УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРЕЗА РОГОВИЦЫ ГЛАЗА ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2014 года по МПК A61F9/01 

Область техники

Изобретение относится к выполнению разрезов в роговице глаза человека посредством сфокусированного лазерного излучения и, в особенности, к использованию такого излучения для формирования лоскута роговицы при осуществлении метода LASIK (laser in situ keratomileusis - лазерный интрастромальный кератомилез).

Уровень техники

Часто используемой технологией исправления визуальных дефектов глаза человека, таких, например, как миопия, дальнозоркость или астигматизм, является метод LASIK, согласно которому сначала в наружной части роговицы вырезают маленький диск и отгибают его наружу, открывая участки роговичной ткани, лежащие ниже. Затем эти открытые участки обрабатывают, используя абляцию посредством сфокусированного лазерного УФ излучения, причем роговичный материал удаляют в соответствии с профилем абляции, выбранным индивидуально для пациента. Маленький диск, который специалисты обычно называют лоскутом, не отсоединяют полностью от остальной роговичной ткани, оставляя соединительный участок, как правило, называемый специалистами петлей. Это позволяет просто отогнуть лоскут и, главное, по завершении абляции просто уложить его обратно. При этом после возвращения лоскута на место происходит изменение формы передней поверхности роговицы, вызванное удалением материала, вследствие чего изменяются рефракторные свойства роговицы и, таким образом, всей системы, образованной глазом. За счет надлежащего выбора профиля абляции можно гарантировать, что визуальный дефект будет по меньшей мере существенно ослаблен, а в лучшем случае почти полностью устранен.

Из уровня техники известны различные процедуры формирования лоскута. В одной из них используют механический микрокератом, который представляет собой микрохирургический скальпель, режущей кромкой которого разрезают роговицу, причем обычно эта кромка работает в осциллирующем режиме. В другой процедуре, которая далее будет описана более подробно в связи с настоящим изобретением, при формировании лоскута применяют сфокусированное лазерное излучение с малой длительностью импульсов. В этом варианте обычно используют лазерное излучение с длительностями импульсов в фемтосекундном диапазоне, например, в границах нескольких сотен фемтосекунд. В добавление к сказанному, длина волны лазерного излучения, как правило, превышает примерно 300 нм, что позволяет излучаемой энергии глубоко проникать в роговичную ткань. Варианты LASIK, в ходе которых лоскут формируют посредством лазерного излучения с такой малой длительностью импульсов, часто именуют fs-LASIK.

При применении сфокусированного лазерного излучения для выполнения разрезов в прозрачном материале (прозрачном для лазерного излучения) в качестве физического эффекта используют так называемый оптический пробой, индуцированный лазером. По существу, он реализуется в виде фотодеструкции облученной ткани в фокальной зоне пучка лазерного излучения, которое обеспечивает локальное испарение облучаемого материала в фокальной точке. Во время рабочего процесса выделяются газы, часть которых не отводится наружу и собирается во внутренних полостях или поглощается прилегающим материалом. Было показано, что в ходе воздействия на глаз человека по методу LASIK присутствие в роговице газов, выделяющихся во время формирования лоскута, может привести к проблемам при последующей лазерной абляции. В частности, оказалось, что эти газы могут затруднить прецизионное отслеживание движения глаза, так называемый ′′ай-трекинг′′ (eye-tracking), посредством соответствующего офтальмологического устройства (′′ай-трекера′′). Лазерные системы, используемые для абляции роговичной ткани, часто оснащены таким ай-трекером, регистрирующим перемещения глаза во время лазерной обработки и соответствующим образом заново позиционирующим лазерное излучение. Как правило, ай-трекеры сконструированы в виде камеры с надлежащим программным обеспечением оценки изображения, т.е. оцениваются изображения, зарегистрированные камерой, и детектируются изменения положения глаза, часто такая программа оценивает характерные особенности глаза, например специфические точки радужной оболочки и/или центр зрачка, и/или верхнюю точку роговицы, и/или лимбус. Было показано, что скопления газа, выделившегося в ходе формирования лоскута и остающегося в роговице, могут препятствовать наблюдению этих характерных особенностей глаза. Разумеется, для успеха операции абсолютно необходимо прецизионное функционирование ай-трекера.

Раскрытие изобретения

Изобретение направлено на создание технического решения, позволяющего при осуществлении лечебного воздействия методом LASIK повысить вероятность успешной операции путем устранения риска нежелательных скоплений газа, выделяющегося в ходе формирования лоскута.

В рамках поставленной задачи изобретение предлагает устройство для выполнения разреза в роговице глаза человека сфокусированным импульсным лазерным излучением. Устройство содержит регулируемые компоненты, производящие локальное позиционирование фокуса пучка, и управляющий компьютер, осуществляющий управление этими компонентами согласно заложенной в нем программе управления. В программе находятся команды, которые при исполнении их компьютером обеспечивают выполнение в роговице контура разреза, образующего лоскут. Согласно изобретению контур разреза дополнительно включает в себя также вспомогательный разрез, соединенный с разрезом, образующим лоскут, и локально доходящий до поверхности роговицы. Таким образом, вспомогательный разрез соединяет ее с разрезом, образующим лоскут. В таком варианте газы, выделяющиеся во время хирургического процесса, имеют возможность пройти к поверхности роговицы и, таким образом, покинуть роговичную ткань. Так можно избежать проникновения этих газов в критические зоны ткани глаза. Кроме того, появляется возможность в ходе последующей лазерной абляции лучше избегать любых повреждений ай-трекера.

Упомянутое выше понятие о локальной (пространственной) последовательности выполнения вспомогательного разреза использовано только для того, чтобы избежать путаницы с последовательностью во времени в ходе выполнения данного разреза. Соображения, касающиеся определенной локальной последовательности выполнения разреза (или участка разреза), в данном случае не имеют общего характера и не заключают в себе какого-либо утверждения про последовательность этапов во времени, соблюдаемую в ходе выполнения разреза. Соответственно, разрез, о котором сказано, что его локально проводят от определенного первого положения до определенного второго положения, вполне можно выполнить во времени в обратной последовательности.

В своей предпочтительной конфигурации вспомогательный разрез локально (пространственно) начинается непосредственно от разреза, образующего лоскут, и локально проходит от него до поверхности роговицы. Однако должно быть также понятно, что перед этим внутри роговичной ткани, прилегающей к первому разрезу, хирургическим путем создаются один или более карманов (одна или более полостей) для газа, а вспомогательный разрез локально проходит от этих карманов (полостей) к поверхности роговицы.

Вспомогательный разрез можно выполнить плоским и, если это желательно, по существу, в виде двумерного плоского канала, для которого соотношение длины, ширины и угла наклона можно варьировать. Каналу по всей его длине можно придать, по существу, постоянную ширину, хотя не исключается и выполнение канала с переменной шириной. Для выполнения вспомогательного разреза может оказаться достаточным произвести фотодеструкцию в точках, расположенных только в одной плоскости. Если желательно увеличить поперечное сечение канала, можно расположить точки фотодеструкции также и в двух или более плоскостях, расположенных одна над другой.

В своей предпочтительной конфигурации вспомогательный разрез соединен с разрезом, образующим лоскут, в зоне петли лоскута, сформированной в процессе его формирования, и локально проходит со стороны, противоположной лоскуту, к поверхности роговицы. При желании в этом варианте вспомогательный разрез по сравнению с данной зоной можно выполнить более узким.

Для оптимального удаления газов фотодеструкции (т.е. газов, выделяющихся в ходе фотодеструкции и как ее следствие) целесообразно выполнить вспомогательный разрез в роговице на максимальную глубину в зоне его соединения с разрезом, образующим лоскут, и, начиная от этого места, локально продолжить до поверхности роговицы, постепенно уменьшая глубину.

Желательно, чтобы команды, заложенные в программе управления, обеспечивали выполнение вспомогательного разреза до выполнения разреза, образующего лоскут. Тем самым создаются условия для того, чтобы с самого начала был правильно задействован канал для удаления газа (канал, позволяющий удалить газы фотодеструкции, выделяющиеся в ходе формирования лоскута).

В предпочтительном варианте команды, заложенные в программе управления, обеспечивают выполнение по меньшей мере основной (предпочтительно самой крупной) части вспомогательного разреза таким образом, чтобы он выполнялся от поверхности роговицы к разрезу, образующему лоскут. С образованием газов фотодеструкции следует считаться также и в ходе выполнения вспомогательного разреза. Поскольку этот разрез выполняют в направлении от поверхности роговицы, появляется возможность отвести эти газы оптимальным образом. Например, команды, заложенные в программе управления, можно запрограммировать на выполнение по меньшей мере основной части вспомогательного разреза линейными сканированиями фокуса пучка излучения, выполняемыми построчно вдоль направления продольного размера вспомогательного разреза, проходящего от поверхности роговицы к разрезу, образующему лоскут. Однако точно также предусмотрена возможность запрограммировать команды, заложенные в программе управления, на выполнение по меньшей мере основной части вспомогательного разреза линейными сканированиями фокуса пучка, выполняемыми построчно, но поперек направления продольного размера вспомогательного разреза, проходящего от поверхности роговицы к разрезу, образующему лоскут.

Разрез, образующий лоскут, может заключать в себе разрез, открывающий ложе, полностью заглубленный в материал роговицы (предпочтительно, по существу, на постоянную глубину), а также боковой разрез, прилегающий к разрезу, открывающему ложе, и направленный от поверхности роговицы. Разрез, открывающий ложе, назван так потому, что он задает стромальное ложе для лоскута. Благодаря предварительно обеспеченному уплощению (выравниванию) поверхности роговицы за счет ее прилегания к соответствующей уплощающей поверхности разрез, открывающий ложе, можно выполнить, например, в виде плоского поверхностного разреза, проходящего в роговицу на постоянную глубину. В принципе, приемлемым вариантом является выполнение разреза, открывающего ложе, линейными или спиральными сканированиями фокуса пучка излучения. Однако для оптимального удаления газов фотодеструкции, выделяющихся в ходе выполнения разреза, открывающего ложе, предлагается обеспечить посредством команд, заложенных в программе управления, выполнение такого разреза линейными сканированиями фокуса пучка излучения, которые построчно перемещаются в направлении от зоны петли лоскута. В то же время команды, заложенные в программе управления, надлежащим образом обеспечивают выполнение бокового разреза во времени после выполнения разреза, открывающего ложе. Поскольку боковой разрез локально выходит к поверхности роговицы, целесообразно выполнять его по направлению к данной поверхности, начиная от его самых глубоких зон. Конечно, равным образом приемлемо и выполнение бокового разреза в противоположном направлении.

Чтобы между вспомогательным разрезом и разрезом, образующим лоскут, имел место хороший переход, достаточно проницаемый для газов фотодеструкции, целесообразно запрограммировать команды, заложенные в программе управления, на проведение в этой переходной зоне линейных сканирований фокуса пучка, выполняемых построчно и перпендикулярно направлению перехода. Равным образом, для хорошего раскрывания вспомогательного разреза наружу целесообразно, чтобы команды, заложенные в программе управления, обеспечивали проведение в концевой зоне со стороны поверхности этого разреза линейных сканирований фокуса пучка, выполняемых построчно и перпендикулярно направлению входа разреза в роговицу (в данном случае термин ′′концевая зона′′ означает локальную концевую зону, а концевой зоной со стороны поверхности вполне может быть исходная зона выполнения вспомогательного разреза).

Согласно другому аспекту изобретения устройство может дополнительно содержать прозрачный для лазерного излучения контактный элемент, контактная поверхность которого предназначена для прилегания к глазу. При этом команды, заложенные в программе управления, обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы его конец, открывающийся на поверхность роговицы, лежал в той зоне роговицы, в которой она прилегает к контактной поверхности данного элемента.

В первом варианте своей конфигурации контактная поверхность может иметь участок плоской поверхности, предназначенный для выравнивания участка поверхности роговицы, причем команды, заложенные в программе управления, обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы его конец, открывающийся на поверхность роговицы, лежал в той зоне роговицы, в которой она прилегает к плоскому участку контактной поверхности.

В альтернативном варианте контактная поверхность может иметь участок плоской поверхности, предназначенный для выравнивания участка поверхности роговицы, а также участок поверхности, прилегающий к плоскому участку и расположенный относительно него с наклоном в направлении к стороне контактного элемента, обращенной от глаза. При этом команды, заложенные в программе управления, обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы его конец, открывающийся на поверхность роговицы, находился в той зоне роговицы, в которой она прилегает к наклонному участку контактной поверхности. Предпочтительно, чтобы наклонный участок поверхности имел закругленную конфигурацию и прилегал к участку плоской поверхности без излома.

Согласно другому варианту осуществления изобретения устройство может содержать прозрачный для лазерного излучения контактный элемент, контактная поверхность которого предназначена для прилегания к глазу, а команды, заложенные в программе управления, обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы его конец, открывающийся на поверхность роговицы, находился вне зоны роговицы, в которой она прилегает к наклонному участку контактной поверхности.

Чтобы адаптировать показатель преломления, в этом варианте изобретения, желательно на стороне контактного элемента, обращенной к глазу, предусмотреть наличие камеры, которую через заполняющий канал можно заполнять жидкостью или другой пригодной текучей средой, понижающей перепад показателя преломления на границе между контактным элементом и роговицей и обладающей требуемыми свойствами оптической однородности. Вместо жидкой формы эта среда может присутствовать, например, в виде геля. Не исключено также применение газообразной среды. В данном варианте осуществления команды, заложенные в программе управления, обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы он проходил в камеру, заполненную жидкостью (или, в общем случае, в камеру, заполненную другой подходящей средой).

Если разрез, образующий лоскут, формируют в сочетании с разрезом, открывающим плоское ложе, предпочтительно запрограммировать команды, заложенные в программе управления, на выполнение вспомогательного разреза открывающимся в камеру и в разрез, открывающий ложе, в общей плоскости. Сказанное относится к варианту с уплощением, т.е. к состоянию, в котором глаз прилегает к контактному элементу.

Предлагаемый способ обработки глаза человека включает следующие операции (шаги):

- формируют первый сфокусированный пучок импульсного лазерного излучения,

- направляют указанный первый пучок на роговицу глаза человека, подлежащую лечебному воздействию,

- управляют положением фокуса этого пучка, чтобы выполнить в роговице разрез, образующий лоскут, а также вспомогательный разрез, соединенный с разрезом, образующим лоскут, и локально доходящий до поверхности роговицы.

Дополнительно способ может включать следующие операции:

- отгибают лоскут, открывая роговичную ткань, лежащую под ним,

- формируют второй пучок импульсного лазерного излучения,

- направляют этот пучок излучения на открытую роговичную ткань и

- проводят абляцию данной ткани вторым лазерным излучением в соответствии с заданным профилем абляции.

Для первого пучка лазерного излучения предпочтительно выбрать длительность импульсов в границах фемтосекундного диапазона и длину волны, превышающую 300 нм. Второй пучок лазерного излучения имеет длину волны в УФ диапазоне и может испускаться эксимерным лазером, например, ArF эксимерным лазером, излучающим 193 нм.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

на фиг.1 в виде схематичной блок-схемы представлен пример варианта осуществления лазерного устройства для выполнения разрезов внутри роговицы,

на фиг.2а и 2b представлены два варианта конфигурации разреза роговицы, выполненного для формирования лоскута методом LASIK,

на фиг.3 разрез с конфигурацией по фиг.2а показан в сечении,

на фиг.4 представлен пример схемы сканирования лазерного пучка, используемой для выполнения разреза по фиг.2а,

на фиг.5 и 6 представлены два варианта выполнения в уплощенной роговице разреза, образующего лоскут, дополненного вспомогательным разрезом.

Осуществление изобретения

Лазерное устройство, обозначенное на фиг.1, как 10, содержит лазерный источник 12, способный генерировать пучок 14 импульсного лазерного излучения с длительностью импульсов в границах фемтосекундного диапазона. По ходу пучка 14 размещен набор компонентов, в том числе сканер 16 (схематично показанный в данном случае в виде единого функционального блока), неподвижное отклоняющее зеркало 17, а также фокусирующий объектив 18. Назначение сканера 16 заключается в локальном управлении фокальной точкой пучка 14, осуществляемом в поперечном и продольном направлениях. В данном случае ′′поперечными′′ являются направления, ориентированные под прямыми углами к направлению распространения пучка 14, которое, в свою очередь, соответствует ′′продольному′′ направлению. Согласно принятым обозначениям, поперечную плоскость и продольное направление именуют соответственно плоскостью x-y и z-направлением. Для отклонения пучка 14 в поперечном направлении (т.е. в плоскости x-y) сканер 16 можно снабдить, например, парой сканирующих зеркал с гальванометрическим управлением, которые могут наклоняться вокруг взаимно перпендикулярных осей. В альтернативном варианте приемлемо, в частности, отклонение в поперечном направлении посредством электрооптического кристалла. Для управления положением фокуса по оси z сканер 16 может содержать, например, линзы с регулируемым положением по продольной оси или с переменной преломляющей способностью или деформируемое зеркало. Посредством таких компонентов можно воздействовать на отклонение лазерного пучка 14 и, таким образом, на положение фокуса пучка по оси z (далее - z-положение). Должно быть понятно, что компоненты сканера 16, используемые для управления фокусом в поперечном и продольном направлениях, можно распределить вдоль пути пучка 14 и, в частности, разместить в различных модульных блоках. Например, функцию управления фокусом по оси z может выполнять линза в составе расширителя пучка (такой системой является, например, телескоп Галилея), а компоненты, выполняющие функцию управления фокусом в поперечном направлении, можно разместить в отдельном модульном блоке, расположенном между расширителем пучка и фокусирующим объективом 18. На фиг.1 изображение сканера 16 в виде единого функционального блока использовано только для упрощения понимания оптической схемы.

В предпочтительном варианте фокусирующий объектив 18 представляет собой f-theta объектив, который на своей стороне, соответствующей выходу пучка, разъемно связан с адаптером 20, образующим интерфейс, с которым контактирует роговица обрабатываемого глаза 22 пациента. Для этого у адаптера 20 имеется прозрачный для лазерного излучения контактный элемент 24, на нижней стороне которого, обращенной к глазу, предусмотрено наличие контактной поверхности 26, вступающей в контакт с роговицей. В приведенном примере, как показано на чертеже, контактная поверхность 26 выполнена плоской и служит для уплощения роговицы посредством контактного элемента 24, надавливающего на глаз 22, прилагая к нему соответствующее давление, или за счет того, что роговица присасывается к контактной поверхности 26 в результате создания пониженного давления. Контактный элемент 24 (в случае выполнения его в виде плоскопараллельной детали, обычно именуемой уплощающей пластиной) установлен у узкого конца несущей втулки 28, которая выполнена конической. Элемент 24 и втулка 28 могут быть соединены неразъемно, например посредством склеивания. Однако предусмотрена возможность выполнить это соединение разъемным, например резьбовым. У своего широкого конца втулка 28 снабжена надлежащими соединительными средствами (на чертеже не показаны) для сопряжения с фокусирующим объективом 18.

Лазерный источник 12 и сканер 16 управляются управляющим компьютером 30, который функционирует в соответствии с управляющей программой 34, заложенной в память 32. Программа 34 содержит команды (в виде программного кода), которые при выполнении их компьютером 30 осуществляют локальное управление фокусом лазерного пучка 14 таким образом, чтобы при осуществлении метода LASIK в роговице глаза 22 образовался лоскут, прилегающий к контактному элементу 24. При этом конфигурация разреза, выполненного в роговице, заключает в себе не только разрез, образующий реальный лоскут, но и вспомогательный разрез, через который газы, выделяющиеся при фотодеструкции, имеют возможность выйти из роговицы наружу.

На фиг.2а и 2b представлены два варианта такой конфигурации разреза. В обоих случаях круг 36 означает выровненный участок, в котором роговица уплощается вследствие ее прилегания к контактному элементу 24. Должно быть понятно, что в действительности участок 36 не может быть абсолютно круглым. В частности, отклонения контура участка 36 от круглой формы могут возникнуть из-за обычно наблюдаемых различий между радиусами кривизны в главных меридиональных направлениях поверхности роговицы.

В примерах, приведенных на этих чертежах, разрез, формирующий лоскут, состоит из двух частей. Первая часть разреза представляет собой разрез, открывающий так называемое ложе. Он отделяет лоскут от стромального ложа и выполняется в виде плоского поверхностного разреза, параллельного контактной поверхности 26. На фиг.2а и 2b разрез, открывающий ложе, обозначен, как 38. Этот разрез выполняют в роговице на глубину, соответствующую желаемой толщине лоскута. На фиг.2b он проходит по всему кругу, а на фиг.2а он укорочен, составляя сегмент круга, и ограничен хордой круга. Должно быть понятно, что в зависимости от желаемой формы лоскута разрез 38 может иметь некруглый, например эллиптический, контур. В любом случае этот разрез вдоль части его периметра дополняют боковым разрезом 40, который локально выходит к поверхности роговицы, начинаясь от разреза 38. Боковой разрез 40 также выполняют при выровненном состоянии роговицы, т.е. когда глаз 22 прилегает к контактной поверхности 26, и от разреза 38 проводят с наклоном наружу. В альтернативном варианте разрез 40 можно выполнить таким же образом, но с наклоном внутрь.

Лоскут образуется совокупностью бокового разреза 40 и разреза 38, открывающего ложе. На фиг.2а, 2b и 3 он обозначен, как 42. На участке периметра разреза 38, не охваченном боковым разрезом 40, лоскут 42 (кроме зоны вспомогательного разреза, которая будет обсуждаться далее) остается присоединенным к остальной части роговичной ткани. Переходная зона между лоскутом 42 и остальной роговичной тканью образует петлю, позволяющую отогнуть лоскут, открывая лежащую ниже ткань для абляционной обработки лазером. Ось поворота (по меньшей мере в достаточном приближении) представляет собой прямую линию и обозначена на фиг.2а и 2b, как 44. В варианте по фиг.2а эта ось расположена с приблизительным наложением на прямолинейную кромку кругового сегмента, у которой оканчивается разрез 38, открывающий ложе, а в варианте по фиг.2b она проходит (по меньшей мере на виде сверху) в поперечном направлении над разрезом 38 от одного конца бокового разреза 40 до другого.

Фиг.3 иллюстрирует две части предлагаемого разреза, а именно разрез, открывающий ложе, и боковой разрез, образующие лоскут 42 для варианта по фиг.2а с освобожденной роговицей, т.е. после отведения глаза 22 от контактного элемента 24. Изогнутая штриховая линия 48 изображает переднюю поверхность роговицы.

Следствием испарения роговичной ткани в ходе вырезания лоскута 42 является выделение газов, способных диффундировать из разрезаемой поверхности в прилегающие зоны ткани. Присутствие таких газов в глазе может, с одной стороны, представлять опасность, если они проникнут в его особо чувствительные зоны, а, с другой, могут ухудшиться функциональные свойства ай-трекера в ходе последующей лазерной абляции стромального ложа. Поэтому конфигурация разреза, выполняемого в роговице, не ограничивается только разрезом, образующим лоскут, а содержит дополнительный вспомогательный разрез 50, позволяющий газам, выделяющимся в ходе выполнения лоскута, покинуть глаз. В примерах, приведенных на фиг.2а, 2b, вспомогательный разрез 50 непосредственно прилегает к разрезу 38, открывающему ложе, конкретно, в зоне петли лоскута 42, а именно там, где часть периметра разреза 38 не охвачена боковым разрезом 40. Начинаясь от разреза 38, вспомогательный разрез 50 проходит от лоскута 42 (т.е. на другой стороне петли) к поверхности 48 роговицы. В данном случае вспомогательный разрез 50 проходит внутри роговицы на постепенно уменьшающейся глубине, т.е. монотонно поднимаясь к более высоко лежащим слоям роговицы вплоть до выхода на ее поверхность. Таким образом, он образует канал (туннель), через который разрез 38, открывающий ложе, сообщается со средой, окружающей глаз снаружи, т.е. газы, выделяющиеся в ходе выполнения разреза 38, имеют возможность выйти через этот канал наружу.

Как показано на фиг.2а, 2b, в приведенных примерах канал, образованный вспомогательным разрезом 50, по всей своей длине имеет постоянную ширину, причем он более узкий, чем зона петли лоскута 42, и, по отношению к оси 44 поворота, расположен примерно по центру зоны петли. Должно быть понятно, что разрез 50 можно выполнить также с шириной, равной ширине зоны петли, или даже шире данной зоны. В этом отношении изобретение не накладывает никаких ограничений.

На фиг.3 вспомогательный разрез 50 представлен в виде прямолинейного разреза, но должно быть понятно, что, в порядке альтернативы, его можно выполнить по изогнутой траектории, проходящей от разреза 38, открывающего ложе, до поверхности роговицы. Крутизну подъема для разреза 50 можно также задавать в виде переменной величины. Такой подход справедлив и по отношению к ширине этого разреза. Так, она может изменяться по всей длине вспомогательного канала, например, увеличиваясь в сторону поверхности роговицы.

Зона, у которой вспомогательный разрез 50 выходит на поверхность роговицы, может лежать вне выровненного участка 36 роговицы, как это показано на фиг.2а, 2b, где разрез 50 выступает за периметр участка 36. Однако точно так же предусмотрена возможность локально провести разрез 50 к поверхности роговицы в границах участка 36 или до кромки этого участка.

Чтобы описать последовательность во времени, согласно которой выполняют вспомогательный разрез 50 и разрез 38, открывающий ложе, а также прокомментировать схемы сканирования, используемые для лазерного пучка 14 в ходе процесса, дальнейшее рассмотрение изобретения будет проведено со ссылками на фиг.4. Здесь представлены разрез 38, открывающий ложе, и вспомогательный разрез 50. Для упрощения понимания излагаемого материала боковой разрез 40 не показан (обычно его выполняют только по окончании выполнения разреза 38, начиная от этого разреза и продолжая в сторону поверхности роговицы).

Вспомогательный разрез 50 выполняют, наоборот, до выполнения разреза 38, открывающего ложе. Тем самым гарантируется, что газы получают возможность выходить наружу через разрез 50 уже вначале выполнения разреза 38. Разрез 50 выполняют, начиная от поверхности роговицы, т.е. направленным в сторону более глубоких слоев роговицы, что показано стрелкой 52, расположенной в верхней части фиг.4. По завершении вспомогательного разреза 50 выполняют разрез 38, открывающий ложе, в частности, начиная его в зоне петли 44, т.е. там, где оканчивается вспомогательный разрез 50. Начиная от зоны 44, постепенно выполняют разрез 38 в сторону его конца, дистального по отношению к петле. Это направление показано стрелкой 54, расположенной в верхней части фиг.4.

Основную часть вспомогательного разреза 50 выполняют посредством линейных сканирований лазерного пучка 14, следующих друг за другом, построчно, в направлении стрелки 52, т.е. в направлении от поверхности роговицы в сторону разреза 38, открывающего ложе. Индивидуальные линии такого сканирования обозначены, как 56. Разрез 38 также выполняют по схеме, состоящей из линейных сканирований, у которых индивидуальные линии следуют друг за другом в направлении от зоны петли 44 в сторону того конца разреза 38, который наиболее удален по отношению к петле, т.е. в направлении, показанном стрелкой 54. Линии сканирования разреза 38 обозначены на фиг.4 как 58.

Хотя на фиг.4 представлен пример последовательности линий 56 сканирования, развертываемой в направлении продольного размера вспомогательного разреза 50 (в данном контексте термин ′′продольный размер′′ означает расстояние от поверхности роговицы до разреза, образующего лоскут, точнее - до разреза, открывающего ложе), вполне приемлем вариант выполнения основной части разреза 50 путем линейного сканирования, линии которого следуют друг за другом в направлении под прямыми углами к указанному продольному размеру. Тогда линии такого поперечного сканирования будут ориентированы так же, как и линии 60, 64 сканирования.

Переходную зону между вспомогательным разрезом 50 и разрезом 38, открывающим ложе, выполняют, в добавление к сказанному, путем линейных сканирований, разворачиваемых построчно под прямыми углами к направлению перехода. В данном случае термин ′′направление перехода′′ означает направление, в котором разрез 50 соединяется с разрезом 38 и которое соответствует направлению стрелок 52, 54. Располагая линии сканирования в переходной зоне рядом друг с другом под прямыми углами к этому направлению, можно реализовать между разрезами 50 и 38 хорошее сообщение, открытое для прохождения газа. Поперечные линии сканирования, произведенные в переходной зоне, обозначены на фиг.4 как 60. Направление перехода к очередным линиям показано стрелкой 62 (возможен также вариант с противоположным направлением этого перехода).

Подобные поперечные линии сканирования используют, кроме того, во входной зоне вспомогательного разреза 50, т.е. там, где он входит в роговичную ткань с поверхности роговицы. На фиг.4 они отмечены как 64, а направление перехода к очередным линиям указано стрелкой 66 (возможен также вариант с противоположным направлением этого перехода). Линии 64, развернутые под прямыми углами к направлению входа вспомогательного канала, пригодны для обеспечения гладкого выхода разреза 50 на поверхность роговицы.

Что касается последовательности реализации линий сканирования во времени, целесообразно сначала провести сканирование по линиям 64, затем линиям 56, далее линиям 60 и, наконец, линиям 58. В таком варианте выполнение разрезов происходит от поверхности в сторону более глубоких слоев. В нижней части фиг.4 этот процесс показан еще раз. В данном случае вспомогательный разрез 50, разрез 38, открывающий ложе, а также входная зона 68 и переходная зона 70 между двумя разрезами представлены на виде сбоку. При последовательности выполнения линий сканирования во времени, описанной выше, реализуется возможность того, что во время выполнения вспомогательного разреза 50, а также во время выполнения разреза 38, открывающего ложе, в любой момент уже открыт выходящий наружу канал, через который выделившиеся в это время газы могут покинуть глаз.

В модификации последовательности, приведенной выше, при выборе порядка операций во времени формирование переходной зоны 70 может оказаться приоритетным, и предусмотрена возможность сформировать ее до формирования зоны 68. После этого, как и в предыдущем варианте, выполняются остальная (т.е. основная) часть вспомогательного разреза 50, а также разрез 38, открывающий ложе. В другой модификации сначала можно выполнять переходную зону 70, затем основную часть вспомогательного разреза 50, а после этого входную зону 68. По завершении выполнения разреза 50 выполняют разрез 38. Тем не менее следует отметить, что в рамках изобретения не предусмотрены какие-либо ограничения, касающиеся определенной последовательности выполнения разрезов во времени.

В принципе, по всей длине вспомогательного разреза 50 (включая его входную зону 68 и переходную зону 70), а также в разрезе 38, открывающем ложе, расстояния между участками фотодеструкции вдоль линий сканирования, могут быть, по существу, одинаковыми. Это справедливо и для расстояний между последовательными линиями сканирования.

Однако предусмотрена возможность изменять расстояния между участками фотодеструкции и/или расстояния между линиями сканировании по меньшей мере в некоторых частях вспомогательного разреза 50 и/или разреза 38, открывающего ложе. Например, по сравнению с основной частью вспомогательного разреза 50 и с разрезом 38 целесообразно выбрать для входной зоны 68 и/или переходной зоны 70 более плотную локальную последовательность участков фотодеструкции и/или более плотное расположение последовательно выполняемых линий сканирования.

Описанное положение вспомогательного разреза 50 относительно разреза 38, открывающего ложе, гарантирует, что два разреза не перекроются друг с другом, т.к. через прорезанную плоскость уже невозможно произвести разрез в плоскости, лежащей ниже. Поскольку, когда начинается выполнение разреза 38, открывающего ложе, в идеальном случае вспомогательный разрез 50 уже должен существовать, целесообразно выполнять разрез 50 в роговице вне лоскута (т.е. с дополнительным смещением от центра роговицы) с возможностью соединения с разрезом, открывающим ложе, в зоне петли лоскута.

На фиг.5 и 6 идентичные элементы или элементы, выполняющие идентичные функции, отмечены теми же цифровыми обозначениями, что и на предыдущих чертежах, но дополнены строчными буквами. Если не оговорено обратное, к этим элементам применимы приведенные выше данные.

Как уже разъяснялось, вспомогательный разрез может открываться на поверхности глаза внутри или снаружи выровненного участка роговицы. Этому утверждению можно придать более общий характер в том смысле, что вспомогательный разрез может открываться на поверхность роговицы у точки, лежащей внутри или снаружи (или у кромки) зоны, в которой роговица прилегает к контактному элементу адаптера. Даже с учетом того, что в границах изобретения требуется экстенсивное выравнивание поверхности роговицы контактным элементом, все-таки не обязательно, чтобы роговица прилегала только к плоским зонам контактной поверхности.

Далее этот вопрос будет рассмотрен со ссылками на вариант, показанный на фиг.5. Здесь представлен контактный элемент 24а, который на своей нижней (обращенной к глазу) стороне имеет контактную поверхность 26а. Данная поверхность в своей основной части плоская, а в периферийной зоне закруглена и проходит под углом к основной части в направлении от глаза 22а. Закругленная поверхность 72а имеет вид кольцевого участка, окружающего плоский основной участок 74а контактной поверхности 26а. Контакт между контактным элементом 24а и глазом 22а устанавливают таким образом, чтобы роговица плотно прилегала к контактной поверхности 26а не только в зоне ее основного участка 74а, но и в зоне наружного кольцевого участка 72а.

Вспомогательный разрез 50а выполняют таким образом, чтобы он выходил на поверхность роговицы в зоне кольцевого участка 72а (термин ′′выходить′′ в данном случае относится только к локальному местоположению и никак не соотносится с последовательностью во времени, согласно которой выполняют индивидуальные участки вспомогательного разреза). Конкретно, разрез 50а открывается у той точки поверхности роговицы, где роговица прилегает к закругленному кольцевому участку 72а. Это благоприятно в том смысле, что любые газы, выделяющиеся в ходе выполнения разреза 50а и разреза 38а, открывающего ложе, и выходящие наружу через разрез 50а, имеют возможность по меньшей мере в значительной своей части попадать в окружающий воздух, а не всасываться посредством капиллярного воздействия в более глубокую зону между контактным элементом 24а и поверхностью 48а роговицы. Другими словами, в предлагаемом варианте появляется возможность улучшить процесс обезгаживания операционного поля.

Предпочтительно, чтобы закругленный кольцевой участок 72а прилегал к плоскому основному участку 74а контактной поверхности 26а без излома поверхности. Тем не менее, в принципе, допускается возможность придать участку 72а не закругленную конфигурацию, а выполнить его в виде прямолинейной наклонной поверхности, отделенной от участка 74а зоной излома.

Вариант, показанный на фиг.6, иллюстрирует пример, в котором вспомогательный разрез 50b открывается на поверхности роговицы у точки, в которой она не прилегает к контактной поверхности 26b контактного элемента 24b. Вместо этого данный канал открывается вне уплощенного участка поверхности 48b роговицы. Конкретно, в примере по фиг.6 разрез 50b открывается в кольцевую камеру 76b, расположенную между контактным элементом 24b, поверхностью 48b роговицы и герметизирующим элементом 78b, который, например, может быть частью присасывающегося кольца, установленного на глаз 22b (остальные детали кольца на чертеже не представлены). На фиг.6 схематично показан канал 80b, через который кольцевую камеру 76b можно заполнить физиологической жидкостью (например раствором обычной соли). Заполняющий канал 80b можно выполнить в виде части присасывающегося кольца, упомянутого выше.

В этом варианте вспомогательный разрез 50b и разрез 38b, открывающий ложе, можно выполнить в общей плоскости, т.е. с постоянным z-положением фокуса пучка лазерного излучения, используемого для выполнения разрезов. Направление выполнения данных разрезов соответствует показанному на фиг.4, т.е. разрез 50b выполняют до выполнения разреза 38b. В данном варианте для него целесообразно выбрать направление, ведущее от поверхности роговицы к разрезу 38b.

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство содержит лазерный источник, способный генерировать пучок импульсного лазерного излучения, фокусирующий объектив и регулируемые компоненты для локального позиционирования фокуса пучка излучения, управляющий компьютер для управления лазерным источником и компонентами и программу управления для управляющего компьютера. Устройство выполнено обеспечивающим формирование, при выполнении управляющим компьютером команд программы, контура разреза в роговице, заключающего в себе разрез, образующий лоскут. Причем контур разреза дополнительно заключает в себе вспомогательный разрез, соединенный с разрезом, образующим лоскут, и локально проходящий до поверхности роговицы. 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для осуществления разреза роговицы глаза человека сфокусированным лазерным излучением, содержащее лазерный источник (12), способный генерировать пучок импульсного лазерного излучения, фокусирующий объектив (18) и регулируемые компоненты (16) для локального позиционирования фокуса пучка излучения, управляющий компьютер (30) для управления лазерным источником (12) и указанными компонентами и программу (34) управления для управляющего компьютера, при этом устройство выполнено обеспечивающим формирование, при выполнении управляющим компьютером команд указанной программы, контура разреза в роговице, заключающего в себе разрез (38, 40), образующий лоскут, причем контур разреза дополнительно заключает в себе вспомогательный разрез (50), соединенный с разрезом, образующим лоскут, и локально проходящий до поверхности (48) роговицы.

2. Устройство по п.1, причем вспомогательный разрез (50) образует двумерный, предпочтительно, по существу, плоский канал.

3. Устройство по п.2, причем канал имеет, по существу, постоянную ширину по всей своей длине.

4. Устройство по п.1, причем вспомогательный разрез (50) соединен с разрезом, образующим лоскут, в зоне петли (44) лоскута, сформированной при осуществлении разреза (38, 40), образующего лоскут, и локально проходит со стороны, противоположной лоскуту, к поверхности (48) роговицы.

5. Устройство по п.1, причем вспомогательный разрез (50) в роговице имеет максимальную глубину в зоне (70), в которой он соединен с разрезом, образующим лоскут, и, начиная от этой зоны, локально проходит в роговице с постепенно уменьшающейся глубиной до поверхности (48) роговицы.

6. Устройство по п.1, в котором команды программы (34) управления обеспечивают выполнение вспомогательного разреза (50) до того, как будет выполнен разрез (38, 40), образующий лоскут.

7. Устройство по п.1, в котором команды программы (34) управления обеспечивают выполнение по меньшей мере основной части вспомогательного разреза (50) в направлении от поверхности (48) роговицы до разреза (38, 40), образующего лоскут.

8. Устройство по п.1, в котором команды программы (34) управления обеспечивают выполнение по меньшей мере основной части вспомогательного разреза (50) посредством линейных сканирований (56) фокуса пучка излучения, выполняемых построчно вдоль направления продольного размера вспомогательного разреза, проходящего от поверхности роговицы до разреза, образующего лоскут.

9. Устройство по п.1, в котором команды программы (34) управления обеспечивают выполнение по меньшей мере основной части вспомогательного разреза (50) посредством линейных сканирований фокуса пучка излучения, выполняемых построчно поперек направления продольного размера вспомогательного канала, проходящего от поверхности роговицы до разреза, образующего лоскут.

10. Устройство по п.1, причем разрез, образующий лоскут, заключает в себе разрез (38), открывающий ложе и полностью расположенный в глубине материала роговицы, предпочтительно, по существу, на постоянной глубине, а также боковой разрез (40), прилегающий к разрезу, открывающему ложе, и направленный к поверхности (48) роговицы, при этом команды программы управления обеспечивают выполнение разреза, открывающего ложе, до выполнения бокового разреза и выполнение разреза, открывающего ложе, посредством линейных сканирований (58) фокуса пучка излучения, выполняемых последовательно и построчно в направлении от зоны петли (44) лоскута.

11. Устройство п.1, в котором команды программы управления обеспечивают выполнение в переходной зоне (70) между вспомогательным разрезом (50) и разрезом (38, 40), образующим лоскут, линейных сканирований (60) фокуса пучка излучения, выполняемых построчно и перпендикулярно направлению перехода.

12. Устройство по п.1, в котором команды программы управления обеспечивают выполнение в концевой поверхностной зоне вспомогательного разреза (50) линейных сканирований (64) фокуса пучка излучения, выполняемых построчно и перпендикулярно направлению входа вспомогательного разреза в роговицу.

13. Устройство по любому из пп.1-12, дополнительно содержащее контактный элемент, который прозрачен для лазерного излучения и имеет контактную поверхность, предназначенную для прилегания к глазу, при этом команды программы управления обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы его конец, открывающийся на поверхность роговицы, находился в той зоне роговицы, в которой она прилегает к контактной поверхности контактного элемента.

14. Устройство по п.13, в котором контактная поверхность имеет плоский участок для выравнивания участка поверхности роговицы, при этом команды программы управления обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы его конец, раскрываемый на поверхности роговицы, находился в той зоне роговицы, в которой она прилегает к плоскому участку контактной поверхности.

15. Устройство по п.13, в котором контактная поверхность имеет плоский участок (74а) для выравнивания участка поверхности роговицы, а также участок (72а), прилегающий к плоскому участку и расположенный относительно него с наклоном в направлении к стороне контактного элемента, обращенной от глаза, при этом команды программы управления обеспечивают выполнение вспомогательного разреза (50а) таким образом, чтобы его конец, открывающийся на поверхность роговицы, находился в той зоне роговицы, в которой она прилегает к наклонному участку контактной поверхности.

16. Устройство по п.15, в котором указанный наклонный участок (72а) выполнен закругленным и примыкающим к плоскому участку поверхности без излома.

17. Устройство по любому из пп.1-12, дополнительно содержащее контактный элемент, который прозрачен для лазерного излучения и имеет контактную поверхность (26b), предназначенную для прилегания к глазу, при этом команды программы управления обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы его конец, открывающийся на поверхность роговицы, находился вне зоны роговицы, в которой она прилегает к наклонному участку контактной поверхности.

18. Устройство по п.17, дополнительно содержащее камеру (76b), расположенную на стороне контактного элемента, обращенной к глазу, и выполненную с возможностью ее заполнения текучей средой через канал (80b), при этом команды программы управления обеспечивают выполнение вспомогательного разреза таким образом, чтобы он сообщался с камерой.

19. Устройство по п.17, причем разрез, образующий лоскут, заключает в себе разрез, открывающий ложе, а команды программы управления обеспечивают выполнение вспомогательного разреза и разреза, открывающего ложе, в общей плоскости.