ES2346351T3 - Dispositivo y procedimiento para calibrar un sistema laser. - Google Patents
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Abstract
Un sistema láser quirúrgico que puede ser calibrado (10) adaptado para calibración de la posición de un punto focal (54) del sistema láser (10), que comprende: una unidad de láser (12) para generar un haz de láser (14), en el que dicha unidad de láser (12) define una referencia de base (16); un cuerpo de calibración (36) montado en dicha unidad de láser (12); un miembro de calibración (18) que tiene una superficie curvada (46) con una curvatura predeterminada, en el que la superficie curvada (46) define un eje central (48) sustancialmente perpendicular a la misma, y en el que dicho miembro de calibración (18) está fijado a dicho cuerpo de calibración (36) para colocar la superficie (46) de dicho miembro de calibración (18) a una distancia predeterminada de la referencia de base (16) de dicha unidad de láser (12); un medio óptico (22) para enfocar el haz de láser (14) a un punto focal (54) en una ubicación inicial preseleccionada (56) a una distancia de la superficie (46) del miembro de calibración (18); un medio para desplazar el punto focal hacia la superficie (46) de dicho miembro de calibración (18) a lo largo de una distancia "d", hasta que se induce una descomposición óptica inducida por láser (LIOB) en una ubicación final (60) sobre la superficie (46) de dicho miembro de calibración (18); un medio para determinar la distancia "d"; y un medio para comparar la distancia "d" con un valor predeterminado para calibrar el sistema láser (10).
Description
Dispositivo y procedimiento para calibrar un
sistema láser.
La presente invención está relacionada en
general a procedimientos de calibración de sistemas láser. Más
particularmente, la presente invención se refiere a sistemas y
procedimientos para realizar la calibración de sistemas láser en los
que el haz de láser causa descomposición óptica inducida por láser
(LIOB) en un material de referencia. La presente invención es útil
particularmente, pero no exclusivamente, como un sistema y
procedimiento para calibración precisa de un sistema láser mediante
la identificación y medición de ubicaciones donde se produce LIOB en
un material de referencia.
Para un sistema láser usado en cirugía
oftálmica, es crítico que el haz de láser sea enfocado
correctamente, y que se conozca la posición del punto focal del haz
con respecto a la unidad generadora del láser. Además, debido a la
naturaleza curvada de la córnea, un haz que haya de usarse en
cirugía oftálmica debe presentar una profundidad correcta y evitar
la inclinación y el desplazamiento lateral (descentramiento).
Además, el punto focal del haz de láser debe tener una densidad de
energía sustancialmente constante en todas las posiciones del área
de tratamiento. La calibración correcta de los sistemas láser en
este campo requiere la consideración colectiva de todos estos
factores (es decir, la posición del punto focal, la densidad de
energía, y la orientación global del haz). Esto es particularmente
importante porque un haz de láser dirigido de manera inexacta o
incorrectamente podría causar daño permanente a un área del ojo a la
que no se pretende aplicar el tratamiento.
Aunque los sistemas láser calibrados
correctamente son vitales para mejorar los resultados de la cirugía
oftálmica, hasta ahora ha resultado difícil calibrar correctamente
los sistemas láser hasta el elevado nivel de precisión deseado. A la
luz de lo anterior, un objeto de la presente invención es
proporcionar un dispositivo y procedimiento eficiente para calibrar
un sistema de láser quirúrgico. Otro objeto de la presente invención
es proporcionar un dispositivo y procedimiento en el que un
desplazamiento lateral del haz se traduce en un desplazamiento del
eje z en un miembro de calibración. Otro objeto de la invención es
proporcionar un dispositivo y procedimiento para identificar la
posición del punto focal en el eje z. Otro objeto más de la presente
invención es proporcionar un dispositivo y procedimiento de
calibración de láser que tenga en cuenta la identificación de la
inclinación y el descentramiento del haz de láser. Otro objeto más
de la presente invención es proporcionar un dispositivo y
procedimiento para calibrar un sistema láser que sea fácil de llevar
a cabo y sea comparativamente económico.
Se considera que el documento
EP-A2-1169985 representa la técnica
anterior más parecida y desvela un sistema láser que comprende una
unidad de láser de pulso ultracorto para generar un haz de láser,
medios ópticos para enfocar el haz de láser a un punto focal en un
punto inicial preseleccionado, y medios para desplazar el punto
focal en una dirección axial. Como el dispositivo de D1 está pensado
para uso en cirugía ocular intraestromal, es esencial la colocación
precisa (en tres dimensiones) del punto focal real, y como
consecuencia el sistema habrá sido calibrado invariablemente en
cuanto a la colocación del punto focal, pero este documento no dice
nada en particular en cuanto a los medios de visualización de la
calibración. El documento
WO-A-9904220 desvela el uso de
preformas de plástico erosionables con el propósito de calibrar un
láser quirúrgico.
La invención se define como el sistema de la
reivindicación 1 adjunta y el procedimiento de la reivindicación 1
adjunta.
El sistema láser quirúrgico incluye una unidad
láser para generar un haz de láser, preferentemente un haz de láser
de femtosegundo. Dentro del contexto de la presente invención, se
considera que la unidad de láser define una referencia de base que
puede usarse como referencia espacial para procedimientos de
calibración. Además, el sistema incluye un cuerpo de calibración que
está montado en la unidad de láser. Para los propósitos de la
presente invención, un miembro de calibración que está hecho de un
material que tiene un umbral de energía predeterminado para LIOB
está fijado al cuerpo de calibración.
Estructuralmente, el miembro de calibración
incluye una superficie que define un eje central que es
sustancialmente perpendicular a la misma. Preferentemente, la
superficie del miembro de calibración tiene una curvatura
predeterminada con un radio de curvatura comprendido entre
aproximadamente ocho y doce milímetros. Cuando el miembro de
calibración está fijado al cuerpo de calibración, y el cuerpo de
calibración está montado en la unidad de láser, la superficie del
miembro de calibración está colocada a una distancia predeterminada
de la referencia de base de la unidad de láser. Además, el eje
central del miembro de calibración está sustancialmente alineado con
el recorrido esperado del haz de láser, y pasa por el vértice de la
superficie del miembro de calibración.
Para la presente invención, el sistema también
incluye un mecanismo para enfocar el haz de láser a un punto focal
en una ubicación inicial preseleccionada, y luego desplazar el haz
de láser en la dirección z hacia una ubicación final esperada. En
este movimiento, cada ubicación de la mancha focal corresponde a una
configuración específica C del mecanismo de enfoque. Por lo tanto,
la ubicación inicial preseleccionada para la mancha focal
corresponderá a una configuración inicial C_{0} del mecanismo de
enfoque. Una vez que se establece C_{0}, la mancha focal se
desplaza entonces hacia la ubicación final esperada. De manera
importante, si el haz de láser está calibrado correctamente, la
ubicación final esperada del punto focal será incidente sobre la
superficie del miembro de calibración, y el mecanismo de enfoque
tendrá una configuración C_{E}. Si no, una aparición temprana o
una completa ausencia, de LIOB sobre la superficie indica que la
unidad de láser está sin calibración en una dirección z. Con una
ausencia de LIOB, la ubicación final del punto focal (corresponde a
C_{E}) tiene que ser desplazada otra vez en la dirección z (es
decir, a lo largo del eje central) hasta que, de hecho, se produce
LIOB en la superficie. Independientemente de si la LIOB se produce
antes de lo esperado, o después del nuevo movimiento en la dirección
z, la ubicación final donde puede observarse LIOB sobre la
superficie se denomina en lo sucesivo la ubicación final real y
corresponde a una configuración C_{A} del mecanismo de enfoque. En
este procedimiento, si la superficie superior del miembro de
calibración se está usando para una calibración en la dirección z,
el punto focal se desplaza hacia el miembro de calibración y en
dirección opuesta a la unidad de láser. Por otra parte, si es la
superficie inferior del miembro de calibración la que se está
usando, el punto focal se desplaza hacia atrás, hacia la unidad de
láser. En cualquier caso, se determina la distancia "d" entre
la ubicación final esperada (que corresponde a C_{E}) y la
ubicación final real (que corresponde a C_{A}). De este modo, la
distancia "d" se representa por la diferencia entre las
configuraciones C_{E} y C_{A} del mecanismo de enfoque. Entonces
es la distancia "d" la que se usa en la calibración del sistema
láser para su ubicación en la dirección z. Esto, sin embargo, no
termina el procedimiento de calibración. Una vez que ha sido
calibrada la ubicación final real (es decir, la corrección en la
dirección z que corresponde a C_{A}) para el sistema láser, aún es
necesario calibrar la inclinación y el descentramiento.
Además, para todas las evaluaciones de
calibración, el sistema está provisto de un dispositivo de formación
de imágenes para identificar si se induce LIOB. También está
provisto un dispositivo de medición para medir la distancia "d"
y una distancia radial "r" de las ubicaciones de LIOB finales
desde el eje central para calibrar el haz de láser. De esta manera,
puede calibrarse el control del haz de láser.
Durante el funcionamiento del sistema, puede
usarse una pluralidad de ubicaciones de LIOB finales para calibrar
una "inclinación" y un "descentramiento" para el haz de
láser. Además, puede usarse una pluralidad de ubicaciones de LIOB
finales para crear patrones de prueba a partir de haces de láser que
tienen diferentes energías. Específicamente, se proporcionan
energías comprendidas entre una baja energía y una alta energía,
produciendo una densidad de energía en el punto focal inferior al
umbral de densidad de energía para LIOB del miembro de calibración,
y una alta densidad de energía en el punto focal superior al umbral
de densidad de energía para LIOB del miembro de calibración, para
determinar una densidad de energía para la mancha focal del haz de
láser. Además, pueden compararse entre sí una pluralidad de patrones
de prueba para determinar una uniformidad para la densidad de
energía en la mancha focal del haz de láser.
Las características novedosas de esta invención,
así como la propia invención, tanto en cuanto a su estructura como a
su funcionamiento, se comprenderán mejor a partir de los dibujos
adjuntos, tomados conjuntamente con la descripción adjunta, en la
que los caracteres de referencia similares se refieren a partes
similares, y en la que:
la Fig. 1 es una vista de la sección transversal
de una realización del dispositivo para calibrar un sistema láser de
la presente invención;
la Fig. 2 es una vista esquemática, no a escala,
del punto focal del haz de láser del sistema de la Fig. 1 que está
dirigido para contactar con la superficie del miembro de calibración
de la Fig. 1 de acuerdo con la presente invención;
las Figs. 3A, 4A, 5A y 6A son vistas
esquemáticas en alzado, no a escala, del sistema de la Fig. 1 en las
que los puntos focales de los haces de láser respectivos son
dirigidos para contactar con el miembro de calibración mientras es
dirigido en un recorrido circular de acuerdo con la presente
invención;
las Figs. 3B, 4B, 5B y 6B son vistas en planta
respectivas del miembro de calibración que corresponden a
direcciones del haz de láser indicadas en las Figs. 3A, 4A, 5A y 6A;
y
las Figs. 7A y 7B son vistas en planta de
miembros de calibración respectivos a los que se han aplicado
diversos patrones de punto focal del haz de láser de acuerdo con la
presente invención.
Haciendo referencia inicialmente a la Fig. 1, se
muestra un sistema para calibrar un sistema láser, preferentemente
de femtosegundo, de acuerdo con la presente invención y designado en
general por 10. Tal como se muestra, el sistema 10 incluye una
unidad de láser 12 para generar el haz de láser 14. Además, la
unidad de láser 12 define una referencia de base 16 que se usará
como una referencia espacial para los procedimientos de calibración
realizados por el sistema 10. Como se explicará más adelante, el
sistema 10 se basa en un miembro de calibración 18 para calibrar la
unidad de láser 12. Sin embargo, para explicar correctamente el
sistema 10, en primer lugar se identifican y analizan los
componentes generales usados para enfocar el haz de láser 14.
Estructuralmente, la unidad de láser 12 está
montada sobre un alojamiento 20. La unidad de láser 12 puede ser de
cualquier tipo perfectamente conocido en la técnica que sea capaz de
generar un haz de láser oftálmico 14. Además, aunque se muestra una
instalación óptica especifica que puede usarse para dirigir el haz
de láser 14 a través del sistema 10, ha de apreciarse que puede
emplearse cualquier instalación óptica conocida. Como se muestra en
la Fig. 1, el alojamiento 20 está unido de manera fija a un
mecanismo 22 para enfocar el haz de láser 14. Específicamente, el
alojamiento 20 está conectado a una base sustancialmente cilíndrica
24 del mecanismo 22. Además, el mecanismo 22 incluye un bastidor
sustancialmente cilíndrico 26 al que está conectada la base 24.
Haciendo referencia aún a la Fig. 1, se muestra
que el sistema 10 tiene una lente del objetivo 28 para enfocar el
haz de láser 14. Estructuralmente, la lente 28 está sujeta en un
soporte 30 que tiene salientes (no mostrados). Además, la base 24
incluye carriles 32 que reciben y acoplan con los salientes. Como
consecuencia de esta cooperación de la estructura, la lente 28 puede
desplazarse hacia o en dirección contraria a la unidad de láser 12
para enfocar el haz de láser 14 a lo largo de un recorrido prescrito
para completar el procedimiento de calibración deseado.
Alternativamente, la lente 28 puede ser fija y el punto focal puede
desplazarse cambiando la divergencia del haz de láser 14. Por su
puesto, entra dentro del ámbito de la presente invención usar
cualquier otro tipo de mecanismo que permita el control del foco del
haz de láser 14 en relación con la referencia de base 16. Además ha
de apreciarse que una configuración especifica C del mecanismo
corresponde a una posición específica de la mancha focal.
Tal como se muestra, el bastidor 26 está fijado
a un dispositivo de alineación sustancialmente cilíndrico 34.
Además, durante un procedimiento de calibración el dispositivo de
alineación 34 es sujetado contra el cuerpo de calibración
sustancialmente cilíndrico 36. Como se muestra en la Fig. 1, el
cuerpo de calibración 36 incluye preferentemente una parte superior
37 y una parte inferior 39 que pueden ser acopladas o desacopladas
selectivamente una de otra. De este modo, el miembro de calibración
18 puede ser sujetado entre la parte superior 37 y la parte inferior
39 cuando están acopladas. Tal como se prevé para la presente
invención, las partes 37 y 39 pueden ser acopladas y sujetadas entre
sí de cualquier manera perfectamente conocida en la técnica
pertinente, como por tornillos (no mostrados). La intención aquí es
que, después de que se haya terminado un procedimiento, las partes
37 y 39 puedan ser desacopladas y el miembro de calibración 18
sacado para una evaluación adicional más precisa. Luego puede
incorporarse un nuevo miembro de calibración 18 con el cuerpo de
calibración 36 y usarse para la prueba y evaluación de otro
procedimiento de calibración posterior. Más específicamente, la
evaluación posterior puede llevarse a cabo usando un microscopio
externo con mejor resolución que la que podría obtenerse usando solo
un microscopio quirúrgico que puede estar incluido como parte de la
unidad de láser 12. Como también se muestra en la Fig. 1, el
dispositivo de alineación 34 está provisto de un canal 38. El canal
38 está colocado adyacente a la superficie de contacto 40 entre la
parte superior 37 del dispositivo de alineación 34 y el cuerpo de
calibración 36. El canal 38 puede ser conectado a una bomba de vacío
(no mostrada) para crear un vacío parcial en el canal 38 para
sujetar el dispositivo de alineación 34 contra el cuerpo de
calibración 36 durante un procedimiento de calibración.
Haciendo referencia aún a la Fig. 1, puede verse
que el cuerpo de calibración cilíndrico 36 tiene una cara interna 42
que define un orificio 44 para el paso del haz de láser 14.
Abarcando el orificio 44 está el miembro de calibración 18, que está
hecho de un material que tiene un umbral de energía predeterminado y
perfectamente definido para LIOB. El cuerpo de calibración 36 y el
miembro 18 pueden ser componentes unitarios o separados como se
desvela anteriormente. Tal como se muestra, el miembro de
calibración 18 incluye una superficie 46 que define un eje central
48 que pasa por el vértice de la superficie 46 y es sustancialmente
perpendicular a la misma. En un aspecto de la presente invención, la
superficie 46 es opuesta a la unidad de láser 12 desde el miembro de
calibración 18. Expuesto de diferente manera, el miembro de
calibración 18 está entre la unidad de láser 12 y la superficie 46.
Sin embargo, ha de apreciarse que la superficie 46 también puede
estar enfrentada a la unidad de láser 12. En este caso, la
superficie 46 está entre el miembro de calibración 18 y la unidad de
láser 12. En ambos casos, aunque se muestra que la superficie 46 es
curvada, alternativamente puede ser plana. Típicamente, la
superficie 46 tiene una forma similar a la superficie de contacto
del paciente (la córnea) usada durante la cirugía. En ciertas
realizaciones, la superficie 46 tiene una curvatura predeterminada
con un radio de curvatura comprendido entre aproximadamente ocho y
doce milímetros. Cuando está montada, la superficie 46 está colocada
a una distancia predeterminada de la referencia de base 16 de la
unidad de láser 12. Como consecuencia, el sistema 10 permite la
calibración precisa del haz de láser 14 en relación con la
superficie 46 del miembro de calibración 18.
Tal como se muestra más detenidamente, el
sistema 10 está provisto de un dispositivo de formación de imágenes
50, como una cámara de dispositivo de carga acoplada (CCD) o un
montaje de microscopio quirúrgico y cámara, para identificar si se
ha producido LIOB en el miembro de calibración 18. Específicamente,
el dispositivo de formación de imágenes 50 se muestra montado en el
alojamiento 20 adyacente a la unidad de láser 12. Además, en el
alojamiento 20 puede estar montado un dispositivo de medición 52
para medir la posición del punto focal del haz de láser 14 en
relación con la referencia de base 16 (distancia) y el eje central
48 (distancia radial).
Haciendo referencia ahora a la Fig. 2, se
explicará el uso del miembro de calibración 18 para calibrar el
control del eje z del haz de láser 14. Tal como se muestra, el haz
de láser 14 es dirigido por el mecanismo de enfoque 22 a un punto
focal 54 en una ubicación inicial preseleccionada 56. En esta fase
inicial, aunque la densidad de energía del haz en el punto focal 54
es suficiente para causar LIOB del material en el miembro de
calibración 18, la densidad de energía del haz máxima alcanzada en
el haz 14' aguas arriba del punto focal 54 es insuficiente para
causar LIOB en el miembro de calibración 18. Después de eso, el
punto focal 54 se desplaza en la dirección de la flecha 58
coincidente con o paralelo al eje central 48 en etapas micrométricas
desde el haz 14' al 14'' al 14'''. Al final del movimiento del punto
focal 54 hacia el miembro de calibración 18, el punto focal 54 del
haz 14''' alcanza la superficie 46 del miembro de calibración 18 y
se produce LIOB en esta ubicación final 60. Para la presente
invención, un dispositivo de formación de imágenes 50 (mostrado en
la Fig. 1) identifica la chispa de plasma asociada con la aparición
de LIOB en el miembro de calibración 18. Alternativamente, la
aparición de LIOB puede ser identificada por un operador. Para la
circunstancia en la que el punto focal 54 está en una ubicación
inicial 56' que está encima, en vez de debajo, del miembro de
calibración 18, se requiere un movimiento inverso del punto focal 54
en dirección contraria al mecanismo de enfoque 22 y hacia el miembro
de calibración 18. La consecuencia es esencialmente la misma.
Tras la identificación de la LIOB, se interrumpe
el movimiento del punto focal 54 en la dirección de la flecha 58.
Después de eso, puede medirse la posición z de la ubicación final 60
en relación con la referencia de base 16 mediante el dispositivo de
medición 52 (mostrado en la Fig. 1) u obtenerse a partir de la
configuración C del mecanismo de enfoque 22, y puede calibrarse el
control del eje z del sistema láser 10.
Haciendo referencia ahora a las Figs. 3A y 3B,
se ilustra la capacidad de calibrar la inclinación y del
descentramiento de un haz 14 procedente de la unidad de láser 12
(mostrada en la Fig. 1). Tal como se muestra, el punto focal 54 del
haz 14 se desplaza sobre recorridos circulares 62 dentro de la
periferia de la superficie 46. Tal como se describió anteriormente,
el punto focal 54 está colocado en primer lugar en una ubicación
inicial 56 aguas abajo de la superficie 46 y luego se desplaza en la
dirección de la flecha 58 hacia la superficie 46 preferentemente en
etapas de dos micrómetros. El punto focal 54 se desplaza desde el
recorrido circular 62' a través del recorrido 62'' hasta el
recorrido 62''' donde contacta con la superficie 46 del miembro de
calibración 18 en una ubicación 64. Para la presente invención,
mientras que continúa a lo largo de recorridos circulares 62, el
punto focal 54 se desplaza hacia arriba hasta que se completa un
recorrido completo 62''' dentro del miembro de calibración 18.
Después, se usa la pluralidad de ubicaciones 64 para calibrar una
"inclinación" y un "descentramiento" para el haz de láser
14. Específicamente, el dispositivo de formación de imágenes 50
(mostrado en la Fig. 1) registra tanto la posición del eje z del
primer contacto entre el punto focal 54 y la superficie 46 así como
la posición del eje z del primer recorrido circular 62'''
completamente dentro del miembro de calibración 18. Como el haz de
láser 14 mostrado en la Fig. 3A está en alineación perfecta con la
superficie de calibración 46, se producirá LIOB sustancialmente de
manera simultánea tras el primer contacto entre el punto focal 54 y
la superficie 46 alrededor del recorrido circular 62''. Aunque en
las Figs. 3A y 3B se muestran solo cuatro ubicaciones 64 por
propósitos de claridad, debe comprenderse que en este ejemplo se
produce LIOB a lo largo de todo el recorrido circular 62'''.
Puede verificarse fácilmente una determinación
en cuanto a si el recorrido circular 62''' resulta realmente de una
alineación perfecta del haz de láser 14. Específicamente, esto puede
hacerse después de la terminación del procedimiento desvelado
inmediatamente antes. Girando el cuerpo de calibración 36 un ángulo
predeterminado alrededor del eje central 48 (por ejemplo, 90º ó
180º), puede realizarse un recorrido de verificación 65 (mostrado
como un círculo de líneas discontinuas en la Fig. 3B) dentro del
miembro de calibración 18. Cuando el recorrido de verificación 65 es
congruente con el recorrido circular 62''', se indica una alineación
perfecta del haz de láser 14 con el miembro de calibración 18. Por
otra parte, si el recorrido de verificación 65 está desplazado en
relación con el recorrido circular 62''' (como se muestra en la Fig.
3B), se requiere una evaluación adicional de la inclinación y el
descentramiento.
Haciendo referencia ahora a las Figs. 4A y 4B,
se ilustra un procedimiento de calibración para un haz 14 que está
desplazado lateralmente a la izquierda. Como consecuencia de este
descentramiento, la primera ubicación 64 de la LIOB, debida al
contacto entre el punto focal 54 y la superficie 46, está desviada a
la izquierda del ejemplo visto en las Figs. 3A y 3B. La distancia
radial entre la ubicación 64 y el eje central 48 está representada
por "r". Además, solo se produce LIOB en la ubicación 64 en el
recorrido 62''' como se muestra en la Fig. 4B. Como puede
comprenderse, habría una diferencia significativa en la posición del
eje z de la ubicación 64 y el primer recorrido circular (no
mostrado) completamente dentro del miembro de calibración 18 para un
haz 14 con descentramiento. Esta diferencia del eje z puede medirse
y usarse para calibrar el haz 14 basándose en la curvatura conocida
de la superficie de calibración 46.
Haciendo referencia ahora a las Figs. 5A y 5B,
se ilustra un procedimiento de calibración para un haz 14 que
experimenta inclinación. Como en la Fig. 4A, se muestra que la LIOB
se produce en primer lugar en el lado izquierdo en la ubicación 64
que está separada del eje central 48 por una distancia radial
"r". El primer recorrido circular 62 que ha de estar
completamente dentro del miembro de calibración 18 estará centrado
alrededor del eje óptico 66 que forma un ángulo con el eje central
48. Como tanto la ubicación inicial 64 de la LIOB como el primer
recorrido circular 62 totalmente dentro del miembro 18 son
registrados por el dispositivo de formación de imágenes 50 y medidos
por el dispositivo de medición 52 (mostrados ambos en la Fig. 1), el
haz 14 puede ser calibrado para corregir la inclinación.
Haciendo referencia ahora a las Figs. 6A y 6B,
se ilustra un procedimiento de calibración para un haz 14 que tiene
un recorrido elíptico 62'''', como el que podría ser causado por un
desajuste de los escáneres galvanométricos (no mostrados) del
mecanismo de enfoque 22. En este caso, la LIOB se produce en primer
lugar sólo en ubicaciones 64 a lo largo del eje largo del recorrido
elíptico 62''''. Además, el primer recorrido 62 totalmente dentro
del miembro de calibración 18 será elíptico. De nuevo, el
dispositivo de formación de imágenes 50 y el dispositivo de medición
52 (mostrados ambos en la Fig. 1) identificarán y medirán las
ubicaciones 64 y el primer recorrido 62 totalmente dentro del
miembro 18 para calibrar el haz de láser 14. Para la presente
invención, si la curvatura de la superficie 46 es comparable a la
curvatura de una córnea típica, es decir, un radio de curvatura de
aproximadamente 8-12 mm, y si se cortan los
recorridos 62 con un radio de aproximadamente 5 mm, entonces un
desplazamiento lateral del haz 14 tendrá aproximadamente el mismo
efecto sobre el desplazamiento del eje z, es decir, un
desplazamiento lateral de 10 \mum tendrá como consecuencia un
desplazamiento del eje z de aproximadamente 10 \mum. Como
consecuencia, si el recorrido 62 del haz 14 se desplaza en la
dirección 58 en etapas de 2 micrómetros, se producirá LIOB a lo
largo del eje largo cinco etapas antes de que se produzca LIOB a lo
largo de todo el recorrido 62. Por lo tanto, la naturaleza elíptica
del recorrido 62 seria identificada fácilmente. Por otra parte,
debido a la resolución y/o al aumento típicamente limitados de un
microscopio quirúrgico estándar instalado en los sistemas láser 10,
no seria posible detectar una diferencia de 10 micrómetros entre los
dos ejes de una elipse midiendo la elipse.
Como se comprende a partir de las Figs.
2-6B, la posición del eje z, la inclinación/el
descentramiento, y cualquier forma elíptica del haz de láser 14
pueden determinarse y calibrarse usando el sistema 10. Una vez que
se realiza la calibración, el haz de láser 14 puede usarse para
aplicar patrones de prueba que comprenden una pluralidad de
ubicaciones finales 60 dentro del miembro de calibración 18.
Específicamente, los patrones de prueba pueden aplicarse mediante
LIOB para comprobar la densidad de energía en la mancha focal así
como la uniformidad de la densidad de energía sobre un área de
tratamiento. Como se muestra en las Figs. 7A y 7B, la densidad de
energía dentro del punto focal 54 puede determinarse dirigiendo el
punto focal 54 a través del miembro de calibración 18 a lo largo de
un recorrido definido por una banda de energía 68, radios 70, o
círculos 72 con niveles de energía crecientes. Preferentemente, cada
patrón de prueba se crea respectivamente usando una energía
diferente en el haz de láser 14 en un intervalo entre una baja
energía y una alta energía, produciendo una densidad de energía en
el punto focal inferior al umbral de densidad de energía para LIOB
del miembro de calibración, y una alta densidad de energía en el
punto focal superior al umbral de densidad de energía para LIOB del
miembro de calibración, para determinar una densidad de energía
dentro de la mancha focal del haz de láser 14. Típicamente, se
producirá LIOB en un cierto nivel de energía, es decir, en una
cierta posición en la banda de energía 68, en un cierto radio 70, o
en un cierto círculo 72. Como se analizó anteriormente, la aparición
de LIOB puede ser detectada por el operador o por el dispositivo de
formación de imágenes 50 (mostrado en la Fig. 1).
Además, pueden compararse entre sí una
pluralidad de patrones de prueba para determinar la uniformidad de
la densidad de energía en la mancha focal del haz de láser 14. Por
ejemplo, la uniformidad de la densidad de energía puede determinarse
mirando los círculos 72 con diferentes niveles de energía. Si no
están presentes fluctuaciones en la densidad de energía en la mancha
focal del haz 14, entonces cada círculo 72 tendrá una intensidad
uniforme. Las intensidades variarán solo entre los círculos 72
formados con diferentes energías del haz. Si existen fluctuaciones,
entonces partes de los círculos 72 aparecerán más tenues o pueden
desaparecer. Preferentemente, los patrones de prueba se crean dentro
del material del miembro de calibración 18. Con esto en mente, el
grosor del miembro de calibración 18 entre sus superficies superior
e inferior, típicamente será aproximadamente 0,5 milímetros.
Como se muestra en la Fig. 7B, el haz 14 puede
usarse para aplicar la información de sistema 74 al miembro de
calibración 18 con propósitos de archivo. Como se aprecia con más
detalle en las Figs. 7A y 7B, los círculos 76 que tienen diferentes
profundidades, una escala de retículo 78, y los círculos de
referencia 80 que tienen diámetros predeterminados pueden aplicarse
al miembro de calibración 18.
Aunque el dispositivo y procedimiento particular
para calibrar un sistema láser tal como se muestra y desvela
detalladamente en este documento es totalmente capaz de obtener los
objetos y proporcionar las ventajas expuestos anteriormente en este
documento, ha de comprenderse que es simplemente ilustrativo de las
realizaciones de la invención preferidas actualmente y que no hay
limitaciones pensadas para los detalles de construcción o diseño
mostrados en este documento distintas de las descritas en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Un sistema láser quirúrgico que puede ser
calibrado (10) adaptado para calibración de la posición de un punto
focal (54) del sistema láser (10), que comprende:
una unidad de láser (12) para generar un haz de
láser (14), en el que dicha unidad de láser (12) define una
referencia de base (16);
un cuerpo de calibración (36) montado en dicha
unidad de láser (12);
un miembro de calibración (18) que tiene una
superficie curvada (46) con una curvatura predeterminada, en el que
la superficie curvada (46) define un eje central (48)
sustancialmente perpendicular a la misma, y en el que dicho miembro
de calibración (18) está fijado a dicho cuerpo de calibración (36)
para colocar la superficie (46) de dicho miembro de calibración (18)
a una distancia predeterminada de la referencia de base (16) de
dicha unidad de láser (12);
un medio óptico (22) para enfocar el haz de
láser (14) a un punto focal (54) en una ubicación inicial
preseleccionada (56) a una distancia de la superficie (46) del
miembro de calibración (18);
un medio para desplazar el punto focal hacia la
superficie (46) de dicho miembro de calibración (18) a lo largo de
una distancia "d", hasta que se induce una descomposición
óptica inducida por láser (LIOB) en una ubicación final (60) sobre
la superficie (46) de dicho miembro de calibración (18); un medio
para determinar la distancia "d"; y
un medio para comparar la distancia "d" con
un valor predeterminado para calibrar el sistema láser (10).
2. Un sistema (10) según la reivindicación 1 que
además comprende un medio para medir una distancia radial "r"
de la ubicación final (60) desde el eje central (48) para calibrar
el sistema láser (10).
3. Un sistema (10) según la reivindicación 1, en
el que la superficie (46) tiene un radio de curvatura comprendido
entre aproximadamente ocho y doce milímetros.
4. Un sistema (10) según la reivindicación 1 en
el que dicho miembro de calibración (18) está hecho de un material
que tiene un umbral de energía predeterminado para LIOB.
5. Un sistema (10) según la reivindicación 1 en
el que se usa una pluralidad de ubicaciones finales (60) para
calibrar una "inclinación" y un "descentramiento" para el
sistema láser (10), en el que, preferentemente, una pluralidad de
ubicaciones finales (60) crea un patrón de prueba.
6. Un sistema (10) según la reivindicación 5 en
el que cada patrón de prueba se crea respectivamente usando una
energía diferente en el haz de láser (14), y en el que las
diferentes energías respectivas están comprendidas entre una baja
energía y una alta energía, produciendo una densidad de energía en
el punto focal (54) inferior al umbral de densidad de energía para
LIOB del miembro de calibración (18), y una alta densidad de energía
en el punto focal (54) superior al umbral de densidad de energía
para LIOB de dicho miembro de calibración (18) para determinar una
densidad de energía para la mancha focal del haz de láser (14), en
el que, preferentemente, se comparan entre sí una pluralidad de
patrones de prueba para determinar una uniformidad para la densidad
de energía en la mancha focal del haz de láser (14).
7. Un procedimiento para calibrar la posición de
un punto focal (54) de un sistema láser quirúrgico (10), que
comprende las etapas de:
suministrar un medio (12) para generar un haz de
láser (14) en el que dicho medio generador (12) define una
referencia de base (16);
montar un medio (36) para calibrar el haz de
láser (14) en el medio generador (12), con dicho medio de
calibración (36) incluyendo una superficie del miembro de
calibración curvada (46) con una curvatura predeterminada, en el que
la superficie (46) define un eje central (48) sustancialmente
perpendicular a la misma, y en el que la superficie (46) está
colocada a una distancia predeterminada de la referencia de base
(16) de dicho medio generador (12);
generar el haz de láser (14) con el medio
generador (12) para pasar el haz de láser (14) a través de dicha
superficie del miembro de calibración (46);
enfocar el haz de láser (14) a un punto focal
(54) en una ubicación inicial preseleccionada (56) a una distancia
de la superficie del miembro de calibración (46);
desplazar el punto focal a lo largo de una
distancia "d", hasta que sea inducida una descomposición óptica
inducida por láser (LIOB) en una ubicación final (60) sobre la
superficie (46) de dicho miembro de calibración (18); determinar la
distancia "d"; y
comparar la distancia "d" con un valor
predeterminado para calibrar el sistema láser (10).
8. Un procedimiento según la reivindicación 7
que además comprende la etapa de medir una distancia radial "r"
de la ubicación final (60) desde el eje central (48) para calibrar
el sistema láser (10).
9. Un procedimiento según la reivindicación 7
que además comprende las etapas de:
dirigir el punto focal (54) en dirección
contraria a la superficie (46); y
repetir las etapas de desplazamiento y dirección
para inducir LIOB en una pluralidad de ubicaciones finales (60)
sobre la superficie (46) para calibrar una "inclinación" y un
"descentramiento" para el haz de láser (14).
10. Un procedimiento según la reivindicación 9
en el que la pluralidad de ubicaciones finales (60) crea un patrón
de prueba, y en el que las etapas de desplazamiento y dirección se
realizan múltiples veces para crear una pluralidad de patrones de
prueba, con cada patrón de prueba creado respectivamente usando una
diferente energía en el haz de láser (14), y en el que las
diferentes energías respectivas están comprendidas entre una baja
energía y una alta energía, produciendo una densidad de energía en
el punto focal (54) inferior al umbral de densidad de energía para
LIOB del miembro de calibración (18), y una alta densidad de energía
en el punto focal (54) superior al umbral de densidad de energía
para LIOB de dicho miembro de calibración (18) para determinar una
densidad de energía para la mancha focal del haz de láser (14),
comprendiendo además preferentemente la etapa de comparar entre sí
la pluralidad de patrones de prueba para determinar una uniformidad
para la densidad de energía en la mancha focal del haz de láser
(14).
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