CN102105122A - 用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的装置 - Google Patents

Abstract

在用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的装置中，基于光学相干干涉测量过程的厚度测量设备(34)以测量设备(34)所发射的测量光束的位置跟随待治疗的眼睛(10)移动的方式被控制。借助于眼睛追踪器的摄影机(30)记录眼睛移动。出于改变测量光束的位置的目的，部分透射的偏转镜(42)可移动地尤其是可倾斜地被布置，其中测量光束经由该部分透射的偏转镜(42)被传送到眼睛(10)上。

Description

用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的装置

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

对人眼进行手术包括多种治疗方法，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，对眼睛进行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，根据预定的切削轮廓(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可能地得到矫正。为了计算切削轮廓，多种合适的方法已为本领域专科医生可用达相当长的时间。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。

一旦已确定待治疗眼睛的切削轮廓，就接着进行关于如何能够用可用激光辐射(治疗辐射)最佳地实现期望切除的计算。所使用的激光辐射通常是脉冲式辐射。因此，问题在于计算与角膜尤其是与基质相互作用致使对角膜进行期望的整形的时间和空间上的激光脉冲序列。

用于以出现期望的激光脉冲的时间和空间序列的方式将激光束引导到待治疗的眼睛上的光束引导装置在技术现状下已为公众所知。具体来说，光束引导装置可以包括：也以扫描器为人所知的偏转单元，用于在横向(x-y方向)上使治疗激光束偏转；以及聚焦光学器件，用于将激光束聚焦在期望的垂直位置(z位置)。偏转单元例如可以包括一个或多个电流测定控制式偏转镜。

上述光束引导装置借助于程控式计算机根据切削轮廓来控制。由于本发明决不限于在LASIK过程中使用，而是可以应用于许多其它关于眼睛的激光手术介入中，因此，在下文中治疗轮廓一般是指根据其对光束引导装置进行控制的治疗轮廓。对于将切口引入到角膜中或引入到眼睛的另外的部分中的切口介入，治疗轮廓可以表示指定在哪个点处制作多深的切口的切口轮廓。

人眼不是静止的物体，而是不断地进行移动。存在多种类型的眼睛移动，其部分地在多种时间尺度以多种幅度进行。重要的只是注意眼睛永远不会不动。试图将目光固定在某个预定物体时候也是如此；尽管在这时，也不可避免会出现固视(fixation)移动。

出于记录上述眼睛移动的目的，已知用于眼睛移动追踪或目光移动记录的系统(眼睛追踪器)。这些系统通常包括至少一个摄影机，其被指引到眼睛上并且其记录瞳孔包括周围的虹膜的影像序列。通过接下来借助于合适的影像分析算法顺序估计影像序列，可以确立瞳孔的当前位置以及瞳孔的移动过程。特别地，就此而言，利用瞳孔的中心。通过相对于用摄影机技术以这种方式监测的瞳孔中心或者相对于由所述中心导出的点定向治疗轮廓，尽管有不可避免的眼睛移动，也可以容易地将期望的激光脉冲的空间序列传送到待治疗的眼睛区域的正确的点上。

对适合的治疗轮廓进行确定的基础通常是检查处于其实际状态下的眼睛。对于屈光角膜治疗，例如，通常至少需要知道角膜的地形图(topography)和厚度。对于待进行的治疗，可能需要知道眼睛的其它或另外的参数，例如，前房的深度、晶状体的厚度、眼睛的总深度等等。例如，为了记录治疗过程并在适当的情况下以控制方式介入治疗过程，以及为了检查治疗结果，不仅在开始治疗之前而且至少部分地在治疗期间或/和治疗之后，对这种类型的参数进行测量。

对于对眼睛参数，例如具体是角膜厚度的非接触性检查，光学相干干涉测量设备已经可用达一段时间，光学相干干涉测量设备根据光学低相干反射术(OLCR)的原理或光学相干断层扫描术(OCT)的原理工作。这些测量设备以低相干、宽带辐射进行工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。光学相干断层扫描术是使能产生切口影像的成像过程。另一方面，光学低相干反射术特别适合于诸如角膜厚度之类的眼睛的厚度尺寸或深度尺寸的精确测量(测厚仪)。

上述眼睛移动使得难以进行角膜厚度的(或眼睛的另外的厚度尺寸或深度尺寸的)测量。如果例如在手术进行中期望重复测量角膜厚度，则应该尽可能总是在角膜的同一点或者至少在角膜的可以预期到可靠测量结果的某一区域(可接受区域)内进行测量。然而，眼睛的固视移动可能具有这样的结果，即该可接受区域从厚度测量仪器的“视场”中消失，并且由于这个原因不得不中断测量。对于医生来说，这导致不能记录测量数据的结果。他/她必须要么接着追踪患者的头要么不进行任何进一步的测量。

发明内容

本发明的目的在于，简化在眼睛的激光手术治疗的范围内，在手术之前、手术期间或手术之后所必须的厚度测量或深度测量，并且使测量结果更加可靠。

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，包括：

第一辐射源，用于提供治疗激光束，

第一光束引导装置，用于以位置可控和时间可控的方式将治疗激光束引导到待治疗的眼睛上，

摄影机，用于记录待治疗的眼睛的影像，

估计和控制装置，出于检测眼睛移动的目的估计所述摄影机的影像数据，以及

光学相干干涉测量设备，用于测量眼睛的厚度尺寸或深度尺寸，尤其是角膜厚度，所述测量设备包括提供测量光束的第二辐射源以及用于将所述测量光束引导到眼睛上的第二光束引导装置。

根据本发明，所述第二光束引导装置包括出于改变所述测量光束的光束位置的目的而被可移动地布置的至少一个光束引导元件，所述估计和控制单元被设置成以依据所记录的眼睛移动的方式，以所述测量光束的位置跟随所述眼睛移动的方式，来控制所述光束引导元件。

因此，本发明教导了出于控制所述测量设备的目的而使用眼睛追踪器的记录眼睛移动的数据的构思，以便在实施测量过程中所述测量光束总是基本撞击在角膜的同一点上或者至少在角膜表面的相同区域中。以依据所检测的眼睛移动的方式自动地进行所述测量光束的追踪，使得能够短时连续地进行大量的测量，从而允许对治疗过程进行精确的文件化或/和控制。另一方面，现有系统中不流畅的相互追踪的结果是在连续测量之间总是存在长的时间间隔。另外，由于测量设备与眼睛追踪器的耦合允许将测量光束恒定精确地定向到眼睛的预定点或者预定区域上，因此根据本发明的方案保证了测量结果的高可靠性。

需要以测量光束的位置跟随眼睛移动的方式控制测量设备的光束引导元件未必意味着连续不断地持续将所述测量光束追踪到当前记录的眼睛移动。如已经提及的，可以已预先确定可接受区域，在该可接受区域内可以将测量光束定向在角膜表面上，而这不会对测量精度有显著的影响。然而，一旦测量光束离开可接受区域，就开始测量光束的追踪，以使测量光束的位置再次落入可接受区域内。就此而言，可能必须要附加的边界条件，这旨在保护测量光束免于进行不必要的追踪移动。例如，一种这样的边界条件可以是测量光束必须在测量光束的追踪开始之前已经离开上述可接受区域至少一预定时段。这样，可以滤除短暂的离开。至少应该确保，在测量设备正在进行测量的时间里，测量光束基本朝预定点或可接受区域定向。由于测量光束的追踪可能相当快，仅在打算测量之前很短的时间，因此可以想到，以依据当前的眼睛或瞳孔的位置的方式调整测量光束的位置。当然，当未临近测量时，同样可以类似地执行追踪测量光束的操作。

在优选实施例中，可移动地布置的光束引导元件为偏转镜，测量光束从该偏转镜在不经进一步的镜上偏转的情况下到达眼睛。假设该偏转镜位于激光手术装置的被指引向眼睛上的另一光束的路径上，则该偏转镜有利的是部分透射镜。例如，这种另一光束可以是从固定光源发出的固定光束。

出于改变测量光束在眼睛上的位置的目的，该偏转镜可以被布置为能绕至少一个倾斜轴倾斜。可替代地或者作为补充，该偏转镜可以沿至少一个直线(linear)方向是直线(rectlinearly)可调的。

已经提及了不必要在每种情况下都将测量光束连续地调整到每次记录的眼睛移动。因此，根据本发明的优选的进一步发展，估计和控制单元可以已被设置成仅在记录的眼睛移动满足至少一个预定条件时通过控制光束引导元件使测量光束追踪眼睛移动。用于测量光束的追踪的这种预定条件可以例如是眼睛相对于基准位置至少已经移动预定的范围。基准位置可以例如与瞳孔中心的位置相关。当前市场上的眼睛追踪器及其影像估计软件能根据所记录的影像数据计算瞳孔中心的当前位置。例如，激光手术开始时瞳孔中心的位置可以用作第一基准位置，并且测量光束可以相对于该第一基准位置被定向。只要瞳孔中心连续位于第一基准位置周围的预定(例如由预定半径限定的)区域内，就不发生测量光束的追踪。另一方面，如果瞳孔中心远离基准位置超过所述预定的半径，则可以发生测量光束的追踪。例如这可以这样发生，即基于与瞳孔中心的位置有关的当前信息确立新的基准位置，并且现在使测量光束相对于新的基准位置定向。新的基准位置可以例如是瞳孔中心在离开先前的可接受位置之后的平均位置。接着依据新的基准位置，再一次例如采用以预定半径在新的基准位置周围划圆的形式，确立新的可接受位置。应当理解，在任何时候，用于以依据眼睛的移动的方式进行测量光束的追踪的其它进程或条件也是可以的。

附图说明

以下将基于单个附图进一步阐述本发明。附图在示意性框图表示中示出了用于对眼睛进行屈光激光手术的装置的示例性实施例。

具体实施方式

在附图中，待由激光手术例如屈光激光手术治疗的眼睛示意性被表示为10。眼睛10的角膜以及瞳孔缘分别示出为12和14。

所表示的激光手术装置以已知的方式展示出固定光源18，固定光源18发出(弱的)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发射治疗辐射20′，治疗辐射20′经由透镜22指引到一对扫描镜24、24′上并经由部分透射的偏转镜26发送到眼睛10上。对于LASIK治疗，激光器20可以是准分子激光器，其辐射波长处于UV区中，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。扫描镜24、24′例如可被电流测定地控制，并且与激光器一起被程控式计算机C根据预先计算出的治疗轮廓控制。计算机C表示本发明意义中的估计和控制单元。

激光手术装置还具有用于追踪眼睛的移动的设备(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，以追踪患者的尽管试图将目光固定在固定光束18′上但通常不可避免的眼睛的运动。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向

激光手术装置中另外还集成有用于光学低相干反射术(OLCR)的测量设备34，其以已知的方式包括辐射源(例如SLED、ASE、超连续谱激光器)，辐射源的测量光束经由部分透射的偏转镜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发射的测量辐射所在的相同路径上接收从眼睛10反射的辐射。这由双箭头36来图示说明。

测量设备34对角膜厚度，以及在需要时，对待治疗的眼睛10的一个或多个其它厚度尺寸或深度尺寸(例如前房的深度)，测量至少一次，但优选测量若干次。有利的是，对角膜厚度的测量在开始激光手术之前进行至少一次并在结束激光手术之后再进行一次。优选地，在激光手术期间也连续进行测量，例如以预定的规则间隔进行测量。测量设备34将其测量数据供给计算机C，计算机C能例如在显示单元50上以数字形式或/和以图形形式表示测量结果。在需要的情况下，计算机C还可以已被设置成存储测量结果，并且在手术之后，将包含连续测量范围内获得的结果的测量记录打印输出。然而，在显示单元50上显示测量结果是有利的，到这个程度，它准许操作人员直接监测治疗的进展。如果需要的话，计算机C或其控制程序可以已被设置成能够接纳操作人员的校正介入并且适当地调整治疗过程。这样的校正介入可以例如经由未以任何细节表示的并且与计算机C连接的输入装置进行。

偏转镜42——经由该偏转镜42，测量光束被耦合到固定光18′和治疗激光束20′的公共光束路径中——相对于两个其它的偏转镜26、28可移动地被布置，即在当前的示例性例子中，以如双向箭头52所示的摆动方式被布置。就此而言，偏转镜42能够绕至少一个基本平行于激光手术装置的x-y平面的倾斜轴摆动。根据当前的概念，x-y平面是平行于治疗激光束20′的入射方向(z方向)的平面。通过使得偏转镜42绕以这种方式设置的倾斜轴倾斜，测量光束的撞击到眼睛10上的部分可以被摆动，由此可以改变该激光束的入射位置。有利的是，偏转镜42能绕各自基本平行于x-y平面的两个相互垂直的倾斜轴摆动，从而可以在两个维度上改变测量光束在眼睛10上的位置。出于调整偏转镜42的目的，电流测定式定位装置例如可以如本身在专科医生领域中已知的那样被提供，以驱动扫描镜(例如，镜24、24′)。当然，不排除其它类型的驱动，例如电动或压电驱动。所提及的偏转镜42的定位装置由计算机C控制，这在该图中由控制连接54来表示。

作为对偏转镜42的摆动能力的替代，偏转镜42也可以在不改变其相对于x-y平面的定向的情况下在x-y平面中可调。以这种方式，同样能够使测量光束在眼睛中位置发生位移。

计算机C以依据根据摄影机30的影像数据确定的眼睛的位置——更精确地，瞳孔中心的位置——的方式控制偏转镜42。这样，可以以依据记录的眼睛移动的方式追踪测量光束的位置，从而保证厚度测量总是发生在准许关于角膜厚度的可靠表述的角膜区域。为了给出用数字表示的示例，假设眼睛10与偏转镜42之间具有例如445mm的间隔，并且假设由测量光束看到的角膜点具有例如1.0mm的位移，则偏转镜42应该被倾斜例如0.065°以便获得0.13°的测量光束的必要倾斜，这对使测量光束连续基本撞击在同一角膜点来说是必要的。

Claims (6)

1.一种用于眼科激光手术尤其是屈光激光手术的装置，包括：

第一辐射源(20)，用于提供治疗激光束(20′)，

第一光束引导装置(24、24′、26)，用于以位置可控和时间可控的方式将所述治疗激光束引导到待治疗的眼睛(10)上，

摄影机(30)，用于记录待治疗的眼睛的影像，

估计和控制装置(C)，出于识别眼睛移动的目的而估计所述摄影机的影像数据，

光学相干干涉测量设备(34)，用于测量眼睛的厚度尺寸或深度尺寸，尤其是角膜厚度，所述测量设备包括提供测量光束的第二辐射源以及用于将所述测量光束指引到眼睛上的第二光束引导装置，

其特征在于，所述第二光束引导装置包括至少一个可移动地布置的光束引导元件(42)，用于改变所述测量光束的光束位置，并且所述估计和控制单元(C)已被设置成以依据所记录的眼睛移动的方式，以所述测量光束的位置跟随所述眼睛移动的方式，来控制所述光束引导元件。

2.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述可移动布置的光束引导元件(42)，尤其是部分透射的偏转镜，所述测量光束从所述偏转镜在不经进一步的镜上偏转的情况下到达眼睛(10)。

3.根据权利要求2所述的装置，

其特征在于，所述偏转镜(42)被布置成能够绕至少一个倾斜轴倾斜。

4.根据权利要求2所述的装置，

其特征在于，所述偏转镜被布置成直线可调。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，

其特征在于，所述估计和控制单元(C)已被设置成只在所记录的眼睛移动满足至少一个预定条件时通过控制所述光束引导元件(42)使所述测量光束追踪所述眼睛移动。

6.根据权利要求5所述的装置，

其特征在于，用于所述测量光束的追踪的预定条件为眼睛相对于基准位置至少移动预定的程度。