Optics for transscleral laser applications - ETH E

Diss. ETH No. 9655
Optics
for transscleral laser
applications
A dissertation submitted to the
SWISS FEDERAL INSTITUTE OF
TECHNOLOGY, ZURICH,
SWITZERLAND
for the
degree of
Doctor of Natural Sciences
presented by
PASCAL O.ROL
Optical Engineer,
Superieure d'Optique, Paris,
Ecole
born December
7,1956
citizen of France and of the Netherlands
accepted
on
the recommendation of
Prof. Dr. P. Niederer, Ph.D, examiner
Prof. Dr. P. Giinter, Ph.D, co-examiner
Prof. Dr. F. Fankhauser, M.D., co-examiner
im
France
Abstract:
Transscleral
photocoagulation
in order to reach the
glaucoma therapy. However,
of the human sclera
integrated
transmission and reflection, and
linear
intensity profiles.
It
was
was
shown that
narrowest
a
angular
lower transmission
Contact and
through
the sclera
locally
also
on
more
as
modified, becoming
compared to
In contrast, short
larger
scatter
analyzed.
as
well
the
non
reported
as
It is shown that pressure exerted
wavelengths. The
in clinical
integrated
scatter
applications
patterns
can
explain
of the contact
contact method.
investigated (piano-hemispherical
and ball
Due to their small diameter and the
environment, fibers having
compromise
between beam
the
the crucial
particular,
Therefore, possibilities for microfocusing the laser beam with distal tips
cones).
by
wavelengths present
closer to that of the free beam. This effect
were
and
pattern.
discussed. In
are
angular
those emitted
as
transmission
integrated
than 90% for infrared
the lower energy dose which
mode
a
applications
the sclera is
such
optical
in terms of total
increased the transparency of the sclera. The total
transmission raises to
are
the sclera and
non contact
role of pressure exerted
on
intensity profile.
scattered
of the
in terms of
long wavelengths
in
for treatment, the
globally
directionally
the Nd:YAG laser present the greatest total
potential method
a
ciliary body
both
investigated
properties
is
Spectral dependance
the sclera.
through
laser beam has to pass
ciliary body
of the
a
lenses, microlens-ended fibers, and
intensity pattern
hemispherically
obtained in
melted distal end
and pressure which
divergence
are
can
an
give
aqueous
the best
be exerted
the
on
sclera.
A
pressure-controlled delivery system
reproducibility
with
time,
an
of the treatment. However,
on-line
developed in order
used whatever the
widely
be
a
to
monitoring of
specify
as
developed
in order to increase the
the transparency
the energy reflected
by
changes gradually
the sclera
was
the energy to be delivered. These two systems
irradiating wavelength
used at this time, the laser diode
good compromise
was
between
was.
Although
emitting
in the
high transparency
also
can
be
the Nd:YAG laser is most
near
infrared
of the sclera,
seems
narrow
also to
scattering
pattern, and absorption of the targeted tissue, the pigmented layers of the ciliary
body.
3
Resume:
La
photocoagulation transscl6rale
pour le traitement du
du corps ciliaire est
glaucome. La scldrotique qui
alors Stre traversde par le faisceau laser. La
proprit£t6s optiques
r6alis£e
la fois
a
rdlexion
int6gr6e,
d'intensitd
de la
de
de
ou
propri6t6s
telles celles dmises par le laser Nd:YAG
de transmission
dtroites.
Par
transmission
diffusion
Les
longueurs
les
des
comme
ou
globale intdgrde plus
d'onde
est
la
profils
grandes longueurs d'ondes
plus grandes caract6ristiques
ainsi que les indicatrices de diffusion les
globale intdgrde
opposition,
les
investigation
plus
prdsentent
courtes
faible et sont assocides
plus
une
des indicatrices de
avec
plus larges.
applications
particulier,
pendant
directionnelles
possedent
de diffdrentes
la transmission
comme
lindanes, n est montre que les
potentielle
le corps ciliaire doit
ddpendance spectrale
propri6t6s globales
et en termes
angulaires
recouvre
m6thode
humaine est 6tudi6e. Cette
sclerotique
en termes
une
utilisant
le r61e crucial
un
joue
le traitement est
traitement
par la
avec ou sans
pression qui
contact sont discutdes. En
est exercee
II est montrd que cette
analysd.
sur
scldrotique
la
pression
accroit
la
transparence de l'oeil. La transmission globale intdgrde peut dtre augmentde jusqu'a
plus de 90% pour des longueurs d'onde situdes dans
mdme temps, les
profils
comparable
ceux
pourquoi
avec
des
obtenus par
un
quantitds d'6nergie plus
cliniques employant
Pour
d'intensitd diffusde
un contact
raison,
cette
l'extr6mite distale de la fibre sont
boule, fibres optiques
leur
aptitude
de
leur
a
petit
avec
et
de
fagon h6misph6rique pr6sentent
faisceau laser et la
a
celles
embouts
devenir
expliquer
applications
sans contact.
optiques pouvant
c6nes).
lis sont
r6partition
optiques
une
analys6s
fibre
d'intensite'
places
etre
en
a
ou
fonction de
optique.
obtenue
En raison
dans
un
dont rextr6mit6 distale est fondue de
le meilleur
compromis
entre
la
divergence du
etre exerc6e sur la sclere.
syst£me de controle de la pression exerc6e
dans le but d'ameliorer la
a
Dans le
pr6sent6s (lentilles plano-hemisph6riques
la
pression qui peut
facpn
faibles sont utilisdes dans les
microlentilles et
environnement aqueux, les fibres
Un
sont modifies de
refocaliser le faisceau laser transmis par
diametre
proche infrarouge.
faisceau libre. Cet effet permet
par rapport
diffdrents
se
le
reproductibilitd
4
sur
la
du traitement.
scldrotique
a
Cependant,
etd rdalisd
comme
la
transparence de la scldrotique augmente progressivement
mdthode de
ddveloppde
monitoring
de
fa§on
a
on-line
de
l'dnergie
rdfldchie par la
pouvoir spdcifier l'dnergie
scldrotique
a
une
dtd
quelles
que soient les
d'onde dmises par le laser de traitement. Bien que le laser Nd:YAG
1.06 Mm soit le
plus employd
proche infrarouge
dlevde,
le temps,
devant dtre ddlivrde par le laser de
traitement. Ces deux systemes de contrdle peuvent dtre utilisds
longueurs
avec
une
par le tissu
a
l'heure actuelle, les lasers diode dmettant dans le
semblent aussi etre
diffusion rdduite
au
a
un
bon
travers de la
compromis
scldrotique
et une
cible, les couches pigmentdes du corps ciliaire.
J
entre une
transmission
absorption suffisante