СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ФРАГМЕНТАЦИИ ЯДРА ХРУСТАЛИКА Российский патент 2011 года по МПК A61F9/08 

Изобретение относится к офтальмохирургии, в частности к изменению свойств хрусталика глаза лучом лазера.

Известен патент RU 2375998 (С1), в котором описан способ лазерной фрагментации ядра хрусталика, в котором разрушают ядро хрусталика через тоннельный доступ лучом Nd:YAG лазера. Однако подобная процедура не может быть выполнена с высокой точностью. Есть вероятность повреждения соседних участков глаза.

Известна заявка US 2009171327 (А1), в которой описан метод лазерной обработки хрусталика путем формирования «пузырьков» внутри твердой линзы. Для разрушения частей хрусталика используется несколько проходов, соответственно время процедуры существенно увеличивается.

Воздействие фемтосекундного лазера, лазера с длительностью импульса порядка десятка или сотни фемтосекунд отличается тем, что излучение лазера воздействует на вещество только в области фокальной перетяжки, не затрагивая соседних областей. При этом за время действия импульса не успевают развиться нежелательные явления, такие как гидроудар, температурные волны и другие, имеющие место при длительностях импульса, превышающих 1 пс. То есть фемтосекундный лазер воздействует локально и без последствий для окружающих тканей.

Задачей изобретения является создание способа лазерной фрагментации ядра хрусталика лучом фемтосекундного лазера.

Способ лазерной фрагментации ядра хрусталика лучом фемтосекундного лазера, при котором формируют пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера, для которого ткани глаза являются прозрачными, фокусируют в объем хрусталика глаза через передний отрезок глаза для формирования области разрушения, сканируют лазерным лучом так, что при каждом импульсе фемтосекундного лазера формируют цилиндрическую полость разрушения в ткани глаза с длиной цилиндрической области, хотя бы в два раза превышающей диаметр цилиндрической области, длину цилиндрической области последующих импульсов изменяют в процессе воздействия. При воздействии на хрусталик глаза лучом фемтосекундного лазера необходимо разрушить ткань хрусталика. Управляя энергией импульса лазера, апертурой пучка можно изменять длину цилиндрической полости и таким образом разрушать ткань хрусталика за один проход луча так, чтобы формировать суммарную область разрушения специальной расчетной формы. Это позволяет существенно сократить время процедуры при проведении операций на хрусталике и при этом обеспечить высокую точность воздействия такую, что соседние ткани будут не повреждены.

Формируют параллельный пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера с расходимостью не более 1 мРад, фокусируют параллельный пучок на глубину, большую расчетной глубины, на длину цилиндрической области так, чтобы создать в фокальной области плотность излучения выше плотности пробоя за счет самофокусировки. Эффект самофокусировки позволяет формировать цилиндрические полости разрушения, которые развиваются от расчетной точки фокуса против направления падения луча лазера, поэтому расчетную глубину фокусировки необходимо увеличить на длину получаемого цилиндра. При большей расходимости лазерного излучения возрастает пороговое значение энергии импульса лазера, при котором достижим эффект самофокусировки, то есть требуются большие энергии импульса.

Формируют параллельный пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера с расходимостью не более 1 мРад, фокусируют параллельный пучок на расчетную глубину так, чтобы создать в фокальной области плотность излучения выше плотности пробоя за счет продольной сферической аберрации. Данный тип продольной сферической аберрации возникает из-за преломления лазерного излучения на границе двух сред. Цилиндрическую полость разрушения в прозрачной среде лучом фемтосекундного лазера можно получить за счет использования продольной сферической аберрации.

Частоту следования импульсов фемтосекундного лазера, размер фокальной области и скорость перемещения фокальной области выбирают так, чтобы фокальные области следующих друг за другом импульсов перекрывались. При фокусировке последующих лазерных импульсов в область, которая была подвергнута действию лазерного излучения, для полости разрушения требуется меньшая энергия импульса фемтосекундного лазера, что делает способ более безопасным.

Техническим результатом предлагаемого способа является существенное сокращение времени проведения процедуры при обеспечении точности воздействия и безопасности.

В качестве доказательства возможности осуществления изобретения приводится пример экспериментальной реализации предлагаемого решения.

На фиг.1 представлены фотографии цилиндрических полостей, образованных в образце РММА (n~1.3) при воздействии импульсов фемтосекундного лазера. Фиг.1 а представляет последовательность цилиндрических полостей одинаковой длины при неизменных параметрах лазерных импульсов. На фиг.1б-1в последовательность импульсов такая, что размер (высота) цилиндрической полости разрушения от каждого лазерного импульса меняется (медленнее - фиг.1б или быстрее - фиг.1в) вследствие изменения параметров импульсов энергии импульса и апертуры лазерного пучка.

В качестве источника излучения выбран Ib:YAG лазер с диапазоном длин волн 1,02-1,08 мкм, длительностью импульса до 100 фемтосекунд, энергией в импульсе менее 10 мкДж. Способ осуществляется следующим образом. Лазерное излучение с нужной длиной волны фокусируют в объем хрусталика через передний отрезок глаза. Каждый импульс лазера формирует в хрусталике цилиндрическую полость разрушения с длиной до 150 мкм, диаметр цилиндрической полости составляет порядка 2 мкм. Каждый последующий импульс лазерного излучения попадает в соседнюю с предыдущим импульсом область, формируя общий объем разрушенных тканей. На фиг.1а, 1б и 1в показаны импульсы, разнесенные в пространстве, для отражения того факта, что размером цилиндрических полостей разрушения можно управлять за счет изменения энергии импульса или апертуры лазерного пучка. В дальнейшем продукты разрушения аспирируют. При этом тоннельный доступ к хрусталику глаза нужен только для удаления продуктов разрушения. Изменяя по определенному алгоритму размер цилиндрических полостей разрушения от одного лазерного импульса (как показано на фиг.2), можно формировать полости разрушения нужного объема, формы и т.д. за один проход, в зависимости от каждого конкретного случая. При этом возможно разрушение как отдельных частей, так и всего объема хрусталика с высокой точностью. На фиг.2а, 2б представлены сечения хрусталика в плоскостях параллельных оптической оси, в которых разрушения в виде цилиндрических полостей произведены по заданному закону, локализованных в нужной области хрусталика (в центральной части фиг.2а и в периферийной фиг.2б областях). На фиг.2в показан один из алгоритмов сканирования лазерных импульсов в сечении, нормальном к оптической оси, по которому формируются цилиндрические области разрушения.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить точные и безопасные операции по фрагментации ядра хрусталика за минимальное время.

Изобретение относится к офтальмохирургии и предназначено для лазерной фрагментации ядра хрусталика глаза лучом фемтосекундного лазера. При каждом импульсе формируют цилиндрическую полость разрушения, размером которой управляют в процессе воздействия. Способ позволяет существенно сократить время проведения процедуры. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ лазерной фрагментации ядра хрусталика лучом фемтосекундного лазера, при котором формируют пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера, для которого ткани глаза являются прозрачными, фокусируют в объем хрусталика глаза через передний отрезок глаза для формирования области разрушения, сканируют лазерным лучом, отличающийся тем, что при каждом импульсе фемтосекундного лазера формируют цилиндрическую полость разрушения в ткани глаза, с длиной цилиндрической области, хотя бы в два раза превышающей диаметр цилиндрической области, длину цилиндрической полости разрушения от последующих импульсов изменяют в процессе воздействия.

2. Способ лазерной фрагментации ядра хрусталика лучом фемтосекундного лазера по п.1, отличающийся тем, что формируют параллельный пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера с расходимостью не более 1 мРад, фокусируют параллельный пучок на глубину, большую расчетной глубины на длину цилиндрической области так, чтобы создать в фокальной области плотность излучения выше плотности пробоя за счет самофокусировки.

3. Способ лазерной фрагментации ядра хрусталика лучом фемтосекундного лазера по п.1, отличающийся тем, что формируют параллельный пучок лазерного излучения фемтосекундного лазера с расходимостью не более 1 мРад, фокусируют параллельный пучок на расчетную глубину так, чтобы создать в фокальной области плотность излучения выше плотности пробоя за счет продольной сферической аберрации.

4. Способ лазерной фрагментации ядра хрусталика лучом фемтосекундного лазера по пп.1-3, отличающийся тем, что частоту следования импульсов фемтосекундного лазера, размер фокальной области и скорость перемещения фокальной области выбирают так, чтобы фокальные области следующих друг за другом импульсов перекрывались.