pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2021-12-3-175-182pimi-720Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsРасширение функциональных возможностей фотоабляции эксимерным лазером в офтальмологииExpanding of Excimer Laser Photoablation’s Functionality in OphthalmologyАлексеевВ. А.AlekseevV. A.

ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069

Studencheskaya str., 7, Izhevsk 426069

КостинВ. Г.KostinV. G.

ул. Ленина, 101, г. Ижевск 426000

Lenina str., 101, Izhevsk 426000

УсольцеваА. В.UsoltsevaA. V.

ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069

Studencheskaya str., 7, Izhevsk 426069

УсольцевВ. П.UsoltsevV. P.

ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069

Studencheskaya str., 7, Izhevsk 426069

ЮранС. И.YuranS. I.

Адрес для переписки: Юран С.И. – Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, ул. Студенческая, 11, г. Ижевск 426069, Россия e-mail: yuran-49@yandex.ru

Address for correspondence: Yuran S.I. – Izhevsk State Agricultural Academy, Studencheskaya str., 11, Izhevsk 426069, Russia e-mail: yuran-49@yandex.ru

yuran-49@yandex.ruИжевский государственный технический университет имени М.Т. КалашниковаРоссияKalashnikov Izhevsk State Technical UniversityRussian FederationЦентр коррекции зрения «ЭКСИ»РоссияThe vision correction center “EKSI ”Russian FederationИжевская государственная сельскохозяйственная академияРоссияIzhevsk State Agricultural AcademyRussian Federation202115102021123175182Copyright © Алексеев В.А., Костин В.Г., Усольцева А.В., Усольцев В.П., Юран С.И., 20212021Алексеев В.А., Костин В.Г., Усольцева А.В., Усольцев В.П., Юран С.И.Alekseev V.A., Kostin V.G., Usoltseva A.V., Usoltsev V.P., Yuran S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/720

Одним из существенных недостатков устройств для коррекции зрения на основе эксимерных лазеров является трудность достижения заданного изменения преломляющих свойств роговицы для чёткой фокусировки изображения на сетчатке с удалением от центра рабочей зоны (зоны абляции) к периферии в связи с изменением угла падения лазерного луча. Целью исследования являлось повышение качества лазерного воздействия на роговицу глаза за счёт введения в существующую аппаратуру для эксимер-лазерной коррекции зрения оптической корректирующей системы, обеспечивающей совпадение направления лазерного луча, падающего на поверхность роговицы, с нормалью. Показано, что чем больше коэффициент отражения, тем меньше поглощённая энергия, тем меньше глубина проникновения лазерного излучения и меньше глубина абляции, что снижает возможности и качество лазерного воздействия. Предложено при использовании устройств для эксимер-лазерной коррекции зрения изменять в процессе операции угол падения лазерного луча на роговицу с удалением от центра рабочей зоны (зоны абляции) к периферии за счёт введения оптической корректирующей системы на основе управляемого, лёгкого подвижного зеркала, что позволяет добиться совпадения направления лазерного луча, падающего на поверхность роговицы, с нормалью.

Проведённые исследования показали, что совпадение лазерного луча, падающего на поверхность роговицы в любой точке с нормалью, при использовании априорной информации об индивидуальных особенностях глаза пациента, позволяет расширить функциональные возможности фотоабляции эксимерным лазером, а именно, увеличить зону абляции на 30 % и исключить вероятности ошибок из-за человеческого фактора. Предложенная методика может быть использована для эксимер-лазерной коррекции зрения по методикам PRK, LASIK, Femto-LASIK и др. Для реализации данного подхода предложена защищённая патентом установка для эксимер-лазерной коррекции зрения с управляемой от компьютера оптической формирующей системы, включающей платформы с гальвоприводом и установленными на них гальвозеркалами.

One of the significant weaknesses of excimer laser-based vision correction devices is the difficulty of achieving a required change in the refractive properties of the cornea to sharply focus the image on the retina with distance from the working area (ablation zone) center to the periphery due to a change in the laser beam incidence angle. The study is aimed at improving the quality of laser action on the eye cornea by introducing an optical corrective system into the existing excimer laser vision correction equipment, ensuring the coincidence of the direction of the laser beam incidence on the corneal surface with the normal.It has been shown that the greater the reflection coefficient, the lower the absorbed energy, and the shallower the laser radiation penetration and ablation depths, which reduces the laser action opportunities and quality. When using excimer laser vision correction devices, it has been proposed to change the angle of the laser beam incidence on the cornea with a distance from the working area (ablation zone) center to the periphery during the surgery by introducing an optical corrective system based on a lightweight controllable and movable mirror, which allows achieving the coincidence of the direction of the laser beam incidence on the corneal surface with the normal.The studies have shown that the coincidence of the laser beam incidence on the corneal surface at any point with the normal when using a priori data on the specifics of the patient's eye allows expanding the functional opportunities of excimer laser photoablation, i. e., expand the ablation zone by 30 % and eliminate the possibility of errors caused by the human factor. The technique proposed can be used for excimer laser vision correction according to PRK, LASIK, Femto-LASIK, and other methods. To implement this approach, a patented excimer laser vision correction unit has been proposed with a PCcontrolled optical shaping system comprising galvo motor platforms and galvo mirrors installed on them.

фотоабляцияоптическая корректирующая системаэксимер-лазерная коррекция зренияугол падения лазерного луча на роговицуphotoablationoptical correction systemexcimer-laser vision correctionangle of incidence of the laser beam on the corneaReferencesBalashevich L.I. [Surgical correction of refractive anomalies and accommodation]. Hirurgicheskaya korrekciya anomalij refrakcii i akkomodacii. SPb.: CHelovek Publ., 2009, 296 p.Balashevich L.I. [Surgical correction of refractive anomalies and accommodation]. Hirurgicheskaya korrekciya anomalij refrakcii i akkomodacii. SPb.: CHelovek Publ., 2009, 296 p.Vestergaard A.H. Past and present of corneal refractive surgery: a retrospective study of long-term results after photorefractive keratectomy and a prospective study of refractive lenticule extraction. Acta Ophthalmol, 2014, vol. 92, pp. 1–21. DOI: 10.1111/aos.12385Vestergaard A.H. Past and present of corneal refractive surgery: a retrospective study of long-term results after photorefractive keratectomy and a prospective study of refractive lenticule extraction. Acta Ophthalmol, 2014, vol. 92, pp. 1–21. DOI: 10.1111/aos.12385Kornilovskij I.M. [New technologies of excimer laser surgery of the cornea]. Sovremennye tekhnologii v oftal'mologii [Modern technologies in ophthalmology], 2020, no. 4 (35), pp. 94 (in Russian). DOI: 10.25276/2312-4911-2020-4-70-71Kornilovskij I.M. [New technologies of excimer laser surgery of the cornea]. Sovremennye tekhnologii v oftal'mologii [Modern technologies in ophthalmology], 2020, no. 4 (35), pp. 94 (in Russian). DOI: 10.25276/2312-4911-2020-4-70-71Kanski Dzh. [Clinical ophthalmology. A systematic approach]. Klinicheskaya oftal'mologiya. Sistematizirovannyj podhod. Moscow: Logosfera, Elsevier Urban & Partner Publ., 2009, 944 p.Kanski Dzh. [Clinical ophthalmology. A systematic approach]. Klinicheskaya oftal'mologiya. Sistematizirovannyj podhod. Moscow: Logosfera, Elsevier Urban & Partner Publ., 2009, 944 p.Hampton F.R. Refrakcionnaya hirurgiya (Hirurgicheskie tekhniki v oftal'mologii) [Refractive Surgery (Surgical techniques in ophthalmology)]: (eds. S.E. Avetisova, V.P. Ericheva, I.A. Bubnovoj). Moscow: Logosfera Publ., 2016, 248 p.Hampton F.R. Refrakcionnaya hirurgiya (Hirurgicheskie tekhniki v oftal'mologii) [Refractive Surgery (Surgical techniques in ophthalmology)]: (eds. S.E. Avetisova, V.P. Ericheva, I.A. Bubnovoj). Moscow: Logosfera Publ., 2016, 248 p.Ehlke Germano Leal, Krueger Ronald R. Laser Vision Correction in Treating Myopia. Asia Pac J. Ophthalmol (Phila), 2016, Nov/Dec. 5(6), pp. 434–437. DOI: 10.1097/APO.0000000000000237Ehlke Germano Leal, Krueger Ronald R. Laser Vision Correction in Treating Myopia. Asia Pac J. Ophthalmol (Phila), 2016, Nov/Dec. 5(6), pp. 434–437. DOI: 10.1097/APO.0000000000000237Cionni R.J., Hamilton R., Stonecipher K.G. Toric IOLs for irregular astigmatism. Cataract Refract. Surg. Today, 2014, vol. 9, pp. 40–42.Cionni R.J., Hamilton R., Stonecipher K.G. Toric IOLs for irregular astigmatism. Cataract Refract. Surg. Today, 2014, vol. 9, pp. 40–42.Alekseev V.A., Kostin V.G. Usoltseva A.V., Usoltsev V.P. Ustrojstvo dlya eksimer-lazernoj korrekcii zreniya [Device for excimer laser vision correction]. Patent RF, no. 201585, 2020 (in Russian).Alekseev V.A., Kostin V.G. Usoltseva A.V., Usoltsev V.P. Ustrojstvo dlya eksimer-lazernoj korrekcii zreniya [Device for excimer laser vision correction]. Patent RF, no. 201585, 2020 (in Russian).Artola A., Gala A., Belda J.I., Pérez-Santonja J.J., Rodriguez-Prats J.L., Ruiz-Moreno J.M., Alió J.L. LASIK in myopic patients with dermatological keloids. J. Refract. Surg., 2006, vol. 22 (5), pp. 505–508.Artola A., Gala A., Belda J.I., Pérez-Santonja J.J., Rodriguez-Prats J.L., Ruiz-Moreno J.M., Alió J.L. LASIK in myopic patients with dermatological keloids. J. Refract. Surg., 2006, vol. 22 (5), pp. 505–508.Barequet I.S., Hirsh A., Levinger S. Femtosecond thin-flap LASIK for the correction of ametropia after penetrating keratoplasty. J. Refract. Surg., 2010, vol. 26, no. 3, pp. 191–196. 2021. – Т. 12, № 3. – С. 175–182Barequet I.S., Hirsh A., Levinger S. Femtosecond thin-flap LASIK for the correction of ametropia after penetrating keratoplasty. J. Refract. Surg., 2010, vol. 26, no. 3, pp. 191–196. 2021. – Т. 12, № 3. – С. 175–182G., Albarran–Diego C., Sakla H., PérezSantonja J.J., Alió J.L. Femtosecond laser in situ keratomileusis after radial keratotomy. J. Cataract Refract. Surg., 2006, vol. 32, no. 8, pp. 1270–1275. DOI: 10.1016/j.jcrs.2006.02.061G., Albarran–Diego C., Sakla H., PérezSantonja J.J., Alió J.L. Femtosecond laser in situ keratomileusis after radial keratotomy. J. Cataract Refract. Surg., 2006, vol. 32, no. 8, pp. 1270–1275. DOI: 10.1016/j.jcrs.2006.02.061Buratto L., Brint S. LASIK Surgical Techniques and Compilations. Thorofare, NJ: SLACK, 2000, 624 p.Buratto L., Brint S. LASIK Surgical Techniques and Compilations. Thorofare, NJ: SLACK, 2000, 624 p.Kachalina G.F., Tahchidi N.H. [Investigation of the smoothness of the ablation surface and thermal processes in the rabbit cornea during the operation of excimer laser installations ‟MicroScan-Visum” and ‟MicroScanCFP”]. Issledovanie gladkosti ablyacionnoj poverhnosti i termicheskih processov v rogovice krolika pri rabote eksimer-lazernyh ustanovok ‟MikroSkan-Vizum” i ‟MikroSkanCFP”. Vestnik RGMU, 2016, no. 2, pp. 50–53 (in Russian).Kachalina G.F., Tahchidi N.H. [Investigation of the smoothness of the ablation surface and thermal processes in the rabbit cornea during the operation of excimer laser installations ‟MicroScan-Visum” and ‟MicroScanCFP”]. Issledovanie gladkosti ablyacionnoj poverhnosti i termicheskih processov v rogovice krolika pri rabote eksimer-lazernyh ustanovok ‟MikroSkan-Vizum” i ‟MikroSkanCFP”. Vestnik RGMU, 2016, no. 2, pp. 50–53 (in Russian).Verma Sh., Hesser Ju., Arba-Mosquera S. Optimum Laser Beam Characteristics for Achieving Smoother Ablations in Laser Vision Correction. Invest Ophthalmol Vis Sci., 2017, Apr. 1, 58(4), pp. 2021–2037. DOI:10.1167/iovs.16-21025Verma Sh., Hesser Ju., Arba-Mosquera S. Optimum Laser Beam Characteristics for Achieving Smoother Ablations in Laser Vision Correction. Invest Ophthalmol Vis Sci., 2017, Apr. 1, 58(4), pp. 2021–2037. DOI:10.1167/iovs.16-21025Argento C., Valenzuela G., Huck H., Cremona G., Cosentino M.J, Gale M.F. Smoothness of ablation on acrylic by four different excimer lasers. J. Refract Surg., 2001, no. 17 (1), pp. 43–45.Argento C., Valenzuela G., Huck H., Cremona G., Cosentino M.J, Gale M.F. Smoothness of ablation on acrylic by four different excimer lasers. J. Refract Surg., 2001, no. 17 (1), pp. 43–45.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.