RU2489997C2 - Способ калибровки энергии импульса лазерного устройства с использованием когерентного оптического интерферометра - Google Patents
Способ калибровки энергии импульса лазерного устройства с использованием когерентного оптического интерферометра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489997C2 RU2489997C2 RU2011109924/14A RU2011109924A RU2489997C2 RU 2489997 C2 RU2489997 C2 RU 2489997C2 RU 2011109924/14 A RU2011109924/14 A RU 2011109924/14A RU 2011109924 A RU2011109924 A RU 2011109924A RU 2489997 C2 RU2489997 C2 RU 2489997C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- test
- ablations
- ablation
- laser radiation
- depth
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims abstract description 140
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 35
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 12
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 7
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 7
- 238000002430 laser surgery Methods 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004424 eye movement Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000011326 mechanical measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
- A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
- A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
- A61F9/00802—Methods or devices for eye surgery using laser for photoablation
- A61F9/00804—Refractive treatments
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
- A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
- A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/0209—Low-coherence interferometers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
- A61B2017/00137—Details of operation mode
- A61B2017/00154—Details of operation mode pulsed
- A61B2017/00181—Means for setting or varying the pulse energy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
- A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
- A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
- A61F2009/00844—Feedback systems
- A61F2009/00846—Eyetracking
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
- A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
- A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
- A61F2009/00855—Calibration of the laser system
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/30—Organic material
- B23K2103/42—Plastics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Public Health (AREA)
- Surgery (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Lasers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к медицинской технике. Согласно способу калибровки энергии импульса лазерного устройства, генерирующего рабочее импульсное лазерное излучение, посредством рабочего лазерного излучения осуществляют многократные тестовые абляции, преимущественно тестовые абляции посредством множества импульсов, на одном или более тестовых объектах, с различным значением энергии импульса для каждой из указанных абляций. Затем измеряют глубину каждой из тестовых абляций, после чего, основываясь на измеренных значениях глубины абляции и на уставке глубины абляции, определяют ассоциированную уставку энергии импульса и задают ее на лазерном устройстве. Глубину абляций измеряют посредством когерентного оптического интерферометрического измерительного устройства. Изобретение относится также к лазерному устройству, содержащему импульсный лазер, интерферометр, управляемый позиционирующий модуль и компьютер. Группа изобретений позволяет упростить обеспечение требуемой уставки для энергии лазерного пучка. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к способу калибровки энергии импульса лазерного устройства, которое обеспечивает получение рабочего импульсного лазерного излучения. Согласно данному способу посредством рабочего лазерного излучения выполняют, на одном или более тестовых объектах, тестовые абляции, преимущественно тестовые абляции посредством множества импульсов, с различной энергией импульса для каждой из абляций. Для каждой из тестовых абляций измеряют глубину абляции и на основании измеренных значений глубины абляции и заданного значения (уставки) глубины абляции определяют соответствующую ей уставку энергии импульса, которую вводят в лазерное устройство.
Изобретение относится также к лазерному устройству, предназначенному для проведения калибровки рабочего лазера.
Уровень техники
Данные способ и лазерное устройство используются, в частности, в офтальмологической рефракционной лазерной хирургии.
В контексте изобретения под рефракционной лазерной хирургией понимается изменение, посредством лазерного излучения, изображающих свойств оптической системы, именуемой "глазом". Взаимодействие падающего лазерного излучения с глазом изменяет рефракционные свойства одного или более компонентов глаза. Поскольку изображающие свойства глаза определяются, в основном, роговицей, во многих случаях рефракционная лазерная хирургия глаза предусматривает воздействие на роговицу. Посредством целенаправленного удаления (абляции) материала обеспечивается изменение профиля роговицы. Используется также термин "профилирование роговицы".
Важным примером профилирования роговицы с целью изменения ее рефракционных свойств является метод LASIK (laser in-situ keratomileusis - лазерный интрастромальный кератомилез). В методе LASIK удаляют (аблируют) роговичную ткань, чтобы скорректировать дефекты зрения путем изменения профиля роговицы. Для абляции обычно используют эксимерный лазер, излучающий в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне (в типичном случае у 193 нм). Лазерное излучение перемещают по глазу с такими пространственно-временными характеристиками, чтобы в заданных зонах роговицы аблировать определенное количество ткани. Этот вид абляции описывается так называемым профилем абляции, т.е. данный профиль определяет, какое количество ткани должно быть удалено в соответствующем месте роговицы.
Профиль абляции обычно рассчитывают до осуществления хирургического воздействия на глаз, подлежащий коррекции. Основой для этого расчета являются результаты измерения глаза в текущем состоянии. Из уровня техники известны различные методы подобного измерения глаза, например с использованием топографов (так называемых "topolyzers"), анализаторов волнового фронта, Шеймпфлюг-камер (Scheimpflug devices) и пахиметров, а также субъективное определение рефракции.
Профиль абляции рассчитывают таким образом, чтобы по завершении абляции роговица имела оптимальную форму для прооперированного глаза, т.е. чтобы, насколько это возможно, были скорректированы ранее существовавшие дефекты изображающих свойств глаза. Соответствующие способы расчета профиля абляции доступны для специалистов в течение длительного времени.
После того как профиль абляции для оперируемого глаза будет рассчитан, определяют, как наиболее эффективно можно произвести требуемое удаление ткани с помощью используемого лазерного излучения. Следовательно, необходимо определить и учитывать зависимость между плотностью энергии в лазерном импульсе и количеством материала, удаляемого этим импульсом. Данная зависимость образует базис для калибровки рабочего лазера применительно к материалу, подвергаемому воздействию, и к объему удаляемого материала. Помимо плотности энергии в лазерном импульсе, на количество удаляемого материала влияет группа других параметров, например свойства самого материала, его температура и форма поверхности. Однако в данном описании рассматривается, в основном, вариабельность энергии импульса. Программа управления лазерными импульсами рассчитывается в предположении об удалении конкретного, постоянного количества материала за импульс. Поэтому важно точно настроить лазерную систему на генерацию энергии, которая обеспечит именно такое предполагаемое/заданное удаление.
В офтальмологической хирургии известны различные способы калибровки лазеров по энергии применительно к воздействию излучением импульсного лазера на обрабатываемый материал.
В первом таком способе посредством калибруемого лазерного пучка производится абляция специальной конденсаторной фольги. Абляция вызывает изменение цвета фольги, которое используют как меру энергии, воздействовавшей на фольгу при ее абляции.
В другом способе калибровки по энергии осуществляют рефрактивную абляцию образца полиметилметакрилата (ПММА). Затем с помощью соответствующего рефрактометра определяют изменение преломления в зоне абляции.
Кроме того, был разработан способ, в котором заданную тестовую абляцию осуществляют на диске из ПММА, предназначенном для определения плотности. Под "плотностью" в данном описании понимается энергия лазерного пучка, приходящаяся на единичную площадь поверхности. Глубину тестовой абляции измеряют посредством механического зонда. Если измеренная глубина абляции находится внутри заданного интервала, энергия лазерной системы настроена правильно.
Однако описанные способы и ассоциированные с ними системы обладают рядом недостатков. Например, если при определении плотности используются, как это описано выше, механические измерения диска из ПММА, пользователь после каждой абляции и соответствующего измерения должен решать, следует ли изменить настройку энергии или она проведена правильно. Чтобы обеспечить требуемую уставку для энергии лазерного пучка, может оказаться необходимым повторить описанную процедуру несколько раз. Это может оказаться довольно сложным для пользователя, который должен добиваться оптимальной глубины абляции и соответствующей ей энергии излучения методом последовательного подбора, увеличивая или уменьшая испускаемую энергию.
Раскрытие изобретения
Задача, решаемая изобретением, состоит в создании улучшенного способа калибровки по энергии и соответствующего лазерного устройства, свободных от рассмотренных выше недостатков.
Согласно изобретению для решения данной задачи разработан способ, согласно которому измерения значений глубины абляции производят посредством когерентного оптического интерферометрического измерительного устройства. Такое выполнение делает возможными бесконтактные измерения в зонах абляции на тестовом объекте (тестовых объектах), что является обязательным условием автоматизации способа калибровки. При этом обеспечивается возможность измерения как значений глубины абляции, так и расстояния от лазерного устройства до тестового объекта. Кроме того, при использовании когерентного оптического интерферометрического способа становится возможным проводить измерения с применением направленного пучка и на некотором расстоянии от тестового объекта, т.е. интегрировать способ измерений в существующее лазерное устройство, которое обеспечивает получение импульсного рабочего лазерного излучения.
Бесконтактное определение глубины абляции и возможность интегрировать способ, измерений в имеющееся оборудование обеспечивают совершенно новый подход к определению глубины абляции на тестовом объекте. Действительно, калибровка энергии импульса может быть усовершенствована настолько, что измерения на тестовом объекте можно проводить сразу же после тестовой абляции, без необходимости перемещения тестового объекта для проведения измерений. Это позволяет автоматизировать способ калибровки. Кроме того, повышается сходимость результатов калибровки, поскольку посредством когерентного оптического интерферометрического измерительного устройства можно одновременно с глубиной абляции определять положение тестового объекта относительно рабочей плоскости лазерного устройства и настраивать это положение. Тем самым повышается точность определения энергии импульса излучения рабочего лазера, поскольку результаты измерений лучше адаптированы к условиям их использования.
Согласно предпочтительному варианту способа измерительное устройство основано на принципе оптической низко-когерентной рефлектометрии (optical low-coherence reflectometry, OLCR). Этот принцип измерений используется в пахиметрии для измерения толщины роговицы. Таким образом, изобретение предлагает использование способа, предназначенного для измерения толщины роговицы, для измерения глубины тестовой абляции на тестовом объекте. В этом случае изменения рефракционных свойств тестового объекта, вызванные абляцией, могут быть определены с высокой точностью и с высокой воспроизводимостью.
Например, интегрировать интерферометрическое измерительное устройство становится особенно легко, если значения глубины абляции измерять с использованием формируемого измерительным устройством измерительного пучка, совпадающего по направлению с рабочим лазерным излучением. Уже имеющиеся оптические устройства, такие как зеркала, линзы и т.д., используемые, чтобы направлять и профилировать рабочий лазерный пучок, могут быть одновременно использованы для измерительного пучка измерительного устройства. Чтобы автоматизировать способ калибровки по энергии, можно выполнить несколько тестовых абляций на одном и том же тестовом объекте, который между последовательными тестовыми абляциями можно перемещать относительно измерительного устройства. При этом можно предусмотреть перемещение тестового объекта посредством двигателя, а не вручную, что позволит выполнить на тестовом объекте, без вмешательства пользователя, серию тестовых абляций.
Согласно одному из вариантов тестовые абляции выполняют на расстоянии от центра диска, используемого в качестве тестового объекта, а в интервалах между последовательными тестовыми абляциями узел тестового диска, который несет тестовый диск, поворачивают на заданный угол. В результате тестовые абляции будут равномерно распределены по тестовому диску на максимальном удалении одна от другой, тогда как движение тестового объекта обеспечивается технически простыми средствами. Тем самым уменьшается или устраняется искажение результатов измерений вследствие попадания материала от смежных абляций.
В способе согласно изобретению может быть предусмотрено, что на тестовом объекте, предпочтительно на таком, на котором уже была проведена по меньшей мере одна тестовая абляция, выполняют контрольную абляцию с использованием найденной уставки энергии импульса, а затем измеряют, посредством измерительного устройства, глубину контрольной абляции. Это особенно полезно после выполнения на тестовом объекте серии тестовых абляций. Например, после определения значений глубины нескольких тестовых абляций, в предположении существования функциональной зависимости между используемой энергией импульса и глубиной абляции, можно определить уставку энергии импульса, которая коррелирует с уставкой глубины абляции. Выполняя контрольную абляцию с использованием найденной уставки энергии импульса, можно верифицировать, что применение уставки энергии импульса обеспечивает желательную уставку глубины абляции.
Для охлаждения тестового объекта (тестовых объектов) и/или для очистки области над зонами тестовых абляций рекомендуется формировать поток воздуха и направлять его по меньшей мере на часть тестового объекта, подвергнутую абляции. Эту операцию можно выполнять во время выполнения тестовой абляции или по меньшей мере по ее завершении, чтобы сдувать продукты абляции, образующие неизбежные облака продуктов абляции и обеспечить тем самым точные оптические измерения абляционных кратеров.
В дополнение к способу калибровки энергии импульса, изобретательский замысел охватывает также лазерное устройство, которое содержит:
- источник лазерного излучения, обеспечивающий получение импульсного рабочего лазерного излучения для воздействия на объект,
- когерентное оптическое интерферометрическое измерительное устройство для измерения по меньшей мере одной длины с использованием измерительного пучка, совпадающего по направлению с рабочим лазерным излучением,
- управляемый позиционирующий модуль для позиционирования узла тестового объекта, образованного по меньшей мере одним тестовым объектом, в заданные положения относительно источника лазерного излучения,
- компьютер, управляющий источником лазерного излучения, измерительным устройством и позиционирующим модулем и выполненный с возможностью осуществления, под управлением управляющей программы, следующих операций по калибровке источника лазерного излучения:
- выполнение, на одном или более тестовых объектах посредством рабочего лазерного излучения, тестовых абляций, преимущественно тестовых абляций посредством множества импульсов, с различным значением энергии для каждой из указанных абляций,
- управление позиционирующим модулем для перемещения узла тестового объекта в интервалах между последовательными тестовыми абляциями в различные заданные положения относительно источника лазерного излучения,
- измерение, посредством измерительного устройства, глубины каждой из тестовых абляций,
- определение, на основе измеренных глубин абляции и уставки глубины абляции, уставки энергии импульса, и, в случае ее приемлемости, задание найденной уставки энергии импульса для рабочего лазерного излучения.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 представлена блок-схема варианта способа согласно изобретению, предназначенного для калибровки лазерного устройства по энергии.
На фиг.2 приведен график зависимости между энергией и глубиной абляции для различных тестовых абляций.
На фиг.3а и 3b представлен, в виде блок-схемы, вариант лазерного устройства согласно изобретению до и после выполнения тестовой абляции соответственно.
На фиг.4а и 4b показан, на видах сверху и сбоку соответственно, позиционирующий модуль для фиксации тестового объекта в определенной, изменяемой позиции.
На фиг.5 представлен, на виде сверху, тестовый объект, на котором отмечены зоны для тестовых абляций и зона для контрольной абляции.
Осуществление изобретения
На фиг.1 иллюстрируется вариант способа согласно изобретению, включающий операции S1-S8. Чтобы откалибровать энергию импульса лазерного устройства, обеспечивающего подачу импульсного лазерного излучения, сначала на лазерном устройстве задается начальная (первая) энергия импульса (S1). Это начальное значение энергии импульса может быть выбрано близким желательной уставке энергии или лежащим на краю диапазона возможных значений энергии импульса.
Используя это начальное значение энергии импульса, выполняют тестовую абляцию на тестовом объекте, например, с использованием нескольких тысяч лазерных импульсов (S2). Воздействие рабочего лазерного пучка с заданной энергией импульса на зону тестовой абляции приводит к удалению определенного количества материала тестового объекта, так что на тестовом объекте образуется углубление.
Глубину абляции определяют посредством пахиметра (S3). Использование пахиметрии позволяет точно задать расстояние от лазерного устройства до тестового объекта и одновременно измерить толщину тестового объекта. Подходящим для тестового объекта применительно к абляции является материал, который либо взаимодействует с рабочим лазерным пучком на уровне, сопоставимом с уровнем взаимодействия между последующим целевым объектом (например роговицей) и рабочим лазерным пучком, либо реагирует на облучающие лазерные импульсы отличным от материала, подлежащего последующему воздействию (например от биологической ткани), образом (например с другой интенсивностью). Однако соотношение между реакцией тестового материала и реакцией целевого материала должно быть известно, например, из эмпирических данных, по меньшей мере приблизительно. Кроме того, материал тестового объекта должен быть доступен для пахиметрии. В этой связи было обнаружено, что особенно подходящим тестовым материалом является ПММА в форме тонкой пластинки. После того как будет определена глубина абляции, появляется первая пара значений глубина абляции/энергия импульса.
Получив первое измеренное значение, изменяют энергию импульса для следующей тестовой абляции (S4). Для этой цели следующее значение энергии импульса задают, увеличивая/уменьшая первое значение энергии импульса на один шаг. В качестве альтернативы этому пошаговому сканированию диапазона энергий импульса, возможны и другие варианты. Так, значение, соответствующее уставке по энергии, может быть определено итеративным методом вложенных интервалов.
Способ продолжается путем повторения операций S2-S4 до тех пор, пока не будет перекрыт весь заранее выбранный интервал энергий импульса или на тестовом объекте не будет произведено максимальное количество тестовых абляций.
Затем определяют функциональную зависимость между измеренными значениями глубины абляции и ассоциированными с ними значениями энергии импульса (S5). Например, можно принять наличие между данными значениями линейной корреляции, так что для пар значений энергия импульса/глубина абляции может быть построен график в виде прямой ("линейное приближение"). Если это целесообразно, может быть использован регрессионный анализ высших порядков или осуществлена подгонка согласно другим моделям.
По функциональной зависимости, определенной описанным путем, может быть рассчитана требуемая уставка энергии, соответствующая желательной уставке глубины абляции (S6).
После задания уставки энергии выполняется контрольная абляция с использованием найденной уставки энергии (S7). Найденное в результате значение глубины контрольной абляции должно соответствовать желательной уставке глубины абляции, что верифицируется сравнением глубины контрольной абляции с уставкой глубины абляции (S8).
Таким образом, в результате реализации способа согласно изобретению рабочий лазер будет просто и точно откалиброван по эффекту абляции, т.е. подготовлен, например, для осуществления офтальмологической лазерной хирургии.
На фиг.2 иллюстрируется пример осуществления способа калибровки согласно изобретению. На представленном графике по оси абсцисс откладывается энергия лазерного импульса в миллиджоулях, причем представлен интервал 1,58-1,76 мДж. Были проведены тестовые абляции с энергиями 1,60 мДж, 1,65 мДж, 1,70 мДж и 1,75 мДж. Значения глубины абляции в интервале 35-75 мкм, определенные посредством пахиметрии, отложены по оси ординат. Значения глубины абляции, соответствующие использованным значениям энергии импульса, равны 55 мкм, 60 мкм, 65 мкм и 70 мкм. Данные четыре пары A-D найденных значений могут быть аппроксимированы следующей прямой:
y=100x-105.
Параметр у соответствует глубине абляции в микрометрах, а параметр x - энергии лазерного импульса в миллиджоулях. Так, уставке глубины абляции, равной 63,5 мкм (которая обозначена на графике, как Ey), соответствует рекомендуемая уставка энергии, равная 1,658 мДж (на графике она обозначена, как Ex).
Разумеется, использование линейной регрессии является только одним из вариантов определения желательной уставки энергии для заданной уставки глубины абляции по найденным парам измеренных значений.
На фиг.3а и 3b представлено лазерное устройство 100, предназначенное, например, для офтальмологической лазерной хирургии. В качестве источника лазерного излучения оно содержит рабочий лазер 110, который пригоден для абляций роговицы и который испускает импульсное излучение. Устройство содержит также систему 120 для слежения за движениями глаза в процессе воздействия на роговицу ("eyetracker") и фиксирующий источник 140, на котором пациент должен зафиксировать свой взгляд в процессе воздействия на роговицу, чтобы, насколько это возможно, уменьшить движения глаза. В лазерное устройство 100 интегрирован также пахиметр 130, который пригоден для определения толщины роговицы посредством OLCR. Для всех названных компонентов 110-140 имеется общая оптическая ось X, которая задается различными оптическими компонентами, такими как зеркала, линзы и др. На фиг.3a и 3b эти оптические компоненты представлены весьма схематично, в виде зеркал 160. Помимо описанных, по отдельности известных компонентов, лазерное устройство согласно изобретению содержит позиционирующий модуль 170 и компьютер 150. Позиционирующий модуль 170, схематично представленный в виде блока, будет более подробно описан далее со ссылками на фиг.4a и 4b. На позиционирующем модуль закреплен, с возможностью замены, так называемый тестовый диск 180 из ПММА для определения плотности. И компоненты 110-140, и позиционирующий модуль 170 связаны линиями 190 управления с компьютером 150. Компьютер имеет управляющую программу 200, предназначенную для управления компонентами 110-140 и позиционирующим модулем 170.
Чтобы определить уставку энергии импульса для лазерного устройства 100, определяют, например посредством пахиметра 130, расстояние от лазерного устройства 100 до тестового диска 180, обозначенное двойной стрелкой 210, и толщину тестового диска 180, обозначенную другой двойной стрелкой 220. По результатам этих измерений осуществляется управление рабочим лазером 110 и позиционирующим модулем 170 таким образом, чтобы произвести серию тестовых абляций в различных зонах тестового диска 180. На фиг.3b схематично показана такая тестовая абляция 230. Сразу же по выполнении тестовой абляции посредством пахиметра 130 производится соответствующее измерение зоны тестовой абляции 230 с определением ее глубины. На фиг.3b эта глубина схематично обозначена, как 240. По завершении серии тестовых абляций, выполняемых с различными значениями энергии импульса (как это было описано со ссылками на фиг.1 и 2), можно определить уставку энергии импульса для целевой глубины абляции.
На фиг.4a и 4b более детально изображен позиционирующий модуль 170, описанный выше со ссылками на фиг.3a и 3b. На фиг.4a он схематично показан на виде сверху, а на фиг.4b - на виде сбоку. У позиционирующего модуля 170 имеется корпус 171. На его верхней стороне имеется приемная пластина 172 для тестового диска 180, которая установлена на приемном узле 173, неразъемно прикрепленном к корпусу 171. В приемном узле 173 имеется выпускное отверстие 174 для воздуха.
Тестовый диск 180 удерживается приемной пластиной 172. При проведении серии тестовых абляций зоны 230 этих абляций равномерно распределяются по тестовому диску 180 с угловым шагом 90° благодаря тому, что тестовый диск в интервале между индивидуальными тестовыми абляциями поворачивают на 90° (например, против часовой стрелки), например, посредством механизированного привода, которым управляет компьютер. На фиг.4a этот поворот обозначен стрелкой 175. Чтобы добиться воспроизводимых результатов измерений, на верхнюю поверхность тестового диска подают поток воздуха, который выходит через отверстие 174 и движется по поверхности этого диска. Поток воздуха может использоваться для отвода любого тепла. Вентилятор для создания потока воздуха и серводвигатель для приведения во вращение приемной пластины 172 (не изображены) могут быть размещены, например, в корпусе 171. Поток воздуха желательно направить таким образом, чтобы он удалял продукты абляции, образующие облако, появляющееся над тестовым диском. В результате диск остается чистым, т.е. свободным от мешающих частиц.
На фиг.5 в увеличенном масштабе показан тестовый диск 180. Этот круглый тестовый диск может состоять, например, из ПММА, иметь радиус 30 мм и толщину около 4 мм. Разумеется, тестовый диск может иметь любую форму (например квадрата или полоски) и размеры, отличные от указанных выше. У тестового диска 180 имеются четыре периферийные зоны 230-233 абляции, расположенные на равных расстояниях одна от другой и как можно ближе к краю диска. Назначение такого расположения состоит в том, чтобы предотвратить загрязнение участков диска, которые еще будут использоваться для абляции, продуктами предыдущих тестовых абляций за счет обеспечения максимальных расстояний между зонами 230-233 тестовой абляции.
В центре тестового диска находится позиция 234 для контрольной абляции. После завершения измерений глубины тестовых абляций в зонах 230-233 тестовых абляций и анализа глубины абляций производится абляция в контрольной позиции с энергией импульса, соответствующей определенной уставке энергии. При наличии соответствующего механизма перемещения измерение посредством пахиметра 130 может быть проведено и в позиции 234 контрольной абляции. Однако, в качестве альтернативы, может быть использован механический метод измерений, например посредством измерительного зонда. Использование двух независимых способов измерений снижает вероятность ошибки.
Claims (5)
1. Способ калибровки энергии импульса лазерного устройства, обеспечивающего получение рабочего импульсного лазерного излучения, включающий выполнение на одном или более тестовых объектах посредством рабочего лазерного излучения тестовых абляций, преимущественно тестовых абляций посредством множества импульсов, с различным значением энергии для каждой из указанных абляций, измерение глубины каждой из тестовых абляций и на основе измеренных значений глубины абляции и уставки глубины абляции определение и задание на лазерном устройстве соответствующей уставки энергии импульса,
отличающийся тем, что измерения значений глубины абляции производят посредством когерентного оптического интерферометрического измерительного устройства с использованием формируемого измерительным устройством измерительного пучка, совпадающего по направлению с рабочим лазерным излучением, при этом тестовые абляции выполняют на одном тестовом объекте, в качестве которого используют тестовый диск, который перемещают относительно измерительного устройства в интервалах между последовательными тестовыми абляциями, поворачивая его в интервалах между последовательными тестовыми абляциями на заданный угол.
отличающийся тем, что измерения значений глубины абляции производят посредством когерентного оптического интерферометрического измерительного устройства с использованием формируемого измерительным устройством измерительного пучка, совпадающего по направлению с рабочим лазерным излучением, при этом тестовые абляции выполняют на одном тестовом объекте, в качестве которого используют тестовый диск, который перемещают относительно измерительного устройства в интервалах между последовательными тестовыми абляциями, поворачивая его в интервалах между последовательными тестовыми абляциями на заданный угол.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительное устройство функционирует по принципу оптической низкокогерентной рефлектометрии.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на тестовом объекте, предпочтительно на таком, на котором уже была проведена, по меньшей мере, одна тестовая абляция, выполняют контрольную абляцию с использованием найденной уставки энергии импульса, а затем измеряют посредством измерительного устройства глубину контрольной абляции.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что формируют поток воздуха и направляют его, по меньшей мере, на часть тестового объекта, подвергнутую абляции.
5. Лазерное устройство для осуществления способа согласно любому из предыдущих пунктов, содержащее:
- источник (110) лазерного излучения, обеспечивающий получение импульсного рабочего лазерного излучения для воздействия на объект,
- когерентное оптическое интерферометрическое измерительное устройство (130) для измерения, по меньшей мере, одной длины с использованием измерительного пучка, совпадающего по направлению с рабочим лазерным излучением,
- управляемый позиционирующий модуль (170) для позиционирования тестового объекта (180) в форме тестового диска в заданные положения относительно источника (110) лазерного излучения, содержащий приемную пластину (172) для удерживания тестового диска и механизированный привод для поворота тестового диска,
- компьютер, выполненный с возможностью управления с использованием управляющей программы (200) источником (110) лазерного излучения, измерительным устройством (130) и позиционирующим модулем (170) для осуществления ими следующих операций по калибровке источника (110) лазерного излучения:
- выполнение на тестовом диске посредством рабочего лазерного излучения тестовых абляций, преимущественно тестовых абляций на расстоянии от центра тестового диска, посредством множества импульсов, с различным значением энергии для каждой из указанных абляций,
- поворот тестового диска на заданный угол посредством позиционирующего модуля в интервалах между последовательными тестовыми абляциями для перемещения тестового диска в различные заданные положения относительно источника лазерного излучения,
- измерение посредством измерительного устройства (130) глубины каждой из тестовых абляций,
при этом компьютер выполнен с возможностью определения, на основе измеренных глубин абляции и уставки глубины абляции, уставки энергии импульса и, в случае ее приемлемости, задание найденной уставки энергии импульса для рабочего лазерного излучения.
- источник (110) лазерного излучения, обеспечивающий получение импульсного рабочего лазерного излучения для воздействия на объект,
- когерентное оптическое интерферометрическое измерительное устройство (130) для измерения, по меньшей мере, одной длины с использованием измерительного пучка, совпадающего по направлению с рабочим лазерным излучением,
- управляемый позиционирующий модуль (170) для позиционирования тестового объекта (180) в форме тестового диска в заданные положения относительно источника (110) лазерного излучения, содержащий приемную пластину (172) для удерживания тестового диска и механизированный привод для поворота тестового диска,
- компьютер, выполненный с возможностью управления с использованием управляющей программы (200) источником (110) лазерного излучения, измерительным устройством (130) и позиционирующим модулем (170) для осуществления ими следующих операций по калибровке источника (110) лазерного излучения:
- выполнение на тестовом диске посредством рабочего лазерного излучения тестовых абляций, преимущественно тестовых абляций на расстоянии от центра тестового диска, посредством множества импульсов, с различным значением энергии для каждой из указанных абляций,
- поворот тестового диска на заданный угол посредством позиционирующего модуля в интервалах между последовательными тестовыми абляциями для перемещения тестового диска в различные заданные положения относительно источника лазерного излучения,
- измерение посредством измерительного устройства (130) глубины каждой из тестовых абляций,
при этом компьютер выполнен с возможностью определения, на основе измеренных глубин абляции и уставки глубины абляции, уставки энергии импульса и, в случае ее приемлемости, задание найденной уставки энергии импульса для рабочего лазерного излучения.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2008/007102 WO2010022754A1 (de) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Verfahren zur kalibrierung der pulsenergie einer lasereinrichtung unter verwendung einer kohärenzoptischen interferometrischen messvorrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011109924A RU2011109924A (ru) | 2012-10-10 |
RU2489997C2 true RU2489997C2 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=40070905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011109924/14A RU2489997C2 (ru) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Способ калибровки энергии импульса лазерного устройства с использованием когерентного оптического интерферометра |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2328711B1 (ru) |
JP (1) | JP5323937B2 (ru) |
KR (1) | KR101331251B1 (ru) |
CN (1) | CN102137732B (ru) |
AU (1) | AU2008361191B2 (ru) |
BR (1) | BRPI0823010B8 (ru) |
CA (1) | CA2735281C (ru) |
ES (1) | ES2522619T3 (ru) |
MX (1) | MX2011002256A (ru) |
RU (1) | RU2489997C2 (ru) |
TW (1) | TW201008544A (ru) |
WO (1) | WO2010022754A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2587958C1 (ru) * | 2011-12-13 | 2016-06-27 | Уэйвлайт Гмбх | Тестирующее устройство для калибровки энергии импульса лазерного устройства |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101636006B1 (ko) | 2011-12-13 | 2016-07-04 | 웨이브라이트 게엠베하 | 레이저 장치를 교정하기 위한 테스트 장치 |
KR101635971B1 (ko) | 2012-01-18 | 2016-07-04 | 웨이브라이트 게엠베하 | 광학 밀도에 따라서 레이저 에너지를 조정하는 방법 |
US10568764B2 (en) * | 2013-03-14 | 2020-02-25 | Amo Development, Llc | System and methods for depth detection in laser-assisted ophthalmic procedures |
KR101591490B1 (ko) * | 2013-12-27 | 2016-02-03 | 에이피시스템 주식회사 | 레이저 보정 방법 및 장치 |
CN105434042B (zh) * | 2014-08-25 | 2017-08-25 | 成果科技股份有限公司 | 手术规划系统 |
DE102015005820B4 (de) * | 2015-05-06 | 2022-04-28 | Alcon Inc. | Verfahren zur Energiekalibrierung eines gepulsten Schneidlasers für die Augenchirurgie |
DE102017204861A1 (de) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren zum Bestimmen eines Materialabtrags und Vorrichtung zur Strahlbearbeitung eines Werkstücks |
DE102019124166A1 (de) * | 2019-09-10 | 2021-03-11 | Carl Zeiss Meditec Ag | Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Charakterisierung eines Laserstrahls |
DE102021100285B3 (de) * | 2021-01-11 | 2022-05-05 | Schwind Eye-Tech-Solutions Gmbh | Verfahren zum Bereitstellen von Steuerdaten eines augenchirurgischen Lasers einer Behandlungsvorrichtung basierend auf einem patientenspezifischen Parametersatz; Steuereinrichtung sowie Behandlungsvorrichtung |
DE102023110963A1 (de) | 2023-04-27 | 2024-10-31 | Carl Zeiss Meditec Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer Referenzprobe |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5520679A (en) * | 1992-12-03 | 1996-05-28 | Lasersight, Inc. | Ophthalmic surgery method using non-contact scanning laser |
RU2230538C1 (ru) * | 2002-12-26 | 2004-06-20 | Центр физического приборостроения ИОФ РАН | Способ и установка лазерной коррекции роговицы глаза |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09310189A (ja) * | 1996-05-22 | 1997-12-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 金属材料のデスケール方法 |
AU6815300A (en) * | 1999-09-10 | 2001-04-17 | Haag-Streit Ag | Method and device for the photoablation of the cornea with laser beam |
GB2355310A (en) * | 1999-09-28 | 2001-04-18 | Ocular Sciences Ltd | White light interferometer |
AU2001277038A1 (en) * | 2000-07-21 | 2002-02-05 | Ohio State University | Methods and instruments for improving refractive ophthalmic surgery |
US6595920B2 (en) * | 2001-05-21 | 2003-07-22 | The Ohio State University | Non-contact instrument for measurement of internal optical pressure |
US6532068B2 (en) * | 2001-07-17 | 2003-03-11 | National Research Council Of Canada | Method and apparatus for depth profile analysis by laser induced plasma spectros copy |
JP4113390B2 (ja) * | 2002-08-01 | 2008-07-09 | 株式会社ニデック | レーザ照射装置 |
JP4609838B2 (ja) * | 2004-08-10 | 2011-01-12 | 株式会社ニデック | 角膜手術装置 |
US7252662B2 (en) * | 2004-11-02 | 2007-08-07 | Lenticular Research Group Llc | Apparatus and processes for preventing or delaying one or more symptoms of presbyopia |
-
2008
- 2008-08-29 AU AU2008361191A patent/AU2008361191B2/en active Active
- 2008-08-29 CA CA2735281A patent/CA2735281C/en active Active
- 2008-08-29 KR KR1020117007315A patent/KR101331251B1/ko active IP Right Grant
- 2008-08-29 JP JP2011524193A patent/JP5323937B2/ja active Active
- 2008-08-29 BR BRPI0823010A patent/BRPI0823010B8/pt not_active IP Right Cessation
- 2008-08-29 ES ES08785759.5T patent/ES2522619T3/es active Active
- 2008-08-29 WO PCT/EP2008/007102 patent/WO2010022754A1/de active Application Filing
- 2008-08-29 MX MX2011002256A patent/MX2011002256A/es active IP Right Grant
- 2008-08-29 RU RU2011109924/14A patent/RU2489997C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-08-29 CN CN200880130934.XA patent/CN102137732B/zh active Active
- 2008-08-29 EP EP08785759.5A patent/EP2328711B1/de active Active
-
2009
- 2009-08-18 TW TW098127674A patent/TW201008544A/zh unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5520679A (en) * | 1992-12-03 | 1996-05-28 | Lasersight, Inc. | Ophthalmic surgery method using non-contact scanning laser |
RU2230538C1 (ru) * | 2002-12-26 | 2004-06-20 | Центр физического приборостроения ИОФ РАН | Способ и установка лазерной коррекции роговицы глаза |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2587958C1 (ru) * | 2011-12-13 | 2016-06-27 | Уэйвлайт Гмбх | Тестирующее устройство для калибровки энергии импульса лазерного устройства |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102137732A (zh) | 2011-07-27 |
ES2522619T3 (es) | 2014-11-17 |
KR101331251B1 (ko) | 2013-11-20 |
JP2012500725A (ja) | 2012-01-12 |
RU2011109924A (ru) | 2012-10-10 |
CA2735281A1 (en) | 2010-03-04 |
JP5323937B2 (ja) | 2013-10-23 |
EP2328711A1 (de) | 2011-06-08 |
CN102137732B (zh) | 2014-04-02 |
CA2735281C (en) | 2014-04-08 |
WO2010022754A1 (de) | 2010-03-04 |
AU2008361191B2 (en) | 2013-07-25 |
MX2011002256A (es) | 2011-07-29 |
BRPI0823010A2 (pt) | 2015-07-28 |
BRPI0823010B8 (pt) | 2021-07-27 |
WO2010022754A8 (de) | 2010-06-10 |
KR20110069034A (ko) | 2011-06-22 |
AU2008361191A1 (en) | 2010-03-04 |
BRPI0823010B1 (pt) | 2019-03-12 |
TW201008544A (en) | 2010-03-01 |
EP2328711B1 (de) | 2014-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2489997C2 (ru) | Способ калибровки энергии импульса лазерного устройства с использованием когерентного оптического интерферометра | |
CA2744332C (en) | Apparatus, system and method for precision depth measurement | |
KR101255798B1 (ko) | 안과 레이저 수술, 특히 굴절교정 레이저 수술 장치 | |
JP5529859B2 (ja) | 眼科レーザ手術用の機器 | |
JP2005523131A (ja) | レーザ較正眼球追跡カメラ位置合わせ方法およびシステム | |
WO1999024796A1 (en) | Systems and methods for calibrating laser ablations | |
EP1976470B1 (en) | Laser energy calibration based on optical measurement | |
JP4113390B2 (ja) | レーザ照射装置 | |
US8017905B2 (en) | Method for energy calibration of a pulsed laser system | |
JP4209839B2 (ja) | レーザ照射装置の照射制御データを較正する方法 | |
KR20070065806A (ko) | 안과 수술용 동적 레이저 빔 특성 측정 시스템 및 이와관련된 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200830 |