ES2958658T3 - Modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser - Google Patents

Abstract

La modulación de pulso láser para tratamientos corneales con láser se utiliza para controlar la energía térmica impartida a la córnea. La energía óptica de los pulsos láser se puede modular para reducir o aumentar la energía térmica, dependiendo de una carga térmica esperada o una temperatura medida en cada ubicación de la córnea sujeta al tratamiento con láser. La modulación de pulso láser puede implicar modulación de frecuencia de pulso, modulación de amplitud de pulso y modulación de duración de pulso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser

ANTECEDENTES

Campo de la divulgación

La presente divulgación se refiere a cirugía oftálmica y más específicamente, a la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser.

Descripción de la técnica relacionada

El ojo humano incluye una córnea y un cristalino que están destinados a enfocar la luz que entra en la pupila del ojo en la retina. Sin embargo, el ojo puede presentar diversos errores de refracción que provocan que la luz no se enfoque adecuadamente sobre la retina y que pueden reducir la agudeza visual. Las aberraciones oculares pueden variar desde los errores esféricos y cilíndricos relativamente simples que causan miopía, hipermetropía o astigmatismo regular, hasta errores refractivos más complejos que pueden causar, por ejemplo, halos y destellos en la visión de una persona.

Se han desarrollado muchas intervenciones a lo largo de los años para corregir diversas aberraciones oculares. Estas incluyen gafas, lentes de contacto, implantes corneales, lentes intraoculares (LIO), así como tratamientos corneales con láser en forma de cirugía refractiva corneal, tal como la queratomileusisin situasistida por láser (LASIK, por sus siglas en inglés) o la queratectomía fotorrefractiva transepitelial (T-PRK, por sus siglas en inglés). En particular, los tratamientos corneales con láser pueden implicar un gran número de pulsos de láser dirigidos a la córnea, lo que puede provocar que se transmita energía térmica no deseada a la córnea y puede elevar la temperatura de la córnea.

El documento WO 2011/015205 A1 divulga un dispositivo para cirugía oftálmica con láser, que comprende una fuente de radiación pulsada láser de femtosegundo, componentes para guiar y enfocar la radiación láser sobre el tejido de un ojo a tratar y una unidad de control que controla la fuente y se adapta para cambiar la fuente entre al menos dos modos de funcionamiento con diferentes propiedades de radiación de la radiación láser. El dispositivo comprende además un sensor para detectar la temperatura del tejido irradiado, en donde el sensor está conectado a la unidad de control y en donde la unidad de control está configurada para controlar las propiedades de radiación dependiendo de la temperatura detectada al menos en el segundo modo de funcionamiento.

El documento US 2007/135805 A1 describe un dispositivo para remodelar la córnea, que incluye un cuerpo que tiene una primera superficie adaptada para colocarse adyacente a la superficie de la córnea y configurada para calentar porciones seleccionadas de la misma, de modo que la córnea del ojo se calienta a una temperatura por debajo de la temperatura a la que se produce la muerte celular y unos medios para calentar el cuerpo.

(limpio)

SUMARIO

La presente invención se refiere a un sistema de láser de acuerdo con la reivindicación 1.

Solo con fines ilustrativos se describe un método para la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneal con láser, no siendo el métodoper separte de la invención reivindicada. El método puede incluir acceder a un plan de cirugía para un tratamiento corneal con láser de una córnea de un paciente. En el método, el plan de cirugía puede especificar localizaciones de posición en la córnea para el tratamiento corneal con láser y un número de pulsos de láser para cada una de las localizaciones de posición. El método puede incluir además realizar el tratamiento corneal con láser de acuerdo con el plan de cirugía. En el método, la energía térmica impartida a una primera localización de posición en la córnea mediante los pulsos de láser se puede controlar modulando una energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición para controlar la temperatura de la córnea.

La modulación de la energía óptica puede incluir además modular una frecuencia de los pulsos de láser.

La modulación de la energía óptica puede incluir además modular al menos uno de una amplitud y un coeficiente de utilización (en inglés, "duty cycle") de los pulsos de láser.

La modulación de la energía óptica puede incluir además reducir linealmente la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición desde un valor nominal de una fuente de láser utilizada para el tratamiento corneal con láser a un segundo valor inferior al valor nominal durante un período. En el método, el segundo valor y la duración pueden estar predeterminados para limitar la energía térmica, para evitar que la temperatura de la córnea en la primera localización de posición exceda una temperatura umbral.

La modulación de la energía óptica puede incluir además reducir la energía óptica de los pulsos de láser en las primeras localizaciones de posición desde un valor nominal de una fuente de láser utilizada para el tratamiento corneal con láser a un segundo valor inferior al valor nominal. En el método, el segundo valor puede estar predeterminado para limitar la energía térmica impartida a las primeras localizaciones de posición para evitar que la temperatura de la córnea en la primera localización de posición exceda una temperatura umbral, si bien las primeras localizaciones de posición pueden especificarse en el plan de cirugía para recibir respectivamente el número de pulsos de láser que excede un número de pulso umbral.

El segundo valor puede depender además del número de pulsos de láser en una relación matemática especificada.

La modulación de la energía óptica puede incluir además durante el tratamiento corneal con láser, medir una temperatura máxima de la córnea y basándose en la temperatura máxima de la córnea, regular la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición para limitar la energía térmica para evitar que la temperatura máxima exceda una temperatura umbral, lo que incluye reducir la energía óptica cuando la temperatura máxima exceda la temperatura umbral y aumentar la energía óptica cuando la temperatura máxima no exceda la temperatura umbral.

La medición de la temperatura máxima de la córnea puede incluir además medir la temperatura máxima del estroma de la córnea.

La medición de la temperatura máxima de la córnea puede incluir además el uso de un dispositivo de formación de imágenes térmicas para generar valores de temperatura correlacionados con las localizaciones de posición y determinar si una temperatura local en la primera localización de posición excede la temperatura umbral.

La regulación de la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición puede incluir además regular la energía óptica basándose en la temperatura local en la primera localización de posición, lo que incluye reducir la energía óptica cuando la temperatura local exceda la temperatura umbral y aumentar la energía óptica cuando la temperatura local no exceda la temperatura umbral.

La invención se refiere a un sistema de láser para tratamientos corneales con láser. El sistema de láser incluye una fuente de láser para generar pulsos de láser para un tratamiento corneal con láser de la córnea de un paciente, un escáner láser habilitado para recibir los pulsos de láser desde la fuente de láser y dirigir los pulsos de láser a localizaciones de posición en la córnea y un controlador de láser que incluye un procesador que tiene acceso a medios de memoria que almacenan instrucciones ejecutables por el procesador. Las instrucciones son ejecutables por el procesador para acceder a un plan de cirugía para el tratamiento corneal con láser. En el sistema de láser, el plan de cirugía especifica localizaciones de posición en la córnea y un número de pulsos de láser para cada una de las localizaciones de posición. Las instrucciones son ejecutables por el procesador para controlar el tratamiento corneal con láser de acuerdo con el plan de cirugía. En el sistema de láser, la energía térmica impartida a una primera localización de posición en la córnea mediante los pulsos de láser se controla modulando una energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición para controlar la temperatura de la córnea.

En cualquiera de las realizaciones divulgadas del sistema de láser, la modulación de la energía óptica puede incluir además modular una frecuencia de los pulsos de láser.

En cualquiera de las realizaciones divulgadas del sistema de láser, la modulación de la energía óptica en el sistema de láser, la modulación de al menos uno de una amplitud y un coeficiente de utilización de los pulsos de láser.

En una alternativa inventiva del sistema de láser, la modulación de la energía óptica incluye además reducir linealmente la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición desde un valor nominal de una fuente de láser utilizada para el tratamiento corneal con láser a un segundo valor inferior al valor nominal durante una duración. En el sistema de láser, el segundo valor y la duración están predeterminados para limitar la energía térmica para evitar que la temperatura de la córnea en la primera localización de posición exceda una temperatura umbral.

En otra alternativa inventiva del sistema de láser, la modulación de la energía óptica incluye además reducir la energía óptica de los pulsos de láser en las primeras localizaciones de posición desde un valor nominal de una fuente de láser utilizada para el tratamiento corneal con láser a un segundo valor inferior al valor nominal. En el sistema de láser, el segundo valor está predeterminado para limitar la energía térmica impartida a las primeras localizaciones de posición para evitar que la temperatura de la córnea en la primera localización de posición exceda una temperatura umbral, si bien las primeras localizaciones de posición están especificadas por el plan de cirugía para recibir respectivamente el número de pulsos de láser que excede un número de pulsos umbral.

En cualquiera de las realizaciones divulgadas del sistema de láser, el segundo valor puede depender además del número de pulsos de láser en una relación matemática específica.

En cualquiera de las realizaciones divulgadas del sistema de láser, el sistema de láser puede incluir además un sensor térmico configurado para controlar la energía térmica de la córnea, si bien la modulación de la energía óptica puede incluir además, durante el tratamiento corneal con láser, la medición de una temperatura máxima de la córnea usando el sensor térmico y basándose en la temperatura máxima de la córnea, regular la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición para limitar la energía térmica para evitar que la temperatura máxima exceda una temperatura umbral, lo que incluye reducir la energía óptica cuando la temperatura máxima excede la temperatura umbral y aumentar la energía óptica cuando la temperatura máxima no excede la temperatura umbral.

En cualquiera de las realizaciones divulgadas del sistema de láser, la medición de la temperatura máxima de la córnea puede incluir además medir la temperatura máxima del estroma de la córnea.

En cualquiera de las realizaciones divulgadas del sistema de láser, el sensor térmico puede incluir un dispositivo de formación de imágenes térmicas, si bien la medición de la temperatura máxima de la córnea puede incluir además usar el dispositivo de formación de imágenes térmicas para generar valores de temperatura correlacionados con las localizaciones de posición y determinar si una temperatura local en la primera localización de posición excede la temperatura umbral.

En cualquiera de las realizaciones divulgadas del sistema de láser, la regulación de la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición puede incluir además regular la energía óptica basándose en la temperatura local en la localización de posición, lo que incluye reducir la energía óptica cuando la temperatura local exceda la temperatura umbral y aumentar la energía óptica cuando la temperatura local no exceda la temperatura umbral.

Otros aspectos divulgados incluyen un controlador de láser para realizar tratamientos corneales con láser, incluyendo el controlador de láser un procesador y una memoria accesible al procesador que almacena instrucciones ejecutables para realizar la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser, como se divulga en el presente documento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una comprensión más completa de la presente invención y sus características y ventajas, se hace referencia ahora a la siguiente descripción, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:

la FIGURA 1 es una representación de la aberración esférica de la córnea;

la FIGURA 2 es una representación de un sistema de láser para tratamientos corneales;

la FIGURA 3 es un diagrama de bloques de elementos seleccionados de un controlador de láser;

la FIGURA 4 es una representación de un plan de cirugía con láser para tratamientos corneales; y

la FIGURA 5 es un diagrama de flujo de elementos seleccionados de un método para la modulación de pulsos de láser.

DESCRIPCIÓN DE IMPLEMENTACIÓN(ONES) PARTICULAR(ES)

En la siguiente descripción, se exponen detalles a modo de ejemplo para facilitar la explicación de la materia objeto divulgada. Sin embargo, debería ser evidente para el experto en este campo que las implementaciones divulgadas son ilustrativas y no exhaustivas de todas las posibles implementaciones.

A lo largo de esta divulgación, una forma con guion de un número de referencia se refiere a un caso específico de un elemento y la forma sin guion del número de referencia se refiere al elemento genéricamente o en conjunto. Por lo tanto, como ejemplo (no mostrado en los dibujos), el dispositivo "12-1" se refiere a un caso de una clase de dispositivo, que se puede denominar en conjunto dispositivos "12" y uno cualquiera de los cuales se puede denominar genéricamente dispositivo "12". En las figuras y la descripción, se pretende que los mismos números representen elementos similares.

Como se señaló anteriormente, se han desarrollado diversos tratamientos corneales con láser para corregir las aberraciones oculares y mejorar la visión de los pacientes. Los diferentes tipos de tratamientos corneales con láser pueden incluir LASIK, PRK y T-PRK, entre otros. Los sistemas láser utilizados para realizar tales tratamientos corneales con láser pueden incluir sistemas láser de femtosegundo y sistemas láser excimer, tales como WaveLight® Allegretto Wave® y EX500, producidos por Alcon Laboratories, Inc., situado en 6201 South Freeway, Fort Worth, Texas 76134. Diversos sistemas láser utilizados para realizar los tratamientos corneales con láser pueden funcionar utilizando diferentes frecuencias de pulsos de láser, tales como entre 200 Hz y aproximadamente 1.000 Hz o más. Los sistemas láser comerciales típicos están diseñados para funcionar a un valor fijo de frecuencia de pulsos o de potencia del pulso o de energía del pulso, que se denomina un valor nominal. Cada pulso de láser utilizado para tratamientos corneales con láser también puede denominarse un "disparo" y se utiliza para la fotoablación de una determinada cantidad de tejido de la superficie de la córnea. La frecuencia de pulsos (o frecuencia de disparos) suele ser fija para un sistema de láser comercial particular.

Durante el tratamiento corneal con láser se puede observar un aumento continuo de la temperatura de la superficie del ojo del/de la paciente debido a la entrada de calor de la radiación láser que se emite en forma de pulsos de láser. Cuando el aumento de temperatura es demasiado grande en la superficie del ojo, se puede producir daño en el ojo como resultado de la carga térmica excesiva, lo cual es indeseable. Por consiguiente, se conocen algunos métodos convencionales para reducir o limitar la entrada de calor al ojo durante los tratamientos corneales con láser e incluyen el uso de una distribución uniforme y ampliamente dispersa de pulsos individuales sobre toda la superficie de tratamiento. La distribución uniforme de los pulsos puede determinarse algorítmicamente durante el cálculo del plan de tratamiento quirúrgico y puede evitar que se apliquen demasiados disparos en la misma posición durante un período de tiempo relativamente largo. Además, la frecuencia de pulsos del sistema de láser puede limitarse a una determinada frecuencia máxima predeterminada, tal como 500 Hz, para limitar la entrada de calor al ojo.

Aunque tales métodos convencionales para distribuir la entrada de calor pueden mitigar un aumento de temperatura local que es demasiado grande, los métodos convencionales pueden no evitar las temperaturas elevadas, que pueden producirse localmente cerca de una localización de posición del tratamiento quirúrgico con láser, más allá de los límites a los cuales es posible un daño relevante clínicamente en el ojo del/de la paciente. En ciertos casos, puede surgir daño celular como resultado de tal calentamiento excesivo y el daño celular puede causar tiempos de recuperación más prolongados o puede ser permanente hasta cierto punto. Por ejemplo, los tratamientos de un error refractivo alto de un paciente determinado, que pueden implicar un tiempo de tratamiento corneal con láser relativamente más largo con un mayor número de pulsos, pueden ir acompañados de una temperatura elevada debido a la entrada de calor.

Como se describirá con más detalle, se divulga la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser para controlar la entrada de calor al ojo del/de la paciente. La modulación de pulsos de láser puede ser una modulación de la frecuencia de pulsos (modulación de frecuencia de disparos) o puede ser una modulación de la amplitud del pulso/duración del pulso. La modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser divulgados en el presente documento puede aplicar una tasa de modulación lineal fija durante un tratamiento corneal con láser para limitar el aumento de temperatura del ojo del/de la paciente basándose en factores predeterminados. La modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser divulgados en el presente documento puede implementar un bucle de control, que utiliza una medición de temperatura de una superficie tratada de la córnea o de una profundidad de la córnea, tal como del epitelio o del estroma. La modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser divulgados en el presente documento puede considerar un número total de pulsos de láser aplicados a la córnea para modular los pulsos de láser. La modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser divulgados en el presente documento puede considerar un número local de pulsos de láser aplicados a una posición particular de la córnea para modular los pulsos de láser.

Con referencia ahora a los dibujos, la FIGURA 1 ilustra una representación de una implementación de una aberración esférica de la córnea 100. La FIGURA 1 es un diagrama esquemático para fines descriptivos y no está dibujado a escala ni en perspectiva. En la aberración esférica de la córnea 100, un eje óptico 106 representa un eje óptico de un ojo humano, mientras que el perfil de referencia 102 puede representar una superficie esférica. Además, el perfil de la córnea anterior 104 puede representar aberraciones esféricas en una superficie de la córnea que se muestran en relación con el perfil de referencia 102. Por ejemplo, cuando se realiza un tratamiento con láser de la córnea, el perfil de la córnea anterior 104 puede representar las aberraciones esféricas resultantes de la córnea. También se muestran en la FIGURA 1 los rayos 108, que representan cómo se espera que la luz se enfoque a lo largo de diversos puntos que caen sobre el eje óptico 106. Por ejemplo, los puntos pueden seleccionarse para que correspondan a una localización de la retina en diversas condiciones ópticas para facilitar la agudeza visual. De esta manera, el perfil de la córnea anterior 104 puede formarse para crear variaciones en la refracción de los rayos entrantes (no mostrados) que darán como resultado una agudeza visual deseada. Aunque el perfil de la córnea anterior 104 se muestra como un perfil de sección transversal, se entenderá que se puede aplicar simetría circular alrededor del eje óptico 106 para representar el perfil de la córnea anterior 104 en tres dimensiones. Se observa que el perfil de la córnea anterior 104 puede incluir además ciertas características asimétricas, en diversas implementaciones.

Con referencia ahora a la FIGURA 2, se muestra una representación de una implementación de un sistema de láser 200 para tratamientos corneales. La FIGURA 2 es un diagrama esquemático para fines descriptivos y no está dibujado a escala ni en perspectiva. Se entenderá que el sistema de láser 200 puede usarse con menos o más elementos en diferentes implementaciones.

En la FIGURA 2, se representa un tratamiento corneal con láser de un ojo 202 que tiene una córnea 202-1. El ojo 202 es representativo del ojo de un/a paciente que se somete a un tratamiento corneal con láser utilizando el sistema de láser 200, que puede ser cualquiera de una variedad de diferentes tipos de tratamientos corneales con láser. Como se muestra, el sistema de láser 200 comprende una fuente de láser 210 y un escáner láser 206 que puede funcionar bajo el control de un controlador de láser 208, que se describe con mayor detalle en la FIGURA 3. En implementaciones particulares para la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser, como se describe en el presente documento, el sistema de láser puede incluir además un sensor térmico 216 que puede capturar una medición de temperatura del ojo 202 y en particular, de la córnea 202-1 y proporcionar la medición de temperatura al controlador de láser 208 para implementar una modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser.

En el sistema de láser 200, la fuente de láser 210 puede representar cualquier fuente de láser adecuada para la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser. Por ejemplo, la fuente de láser 210 puede representar un láser excimer o un láser de femtosegundo que funciona para generar pulsos ópticos que tienen alta intensidad con una duración relativamente corta utilizados para tratamientos corneales con láser. Por consiguiente, la fuente de láser 210 genera un haz de láser 214 que puede transmitirse a través de un canal 212 de haces al escáner láser 206. En el escáner láser 206, el haz de láser 214 incide sobre el espejo del escáner láser 206-1, que puede usarse para desviar el haz de láser 214 en un plano, tal como un plano definido por los ejes X e Y de un plano de coordenadas 204. Cabe señalar que el plano de coordenadas 204 está orientado arbitrariamente con fines descriptivos y puede tener diversas orientaciones con respecto al ojo 202 en diferentes implementaciones. Cabe señalar además que en lugar de un plano de coordenadas cartesiano con ejes X e Y como se muestra en la FIGURA 2, el plano de coordenadas 204 puede implementarse o referenciarse usando coordenadas polares en otras implementaciones del sistema de láser 200, tal como usando un radio R y un ángulo 0 (no mostrado) para hacer referencia a localizaciones de posiciones individuales en la córnea 202-1. Basándose en las localizaciones de posición en la córnea 202-1 que son referencias que usan el plano de coordenadas 204, el escáner láser 206 puede operar para inclinar el espejo del escáner láser 206-1 de una manera para lograr la desviación del haz de láser 214 de acuerdo con un plan de cirugía que especifica un número de pulsos de láser para cada localización de posición en la córnea 202-1. De esta manera, se puede crear un perfil corneal anterior deseado 104 (ver FIGURA 1) en la córnea 202-1 mediante la ablación de tejido corneal como resultado de los pulsos de láser transmitidos por el haz de láser 214. También se muestran con el escáner láser 206 la óptica del haz 206-2, que puede incluir diversos elementos para cotejar, enfocar, filtrar u otros fines ópticos relacionados con el haz de láser 214. Como se muestra, el escáner láser 206 puede controlarse mediante el controlador de láser 208, que también puede coordinar y controlar el funcionamiento de la fuente de láser 210, incluyendo la generación y modulación de pulsos, como se divulga en el presente documento.

En el sistema de láser 200, el sensor térmico 216 puede representar cualquier tipo de sensor óptico de temperatura que pueda registrar una temperatura de la córnea 202-1. Por ejemplo, el sensor térmico 216 puede incluir un pirómetro o un sensor de temperatura láser infrarrojo (IR) para medir la temperatura en una posición particular o sobre toda la superficie de la córnea 202-1 a la vez. En otras implementaciones, el sensor térmico 216 puede incluir una serie de elementos sensibles a la temperatura que genera una imagen térmica con una resolución determinada. De esta manera, el sensor térmico 216 puede funcionar para generar una pluralidad de mediciones de temperatura simultáneas que se indexan para una pluralidad correspondiente de localizaciones de posición en la córnea 202-1. Se observa que cuando el sensor térmico 216 genera una imagen térmica, el campo de imagen que comprende la pluralidad de localizaciones de posición en la córnea 202-1 puede calibrarse con las referencias de localizaciones de posición mediante el escáner láser 206 correspondientes a las localizaciones de posición en el plan de cirugía para la córnea 202-1. El sensor térmico 216 puede controlarse mediante el controlador de láser 208, tal como para activar o comunicar una medición de temperatura desde el sensor térmico 216 al controlador de láser 208. Por consiguiente, se pueden implementar diversos modos de medición usando el sensor térmico 216, tal como una medición continua o una medición coordinada con la aplicación de pulsos de láser en el haz de láser 214. En algunas implementaciones, se generan mediciones de temperatura usando el sensor térmico 216 entremedias de la aplicación de los pulsos de láser, para determinar los efectos térmicos de la radiación láser aplicada a la córnea 202-1 durante los tratamientos corneales con láser.

En una operación básica del sistema de láser 200 sin el uso del sensor térmico 216, se puede definir una relación matemática específica entre el número de pulsos de láser emitidos durante un tratamiento corneal con láser y una modulación de la energía del láser. Por ejemplo, basándose en ciertos factores, tales como el tamaño de la pupila, el grosor de la córnea y otra información del/de la paciente, así como en el plan de cirugía del/de la paciente, entre otros factores, una reducción lineal en la frecuencia de pulsos de los pulsos de láser puede estar sujeta a modulación por el controlador de láser 208. La frecuencia de pulsos inicial puede ser la frecuencia de pulsos nominal para el sistema de láser 200, si bien la frecuencia de pulsos se modula reduciendo la frecuencia linealmente con un número creciente de pulsos de láser o con una duración creciente del tratamiento corneal con láser. De esta manera, basándose en la tasa lineal de modulación de la frecuencia de pulsos, la temperatura de la superficie de la córnea puede mantenerse constante o puede evitarse que la temperatura de la superficie aumente demasiado rápidamente para limitar la entrada de calor al ojo 202. Como alternativa a la modulación de la frecuencia de pulsos de láser, se puede modular la potencia del pulso de láser, tal como mediante la variación de una duración del pulso o de una amplitud del pulso en algunas implementaciones. La variación de la duración del pulso también puede denominarse modulación del coeficiente de utilización. Se observa que cuando se reduce la potencia del pulso, la energía del láser por pulso también se reduce, lo que dará como resultado una energía total del tratamiento menor de acuerdo con el plan de cirugía original. Por tanto, cuando se utiliza una energía del láser por pulso menor, se puede aumentar un número total de pulsos de láser para compensar la potencia láser reducida y lograr la misma energía de tratamiento total que en el plan de cirugía original. Utilizando este enfoque, el sistema de láser 200 puede habilitarse para que complete tratamientos corneales cortos con láser en el menor tiempo posible y aun así evitar la carga térmica no deseada de la córnea 202-1. Sin depender de mediciones de temperatura, la relación fija entre el número de pulsos de láser y la modulación de la energía del láser se puede calcular intraoperatoriamente, usando una fórmula o se puede calcular previamente y referenciar mediante el controlador de láser 208 en forma de una tabla de consulta.

En una implementación adicional sin el uso de un sensor térmico 216, el sistema de láser 200 puede usarse para la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser basados en un plan de cirugía específico para el/la paciente. El plan de cirugía (véase también la FIGURA 4) puede especificar diferentes profundidades de ablación, correspondientes a los diferentes números de pulsos de láser aplicados, en cada localización de posición en la córnea 202-1. Por tanto, una profundidad de ablación más profunda especifica un mayor número de pulsos de láser en una localización de posición determinada. Por consiguiente, el controlador de láser 208 puede acceder al número exacto de pulsos de láser que se van a aplicar en cada posición de la córnea 202-1 para un tratamiento corneal con láser.

Por tanto, la información disponible permite al controlador de láser 208 modular la energía del láser para generar una temperatura más baja a partir de la entrada de calor en localizaciones de posición dadas en la córnea 202-1. En particular, las localizaciones de posición que reciben un número mayor de pulsos de láser pueden estar sujetas a la modulación de la energía del láser para reducir la entrada de energía térmica a la córnea 202-1, si bien las localizaciones de posición que reciben un número menor de pulsos pueden estar sujetas a la modulación de la energía del láser para aumentar la entrada de energía térmica a la córnea 202-1. De esta manera, la modulación de la energía del láser se puede realizar de manera flexible y precisa en cada posición para optimizar el tiempo de tratamiento, si bien se evita la carga térmica no deseada de la córnea 202-1. Como anteriormente, la modulación de pulsos puede implicar la modulación de la frecuencia de pulsos o la modulación de la potencia del pulso (duración del pulso/amplitud del pulso).

En una operación de temperatura regulada del sistema de láser 200, se puede usar el sensor térmico 216 para controlar la temperatura de la superficie de la córnea 202-1 durante un tratamiento corneal con láser. En una implementación, se usa una temperatura máxima medida de la córnea 202-1 como un factor limitante para la modulación de pulsos de los pulsos de láser aplicados a la córnea 202-1. Por ejemplo, cuando el sensor térmico 216 es una cámara de formación de imágenes, la temperatura máxima medida de cada imagen se puede usar para controlar la modulación de la energía del láser (frecuencia de pulsos o potencia del pulso) de los pulsos de láser a medida que avanza el tratamiento corneal con láser. Por tanto, cuando la temperatura de la córnea 202-1 excede un cierto límite, que puede estar predeterminado, la modulación de pulsos se regula para reducir la carga térmica en la córnea 202-1 procedente del tratamiento corneal con láser, provocando así que la temperatura deje de aumentar más, lo cual es deseable. En algunos casos, cuando la temperatura de la córnea 202-1 disminuye o está por debajo de otro límite, se puede usar la modulación de pulsos para aumentar la carga térmica, lo que también sirve para acelerar el tratamiento corneal con láser para reducir el tiempo de tratamiento. De esta manera, usando una regulación de temperatura de bucle cerrado de la temperatura de la superficie de la córnea 202-1, el tiempo total para el tratamiento corneal con láser se puede optimizar, para que sea lo más corto posible sin efectos térmicos adversos sobre la córnea 202-1.

Además, cuando el sensor térmico 216 está habilitado para mediciones de temperatura intraestromal, el funcionamiento regulado por temperatura del sistema de láser 200 puede usarse para tratamientos intraestromales, tales como con un láser de femtosegundo o un láser de femtosegundo ultravioleta, utilizados para incisiones en colgajos corneales o incisiones lenticulares dentro de la córnea 202-1.

Aún en una implementación adicional con regulación de temperatura, el sistema de láser 200 puede usarse para controlar una temperatura local en localizaciones de posición específicas donde se aplican los pulsos de láser y para modular la energía del láser de acuerdo con una temperatura local medida. En este caso, el plan de cirugía se utiliza como una aportación, que proporciona información sobre el número de pulsos de láser que se aplicarán en cada posición de la córnea 202-1. En las localizaciones de posición donde se van a aplicar más pulsos de láser, puede realizarse la modulación de pulsos para reducir la carga térmica en el ojo 202, si bien en localizaciones de posición donde se van a aplicar menos pulsos de láser, puede realizarse la modulación de pulsos para aumentar la carga térmica en el ojo 202. Como se señaló anteriormente, el campo de medición del sensor térmico 216 está calibrado para las localizaciones de posición en el plan de cirugía utilizado por el controlador de láser 208 y por el escáner láser 206 para implementar el control y la regulación basándose en la temperatura en cada localización de posición.

Con referencia ahora a la FIGURA 3, se presenta un diagrama de bloques que ilustra elementos seleccionados de una implementación de un controlador de láser 300. El controlador de láser 300 puede habilitarse para realizar la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser, como se divulga en el presente documento. En ciertas implementaciones, el controlador de láser 300 puede estar integrado o acoplado a un sistema de tratamiento con láser, tal como el sistema de láser 200. Por ejemplo, el controlador de láser 300 puede representar una implementación particular del controlador de láser 208 descrito anteriormente con respecto a la FIGURA 2.

En la implementación representada en la FIGURA 3, el controlador 300 incluye el procesador 301 acoplado a través del bus compartido 302 a los medios de memoria identificados colectivamente como la memoria 310. El controlador de láser 300, como se muestra en la FIGURA 3, incluye además una interfaz de comunicación 320 que puede interactuar con diversas entidades externas, tales como sistemas de tratamiento con láser, sensores térmicos, escáneres láser, entre otros dispositivos. En algunas implementaciones, la interfaz de comunicación 320 es operable para posibilitar que el controlador 300 se conecte a una red (no mostrada en la FIGURA 3). En unas implementaciones, como se muestra en la FIGURA 3, el sistema de parámetros de láser 300 incluye una interfaz de visualización 304 que conecta el bus compartido 302 u otro bus, con un puerto de salida para una o más pantallas. En algunas implementaciones del controlador de láser 300, tales como con implementaciones integradas, se puede omitir el uso de la interfaz de visualización 304 o una pantalla.

En la FIGURA 3, la memoria 310 abarca medios duraderos y volátiles, medios fijos y extraíbles y medios magnéticos y de semiconductores. La memoria 310 es operable para almacenar instrucciones, datos o ambos. La memoria 310, como se muestra, incluye conjuntos o secuencias de instrucciones, concretamente, un sistema operativo (SO) 312 y un modulador de pulsos de láser 314. El sistema operativo 312 puede ser un sistema operativo UNIX o similar a UNIX, un sistema operativo de la familia Windows® u otro sistema operativo adecuado. El modulador de pulsos de láser 314 puede realizar cualquiera de los diversos métodos y cálculos descritos en el presente documento para la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser.

Con referencia ahora a la FIGURA 4, se muestra un plan de cirugía 200 para tratamientos quirúrgicos con láser como un gráfico 2-D. El plan de cirugía 200 puede representar un mapeo de todas las localizaciones de posición de la córnea 202-1 con un valor de intensidad (mostrado sin escala en la FIGURA 4) en cada localización de posición que corresponde a un número específico de pulsos de láser que se aplicarán en esa localización de posición. Debido a que el número de pulsos corresponde directamente a la carga térmica de la córnea 202-1 durante el tratamiento corneal con láser, el plan de cirugía 200 también puede usarse como un plan de temperaturas, que indica dónde se espera que se generen las temperaturas más altas cuando se realiza el tratamiento corneal con láser. Por tanto, con un conocimiento avanzado del plan de cirugía 200, se puede realizar la modulación de pulsos de láser en localizaciones específicas para reducir la carga térmica de la córnea 202-1, como se describe en el presente documento. Específicamente, las localizaciones de posición que tienen un valor de intensidad mayor que un valor específico pueden estar sujetas a la modulación de pulsos para reducir la carga térmica, si bien las localizaciones de posición que tienen un valor de intensidad menor que otro valor específico pueden estar sujetas a modulación de pulsos para aumentar la carga térmica. Como se ha observado, la modulación de pulsos puede comprender la modulación de frecuencia de pulsos o la modulación de energía del pulso (duración del pulso/amplitud del pulso).

En referencia ahora a la FIGURA 5, un diagrama de flujo de elementos seleccionados de una implementación de un método 500 para la modulación de pulsos de láser. Se hace notar que ciertas operaciones descritas en el método 500 pueden ser opcionales o se pueden reorganizar en diferentes implementaciones. El método 500 se puede realizar usando el sistema de láser 200 y específicamente, mediante el modulador de pulsos de láser 314 en el controlador de láser 300/208.

El método 500 puede comenzar, en la etapa 502, accediendo a un plan de cirugía para un tratamiento corneal con láser de una córnea de un/a paciente, donde el plan de cirugía especifica localizaciones de posición en la córnea para el tratamiento corneal con láser y un número de pulsos de láser para cada una de las localizaciones de posición. En la etapa 504, el tratamiento corneal con láser se realiza de acuerdo con el plan de cirugía, donde una energía térmica impartida a una primera localización de posición en la córnea mediante los pulsos de láser se controla modulando una energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición para controlar una temperatura de la córnea.

Como se divulga en el presente documento, la modulación de pulsos de láser para tratamientos corneales con láser se utiliza para controlar la energía térmica impartida a la córnea. La energía óptica de los pulsos de láser se puede modular para reducir o aumentar la energía térmica, dependiendo de una carga térmica esperada o de una temperatura medida en cada localización de posición de la córnea sujeta al tratamiento con láser. La modulación de pulsos de láser puede implicar la modulación de frecuencia de pulsos, la modulación de amplitud del pulso y la modulación de duración del pulso.

La materia objeto divulgada anteriormente se debe considerar como ilustrativa y no restrictiva y las reivindicaciones adjuntas pretenden cubrir todas aquellas modificaciones, mejoras y otras implementaciones que caigan dentro del alcance de la presente divulgación. Por lo tanto, en la medida máxima permitida por la ley, el alcance de la presente divulgación se ha de determinar mediante la interpretación más amplia admisible de las siguientes reivindicaciones y no deberá estar restringida y limitada por la descripción detallada anteriormente.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de láser (200) para tratamientos corneales con láser, comprendiendo el sistema de láser (200) una fuente de láser (210) para generar pulsos de láser para un tratamiento corneal con láser de una córnea (100; 202 1) de un/a paciente;

un escáner láser (206) habilitado para recibir los pulsos de láser desde la fuente de láser (210) y para dirigir los pulsos de láser a localizaciones de posición en la córnea (100; 202-1); y

un controlador de láser (208; 300) que incluye un procesador (301) que tiene acceso a medios de memoria (310) que almacenan instrucciones ejecutables por el procesador (301) para:

acceder a un plan de cirugía (200) para el tratamiento corneal con láser, en donde el plan de cirugía (200) especifica localizaciones de posición en la córnea (100; 202-1) y un número de pulsos de láser para cada una de las localizaciones de posición; y

controlar el tratamiento corneal con láser de acuerdo con el plan de cirugía (200), en donde una energía térmica impartida a una primera localización de posición en la córnea (100; 202-1) por los pulsos de láser se controla modulando una energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición para controlar una temperatura de la córnea (100; 202-1),

en donde la modulación de la energía óptica comprende además:

reducir linealmente la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición desde un valor nominal de una fuente de láser (210) utilizada para el tratamiento corneal con láser a un segundo valor menor que el valor nominal durante una duración, en donde el segundo valor y la duración están predeterminados para limitar la energía térmica para evitar que la temperatura de la córnea (100; 202-1) en la primera localización de posición exceda una temperatura umbral,

o reducir la energía óptica de los pulsos de láser en las primeras localizaciones de posición desde un valor nominal de una fuente de láser (210) utilizada para el tratamiento corneal con láser a un segundo valor inferior al valor nominal, en donde el segundo valor está predeterminado para limitar la energía térmica impartida a las primeras localizaciones de posición para evitar que la temperatura de la córnea (100; 202-1) en la primera localización de posición exceda una temperatura umbral, y en donde las primeras localizaciones de posición están especificadas por el plan de cirugía (200) para recibir respectivamente el número de pulsos de láser que excede un número de pulsos umbral.

2. El sistema de láser de la reivindicación 1, en donde la modulación de la energía óptica comprende además modular una frecuencia de los pulsos de láser.

3. El sistema de láser de la reivindicación 1, en donde modular la energía óptica comprende además modular al menos uno de una amplitud y un coeficiente de utilización de los pulsos de láser.

4. El sistema de láser de la reivindicación 1, en donde el segundo valor depende además del número de pulsos de láser en una relación matemática especificada.

5. El sistema de láser de la reivindicación 1, que comprende además:

un sensor térmico (216) configurado para controlar la energía térmica de la córnea (100; 202-1),

en donde la modulación de la energía óptica comprende además:

durante el tratamiento corneal con láser, medir una temperatura máxima de la córnea (100; 202-1) usando el sensor térmico (216); y

basándose en la temperatura máxima de la córnea (100; 202-1), regular la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición para limitar la energía térmica para evitar que la temperatura máxima exceda una temperatura umbral, lo que incluye reducir la energía óptica cuando la temperatura máxima exceda la temperatura umbral y aumentar la energía óptica cuando la temperatura máxima no exceda la temperatura umbral.

6. El sistema de láser de la reivindicación 5, en donde la medición de la temperatura máxima de la córnea (100; 202 1) comprende, además:

medir la temperatura máxima del estroma de la córnea (100; 202-1).

7. El sistema de láser de la reivindicación 5, en donde el sensor térmico (216) incluye un dispositivo de formación de imágenes térmicas y en donde la medición de la temperatura máxima de la córnea (100; 202-1) comprende, además: usar el dispositivo de formación de imágenes térmicas para generar valores de temperatura correlacionados con las localizaciones de posición; y

determinar si una temperatura local en la primera localización de posición excede la temperatura umbral.

8. El sistema de láser de la reivindicación 7, en donde la regulación de la energía óptica de los pulsos de láser en la primera localización de posición comprende, además:

regular la energía óptica basándose en la temperatura local en la localización de posición, lo que incluye reducir la energía óptica cuando la temperatura local exceda la temperatura umbral y aumentar la energía óptica cuando la temperatura local no exceda la temperatura umbral.