FR2591097A2

FR2591097A2 - Photoablation device, in particular for corneal keratotomy

Info

Publication number: FR2591097A2
Application number: FR8518171A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1987-06-12

Abstract

Device for ophthalmic surgery of the cornea according to the main patent. According to the invention, the laser source 1 is of the slab type, an engaged mirror 26 allowing the beam to be purified.

Description

DISPOSITIF DE PHOTOABLATION, NOTAMMENT POUR KERATOTOMIE
CORNEENNE.PHOTOABLATION DEVICE, PARTICULARLY FOR KERATOTOMY
CORNEAN.

On a décrit dans le brevet principal n0 85 11671 un dispositif de photoablation comprenant une source laser émettant un faisceau d'origine, des moyens de focalisation et de blocage de modes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de division du faisceau de sortie et de répartition spatiotemporelle des faisceaux secondaires divisés.There has been described in main patent n ° 85 11671 a photoablation device comprising a laser source emitting an original beam, means for focusing and blocking modes, characterized in that it comprises means for dividing the output beam and spatiotemporal distribution of the divided secondary beams.

La présente addition a pour objet d'apporter des compléments au dispositif décrit dans le brevet principal.The purpose of this addition is to provide supplements to the device described in the main patent.

Comme indiqué dans celui-ci, en vue de pratiquer une coupe de la cornée ou kératotomie permettant de modifier la géométrie de celle-ci, en vue de pallier des déficiences habituellement congénitales, il est nécessaire de disposer d'un faisceau laser de sortie dont la longueur d'onde soit comprise entre 150 et 235 nanomètres, ce qui permet d'obtenir des photons hautement énergétiques (4 à 8ev/photon) avec une énergie comprise entre 100 et 1000 millijoules/cm2. Les lasers excimers à gaz délivrent des impulsions dont la longueur d'onde est convenable. Malheureusement, ces lasers sont d'un emploi particulièrement délicat et présentent des dangers d'utilisation. Dans le brevet principal, on a décrit un dispositif pour kératotomie faisant appel à un laser à barreau solide.En faisant appel à un ou plusieurs étages doubleurs de fréquences ou à une cuve RAMAN, on peut obtenir selon le brevet principal un faisceau laser de sortie convenable par sa longueur d'onde pour des opérations de la cornée. Mais, les opérations de traitement que l'on fait subir au faisceau d'origine présentent toutes des mauvais rendements, ce qui se traduit d'une part par une forte dissipation thermique, et d'autre part, par la nécessité de disposer à l'origine d'un laser de puissance très importante, c'est-à-dire d'utiliser un barreau YAG supplémentaire comme amplificateur de puissance dans le cas d'un barreau YAG à l'origine. As indicated in this one, in order to make a cut of the cornea or keratotomy allowing to modify the geometry of this one, in order to compensate for usually congenital deficiencies, it is necessary to have an output laser beam of which the wavelength is between 150 and 235 nanometers, which allows to obtain highly energetic photons (4 to 8ev / photon) with an energy between 100 and 1000 millijoules / cm2. Gas excimer lasers deliver pulses of suitable wavelength. Unfortunately, these lasers are particularly delicate to use and present dangers of use. The main patent describes a keratotomy device using a solid-bar laser. By using one or more frequency doubling stages or a RAMAN tank, an output laser beam can be obtained according to the main patent. suitable by its wavelength for corneal operations. However, the processing operations which the original beam is subjected to all have poor yields, which results on the one hand in high heat dissipation, and on the other hand, in the need to have the l he origin of a laser of very high power, that is to say of using an additional YAG bar as a power amplifier in the case of a YAG bar at the origin.

Selon une caractéristique de la présente addition, le barreau laser d'origine est un barreau YAG rectangulaire du type
SLAB.According to a characteristic of the present addition, the original laser bar is a rectangular YAG bar of the type
SLAB.

Un tel laser assure une propagation des photons résultant de l'émission stimulée par des réflexions multiples à l'intérieur de la cavité. Ceci évite d'une part les effets thermiques et, d'autre part, produit un faisceau très peu dilaté. Ainsi, à puissance comparable, le rendement obtenu avec un barreau SLAB est environ 10 fois supérieur à celui obtenu avec un barreau YAG ordinaire. Ce faisceau est uniphasé avec un front de phase plus propre qui donne, si on en double la fréquence, à l'aide d'un cristal de KDP (phosphate double de potassium et de deutérium) ou, de préférence, avec un cristal de phosphate triple connu dans la technique sous le nom de KTP, un faisceau laser émettant dans le vert, très propre, dont la fréquence peut à nouveau être doublée pour obtenir avec un meilleur rendement une radiation ultraviolette propre à effectuer la photoablation.Ainsi, il n'est plus nécessaire d'utiliser comme décrit dans le brevet principal un second barreau YAG, servant d'amplificateur au premier, montage qui permettait d'obtenir en sortie du second barreau une énergie de l'ordre de 5 joules.Such a laser ensures propagation of the photons resulting from the emission stimulated by multiple reflections inside the cavity. This avoids on the one hand the thermal effects and, on the other hand, produces a very little expanded beam. Thus, at comparable power, the yield obtained with an SLAB bar is approximately 10 times higher than that obtained with an ordinary YAG bar. This beam is single-phase with a cleaner phase front which gives, if the frequency is doubled, using a KDP crystal (double potassium and deuterium phosphate) or, preferably, with a phosphate crystal triple known in the art under the name of KTP, a laser beam emitting in the green, very clean, the frequency of which can again be doubled to obtain with better efficiency an ultraviolet radiation suitable for carrying out photoablation. is no longer necessary to use, as described in the main patent, a second YAG bar, serving as an amplifier for the first, an assembly which made it possible to obtain an output of the order of 5 joules at the output of the second bar.

Si l'on utilise à la place du barreau YAG une source laser à rubis, on peut par un simple doublage de fréquence, obtenir une radiation de longueur d'onde égale à 231 nanomètres avec des puissances très importantes, mais des cadences très faibles.If a ruby laser source is used instead of the YAG bar, it is possible, by a simple frequency doubling, to obtain radiation of wavelength equal to 231 nanometers with very high powers, but very low rates.

Selon une autre caractéristique de la présente addition, le dispositif fait appel à au moins un miroir de conjugaison de phases permettant de nettoyer le faisceau sans changer la longueur d'onde de celui-ci.According to another characteristic of the present addition, the device uses at least one phase conjugation mirror making it possible to clean the beam without changing the wavelength thereof.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente addition apparattront au cours de la description qui va suivre de montages particuliers donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins qui représentent - la Figure 1, un premier montage dans lequel le miroir conjugué est disposé à la sortie du laser d'origine - la Figure 2, un second montage dans lequel le miroir conjugué est disposé à la sortie de l'étage de division du faisceau.Other characteristics and advantages of the present addition will become apparent during the description which follows of particular arrangements given only by way of nonlimiting examples, with reference to the drawings which represent - Figure 1, a first mounting in which the mirror conjugate is arranged at the output of the original laser - Figure 2, a second assembly in which the conjugate mirror is disposed at the output of the beam splitting stage.

On sait que la cornée est constituée en poids d'environ 80% d'eau et de 20% de protéines. Le problème de la photoablation consiste à réaliser une photodissociation pure de l'eau sans altérer les protéines. On a déjà utilisé pour réaliser une photodissociation un laser émettant dans le bleu, en présence d'un catalyseur métallique avec une énergie d'environ 1,8 électronvolts par photon. Mais la catalyse provoque une action sur les protéines ce qui est absolument à proscrire.We know that the cornea consists by weight of about 80% water and 20% protein. The problem of photoablation consists in carrying out a pure photodissociation of water without altering the proteins. A laser emitting in the blue has already been used for photodissociation, in the presence of a metal catalyst with an energy of approximately 1.8 electronvolts per photon. But catalysis causes an action on proteins which is absolutely to be avoided.

D'autre part, l'introduction d'un catalyseur sur ou dans la rétine peut poser des problèmes, l'oxYgène résultant de la dissociation de l'eau se recomposant avec un autre constituant de la rétine. Avec les énergies mentionnées ci dessus (entre 4 et 8 électronvolts/ photon), seule l'eau est photodissociée et il n'existe pas de danger d'effets secondaires sur les protéines pour les énergies indiquées ci-dessus.De plus, le fait de pulser le laser entre 10 et 100 nanosecondes, c'est-à-dire bien au-dessous du seuil de temps de relaxation thermique de l'eau dans la cornée, évite le danger de diffusion des effets thermiques, et par suite de brûlures étendues des tissus
Les données ci-dessus ont été constatées expérimentalement dans une cuve close sous atmosphère d'azote et en présence de réactifs.On the other hand, the introduction of a catalyst onto or into the retina can pose problems, the oxYgene resulting from the dissociation of water recomposing with another constituent of the retina. With the energies mentioned above (between 4 and 8 electronvolts / photon), only water is photodissociated and there is no danger of side effects on proteins for the energies indicated above. pulsing the laser between 10 and 100 nanoseconds, that is to say well below the thermal relaxation time threshold of water in the cornea, avoids the danger of diffusion of thermal effects, and as a result of burns tissue areas
The above data have been found experimentally in a closed tank under a nitrogen atmosphere and in the presence of reagents.

Sur la Figure 1, on distingue une source laser solide 1 qui émet un faisceau orienté vers un premier étage doubleur 22 de
KTP. Le faisceau utilisé en sortie de l'étage 22 présente une fréquence doublée par rapport à la fréquence émise par le laser 1 et émet par suite sensiblement dans le vert. Une partie de l'énergie de ce faisceau de sortie, de l'ordre de 1/100ème par exemple, est prélevée par le chemin optique 25 puis appliquée sur l'étage 24, à la sortie de celui-ci. Ce prélèvement est destiné à constituer le faisceau de visée. La cellule 22 est suivie par une seconde cellule 23 avantageusement constituée par un cristal de KTP. Le faisceau, après passage dans la cellule de doublage 23, est ensuite acheminé sur l'étage 24 permettant de réaliser une répartition, soit spatiale, soit temporelle, du faisceau tel que décrite dans le brevet principal.In FIG. 1, there is a solid laser source 1 which emits a beam oriented towards a first doubling stage 22 of
KTP. The beam used at the output of stage 22 has a frequency doubled compared to the frequency emitted by the laser 1 and consequently emits substantially in the green. Part of the energy of this output beam, of the order of 1 / 100th for example, is taken by the optical path 25 and then applied to the stage 24, at the output thereof. This sample is intended to constitute the aiming beam. The cell 22 is followed by a second cell 23 advantageously constituted by a KTP crystal. The beam, after passing through the doubling cell 23, is then routed on the stage 24 allowing a distribution, either spatial or temporal, of the beam as described in the main patent.

Sur la Figure 1, le miroir 26 est disposé directement à la sortie de la cavité laser 1, et c'est le faisceau ainsi épuré qui est dirigé sur les cellules de doublage 22 et 23.In FIG. 1, the mirror 26 is arranged directly at the outlet of the laser cavity 1, and it is the beam thus purified which is directed on the doubling cells 22 and 23.

Mais#, le miroir conjugué 26 peut être disposé en un endroit quelconque de parcours du faisceau et, par exemple, comme sur la figure 2 à la sortie de l'étage 23 ou sur l'étage de répartition 24 du faisceau, avant division de celui-ci ou encore à l'entrée de l'étage 24.But #, the conjugate mirror 26 can be placed anywhere in the path of the beam and, for example, as in FIG. 2 at the exit from stage 23 or on the distribution stage 24 of the beam, before division of this one or at the entrance to floor 24.

Les schémas des figures i et 2 représentent un montage avec un laser solide (par exemple à rubis) émettant une radiation de longueur d'onde égale à 694 nanomètres, dont le quadruplement de la fréquence pour une cellule de KTP (22) donne un deuxième harmonique de longueur d'onde égale à 173,5 nanomètres. Dans le cas d'un laser YAG SLAB émettant une radiation de 1064 nm, on réalise, comme décrit dans le brevet principal, un mixage du 3ème harmonique avec une partie du faisceau prélevé à la sortie du laser 1 dans une cuve de
RAMAN.The diagrams of FIGS. I and 2 represent an assembly with a solid laser (for example with a ruby) emitting a radiation of wavelength equal to 694 nanometers, of which the quadrupling of the frequency for a KTP cell (22) gives a second harmonic of wavelength equal to 173.5 nanometers. In the case of a YAG SLAB laser emitting a radiation of 1064 nm, a third harmonic is mixed, as described in the main patent, with part of the beam taken at the output of the laser 1 in a
RAMAN.

Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniques équivalents sans sortir pour cela du cadre de l'addition. It goes without saying that many variants can be introduced, in particular by substitution of equivalent technical means without departing from the scope of the addition.

Claims

1. Device for ophthalmological surgery of the cornea,

especially for corneal keratotomy according to the

claim 1 of the main patent, characterized in that

cells (22,23) doubling the frequency of the

radiation emitted by the source laser are constituted by

triphosphate crystals (KTP).

2. Device according to claim 1, characterized in that

at least one conjugate mirror (26) is arranged on the path

of the original beam.

3. Device according to one of claims 1 or 2,

characterized in that means arranged at the outlet of

the cell (22) take from the optical path (25) a

part of the beam directed directly onto the floor of

outlet (24), in order to constitute an aiming beam.

4. Device according to one of the preceding claims,

characterized in that the source laser (1) is a YAG laser

of the SLAB type.

5. Corneal ophthalmology device according to one of

previous claims, characterized in that the laser

source (1) consists of a ruby laser emitting a

radiation with a wavelength equal to 694 nanometers, the

second harmonic with a wavelength of 173.5

nanometers being selected using a cell (22)

from KTP.