用于自動放置掃描激光撕囊切口的裝置的制造方法
【專利說明】用于自動放置掃描激光撕囊切口的裝置
[0001]本申請是眼科醫(yī)療公司于2012年9月24日提交的申請?zhí)枮?01180015518.7、發(fā)明名稱為“用于自動放置掃描激光撕囊切口的裝置”的專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及眼科手術(shù)程序和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]眼內(nèi)透鏡植入是世界上最常用的手術(shù)程序之一，全世界每年估計(jì)有1400萬病例執(zhí)燈手術(shù)。
[0004]典型地使用被稱為超聲乳化術(shù)的技術(shù)執(zhí)行現(xiàn)代手術(shù)，其中在被稱為前囊切開術(shù)或如今被稱為撕囊術(shù)的執(zhí)行晶狀體前囊中的開口之后使用具有用于冷卻的關(guān)聯(lián)水流的超聲尖端雕刻晶狀體的較硬核。在這些步驟以及在不碎裂的情況下通過抽吸移除殘余較軟晶狀體皮質(zhì)之后，通過小切口將人工可折疊眼內(nèi)透鏡(1L)插入眼睛中。
[0005]該程序中的最早和最關(guān)鍵步驟之一是執(zhí)行囊切開(或撕囊)。該步驟從被稱為開罐式囊切開術(shù)的早先技術(shù)演變而成，其中使用尖銳針頭以圓形方式穿透晶狀體前囊，之后移除直徑典型地在5-8_的范圍內(nèi)的晶狀體囊的圓形碎片。由于與最初的開罐式技術(shù)關(guān)聯(lián)的各種并發(fā)癥，因此本領(lǐng)域的前沿專家試圖開發(fā)更好的技術(shù)以用于在乳化步驟之前移除晶狀體前囊。撕囊的概念是提供平滑連續(xù)圓形開口，通過該開口不僅可以安全地和容易地執(zhí)行核的超聲乳化，而且容易插入眼內(nèi)透鏡。它既提供用于插入的明確的中心進(jìn)路一用于由患者將圖像傳輸?shù)揭暰W(wǎng)膜的永久孔徑，又提供剩余囊的內(nèi)部的1L的支撐，該支撐將限制脫位的可能性。使用開罐式囊切開術(shù)的舊式技術(shù)，乃至使用連續(xù)撕囊術(shù)，可能產(chǎn)生與下列相關(guān)的問題:外科醫(yī)生由于紅光反射而不能充分地可視化囊，不能以足夠的安全性掌握它，不能撕裂適當(dāng)尺寸的平滑圓形開口而沒有放射裂口和延伸，或與初始開口之后保持前房深度、瞳孔的小尺寸或由于晶狀體渾濁引起的紅光反射的缺少相關(guān)的技術(shù)難題。已通過使用諸如亞甲藍(lán)或吲哚菁綠的染料最小化一些可視化問題。然而，囊的可視化只是一個(gè)問題。
[0006]眼睛的取向也可以為外科醫(yī)生造成難題，原因是如果由立體成像系統(tǒng)引入視差誤差，則可能使撕囊切口偏離中心。附加并發(fā)癥在具有弱懸韌帶的患者(典型地是老年患者)和具有很難機(jī)械地破裂的很軟和彈性囊的年齡很小的兒童中產(chǎn)生。
[0007]需要改進(jìn)精確和可靠放置眼切口(例如穿刺術(shù)、白內(nèi)障器械進(jìn)路、松弛和囊切開術(shù))的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的眼科方法、技術(shù)和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于患者的眼睛的白內(nèi)障手術(shù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:激光源，所述激光源被配置成產(chǎn)生包括多個(gè)激光脈沖的治療光束；集成光學(xué)系統(tǒng)，所述集成光學(xué)系統(tǒng)包括成像組件，所述成像組件可操作地聯(lián)接到治療光束輸送組件使得它們共用至少一個(gè)公共光學(xué)元件，所述集成光學(xué)系統(tǒng)被配置成采集與一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)組織結(jié)構(gòu)相關(guān)的圖像信息并且以三維圖案引導(dǎo)治療光束以導(dǎo)致目標(biāo)組織結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)的破壞；以及控制器，所述控制器可操作地聯(lián)接到所述激光源和所述集成光學(xué)系統(tǒng)，并且被配置成基于所述圖像信息調(diào)節(jié)激光束和治療圖案，并且至少部分地基于所述圖像信息的魯棒最小二乘擬合分析區(qū)分眼睛的兩個(gè)或以上解剖結(jié)構(gòu)。所述兩個(gè)或以上解剖結(jié)構(gòu)中的一個(gè)包括角膜、鞏膜、緣、虹膜、晶狀體或晶狀體囊。所述控制器可以被配置成進(jìn)行一系列最小二乘擬合分析，并且在每個(gè)連續(xù)最小二乘擬合分析中迭代地包括更多數(shù)量的像素。所述控制器可以被配置成尋找緊密最小二乘擬合，其中相關(guān)最小二乘擬合分析預(yù)期球形表面。所述控制器可以被配置成尋找緊密最小二乘擬合，其中相關(guān)最小二乘擬合分析預(yù)期非球形表面。所述控制器還可以被配置成定位所述兩個(gè)或以上解剖結(jié)構(gòu)之間的邊界。所述邊界可以被限定為眼睛的角膜和眼睛的鞏膜之間的交界。所述邊界可以被限定為眼睛的角膜和眼睛的虹膜之間的交界。所述邊界可以被限定為眼睛的晶狀體和眼睛的虹膜之間的交界。所述控制器可以被配置成利用最小二乘擬合分析的拒絕點(diǎn)來識別眼睛的解剖結(jié)構(gòu)。
[0009]另一個(gè)實(shí)施例涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括允許視網(wǎng)膜的成像的可調(diào)節(jié)聚焦組件，所述可調(diào)節(jié)聚焦組件提供關(guān)于小凹(fovea)和/或中心凹(foveola centralis)的位置的信息以確定患者的視軸線。這樣的視網(wǎng)膜特征可以經(jīng)由來自成像設(shè)備的圖像信息識別并且與關(guān)于晶狀體的幾何信息結(jié)合使用以提供增強(qiáng)的囊切開圖案放置。成像設(shè)備可以提供3D或2D圖像或兩者。
[0010]另一個(gè)實(shí)施例涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還被配置成使得用戶能夠選擇使用上述擬合中的任何一個(gè)來放置激光制造切口。例如，視頻系統(tǒng)可以顯示覆蓋有緣、幾何和視覺定心結(jié)果的患者眼睛的正面圖像(en-face)。用戶然后可以基于關(guān)于視頻圖像的它的外觀選擇方法。類似地，系統(tǒng)可以顯示角膜切口的(一個(gè)或多個(gè))預(yù)期位置供用戶進(jìn)行選擇。
[0011]在又一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第二成像系統(tǒng)，例如視頻系統(tǒng)。OCT和視頻系統(tǒng)都可以用于引導(dǎo)激光切口。例如，可以通過同時(shí)考慮OCT和視頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)確定像素或眼睛位置是瞳孔還是非瞳孔像素而確定瞳孔的中心。對于認(rèn)為在瞳孔內(nèi)的位置，可能需要兩個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立地辨別該結(jié)論。備選地，如果至少一個(gè)系統(tǒng)得出該結(jié)論，則位置可以在瞳孔內(nèi)。
[0012]另一個(gè)實(shí)施例涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括:可調(diào)節(jié)光源，用于將患者的眼睛暴露于可變照明條件或亮度的水平；以及成像設(shè)備，例如攝像機(jī)，所述成像設(shè)備捕獲眼睛的圖像以確定瞳孔的尺寸、形狀、位置和對準(zhǔn)標(biāo)記或解剖基準(zhǔn)以便最佳地確定用于制造激光囊切開切口的合適側(cè)向位置。
[0013]本文中所述的技術(shù)和系統(tǒng)提供勝過當(dāng)前的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的許多優(yōu)點(diǎn)。具體地，撕囊切口的圖像引導(dǎo)對準(zhǔn)。本文中所述的技術(shù)可以用于便于植入眼內(nèi)透鏡(10L)，包括鏡中袋(bag-1n-lens)和袋中鏡(lens-1n_bag)類型。切口不僅僅限于圓形，而是可以是有助于接著進(jìn)行諸如復(fù)雜或高級1L裝置或固定適應(yīng)1L的注入或形成的程序的任何形狀。通過回顧說明書、權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的其它目的和特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0014]圖1是光束掃描系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖2是顯示備選的光束組合方案的光圖。
[0016]圖3是具有備選的OCT配置的光束掃描系統(tǒng)的示意圖。
[0017]圖4是具有另一個(gè)備選的OCT組合方案的光束掃描系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖5是眼睛的橫截面示意圖，描繪了角膜、虹膜、晶狀體和晶狀體囊。
[0019]圖6顯示了對應(yīng)于切割激光器、OCT和視頻子系統(tǒng)的光束路徑相對于眼睛的關(guān)系。
[0020]圖7是眼睛的正面示意圖，描繪了虹膜、虹膜邊界、目標(biāo)囊切開切口位置和切口的中心。
[0021]圖8是從系統(tǒng)的用戶接口捕獲的正面圖像，描繪了覆蓋有檢測到的虹膜邊界和預(yù)期囊切開切口的患者的眼睛的視頻圖像。
[0022]圖9是具有帶標(biāo)記的結(jié)構(gòu)和特征的OCT復(fù)合圖像。
[0023]圖10是指示具有目標(biāo)表面的校準(zhǔn)透鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)。
[0024]圖11是用于校準(zhǔn)視頻的分劃板目標(biāo)的視頻圖像。
[0025]圖12是將視頻像素映射到眼睛中的相應(yīng)物理尺度的視頻校準(zhǔn)曲線的例子。
[0026]圖13是由切割激光器在用于配準(zhǔn)切割激光器放置、OCT檢測和眼睛的物理尺度的校準(zhǔn)目標(biāo)中制造的標(biāo)記或燒灼圖案的視頻圖像。
[0027]圖14是用于將切割激光器、OCT和視頻圖像配準(zhǔn)到眼睛的物理尺度的包括像素縮放、中心定位和旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵校準(zhǔn)因素的表。
[0028]圖15是眼睛的橫截面示意圖，顯示了傾斜囊切開切口平面。
[0029]圖16顯不了視網(wǎng)I旲圖像的不意性表不。
[0030]圖17是顯示在虹膜的前表面上看到的特征的圖形。
[0031]圖18是用于在環(huán)境照明條件下測量患者的瞳孔的裝置的圖形。
[0032]圖19是照明水平坡道的例子。
[0033]圖20是從虹膜圖像收集的瞳孔直徑數(shù)據(jù)的例子。
[0034]圖21是從虹膜圖像收集的瞳孔形心數(shù)據(jù)的例子。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明可以由將光束投射或掃描到患者的眼睛68中的系統(tǒng)(例如圖1中所示的系統(tǒng)2)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括超快激光器(UF)光源4(例如飛秒激光器)。使用該系統(tǒng)，可以在三個(gè)維度X、Y、Z中在患者的眼睛中掃描光束。在該實(shí)施例中，UF波長可以在1lOnm至I10nm之間變化并且脈沖寬度可以在10fs至1000fs之間變化。脈沖重復(fù)頻率也可以在1kHz至250kHz之間變化。關(guān)于對非目標(biāo)組織的非預(yù)期損傷的安全極限限制關(guān)于重復(fù)率和脈沖能量的上限；而閾值能量、完成程序的時(shí)間和穩(wěn)定性限制脈沖能量和重復(fù)率的下限。在眼睛68中并且具體地在眼睛的晶狀體69和前囊中的焦斑的峰值功率足以產(chǎn)生光破壞并且啟動等離子介導(dǎo)消融過程。近紅外波長是優(yōu)選的，原因是生物組織中的線性光吸收和散射在該光譜范圍內(nèi)減小。作為例子，激光器4可以重復(fù)脈動1035nm裝置，其以10kHz的重復(fù)率產(chǎn)生500fs脈沖和在十微焦耳范圍內(nèi)的單獨(dú)脈沖能量。
[0036]激光器4由控制電子裝置300、經(jīng)由輸入和輸出裝置302控制以產(chǎn)生光束6?？刂齐娮友b置300可以是計(jì)算機(jī)、微控制器等。在該例子中，整個(gè)系統(tǒng)由控制器300控制，并且數(shù)據(jù)通過輸入/輸出裝置1 302移動。圖形用戶界面⑶I 304可以用于設(shè)置系統(tǒng)操作參數(shù)、處理⑶I 304上的用戶輸入(UI)306并且顯示收集信息，例如眼結(jié)構(gòu)的圖像。
[0037]生成的UF光束6朝著患者眼睛68前進(jìn)，穿過半波片8和線性偏振器10?？梢哉{(diào)節(jié)光束的偏振狀態(tài)使得期望的光量穿過一起用作UF光束6的可變衰減器的半波片8和線性偏振器10。另外，線性偏振器10的取向確定入射在光束組合器34上的入射偏振狀態(tài)，由此優(yōu)化光束組合器處理量。
[0038]UF光束前進(jìn)通過遮光器12、孔徑14和選截裝置16。系統(tǒng)控制遮光器12出于程序和安全原因保證激光的開/關(guān)控制?？讖皆O(shè)置激光束的可使用外徑并且選截器監(jiān)視可使用光束的輸出。選截裝置16包括部分反射鏡20和檢測器18?？梢允褂脵z測器18測量脈沖能量、平均功率或組合。信息可以用于反饋到用于衰減的半波片8并且檢驗(yàn)遮光器是打開還是關(guān)閉。另外，遮光器12可以具有位置傳感器以提供冗余狀態(tài)檢測。
[0039]光束穿過光束調(diào)節(jié)級22，其中可以修改光束參數(shù)，例如光束直徑、發(fā)散度、圓度和散光。在該示例性例子中，光束調(diào)節(jié)級22包括由球面光學(xué)器件24和26組成的二元光束擴(kuò)展望遠(yuǎn)鏡以便獲得預(yù)期光束尺寸和準(zhǔn)直。盡管未在這里示出，但是變形系統(tǒng)或其它光學(xué)系統(tǒng)可以用于獲得期望的光束參數(shù)。作為另一個(gè)例子，可以使用變焦或反轉(zhuǎn)長焦透鏡系統(tǒng)。用于確定這些光束參數(shù)的因素包括激光器的輸出光束參數(shù)、系統(tǒng)的總放大率和治療位置處的期望數(shù)值孔徑(NA)。這些調(diào)節(jié)光學(xué)元件可以是動態(tài)的或可調(diào)節(jié)的，要么是一次性手動的，要么是自動的。動態(tài)元件的例子可以是將能夠調(diào)節(jié)焦距和放大率的變焦光束擴(kuò)展器。這樣的變焦可以用于減小或增加進(jìn)入最后聚焦物鏡的激光束的光束直徑并且因此增加和減小治療位置處的NA。諸如此的可變特征可以有用于確定等離子閾值水平并且還可以用作影響閾值的其它參數(shù)的補(bǔ)償。這些其它參數(shù)可以是激光器的光束品質(zhì)(M2)、激光器的脈沖持續(xù)時(shí)間以及光束串的傳輸。改變NA并且因此改變閾值水平的能力有利于在在整個(gè)預(yù)期