PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA PREPARAR UNA PIEZA A TRABAJAR.

Procedimiento para la preparación de una pieza a trabajar (2) transparente en al menos una franja del espectro,

que absorbe líquido 5 al menos parcialmente, y que comprende probetas extraídas o creadas artificialmente de un material biológico u orgánico, plantas o materiales plásticos adecuados, siendo la pieza a trabajar (2) expuesta a una radiación láser (12) pulsada y focalizada, presentando el espectro de la radiación láser (12) como mínimo una longitud de onda (λ 0) en la franja 10 transparente del espectro de la pieza a trabajar (2) y estando el foco (16) de la radiación láser (12) situado sobre o dentro de la pieza a trabajar (2), aplicándose, además, antes y/o durante la exposición a la radiación un fotosensibilizador líquido (5) sobre la pieza a trabajar (2) y penetrando éste en dicha pieza a trabajar (2), caracterizado porque el 15 fotosensibilizador (5) presenta un máximo de absorción que corresponde a la mitad o cerca de la mitad de la longitud de onda de la radiación láser (12) y provoca un endurecimiento de la pieza a trabajar (2) durante la radiación

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una pieza a trabajar, de acuerdo con la parte introductoria de la reivindicación 1, así como a un dispositivo que se puede utilizar a tal efecto.

Un procedimiento del mismo género y un dispositivo correspondiente se conocen por el documento WO 2005/074848 A1 y por el artículo “Riboflavin/Ultraviolet-A-induced Collagen Crosslinking for the Treatment of Keratoconus” ("Enlaces cruzados del colágeno inducidos por riboflavina/ultravioleta A para el tratamiento del queratocono"), G. Wollensak y otros, American Journal of Ophthalmology ("Revista americana de oftalmología"), Mayo de 2003, p.620. En este caso, el procedimiento y el dispositivo se utilizan para el tratamiento del queratocono. El queratocono es una enfermedad del ojo, en la que la córnea se vuelve muy delgada y pierde resistencia. Bajo los efectos de la presión intraocular, el debilitamiento de la córnea provoca el abombamiento de ésta hacia fuera lo que, a su vez, provoca defectos de la visión en el ojo en cuestión. Dado que el queratocono es una enfermedad progresiva, hay mucho peligro de que se agraven los defectos de la visión si no se trata la enfermedad.

En los documentos citados anteriormente se propone un procedimiento y un dispositivo para el tratamiento del queratocono. Ello está basado en la idea de aumentar la resistencia de la córnea mediante el enlazamiento de las fibrillas de colágeno de la córnea, el denominado “crosslinking” o enlaces cruzados, de manera que ésta pueda resistir mejor a la presión intraocular. A tal efecto, se aplica primero un fotosensibilizador sobre el ojo, en especial, riboflavina o una solución de riboflavina. Un fotosensibilizador es, de forma general, una sustancia capaz, debido a la acción de los fotones, de interactuar químicamente con el material que la absorbe o provocar una modificación química en dicho material, por ejemplo, el enlazamiento de moléculas y/o un endurecimiento del material. Una vez que la riboflavina sensible a la luz UV ha sido absorbida por el ojo, éste es sometido a una radiación con rayos UV. Como fuente de luz UV pueden servir una lámpara de rayos UV grande o un campo de fuentes de luz más pequeñas. En todo caso, el objetivo expreso es la aplicación homogénea de radiación a la cara delantera de toda la córnea para reforzar a la misma también de forma homogénea. Debido a la acción de la radiación UV, el fotosensibilizador provoca la formación de enlaces cruzados entre las fibrillas de colágeno, lo cual aumenta la resistencia biomecánica de la córnea, de manera que ésta se deforma menos bajo la acción de la presión intraocular.

Este procedimiento no está exento de riesgos para el paciente. En el artículo mencionado anteriormente “Riboflavin/Ultraviolet-A-induced Collagen Crosslinking for the Treatment of Keratoconus” de G. Wollensak y otros se señala que un exceso de radiación UV sobre la lente del ojo o la retina puede provocar daños en el ojo. Dado que los rayos UV penetran en la córnea desde su superficie, en el procedimiento conocido todo el grosor de la córnea está disponible para absorber la radiación UV. Por lo tanto, se presupone que la luz UV es atenuada suficientemente antes de que incida sobre las partes interiores o traseras del ojo.

Lo que resulta desventajoso en el procedimiento conocido es, entre otros, el efecto citotóxico de la radiación UV que daña las células. Para el paciente resulta, además, desagradable que la radiación UV haya de durar aproximadamente media hora en cada ojo.

Otro procedimiento que presumiblemente también conlleva un largo tiempo de tratamiento para el paciente se da a conocer por la patente US 2005/0149006 A1. A diferencia de la WO 2005/074848 A1, en este caso se “cuece” primero la córnea del ojo hasta que esté “blanda”, calentándola y destruyendo material en el interior de la córnea mediante la luz focalizada del láser. Se puede presuponer que estas destrucciones mermarán la capacidad visual del paciente. A continuación del ablandamiento de la córnea, ésta es conformada según la forma deseada, dotada de un fotosensibilizador y, tal como se conoce por el documento WO 2005/074848 A1, expuesta a radiación UV de gran superficie mediante una lámpara UV desde el lado delantero, a efectos de anular otra vez el ablandamiento anterior de la córnea. Los puntos destruidos permanecen en la córnea.

Por el documento JP 2004113322 A se da a conocer, además, un equipo de tratamiento y diagnóstico en el que se utiliza una incitación de 2 fotones para obtener imágenes del fondo del ojo.

El objetivo de la presente invención es mejorar el procedimiento conocido por el documento WO 2005/074848 A1 en el sentido de que pueda llevarse a cabo de forma más rápida y más segura. Asimismo, también se proporcionará un dispositivo para llevar a cabo dicho procedimiento.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características indicadas en la reivindicación 1 y con la ayuda de un dispositivo con las características indicadas en la reivindicación 13. Desarrollos ventajosos de la invención están indicados en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la presente invención, se aplica un fotosensibilizador líquido sobre una pieza a trabajar transparente que absorbe líquido, al menos parcialmente, de manera que dicho fotosensibilizador puede penetrar en la pieza antes de que se exponga la misma a una radiación por láser pulsada y focalizada. Los términos “que absorbe líquido al menos parcialmente” significan que la pieza a trabajar puede presentar también zonas que no pueden absorber líquido o sólo muy poco. Los rayos láser y el fotosensibilizador están ajustados entre sí de tal manera que una longitud de onda del láser corresponde aproximadamente a la doble longitud de onda del máximo de absorción del fotosensibilizador, por ejemplo, con una desviación de +/-10% del doble del máximo de absorción. También sería concebible una variante de la invención en la que una longitud de onda del láser correspondiese, dentro de las desviaciones correspondientes, a tres, cuatro o n veces la longitud de onda del máximo de absorción del fotosensibilizador.

Según la invención, debido a la pulsación de los rayos láser en combinación con la focalización espacial, incluso con dosis muy bajas que no dañan a la pieza o con potencias medianas del láser, se genera una intensidad tan alta que se incrementa fuertemente la probabilidad de que se produzcan procesos de dos, tres o múltiples fotones en el foco. Debido a estos procesos, se activa el fotosensibilizador provocando éste una modificación de las propiedades de material de la pieza a trabajar, en especial, su consolidación.

Una ventaja de la invención consiste en el hecho de que, comparado con el máximo de absorción del fotosensibilizador, la pieza a trabajar es expuesta a la radiación de una luz de onda larga que no provoca modificación alguna en la pieza, en especial, no causa daños. La modificación del material queda limitada exclusivamente al foco del láser. Fuera del volumen del foco la intensidad disminuye tanto que ya no se produce o, como mínimo, apenas se produce una activación del fotosensibilizador. Otra ventaja consiste en el hecho de que, a través de la selección de los parámetros de la radiación láser y de la focalización, se puede ajustar y modificar el tamaño del volumen del foco. De este modo, se puede variar el volumen dentro del cual no se modifican las propiedades de material de la pieza.

El procedimiento, según la invención, se puede aplicar a probetas extraídas o creadas artificialmente de material biológico u orgánico, a plantas o también a materiales plásticos adecuados. De esta manera, las plantas o probetas de material biológico pueden ser solidificadas, por ejemplo, de forma dirigida en zonas determinadas para poderlas examinar mejor o para mejorar su crecimiento. Naturalmente el procedimiento estará protegido solamente en la medida en que no esté afectado por la exclusión de la protección por procedimientos terapéuticos o quirúrgicos.

La presente invención es diametralmente opuesta a los criterios descritos en el estado de la técnica indicado anteriormente, en especial, al requisito de una radiación lo más homogénea posible de la córnea y de una radiación sólo en una superficie de la pieza a trabajar, en este caso el ojo. Debido a la transparencia de la pieza a trabajar para los rayos láser utilizados, la luz de láser no...

1. Procedimiento para la preparación de una pieza a trabajar (2) transparente en al menos una franja del espectro, que absorbe líquido 5 al menos parcialmente, y que comprende probetas extraídas o creadas artificialmente de un material biológico u orgánico, plantas o materiales plásticos adecuados, siendo la pieza a trabajar (2) expuesta a una radiación láser (12) pulsada y focalizada, presentando el espectro de la radiación láser (12) como mínimo una longitud de onda (λ 0) en la franja transparente del espectro de la pieza a trabajar (2) y estando el foco

(16) de la radiación láser (12) situado sobre o dentro de la pieza a trabajar (2), aplicándose, además, antes y/o durante la exposición a la radiación un fotosensibilizador líquido (5) sobre la pieza a trabajar (2) y penetrando éste en dicha pieza a trabajar (2), caracterizado porque el fotosensibilizador (5) presenta un máximo de absorción que corresponde a la mitad o cerca de la mitad de la longitud de onda de la radiación láser (12) y provoca un endurecimiento de la pieza a trabajar

(2) durante la radiación.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros de la radiación láser (12) y de la focalización están ajustados de tal manera que la activación del fotosensibilizador (5) queda limitada al foco (16) de la radiación láser (12).

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque

la posición del foco (16) del rayo láser (12) sobre o dentro de la pieza a 25 trabajar (2) es modificada durante el proceso.

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el foco (16) del rayo láser (12) está guiado de tal manera que escanea en su totalidad áreas de radiación uni-, bi-y/o tridimensionales (20, 21, 22) sobre y/o dentro de la pieza a trabajar (2).

5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el foco (16) del rayo láser (12) es guiado sobre trayectorias de radiación lineales (22) sobre y/o dentro de la pieza a trabajar (2) y porque, como mínimo, dos de estas trayectorias de radiación (22) se encuentran.

6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la radiación láser (12) es focalizada en más de un punto (16) simultáneamente.

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los pulsos de láser son pulsos de nano-, pico-, femto-o attosegundos.

8. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la energía de un pulso de láser oscila entre 1 pJ y varios 100 nJ.

9. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tasa de repetición del láser (11) oscila entre algunos 100 Hz y varios 100 MHz.

10. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la radiación láser (12) se aplica de tal manera que en un punto sobre o dentro de la pieza a trabajar (2) se aplica una densidad de energía de 0,1 kJ/cm2 hasta varios 100 kJ/cm2, preferentemente entre 10 kJ/cm2 y 150 kJ/cm2.

11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza un fotosensibilizador (5) con un máximo de absorción en la franja ultravioleta, en especial, riboflavina.

12. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza a trabajar (2) durante la radiación es conformada a una forma predeterminada mediante un conformador (23).

13. Dispositivo (1) para la preparación de una pieza a trabajar (2), en especial, para llevar a cabo un procedimiento, según una de las

reivindicaciones anteriores, con un láser de pulso corto o ultracorto (11), un sistema de guiado de los rayos (13) que comprende un elemento de focalización (15), así como un dispositivo (7) para suministrar un fotosensibilizador (5) a la pieza a trabajar (2), caracterizado porque la energía del pulso de láser oscila entre 1 pJ y varios 100 nJ.

14. Dispositivo, según la reivindicación 13, caracterizado porque el sistema de guiado de los rayos (13) presenta una óptica de focalización regulable (15), mediante la cual se puede regular la posición del foco

(16) de la radiación láser (12), en especial, la profundidad del foco (16) dentro de la pieza a trabajar (2).

15. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado porque el sistema de guiado de los rayos (13) comprende una óptica de focalización (15) que genera más de un foco simultáneamente.

16. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque la potencia media del láser oscila entre 0,5 y 1000 mW.

17. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque el dispositivo (7) de alimentación del fotosensibilizador (5) presenta un dosificador (10) para dicho fotosensibilizador (5).

18. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque presenta un conformador (23) transparente para la radiación láser (13), a efectos de conformar la pieza a trabajar (2) mientras está expuesta a la radiación para que adopte una forma determinada.