поглощается, по меньшей мере, в одной из частей глаза, расположенных между роговицей (1) и сетчаткой (9), а указанный интервал длин волн расположен от 1600 нм до 1700 нм.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источником лазерного излучения является Co:MgF2 лазер или Cr:YAG лазер.
3. Способ срезания лоскута роговицы глаза, включающий следующие шаги: обеспечение наличия источника излучения, формирующего импульсный лазерный пучок с длительностью в фемтосекундном диапазоне, направление лазерного пучка на глаз, подлежащий лечению, при этом лазерный пучок имеет длины волн, лежащие в таком интервале, в котором излучение вызывает реакцию роговицы глаза и в значительной степени поглощается, по меньшей мере, одной частью глаза, расположенной за роговицей в направлении сетчатки, реакция, вызываемая в роговице лазерным излучением, состоит в индуцированной лазерным излучением оптической перфорации ткани, а излучение, испускаемое указанным источником, лежит в интервале длин волн от 1600 нм до 1700 нм.
