CN101854845A - 半自动眼科光凝固方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在患者眼睛内目标组织上执行治疗的眼科治疗系统和方法。传送系统传送治疗光到患者眼睛并且照相机捕获该患者眼睛的现场图像。控制电子设备控制该传送系统，将患者眼睛的预处理图像与照相机的现场图像配准(其中预处理图像包括识别患者眼睛内目标组织的治疗模板)，以及核实传送系统是否对准于由治疗模板所限定的目标组织。响应于触发设备的启动和传送系统对准于目标组织的核实二者，控制电子设备控制传送系统以投射处理光到患者眼睛上，并调节传送系统对准以跟踪眼睛转动。

Description

半自动眼科光凝固方法和装置
技术领域
本发明总地属于对患者眼睛的眼科治疗，且更具体地属于用于对患者眼睛进行半自动眼科光医学治疗的方法和设备。
背景技术
当前，采用可见激光诱导的光凝固来治疗诸如糖尿病视网膜病、静脉阻塞和老年性黄斑变性的疾病。虽然这种类型的可见激光治疗可能止住了基础疾病的发展，但其存在着问题。
一个问题是一些眼科治疗要求施加大剂量的激光到视网膜上，这既进展缓慢又耗时。这样的治疗需要每一剂量的施加是在预定量时间中以激光束光斑的形式施加到目标组织上。医生对确保每一激光束光斑恰当地置于预想目标组织，并远离于可能导致永久意外伤害的诸如黄斑的眼部敏感区域负责。由于一些治疗可能要求几百个激光束光斑来治疗目标组织，所以总的治疗时间可能十分长，并且要求高超的医疗技术以保证实现整个目标组织区域的准确且恰当的治疗。
为了减少视网膜光凝固疗法所需的治疗时间，提出以光斑的治疗图样的形式自动施加多个激光光斑的系统和方法，以便通过以图样的形式预置在组织上的多个光斑来有效治疗目标组织的区域。参见例如美国专利公开2005/0286019，2006/0100677和2007/0129775。然而，图案中多个光束光斑的快速传送产生了新问题。例如，由于可能的眼睛移动而限制了曝光时间，并且即使曝光时间短也可能就在医生启动应用治疗图样的那刻患者眼睛移动了，从而可能导致将治疗图样应用到非目标组织。此外，医生一般利用预处理的眼睛图像来识别目标组织位置。用于施加光斑图样的目前的系统和技术不能确保用于医生治疗的目标组织和预处理图像中所识别的组织相同。因此，医生仅仅负责确保正要处理的组织与预处理图像中所识别的组织相同，并且眼睛位置的稳定性允许精确施加治疗图样。称为眼急动的眼睛快速移动不可能被医生恰当地跟踪或补偿。一般的医生的反应时间大约为400ms，并且因此，医生通常仅仅能够以5Hz的速率(但眼睛移动大约快100倍)移动激光瞄准设备。利用在眼睛后部注射麻醉剂来麻醉眼睛肌肉可以使眼睛稳定，但是带来了刺穿眼睛、视神经或血管的风险，并且其十分疼痛，甚至可能引起死亡。
因此，需要一种半自动眼科激光治疗及方法，其补偿患者眼睛移动，和/或可以协助医生检验和调节治疗图样对准于在眼部预处理图像中所识别的目标组织。
发明内容
本发明通过提供一种用于在患者眼睛内的目标组织上执行治疗的眼科治疗系统解决了以上所述的问题，该系统包括用于产生治疗光的光源，用于传送治疗光到患者眼睛的传送系统，用于捕获患者眼睛的现场图像的照相机，和用于控制该传送系统、配准患者眼睛的预处理图像和由该照相机所捕获的现场图像并且核实传送系统是否对准于由治疗模板所限定的目标组织的控制电子设备，其中预处理图像包括识别患者眼睛中的目标组织的治疗模板。触发设备被连接到控制电子设备，其中响应于触发设备的启动和传送系统对准于目标组织的核实二者，控制电子设备被配置为控制传送系统以将治疗光投射到患者眼睛上。
另外，一种采用眼科治疗系统在患者眼睛内的目标组织上执行治疗的方法，其中该眼科治疗系统具有用于产生治疗光的光源和用于传送该治疗光到该患者眼睛的传送系统，该方法包括：生成该患者眼睛的预处理图像，准备采用预处理图像识别患者眼睛的目标组织的治疗模板，将光源传送系统瞄准患者眼睛，生成该患者眼睛的现场图像，将预处理图像和治疗模板与患者眼睛的现场图像配准，核实传送系统是否对准于由治疗模板所限定的目标组织，并且如果核实所述传送系统对准于目标组织，则启动触发设备，使传送系统将治疗光投射到该患者眼睛上。
通过阅读说明书、权利要求书及附图，本发明的其他目标和特征将变得明显。
附图说明
图1为示意了用于半自动眼科治疗的光发生及扫描仪系统的示意图；
图2A至2D示意了以脉冲或选通光源方式使用的示例性扫描图样；
图3A至3D示意了以连续波(CW)光源方式使用的示例性扫描图样；
图4为示意了半自动眼科治疗方法的流程图；
图5为示意了用于半自动眼科治疗的光发生及扫描仪系统的替代实施例的示意图；
图6为示意了用于半自动眼科治疗的光发生及扫描仪系统的第二替代实施例的示意图。
具体实施方式
公开了一种用于半自动、医生参与的(doctor-in-the-loop)、目标眼部组织眼科治疗的系统和方法，其精确识别进行治疗的组织区域、将光传送系统对准于那些进行治疗的组织区域，并且调节该对准以补偿在治疗期间患者眼睛的移动。
图样生成系统
图1是适合用于对患者眼部组织执行半自动眼科治疗的系统10的示意图。使用对准光源20产生对准光(用于瞄准光束或对准图样)，可以经输入/输出设备24由控制电子设备22控制对准光源20。应该注意的是，对准光的使用是可选的，因此可以省去用于其产生和使用的元件。采用治疗光源26产生治疗光。光源20和26可以是任意气态或固态激光设备，或甚至是一个或多个发光二极管。光源20/26优选地为分离设备，因为它们通常会产生处于不同波长和功率水平的光。然而，可以将它们组合为单个光源，该光源产生具有不同或相同波长的对准和治疗光。来自源20的对准光优选地是对眼睛可见的(然而，如果采用诸如红外成像的可替代的视像方案，则其可以是非可见的)。来自源26的治疗光也可以是可见的，但不是必需的。如果治疗光源26的确产生了可见光，其还可以用来替代对准光源20来产生对准光(例如在视像路径中没有眼部安全滤光器时，通过在系统对准期间简单降低其输出功率)。类似地，如果治疗光源26产生非可见光，则其可以以类似方式用非可见成像方案(例如通过采用红外成像设备)进行对准。
从治疗光源26输出的光首先照射在反射镜30上，为了安全和实时调整功率的目的其反射治疗光的固定部分至光敏二极管32以测量其功率。然后，治疗光照射在光闸34、反射镜36和反射镜38上。光闸34主要用于控制治疗光的传送并且能够被用于快速选通和/或通常地阻挡治疗光。反射镜36是可选的转向反射镜，并且反射镜38被用于将治疗光与来自光源20的对准光结合以形成结合的对准/治疗光束46，其中可以调整来自源20的对准光以使其与治疗光的下游重合。应该注意到，对准光和治疗光通常不同时产生，并且在这种情况下反射镜36有效地将这两个光束的光束路径结合(即，对准/治疗光46在某时刻仅包含对准光并且在其他时刻仅包含治疗光)。反射镜40被用于反射结合的对准和治疗光的一部分进光敏二极管42，用于另外的测量(并且还提供光闸34状态的冗余监测)。
透镜44能够被用于在结合的对准/治疗光46进入扫描仪组件48之前对其进行聚焦。透镜44可以是单透镜，或者是复合透镜。如果透镜44是复合透镜，其可以被配置为用于调整光斑S大小的变焦透镜组件，并且因此调整图样P。另一个透镜50可以被放置成与扫描仪组件48的光学中点相距一个焦距长度以产生远心扫描(然而这是可选的)。对于包括透镜50的系统，只要剩余光学元件足够大以包含整个扫描，远心扫描用于最大化扫描速度。大部分当前可用的光学治疗接触透镜需要远心输入。
扫描组件48优选地包括两个光学元件56和58(例如，反射镜、透镜、衍射元件、旋转光楔等)，其能够以正交的方式被单独地倾斜或移动来使光束46偏离(偏转)，并最终以图样P的形式(例如在图2A至2D和图3A至图3D中所示的以及下面将具体描述的那些)将其引向目标组织。例如，光学元件56/58可以是安装到检流计、螺线管、压电致动器、马达、伺服马达或其它类型致动器的反射镜，用于通过倾斜该反射镜来偏转光束46。当然，还可以使用单个元件的二维扫描仪，例如声光偏转器、光频整相阵列或微反射镜设备。替代地，反射镜可以具有光功率(例如，具有表面曲率)，其中偏转光束能通过平移反射镜来实现。或者，光学元件56/58可以是一个或多个透镜，通过该透镜的平移运动来偏转光束。
光46接下来照射到反射镜52，该反射镜52将光朝向患者眼睛1的目标组织反射。反射镜52包括与对准和治疗光的输出光谱匹配的高反射涂层，但其允许来自目标的可见光通过，使得目标区域能通过反射镜52可视。优选地，涂层可以被构建成用于白平衡通过反射镜52的传输，其中涂层更复杂并且使颜色表现更自然，而不会像使用绿色陷波滤波器涂层时那样有粉红色的结果。透镜50还可以被用于将扫描仪组件48的光学中点成像到反射镜52，以最小化反射镜52的大小来尝试增加视像设备所对着的总的立体角。当反射镜52小时，其可以被直接放置在视像路径中而没有许多干扰。反射镜52还可以被放在诸如Zeiss裂隙灯生物显微镜的双目成像设备的中心处，而不会干扰视像。
可以将光学眼科透镜60直接置于眼前以帮助视像，例如可以由任何检眼镜、裂隙灯生物显微镜、眼底照相机、SLO或OCT系统来完成。镜片60可以是接触或非接触透镜，并且还可以结合透镜50使用以提供共轭瞳平面，以便以患者的虹膜为轴旋转进行扫描，从而最大化系统的视网膜扫描场。优选地，通过由医生(例如采用裂隙灯生物显微镜)通过反射镜52直接观察视网膜，以及使用高帧率照相机62(例如CCD或CMOS照相机)以从通过反射镜52的光产生电子图像来实现目标组织的视像。该电子图像可以被系统存储，显示在图形用户接口(GUI)54上和被控制电子设备22所使用以确认/调节对准，如以下所描述。
光源20/26和患者眼睛1之间的反射镜、透镜和其他光学元件形成了传送系统68，其可以被控制以将对准/治疗图样传送到预想目标组织。更具体地，在控制电子设备22的控制下，扫描仪48分别产生对准和治疗光的对准和治疗图样P，如下面参照图2A至2D和图3A至3D所进一步详细讨论的。传送系统68的任何其他部件可由控制电子设备22移动控制，并由此影响到传送系统68的最终对准。图样P的位置和性质可以通过医生调节透镜60的位置来手动控制，还可以通过经图形用户接口(GUI)54的指令或控制输入来电动控制和/或通过控制电子设备22自动控制，如以下描述。GUI 54可以是单个触摸屏，用于显示系统选项、输入指令以及查看来自照相机62的图像和所导入的图像。可替代地，GUI 54可以包括多个分离部件，包括用于输入指令的小键盘或键盘、用于查看系统选项和输入系统指令的触敏屏，和/或用于查看来自照相机62的图像(以及查看下面详细描述的治疗模板和预处理图像)的独立视觉显示屏。还可以生成图样P，或者其任意元件以在眨眼时使医生感知到。
对准/治疗图样
由系统10产生的对准和治疗图样可以包括单个光斑、多个光斑、光的连续图样、多个光的连续图样和/或这些的任意组合，采用连续波(CW)和脉冲的光源中任一个或两者用于标准的、选定的和/或阈下治疗(即不产生任何可见的治疗迹象的治疗)。此外，对准图样不需要与治疗图样一致，但优选限定其位置(例如其周界或其中心等)，以保证仅仅在所期望的目标区域内或在居中于特定位置的位置上传送治疗光。例如这可以通过具有对准图样来实现，其中该对准图样提供预想治疗图样的轮廓、或显示中心位置的点或十字叉线。这种方式可以让医生获知治疗图样的空间范围或中心点，即使不是各自光斑本身的精确位置，但也在速度、效率和精确性上优化了扫描。
对准和治疗图样优选地形成为投射到目标组织上的光斑S的图样P，如图2A至2D中所示意。光斑S以圆形示出，但这不是必需的。图3A至3D示意了如何利用一个或多个光斑S描绘出或甚至形成延长的直的或弯曲的线段以形成图样P，对于连续波(CW)光源来说这是理想的。例如在图3A中，以速度V扫描光斑S以形成图样P的扫描线段LS。当光源不再传送光到正被扫描的用以形成线段LS的光斑S，则每一线段LS终止。这可以通过许多方式来完成，例如直接选通光源开启和关闭、使用置于光路中的光闸、通过使用光圈等。如图3B所示，图样P可以由多个线段LS和/或光斑S形成。该线段LS可以是成形的或弯曲的，如图3C所示，或甚至是弯曲的/成形的以形成如图3D中所示意的几何对象或符号(其特别适合作为对准图样的目标组织的轮廓，如上所述)。
因此，出于本发明公开的目的，光的“图样”应该意味着不完全重叠(或一点都不重叠)的至少两个光斑S，或在单个脉冲期间移动的一个或多个光斑，或对一个或多个光斑利用CW光移动导致投射出直的或弯曲的线段。此外，对准图案不需要和治疗图样一致。例如，如果治疗图样包括数百个点，则其位置可以通过复杂性较低的标记来识别(例如示出了处理图案的边界和/或中心的仅少数光斑的对准图样)。实际上，可以使用示出对准图样中心的单个静止对准光束光斑。投射简化的对准图样，或单个静止对准光束光斑的使用比尝试用对准光复制整个处理图案更简单和快速。
半自动对准的确认和补偿
一般地，医生采用一个或多个预处理图像和/或患者眼部的二维或三维数据集(通常在治疗之前采集好眼睛的图像-有时早几天并且使用不同仪器在不同临床位置)来识别需要治疗的要作为目标的组织的精确位置。在常规治疗过程期间，医生必须手动识别和瞄准之前利用预处理图像所识别的患者眼部组织。如果之前在预处理图像中所识别的组织位置和那些在治疗期间所瞄准的组织位置有任何不匹配，则健康组织将被终止处理，而预想目标组织将免于治疗。因此，为了更好实现医生的治疗图样和预想目标组织的对准，系统10采用一个或多个预处理图像以产生与患者眼睛的现场图案配准的治疗模板以核实对准、补偿患者眼睛的移动和/或甚至在同一治疗图样中控制治疗光的变化剂量。
图4示意了半自动对准的确认和补偿的方法。在步骤1中，产生眼睛的预处理图像。尽管为了简化以下讨论针对单个预处理图像，但还可以产生相同或不同类型的多个预处理图像。可以在治疗位置处马上进行处理之前，或在处理前一段长时间在不同位置处实现图像产生。预处理图像资源可以包括数字彩色眼底照相图像、眼底照相血管造影、共焦血管造影、宽场血管造影(最近注重糖尿病视网膜病变中的周界缺血)、吲哚菁绿血管造影、自体荧光图像、单色图像、红外图像、具有与眼底(视网膜)图像点到点配准的谱域或时域3D OCT(光相干断层扫描)、多焦点ERG，超敏视锐度分析仪、或静态视野测量数据集。形成预处理图像的数据可以是2D或3D映射的函数型数据、OCT数据等。该图像还可以是采用多个不同2D数据源的合成图像和来自患者眼睛的图像。
在步骤2中产生识别预处理图像中组织的哪部分应该被处理的治疗模板。该治疗模板优选地采用具有视觉显示器和诸如操作杆、鼠标或其他指标设备的用户输入的电子计算设备来构造。该计算设备可以与治疗系统分离，或可以一体到治疗系统。例如，该治疗模板可以通过以下方式形成：即将预处理图像载入到常规计算机中，然后采用计算机的显示屏和常规计算机输入设备(键盘、鼠标、操作杆、触摸屏等)在该图像中数字化标记允许治疗的位置。替代地，可以采用输入端口66将预处理图像载入到系统10中，其中计算设备包括控制电子设备22。随后，采用GUI 54和可能一个或多个输入设备64来产生治疗模板。
优选地，用于产生治疗模板的计算设备包括用于帮助医生在要治疗的患者眼睛的图像上标记位置的软件或硬件工具。例如，该计算设备可以包括用于从治疗图样上增加或减去光斑的工具，或允许医生描画出其中增加了治疗图样的要治疗区域轮廓。理想的，计算设备将帮助医生确定上述系统10能够产生的一个或多个治疗图样。计算设备提供可调节尺寸和形状的样品治疗图样库，从而允许医生选择、定位和调节一个或多个治疗图样，以覆盖所保证治疗的图像的整个区域。典型的图样可以包括但不限于：初始或填充全视网膜光凝(PRP)、格栅治疗图样(grid treatment pattern)、扇形治疗图样(sector treatment pattern)、“描画”脉络膜新生血管膜的图样、在视网膜裂孔或撕裂周围“描画”的图样、或在自动识别的微动脉瘤治疗区域周围“描画”的图样、临床实验所需的图样和/或由有经验者或经常使用者所显影的专门图样。在显影治疗图样中，计算设备可以被构造为自动建立避开图像中一定区域的治疗图样。例如，计算设备可以被设置为定位和避开黑色(指示之前处理过)或红色(指示大脉管或血液)的形状或区域，或避免医生所指定的诸如中央凹和视神经的区域。计算设备还可以被构造为定位和瞄准可能的目标的区域，例如脉络膜新生血管膜、微动脉瘤或中心性浆液性视网膜破裂(central serous retinopathy leak)。可以通过定位改变光斑尺寸。PRP光斑可以在周界处较大而在接近后极部较小，并且可以均匀地散布在由以上所述的黑色避开算法或由来自之前治疗期已配准的模板所确定的之前的光斑之间。
治疗模板生成无需被限定于仅仅识别和控制治疗位置。还可以将剂量控制信息嵌入到治疗模板中，并且被系统10所使用以针对目标组织中的不同位置自动改变处理光的剂量(功率、光斑尺寸和持续时间)。这可以是由计算设备执行的自动功能，或由医生手动执行，或是二者的结合。例如，激光能量吸收基本上为色素淀积的作用。在颜色上较浅的或更易反射的组织一般需要较大剂量的治疗光。相反地，黑暗的组织更易吸收，并且一般需要较小剂量的治疗光。在产生治疗模板时，计算设备和/或医生可以利用色素淀积和反射/吸收特性来确定目标组织中针对每一光斑或位置的适合的剂量。通过将该信息包括到治疗模板中，系统10可随后利用该信息来自动调节激光功率和/或停顿时间，从而在目标组织中的每一位置处提供优化的治疗剂量(即使针对包含数百个光斑的治疗图样，也以实时逐个光斑为基础)。尽管如果确定了吸收测量处于接近预想治疗波长的波长，则吸收测量是最好的，但黑色素是宽带吸收体，并且柱状和锥状色素也是附加的绿吸收体(接近最广泛使用的治疗波长)，其意味着对于许多采用自动剂量控制的程序，无需在精确治疗波长处成像。自动剂量控制的结果是产生更高的精确性和安全性，启动更准确的阈下治疗并降低Bruch膜破裂及出血的可能性。
治疗模板表示对于预处理图像的数字覆盖，其限定了治疗的位置和剂量，包括准确的治疗图样和在这样的治疗图样内的剂量。可以将该治疗模板合并到包含预处理图像的同一数字文件中，或一般地存储为单独数字文件。使用治疗模板允许医生通过对患者不在场时(并且甚至可能在任何临床环境外)的预处理图像的认真分析来利用他或她的时间精确地限定施加处理光斑或图样的确切位置，并且限定在多少剂量。治疗模板甚至可以由医生“数字化标记”并且出于风险管理目的无法擦除地存档。治疗模板还可以作为治疗后的操作报告。
在步骤3中，经输入端口66将预处理图像和治疗模板载入到系统10中，并优选存储在存储设备22a中(例如硬盘、闪速非易失性存储器、CD、DVD等)，存储设备22a被包含在控制电子设备22中或被连接到控制电子设备22。输入端口66可以是用于接收来自存储设备(即CD/DVD盘、闪速存储体等)的电子文件的端口，或是用于通过网络接收电子文件的网络连接，或甚至提供到用以产生治疗模板的计算设备的直接连接。如果使用系统10产生治疗模板，则该载入步骤可以省去，由于预处理图像之前已载入到系统10中，并且治疗模板可以已由系统10内部生成。
在步骤4中，将传送系统68对准患者眼睛。这可以通过医生握住并将透镜60(优选为接触透镜)对准患者眼睛(其解决了图像最优化、倾斜度、来自接触透镜的反射、瞳孔大小、瞳孔偏心、角膜和透镜的浑浊度，以及散光的问题)来实现，和/或通过在直接查看目标组织或采用来自照相机62的实时图像作为向导时经一个或多个输入设备/控制64和/或GUI 54操纵传送系统68的对准来实现。当传送系统68大致对准患者眼睛时，照相机62捕获患者眼睛的现场图像，将其发送给控制电子设备22并显示在GUI 54或另外的显示设备上。
在步骤5中，系统10将预处理图像和治疗模板与来自照相机62的现场图像配准，以便系统10可以准确确定传送系统当前瞄准在预处理图像和治疗模板上的什么地方。该图像配准可以采用仿射变换或其他拉伸或变形算法来实现，其将来自照相机62的现场图像的二维视频幅值与预处理图像的二维视频幅值匹配。该过程包括拉伸或变形预处理图像以便产生与现场图像的最佳匹配。可选地，可以采用特征识别技术来执行图像配准。只要步骤4中的传送系统的对准靠近于预想目标组织(即因此预处理和现场图像之间基本上重合)，则系统10将识别现场图像并将预处理图像与其配准。
配准可能不需要来自照相机62的百万像素图像，低如512×512或VGA(640/480)的分辨率可能已证明足够(由此降低了成本并提供了比百万像素照相机更高的帧率和更低的处理带宽的可能)。照相机62一般地包括具有高填充因子(100％)以改善光子效率的单色传感器，或用于更好图像处理的逐行扫描传感器。照相机62可以包括红外或可见传感，其从医生所通用的白光照明中检测视网膜图像，从而利用裂隙生物显微镜照明并显像目标组织。照相机62的帧率应该显著高于视频速率，因为不受限制的眼睛需要大约1kHz以用于眼跳运动的稳定。让高粘性耦合流体和大表面积接触凸缘透镜(flanged contact lens)可被用来在一定程度上降低患者眼睛的眼跳速度。
期望在患者眼睛移动的情况下系统保持恰当配准，这意味着系统10优选地在保持配准同时检测并跟踪眼睛的移动。一种能够跟踪眼睛移动的图像配准的非限制性示例为采用执行卡方(Chi square)算法的流水线处理(优选采用诸如Xilinix所完成的在FPGA硅上的图像处理)(已表明对于视网膜跟踪有效)。该处理可以通过以下方式来实现：将患者眼睛现场图像的当前帧的二维视频幅值与之前帧的二维视频幅值相比较，从而确定任何移动的方向和幅值。例如，可以迭代地移动当前帧图像，例如向右一个像素，此时进行计算确定是否存在匹配。这重复向左、上和下地移动，直到实现最佳配合或匹配。一旦实现最佳配合，则可以通过需要多少XY像素移动以实现该最佳配合/匹配来确定眼睛移动的量。随后经可移动反射镜将那些像素移动调节应用到治疗模板定位上，从而保持与现场图像的恰当配准。
优选地是，医生确认在现场照相机图像和治疗模板(建立在预处理图像上)之间已实现了恰当配准。这可以通过采用GUI 54来实现，GUI 54能够视觉显示现场图像和治疗模板的重叠。该重叠图像可以提供医生需要的恰当执行了该配准的视觉确认，并且系统已准备传送治疗图样。因此，尽管一旦医生将传送系统68对准于或靠近于预想目标组织，则系统10自动锁定配准，但该配准应该在治疗开始之前由医生视觉确认。
一旦实现配准，现场图像和预处理图像的重叠视觉显示可以向医生表明可能有必要进一步手动对准来更好地把传送系统中心对准如治疗模板所限定的目标组织。未对准还可能由于患者眼睛的移动所引起。因此，在步骤5的图像配准期间或在该步骤之后医生还可以将传送系统68另外地对准患者眼睛。可以以数个不同方式来执行对准确认。医生能够操纵传送系统对准，直至由治疗模板所限定的目标组织位于示出图像重叠的显示器视野内、位于显示器上的特定区域内、或甚至在显示器的中心。替代地，可以将瞄准光束导向到眼睛，其可视的示意出传送系统的对准，医生借此来调节对准直至瞄准光束位于由治疗模板所限定的治疗图样中(或甚至位于该治疗图样的中心)。或者，将与图1相关的如上所述的对准图样投射到患者眼睛上，并且医生调节传送系统对准直至对准图样部分或全部地重叠于由治疗模板所限定的治疗图样，或对准图样位于治疗图样的中心，或甚至优选地基于逐个光斑地对准于由治疗模板限定的治疗图样，并且显示在图像重叠显示器上。
在已确认配准后，并且由医生完成了任何另外的对准以使传送系统68对准于或接近所推荐的处理区域，医生在步骤6通过触发输入设备/控制64(例如脚踏板、手指开关、或任何其他相当的触发器设备)来启动处理，其中系统10将治疗图样应用到患者眼睛。尽管系统仅仅依赖于医生的对准(并且简单地被构造为如果相对于由治疗模板所限定的目标组织对准是或变为过于未对准，则阻止进行治疗)，但优选地是系统10在治疗之前和治疗期间主动操纵对准以实现和/或保持传送系统68对准于目标组织。更具体地，当医生触发治疗，系统10确认传送系统68精确对准于预想目标组织(如治疗模板所限定的)。如果没有对准，则系统10(经控制电子设备22)搜索指定治疗的区域，并且如果发现则调节传送系统68的对准直至其对准于预想目标组织(即，这样以致于以治疗模板所限定的同一位置和剂量将治疗图样投射到眼部组织)。此外，随着将治疗图样应用到眼部组织，如果需要的话则不断调节传送系统68的对准以补偿由系统检测到的任何眼睛移动(即系统跟踪眼睛的实时移动并对传送系统68的对准作出适当修正)。采用该技术，医生仅仅需要将传送系统68对准靠近于预想目标组织(粗调)，其中系统10采用治疗模板自动完成并且判定对准(细调)，并且随后自动将治疗图样应用到眼部组织。
通过医生产生详细的模板来实现以上所述的技术的准确无误，其中该详细的模板准确地示出了治疗应该发生的地方和用多少剂量，并且该模板耦合于使用该模板的系统来在施加预定剂量的治疗光到目标组织时实现和保持对准。由于正在治疗的实际组织(如与瞳孔、虹膜或另一邻近的组织对比)还被成像用于对准和剂量控制，也实现了准确性。另外，因为系统能够操纵传送系统对准跟踪于移动的目标组织，可以采用较长的曝光时间以更好地投射或描画图样或移动光斑到目标组织上用于更一致的治疗。
以上所述的治疗模板还有其他优点及用途。可以存储来自一个治疗阶段的治疗模板，并稍后在后续治疗阶段期间作为过去治疗位置的精确指示器来使用。例如在PRP填充再处理中，可以采用来自较早治疗阶段的治疗模板来在先前激光治疗之间限定和瞄准组织位置。还可以生成通用治疗模板用于在许多待治疗者之间的广泛使用。例如，眼科专业人员可以准备用于具体研究或最优化的专业治疗的治疗模板。通过一些修改，可以将这些通用治疗模板映射到具体患者图形上，此时保留预想治疗的通用方面。
通过包括首先医生粗对准调节，特别是如果当系统还对于眼睛移动进行修正时，医生持续尝试使目标组织开始对准，降低了预处理图像和治疗模板内的搜索范围，和/或应用到传送系统68的微调的量。上述的系统和技术提高了准确性、安全性和有效性，同时降低了由热扩散所引起的RPE蠕变(RPE creep)的风险，由此便于医生安全治疗更靠近于诸如中央凹无血管区、黄斑、先前激光标记等的敏感区域的组织。
以上所描述的半自动治疗系统和技术有许多应用，包括对于糖尿病黄斑水肿的微血管瘤(采用小的、亮的红点作为图像中的标识符)、糖尿病视网膜和静脉阻塞、视网膜分枝静脉阻塞(BRVO)、视网膜中央静脉阻塞(CRVO)、糖尿病黄斑水肿、焦点中心凹外或周边部脉络膜新生血管膜(CNV)、中心性浆液性视网膜(CSR)破裂、视网膜血管瘤样增生(RAP)病变、视网膜破裂、毛细管扩张(teleangectasia)或滋养血管(feeder vessel)(典型地由ICG、高帧率血管造影来确认)的处理。
图5示出了具有光纤传送的图1的系统的替代实施例的示意图。在该实施例中，透镜70用于入射对准和治疗光46到光纤72中。从光纤72离开的光46射到透镜74和76，该透镜74和76限制了该光并可以在该光进入扫描仪组件48之前充当缩放系统。光纤72的输出面的图像可以传送到目标区域，并且采用“平顶”强度分布，而非由气体激光器所产生的高斯分布。图5系统的其余部件与图1所示的相同。
图6示出了另一个实施例的示意图，其类似于以上关于图1的讨论，但具有另外的自适应光学元件92，其替代了扫描组件48中的扫描反射镜56/58，用于扫描光46。在该实施例中，自适应光学元件92可以被再构造以产生复杂光学系统。例如，利用该独立元件，可以对光46进行扫描和任何可能的失真修正。这样的光学元件92的一些示例包括：可变形反射镜、可变形透镜和光频整相阵列。扫描仪48也可以采用其他构造。具体地，对于明显的眼睛移动，扫描仪48可以合并其他光学件用于附加自由度，例如对于视网膜目标关于传送系统(3D变换、倾斜、航偏角)5度自由度的移动进行补偿。例如，如果眼睛明显向上转，倾斜补偿是不够的，但是能够在随着焦点移入时可以向下移动和上仰的光学系统是更多用途的(可能在医生的帮助下)。扫描光束46的其他技术包括作为扫描仪组件48的一部分的光源(即，通过直接移动光源20/34本身的光束移动)，在传送系统的其他地方仅采用单独移动光学元件(例如反射镜52)，或操纵传送系统68中任意其他光学元件。如果光学元件56/58具有光功率，那么可以添加补偿光学元件(未示出)以相对于简单照明在目标组织上产生图像。
可以理解本发明不受限于此处所示意的和以上所描述的实施例，而是包括落在附加权利要求的范围内任何和全部变化。例如，尽管对于进行必须的(微)对准调节扫描仪48是理想的，但可以在传送光学链中移动或使用其他光学元件以在应用治疗图样之前以不同方式实现对处理图案的细微位置调节。此外，尽管对于治疗和/或对准光来说，激光是优选的光源，但可以采用任何合适的光源。应该注意，治疗光可以用于诊断和/或治疗目的。尽管将扫描组件描述为形成对准图案和治疗图样两者，但其可以简单地沿着来自对准光源的瞄准光束通过以视觉指示出治疗图样或简单处理光束的中心或其他位置。控制电子设备的功能性可以通过一个或多个电子部件来整体实现，和/或包括以软件和/或固件建立的一个或多个部件或模块。

Claims (20)

1.一种用于在患者眼睛的目标组织上执行治疗的眼科治疗系统，包括：
用于产生治疗光的光源；
用于传送该治疗光到该患者眼睛的传送系统；
用于捕获该患者眼睛的现场图像的照相机；
控制电子设备，其用于：
控制该传送系统，
用于配准该患者眼睛的预处理图像和由该照相机所捕获的该现场图像，其中该预处理图像包括识别该患者眼睛中的目标组织的治疗模板，和
用于核实该传送系统是否对准于由该治疗模板所限定的该目标组织；和
连接到该控制电子设备的触发设备，其中响应于该触发设备的启动和该传送系统对准于该目标组织的核实二者，该控制电子设备被构造为控制该传送系统以将该治疗光投射到该患者眼睛上。
2.根据权利要求1所述的系统，其中该控制电子设备被这样构造：如果该传送系统与该目标组织的对准没有得到核实，则该控制电子设备调节该传送系统的对准以尝试将该传送系统对准于由该治疗模板所限定的该目标组织，并且其中如果所述尝试成功，则该控制电子设备控制该传送系统以将该治疗光投射到该患者眼睛上。
3.根据权利要求1所述的系统，其中该控制电子设备被构造为从该现场图像探测该患者眼睛的移动，并调节该传送系统的对准以跟踪所述移动，以使该传送系统保持对准于该目标组织。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
该治疗模板包括剂量信息；和
该控制电子设备响应于该剂量信息来改变该目标组织上该治疗光的剂量。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括：
用于接收该预处理图像的输入设备。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括：
用于显示该治疗模板和该现场图像的重叠图像的显示屏。
7.根据权利要求6所述的系统，其中该重叠图像包括从该治疗模板上生成的视觉识别该目标组织上的所期望的治疗位置的标记。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括：
用于产生对准光的第二光源，其中该传送系统传送该对准光到该患者眼睛以可视指示该传送系统相对于该患者眼睛的对准。
9.根据权利要求1所述的系统，其中该传送系统包括用于偏转该治疗光以产生用于投射到该患者眼睛上的该治疗光的治疗图样的扫描设备。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括：
用于产生对准光的第二光源，其中该传送系统传送该对准光到该患者眼睛，并且其中该扫描设备偏转该对准光以在该患者眼睛上产生该对准光的对准图样，以可视指示在该患者眼睛上的该传送系统的对准。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括：
连接到该控制电子设备的用于调节该传送系统到该患者眼睛的对准的用户输入。。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括：
用于存储该预处理图像和治疗模板的存储设备。
13.一种采用眼科治疗系统在患者眼睛的目标组织上执行治疗的方法，该眼科治疗系统具有用于产生治疗光的光源和用于传送该治疗光到该患者眼睛的传送系统，该方法包括：
生成该患者眼睛的预处理图像；
准备采用该预处理图像识别该患者眼睛的目标组织的治疗模板；
将该光源传送系统瞄准该患者眼睛；
生成该患者眼睛的现场图像；
将该预处理图像和该治疗模板与该患者眼睛的该现场图像配准；
核实该传送系统是否对准于由该治疗模板所限定的该目标组织；
如果核实所述传送系统对准于该目标组织，则启动触发设备，使该传送系统将治疗光投射到该患者眼睛上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中如果所述传送系统与该目标组织的对准没有得到核实，那么：
调节该传送系统的对准以尝试将该传送系统对准于由该治疗模板所限定的该目标组织，以及
如果所述尝试成功，则投射该治疗光到该患者眼睛上。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：
从该现场图像探测该患者眼睛的移动；以及
调节该传送系统的对准以跟踪所述移动，以使该传送系统保持对准于该目标组织。
16.根据权利要求13所述的方法，其中该治疗模板包括剂量信息，该方法还包括：
响应于该剂量信息，改变该目标组织上该治疗光的剂量。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在显示器屏上显示该治疗模板和该现场图像的重叠图像。
18.根据权利要求17所述的方法，其中该重叠图像包括从该治疗模板上生成的视觉识别该目标组织上的所期望的治疗位置的标记。
19.根据权利要求13所述的方法，还包括：
产生用于经该传送系统传送到该患者眼睛的对准光以可视指示该传送系统相对于该患者眼睛的对准。
20.根据权利要求13所述的方法，还包括：
采用扫描设备偏转该治疗光以产生用于投射到该患者眼睛上的该治疗光的治疗图样。
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