CN102076290B - 用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的装置，包括：激光束源(20)，用于发射经聚焦的治疗激光束(20′)，并且还包括光学相干干涉测量设备(34)，例如，OLCR测厚计，用于测量眼睛的待治疗的预定点的在激光手术装置的坐标系统中的z位置。用作估计和控制单元的计算机(C)已被设置成基于测得的z位置评估在z方向上的眼睛的期望治疗点是落入治疗激光束的焦平面还是相对于所述平面有偏移。依据患者是否相对于焦平面被正确地被定位，计算机(C)可以产生一系列的动作。

Description

用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的设备

技术领域

本发明涉及用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的装置。

背景技术

在涉及人眼的手术中有多种治疗方法，在这些治疗方法中，激光辐射被指引到眼睛上，以通过所辐射的激光辐射与眼睛的相互作用的结果，得到需要的治疗目的。在屈光激光手术的情况下，治疗目的在于借助于激光辐射改变由眼睛构成的光学系统的成像特性。由于角膜首先对人眼的成像特性至关重要，因此在许多情况下，眼睛的屈光激光手术包括对角膜的治疗。通过寻标式引入切口和/或寻标式切除材料，在这些处理中，对角膜的形状带来改变；因此有人也称之为整形。

为了改变角膜的屈光特性而对角膜进行整形的已知示例是LASIK(激光原位角膜磨镶术)。在LASIK的情况下，将表面盖盘从角膜中切出，在专科医生界中一般将表面盖盘称为瓣。瓣的边缘在铰合区域中的部分上仍然与位于旁边的角膜组织相连接，所以它可以折叠到一边并且稍后再折叠回来而不会有困难。出于制造瓣的目的，在之前的实践中，特别地，两种方法已经得到应用，一方面是借助于微型角膜刀的机械方法，另一方面是激光技术方法，其中借助于飞秒激光辐射(即具有飞秒范围内的脉冲持续时间的脉冲式激光辐射)，将平坦深度切口引入到角膜中，除铰合区域外，该平坦深度切口被从角膜表面导出。在将已制造好的瓣折叠起来之后，根据先前为患者建立的切削轮廓(ablation profile)实现从已以这种方式暴露的基质切除(切削)材料。切削轮廓指定在角膜的哪个点处切除多少组织。切削轮廓通过以下方式计算：在切削之后，角膜具有被治疗的眼睛来说最佳的形状并且眼睛先前存在的光学像差最大程度地得到矫正。例如，具有UV区内的约193nm的辐射波长的准分子激光器应用于切削。

为了实施切削——或者，一般而言，为了对眼睛实施激光治疗——首先必须对患者进行适当地定位，以使他/她的眼睛距激光装置特定的工作距离。激光辐射与治疗中的组织之间的光破坏(photodisruptive)或切削相互作用只出现在光束焦点区中。因此，应该以这种方式选择工作距离，即眼睛中待被治疗的点充分地位于光束焦平面中(通过这里的表述“光束焦平面”，该平面意味着被定位成与光束方向垂直并且穿过光束焦点)。如果患者的头没有相对于光束焦平面被正确地定位，则在眼睛的需要治疗的点处的光束直径会增大。辐照度相应地减少——即单位表面积上辐射较少的能量。这可能在切除时导致切削不够并导致不规则物。最终，发生治疗结果恶化。

出于使患者相对于激光装置定位的目的，已知一种将两相交的辅助光束从上方侧向地指引到待治疗的眼睛上的处置方式。这些辅助光束源——例如，弱激光二极管——以使得辅助光束的角膜反射在角膜的表面上的公共点处合并的方式布置，这里假设眼睛被精确地定位在距激光装置期望的工作距离处。另一方面，在错误定位患者的情况下，在角膜上可见两个独立的反射，即来自每个辅助光束的反射。这在患者位于离激光装置太近时和在他/她离得太远时均保持。在一种情况下，辅助光束的相交点位于角膜前面；在另一种情况下，辅助光束的相交点位于角膜后面。这表明虽然可以用两个辅助光束识别患者的正确定位，但在错误定位的情况下，可能并不能容易地辨别在哪个方向上存在偏离。这只能通过测试方式移动患者来发现。如果在一个移动方向上未出现反射的接近，则必须在另一个方向上移动他/她。而且，也不能够容易地辨别患者偏离最佳工作位置有多远。虽然角膜上的反射的相互间隔在某些境况下可以是粗略的指导，但它并不准许任何种类的定量表述。

治疗医生在根据角膜上的反射的影像精确地估定患者错误定位的方向和程度时的上述困难，最终导致必须相对于患者的躺椅进行大量的调整动作，以便为患者找到最佳工作距离。

发明内容

本发明的目的在于简化眼科激光手术的患者的精确定位。

为实现该目的，根据本发明，提供了一种用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的装置，具有：

激光束源，用于发射经聚焦的治疗激光束，

光学相干干涉测量设备，用于测量待治疗的眼睛的预定点或区域与基准点的距离，其中所述基准点与所述治疗激光束的焦点位置的关系已知，以及

估计和控制单元，其已被设置成基于所述测量设备测得的距离数据，记录所述治疗激光束在眼睛上或眼睛中的期望作用位置与所述治疗激光束的焦点位置的一致或偏离，并且在一致或/和偏离的情况下产生预定的输出动作。

所述光学相干干涉测量设备已经可用于眼睛参数，例如，角膜的厚度或者前房的深度的非接触检查达一段时间。例如，这样的测量设备根据光学低相干反射术(OLCR)的原理或根据光学相干断层扫描术(OCT)的原理工作。它们与低相干、宽带测量辐射协作并准许以处于大约1μm范围内的及更精细的分辨率来检查眼睛(或者一般地，待检查的生物组织)的结构。就此而言，OLCR也特别适于测量眼睛与激光手术装置之间的距离。因此，在本发明中，测量设备优选基于OLCR。

本发明教导了将上述类型的测量设备集成到激光手术装置中并且出于将患者定位的目的而利用该测量设备。OLCR测量设备或其它干涉测量设备测得的数据准许确定患者的实际距离与最佳工作距离偏离的方向和程度，从而使对患者的调整更简单。所述测量设备有利地测量在治疗激光束方向(z方向)上眼睛与基准点之间的距离。所述基准点是毫无疑义能在激光手术装置的坐标系统中被定位的给定点——例如，坐标原点或不同于该原点的点。治疗激光束的光束焦点同样相对于激光手术装置的坐标系统被设定。这样，根据所测得的眼睛距离和光束焦点的z位置，所述估计和控制单元可以探明眼睛与焦平面的z距离。特别地，所述估计和控制单元可以探明所述治疗激光束的期望作用位置是落入焦平面中还是相对于焦平面有偏移。

所述测量设备测量与所述基准点的距离所根据的眼睛的点或区域位于例如眼睛的角膜表面上。如果激光治疗要接近于该表面发生——例如在LASIK的范围内进行切削的过程中就是这种情况——则治疗激光束的焦平面或治疗平面必须要调整到的期望作用位置可以被认为与眼睛的测量点——其与基准点的距离正被测量——大致相同。还可以是这种情况，即，例如在飞秒LASIK的情况下，位于角膜表面下的点被拟定为距离测量的目标点。

然而，本发明决不限于LASIK激光手术装置。本发明也可以应用于用于其它眼科治疗目的激光手术装置的情况。因此，可以是这种情况，即治疗激光束的期望作用位置是眼睛中不同于其与基准点的距离被测量的点的位置。如所阐述的，角膜表面上的点，例如角膜的顶点，适用于例如距离测量。另一方面，治疗激光束的期望作用位置可以位于眼睛内更深的位置，例如位于晶状体上。在这种情况下，在使患者定位时考虑眼睛的测量点与期望作用位置之间的z距离是有利的。假设例如借助于先前对眼睛进行的OLCR检查已知该z距离，则从眼睛距基准点的测量距离，从已知的光束焦点相对于基准点的相对位置以及从同样已知的眼睛的测量点与期望作用位置之间的z距离，估计和控制单元可以容易地确立焦平面与期望作用位置在z方向上是否一致。

如果确立了期望作用位置与焦点在z方向上一致或偏离，则可想到估计和控制单元的各种输出的动作。为了文件化并记录治疗激光束的焦平面(治疗平面)相对于期望作用位置的相对位置，估计和控制单元的一种形式的输出动作可以是输出致使存储或在显示单元上显示测量结果的存储命令或显示命令。当在激光治疗期间例如以规则的时间间隔进行若干次距离测量时，这种文件化特别有利。因为不能排除在激光手术期间患者移动他的/她的头，这样造成的错误定位不应向操作人员隐瞒。所存储的测量结果可以在需要的情况下在手术之后被打印或使用。在给定情况下在显示单元上即时显示当前测得的距离为操作人员提供了检查选项，这准许他/她在需要的情况下以校正的方式干预治疗进程或者甚至在某些境况下中断该进程。

在本发明的一个实施例中，提供自动操作以使得估计和控制单元可以响应于距离测量的结果向激光束源输出控制命令，以控制治疗激光束的发射。例如，这种控制命令可以准许治疗激光束只在期望作用位置与焦点位置充分一致的条件下发射。这有利于保证激光手术只在患者被正确定位时才开始。可替代地或者作为补充，估计和控制单元可以已被设置成在距离测量表明期望作用位置与焦点位置偏离时发出使治疗激光束的发射中断的控制指令。这样，如果患者在治疗期间移动他的/她的头，则估计和控制单元可以自动中断激光手术。

当然，也可想到估计和控制单元的各种其它类型的输出动作。例如，估计和控制单元可以已被设置成如果在距离测量的范围内确立期望作用位置与焦点位置的一致或偏离则致使输出光学或/和声音信号消息。

附图说明

以下将基于所附单个附图阐述本发明。该附图示意性地示出了根据本发明的激光手术装置的示例性实施例，其特别适于但不排它地用于实施LASIK过程中的切削。

具体实施方式

在图中首先表示的是具有角膜12和瞳孔缘14的人眼10。

所示激光手术装置以已知的方式展现出固定光源(例如，LED、激光器)18，其发出(弱)固定光束18′并出于固定眼睛的目的被患者观看。

此外，激光手术装置包括治疗激光器20，治疗激光器20发出治疗激光束20′，治疗激光束20′经由透镜22被指向一对扫描镜24、24′，并经由部分透射的偏转镜26偏转到眼睛10上。治疗激光束20′是经聚焦的激光束；在附图中并没有以任何细节表示出用于聚焦治疗激光束20′的聚焦光学器件。然而，在技术现状下，合适的聚焦光学器件已经充分地为公众所知。

激光器20例如是准分子激光器，其辐射波长处于UV区内，例如，为193nm。应当理解，为了其它治疗目的，在需要的情况下也可以使用其它治疗波长，包括红外区中的波长。例如，对于激光器20，也可以利用在UV或IR波长区中辐射的飞秒激光器。

扫描镜24、24′例如被电流测定地致动，并且与激光器20一起被程控式计算机C根据预先计算出的治疗轮廓(即切削轮廓或——在切口激光治疗的情况下——切口轮廓)控制。计算机C构成本发明意义上的估计和控制单元。

激光手术装置还具有用于追踪眼睛运动的设备(眼睛追踪器)。眼睛追踪器包括摄影机30，可以用摄影机30在箭头32的方向上经由部分透射的偏转镜28记录眼睛的——具体而言瞳孔和虹膜的——影像。然后，在计算机C中借助于影像分析软件估计摄影机30的影像数据，以便追踪患者的尽管试图将眼睛固定在固定光18′上但通常不可避免的眼睛运动。计算机通过控制扫描镜24、24′将所检测到的眼睛运动考虑进来，从而以该方式来保持治疗轮廓相对于眼睛的例如位于角膜表面上的预定基准点尽可能不变地被定位。

激光手术装置中另外还集成有用于光学低相干反射术(OLCR)的厚度(pachymeter)测量设备34，其以已知方式包括发射测量光束34′的辐射源(例如SLED、ASE、超连续谱激光器)。测量光束以其相对于治疗激光束20′的光束路径同轴地撞击在眼睛上的方式经由部分透射偏转镜42被指引到眼睛10上。测量设备34经由偏转镜42在与测量设备34发射测量光束34′所在的相同路径上接收从眼睛10反射的测量辐射。这由双箭头36来图示说明。

在借助于受计算机C控制的激光手术装置进行治疗的范围内，测量设备34在治疗激光束20′的撞击到眼睛上的部分的光束轴的方向(z方向)上，对眼睛10与激光手术装置的坐标系统中的预定基准点的距离测量至少一次，优选测量若干次。为了图示说明的目的，该图中的基准点用44来表示。所述点位于z位置+z₀处，z₀的值已知。角膜表面上的点，例如顶点，优选用作眼睛10上的测量点。

测量设备34将其测得的距离数据供给计算机C，计算机C将测得的眼睛的测量点与相对于坐标系统固定的基准点44之间的z距离与激光治疗光束20′的光束焦点与基准点44之间的z距离进行比较。光束焦点的z位置通过对上述聚焦光学器件进行设置来预先确定并且为计算机C所知。在本例中，以示例性方式假设光束焦点被设定成在z＝0处的位置。如果距离比较表明眼睛10的待治疗的部分处于治疗激光光束20′的焦平面中，则计算机C启动例如激光束20，以便激光手术可以开始。然而，如果距离比较表明眼睛10在z方向上没有被正确地定位——即眼睛的待治疗的部分并不处于焦平面中——则计算机C致使例如在显示设备50上显示调整需要。所显示的调整需要向操作人员指定必须对患者进行z调整的方向和程度。操作人员从而可以通过垂直调整患者所躺的躺椅向最佳的患者位置移动。就此而言，有利的是，如果测量设备34连续地进行另外的距离测量并且计算机C在显示单元50上显示在给定情况下眼睛10相对于焦平面的当前z位置，以使操作人员能即刻监控他的/她的调整努力的成功。一旦以眼睛的期望治疗点在z方向上与光束焦点充分一致的方式将患者定位，就可以例如借助于易于听见的信号音将此附加地传达给操作人员。

当然，也可以计算机C可以程控方式依据给定情况下的当前测量结果对躺椅进行自动z调整的方式，将患者的躺椅的调整机构与计算机C联接。

以上提及了在距离测量的范围内测量给定眼睛点与激光手术装置的坐标系统中的固定基准点之间的距离。这等价于测量给定眼睛点在激光系统的坐标系统中的z位置，这是由于每个z位置的指定总需要一个基准点，即坐标系统的原点。到这种程度上，可以以简化的方式阐述：测量设备34测量给定眼睛点例如角膜顶点的z位置，并且计算机比较测量的该眼睛点的z位置与光束焦点的z位置。到这种程度上，在距离测量过程中的基准点的这种表示只不过是说明每个绝对坐标位置表述也总是被解释为与坐标系统的基准点的距离。

Claims (8)

1.一种用于眼科激光手术的装置，具有：

激光束源(20)，用于发射经聚焦的治疗激光束(20′)，

光学相干干涉测量设备(34)，用于测量待治疗的眼睛(10)的预定点或区域距基准点(44)的距离，其中该基准点(44)与所述治疗激光束的焦点位置的关系已知，以及

估计和控制单元(C)，其已被设置成基于所述测量设备测得的距离数据，记录所述治疗激光束在眼睛上或眼睛中的期望作用位置与所述治疗激光束的焦点位置的一致或偏离，并且被设置成在偏离的情况下促使所述装置在其具备的显示单元(50)上显示调整需要，其中所显示的调整需要指示必须对患者进行垂直调整的方向和程度。

2.一种用于眼科激光手术的装置，具有：

激光束源(20)，用于发射经聚焦的治疗激光束(20′)，

光学相干干涉测量设备(34)，用于测量待治疗的眼睛(10)的预定点或区域距基准点(44)的距离，其中该基准点(44)与所述治疗激光束的焦点位置的关系已知，

患者躺椅的调整机构，以及

估计和控制单元(C)，其连接至所述调整机构，并被设置成基于所述测量设备测得的距离数据，记录所述治疗激光束在眼睛上或眼睛中的期望作用位置与所述治疗激光束的焦点位置的一致或偏离，并且被设置成在偏离的情况下促使所述调整机构以程控方式对所述患者躺椅进行自动垂直调整。

3.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述测量设备(34)已被设置成测量待治疗的眼睛(10)的角膜表面上或角膜表面下的点与所述基准点(44)的距离。

4.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述估计和控制单元(C)已被设置成存储或/和在显示单元(50)上显示在眼睛的激光治疗期间进行的距离测量的结果。

5.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述估计和控制单元(C)已被设置成依据期望作用位置与焦点位置充分一致的事实准许治疗激光束(20′)的发射。

6.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述估计和控制单元(C)已被设置成依据所述期望作用位置与所述焦点位置偏离的事实中断所述治疗激光束(20′)的发射。

7.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述测量设备(34)通过光学低相干反射术测量所述距离。

8.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述激光束源(20)是在紫外波长区中辐射的准分子激光器或在紫外或红外波长区中辐射的飞秒激光器。

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