專(zhuān)利名稱(chēng)：外科治療屈光不正用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，與眼科領(lǐng)域有關(guān)，更準(zhǔn)確說(shuō)是涉及一種外科治療屈光不正(近視和遠(yuǎn)視)的裝置。
近視和遠(yuǎn)視是世界上極為普遍的視力缺陷。用眼鏡及隱形眼鏡對(duì)這些視力缺陷進(jìn)行矯正會(huì)給患者帶來(lái)某種不便。最有前途的方法是用外科手術(shù)改變眼睛的折光度。與目前現(xiàn)行的用傳統(tǒng)外科手術(shù)治療屈光不正的方法不同，激光外科具有顯著的優(yōu)越性-完全無(wú)菌，手術(shù)結(jié)果可用數(shù)學(xué)方法計(jì)算并有很高的準(zhǔn)確性。
研制使用方便，可靠，制造簡(jiǎn)單的激光外科治療屈光不正的裝置是當(dāng)前一項(xiàng)重要的任務(wù)。
已知一種外科治療屈光不正用的裝置，它包括一個(gè)紫外線區(qū)的脈沖激光器和一個(gè)輻射能量密度沿光束橫截面分布的整形器，它置于激光束輻射路徑上。(Reportofthe“CentrescientifiqueIBM”，Paris，F(xiàn)rance，DocumentNF104，1986，K.Hannaetal“ExcimerLaserRefractiveKeratoplasty”)。這個(gè)裝置中的輻射能量密度分布整形器作成轉(zhuǎn)盤(pán)的形狀，轉(zhuǎn)盤(pán)上有一個(gè)形狀預(yù)定的隙縫。
由于多個(gè)激光脈沖作用的結(jié)果，在給定輻射脈沖頻率和帶隙縫的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率之間的比例的情況下，為矯正屈光不正角膜表面就產(chǎn)生必要的變形。
但是，采用這種裝置，瞬間被輻照的只是角膜的一部分，也就是由隙縫的形狀及其在該瞬間所處的角位置所決定的那一部分，這樣就難以得到光滑斷面的表面，因?yàn)槊恳粋€(gè)輻射脈沖從角膜上除去的是帶有豎直側(cè)壁的薄層，該薄層的形狀與隙縫的形狀相當(dāng)。因此，角膜表面要有近于階梯表面形狀，若要得到光滑表面就需要除去許多深度很小的薄層。這會(huì)延長(zhǎng)手術(shù)的時(shí)間，使手術(shù)難于進(jìn)行，因?yàn)榈米屟劬ο鄬?duì)于激光束長(zhǎng)時(shí)間準(zhǔn)確定位。激光輻射的能量未得到有效使用也使得手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)。裝置的制造復(fù)雜，因?yàn)橄犊p及其轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造需要準(zhǔn)確的精度，隙縫的角位置需要準(zhǔn)確測(cè)量，以及角位置與輻射脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻需要配合。
此外，在著作“Am.Jorn.ofOphthalmology”，V.103，X.13，PartⅡ，M.B.McDonaldetal“DefractiveSurgeryWiththeExcimerLaser”，P，469，1987中記載了一種用于外科治療屈光不正，也包括近視的裝置。在這個(gè)裝置中，輻射能量密度分布整形器作成光闌形狀，置于輻射光束的路徑上，光闌直徑依計(jì)算機(jī)程序從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖斷續(xù)地改變，從而在角膜表面產(chǎn)生為矯正近視所需的變形。
使用這個(gè)裝置與前述裝置相同，瞬時(shí)受輻照的是角膜的一部分，即是由該瞬間光闌直徑?jīng)Q定的那一部分，以致難以得到光滑的表面，就需要除去許多深度很小的薄層。這使手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)，難于進(jìn)行，因?yàn)樾枰獙⒀劬﹂L(zhǎng)時(shí)間內(nèi)相對(duì)于激光束準(zhǔn)確定位。此外，激光輻射的能量未有效利用也使得手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)。
本發(fā)明的任務(wù)在于研制一種外科治療屈光不正用的裝置，其輻射能量密度沿激光束橫截面分布整形器的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證在同時(shí)輻照角膜整個(gè)表面的情況下得到光滑截面的表面，以縮短外科手術(shù)的時(shí)間并提高激光輻射的利用率。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)在于，在外科治療屈光不正用的裝置中，有紫外線區(qū)的脈沖激光器和輻射能量密度沿光束橫截面分布的整形器，它置于輻射光束的路徑上。根據(jù)本發(fā)明，輻射能量密度分布整形器是一個(gè)光學(xué)容器，位于輻射光束路徑上的光學(xué)容器的第一和第二窗由對(duì)激光輻射透明的材料制成，其中至少一個(gè)窗的內(nèi)表面具有二次旋轉(zhuǎn)面的形狀，該旋轉(zhuǎn)面的旋轉(zhuǎn)軸與激光束對(duì)稱(chēng)軸重合，在這種情況下，容器中盛滿(mǎn)能部分吸收激光輻射的介質(zhì)。
最好將容器作成有口的并與吸收介質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng)接通，該系統(tǒng)應(yīng)備有改變吸收介質(zhì)光學(xué)密度的手段。
在治療近視時(shí)可以將一個(gè)窗的內(nèi)表面作成拋物面的形狀，拋物面的頂朝向容器內(nèi)，而將另一個(gè)窗的內(nèi)表面作成平面，垂直于光束對(duì)稱(chēng)軸。
也可以將光學(xué)容器兩個(gè)窗的內(nèi)表面都作成拋物面形狀，拋物面的頂朝向容器內(nèi)。
此外，還可以將光學(xué)容器兩個(gè)窗的內(nèi)表面作成曲率半徑不同的球面形，同時(shí)，曲率半徑較小的那個(gè)表面以其凸出部分朝向容器內(nèi)。
在治療遠(yuǎn)視的情況下，可將一個(gè)窗的內(nèi)表面作成球面形。球面的凸出部分朝向容器外，而將第二個(gè)窗作成平面形，垂直輻射光束的軸。
也可以將光學(xué)容器兩個(gè)窗的內(nèi)表面都作成球面形，球面形的凸出部分朝向容器外。
最后，可以將光學(xué)容器兩個(gè)窗的內(nèi)表面作成不同曲率的拋物面形，同時(shí)，頂部曲率半徑較小的那個(gè)拋物面，其頂點(diǎn)應(yīng)朝容器外。
按照本發(fā)明制成的外科治療屈光不正用的裝置，由于有效地利用激光輻射能，就能大大縮短手術(shù)時(shí)間，而由于形成了拋物線形式的能量密度分布規(guī)律，使得能夠得到角膜所需光滑截面的表面。
下面，用具體的實(shí)施例和附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明，其中

圖1，本發(fā)明的外科治療屈光不正用的裝置;
圖2、3、4-在治療近視情況下光學(xué)容器的實(shí)施方案縱剖面圖，用于氣態(tài)吸收介質(zhì);
圖5、6-同圖2、3、4，用于液態(tài)吸收介質(zhì);
圖7、8、9-在治療遠(yuǎn)視情況下光學(xué)容器的實(shí)施方案縱剖面圖，用于氣態(tài)吸收介質(zhì);
圖10、11-同圖7、8、9，用于液態(tài)吸收介質(zhì);
圖12-治療近視時(shí)眼睛的示意圖;
圖13-治療遠(yuǎn)視時(shí)眼睛的示意圖;
圖1所示用于外科治療屈光不正-近視和遠(yuǎn)視的裝置包括紫外線區(qū)脈沖激光器1和輻射能量密度沿光束2橫截面分布的整形器3，整形器3一個(gè)接一個(gè)依次置于脈沖激光器輻射光束2的路徑上，還包括光闌4和透鏡5，它們確定在患者眼睛角膜6上施行手術(shù)區(qū)域的直徑。
能量密度分布整形器3是一個(gè)光學(xué)容器7，該容器的窗8和9置于激光器1輻射光束2的路徑上，并由對(duì)激光輻射透明的材料，例如石英，制成，而且其中至少一個(gè)窗的內(nèi)表面具有二次施轉(zhuǎn)面的形狀，旋轉(zhuǎn)面的旋轉(zhuǎn)軸與激光束2的對(duì)稱(chēng)軸重合。在這種情況下，對(duì)于窗8和9的內(nèi)表面這個(gè)專(zhuān)有名詞我們理解為容器7的腔室與窗8、9材料的分界面。容器7盛滿(mǎn)部分吸收激光輻射的介質(zhì)10，容器有口，并與吸收介質(zhì)10的循環(huán)系統(tǒng)相接通。為此，在容器柱狀外殼11的壁上有入口連接管12和出口連接管13。入口連接管12借助導(dǎo)管14經(jīng)過(guò)氣體減速器15與盛有壓縮吸收氣體(如氨氣)的瓶16接通，這里的氣體減速器15是改變介質(zhì)10光學(xué)密度的裝置。
與出口連接管依次相連的是閥17和氣體吸附器18。
在使用液態(tài)吸收介質(zhì)的情況下，可以采用NaCl的水溶液作為吸收介質(zhì)，循環(huán)系統(tǒng)(圖中未示出)包括盛有液體的容器和沿通過(guò)容器7的封閉回路壓送液體的壓縮機(jī)。
可以采用受激激光器作為激光器1，其輻射能量密度沿光束橫截面均勻分布于紫外線區(qū)。
圖2、3、4示出了治療近視時(shí)采用氣態(tài)吸收介質(zhì)的光學(xué)容器7的最好實(shí)施方案。
特別是圖2所示的容器7的實(shí)施方案中，窗8的內(nèi)表面19呈旋轉(zhuǎn)拋物面的形狀，旋轉(zhuǎn)拋物面的頂點(diǎn)“a”朝向容器7內(nèi)，窗9的內(nèi)表面20是一個(gè)平面，它垂直于激光器輻射光束的對(duì)稱(chēng)軸21。
圖3所示的容器7的實(shí)施方案與圖2的方案不同，窗9的內(nèi)表面22具有旋轉(zhuǎn)拋物面形狀，它的頂“b”朝向容器7內(nèi)。
圖4所示的容器7的實(shí)施方案中，窗8和9的內(nèi)表面23和24相應(yīng)地呈曲率半徑不同的球面形狀，在這種情況下，曲率半徑比較小的內(nèi)表面23的凸出部朝向容器7內(nèi)。
圖2中的窗8和圖3、4中的窗8、9作成望遠(yuǎn)鏡形式，而圖2中的窗9為一平面平行玻璃板。
圖5和6示出的容器7的實(shí)施方案特別適于液態(tài)吸收介質(zhì)10。在圖5所示的方案中，容器7與圖2中所示的類(lèi)似，而圖6所示的方案與圖3所示類(lèi)似，區(qū)別僅在于圖5中的窗8′及圖6中的窗8′和9′是平凸透鏡。
圖7、8、9示出了采用氣態(tài)吸收介質(zhì)的光學(xué)容器的最好實(shí)施方案，而圖10、11是用于液態(tài)吸收介質(zhì)的。它們供治療遠(yuǎn)視用。
圖7所示的容器7的實(shí)施方案中，窗8的內(nèi)表面25具有球面形，凸出部朝向容器7外面，在這種情況下，窗9的內(nèi)表面20與圖2、5中所示一樣，具有平面形，該平面垂直于輻射光束的軸21。
圖8所示容器7的實(shí)施方案中，窗8和9的內(nèi)表面26和27具有球面形，球面形凸出部朝向容器7外面。
在圖9所示容器7的方案中，窗8和9的內(nèi)表面28和29相應(yīng)地呈曲率半徑不同的旋轉(zhuǎn)雙曲面形狀，并且，頂部曲率半徑較小的那個(gè)雙曲面(表面28)以頂點(diǎn)“c”朝向容器7外。
圖7中的窗8和圖8、9中的窗8和9作成望遠(yuǎn)鏡的形狀，而圖7中的窗9是平面平行玻璃板。
圖10所示容器7的方案與圖8所示的類(lèi)似，而圖11所示方案與圖7類(lèi)似，區(qū)別僅在于窗8′和9′是平凹透鏡。
對(duì)于各種具體情況選擇容器7的那一種方案取決于患者眼睛屈光不正的程度，所采用的吸收介質(zhì)10的參數(shù)，以及取決于加工的工藝性和對(duì)裝置光學(xué)系統(tǒng)最小象差的要求。
本裝置以下述方式工作。
讓我們看一下治療近視時(shí)本裝置工作的情況。
眾所周知，正常眼睛角膜的表面可用旋轉(zhuǎn)拋物面方程式來(lái)描述。
在近視的情況下，眼睛角膜的表面也可以用旋轉(zhuǎn)拋物面方程式描述，該拋物面頂部的曲率半徑小于正常眼睛的情況。
為了治療近視，必須從眼睛角膜除去由曲率半徑不相同的兩個(gè)拋物面限定的一個(gè)薄層-圖12中劃斜線的部分30。
在治療近視時(shí)，從激光器1(圖1)發(fā)出的輻射光束2以沿光束截面均勻分布的能量密度穿過(guò)容器7的窗8、充滿(mǎn)吸收介質(zhì)10的窗8與9之間的空間、窗9、光闌4、透鏡5，然后落在眼睛的角膜6上。
既然窗8或9中至少一個(gè)的內(nèi)表面US是曲面，介質(zhì)層10沿輻射光束2路徑上的厚度就是不均勻的，而且是從容器7的中心向著邊緣增大。對(duì)應(yīng)地，從光束2的中心向著邊緣，介質(zhì)10中的輻射吸收也增大。因此，穿過(guò)容器7的輻射光束31在容器7的出口處具有不均勻的非對(duì)稱(chēng)能量分布，輻射光束31的形狀和參數(shù)取決于-窗8、9內(nèi)表面的形狀;
-介質(zhì)10的吸收系數(shù)，該系數(shù)可因譬如吸收氣體壓力的變化或者溶液濃度的變化(在液態(tài)介質(zhì)的情況下)而改變。
在這種情況下，對(duì)于已挑選的容器7的方案根據(jù)內(nèi)表面的形狀確定介質(zhì)10的吸收系數(shù)，采用這個(gè)系數(shù)時(shí)，能量密度沿光束31橫截面的分布用近似于旋轉(zhuǎn)拋物面的方程式描述，而且，近似程度從光束邊緣向中心增大。
然后，光束31穿過(guò)光闌4和透鏡5(當(dāng)激光束的發(fā)散性很小時(shí)，該透鏡可以不要)，并落在眼睛的角膜6上。
為了避免在激光器1長(zhǎng)時(shí)間輻射作用下介質(zhì)10分解，在手術(shù)進(jìn)行過(guò)程中，借助循環(huán)系統(tǒng)將吸收介質(zhì)10不斷壓送，通過(guò)容器7的腔室。
人所共知，遠(yuǎn)紫外輻射作用在生物組織上導(dǎo)致光消融(光消散)，同時(shí)，在輻射能量密度確定的范圍內(nèi)，所除掉的薄層的厚度與能量容度成正比。
具有如上所述近似拋物線的能量密度分布的光束31(在光束軸上的能量密度最大)作用于眼睛角膜6，把由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)拋物面限定的一塊角膜30去掉(圖12)，其中一個(gè)拋物面是角膜原來(lái)的表面，而第二個(gè)拋物面是在激光器1(圖1)輻射作用后角膜的表面。輻照進(jìn)行到近視消除為止。
在遠(yuǎn)視的情況下，眼睛角膜的表面用旋轉(zhuǎn)拋物面方程描述，該拋物面頂部的曲率半徑大于正常眼睛。為治療遠(yuǎn)視需從角膜上去掉由曲率半徑不同的兩個(gè)拋物面限定的薄層-圖13上的部分32。治療遠(yuǎn)視與治療近視時(shí)的情況相似，區(qū)別僅在于選用圖7-11中所示容器7的一個(gè)方案作為輻射能量密度沿光束橫截面分布整形器3(圖1)。結(jié)果，容器7出口處的光束31(圖1)具有近似拋物線的能量密度分布;在光束2的軸21上能量密度最小。這樣的光束作用于角膜6(圖13)能使那部分32從角膜表面除去。
為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面舉出具體的實(shí)施例。
曾經(jīng)制作和試驗(yàn)了本發(fā)明的一個(gè)方案。為了減小家兔眼睛的折光度，采用了沿截面能量均勻分布的激光器1的輻射(λ＝193毫微米)，輻射形成直徑6毫米的平行光束2，并穿過(guò)帶有相同的窗8、9的能量密度分布整形器3。窗8、9作成帶球面的望遠(yuǎn)鏡形式，由光學(xué)石英玻璃制成，真空地密封安設(shè)在由不銹鋼制成的園柱外殼11內(nèi)。整形器3用連接管12、13與以1×105-3×106帕的壓強(qiáng)供送氧化氮N2O流的裝置相連接。激光器1輻射脈沖的重復(fù)頻率為10赫茲，脈沖能量為100～300兆焦耳。
在四只家兔的八只眼睛上手術(shù)的結(jié)果，根據(jù)作用在角膜被作用部分光滑表面上的參數(shù)的不同，可使角膜折光度減小0.5至6屈光度。
采用所推薦的裝置，能夠提高所得角膜表面某種形狀的準(zhǔn)確度，并大大縮短治療時(shí)間。
本裝置廣泛用于外科治療屈光不正-近視和遠(yuǎn)視，特別是在高度屈光的情況下。
權(quán)利要求
1.外科治療屈光不正用的裝置，包括有紫外線區(qū)脈沖激光器(1)和輻射能量密度沿光束橫截面分布的整形器(3)它置于輻射光束(2)路徑上，其特征在于，整形器(3)是一個(gè)光學(xué)容器(7)，該容器的第一和第二窗(8、9)置于輻射光束(2)的路徑上，由對(duì)激光輻射透明的材料制成，其中至少一個(gè)窗的內(nèi)表面(19)具有二次旋轉(zhuǎn)曲面的形狀，旋轉(zhuǎn)曲面的旋轉(zhuǎn)軸與激光束(2)的對(duì)稱(chēng)軸(21)重合，在這種情況下的容器(7)盛滿(mǎn)部分吸收激光輻射的介質(zhì)(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，容器(7)作成帶口的并與吸收介質(zhì)(10)的循環(huán)系統(tǒng)相接通，循環(huán)系統(tǒng)備有改變吸收介質(zhì)(10)光學(xué)密度的手段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，置于輻射光束(2)路徑上的容器(7)的窗(8)，其內(nèi)表面(19)具有拋物面形狀，拋物面以其頂點(diǎn)(a)朝向容器(7)內(nèi)，而窗(9)的內(nèi)表面(20)具有平面形狀，平面垂直于光束(2)的對(duì)稱(chēng)軸(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，容器(7)兩個(gè)窗(8、9)的內(nèi)表面(19、22)都具有拋物面形狀，拋物面以頂點(diǎn)(a、b)朝向容器(7)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，容器(7)的兩個(gè)窗(8、9)的內(nèi)表面(23、24)具有曲率半徑不同的球面形，其中曲率半徑較小的表面(23)以凸出部朝向容器(7)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，容器(7)的窗(8)的內(nèi)表面(25)具有球面形，球面以其凸出部朝向容器(7)外，而窗(9)的內(nèi)表面具有平面形，平面垂直于輻射光束的軸(21)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，容器(7)窗(8、9)的內(nèi)表面(26、27)具有球面形，球面以其凸出部朝向容器(7)外。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，容器(7)窗(8、9)的內(nèi)表面(28、29)具有曲率不同的雙曲面形，其中頂部(c)曲率半徑較小的雙曲面以其頂點(diǎn)(c)朝向容器(7)外。
全文摘要
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的眼科。裝置包括受激脈沖激光器(1)和激光器輻射能量密度沿激光束(2)橫截面分布整形器(3)。整形器(3)作成光學(xué)容器(7)的形狀，該容器的窗(8)和(9)對(duì)于激光輻射是透明的，而且其中至少一個(gè)窗的內(nèi)表面具有二次旋轉(zhuǎn)面的形狀，旋轉(zhuǎn)面的旋轉(zhuǎn)軸與光束(2)的對(duì)稱(chēng)軸(21)重合。容器(7)盛滿(mǎn)部分吸收激光輻射的介質(zhì)(10)。在整形器(3)出口處的光束(31)沿橫截面具有近似拋物線的能量分布，最大能量位于中心或在邊緣。
文檔編號(hào)A61B18/20GK1035768SQ8910154
公開(kāi)日1989年9月27日 申請(qǐng)日期1989年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月29日
發(fā)明者斯瓦脫斯拉夫·尼古拉維奇·非德羅夫, 奧賓娜·伊萬(wàn)諾夫娜·伊萬(wàn)辛娜, 萊昂尼德·非歐多西維奇·林尼克, 埃非姆·娜坦諾維奇·北林, 弗拉基米爾·斯特帕諾維奇·特朱林, 米克海爾·朱利維奇·奧羅夫, 埃麗娜·詹娜基夫娜·科米娜, 阿列克塞·阿列克山德羅維奇·科哈利, 佐夫, 伊戈·阿列托利耶維奇·斯科瓦, 特索夫, 亞歷山大·詹那基耶維奇·埃, 夫斯朱可夫, 亞歷山大·塞格耶維奇·索洛欽 申請(qǐng)人:機(jī)械工業(yè)部科技聯(lián)合體