СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНТАКТА ГЛАЗА С ЛАЗЕРНЫМ УСТРОЙСТВОМ
METHOD OF ENSURING CONTACT OF EYE WITH LASER DEVICE

Область техники
Изобретение относится к установлению механического контакта между биологической тканью и лазерным устройством, излучение которого используется для воздействия на ткань. Более конкретно изобретение относится к присоединению лазерного устройства к глазу, в частности к человеческому глазу, чтобы произвести на нем посредством лазерного излучения один или более разрезов.
Уровень техники
Для осуществления направленного воздействия лазерным излучением необходимым условием является точная локализация фокуса пучка относительно облучаемой ткани. В частности, при выполнении разрезов в ткани желательно получить малую фокальную зону, позволяющую обеспечить малую толщину разреза. При этом необходимо обеспечить соответствующую точность позиционирования фокуса пучка. Это справедливо, в частности, для проведения разрезов глазной ткани, используемых, например, в методе LASIK (laser in-situ keratomileusis - лазерный интрастромальный кератомилез), который применяется для коррекции дефектов зрения и согласно которому сначала с передней поверхности роговицы срезают диск (который специалисты называют лоскутом), причем участок лоскута остается соединенным с роговицей, так что лоскут может быть отогнут для последующего осуществления абляции роговичной ткани посредством лазерного излучения. По завершении абляции (иссечения ткани) лоскут укладывают обратно и происходит быстрое заживление ткани, поскольку поверхность роговицы оказывается, в основном, неповрежденной.
В ранее широко применявшемся методе формирования лоскута использовался механический инструмент (микрокератом), быстро осциллирующая режущая кромка которого разрезает роговицу сбоку. В течение некоторого времени ведется также работа по созданию систем, способных формировать лоскут посредством сфокусированного лазерного излучения с длительностями импульсов в фемтосекундном диапазоне. Соответствующий метод получил название "фемто-LASIK". В этом методе фокусируют излучение внутри ткани, под передней поверхностью роговицы, позиционируя фокальные точки на желательной поверхности таким образом, чтобы из роговицы был вырезан лоскут.
Однако выполнение разрезов глазной ткани требуется не только в методе фемто-LASIK, но также и в других операциях, в частности в кератопластике (например, в передней или задней послойной кератопластике или сквозной кератопластике в роговичных трансплантатах), при фемтосекундной экстракции трансплантата в форме линзы для целей коррекции рефракции, при вырезании внутрироговичных кольцевых сегментов с целью стабилизации кератоконуса и протузии роговицы (например, для имплантации небольших кольцевых сегментов "intacs" с целью биомеханической стабилизации роговицы), при удалении катаракты, при разрезах в хрусталике с целью коррекции пресбиопии, при вставлении интрастромальных колец, при кератомии для коррекции астигматизма, при резекции роговицы и т.д.
Из уровня техники, относящейся к использованию лазерных устройств (например, из US 5549632, WO 03/002008 A1) известно наложение на роговицу плоскопараллельных уплощающих пластин (аппланационных линз). При наложении таких пластин (линз) глаз деформируется в соответствии с двумерной нижней стороной уплощающей пластины, обращенной к глазу. Положение фокуса пучка лазерного излучения настраивается по координате z относительно уплощающей пластины (координата z в контексте изобретения соответствует направлению пучка). Поскольку глаз прижат к уплощающей пластине, обеспечивается точное согласование положений глаза и пластины по z-координате, позволяющее осуществить точное позиционирование фокуса пучка по этой координате для произвольно выбираемых зон внутри роговицы или других тканей в глубине глаза.
Помимо плоскопараллельных уплощающих пластин, из уровня техники известны также линзы (или, в более общем случае, контактные стекла), имеющие сферические, асферические или иные криволинейные поверхности и тоже обеспечивающие привязку по координате z. Благодаря соответственно подобранному вогнутому профилю нижней стороны линзы, обращенной к глазу, деформация глаза в результате установки линзы может быть уменьшена. Это является преимуществом, поскольку повышение внутриглазного давления будет не столь сильным, как при наложении уплощающей пластины с плоской нижней стороной. Однако криволинейные поверхности линзы приводят к фокусировке лазерного излучения.
Чтобы удерживать глаз пациента на фиксированном расстоянии от оптического фокусирующего блока лазерного устройства, в соответствии с уровнем техники, как правило, используются присасывающиеся кольца, которые притягиваются к склере глаза за счет создания частичного вакуума и окружают роговицу по окружности. При этом уплощающая пластина входит в состав присасывающегося кольца, как показано, например, на фиг.4С упомянутого документа US 5549632. Альтернативно, уплощающая пластина является частью отдельного компонента, соединяемого с присасывающимся кольцом, см., например, фиг.7 в WO 03/002008 А1, на которой уплощающая пластина жестко закреплена в конической детали, сконструированной с возможностью присоединения основанием конуса к оптическому фокусирующему блоку лазерного устройства, а своим узким концом жестко соединенной с присасывающимся кольцом посредством отдельных зажимов.
Трехчастная конструкция согласно WO 03/002008 А1 (состоящая из присасывающегося кольца, зажимов и конической детали, несущей уплощающую пластину) позволяет независимо позиционировать оптическую часть лазерного устройства и глаз пациента вплоть до момента, когда они сблизятся практически вплотную. Присасывающееся кольцо в этом случае уже будет наложено на глаз, тогда как коническая деталь заранее прикреплена к лазерной оптике. После того как оптическая часть и глаз пациента окажутся на достаточно близком расстоянии, приводятся в действие зажимы, которые обеспечивают механическую связь между конической деталью и присасывающимся кольцом.
Нетрудно понять, что механическая фиксация глаза относительно лазерной оптики посредством зажимов, работающих на сжатие, является критической фазой подготовки к хирургической операции. Усилия сжатия и сдвига, присутствующие при осуществлении данного способа, не должны приводить к повреждениям глаза пациента или к существенному и потенциально опасному повышению внутриглазного давления, обусловленному неточным взаимным позиционированием используемых механических компонентов. Если повышенное внутриглазное давление имеет место в течение достаточно долгого периода, в некоторых случаях это может привести к повреждению зрительного нерва. Даже если оказывается возможным более или менее точно позиционировать оптику посредством джойстика, коническая деталь остается жестко связанной с этой оптикой, и по этой причине достигаемый в конечном итоге механический контакт с глазом и связанное с этим уплощение глаза остаются неизменными. Силы, действующие на глаз в этой ситуации, особенно силы, возникающие в ходе операции присоединения и действующие после того как произойдет уплощение, являются труднопредсказуемыми и могут изменяться от пациента к пациенту.
Подводя итоги сказанному, многочисленные решения, известные из уровня техники, характеризуются тем, что уплощающая пластина или, в общем случае, контактное стекло, независимо от его профиля, прижимается к глазу в ходе позиционирования глаза относительно лазерной оптики настолько сильно, что глаз принимает профиль контактного стекла в зоне, которая должна использоваться для лечебного воздействия. Это прижатие контактного стекла к глазу обычно ассоциируется со скачками давления, которые могут ощущаться пациентом как неприятные. Глаз согласно данному способу подвергается сжатию, что при определенных условиях может привести к его повреждению, в частности, потому, что возникающие усилия, действующие на растяжение, сжатие и сдвиг, не поддаются предварительному определению.
Раскрытие изобретения
Задача, решаемая изобретением, состоит в обеспечении более щадящего присоединения биологической ткани, в частности глаза, к лазерному устройству.
В соответствии с одним аспектом изобретения для решения данной задачи создан способ присоединения механического сопрягающего блока лазерного устройства к стабилизирующему компоненту, удерживаемому на биологической ткани усилием ее присасывания. Способ по изобретению включает следующие операции:
- осуществление взаимного сближения сопрягающего блока и стабилизирующего компонента до достижения первого относительного положения и,
- при нахождении указанных компонентов в первом относительном положении откачку присасывающей камеры, образованной между сопрягающим блоком, стабилизирующим компонентом и поверхностью ткани, для установления контакта между тканью и примыкающей к ней поверхности сопрягающего блока или для увеличения зоны уже существующего контакта.
Решение согласно изобретению предусматривает, что сопрягающий блок и стабилизирующий компонент сначала сближаются друг с другом до тех пор, пока они не достигнут первого относительного положения. Их взаимное сближение можно осуществить, например, посредством механизированного привода или вручную. Как только первое относительное положение будет достигнуто, начинают откачку присасывающей камеры, образованной между сопрягающим блоком и стабилизирующим компонентом, но при этом частично ограниченной также поверхностью ткани. Откачка присасывающей камеры создает взаимное притяжение сопрягающего блока и стабилизирующего компонента, удерживающее их относительно друг друга. Однако частичный вакуум действует также на части поверхности ткани. В соответствии с изобретением это действие используется, чтобы осуществить присасывание ткани к примыкающей к ней поверхности, образованной сопрягающим блоком. В результате достигается двумерное соответствие профилей ткани и примыкающей к ней поверхности. Согласно одному из вариантов изобретения в первом относительном положении сопрягающего блока и стабилизирующего компонента до начала откачки присасывающей камеры еще отсутствует какой-либо контакт между тканью и примыкающей к ней поверхностью. Согласно альтернативному варианту такой контакт уже может существовать, однако, в результате откачки присасывающей камеры его зона существенно расширяется. Геометрия сопрягающего блока и стабилизирующего компонента, а также уровень частичного вакуума, создаваемого в присасывающей камере, выбираются такими, что по завершении откачки зона, в которой ткань контактирует с примыкающей к ней поверхностью, по меньшей мере равна заданной зоне, на которую должно производиться воздействие, причем в момент начала откачки данная зона существенно меньше заданной зоны.
В частности, откачка присасывающей камеры приводит к увеличению зоны контакта между тканью и примыкающей к ней поверхностью не менее чем в полтора раза, предпочтительно не менее чем в два раза, особо предпочтительно в несколько раз. В случае когда зона контакта между тканью и примыкающей к ней поверхностью имеет форму, близкую к круглому диску, - именно такая форма типична, например, применительно к глазу - откачка присасывающей камеры должна обеспечивать увеличение диаметра зоны контакта по меньшей мере на 30%, предпочтительно по меньшей мере на 50%, более предпочтительно по меньшей мере на 70% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на 90%.
В отличие от известных решений в области офтальмологической лазерной хирургии изобретение не ограничивается только уплощением или иным профилированием ткани, подлежащей воздействию, путем наложения на нее контактного элемента, но обеспечивает для участков поверхности данной ткани эффект присасывания, под действием которого ткань притягивается к примыкающей к ней поверхности. Этот фундаментально иной принцип действия позволяет избежать или в случае когда небольшая зона контакта между тканью и примыкающей к ней поверхностью уже присутствует к моменту начала откачки, по меньшей мере существенно уменьшить скачки давления и эффект сжатия, которые неизбежны при полном наложении контактного стекла. Не возникает (даже временно) никаких неконтролируемых сил или, в крайнем случае, они присутствуют в очень слабой степени. Поскольку усилие присасывания (которое можно задавать с высокой воспроизводимостью путем регулирования частичного вакуума) действует в вертикальном направлении от поверхности ткани, не возникает поперечных усилий сдвига, которые могут легко привести к повреждению эпителия глаза.
Еще одно преимущество изобретения состоит в не создающем проблем, легком отсоединении сопрягающего блока от стабилизирующего компонента в случае возникновения осложнений или панической реакции пациента. За счет подачи в присасывающую камеру воздуха соединение между сопрягающим блоком и стабилизирующим компонентом и, следовательно, между тканью и лазерным устройством может быть разорвано мгновенно, без какой-либо задержки.
В случае лечебных воздействий на глаз присасывание роговицы к примыкающей к ней поверхности сопрягающего блока, если и повышает внутриглазное давление, то лишь незначительно. Это позволяет пациенту легче переносить операцию.
Согласно еще одному аспекту изобретения взаимное сближение сопрягающего блока и стабилизирующего компонента может быть осуществлено в направлении, в котором обеспечивается возможность их дальнейшего взаимного сближения с переходом за первое относительное положение, вплоть до прихода в состояние взаимного контакта. Это означает, что первоначальное взаимное сближение сопрягающего блока и стабилизирующего компонента прерывается до того, как они максимально сблизятся друг с другом. Следовательно, согласно одному из вариантов изобретения в первом относительном положении между сопрягающим блоком и стабилизирующим компонентом в направлении их сближения может существовать определенный зазор. Благодаря последующей откачке присасывающей камеры этот зазор может быть уменьшен за счет того, что откачка присасывающей камеры приводит к относительному перемещению сопрягающего блока и стабилизирующего компонента до достижения второго относительного положения, в котором они в большей степени приближены друг к другу, чем в первом относительном положении. Следует отметить, что это дополнительное взаимное сближение сопрягающего блока и стабилизирующего компонента с переходом за первое относительное положение вызывается только частичным вакуумом, созданным в присасывающей камере, а не приложением к сопрягающему блоку и/или к стабилизирующему компоненту внешнего усилия посредством механизированного привода или вручную. В частности, наличие частичного вакуума в присасывающей камере приводит к взаимному притяжению сопрягающего блока и стабилизирующего компонента с их приходом в положение остановки, из которого дальнейшее сближение становится невозможным.
Размер относительного перемещения сопрягающего блока и стабилизирующего компонента между первым и вторым относительными положениями целесообразно сделать малым, предпочтительно не превышающим 1 мм. Более конкретно, желательно, чтобы дополнительное взаимное сближение сопрягающего блока и стабилизирующего компонента в результате откачки присасывающей камеры было существенно меньше 1 мм, составляя, например, только 0,2-0,3 мм. При этом желательно, чтобы доля увеличения зоны контакта между тканью и примыкающей к ней поверхностью, обусловленная взаимным сближением сопрягающего блока и стабилизирующего компонента из первого относительного положения во второе, являлась малой, предпочтительно пренебрежимо малой по сравнению с долей указанного увеличения, обусловленной присасыванием ткани к примыкающей к ней поверхности. Другими словами, сближение сопрягающего блока и стабилизирующего компонента с приходом во второе относительное положение не должно само по себе приводить к образованию большой зоны контакта между тканью и примыкающей к ней поверхностью. Это можно гарантировать, например, задавая размер перемещения между первым и вторым относительными положениями соответствующим только долям миллиметра.
Изобретение осуществимо, например, в виде автоматизированной последовательности операций, когда по меньшей мере часть процесса присоединения автоматизирована. Например, достижение первого относительного положения может детектироваться посредством сенсорных средств, а откачку присасывающей камеры можно запускать автоматически, в частности, под управлением программы, как отклик на детектирование достижения первого относительного положения. Альтернативно или дополнительно взаимное сближение сопрягающего блока и стабилизирующего компонента может быть осуществлено посредством приведения в действие механизированного приводного устройства, которое останавливают автоматически, в частности, под управлением программы, как отклик на детектирование, посредством сенсорных средств, достижения первого относительного положения.
Согласно еще одному аспекту изобретения, для решения сформулированной выше задачи создан аппарат для разрезания ткани части глаза посредством сфокусированного лазерного излучения. Данный аппарат, который, в частности, пригоден для осуществления описанного выше способа, содержит следующие компоненты:
- блок присасывающегося кольца, предназначенный для установки на глаз и имеющий ось кольца,
- механический сопрягающий блок, выполненный отдельно от блока присасывающегося кольца с возможностью перемещения вдоль оси кольца до присоединения, посредством установления контакта, к блоку присасывающегося кольца и снабженный контактным стеклом для придания требуемой формы поверхности глаза,
- средства откачки для осуществления откачки первой присасывающей камеры, ограниченной блоком присасывающегося кольца, сопрягающим блоком и поверхностью глаза,
- сенсорные средства для детектирования достижения первого относительного положения сопрягающего блока и блока присасывающегося кольца вдоль указанной оси и
- управляющее устройство, связанное с сенсорными средствами и со средствами откачки, настроенное на обеспечение запуска откачки первой присасывающей камеры в качестве отклика, посредством сенсорных средств, достижения первого относительного положения, в частности, для обеспечения контакта между глазом и примыкающей к нему поверхностью контактного стекла, придающей ему требуемый профиль, или для увеличения зоны уже существующего контакта.
Под контактным стеклом в контексте изобретения понимается любой контактный элемент, который служит для задания профиля контактирующей с ним поверхности глаза. Слово "стекло" в данном термине следует понимать не как обозначение конкретного материала, а лишь как указание на прозрачность данного элемента для лазерного излучения. Хотя стеклянный материал может во многих случаях найти применение для изготовления контактного стекла, оно может быть изготовлено также и из пластика. В предпочтительном варианте контактное стекло выполнено в виде плоскопараллельной уплощающей пластины, имеющей плоскую поверхность на стороне, обращенной к глазу, и на противоположной стороне. Разумеется, в рамках изобретения предусматривается и возможность изготовления контактного стекла, главные (рабочие) стороны которого не являются плоскими.
Сенсорные средства могут включать, например, датчик близости, который может быть, в частности, выполнен как датчик на эффекте Холла, оптический датчик или геркон. Оптический датчик может быть выполнен, например, как световой барьер, чтобы детектировать достижение заданного первого относительного положения сопрягающего блока и блока присасывающегося кольца. Кроме того, можно снабдить аппарат датчиком давления или датчиком усилия, который измеряет противодавление со стороны глаза или со стороны блока присасывающегося кольца, действующее на сопрягающий блок. В случае использования для крепления оптики лазерного устройства, генерирующего лазерное излучение, подвески с компенсацией веса, сенсорные средства могут содержать также переключатель, срабатывающий в случае определенного смещения оптики относительно нормального положения, которое возникает, когда сопрягающий блок, связанный с оптикой, вступает в контакт с поверхностью глаза или с блоком присасывающегося кольца и, как следствие, испытывает противодавление.
Блок присасывающегося кольца соответствует одному примеру стабилизирующего компонента, предусмотренного изобретением, который стабилизирует и фиксирует глаз. Он может образовывать первую герметизирующую поверхность в форме кольца, которой он может накладываться на поверхность глаза с целью герметизации первой присасывающей камеры. В результате откачка первой присасывающей камеры будет приводить к прижатию глаза к контактному стеклу в зоне, примерно совпадающей с областью, окруженной первой герметизирующей поверхностью. Таким образом, размеры зоны контакта между глазом и контактным стеклом могут задаваться выбором диаметра или площади поперечного сечения области, окруженной первой герметизирующей поверхностью.
В предпочтительном варианте первая герметизирующая поверхность отделяет первую присасывающую камеру от второй присасывающей камеры, которая полностью ограничена блоком присасывающегося кольца и поверхностью глаза, не соединена с первой присасывающей камерой и выполнена с возможностью откачки независимо от первой присасывающей камеры. Вторая присасывающая камера служит для обеспечения присасывания блока присасывающегося кольца к склере глаза. Первая герметизирующая поверхность может быть сформирована, например, на внутренней кромке кольцевой пластинки в блоке присасывающегося кольца, выступающей к оси кольца в радиальном или наклонном (по отношению к радиальному) направлении. Данная герметизирующая поверхность может быть, например, образована кольцевым уплотнением, прикрепленным к указанной кольцевой пластинке.
При использовании блока присасывающегося кольца, устанавливаемого непосредственно на глаз, в первом относительном положении первая присасывающая камера, до начала ее откачки, может контактировать со всей нижней поверхностью контактного стекла, обращенной к глазу. В таком варианте до начала откачки первой присасывающей камеры в первом относительном положении контактное стекло не имеет контакта с поверхностью глаза. Как было пояснено выше, в альтернативных вариантах в первом относительном положении в сравнительно малой зоне уже существует контакт между поверхностью глаза и контактным стеклом.
Первая присасывающая камера может выступать в осевом направлении, противоположном направлению к глазу, за контактное стекло.
Блок присасывающегося кольца предпочтительно образует приемную воронку, открытую в осевом направлении, противоположном направлению к глазу, тогда как сопрягающий блок содержит коническую секцию для ввода, в осевом направлении, в приемную воронку. Взаимодействие приемной воронки и конической секции позволяет осуществить точное центрирование сопрягающего блока относительно блока присасывающегося кольца. Кроме того благодаря наличию приемной воронки обеспечивается такая полная длина блока присасывающегося кольца, которая гарантирует, что не возникнет проблем, связанных со случайным попаданием ресниц глаза между блоком присасывающегося кольца и сопрягающим блоком.
Приемная воронка и коническая секция предпочтительно образуют взаимодействующие вторые герметизирующие поверхности для герметизации первой присасывающей камеры. В этой связи по всему периметру приемной воронки или/и конической секции может быть выполнена канавка, в которую введена кольцевая прокладка. Альтернативно, герметизация может быть обеспечена и без применения отдельного герметизирующего элемента, особенно если приемная воронка и коническая секция имеют достаточно гладкие поверхности, которые приходят в плотный взаимный контакт и способны за счет этого герметизировать первую присасывающую камеру.
Сопрягающий блок может содержать держатель контактного стекла, сконфигурированный для механического присоединения к блоку присасывающегося кольца и несущий контактное стекло и переходную деталь. Эта деталь выполнена отдельно от держателя контактного стекла с возможностью жесткого, но разъемного соединения с держателем и снабжена стыковочными элементами для присоединения к оптическому фокусирующему блоку лазерного устройства, генерирующего лазерное излучение.
Выполнение сопрягающего блока из двух частей: держателя контактного стекла и переходной детали имеет то преимущество, что по завершении операции не требуется передавать сопрягающий блок на утилизацию или выбрасывать. Вместо этого переходная деталь может, если нужно, использоваться многократно (после ее стерилизации), тогда как держатель контактного стекла вместе с контактным стеклом могут являться деталями одноразового использования. В частности, держатель контактного стекла и переходная деталь могут быть снабжены резьбой для обеспечения резьбового соединения между ними. Держателю контактного стекла может быть придана, например, форма конической втулки, которая может быть выполнена сплошной или иметь вырезы для уменьшения веса.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1а-1е для одного из вариантов изобретения схематично иллюстрируются последовательные фазы присоединения и отсоединения сопрягающего блока от блока присасывающегося кольца, установленного на глаз.
На фиг.2 очень схематично представлен вариант лазерного устройства для выполнения разрезов в роговице глаза.
На фиг.3 представлено реалистичное изображение варианта сопрягающего блока и блока присасывающегося кольца в собранном виде, в разрезе.
На фиг.4а и 4b представлены перспективные изображения блока присасывающегося кольца по фиг.3, причем на фиг.4b этот блок показан в разрезе.
На фиг.5 в увеличенном масштабе показана часть блока по фиг.3.
Осуществление изобретения
В представленном в качестве примера варианте по фиг.1а-1е (человеческий) глаз, подвергаемый лечебному воздействию, обозначен как 10. Роговица и склера глаза 10 обозначены, как 12 и 14 соответственно.
В роговице 12 глаза 10 необходимо выполнить один или более разрезов посредством импульсного лазерного излучения с длительностью импульсов в фемтосекундном диапазоне. Такое лазерное излучение обеспечивается неизображенным лазерным источником. Длина волны воздействующего излучения, направляемого в глаз 10, лежит в ближней инфракрасной (ИК) области. Например, может использоваться Yb-лазер, излучающий у 1030 нм.
Перед началом лечебного воздействия на глаз с использованием лазера глаз 10 сначала нужно привести в контакт с лазерным устройством, снабженным лазерным источником, чтобы обеспечить возможность точного позиционирования фокуса лазерного пучка внутри роговицы по координате z. С этой целью на глаз 10 известным способом помещают блок 16 присасывающегося кольца и фиксируют этот блок к глазу 10 созданием частичного вакуума. Блок 16 присасывающегося кольца стабилизирует глаз 10 и фиксирует его положение. В составе данного блока имеются нижняя часть 18, образующая собственно присасывающееся кольцо, и приемная воронка 20, соединенная с нижней частью 18 и выполненная заодно с ней. У кольца имеется ось 22. Нижняя часть 18 образует, по всему периметру, две герметизирующие поверхности 24, 26 в форме кольца, каждая из которых предназначена для упора в склеру 14. Эти поверхности заключают между собой присасывающую камеру 30 в форме кольца, расположенную по всему периметру и соединенную с откачивающим каналом 28. Каждая из герметизирующих поверхностей 24, 26 может быть сформирована, например, отдельным герметизирующим элементом, прикрепленным к нижней части 18. С целью формирования присасывающей камеры 30 на внутренней стороне нижней части 18, обращенной к глазу, сформирована соответствующая кольцевая канавка 32. Присасывающая камера 30 полностью ограничивается блоком 16 присасывающегося кольца и склерой 14. В результате откачки присасывающей камеры 30 блок 16 присасывающегося кольца прочно прикрепляется к глазу 10 посредством присасывания. Для осуществления откачки откачивающий канал 28 подсоединен к неизображенному источнику частичного вакуума в виде откачивающего насоса.
С блоком 16 присасывающегося кольца, фиксируемым на глазу 10, механически связан другой сопрягающий блок 34 в составе присасывающегося кольца, который (хотя это подробно не показано на чертежах) выполнен с возможностью прочно, но разъемно соединяться с фокусирующей оптикой вышеупомянутого лазерного устройства. Сопрягающий блок 34 способен перемещаться вместе с фокусирующей оптикой относительно пациента и блока 16 присасывающегося кольца, зафиксированного относительно пациента, в горизонтальном направлении, обозначенном горизонтальной стрелкой 36, и в вертикальном направлении, обозначенном вертикальной стрелкой 38. Возможность смещения сопрягающего блока 34 может быть обеспечена по меньшей мере частично с помощью механизированного средства, например в виде электропривода. Может быть предусмотрена также возможность по меньшей мере частично перемещать сопрягающий блок 34 относительно блока 16 присасывающегося кольца вручную.
Сопрягающий блок 34 имеет коническую конструкцию. На своем широком (на фиг.1а-1е верхнем) конце он сконфигурирован для присоединения к фокусирующей оптике, а на своем узком конце он снабжен контактным стеклом 40, которое в представленном варианте выполнено в виде плоскопараллельной уплощающей пластины.
В первой фазе процедуры сопряжения глаза 10 с лазерным устройством сопрягающий блок 34 перемещают относительно блока 16 присасывающегося кольца в направлении, обозначенном стрелкой 36, в положение, в котором он находится в осевом направлении над приемной воронкой 20, так что блок 34 может быть затем опущен в приемную воронку 20. Фаза введения сопрягающего блока 34 в приемную воронку 20 блока 16 присасывающегося кольца проиллюстрирована на фиг.1b. В конце процесса опускания сопрягающего блока 34 контактное стекло (уплощающая пластина) 40 приближается к глазу 10 при одновременном уменьшении радиального воздушного зазора между приемной воронкой 20 и сопрягающим блоком 34. Обращенная внутрь периферийная коническая поверхность приемной воронки 20 и имеющая такую же конусность обращенная наружу поверхность сопрягающего блока 34 образуют герметизирующие поверхности. Эти взаимодействующие герметизирующие поверхности приходят во взаимное сопряжение в ходе дальнейшего процесса присоединения и в этом состоянии обеспечивают дополнительную герметизацию присасывающей камеры 42, образованной между блоком 16 присасывающегося кольца, сопрягающим блоком 34 и поверхностью глаза 10. Герметизирующая поверхность 26 служит в качестве нижней граничной поверхности указанной камеры 42, причем она одновременно герметизирует обе присасывающие камеры 30, 42. Должно быть понятно, что на блоке 16 присасывающегося кольца в качестве альтернативы может быть образована отдельно от герметизирующей поверхности 26 дополнительная кольцевая герметизирующая поверхность, служащая для герметизации присасывающей камеры 42.
Герметизирующие поверхности, находящиеся между блоком 16 присасывающегося кольца и сопрягающим блоком 34, в представленном варианте образованы кольцевым уплотнением 44, взаимодействующим с приемной воронкой 20 и с той частью наружной боковой поверхности сопрягающего блока 34, которая при введенном блоке расположена напротив данного кольцевого уплотнения 44. Эта часть наружной боковой поверхности сопрягающего блока 34, действующая как герметизирующая поверхность, обозначена на фиг.1а как 46. Кольцевое уплотнение 44 может являться, например, манжетным уплотнением или кольцевой прокладкой. Должно быть понятно, что в альтернативном варианте это кольцевое уплотнение может быть выполнено на сопрягающем блоке 34. Можно также вообще отказаться от отдельного герметизирующего элемента при условии, что наружная поверхность сопрягающего блока 34 и внутренняя поверхность приемной воронки 20 выполнены достаточно гладкими и могут быть приведены в достаточно плотное взаимное сопряжение.
Опускание сопрягающего блока 34 в направлении, обозначенном стрелкой 38 (соответствующем осевому направлению для блока 16 присасывающегося кольца), останавливают в заданном осевом положении, в котором между сопрягающим блоком 34 и блоком 16 присасывающегося кольца еще остается осевой зазор, т.е. когда сопрягающий блок еще не опущен в приемную воронку 20 на максимальную глубину. Остановка опускания схематично показана на фиг.1 с поперечной линией 48. В этом положении сопрягающего блока 34, во-первых, еще остается радиальный зазор между приемной воронкой 20 и сопрягающим блоком 34 и, во-вторых, еще не произошло заметного уплощения глаза посредством уплощающей пластины 40. Так, в момент достижения положения остановки размер воздушного зазора между приемной воронкой 20 и сопрягающим блоком 34 не превышает 0,5 мм, соответствуя, например, 0,1 мм.
В фазе, проиллюстрированной на фиг.1с, т.е. в положении остановки сопрягающего блока 34 контакт между уплощающей пластиной 40 и глазом 10 отсутствует, а уплощающая пластина 40 в осевом направлении находится на небольшом расстоянии от роговицы 12 глаза 10. Альтернативно, в положении остановки между уплощающей пластиной 40 и глазом может иметься легкий контакт. В этом случае зона контакта будет, разумеется, значительно меньше области уплощения, необходимой для дальнейшего воздействия. Например, желательная область уплощения глаза может иметь диаметр около 10-11 мм. Если в положении остановки по фиг.1с между уплощающей пластиной 40 и глазом 10 имеется какой-то контакт, диаметр зоны контакта предпочтительно будет составлять только несколько миллиметров, например только около 2-3 мм. В любом случае контакт, который в положении остановки может существовать между уплощающей пластиной 40 и глазом 10, должен быть настолько слабым, чтобы он не приводил к заметному повышению внутриглазного давления.
Положение остановки сопрягающего блока 34 в представленном варианте детектируется датчиком 50, установленным на блоке 16 присасывающегося кольца, более конкретно на его приемной воронке 20. Датчик, например на эффекте Холла, может быть выполнен как датчик близости. Датчик 50 установлен с возможностью подачи соответствующего сигнала, когда сопрягающий блок 34 достигнет заданного положения остановки.
В положении остановки присасывающая камера 42 входит в кольцевой зазор, еще существующий между приемной воронкой 20 и сопрягающим блоком 34. Герметизирующий элемент 44 может уже находиться в герметичном контакте с конической наружной боковой поверхностью сопрягающего блока 34. Однако в положении остановки полная герметизация присасывающей камеры 42 еще может не достигаться. В зависимости от того, имеется или нет в положении остановки контакт между уплощающей пластиной 40 и глазом 10, присасывающая камера 42 либо полностью заключена между уплощающей пластиной 40 и глазом 10 либо окружает существующую зону контакта.
Присасывающая камера 42 присоединена к другому откачивающему каналу 52, который, как и откачивающий канал 28, образован в блоке 16 присасывающегося кольца и может быть подсоединен к откачивающему насосу (не изображен), служащему в качестве источника частичного вакуума. С помощью откачивающих каналов 28, 52 две присасывающие камеры 30, 42 могут откачиваться независимо одна от другой. Для этой цели могут быть предусмотрены два отдельных откачивающих насоса, которые могут приводиться в действие независимо друг от друга. Альтернативно, можно использовать единственный откачивающий насос и создавать частичный вакуум индивидуально в каждой присасывающей камере 30, 42 с использованием соответственно управляемых клапанных средств.
Следующей операцией, выполняемой после прихода в положение остановки, показанное на фиг.1с, является откачка присасывающей камеры 42. Создание в ней частичного вакуума приводит к присасыванию поверхности глаза к нижней (обращенной к глазу) стороне уплощающей пластины 40. Одновременно сопрягающий блок 34 за счет эффекта всасывания вводится глубже в приемную воронку 20 блока 16 присасывающегося кольца, так что он в итоге занимает максимально заглубленное положение. Таким образом, опускание сопрягающего блока 34 в конечное положение происходит исключительно под действием эффекта присасывания, созданного наличием частичного вакуума в присасывающей камере 42. Следовательно, в этой фазе процесса присоединения больше не используется какое-либо усилие, создаваемое механизированными средствами или вручную. Размер дополнительного опускания сопрягающего блока 34 сравнительно небольшой: например, втягивание сопрягающего блока 34 внутрь приемной воронки 20 за счет эффекта присасывания может составлять только несколько десятых миллиметра.
Частичный вакуум, создаваемый в присасывающей камере 42, выбирают достаточным для того, чтобы обеспечить уплощение глаза 10 в зоне, выбранной для воздействия, путем присасывания глаза к пластине 40. При этом усиление степени контакта в результате втягивания сопрягающего блока 34 внутрь приемной воронки 20 является пренебрежимым по сравнению с расширением зоны контакта, вызываемым присасыванием роговицы. В качестве числового примера в присасывающей камере 42 может быть создан частичный вакуум, соответствующий давлению, например 28-80 кПа, предпочтительно 53-67 кПа.
Уплощенное состояние глаза, соответствующее откачке присасывающей камеры 42 до желательного уровня, показано на фиг.1d. В этом состоянии может быть произведено желательное воздействие на глаз 10, например вводом в него лазерного излучения с верхней стороны уплощающей пластины 40 с целью формирования лоскута в рамках метода LASIK.
Если в состоянии, показанном на фиг.1d, возникнут какие-то осложнения, возможно, из-за панической реакции пациента, может быть произведено быстрое отсоединение сопрягающего блока 34 от блока 16 присасывающегося кольца путем подачи воздуха в присасывающую камеру 42. Эта ситуация представлена на фиг.1е. Направленная вниз стрелка 54 иллюстрирует мгновенное отделение глаза 10 от уплощающей пластины 40. Благодаря отсутствию эффекта присасывания сопрягающий блок 34 может быть затем отведен вверх, с выводом из приемной воронки 20. Это иллюстрируется направленной вверх стрелкой 56.
В отличие от фиг.1е на фиг.1d наличие эффекта присасывания, действующего на поверхность глаза, иллюстрируется стрелкой 58, направленной вверх, в сторону уплощающей пластины 40.
В описанном выше процессе обеспечивается возможность удерживать повышение внутриглазного давления, обусловленное присоединением сопрягающего блока 34 к блоку 16 присасывающегося кольца, приводящим, в частности, к уплощению роговицы, не только малым по абсолютной величине, но также малым по сравнению с повышением этого давления вследствие присасывания блока 16 присасывающегося кольца к склере. В качестве примера фиксация блока 16 присасывающегося кольца к глазу уже может приводить к повышению внутриглазного давления примерно на 8-13 кПа. Для сравнения внутриглазное давление человеческого глаза в отсутствие контакта обычно составляет примерно 20-27 кПа. Если в положении остановки сопрягающего блока 34, до начала откачки присасывающей камеры 42 контакт между глазом и уплощающей пластиной 40 уже установлен, результирующее повышение внутриглазного давления составит предпочтительно не более 1,3 кПа. Такое незначительное приращение давления может гарантировать формирование зоны контакта с диаметром 2-3 мм. В любом случае контакт, имеющийся в положении остановки до начала откачки, предпочтительно не должен приводить к повышению давления более чем на 2,6 кПа. В результате последующей откачки присасывающей камеры 42 и присасывания глаза к уплощающей пластине может иметь место небольшое дополнительное повышение внутриглазного давления, которое будет зависеть от степени частичного вакуума в присасывающей камере 42, но в любом случае не должно, как правило, превышать примерно 2,6 кПа.
На фиг.2 схематично показаны компоненты лазерного устройства, с использованием которого можно осуществить процесс, описанный со ссылками на фиг.1а-1е. Компоненты, идентичные или функционально идентичные показанным на фиг.1а-1е, имеют те же обозначения. Чтобы избежать повторений при описании этих компонентов, дается ссылка на их предыдущее описание.
Лазерное устройство по фиг.2 содержит лазерный источник 60 импульсного излучения с длительностями импульсов в фемтосекундном диапазоне. Лазерный пучок 62, испускаемый лазерным источником 60, направляется сканнером, образованным в данном варианте управляемыми сканирующими зеркалами 64, 66, на отклоняющее зеркало 68, от которого лазерный пучок 62 попадает в оптический фокусирующий блок 70. К дистальному (т.е. обращенному к глазу) концу оптического фокусирующего блока 70 разъемно присоединен сопрягающий блок 34. Сканирующие зеркала 64, 66, установленные с возможностью изменения угла наклона, обеспечивают сканирование лазерного пучка 62 в плоскости х-у, перпендикулярной направлению пучка (координате z). Они управляются посредством электронного управляющего устройства 72 в соответствии с профилем разреза, задаваемым формой и положением требуемого разреза. Данный профиль записан в управляющей программе 74, которая хранится в памяти 76, доступной для управляющего устройства 72. Для смещения фокуса пучка по координате z положение оптического фокусирующего блока 70 или по меньшей мере одной из его линз может регулироваться вдоль направления пучка под управлением управляющего устройства 72. Альтернативно, между лазерным источником 60 и сканирующими зеркалами 64, 66 можно поместить с возможностью настройки ее положения по оси пучка линзу, входящую в состав расширителя пучка (на фиг.2 не изображен). Такой линзой может быть, в частности, отрицательная линза, находящаяся на входной стороне указанного расширителя пучка.
Фокусирующий оптический блок 70 подвешен с компенсацией его веса в оправе 78. Эта оправа очень схематично изображена на фиг.2 двумя вертикальными чертами, проведенными с каждой стороны оптического фокусирующего блока 70. Компенсация веса оптического фокусирующего блока 70 схематично проиллюстрирована наличием противовеса 80, связанного с оптическим фокусирующим блоком 70 посредством троса 82 и шкивов, и прилагающего к оптическому фокусирующему блоку 70 усилия, компенсирующего вес данного блока. Очевидно, что применение комбинации трос/шкивы является только примером прикрепления противовеса к оптическому фокусирующему блоку. В качестве альтернативы можно использовать, например, рычажную систему. В US 5336215 представлена другая возможная конфигурация, в которой для подвешивания оптического фокусирующего блока применена система пружин.
Как это иллюстрируется стрелкой 38, оптический фокусирующий блок 70 механизированного привода 84, предпочтительно электропривода, может быть опущен вместе со своей оправой 78 в вертикальном направлении в приемную воронку 20 блока 16 присасывающегося кольца, герметично установленного на глаз 10. В этом варианте оптический фокусирующий блок 70 не прикреплен жестко к своей оправе 78 и обладает возможностью опускаться относительно нее в направлении, обозначенном стрелкой 38. Благодаря обеспечению компенсации веса оптического фокусирующего блока 70 его смещение относительно оправы может быть осуществлено приложением крайне малого усилия. Поэтому приход уплощающей пластины 40 в контакт с глазом, в результате чего она начинает испытывать противодавление со стороны глаза, может привести к смещению оптического фокусирующего блока 70 относительно оправы 78. Это смещение детектируется посредством концевого выключателя 86 (или, например, выключателя, связанного с противовесом), который закреплен в стационарном положении относительно оправы 78 и который вырабатывает сигнал на отключение, подаваемый в управляющее устройство 72. Срабатывание выключателя 86 сигнализирует управляющему устройству 72 о достижении заданного относительного положения между сопрягающим блоком 34 и блоком 16 присасывающегося кольца (т.е. о касании сопрягающим блоком 34 приемной воронки 20), требующем прекращения опускания оптического фокусирующего блока 70 посредством соответствующего привода. Соответственно, при получении сигнала на выключение от концевого выключателя 86 управляющее устройство 72 выдает команду, останавливающую привод 84. Предшествующее опускание оптического фокусирующего блока 70 посредством привода 84 также может контролироваться управляющим устройством 72 в соответствии с управляющей программой 74. Альтернативно, оператор может инициировать указанное опускание вручную посредством джойстика, связанного с управляющим устройством 72. В этом варианте при достижении заданного относительного положения сопрягающего блока 34 и блока 16 присасывающегося кольца управляющее устройство 72 блокирует функционирование джойстика и автоматически прекращает работу привода 84.
При использовании концевого выключателя 86 датчик, закрепленный на блоке 16 и/или 34, может отсутствовать.
Лазерное устройство по фиг.2 дополнительно содержит два откачных насоса 88, 90, которые через соответствующие шлангопроводы присоединены к ниппелям 92 и 94 соответственно, имеющимся на блоке 16 присасывающегося кольца. Откачивающий канал 28, показанный на фиг.1а-1е, подведен к ниппелю 92; так что откачной насос 88 служит для откачки присасывающей камеры 30. Аналогично, откачивающий канал 52 подведен к ниппелю 94, так что откачной насос 90 служит для откачки присасывающей камеры 42, также показанной на фиг.1а-1е. В представленном на фиг.2 варианте по меньшей мере откачной насос 90 может работать под управлением управляющего устройства 72 и, в частности, реагировать на срабатывание концевого выключателя 86. Это означает, что насос 90 отключится как только сопрягающий блок 34 достигнет заданного положения относительно блока 16 присасывающегося кольца. При этом срабатывание данного выключателя может запускаться не только перемещением оптического фокусирующего блока 70 в результате контакта с глазом. Например, необходимое для этого противодавление может создаваться кольцевым (например, манжетным) уплотнением, закрепленным на приемной воронке 20 или на сопрягающем блоке 34, например, кольцевым уплотнением 44, показанным на фиг.1а-1е.
В случае полной автоматизации работы лазерного устройства откачной насос 88 также может работать под контролем управляющего устройства 72. Однако допустимо, чтобы по меньшей мере надежная фиксация блока 16 присасывающегося кольца к глазу 10 посредством присасывания производилась при ручном включении откачного насоса 88 оперирующим врачом. Такая возможность ручного включения/выключения не исключена также для насоса 90. В частности, должна быть обеспечена по меньшей мере возможность ручного отключения откачного насоса 90 оперирующим врачом в случае каких-то осложнений.
При рассмотрении варианта, представленного на фиг.3-5, для обозначения компонентов, идентичных или функционально идентичных показанным на предыдущих фигурах, используются те же обозначения. Однако для различения схожих компонентов цифровые обозначения дополнительно снабжены буквенным индексом. Если не оговорено обратное, приведенные выше сведения полностью относятся и к аналогичным компонентам, представленным на фиг.3-5.
В варианте по фиг.3-5 нижняя часть 18а блока 16а присасывающегося кольца снабжена герметизирующей/разделительной пластинкой 96а в форме кольцевой прокладки, выступающей в радиальном направлении к центру кольца, причем ее внутренний край непосредственно образует герметизирующую поверхность 26а или несет кольцевое уплотнение, образующее герметизирующую поверхность 26а. Данная пластинка 96а разделяет две присасывающие камеры 30а, 42а. Можно видеть, что уплощающая пластина 40а заходит в радиальном направлении за герметизирующую/разделительную пластинку 96а и что присасывающая камера 42а занимает пространство между уплощающей пластиной 40а и герметизирующей/разделительной пластинкой 96а. В состоянии, показанном на фиг.3 и 5, в котором сопрягающий блок 34а присоединен к блоку 16а присасывающегося кольца требуемым образом и присасывающая камера 42а откачана, расстояние по оси между нижней стороной уплощающей пластины 40а, обращенной к глазу, и верхней стороной герметизирующей/разделительной пластинки 96а составляет, например, около 0,7 мм. При этом было обнаружено, что это расстояние предпочтительно должно быть не менее 0,4 мм (чтобы избежать нежелательного давления со стороны уплощающей пластины на глаз) и в то же время не более 1,2 мм (чтобы обеспечить присасывание глаза к уплощающей пластине 40а в достаточно большой зоне контакта с возможностью приподнимания тем самым указанной пластины). Для большей ясности это расстояние обознчено на фиг.5 как а. В зависимости от конфигурации уплощающей пластины 40а (которая может быть выполнена ступенчатой, а не полностью плоской) указанное расстояние в некоторых случаях может быть сделано очень малым (вплоть до 0,1 мм) по меньшей мере в краевой зоне пластины 40а.
Как уже упоминалось, откачка присасывающей камеры 42а может приводить к тому, что сопрягающий блок 34а глубже втягивается в осевом направлении в приемную воронку 20а блока 16а присасывающегося кольца на сравнительно малое расстояние. Следовательно, в начале откачки расстояние а между названными компонентами превышает это же расстояние в откачанном состоянии, представленном на фиг.3 и 5.
Из фиг.5 можно видеть также, что присасывающая камера 42а выступает в поперечном направлении наружу за край конуса сопрягающего блока 34а и входит в осевом направлении вверх в область, которая в осевом направлении находится над уплощающей пластиной 40а. Верхняя точка этой области обозначена на фиг.5 как Р. За точкой Р в направлении больших диаметров приемной воронки 20а в наружной конической боковой поверхности сопрягающего блока 34а по всему ее периметру сформирована кольцевая канавка 100а, которая служит для приема неизображенной герметизирующей кольцевой прокладки, взаимодействующей с внутренней конусной поверхностью приемной воронки 20а для герметизации присасывающей камеры 42а.
На фиг.3 показано, что сопрягающий блок 34а может состоять из двух частей: конической втулки 102а, несущей уплощающую пластину 40а, и переходного конуса 104а, разъемно прикрепленного к втулке 102а, например, посредством резьбового соединения 106а. Только коническая втулка 102а входит в приемную воронку 20а; переходный конус 104а всегда остается в осевом направлении снаружи блока 16а присасывающегося кольца. В представленном варианте в стенке переходного конуса 104а сделано несколько отверстий 108а, чтобы уменьшить вес этого конуса, который выполнен в виде жесткой оболочки. На своем проксимальном конце, т.е. на конце, удаленном от глаза, переходный конус 104а сконструирован с возможностью разъемного соединения (например, путем стыковки в осевом направлении) с оптическим фокусирующим блоком лазерного устройства. В представленном варианте для этой цели у конуса имеется выступающий в радиальном направлении кольцевой фланец 110а, служащий в качестве стыковочного элемента.
Должно быть понятно, что возможны также конфигурации сопрягающего блока, образованные единственной деталью или более чем двумя деталями.
Штрихпунктирная линия 112а на фиг.5 иллюстрирует форму варианта разреза, который требуется выполнить в роговице глаза 10а посредством лазерных импульсов, соответствующим образом контролируемых в пространстве и во времени. Должно быть понятно, что в зависимости от типа воздействия возможно получение многих различных профилей разреза.