CN101401749A - 使用术前图像的复曲面透镜对准 - Google Patents

使用术前图像的复曲面透镜对准 Download PDF

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Abstract

提供对眼内透镜(IOL)的正确的选择及定心。在术前测试中获得眼睛的图像，并且将该图像提供给可操作用来计算IOL的光焦度和轴向取向的程序，用于确定IOL的位置和取向。这生成用于正确地确定IOL在眼内的中心和取向的输出或放置向导，使用术前图像的复曲面透镜对准。

Description

使用术前图像的复曲面透镜对准
相关申请的交叉引用
依据35U.S.C.§119，本申请要求2007年8月13日提交的美国临时专利申请No.60/955528的优先权，该临时专利申请在此全文引用作为参考。
技术领域
本申请总体来说涉及眼内透镜(IOL)的领域，更具体地说，涉及确定植入的OIL的位置和取向的方法和装置。
背景技术
人的眼睛的功能简而言之就是通过使光透过称为角膜的透明外部并借助于晶状体将图像聚焦到视网膜上来提供视觉。聚焦图像的质量取决于许多因素，包括眼睛的形状及大小，以及角膜和晶状体的透明度。
当疾病或年龄导致晶状体透明度减低时，由于透射到视网膜上的光线减少而造成视力下降。这种眼睛晶状体的问题在医学上称为白内障。这种状况目前通用治疗方式是手术摘除晶状体并用人造眼内透镜(IOL)来状替晶状体的功能。
在美国，主要通过称为晶状体乳化法的外科技术来摘除白内障晶状体。在这个过程中，一个细小的晶状体乳化切除刀片插入患病的晶状体中并进行超声振动。振动切除刀片液化或者乳化晶状体，使得晶状体可以从眼睛中吸出。病态晶状体一旦摘除，将由人造透镜替代。
为了确保白内障患者尽可能最佳的视力，IOL的放置是非常重要的。在外科手术中经常没有良好的反馈过程以确保IOL在眼内正确地放置并定向。
发明内容
本发明的实施例提供了可操作用来提供恰当选择和定心基本上满足上述需要的眼内透镜(IOL)的系统和方法。在术前测试中获得眼睛的图像并将其提供给可操作用来计算IOL的光焦度以及轴向取向的程序，眼睛的图像用来确定IOL的位置和取向。产生放置向导以用于为眼内IOL进行正确的定心和定向。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现在结合附图参考下面的描述，在附图中相同的附图标记表示相同的特征，其中
图1描述了眼睛的选定的组织；
图2描述了根据本发明的实施例的多种输入，IOL电脑计算程序可以应用这些输入计算“复曲面透镜(toric lens)”的光焦度，以及用于替代眼内晶状体组织的IOL透镜的位置和轴向取向；
图3、4和5表示根据本发明的实施例的可以使用信息产生放置向导的不同方法；
图6描述了根据本发明的实施例的可操作用来帮助放置IOL的系统；以及
图7提供了根据本发明的实施例的可操作用来在眼内放置IOL的过程的逻辑流程图。
具体实施方式
在附图中示出了本发明的优选实施例，在不同的附图中相同的数字表示相同和相应的部分。
本发明的实施例基本上满足了上述确定的需求及其他。眼内透镜(IOL)为通过外科技术摘除晶状体治疗白内障开启了新的可能。病态晶状体一旦摘除，将由人造透镜替代。在此过程后的视觉效果主要取决于IOL的位置和取向。
图1描述了眼睛10的选定组织。这些组织包括虹膜、瞳孔、角膜以及晶状体，当产生白内障时，晶状体可以被摘除并由IOL替代。IOL的位置是患者保持尽可能最佳的视力的关键部分。
图2描述了可以被计算机程序即IOL计算程序32用来计算复曲面透镜的光焦度、以及用于替代眼睛10内的晶状体组织的IOL透镜的位置和轴向取向的多种输入。这些输入包括用于确定眼睛中心的术前测试22、用于生成带有巩膜血管的眼睛图像的视频或数字照相机24、以及角膜外形测量仪(cornealtopographer)26。还提供切口位置信息以及外科感应散光信息(inducedastigmatism information)28，以及角膜水平子午线直径(white-to-whitedimension)30。测量数据和眼睛的这些表示以及切口位置信息可能被程序32使用。在一个实施例中，IOL计算程序32可以是在桌面电脑上执行的Alcon’s“复曲面计算器”或诸如Alcon’s“无限视觉系统(Infiniti Vision System)”的白内障摘除控制台。在术前测试中获得的眼睛图像可上传给(提供给)软件程序32。
IOL计算程序32使用这些输入来生成带有确定的IOL的位置和轴向取向的图像或眼睛的类似的显示。了解眼睛的中心对于正确地对准和定心IOL非常重要。
图3、4和5讨论了使用该信息的不同方法。在图3中，软件程序32可提供输出，诸如步骤34中的简单打印图片，在手术过程中外科医生可以得到这些输入。这使得外科医生能够参考图像和其中的典型血管以在步骤36中确定切口位置并确定IOL的方向。
图4描述了如何应用位置和取向信息的其他的可能性。此外，软件程序32生成或输出取向和位置信息。在这个示例中，在步骤38中取向和位置信息可以被打印在可能包括接触透镜的透明材料上。在步骤40中在透明材料中的图像可被外科医生直接覆盖在患者的眼睛上以配合患者眼睛的特征。于是可以确定IOL的中心并旋转其以与透明材料上的标记吻合。
在图5中描述了第三个步骤。这里软件程序32提供可上传给晶状体摘除控制台42的电子输出。在步骤44中该控制台可从光学显微镜接收视频，光学显微镜可识别血管并用实时光学视频图像覆盖以前上传的术前图像。然后，视频信息可以用来为外科医生如何旋转和放置IOL提供建议。
图6描述了可操作用来帮助放置IOL的系统。系统60包括安装有数字照相机64的角膜外形测量仪62以生成包括巩膜中的血管的眼睛10的表面轮廓和图像。可选择的是，可使用独立的照相机66采集患者眼睛10的图片。来自外形测量仪62的数据和切口位置以及感应散光一起输入到程序32，以计算复曲面透镜的光焦度和轴向取向。该程序能储存在网上，在办公室个人计算机或诸如无限视觉系统(Alcon)的白内障摘除控制台上。在术前测试68中获得眼睛的图像，同时，当执行外形测量时，或至少在相同的患者取向上，将眼睛图像上传给同一程序。输出的是轴向覆盖的眼睛图像。还可以在同一图像中标注在术前测试中确定的眼睛的“中心”。该眼睛的中心对于正确地确定IOL中心是重要的。
带有血管的眼睛10的图像、覆盖复曲面透镜的陡轴和眼睛10的中心以及大致“向上”的箭头都能够以三种方式用来产生如图3-5所描述的参考图。
本发明的实施例可以利用对术前期获得的眼睛的数字图像和在外科手术过程中为标注眼睛而再次扫描获得的图像的计算机图像分析，并且利用适合头盔式显示器(head-up display)(HUD)的显微镜为外科医生提供视频反馈以帮助在植入过程中可视地定向IOL。
数字图像分析使得在术前期通过角膜外形测量仪进行的测量能够帮助选择IOL的光学特征。基于角膜外形测量值和眼睛的其它解剖测量诸如眼睛长度和前房深度，选择IOL柱镜顶焦度(cylinder power)。作为外形测量的一部分，可通过包含在外形测量仪上的照相机获得眼睛的视频快像，该照相机相对于眼睛和外形测量设备位于已知的位置和取向，从而可相对角膜外形测量获得精确的眼睛快像的“绘图”。
可选择照相机、照相机光学装置、照相机电学装置和眼睛照明系统，以使得在外形测量的同时能够拍摄眼睛的视频快像(以防止眼睛运动假象)并允许充分的对比度、分辨率和视场的图像，从而能获得对巩膜血管和诸如异色边缘的其它眼睛特征的清晰显示。
第一，在手术中可轻易地打印出图像并放置于外科医生面前。外科医生能够参考典型血管恰当确定切口位置并相对巩膜血管确定IOL的取向。这就避免了现有技术中需要应用“三角船(sharpie)”手动标记眼睛的操作，并且能够提供更高的精确性。术前生物几何学信息和眼睛图像一起输入用于计算最佳的复曲面透镜及其在眼睛中的取向的程序。
第二，包括切口的陡轴和位置的眼睛的图像可打印在透明塑料例如透明片或接触透镜上。为了准确地绘制图像，使用输入到程序中的“角膜水平子午线直径”(white-to-wihte”dimension)。复曲面透镜植入眼内并大致定向。在透镜上有显示轴向方向的打印图形。例如，用光学装置外围的3个点表示轴，在透镜放置并大致定向后，透明塑料覆盖在眼睛上并定向为与血管配合。于是确定了透镜的中心和取向，使得标记在透镜上的轴重叠在打印在塑料片上的轴上，而透镜重叠在打印在塑料片上的“中心”上。
另一个方法是将带有血管、轴和中心的眼睛图像上传到晶状体摘除控制台上。来自外科显微镜的图像也传送给控制台并与上传的图像进行比较。巩膜血管作为覆盖那两幅图像的标注。通过在透镜上定位区别特征来确定透镜的取向。外科医生在控制台的显示器上得到获得的眼睛图像，并且该视觉提示和/或语音提示确定向哪里移动和/或旋转透镜。向控制台输入眼睛图像和生物几何信息还有其他优点。在程序开始时，在控制台上可以有一个步骤为外科医生提供辅助信息，所述辅助信息是关于在哪里做切口以及切口宽度信息。如果切口的位置或宽度改变了，则新的信息能够输回控制台以分析推荐的透镜选择和/或透镜取向中的潜在区别。如果IOL计算程序32装载在控制台内，这很容易完成。控制台还可以装配有条码读卡器，或其它设备追踪系统，在手术中使用的IOL和工具(例如：刀)能够被扫描从而控制台可以双重检查切口宽度和透镜选择。
图7提供了相据本发明的实施例的可操作用来在眼内放置IOL过程的逻辑流程图。手术70开始于步骤72，在该步骤中获取将植入IOL的眼睛的图像或其它信息。此外，还能够一起获得预定的切口位置信息和感应散光信息以及角膜水平子午线直径(white-to-white)测量值。在步骤74中，获得的信息能够上传(提供)给IOL计算器。在步骤76中该IOL计算器中计算IOL的光焦度以及IOL在眼内的位置和取向。在步骤78中能够生成手术向导或放置向导以帮助将IOL放置在眼内。该放置向导可以是外科医生获得的简单照片，从而医生能够参考图片和那里的特征确定切口的位置和透镜的取向。可选择的是，该放置向导可以是透明材料的形式，诸如置于眼睛上的接触透镜，其中放置向导信息打印在透明材料上。该透明放置向导能够由外科医生直接覆盖在患者眼睛上以与那里的真实血管匹配。于是可以确定透镜的中心并且旋转透镜以与透明材料上的标记匹配。可选择的是，放置向导可以是电子的并且覆盖实时视频信息。视频信息可通过外科显微镜获得并传送到晶状体摘除控制台，其中晶状体摘除控制台中的处理模块识别并对来自放置向导的结构和实时图像进行比较。晶状体摘除控制台能够识别透镜标记并建议外科医生如何旋转和放置晶体。在步骤80中，在手术或放置向导的帮助下放置IOL，其中IOL的放置也能够经过检验。
总之，本发明的实施例提供了对眼内透镜(IOL)的正确选择和定心。眼睛的图像，其在术前测试中获得并提供给可操作用来计算IOL的光焦度和轴向取向的程序，用于确定IOL的位置和取向。这样生成能够用于在眼内正确地定心和定向IOL的输出或放置向导。
本领域普通技术人员能够理解，这里所用的术语“基本上”或“大致，”为其相应术语提供产业上接受的宽限度。这种产业上能接收的宽限范围从不足百分之一到百分之二十，并且符合但不限于，元件值、集成电路加工偏差、温度变动、升降次数和/或热噪声。本领域普通技术人员还应当理解，这里应用的术语“可操作的耦合”包括直接耦合以及通过其他组件、元件、电路或模地的间接耦合，其中为了间接耦合，该中介组件、元件、电路或模块不会修改信号的信息，但可以调节其电流水平、电压水平和/或光焦度水平。本领域普通技术人员还应当理解，推断耦合(即，一个元件与另一个元件通过推断耦合)包括在两个元件间以同样的“可操作地耦合”的方式直接和间接耦合。本领域普通技术人员还应理解，这里应用的术语“优于”表示在两个或多个元件，项目或信号等等之间的比较，提供期望的关系。例如，当期望的关系是信号1具有大于信号2的量级，当信号1的量级大于信号2或信号2的量级大于信号1的量级时就获得了有利的比较。
虽然这里详细描述了本发明，但是应该理解，在不脱离所描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种变化、置换、替换。

Claims (22)

1.一种放置眼内透镜(IOL)的方法，该方法包括：
获得与将植入IOL的眼睛相关的信息；
获得与将植入IOL的眼睛相关的切口位置信息和感应散光信息；
将该信息提供给可操作用来计算IOL在眼内的位置和取向的IOL计算软件程序；以及
生成可操作用来帮助外科医生在眼内放置IOL的放置向导。
2.如权利要求1的方法，还包括应用放置向导检验IOL在眼内的放置。
3.如权利要求1的方法，其中与眼睛相关的信息包括眼睛的表面轮廓和/或图像，其中该图像包括巩膜内的血管。
4.如权利要求3的方法，其中与数字照相机耦合的角膜外形测量仪获得表面轮廓和/或图像。
5.如权利要求1的方法，其中放置向导包括图像，外科医生能够参考该图像确定切口和IOL的位置。
6.如权利要求1的方法，其中放置向导包括在透明材料上的图像，外科医生能够参考该图像确定切口和IOL的位置。
7.如权利要求6的方法，其中该图像位于可操作用来放置在眼睛上的接触透镜上。
8.如权利要求1的方法，其中放置向导包括位于晶状体摘除控制台内的、与来自外科显微镜的图像相结合的放置向导图像。
9.如权利要求8的方法，其中可操作晶状体摘除控制台用来为外科医生放置IOL提供建议。
10.一种放置眼内透镜(IOL)的方法，该方法包括：
获得与将植入IOL的眼睛相关的信息；
获得与将植入IOL的眼睛相关的预定切口位置信息；
获得与将植入IOL的眼睛相关的感应散光信息；
将该信息提供给可操作用来计算IOL在眼内的位置和取向的IOL计算软件程序；
计算IOL在眼内的位置和取向；以及
生成可操作用来帮助外科医生在眼内放置IOL的放置向导。
11.如权利要求10的方法，还包括：
向外科医生提供与IOL在眼内的位置和取向相关的反馈；并且
使用放置向导检验IOL在眼内的放置。
12.如权利要求10的方法，其中与眼睛相关的信息包括眼睛的表面轮廓和/或图像，其中图像包括巩虹膜内的血管。
13.如权利要求12的方法，其中与数字照相机耦合的角膜外形测量仪获得表面轮廓和/或图像。
14.如权利要求10的方法，其中放置向导包括图像，外科医生能够参考该图像确定切口和IOL的位置。
15.如权利要求10的方法，其中放置向导包括在透明材料上的图像，外科医生能够参考该图像确定切口和IOL的位置。
16.如权利要求15的方法，其中该图像位于可操作用来放置在眼睛上的接触透镜上。
17.如权利要求10的方法，其中放置向导包括在晶状体摘除控制台内的与来自外科显微镜的图像相结合的放置向导图像。
18.如权利要求17的方法，其中可操作晶状体摘除控制台用来为外科医生放置IOL提供建议。
19.一种可操作用来帮助放置眼内透镜(IOL)的晶状体摘除控制台，包括：
可操作用来接收下述信息的至少一个输入端口：
与将植入IOL的眼睛相关的信息；
与将植入IOL的眼睛相关的预定切口位置的信息；以及
与将植入IOL的眼睛相关的感应散光信息；
与所述至少一个输入端口耦合的处理模块以及相关存储器，可操作该处理模块用来执行IOL计算软件程序，该IOL计算软件程序可操作用来执行下述步骤：
由下述信息计算IOL在眼内的位置和取向：
与将植入IOL的眼睛相关的信息；
与将植入IOL的眼睛相关的预定切口位置信息；以及
感应散光信息；并且
生成可操作用来帮助外科医生在眼内放置IOL的放置向导。
20.如权利要求19的晶状体摘除控制台，其中与数字照相机耦合的角膜外形测量仪获得与眼睛的相关信息，其中该信息包括巩膜内的血管。
21.如权利更求19的晶状体摘除控制台，其中放置向导包括：
外科医生能够参考用来确定切口和IOL位置的图像；
外科医生能够参考用来确定切口和IOL的位置的位于接触透镜上的图像；和/或
在晶状体摘除控制台内，与来自外科显微镜结合的放置向导图像。
22.如权利要求19的晶状体摘除控制台，其中可操作晶状体摘除控制台用来为外科医生放置IOL提供建议。
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