Sistema de posicionamiento de haz preciso en cirugía ocular.

Un aparato (10) para dirigir un haz láser quirúrgico (13) sobre un tejido en una zona de tratamiento (68) de un ojo (22) de un paciente durante una cirugía ocular,

comprendiendo el aparato (10):

un sistema de emisión de haz para generar y guiar el haz láser quirúrgico (13) a lo largo de una trayectoria de haz (26) hasta un punto focal deseado (20) en la zona de tratamiento (68);

un medio para usar el ojo (22) para establecer un dato de referencia (56), en el que el dato de referencia (56) es una delimitación del cristalino (52) del ojo (22);

un detector óptico (32) para crear una imagen en sección transversal, en el que la imagen incluye visualizaciones del dato de referencia (56) y la zona de tratamiento (68);

un medio (34), conectado al sistema de emisión de haz y al detector óptico (32), para situar el punto focal (20) en la zona de tratamiento (68) con respecto al dato de referencia en la imagen, para guiar el haz durante la cirugía;

un medio para crear secuencialmente una pluralidad de imágenes con el detector óptico (32);

un medio para controlar continuamente el dato de referencia (56) con un ordenador (34);

un medio para usar el dato de referencia (56) para determinar un delta para cada imagen, en el que el delta es una distancia entre una posición real del punto focal (20') y la posición del punto focal deseado (72); y

un medio en el sistema de emisión de haz para mantener el delta sustancialmente nulo.

Sistema de posicionamiento de haz preciso en cirugía ocular.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece generalmente a sistemas para realizar cirugía ocular. Más particularmente, la presente invención pertenece a sistemas quirúrgicos por láser controlados por ordenador. La presente invención es particularmente, pero no exclusivamente, útil como un sistema que incorpora técnicas de tomografía de coherencia óptica (OCT) con el objetivo de representar por imagen tanto una zona de tratamiento como un dato de referencia, para controlar los movimientos del punto focal del haz láser dentro de la zona de tratamiento durante una operación quirúrgica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Al usar un haz láser para realizar una cirugía ocular, el movimiento preciso del punto focal del haz láser a través del tejido que se va a alterar es absolutamente imprescindible. Específicamente, es preferible una precisión de la posición del punto focal dentro de aproximadamente diez micrómetros (10 m) . Para ello, la trayectoria deseada para el punto focal del haz láser debe tener un punto de inicio definido exactamente. Y, después, el punto focal del haz láser debe desplazarse a lo largo de la trayectoria prescrita. Aunque esto puede realizarse en algunas situaciones con un control en bucle abierto (es decir, teniendo que seguir el punto focal del haz láser una trayectoria programada previamente) , en muchas otras situaciones puede ser más deseable incorporar un sistema de control de retroalimentación en bucle cerrado. A diferencia de los sistemas en bucle abierto, los sistemas de control de retroalimentación en bucle cerrado proporcionan un control y correcciones continuas para las desviaciones del punto focal. En cualquier caso, los movimientos del punto focal del haz láser deben realizarse en el contexto de un dato de referencia.

Un requisito importante para cualquier sistema de control de retroalimentación en bucle cerrado es la necesidad de identificar con precisión una señal de error apropiada. Como se ha implicado anteriormente, esta señal de error debe 30 ser medible. Por lo tanto, se requiere un dato de referencia a partir del cual puede medirse la señal de error. Una vez que se identifica la señal de error, el control del rendimiento del sistema se hace mediante ajustes del sistema que anularán, o al menos minimizarán, la señal de error. Dicho de otro modo, las desviaciones (es decir, las señales de error) de los parámetros de rendimiento deseados deben poder determinarse y mantenerse por debajo de un mínimo aceptable. Para el caso específico que implica el control de retroalimentación de un punto focal del láser quirúrgico durante una cirugía ocular, ha de seleccionarse un dato de referencia que esté anatómicamente relacionado con el ojo sometido a cirugía. Además, también se requiere el conocimiento de la ubicación del punto focal del haz láser con respecto al dato de referencia y, por lo tanto, con respecto a la trayectoria a través del ojo.

Anatómicamente, el ojo incluye diversos tejidos que pueden alterarse de forma beneficiosa por cirugía láser. Estos incluyen: la cornea, el cristalino y la retina. De manera importante, es esencial un profundo conocimiento de la geometría de estos elementos oculares, y de su relación geométrica entre sí, para una cirugía exitosa. Por supuesto, todo esto no puede hacerse simplemente mediante un examen externo del ojo. Con esta limitación en mente, un método para representar por imagen el interior de un ojo implica técnicas de tomografía de coherencia óptica (OCT) . Afortunadamente, estas técnicas se conocen bien por los expertos (por ejemplo, véase la Patente de Estados 45 Unidos Nº 6.004.314 emitida a Wei y col. para una invención titulada "Optical Coherence Tomography Assisted Surgical Apparatus" y la Solicitud de Patente de Estados Unidos Nº 2005/0024586 de Teiwis y col.) . Específicamente, para los fines de la presente invención, puede emplearse OCT para identificar un dato de referencia basado en el ojo para la realización de la cirugía láser. Además, la OCT proporciona un medio para visualizar una zona de tratamiento en el interior del ojo, mientras que se está realizando la cirugía láser. Aunque 50 pueden preferirse técnicas de OCT, se apreciará por el experto que podrían usarse otras técnicas de representación por imagen para los fines de la presente invención. Específicamente, pueden emplearse técnicas de representación por imagen, tales como microscopía confocal, o microscopía de generación de segundo armónico.

A la luz de lo anterior, es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato para dirigir un haz láser 55 quirúrgico sobre un tejido en una zona de tratamiento de un ojo de un paciente, en el que el control del haz láser se basa en vistas en sección transversal del ojo obtenidas empleando técnicas de OCT. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para dirigir un haz láser quirúrgico sobre el tejido en una zona de tratamiento de un ojo de un paciente donde puede seleccionarse un dato de referencia basado en el ojo que sea mucho más apropiado para la operación quirúrgica particular que se va a realizar. Otro objeto más de la presente invención es

proporcionar un aparato para dirigir un haz láser quirúrgico sobre un tejido en una zona de tratamiento de un ojo de un paciente que sea fácil de implementar, sea relativamente sencillo de fabricar y comparativamente rentable.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato para realizar una cirugía ocular. En particular, esta cirugía se realiza dirigiendo un haz láser sobre un tejido en una zona de tratamiento del ojo de un paciente; y requiere la identificación de un dato de referencia que esté relacionado con el ojo. Para los fines de la presente invención, este dato de referencia puede ser la superficie anterior de la cornea, la superficie posterior de la cornea, un área superficial en el cristalino, o la retina. Para identificar el dato de referencia, la presente invención emplea un detector óptico que crea imágenes usando técnicas de tomografía de coherencia óptica (OCT) . Específicamente, el detector se usa para crear vistas en sección transversal del ojo que incluyen imágenes tanto del dato de referencia como de la zona de tratamiento donde se sitúa el tejido que se va a alterar por cirugía láser.

Junto con el detector óptico, el aparato de la presente invención incluye un sistema de emisión de haz. Específicamente, el sistema de emisión de haz tiene una fuente láser para generar el haz láser quirúrgico, y tiene unos elementos ópticos apropiados para dirigir el haz láser desde la fuente láser a la zona de tratamiento. Se incluye en estos elementos óptico un escáner que sea capaz de desplazar el haz láser en las direcciones ortogonales x, y y z. Además, el sistema de emisión incluye una lente para enfocar el haz láser con respecto a un punto focal en la zona de tratamiento. Según está diseñado para la presente invención, el haz láser quirúrgico que se genera por el sistema de emisión de haz comprende una secuencia de pulsos de femtosegundos que tiene una longitud de onda que es aproximadamente mil nanómetros (s = 1.000 nm) . Preferiblemente, el aparato también incluye una lente de contacto que puede situarse contra la superficie anterior del ojo del paciente, para estabilizar el ojo durante la cirugía. Además, la lente de contacto también puede establecer una interfaz en la superficie anterior entre el ojo y el aparato que puede usarse como un dato de referencia.

Un ordenador (es decir, un procesador de datos) se conecta electrónicamente tanto al sistema de emisión de haz y al detector óptico. Con estas conexiones, el ordenador es capaz de comparar la ubicación de los puntos focales deseados en la zona de tratamiento (en base a datos previstos para la cirugía) con puntos focales reales. Por lo 30 tanto, pueden identificarse desviaciones de los puntos focales reales a partir de puntos focales deseados (es decir, señales de error) . Usando técnicas de control de retroalimentación en bucle cerrado bien conocidas, el sistema de emisión se ajusta entonces para anular o minimizar las señales de error. En consecuencia, el sistema puede controlarse para que tenga su punto focal siguiendo una trayectoria predeterminada a través de la zona de tratamiento. Como alternativa, el sistema puede operarse en un modo de bucle abierto. De operarse así, el punto focal se desplaza para seguir la trayectoria predeterminada a través de la zona de tratamiento sin ningún ajuste adicional. En el modo en bucle abierto, sigue siendo importante usar el detector óptico para establecer un punto de inicio... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (10) para dirigir un haz láser quirúrgico (13) sobre un tejido en una zona de tratamiento (68) de un ojo (22) de un paciente durante una cirugía ocular, comprendiendo el aparato (10) :

un sistema de emisión de haz para generar y guiar el haz láser quirúrgico (13) a lo largo de una trayectoria de haz

(26) hasta un punto focal deseado (20) en la zona de tratamiento (68) ;

un medio para usar el ojo (22) para establecer un dato de referencia (56) , en el que el dato de referencia (56) es una 10 delimitación del cristalino (52) del ojo (22) ;

un detector óptico (32) para crear una imagen en sección transversal, en el que la imagen incluye visualizaciones del dato de referencia (56) y la zona de tratamiento (68) ;

un medio (34) , conectado al sistema de emisión de haz y al detector óptico (32) , para situar el punto focal (20) en la zona de tratamiento (68) con respecto al dato de referencia en la imagen, para guiar el haz durante la cirugía;

un medio para crear secuencialmente una pluralidad de imágenes con el detector óptico (32) ;

un medio para controlar continuamente el dato de referencia (56) con un ordenador (34) ;

un medio para usar el dato de referencia (56) para determinar un delta para cada imagen, en el que el delta es una distancia entre una posición real del punto focal (20') y la posición del punto focal deseado (72) ; y un medio en el sistema de emisión de haz para mantener el delta sustancialmente nulo.

2. Un aparato (10) como se ha indicado en la reivindicación 1, en el que el haz láser quirúrgico (13) comprende una secuencia de pulsos de femtosegundos.

3. Un aparato (10) como se ha indicado en la reivindicación 1, en el que el detector óptico (32) es un tomógrafo de coherencia óptica (OCT) y el medio de posicionamiento (34) es un ordenador (34) .

4. Un aparato (10) como se ha indicado en la reivindicación 3, en el que la imagen es plana, y en el que una porción de la trayectoria de haz (26, 66) está en el plano (40, 42, 44) de la imagen. 35

5. Un aparato (10) como se ha indicado en la reivindicación 1, en el que el sistema de emisión de haz, en secuencia a lo largo de la trayectoria de haz (26) , comprende:

una fuente láser (12) para generar el haz láser quirúrgico (13) ;

una primera unidad de exploración (14) para desplazar el punto focal (20) del haz láser quirúrgico (13) en las direcciones ortogonales x, y y z; y una lente de enfoque (18) para establece el punto focal (20) . 45

6. Un aparato (10) como se ha indicado en la reivindicación 5, en el que el detector óptico (32) incluye una unidad de exploración secundaria y se sitúa para acoplar un haz de diagnóstico (58) sobre la trayectoria de haz

(26) del haz láser quirúrgico (13) en un punto entre la primera unidad de exploración (14) y la lente de enfoque (18) , en el que preferiblemente la longitud de onda del haz láser quirúrgico (13) es aproximadamente mil nanómetros (s =

1.000 nm) , y la longitud de onda del haz de diagnóstico (58) es aproximadamente mil trescientos nanómetros (d =

1.300 nm) .