СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОГО ЛАЗЕРА ДЛЯ АБЛЯЦИИ РОГОВИЦЫ Российский патент 2023 года по МПК A61F9/08 

Изобретение относится к области медицины, более конкретно к офтальмологии, и может быть использовано при предоперационной калибровке офтальмологического лазера для абляции роговицы [1-6].

Известен способ калибровки энергии лазера для определения стабилизируемой энергии лазера, необходимой для обеспечения целевой энергии в плоскости проведения операции на глазу пациента. Способ заключается в проведение контрольной фототерапевтической кератэктомии (ФТК) пятном не менее 6,0 мм в диаметре на тестируемом объекте, например, чёрной многослойной фотобумаге до появления пятна жёлтого цвета и визуального сравнение его с тестовым ФТК калибровочным пятном. При наличии разницы проводится прибавление или убавление величины стабилизирующей энергии лазера. При совпадении контрольных и тестовых пятен калибровку завершают (2). Стабилизируемая энергия лазера (Е¹) измеряется внутренним датчиком, а целевая энергия (Е²) измеряется внешним датчиком. В ходе калибровки офтальмологического эксимерного лазера на аргон-фторе происходит оценка ресурса газовой смеси и нахождение значения стабилизируемой энергии лазера (Е¹). Такая калибровка проводится во всех случаях перед фоторефракционными и фототерапевтическими операциями на роговице. Предоперационная “Контрольная ФТК” калибровка, как правило, выполняется в один этап в режиме “Тест по фотобумаге”. Это позволяет определить величину “Cтабилизируемой энергии” (Е¹), которая может быть действительна в течение не более одного операционного дня [2]. Однако основным недостатком такой калибровки является тот факт, что проводится визуальное сравнение цвета и текстуры предоперационного контрольного и стандартного тестовых пятен ФТК абляции при её проведении с рефракционной целью при аметропиях.

Важное практическое значение может иметь калибровка путём проведения контрольного тестирования по чёрной многослойной фотобумаге в режиме фоторефракционной кератэктомии (ФРК) и его сравнение с тестовым пятном ФРК, принятым за стандарт. При этом диапазон такого тестирования целесообразно проводить с учётом конкретных планируемых фоторефракционных операций с размером оптической зоны не менее 6,0 мм. Это обусловлено тем, что, как показывают клинические наблюдения, при формировании на роговице рефракционного профиля с меньшей оптической зоной, возможно возникновение побочных оптических “Гало” и “Глер” эффектов. Проведение ФРК тестирования на чёрной многослойной фотобумаге может быть проведено с миопическим (Рис.2) или гиперметропическим профилями абляции (Рис.3). При астигматическом миопическом (Рис.4) или гиперметропическом (Рис.5) профилях абляции предлагаемым способом может быть проведена проверка положения оси. Такой подход может быть также применён при планировании персонализированных топографических и аберрометрических профилей абляции. Это позволит получить дополнительную информацию о правильности положения нуля сканера. Данная калибровка предусмотрена в ряде эксимерный лазерных офтальмологических установок и входит в перечень предоперационных калибровок. При этом выбор того или иного стандартного ФРК профиля абляции должен проводиться с учётом толщины аблируемого слоя на чёрной многослойной тестовой фотобумаге, например, равного 22 мкм. Всё это позволит получить дополнительную информацию о работе системы профилирования лазерного излучения.

Одним из недостатков калибровки по фотобумаге является субъективная визуальная сравнительная оценка контрольного пятна с тестовым пятном, принятым за стандарт. Для объективизации нами предлагается для сравнительной оценки калибровочных пятен использовать профессиональный цветовой датчик высокого разрешения и компьютерные программы обработки, например, “ColorSpec APK for Android и “Photoshop” (Рис.6,7). В настоящее время различными фирмами выпускается широкий спектр профессиональных портативных цветовых датчиков высокого разрешения с мобильным приложением компьютерных программ обработки и более 30 индексами оценки, такими как RGB, Lab. Для сопоставления цветов и измерения разницы в цвете могут быть применены цветовые датчики различных фирм, например, Color meter Pro SN:CM200657; ColorMeter MAX; спектрофотометр 3NH NS820, и др.

Таким образом, суть предлагаемого нового технического решения в заявляемом способе калибровки лазера для абляции роговицы сводится к сравнению цвета, текстуры, формы стандартных и контрольных тестовых абляционных пятен в режимах ФТК и ФРК, например, на чёрной многослойной фотобумаге, посредством профессионального цветового датчика высокого разрешения, и их обработке с применением компьютерных программ.

При сравнительном анализе цветовых изображений, полученных посредством профессионального цветового датчика, используется компьютерная программа, например “ColorSpec APK for Android“. При этом могут быть получены конкретные числовые значения и графики различий (Рис.6). Компьютерная программа “Photoshop” может быть применена по новому назначению для сравнения формы и рисунка цветовых тестовых и контрольных абляционных пятен при различных вариантах фоторефракционной и персонализированной кератоабляции при аметропиях. С помощью данной программы может быть выявлено различие при наложении изображения контрольной калибровки поверх изображения тестовой каоибровки, принятой за стандарт (Рис.7). Кроме того, это позволяет получить дополнительную информацию о правильности положения нуля сканера. В обоих случаях при наличии разницы проводится прибавление или убавление величины стабилизирующей энергии лазера. Контрольную калибровку завершают после устранения разницы между тестовым и контрольным пятном.

Для реализации предлагаемого способа калибровки впервые предлагается применение широко используемого в различных целях профессионального цветового датчика высокого рахрешения, данные которого обрабатываются с применением компьютерной программы, например, “ColorSpеc APK for Android”. Кроме того, для сравнения и выявления различий между стандартным и контрольными тестовыми пятнами может быть применена компьютерная программа, например, “Photoshop”.

Изложенный выше подход к калибровке офтальмологического лазера для абляции роговицы по тестовому материалу, например, чёрной многослойной фотобумаге с объективной оценкой калибровочного пятна посредством цветового датчика предлагается впервые. В данном случае речь идёт о применении известных устройств, например, профессионального цветового датчика высокого разрешения по новому назначению при калибровке офтальмологического лазера для абляции роговицы.

Во всех офтальмологических лазерных установках для абляции роговицы используется ультрафиолетовое импульсное лазерное излучение безопасное по канцерогенному и мутагенному потенциалу. Согласно имеющимся в литературе данным безопасный является диапазон дальнего ультрафиолетового излучения от 193 до 222 нм.

В клинике для прецизионной абляции роговицы при операциях фоторефракционной кератэктомии (ФРК) и фототерапевтической кератэктомии (ФТК) широкое практическое применение получил импульсный эксимерный офтальмологический лазер на аргон-фторе с длиной волны 193 нм. Для фоторефракционной и фототерапевтической абляции в клинике также применяется импульсный твёрдотельный офтальмологический лазер с длиной волны 213 нм. Предлагаемый способ предоперационной калибровки может быть применен, как для эксимерных, так и твёрдотельных ультрафиолетовых лазерных офтальмологических установок различных фирм.

Изложенный новый подход к калибровке офтальмологических лазеров для абляции роговицы предлагается расширить путём выполнения тестовых и контрольных калибровок не только плоским пятном в режиме фототерапевтической кератэктомии, но и профилированными пятнами для фоторефракционной абляции роговицы с миопическим, гиперметропическим и астигматическими профилями абляции, в которых имеется оптическая и переходная зоны (Рис.1-5). Фоторефракционная калибровка с различными профилями абляции предлагается впервые. При этом могут быть получены тестовые и контрольные пятна различных профилей абляции при коррекции при сложном персонализированном профиле абляции. Во всех случаях диоптрийная величина рефракционного профиля калибровки предопределяется толщиной испаряемого слоя тестируемого материала, например, по черной многослойной бумаге.

Компьютерные программы, например, “ColorSpеc APK for Android” и “Photoshop” для сравнительного анализа калибровочных и тестовых пятен предлагаются для обработки данных, полученных с применением профессионального цветового датчика высокого разрешения. С цветового датчика через Bluetooth информация для анализа может быть передана на мобильный телефон, планшет или ноутбук, в которых установлены компьютерные программы “ColorSpеc APK for Android” и “Photoshop”. При необходимости данные программы могут быть интегрированы в программные модули для конкретного офтальмологического лазера для абляции роговицы. Это же касается цветового датчика с учетом модели лазерной установки и калибровочной платформы.

Для сравнения тестовых и контрольных абляционных пятен на фотобумаге предлагается использовать специальный шаблон для точного позиционирования цветового датчика относительно пятна на тестируемом объекте. Шаблон может быть выполнен, например, из пластика с отверстием соответствующему диаметру тестируемого пятна и иметь ограничительную кромку или разметку для точного позиционирования цветового датчика. Кроме того, на пластиковом шаблоне может быть нанесена дополнительная градусная маркировка по Табо и часовым меридиональным сегментам.

Возможен широкий круг применения различных моделей цветовых датчиков. При этом в одних случаях датчик может быть использован с шаблоном для позиционирования на тестовой чёрной многослойной бумаге. В других случаях могут быть применены различные технические решения с размещением датчика в лазерной установке и его позиционированием относительно тестового объекта на калибровочной платформе. Возможен широкий диапазон различных технических решений в зависимости от конкретной модели лазерной офтальмологической установки и применяемых профессиональных цветовых датчиков высокого разрешения.

Программы “ColorSpеc APK for Android” и “Photoshop” для проведения сравнительного анализа также могут быть интегрированные в специальное программное обеспечение лазерной офтальмологической установки. Данные программы и их аналоги постоянно обновляются и целесообразна установка их последних версий.

На рисунках 1-7 представлены образцы тестовых и калибровочных пятен с различными профилями абляции на чёрной многослойной фотобумаге.

Рис. 1. Тестовое (А) и контрольное (Б) ФТК калибровочные пятна на черной многослойной фотобумаге (абляция на глубину 22 мкм).

Рис. 2. Тестовое (А) и контрольное (Б) ФРК калибровочные пятна с миопическим профилем абляции на черной многослойной фотобумаге (сфера -1.0 Дптр.).

Рис. 3. Тестовое (А) и контрольное (Б) ФРК калибровочные пятна с гиперметрическим профилем абляции на черной многослойной фотобумаге (сфера +1.0 Дптр.).

Рис. 4. Тестовое (А) и контрольное (Б) ФРК калибровочные пятная с миопическим астигматическим профилем абляции на черной многослойной фотобумаге (цилиндр -1,0 Дптр., ось 45º).

Рис.5. Тестовое (А) и контрольное (Б) ФРК калибровочные пятна с астигматическим гиперметропическим профилем абляции на черной многослойной фотобумаге (цилиндр +1,0 Дптр., ось 45º).

Рис.6. Сравнение по программе “ColorSpеc APK for Android” ФТК тестового (Target) и контрольного (Sample) ФТК калибровочных пятен на черной многослойной фотобумаге.

Рис.7. Сравнение в программе “Photoshop” тестового (А) и контрольного (Б) ФРК калибровочных пятен с миопическим профилем абляции на черной многослойной фотобумаге.

Способ иллюстрируется следующим клиническим примером.

Проведена предоперационная контрольная ФТК калибровка на чёрной тестовой многослойной фотобумаге до появления пятна с равномерным по интенсивности жёлтым цветовым фоном, и его предварительное визуальное сравнение с цветовым фоном тестового пятна, которое не выявило разницы. Исходная величина стабилизируемой энергии Е¹=6,50 мДж. При оценке цветового фона посредством профессионального цветового датчика высокого разрешения была выявлена разница между контрольным и тестовым пятном. Стабилизируемая энергия Е¹ была уменьшена на 0,25 мДж и составила 6,25 мДж. Разница сохранялась, но стала меньше. Далее стабилизируемая энергия Е¹ уменьшена ещё на 0,15 мДж и составила 6.10 мДж. Вновь проведена контрольная калибровка и сравнение тестового и контрольного калибровочных пятен посредством цветового датчика. Разницы в цветовом тоне не выявлено, и была установлена стабилизируемая энергия. E¹= 6,10 мДж. Дополнительно проведена контрольная калибровка в режиме фоторефракционной кератоэктомии (ФРК) с миопическим профилем равным (-)1,0 Дптр. на тестируемой чёрной многослойной фотобумаге с оптической зоной 6,0 мм и переходной зоной 7,8 мм. При сравнении с тестовым пятном с аналогичным миопическим профилем в (-)1.0 Дптр. с применением программам “ColorSpеc APK for Android” и “Photoshop” разницы выявлено не было. Калибровка была закончена на стабилизируемой энергии Е¹=6,10 мДж.

Источники информации:

1. Gottsch J. D., Rencs E. V., Cambier J. L., Hall D., Azar D. T., Stark W. J. Excimer laser calibration system. J Refract. Surg., 1996, Mar-Apr;12(3):401-11. doi: 10.3928/1081-597X-19960301-15.

2. Система лазерная эксимерная для проведения операций коррекции рефракции Микроскан Визум. Руководство по эксплуатации. Версия 160701/500. Троицк, 2016

3. Mosquera S.A., Vinciguerra P., Verma S. Review of technological advancements in calibration systems for laser vision correction. Journal of Biomedical Optics, 2018; 23(02):1, DOI:10.1117/1.JBO.23.2.020901.

4. Патент US7811280B2 System and method for laser ablation calibration. Автор: Leander Zickler.

5. Патент US20030149426A1 Method and apparatus for determining characteristics of a laser beam spot. Авторы: Kingman Yee, Terrance Clapham.

6. Патент US20050215986A1 Calibrating laser beam position and shape using an image capture device. Авторы: Dimitri Chernyak, Keith Holliday.

Изобретение относится к области медицины, более конкретно к офтальмологии, и может быть использовано при предоперационной калибровке офтальмологического лазера для абляции роговицы. Способ калибровки офтальмологического лазера для фотоабляции роговицы включает проведение контрольной фототерапевтической кератэктомии пятном не менее 6,0 мм в диаметре на многослойном тестируемом объекте, например чёрной многослойной фотобумаге, до появления пятна жёлтого цвета и его визуальное сравнение с тестовым калибровочным пятном. Дополнительно выполняют фоторефракционную кератэктомию пятном с оптической зоной не менее 6,0 мм на многослойном тестируемом объекте, например чёрной многослойной фотобумаге. Проводят cканирование цветовым датчиком тестового и контрольного калибровочных пятен после фототерапевтической и фоторефракционной кератэктомии, выполняют их сравнительный анализ по цвету и форме изображения с использованием компьютерных программ. При наличии разницы проводят прибавление или убавление величины стабилизирующей энергии лазера. При совпадении контрольных и тестовых пятен калибровку завершают. 1 пр., 7 ил.

Способ калибровки офтальмологического лазера для фотоабляции роговицы путём проведения контрольной фототерапевтической кератэктомии пятном не менее 6,0 мм в диаметре на многослойном тестируемом объекте, например чёрной многослойной фотобумаге, до появления пятна жёлтого цвета и его визуального сравнения с тестовым калибровочным пятном, отличающийся тем, что дополнительно выполняют фоторефракционную кератэктомию пятном с оптической зоной не менее 6,0 мм на многослойном тестируемом объекте, например чёрной многослойной фотобумаге, проводят cканирование цветовым датчиком тестового и контрольного калибровочных пятен после фототерапевтической и фоторефракционной кератэктомии, выполняют их сравнительный анализ по цвету и форме изображения с использованием компьютерных программ, при наличии разницы проводят прибавление или убавление величины стабилизирующей энергии лазера, при совпадении контрольных и тестовых пятен калибровку завершают.