Dispositivo para guiar un rayo láser sobre la córnea de un ojo y procedimiento para crear un programa de control correspondiente.

Dispositivo para guiar un rayo láser, controlado en cuanto al lugar y al tiempo,

sobre una córnea que hay que corregir, con una fuente de rayos láser (30), un dispositivo (32) para orientar el rayo láser sobre el ojo (19) y con un ordenador (48) para el control de la fuente de rayos láser (30) y del dispositivo (32) para orientar el rayo láser (34), estando programado el ordenador (48) de tal manera que en un programa de control, de acuerdo con el cual es guiado el rayo láser, se tiene en cuenta la influencia del ángulo entre el rayo láser y la superficie de la córnea sobre la densidad de energía del rayo láser que incide sobre la superficie de la córnea y la parte de la radiación reflejada por la superficie de la córnea.

Dispositivo para guiar un rayo láser sobre la córnea de un ojo y procedimiento para crear un programa de control correspondiente.

La presente invención se refiere a un dispositivo para guiar un rayo láser, controlado en cuanto al lugar y al tiempo, sobre una córnea que hay que corregir y a un procedimiento para crear un programa de control, mediante el cual un rayo láser es guiado, controlado en cuanto al lugar y al tiempo, sobre una córnea que hay que corregir.

La queratectomía fotorrefractiva (inglés: Photorefractive Keratectomy) es hasta el momento un procedimiento ampliamente establecido para la corrección de ametropía de bajo nivel, es decir por ejemplo de miopía, hipermetropía, astigmatismo, astigmatismo miope y astigmatismo hipermétrope. El concepto queratectomía fotorrefractiva (PRK) se entiende, generalmente, como que con el mismo hace referencia únicamente a una intervención en la córnea, después de la cual se ha retirado el denominado epitelio de la córnea. Tras la retirada del epitelio queda al descubierto la membrana de Bowman o el estroma de la córnea y puede ser retirado con un láser. En general se diferencia del PRK el procedimiento LASIK (Laser In Situ Keratomileusis). Durante el procedimiento LASIK se corta en primer lugar con un denominado microqueratomo un pequeño disco de la córnea de aproximadamente 100 μm a 200 μm (llamado Flap) con un diámetro de 8 a 10 mm, salvo un resto pequeño que actúa como bisagra. Este pequeño disco (Flap) es abatido hacia el lado y, después, tiene lugar la ablación (retirada) de material mediante radiación láser directamente en el estroma, es decir no en la superficie de la córnea. Tras el tratamiento con láser se vuele a abatir de vuelta la tapa a su lugar original y se produce, por regla general, una cicatrización relativamente rápida.

La invención que se describe a continuación es adecuada tanto para el PRK explicado con anterioridad como también, en especial, para la técnica LASIK.

En el caso de PRK y de LASIK se retira material de la córnea. La retirada es una función de la densidad de energía (energía por unidad de superficie) del rayo láser que incide sobre la córnea. Se conocen diferentes técnicas para la formación del rayo y para la guía del rayo como, por ejemplo, la llamada exploración de rendija (slit scanning), en la cual la radiación es guiada, mediante una rendija móvil, sobre la zona a la que hay que dar forma, la denominada exploración de mancha (scanning-spot), en la cual una mancha de radiación con unas dimensiones muy pequeñas se guía sobre la zona que hay que retirar, y también la denominada retirada completa (full-ablation ó widefield ablation), en la cual la radiación es radiada con gran superficie por encima de la totalidad de la zona que debe ser retirada y en la cual la densidad de energía varía a lo largo del perfil del rayo, con el fin de conseguir la retirada deseada de la córnea. En el estado de la técnica se conocen para las guías del rayo mencionadas, en cada caso, algoritmos propios para el control de la radiación, con el fin de retirar la córnea, de manera que la córnea reciba finalmente el radio de curvatura deseado.

La exploración de mancha (scanning-spot) mencionada ya con anterioridad utiliza un rayo láser enfocado sobre un diámetro (0,1-2 mm) relativamente pequeño, el cual es orientado mediante un dispositivo de guía del rayo sobre diferentes lugares de la córnea y que, mediante un denominado explorador (escáner), es movido sucesivamente de tal manera que finalmente se consigue la retirada deseada de la córnea. La retirada tiene lugar por lo tanto según un denominado perfil de ablación. Durante el PRK y el LASIK se puede utilizar en especial los denominados exploradores (escáner) galvanométricos (comp. Artículo de G.F. Marshall en LASER FOCUS WORLD, Junio de 1994, pág. 57). Entre tanto se conoce también otras técnicas de exploración para la guía del rayo láser.

De acuerdo con el estado de la técnica se llevan a cabo en la actualidad las ametropías de bajo nivel (p. ej. miopía, hipermetropía, astigmatismo) de acuerdo con los denominados datos de refracción del ojo del paciente, es decir, el valor de dioptrías medido para el ojo del paciente determina el perfil de ablación, de acuerdo con el cual se retira (se quita por ablación) material de la córnea (comp. T. Seiler y J. Wollensak en LASERS AND LIGHT IN OPTHALMOLOGY, Vol. 5, nº 4, págs. 199-203, 1993). De acuerdo con este estado de la técnica se guía, para un ojo del paciente dado con un valor de dioptrías determinado, la radiación láser de tal manera sobre la córnea (córnea) que se retira un perfil de ablación determinado, por ejemplo, correspondiente a una parábola durante una corrección de miopía. Dicho con otras palabras: el perfil de ablación está adaptado únicamente de acuerdo con el valor de dioptrías al ojo individual no, sin embargo, de acuerdo con las irregularidades locales del sistema óptico ojo.

El artículo de J.K. Shimmick, W.B. Telfair et al. en JOURNAL OF REFRATIVE SURGERY, Vol. 13, Mayo/Junio de 1997, pp. 235-245, describe también la corrección de defectos visuales de bajo nivel mediante queratectomía fotorrefractiva, correspondiendo los perfiles de fotoablación a formas de parábola teóricas. Allí se propuso además únicamente incluir algunos factores de corrección empíricos en el perfil de ablación, los cuales respondan a la interacción entre el láser y el tejido, con el fin de obtener como resultado una retirada en forma de paraboloide sobre el ojo.

Un problema especial durante la queratectomía fotorrefractiva y el LASIK es el posicionamiento relativo del rayo láser y el ojo. En el estado de la técnica se conocen diferentes procedimientos para ello, así por ejemplo los denominados Eye-tracker, es decir, instalaciones las cuales determinan movimientos del ojo para, entonces, controlar (seguir) el rayo láser utilizado para la ablación en correspondencia con los movimientos del ojo. El estado de la técnica para ello lo describe, por ejemplo, el documento DE 197 02 335 C1.

Como se ha mencionado anteriormente, los procedimientos de la cirugía fotorrefractiva de la córnea del estado de la técnica para la corrección de ametropía de bajo nivel son esencialmente procedimientos globales en el sentido de que la corrección se deposita en el valor de dioptrías (global). La corrección de la ametropía de bajo nivel de este tipo puede tener lugar, por ejemplo, con lentes esféricas o astigmáticas o también mediante una corrección fotorrefractiva de la córnea.

De todos modos, la representación óptica en el ojo no se ve menoscabada únicamente por las ametropías de bajo nivel mencionadas sino también por así llamados defectos de la imagen de nivel superior. Este tipo defectos de la imagen de nivel superior aparecen en especial tras intervenciones quirúrgicas en la córnea y dentro del ojo (operación de cataratas). Este tipo de aberraciones ópticas pueden ser el origen de que, a pesar de la corrección médica de un defecto de bajo nivel, no se alcance la agudeza visual (Visus) completa. P. Mierdel, H.-E. Krinke, W. Wigand, M. Kaemmerer y T. Seiler describen, en DER OPTHALMOLOGE, Nº 6, 1997, pág. 441, una disposición de medida para la determinación de la aberración del ojo humano. Con una disposición de medida de este tipo se pueden medir aberraciones (errores de representación) para luz monocromática, y no solo para aberraciones condicionadas por la córnea, sino que se pueden los errores de representación originados por la totalidad del sistema de representación ocular del ojo, y ello dependiendo del lugar, es decir, con una determinada resolución se puede determinar, para lugares dados dentro de la pupila del ojo, como de grande es en este lugar el error de representación de la totalidad del sistema óptico del ojo que hay que corregir. Este tipo de errores de representación del ojo se describen matemáticamente, en el trabajo de P. Mierdel et al. antes citado, como así llamada aberración de frente de ondas. Por una aberración del frente de ondas se entiende el curso espacial de la distancia entre el frente de onda de luz real de un punto de luz central y una superficie de referencia como, p. ej. su forma esférica ideal. Como sistema de referencia espacial sirve por lo tanto, p. ej. la superficie de esfera del frente de ondas ideal. Como sistema de referencia para la medición de la aberración se elige un plano, cuando el frente de ondas ideal que hay que medir...

1. Dispositivo para guiar un rayo láser, controlado en cuanto al lugar y al tiempo, sobre una córnea que hay que corregir, con una fuente de rayos láser (30), un dispositivo (32) para orientar el rayo láser sobre el ojo (19) y con un ordenador (48) para el control de la fuente de rayos láser (30) y del dispositivo (32) para orientar el rayo láser (34), estando programado el ordenador (48) de tal manera que en un programa de control, de acuerdo con el cual es guiado el rayo láser, se tiene en cuenta la influencia del ángulo entre el rayo láser y la superficie de la córnea sobre la densidad de energía del rayo láser que incide sobre la superficie de la córnea y la parte de la radiación reflejada por la superficie de la córnea.

2. Procedimiento para crear un programa de control, de acuerdo con el cual hay que programar un ordenador en un dispositivo según la reivindicación 1, para guiar un rayo láser, controlado en cuanto al lugar y al tiempo, sobre una córnea que hay que corregir, teniendo en cuenta el procedimiento la influencia del ángulo entre el rayo láser (34) y la superficie de la córnea sobre la densidad de energía del rayos láser que incide sobre la superficie de la córnea y sobre la parte de la radiación reflejada por la superficie de la córnea.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque durante la creación del programa de control se tiene en cuenta la influencia de la distancia r del punto de incidencia (58) del centro del spot del rayo láser sobre la córnea (54) respecto de un eje que se extiende paralelo con respecto a la dirección del rayo láser, que atraviesa la superficie de la córnea perpendicularmente (eje z), y se tiene en cuenta que la densidad de energía F del spot de rayo láser con el radio r_s emitido se reduce a F/kl(r), para una córnea supuesta semiesférica con el radio R, al incidir sobre la superficie (54) curvada, siendo

y

con

siendo x, y, z las coordenadas del punto de incidencia (58) del centro del spot de rayo láser en un sistema de coordenadas cartesiano, en el cual el origen está situado en el centro de la esfera de la córnea supuesta como semiesférica.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque para la profundidad de ablación producida por un pulso de spot de rayo láser determinado, se utiliza la fórmula, porque con respecto a la profundidad de ablación d en el caso de la incidencia perpendicular del spot de rayo láser durante la incidencia del spot de rayo láser sobre una superficie (54) curvada, la profundidad de ablación se reduce a d • kor1 (r), siendo

y siendo F_th el valor umbral de densidad de energía a partir del cual se inicia un ablación, y porque el programa de control utiliza esta fórmula para ajustar el control del rayo láser de acuerdo con la profundidad de ablación deseada.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2, 3 ó 4, caracterizado porque durante la creación del programa de control se tiene en cuenta que, en la córnea supuesta esférica, la parte no reflejada de la densidad de energía F/k1(r) del spot de rayo láser que incide sobre la superficie curvada da (1-k2(r))•F/k1(r), siendo

con

siendo n/2 - α₁ el ángulo entre el rayo láser y la superficie de la córnea, en el que

con 0 ≤q r² < R²

y siendo n el índice de refracción de la córnea determinado empíricamente para la longitud de onda del rayo láser utilizado.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la profundidad de ablación d, a que da lugar un impulso de spot de rayo láser determinado, en caso de incidencia del spot de rayo láser durante la incidencia del spot de rayo láser sobre la superficie (54) curvada, se reduce a d • kor(r), siendo

y siendo F_th el valor umbral de densidad de energía a partir del cual se inicia una ablación, y porque el programa de control utiliza esta fórmula para ajustar el control del rayo láser de acuerdo con la profundidad de ablación deseada.