CN102335061A - 用于将激光束递送到眼睛的晶状体的系统和装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于将激光束递送到眼睛的晶状体的系统和装置，提供了用于增大自然晶状体的调节幅度和/或改变屈光力和/或允许去除自然晶状体的清晰或白内障晶状体材料的系统和装置。大体上，该系统包括激光器、用于递送激光束的光学装置和用于以特定图案将激光束递送到晶状体的控制系统。还提供了距离确定系统，用于确定晶状体的形状和相对于激光的位置。还提供了用于以预定发射图案在眼睛的晶状体中递送激光束的方法和系统。

Description

用于将激光束递送到眼睛的晶状体的系统和装置

本申请是国际申请日为2007年1月19日、申请号为200780010007.X(国际申请号为PCT/US2007/001486)、发明名称为“用于将激光束递送到眼睛的晶状体的系统和装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请是2006年5月1日提交的序号为11/414,819的Frey等人的未决申请的部分延续和2006年5月1日提交的序号为11/414,838的Frey等人的未决申请的部分延续，这两个申请都是2006年1月20日提交的序号为11/337,127的Frey等人的未决申请的部分延续，这些申请的公开内容通过引用而结合于此。本发明涉及用于将激光束递送到自然的人晶状体并利用激光来治疗自然的人晶状体的结构以解决诸如老花、屈光不正和白内障以及这些的组合之类的各种医学状况的系统和装置。

背景技术

眼睛的解剖结构在图1中被一般地示出，图1是眼睛的剖视图。巩膜131是围绕晶状体103中除了角膜101处之外的地方的白色组织。角膜101是包括眼睛的外表面的透明组织，光通过其首先进入眼睛。虹膜102是有色的可收缩的膜，其通过改变在其中心处的圆孔(瞳孔)的大小来控制进入眼睛的光量。眼睛晶状体或自然晶状体103的更详细的图在图1A-F(对类似的结构采用类似的参考标号)中示出，其刚好位于虹膜102后面。术语眼睛晶状体、自然晶状体和自然的人晶状体和晶状体(当指前述术语时)在这里被可互换地使用，并且指人眼的同一解剖结构。

一般而言，眼睛晶状体通过睫状肌108的动作来改变形状，以允许视觉图像的聚焦。来自大脑的神经反馈机制允许通过小带(zonule)111的附着来进行动作的睫状肌108改变眼睛晶状体的形状。一般而言，当光通过角膜101和瞳孔进入眼睛、然后沿着视轴104通过眼睛晶状体103并通过玻璃体110、在眼睛的后部触及视网膜105时发生视觉，在黄斑(macula)106处形成图像，该图像被通过视神经107传输到大脑。角膜101和视网膜105之间的空间在前房109中填充有称为房水117的液体，并在晶状体103后面的房中填充有玻璃体110(凝胶状透明物质)。

图1A一般地图示出通常为50岁的个人的晶状体103的或与之相关的组分。晶状体103是多结构系统。晶状体103的结构包括皮层113、核129和晶状体囊114。囊114是包络晶状体的其他内部结构的外部膜。晶状体上皮123形成于晶状体赤道121上，产生在眼睛晶状体周围的前面和后面生长的带状细胞或纤丝。核129是由皮层113向核区的连续增加而形成的。晶状体中的层的连续体(包括核129)可以被表征为若干层、核或核区。这些层包括胚核122、胎核130、婴幼儿核124、青少年核126和成人核128，胚核122和胎核130这两者在子宫中生长，婴幼儿核124从出生到四岁的平均大约三年的时间中生长，青少年核126从大约四岁到青春期生长，成人核128在大约18岁及以上生长。

胚核122的赤道直径(宽度)大约为0.5mm，前后轴104(AP轴)直径(厚度)大约为0.425mm。胎核130的赤道直径大约为6.0mm，AP轴104直径大约为3.0mm。婴幼儿核124的赤道直径大约为7.2mm，AP轴104直径大约为3.6mm。青少年核126的赤道直径大约为9.0mm，AP轴104直径大约为4.5mm。成人核128在大约36岁时的赤道直径大约为9.6mm，AP轴104直径大约为4.8mm。这些都是大约50岁的典型成年人晶状体在调节后的状态下的平均值(体外)。因此，该晶状体(核和皮层)的赤道直径大约为9.8mm，AP轴104直径大约为4.9mm。因此，晶状体的结构是分层或嵌套的，最老的层和最老的细胞朝向中心。

如图1和图1A所示，晶状体是双凸形状的。晶状体的前侧和后侧具有不同的曲率，并且皮层和不同的核一般遵循这些曲率。因此，晶状体基本上可以被看作是成层结构，其沿着赤道轴是不对称的并且由端对端地布置以基本上形成同心或嵌套壳体的长月牙纤维细胞构成。这些细胞的末端对准以在中心和中心旁区域的前面和后面形成缝线。皮层和核两者中的较老的组织具有降低的细胞功能，在细胞形成之后的几个月丢失了它们的细胞核和其他细胞器。

随着变老而发生晶状体的紧缩。每年所生长的晶状体纤维的数目在整个生命中相对恒定。然而，晶状体的大小不会根据新纤维生长而变得与预期一样大。晶状体从出生到3岁生长，在仅3年中有从6mm到7.2mm即20％的生长。然后，在接下来的大约十年中，从7.2mm长到9mm，即25％；然而，这多于3倍长的时期9年。在接下来的大约二十年中，从12岁到36岁，晶状体在24年中从9mm长到9.6mm，即6.7％，示出非常缓慢地观察到的生长速率，但是我们相信在这一时期期间存在纤维生长的相对恒定速率。最后，在所述的最后大约二十年中，从36岁到54岁，晶状体在18年中的生长是其年轻时生长的很小一部分，从9.6mm到9.8mm，即2.1％。尽管存在需要更多晶状体纤维来填充更大的外部壳体的几何效应，但是较老的晶状体的大小显著小于考虑了几何效应的纤维生长速率模型的预测。考虑包括核纤维紧缩在内的纤维紧缩来说明这些观察。

在眼睛的晶状体中存在细胞器丰富区域，其位于晶状体的纤维伸长区域中。在该区域中，纤维细胞具有细胞器的完全补充，包括细胞核。例如，在大约50岁的晶状体中，细胞器丰富区域可以从赤道处的大约250μm变细至各极处的大约100-150μm(前极处大约是100μm，且后极处大约是150μm)。

从晶状体的外表面向里，存在具有较少细胞器的区域，其被称为细胞器退化区域。该区域在某种程度上与细胞器丰富区域的内侧部分重叠。在该区域中，细胞器正在退化或消除。纤维在积极地消除包括核在内的细胞器。例如，在大约50岁的晶状体中，退化区域将从细胞器丰富区域延伸到离赤道大约300μm，在各极处变细至大约125-200μm(前极处大约是125μm，且后极处大约是200μm)。

从晶状体的外表面向里，存在基本上没有细胞器的区域，其被称为细胞器空闲区域。该区域可以位于退化区域内侧并且可以在某种程度上与该区域重叠。细胞器空闲区域中的纤维将被去核(denucleate)并且晶状体的该区域中的材料可以认为是去核的。

一般而言，老花是调节幅度的丢失。一般而言，屈光不正通常是由于眼向轴长度的变动而引起的。近视是当眼睛太长时使得焦点落在视网膜之前。远视是当眼睛太短时使得焦点落在视网膜之后。一般而言，白内障是足以妨碍视觉的眼睛晶状体的浑浊化的区域。本发明所针对的其他状况包括但不限于眼睛晶状体的浑浊化。

老花通常表现为近视力的缺乏，无法读取小字印刷，尤其是在大约40-45岁的年龄之后在暗光下。老花或者调节幅度随年龄的丢失与眼睛无法改变自然晶状体的形状有关并且发生在几乎100％的人口中，改变自然晶状体的形状的能力允许人在远和近之间改变焦距。已经示出了调节幅度在生命的第五个十年中随着年龄而不断地下降。

历史上，研究一般将调节的丢失归结于晶状体随着年龄的硬化，更具体地，归结于晶状体材料的杨氏弹性模量(Young’s Modulus of Elasticity)的增长。近来的研究检查了关于核和皮层之间的材料属性的相对改变的老化效应。这些研究提供了关于晶状体的硬化的各种理论和数据。一般而言，这种研究基本上提出了以下理论：挠性的丢失是核和/或皮层材料的杨氏弹性模量的增长的结果。这种研究将该硬化视为调节幅度随着年龄而丢失并因此引起老花的主因素。

本说明书假定了如何发生晶状体挠性的这种丢失以引起老花的不同理论，但本发明并不受此约束。一般而言，假定晶状体的结构(而非晶状体的材料属性)在挠性的丢失和所产生的老花方面比以前所理解的起更大的作用。因此，与上面给出的本领域中的现有研究的教导相反，材料弹性不是老花的支配性起因。相反，假定晶状体的结构和该结构随着年龄的改变是老花的支配性起因。因此，在不被该理论限制或约束的情况下，本发明公开了各种方法和系统，这些方法和系统至少部分地基于晶状体的结构和晶状体随着老化而发生的结构改变，提供激光治疗以增大晶状体的挠性。本发明还公开了提供激光治疗以增大晶状体的挠性，这些激光治疗主要基于晶状体的结构和晶状体随着老化而发生的结构改变。

因此，通过查看和检查简单的假设模型，可以出于示例性目的来说明本说明书的假定理论。还应了解，该假设模型仅仅用于说明当前的理论，而不是预测晶状体将如何对激光脉冲作出反应和/或结构改变。为了理解结构本身可以是如何重要，考虑非常薄的木板，即4英尺乘4英尺见方但0.1英寸厚的木板。该薄木板不是很坚固并且如果在一端受到稳固的保持，不费很大力气就能显著弯曲该薄板。现在考虑摞起来的五个相同的这种0.1英寸厚的板，但它们并未紧固或绑在一起。强度可能增大，对于相同的力，会发生略小的偏转。现在考虑采用这五个相同的板并利用许多螺丝钉或通过利用非常强力的胶将它们紧固在一起，或者通过利用许多C型夹将它们绑定(bind)在一起。所绑定的板的强度高的多并且由同一力所造成的偏转将小的多。

不必说，该简单模型反映了晶状体的复杂行为，我们一般假设当考虑(尤其是接近两极(AP轴)的)晶状体材料的体积(其基本上被由于老化所引起的增大的摩擦和紧缩所绑定)时，将那些绑定层分成基本上未绑定的层将会增大那些层针对同一施加力的偏转并因此增大晶状体的挠性。然而，申请人并不认为要被当前理论所绑定，其仅被提供用于提升技术，并且不应认为且不会限制或缩小本发明的范围。

因此，进一步利用用于说明目的的该模型，在对老花的现有理论和治疗之下，方向主要针对材料属性(即堆叠材料的模量)，而非堆叠的结构(即这些层是否被绑定在一起)。另一方面，当前所假定的理论集中于结构特征和改变这些特征对挠性所产生的影响。

一般而言，当前的老花治疗趋于集中于用于增大自然晶状体的调节幅度的可替换物。这些治疗包括被设计用于改变眼睛内的位置的新一类的人工调节眼内镜头(IOL’s)，例如Eyeonics CRYSTALENS；然而，其仅提供物方测量的调节幅度的大约1个屈光度，而许多从业者目前认为需要3个或更多个屈光度来恢复对近处和远处物体的正常视觉功能。此外，研究者在寻找利用合成材料来再填充晶状体囊的技术和材料。另外，当前的用于植入人工调节IOL’s的外科技术是针对白内障的更严重状况所开发的技术。相信由于该侵入外科技术的风险，从业者当前不愿对可以简单地佩戴阅读眼镜来矫正近视力缺乏的患者利用调节IOL来替代患者的清晰但老花的自然晶状体。然而，可植入的器件和填充材料的发展可能提供更大级别的调节幅度。为了更好地利用这种器件改进，并增大现有可植入器件的调节幅度，这里提供了改进的外科技术作为本发明的一部分。

通常由于眼睛的长度太长(近视)或太短(远视)所引起的屈光不正是影响大约一半人口的另一非常常见的问题。由Trokel和L’Esperance所提出并由Frey等人所改进的对角膜的激光手术的确提供了对屈光不正的有效治疗，但是诸如更高程度的屈光不正(尤其是远视)、薄角膜或者例如由老花所引起的随着时间而改变的屈光不正之类的因素大大限制了激光角膜手术的临床使用。

发明内容

这里提供的是本发明的实施例。因此，提供了一种用于治疗晶状体的状况的系统，大体上包括：激光器，用于提供激光束，该激光束具有足以对眼睛的晶状体组织提供治疗效果的功率；衰减器，该衰减器可定位在第一位置和第二位置之间；激光聚焦光学装置；扫描仪；控制系统；以及距离确定系统，其中，当衰减器位于第一位置时，其不将激光束的功率降低到治疗效能以下，并且当衰减器位于第二位置时，其将激光束的功率降低到治疗效能以下，但仍然具有足以用于距离确定的功率。该系统还可以包括用于将激光束递送到眼睛的晶状体的预定发射图案。当激光束经过系统到达眼睛时，用于治疗效果的激光功率可以足以超过眼睛的晶状体的LIOB(如具体实施方式中所定义的)。激光的功率与衰减器的效果相结合，使得当衰减器位于第一位置时，经过所述系统的激光束不超过眼睛的晶状体的LIOB。

此外，提供了一种用于确定晶状体的位置的系统，大体上包括激光器、衰减器、用于感测已经经过衰减器和眼睛的至少一部分晶状体的激光束的装置、激光聚焦光学装置、扫描仪、控制系统，并且所述控制系统包括用于至少部分地基于感测装置获得的数据来确定晶状体囊的位置的装置。所述控制系统还可以包括用于将来自激光器的激光束递送到眼睛的晶状体的发射图案。衰减器还可在第一位置和第二位置之间移动。此外，当衰减器位于第一位置时，激光束经过衰减器，并且当衰减器位于第二位置时，激光束不经过衰减器。

此外，提供了一种用于将激光束递送到眼睛的晶状体的系统，大体上包括用于产生激光束的激光器、扫描仪、用于将来自激光器的激光束定向到眼睛的晶状体的光学路径、用于确定晶状体的位置的装置以及控制系统，所述装置包括扫描激光照明源和衰减器，所述控制系统用于将激光束聚焦到所述眼睛的晶状体中的位置，并且所述位置至少部分地基于从确定装置获得的信息。

还提供了一种用于将激光束递送到眼睛的晶状体的系统，大体上包括用于产生激光束的激光器、扫描仪、聚焦光学装置、用于确定晶状体的位置的装置以及控制系统，所述控制系统能够以发射图案在眼睛的晶状体中定向激光束，所述发射图案部分地基于自然的人晶状体的几何图形，并且所述控制系统能够部分地基于由确定装置提供的信息，在眼睛的晶状体中聚焦发射图案的发射。在该系统中，用于确定晶状体的位置的装置可以包括距离确定系统。此外，在该系统中，用于确定晶状体的位置的装置可以向控制器提供数据，该数据至少部分地形成用于防止激光在晶状体的后表面上聚焦的基础。

还提供了一种用于将激光束递送到眼睛的晶状体的系统，大体上包括用于产生治疗激光束的激光器、扫描仪、聚焦光学装置、用于将激光束以发射图案定向到眼睛的晶状体的控制系统、和衰减器，衰减器可定位在用于将激光束的功率降低到治疗效果以下的激光束的路径中，经过衰减器之后的激光束由扫描仪扫描，并且治疗激光束由扫描仪扫描。

基于在这些说明书和附图中给出的教导，本领域普通技术人员将会认识到有这些教导的各种实施例和实现方式来实践本发明。因此，发明内容中的实施例不是要以任何方式来限制这些教导。

附图说明

图1和图1A是人眼的剖视图。

图2是根据本发明教导的一种用于将激光束发射图案递送到眼睛的晶状体的系统的示意框图。

图2A是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案递送到眼睛的晶状体的系统的一部分的示例性组件的示意框图。

图2B是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案递送到眼睛的晶状体的系统的一部分的示例性组件的示意框图。

图2C是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案递送到眼睛的晶状体的系统的一部分的示例性组件的示意框图。

图2D是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案递送到眼睛的晶状体的系统的一部分的示例性组件的示意框图。

图2E是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案递送到眼睛的晶状体的系统的一部分的示例性组件的示意框图。

图3是晶状体的与AP轴正交的前表面的图，其图示出具有花状形状的激光束发射图案，该形状的轮廓一般大约遵循从纤维末端的纤维长度的最后15％。

图4A、4B、4C、4D和4E的图表示基于胎核(三缝分支核)的结构的、用于激光发射图案的开发的几何形状在其从后视图4A旋转直至前视图4E时的正视图。

图5A、5B和5C的图分别表示基于婴幼儿核(六缝分支核)的结构的、用于激光发射图案的开发的几何形状的后面、侧面和前面正视图。

图6A、6B和6C的图分别表示基于青少年核(九缝分支核)的结构的、用于激光发射图案的开发的几何形状的后面、侧面和前面正视图。

图7A、7B和7C的图分别表示基于成人核(12缝分支)的结构的、用于激光发射图案的开发的几何形状的后面、侧面和前面正视图。

图8和图8A是成年人晶状体的透视剪切图，其表示根据本发明教导的基本上同心壳体的布置。

图9是与Burd所开发的模型有关的晶状体的剖视图。

图10是基于Burd所开发的模型的晶状体的剖视图。

图11是基于Burd所开发的模型的晶状体的剖视图。

图12是基于Burd所开发的模型的晶状体的剖视图。

图13是晶状体的剖视图，示出根据本发明教导的壳体激光发射图案的布置。

图14是晶状体的剖视图，示出根据本发明教导的壳体激光发射图案的布置。

图15是晶状体的剖视图，示出根据本发明教导的部分壳体激光发射图案的布置。

图16是晶状体的剖视图，示出根据本发明教导的部分壳体激光发射图案的布置。

图17是晶状体的剖视图，示出根据本发明教导的壳体激光发射图案的布置。

图18-24是晶状体的剖视图，示出根据本发明教导的体积去除激光发射图案的布置。

图25是晶状体的剖视图，示出根据本发明教导的立方体激光发射图案的布置。

图26-27是晶状体的剖视图，示出根据本发明教导的梯度折射率改变激光发射图案的布置。

图28A、28C和28E是示出在本发明的晶状体的前面部分上的激光缝切割发射图案的图。

图28B、28D和28F是分别图示出图28A、28C和28E的发射图案的有关布置的图。

图29是图示出在同一晶状体中执行的情况下，图28A、28C和28E的发射图案的有关布置的图。

图30A-30D是晶状体的剖视图，图示出本发明的撕囊术(capsulorhexis)发射图案。

图31A-31D是图示出年轻的和年老的梯度折射率行为的关系的图。

图32-40是图示出激光发射图案的晶状体的剖视图。

图41-42是图示出垂直激光发射图案的晶状体的剖视图。

图43是激光递送测距系统的示意框图。

图44是用于图43的系统的返回信号的图示。

图45是图示出激光脉冲和突发串的图。

具体实施方式

一般而言，本发明提供了用于增大自然晶状体的调节幅度和/或改变自然晶状体的屈光力和/或允许去除自然晶状体的清晰或白内障晶状体材料的系统和方法。因此，如图2所一般地示出，提供了用于将激光束发射图案递送到眼睛的晶状体的系统，其包括：患者支撑物201；激光器202；用于递送激光束的光学装置203；用于以特定图案将激光束递送到晶状体的控制系统204，该控制系统204与线205所表示的系统其他组件相关联和/或与其有接口连接；用于确定晶状体相对于激光的位置的装置206，该装置206接收眼睛的晶状体的图像211；以及激光患者接口207。

患者支撑物201安置患者身体208和头209，以与用于递送激光束的光学装置203接口连接。

一般而言，激光器202应当提供具有一定波长的束210，该波长经过角膜、房水和晶状体透射。该束应当具有短脉冲宽度并具有能量和束大小以产生光分裂(photodisruption)。因此，这里使用的术语激光发射或者发射(shot)指的是被递送到产生光分裂的位置的激光束脉冲。这里所使用的术语光分裂基本上指的是由激光使物质向气体的转换。具体而言，可以采用大约300nm至2500nm的波长。可以采用从大约1费秒至100皮秒的脉冲宽度。可以采用从大约1纳焦至1毫焦的能量。脉冲速率(也称为脉冲重复频率(PRF)和以赫兹为单位测量的每秒的脉冲)可以从大约1KHz至几GHz。一般而言，在商业激光设备中，较低的脉冲速率对应于较高的脉冲能量。取决于脉冲宽度和能量密度，可以使用各种激光器类型来引起眼睛组织的光分裂。因此，这种激光器的示例将包括：DelmarPhotonics Inc.的Trestles-20，其是具有范围在780至840nm的波长范围、小于20费秒的脉冲宽度、大约100MHz PRF和2.5纳焦的钛宝石(Ti：蓝宝石)振荡器；Clark CPA-2161，其是具有775nm的波长、小于150费秒的脉冲宽度、大约3KHz PRF和850微焦的经放大的Ti：蓝宝石；IMRAFCPA(光纤啁啾脉冲放大)μJewel D系列D-400-HR，其是具有1045nm的波长、小于1皮秒的脉冲宽度、大约5MHz PRF和100纳焦的Yb：光纤振荡器/放大器；Lumera Staccato，其是具有1064nm的波长、大约10皮秒的脉冲宽度、大约100KHz PRF和100微焦的Nd：YVO4；LumeraRapid，其是ND：YVO4，具有1064nm的波长、大约10皮秒的脉冲宽度并且可以包括一个或多个放大器以在25KHz至650KHz之间的PRF上实现大约2.5至10瓦的平均功率，并且还包括可以对两个分离的50MHz脉冲列进行门控(gate)的多脉冲能力；以及IMRA FCPA(光纤啁啾脉冲放大)μJewel D系列D-400-NC，其是具有1045nm的波长、小于100皮秒的脉冲宽度、大约200KHz PRF和4微焦的Yb：光纤振荡器/放大器。因此，这些激光器和其他类似的激光器可以用作治疗激光器。

一般而言，用于将激光束递送到眼睛的自然晶状体的光学装置203应当能够在x、y和z维度上以精确和预定的图案来向自然晶状体提供一系列的发射。该光学装置还应当提供预定的束点大小以利用到达自然晶状体的激光能量来引起光分裂。因此，该光学装置可以包括但不限于：x y扫描仪；z聚焦设备；和聚焦光学装置。该聚焦光学装置可以是传统的聚焦光学装置和/或平面场光学装置和/或远心光学装置，这些装置各自具有相应的计算机控制的聚焦，以使得实现x、y、z维度上的校准。例如，x y扫描仪可以是一对具有位置检测器反馈的闭环电流计。这种x y扫描仪的示例可以是Cambridge Technology Inc.Model 6450、SCANLAB hurrySCAN和AGRES Rhino扫描仪。这种z聚焦设备的示例可以是Phsyik InternationalPeizo聚焦单元Model ESee Z聚焦控制和SCANLAB varrioSCAN。

一般而言，用于递送激光束的控制系统204可以是任何计算机、控制器和/或能够选择并控制x y z扫描参数和激光点火的软件硬件组合。这些组件通常可以至少部分地与电路板相关联，这些电路板与x y扫描仪、z聚焦设备和/或激光器有接口连接。控制系统也可以(但不是必须)进一步具有对系统的其他组件进行控制以及维护数据、获得数据和执行计算的能力。因此，控制系统可以包含程序，这些程序对激光进行指引使其通过一个或多个激光发射图案。

一般而言，用于确定晶状体相对于激光的位置的装置206应当能够确定关于激光和晶状体的各部分的相对距离，该距离被患者接口207维持为恒定。因此，该组件将提供用于确定所有三个维度上晶状体相对于扫描坐标的位置的能力。这可以通过若干方法和装置来实现。例如，晶状体的xy对中可以通过下述方式来实现：利用共同瞄准线(co-boresighed)相机系统和显示器观察晶状体，或者通过利用直接查看光学装置然后人工地将患者的眼睛定位到已知的中心。然后可以通过利用光学三角测量或激光和ccd系统的测距设备(例如Micro-Epsilon opto NCDT 1401激光传感器和/或Aculux Laser Ranger LR2-22)来确定z位置。三维查看和测量装置的使用也可以用于确定晶状体的x、y和z位置。例如，来自VisionEngineering的Hawk三轴非接触测量系统可以用于进行这些确定。可以用于确定晶状体的位置的装置的又一示例是三维测量装置。该装置可以包括可查看基准和自然晶状体的相机，并且还可以包括用于照明自然晶状体的光源。这种光源可以是结构化光源，例如被设计为基于几何形状来生成三维信息的裂隙(slit)照明。

系统的另一个组件是激光患者接口207。该接口应当在包括确定x y z位置的测量步骤和以发射图案来向晶状体递送激光的递送步骤在内的过程期间，使自然晶状体和激光之间的x、y、z位置保持固定。该接口设备可以包含透光夷平器(applanator)。该接口的一个示例是抽吸环夷平器，该抽吸环夷平器被固定到眼睛的外表面，然后被定位到激光光学机壳，从而固定激光、眼睛和自然晶状体之间的距离。用于三维查看和测量装置的基准标记可以被置于该夷平器上。此外，夷平器的下表面和角膜之间的接口可以是可观察的，并且这种观察可以用作基准。激光患者接口的另一个示例是具有下环(lower ring)的设备，该设备具有使接口附到眼睛上的抽吸能力。该接口还具有扁平底部，该扁平底部压向眼睛以使眼睛的形状变平。该扁平底部由透射激光束并且优选地(尽管不是必要的)在可见光谱中透射眼睛的光学图像的材料构成。上环(upper ring)具有用于与激光光学装置的机壳相接合的结构，和/或沿着激光束的路径与激光具有已知距离并且相对于激光固定的某种结构。这种设备的其他示例在US D462442、US D462443和US D459807S中被一般地公开，其公开内容通过引用结合于此。作为夷平器的替换物，接口可以是角膜形透明元件，借助该角膜形透明元件，角膜直接与接口接触或者在其间包含接口流体。

在图2A中部分地示出例如利用用于递送激光束的专门光学装置203和用于确定晶状体的位置的装置206的示意性组合。图2A是图2的系统配置的更详细示意图。因此，图2A的示例提供了激光器202和用于递送激光束的激光光学装置203，该光学装置包括扩束器望远镜220、z聚焦机构221、合束器222、x y扫描仪223和聚焦光学装置224。图2A中还提供了中继光学装置230、也可以包括缩放的相机光学装置231和ccd相机232，这些组件形成三维查看和测量装置的一部分。此外，这些组件231和232与光源233和扫描仪223一起是用于确定晶状体的位置的装置206。

图2A的这种组合在仅用单个ccd相机232的情况下利用x y扫描仪223来创建晶状体的立体视觉图像。眼睛213的光学图像211，具体而言是眼睛213的自然晶状体103的光学图像，被沿着路径211传递。该路径211与激光束210沿着同一路径，从自然晶状体103至激光患者接口207、聚焦光学装置224、x y扫描仪223和合束器222。图2A的这种组合还包括激光患者接口207和光源233，光源233例如可以是均匀照明、裂隙照明或者其他被设计为提高三维精度的结构化光源。该光源出于确定晶状体的三维位置的目的而部分地提供患者眼睛的自然晶状体的照明。因此，来自相机的立体视觉图像和/或信息被发送到控制器和/或计算机(图2a中未示出)，以供进一步处理和用于确定晶状体的三维位置。立体图像可以被通过命令扫描仪转到名义左边位置并在该位置处暂停来生成，然后以电子方式触发相机和控制器以捕捉并存储左边图像；然后命令扫描仪/相机/控制器类似地捕捉并存储右边图像。可以以周期性方式来重复该顺序。这些左边和右边图像可以由处理器来处理以生成晶状体的位置和形状。左边和右边图像可以利用立体视频监视器来显示。相机图像或立体图像也可以用于测量患者晶状体中的缝(suture)几何形状和方向，其可以用于确定基于缝的发射图案的参数并将基于缝的发射图案与患者的晶状体缝几何形状和方向对准。图2A所示的组合提供了可以用于确定晶状体的形状(包括其前后表面)的三维信息。该信息也可以用于使晶状体的结构(包括缝)可视化。此外，关于从图2A的组合获得的晶状体的信息还可以用于确定激光发射图案和相对于晶状体形状和/或结构的激光发射布置。

图2和图2A-2E是示意框图，因此其中所图示的组件的相对位置和间隔是示例性的。因此，这些组件彼此的相对布置可以变更，并且它们的功能和组件的全部或一部分可以被组合。

图2B-2E是图2的系统的一部分的更详细实施例。在这些图以及图2和图2A中使用相似的标号，因此这些标号具有相同的含义。因此，图2B-2E提供了用于递送激光束的光学装置203和用于确定晶状体的位置的装置206的其他示例和组合。

图2B是具有用于确定晶状体的位置的装置206的系统的一部分的示意框图，该系统采用扫描激光照明源。因此，提供了激光照明源235、扩束器和聚焦光学装置236、照明激光路径237和相机238，相机238用于查看由激光照明源所照明的晶状体103。组件235以及扫描仪223和相机238相结合，作为用于检测晶状体位置的装置206。

激光照明源235可以是任何可见或近红外激光二极管，优选地具有用于更小散斑(speckle)的短相干长度。例如，激光器可以是Schafter+Kirchhoff Laser(90CM-M60-780-5-Y03-C-6)，或者可以从StockerYale获得，并且也可以带有聚焦光学装置。在操作中，x y扫描仪223扫描从照明激光器235进入聚焦光学装置224、通过患者接口207并到达晶状体103上的束。因此，来自照明激光器235的束遵循照明激光路径237。扩束器聚焦光学装置236与聚焦光学装置224相结合地提供了高F数、慢聚焦束和长景深。景深大约等于激光照明束通过晶状体103的路径长度。因此，在晶状体103的前面和后面产生小的且大小近似相等的斑点。主要在一个轴上以与相机238的曝光时间相比足够快的速率来成行地扫描照明激光束，以使得扫描照明激光束在曝光时间期间像裂隙照明源那样动作。对于相机238随后的曝光或帧，照明激光束被扫描至不同的位置，从而随着时间照明整个晶状体。这可以作为具有不同x位置曝光的一系列y扫描线而发生，或者这些线可以被径向扫描，而每一次曝光处于不同的角度。根据对来自这样获得的所有这些图像的数据的分析，可以确定前后表面的三维位置和形状以及这些表面之间的晶状体材料的散射幅度的空间分布。该信息可以由控制系统来处理并且用于甄别(screen)患者并实现激光发射图案。

图2C是具有用于检测晶状体位置的装置206的系统的一部分的示意框图，该系统采用双相机。因此，提供了左相机241和右相机242。组件241、242和233是用于检测晶状体位置的装置206。

图2C的系统利用双相机立体查看技术来提供患者护理能力，并获得用于确定晶状体位置和/或形状的图像和数据。根据对来自这样获得的图像的数据的分析，可以确定前后表面的三维位置和形状，以及这些表面之间的晶状体材料的散射幅度的空间分布。该信息可以由控制系统来处理并且用于甄别患者并实现激光发射图案。

图2D是具有用于检测晶状体位置的装置206的系统的一部分的示意框图，该系统采用结构化照明。因此，提供了结构化光源245和具有镜头247的相机246，相机246用于查看结构化光源。组件245和246相结合是用于检测晶状体的位置的装置206。

图2D的系统利用结构化光源和相机来提供患者护理能力，并获得用于确定晶状体位置和/或形状的图像和数据。根据对来自这样获得的图像的数据的分析，可以确定前后表面的三维位置和形状以及这些表面之间的晶状体材料的散射幅度的空间分布。该信息可以由控制系统来处理并且用于甄别患者并实现激光发射图案。

图2E是具有用于检测晶状体位置的装置206的系统的一部分的示意框图，该系统采用结构化照明和双相机。因此，提供了结构化光源245、用于查看结构化光源的相机246、用于相机246的镜头247、左相机241和右相机242。组件245和246相结合作为用于检测晶状体位置的装置206。组件241、242相结合作为用于提供患者护理的装置，其包括监视能力。该组合241、242也可以提供用于确定晶状体位置的信息和/或数据。

图2E所图示的系统中的组件的组合提供用于优化晶状体的位置的确定精度的能力，同时还提供分离地和/或独立地优化患者护理的能力。患者护理包括但不限于眼睛及其周围区域的可视化、诸如附接抽吸环、涂滴眼液(ophthalmic drop)、利用仪器和针对手术来定位患者之类的过程。在一个实施例中，结构化光源245可以是具有聚焦和结构化光投射光学装置的裂隙照明，例如S chafter+Kirchhoff Laser Macro Line Generator Model13LTM+90CM(型号为13LTM-250S-41+90CM-M60-780-5-Y03-C-6)或者StockerYale Model SNF-501L-660-20-5。在该实施例中，结构化照明源245还包括扫描装置。结构化光源245的另一实施例可以是投射在晶状体上的固定栅格图案。根据对来自这样获得的图像的数据的分析，可以确定前后表面的三维位置和形状以及这些表面之间的晶状体材料的散射幅度的空间分布。该信息可以由控制系统来处理并且用于甄别患者并实现激光发射图案。

当使用扫描裂隙照明时，操作包括在晶状体的一侧上定位裂隙、拍摄图像然后将裂隙移动大约一个裂隙宽度、然后拍摄另一图像以及然后重复该顺序直到整个晶状体被观察。例如，100μm的裂隙宽度可以在90张图像中扫描名义上9mm的扩张瞳孔直径，这利用30Hz帧率相机会耗费大约3秒。为了在单张图像中不重叠地获得前后表面的图像，裂隙应当与AP轴有夹角，即，裂隙不应与该轴平行。名义裂隙角度可以与AP轴大约成15至30度。可以使用在相机灵敏度内的任何可见或近IR波长源。优选地用低相干长度源以降低散斑噪声。

图2E所示出的结构化光照明子系统的另一实施例是以公知的所谓的Scheimpflug配置来布置结构化光照明源245、结构化光相机246和用于结构化光相机的镜头247。简言之，Scheimpflug条件表明，在给定对象、镜头和图像的情况下，如果对象平面、镜头平面和图像平面在同一条线上相交，则对象平面被锐利地成像在图像平面中。结构化光源245以一个角度或多个角度将一条线或多条线投射到眼睛晶状体103上。在眼睛晶状体103处散射的光形成将由镜头247成像并将被聚焦到相机系统246的对象。由于眼睛晶状体103中受到裂隙照明的图像可以相对于相机镜头247和相机246成大角度，因此这呈现了相机的大景深并且整个裂隙图像在相机处可以不是锐聚焦。通过使相机镜头和相机以一个角度或多个角度倾斜以满足Scheimpflug条件，沿着被照明平面的图像可以是锐聚焦。或者，相机和/或镜头可以被倾斜以使得受到裂隙照明的图像平面和相机焦平面之间的角度被减小，从而改善焦深锐度，但是可能不满足Scheimpflug条件。这些配置还可以通过减小光学路径的孔径来改善锐度，从而增大系统的F#。这些角度将取决于裂隙束与眼睛所成的角度。这将增大对象处的景深、来自裂隙照明器的散射光，并且允许其通过镜头而成像到相机的图像平面上并对于对象的整个深度而言保持准焦。

还提供了对诸如裂隙照明之类的结构化光照明和接收系统的使用，该系统除了三维地测量前后晶状体表面的位置和形状之外，还可以用作用于确定候选患者对激光晶状体手术的适合性的甄别工具。因此，来自结构化光系统的光被朝着主体镜头(subject lens)定向。然后评估所接收的分布在整个晶状体中的散射光的幅度以检测超过阈值的散射区域，所述阈值是可能会妨碍激光手术的散射水平。因此，可以检测或评估可能妨碍或降低过程功效的晶状体散射畸形。晶状体的这种散射畸形可以包括但不限于白内障、前期白内障和非白内障组织。这种散射畸形可能位于整个晶状体中，或者可能限于晶状体的特定区域。例如，图2A-2E的系统可以与控制器和/或处理器协同，用作这种结构化光照明和接收系统。

结构化光照明和接收系统可以包含在外科激光系统中，或者其可以是用于评估候选患者对激光晶状体手术的适合性的分离单元。这种结构化光照明和接收系统的商业上可得的示例是Ziemer Ophthalmic Systems的GALILEI Dual Scheimpflug Analyzer和the Oculus，Inc.的PENTACAM。相信这些系统无法用于确定晶状体相对于治疗激光的位置。然而，来自这些系统的晶状体形状数据可以被获得，然后与诸如图2A-2E的系统之类的系统所提供的位置数据结合使用。

适合性的意思是激光晶状体手术对于特定患者的晶状体可能是合适的(indicated)或不合适的(contra-indicated)。另外，还意味着取决于畸形的位置、发射图案、发射图案的布置和发射图案的预期效果，某些发射图案和/或发射图案的组合和布置可能是合适的或不合适的。可能显著地妨碍激光发射图案的期望效果的畸形会使激光发射图案是不合适的。因此，例如，对于具有后面散射畸形的患者，对该特定晶状体的前面的激光手术可以是合适地，例如图20所示的图案，而对后面的激光手术可以是不合适的，例如图21所示的图案。

为了确保晶状体的激光治疗不冲击(impinge)前囊或后囊，也不在囊的某一距离内造成冲击，以确保活细胞不受任何光分裂发射的扰动，需要束递送引导系统。眼睛手术状况的限制在于晶状体具有未知的梯度折射率，已经显示该梯度折射率在很大程度上取决于年龄。为了精确地体外测量后表面，必须透过前表面和具有梯度折射率的块纤维材料来进行观察以看到后表面。以前的技术具有检查分离测量仪器来测量晶状体形状，这些仪器都受累于这种未知的梯度折射率现象。因此，本说明书提供了一种新的方法来测量晶状体的前面和后面的形状。该方法还提供了激光治疗，这种激光治疗将分离测量设备的系统误差最小化并且还将由于晶状体的未知梯度折射率引起的误差最小化。

图43中示出一种示例性系统，该系统例如利用用于递送激光束的特定光学装置和用于确定晶状体(具体而言，晶状体的前囊和后囊)的位置的装置。因此，图43的示例提供了激光器4302和激光光学装置4303，该光学装置包括扩束器望远镜4320、偏振分束器4322、z聚焦模块或机构4321、偏振器1/4波片4323、x y扫描仪4324和成像或聚焦光学装置4325。因此，如图43所示，激光束路径4310部分地从扩束器望远镜4320传至偏振分束器4322、至z聚焦模块或机构4321、至偏振器1/4波片4323、至x y扫描仪4324然后至成像或聚焦光学装置4325。还提供了距离检测器组件4306，其包括光学检测器4330、模拟电子装置4331和数字电子和控制装置4332，光学检测器4330接收沿着路径4311的返回激光束并产生模拟输入信号4312，模拟电子装置4331接收模拟输入信号4312并产生模拟输出信号4313，数字电子和控制装置4332接收模拟输出信号4313并产生控制信号4314，该控制信号被z聚焦模块或机构4321接收。还提供了用于距离检测器的激光束路径4311。还提供了衰减器4340，其可以在激光被衰减的位置4340a和激光未被衰减的位置4340b之间移动。提供了激光患者接口4307。

图43是示意框图，因此其中所图示的组件的相对位置和间隔是示例性的。因此，这些组件彼此的相对布置可以变更，并且它们的功能和组件的全部或一部分可以被组合。

该方法利用将被用作透射者/照明者的治疗激光的衰减版本。提供了被同时双向偏振(polarization duplexed)到单个收发器路径4311/4310中的光学接收器4322，其与治疗激光利用到眼睛的同一光学路径。在这种方式下，收发器路径穿过提供用于光分裂的小斑点尺寸的Z聚焦机构4321和成像光学装置4325，但是由于衰减器而不会进行光分裂。收发器束因此在整个晶状体体积中是可扫描的。

在衰减器处于位置4340a的情况下，AC周期抖动(dither)被随着时间而施加到Z幅度上。因而保持x和y坐标不变而使焦点移动，从晶状体的前表面之上，通过晶状体到达后表面，然后稍微超出。在这种方式下，对于任何x y坐标，所返回的激光束的幅度将具有显著的改变，该改变将被光学检测器4330检测到。因此，将提供模拟输入信号4312、模拟输出信号4313和控制信号4314。这种改变将与晶状体外表面对应。在图44中提供了这种改变的示例，其中4401表示在焦点位于晶状体的前表面之上时的返回信号，4402表示在焦点移动通过前晶状体囊时的信号，4403表示在焦点位于晶状体中时的信号，4404表示在焦点移动通过后晶状体囊时的信号，且4405表示在焦点超出晶状体(在晶状体后面)时的信号。此外，如以下段落中更详细的描述，可以利用伺服对晶状体的任何x y坐标以预定偏置来锁定z方向焦点，以防止治疗激光使晶状体囊处或其附近的材料分裂。

抖动可以是Z聚焦组装件的Z幅度随时间抖动的斜坡的、锯齿的、或简单符号(simple sign)的波(幅度大约是几十至几百μm)，然后在Z方向上将Z聚焦模块从角膜之上向下偏置到前囊(通常是几mm)，直到收发器4330从前囊收到越来越强的周期信号返回4402。与均匀房水相比，房水和晶状体囊之间的折射率改变以及来自囊或纤维组织的有限散射提供了由光学接收器感测的光学返回信号。随着抖动且聚焦的收发器被向下Z偏置并接近囊的边缘，接收器中所检测到的周期信号会增大。当Z焦点被推入到纤维质中时，抖动信号将达到最大值，然后开始减小。Z聚焦偏置和信号“S-Curve”的前沿用于形成鉴别器功能，其可以提供取决于方向的误差信号来驱动Z聚焦偏置，以通过闭环伺服技术来使囊边缘处的抖动信号返回最大化。一旦Z偏置环(主要是距离伺服)闭合，则收发器焦点将会在Z偏置中跟踪前囊上的任何位置。在Z偏置环闭合且跟踪之后，x和y扫描现在可以完成，并且针对每一个x，y位置所跟踪的Z偏置位置的记录实质上将会创建前表面的三维图。足够地慢以不破坏Z偏置跟踪器上的锁定的XY扫描图案可以以螺旋或其他图案从前极向外至大约刚好小于瞳孔直径处进行扫描，以在瞳孔限制的晶状体直径上创建相当均匀的采样的三维图。一旦这种前面数据被捕捉，XY可以返回到0，0，然后打开环并命令Z偏置朝着后极进一步向下，并且在后囊和玻璃体之间的界面处将再次发生信号增大，尽管可能发生符号改变。同样，Z偏置环现在可以锁定到后囊并跟踪后囊，并且类似的xy扫描可以用于绘制后面晶状体形状。

该技术的显著优点在于，因为并不真正记录晶状体表面的绝对XYZ形状，而是在后囊所在的每个XY处、在任何和任意未知梯度存在时、在治疗束的同一波长处所必须的Z命令，所以晶状体的未知梯度折射率不会给该测量带来误差。这意味着晶状体的形状是在没有系统误差的情况下以与治疗激光完全相同的坐标来限定的，这是因为其是相同的，但是衰减后的激光被用作透射者，其具有相同的Z聚焦组装件和相同的成像光学装置。

图4A-4E图示出在晶状体的胎核415中所发现的结构的环境中的三分支形即Y形缝几何形状。因此，这些图提供了如层130所示结构(其包括图1A的层122)的更详细视图。在图4A-4E中，晶状体的内部层的视图被从晶状体的后侧图4A逐步旋转到前侧图4E。因此，晶状体的该层具有三条后缝线401、402和403。该层还具有三条前缝线412、413和414。前缝线比后缝线长，并且当沿着前后(AP)轴411来查看时，这些线是交错的。晶状体纤维形成核的层，并由线404示出，应当理解，这些仅是示例性线，在晶状体的实际自然层中将会存在更多倍的纤维。为了帮助图示核的该层的结构和几何形状，代表性的纤维405、406、407、408、409和410已被夸大并在图4A-4E中被各个画上阴影。因此，当晶状体核的视图从这些代表性纤维的后面旋转到前面时，它们彼此的关系和它们与缝线的关系被图示。

前侧的缝线的长度大约是它们所在的层或壳体的赤道半径的75％。后侧的缝线的长度大约是相应前缝线的长度的85％，即该壳体的赤道半径的64％。

这里所使用的术语“基本上遵循”可以描述晶状体的外表面和胎核415形状的关系。胎核是双凸形状的。晶状体的前侧和后侧具有不同的曲率，前侧更平。这些曲率大体上遵循晶状体的皮层和外部层和一般形状的曲率。因此，晶状体可以被视为成层结构，其由端对端地布置以基本上形成同心或嵌套壳体的长月牙纤维细胞构成。

如下面的段落中通过以下示例所更详细说明的，本发明利用晶状体层、纤维和缝线的这种和进一步提出的几何形状、结构和定位来提供激光发射图案，以增大晶状体的调节幅度。尽管不受该理论约束，但是目前相信，与晶状体和晶状体纤维的材料属性相比，是晶状体和晶状体纤维的结构、定位和几何形状引起了调节幅度的丢失。因此，这些图案被设计来改变和影响该结构、定位和/或几何形状以增大调节幅度。

图5A-5C图示出在晶状体的核515的婴幼儿层中所发现的结构的环境中的六分支或星形缝几何形状。因此，这些图提供了如图1A的层124所示结构的更详细视图。在图5A-5C中，晶状体的层的视图被从后侧图5A旋转到侧视图图5B并旋转到前侧图5C。因此，核的该层具有六条后缝线501、502、503、504、505和506。核的该层还具有六条前缝线509、510、511、512、513和514。前缝线比后缝线长，并且当沿着AP轴508来查看时，这些线是交错的。晶状体纤维形成核的层，并由线507示出，应当理解，这些仅是示例性线，在晶状体的实际自然层中将会存在更多倍的纤维。

晶状体的外表面形状基本上遵循婴幼儿核515，其是双凸形状的。因此，晶状体的该层的前侧和后侧具有不同的曲率，前侧更平。这些曲率一般遵循晶状体的皮层和外部层和一般形状的曲率。这些曲率一般也遵循胎核415的曲率。因此，晶状体可以被视为成层结构，其由端对端地布置以基本上形成同心或嵌套壳体的长月牙纤维细胞构成，婴幼儿核515将胎核415嵌套在其中。随着经过青少年期的继续发展，另外的纤维层生长，其包含的缝在6条和9条缝之间。

图6A-6C图示出在晶状体的核611的青少年层中所发现的结构的环境中的九分支或星形缝几何形状。因此，这些图提供了如图1A的层126所示结构的更详细视图。在图6A-6C中，晶状体的层的视图被从后侧图6A旋转到侧视图图6B并旋转到前侧图6C。因此，核的该层具有九条后缝线601、602、603、604、605、606、607、608和609。核的该层还具有九条前缝线612、613、614、615、616、617、618、619和620。前缝线比后缝线长，并且当沿着AP轴610来查看时，这些线是交错的。晶状体纤维形成核的层，并由线621示出；应当理解，这些仅是示例性线，在晶状体的实际自然层中将会存在更多倍的纤维。

角膜的外表面遵循青少年核611，其是双凸形状的。因此，该层的前侧和后侧具有不同的曲率，前侧更平。这些曲率一般遵循晶状体的皮层和外部层和一般形状的曲率。这些曲率一般也遵循被嵌套在青少年核611中的胎核415和婴幼儿核515的曲率。因此，晶状体可以被视为成层结构，其由端对端地布置以基本上形成同心或嵌套壳体的长月牙纤维细胞构成。随着经过成人期的继续发展，另外的纤维层生长，其包含的缝在9条和12条缝之间。

图7A-7C图示出在晶状体的核713的成人层中所发现的结构的环境中的十二分支或星形缝几何形状。因此，这些图提供了图1A中所示的成人层128的更详细视图。在图7A-7C中，晶状体的层的视图被从后侧图7A旋转到侧视图图7B并旋转到前侧图7C。因此，核的成人层具有十二条后缝线701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711和712。核的该层还具有十二条前缝线714-725。前缝线比后缝线长，并且当沿着AP轴726来查看时，这些线是交错的。晶状体纤维形成核的层，并由线728示出；应当理解，这些仅是示例性线，在晶状体的实际自然层中将会存在更多倍的纤维。

成人核713是双凸形状的，其遵循晶状体的外表面。因此，该层的前侧和后侧具有不同的曲率，前侧更平。这些曲率一般遵循晶状体的皮层和外部层和形状的曲率。这些曲率一般也遵循基本上与成人核713同心并且被嵌套在成人核713中青少年核611、婴幼儿核515和胎核415的曲率。因此，晶状体可以被视为成层结构，其由端对端地布置以基本上形成同心或嵌套壳体的长月牙纤维细胞构成。

在一些40岁之后的个人中也可能存在具有15条缝的随后成人层。该随后成人层在总体结构上与稍后的成人层713类似，并且具有这样的认识：该随后成人层将具有包含更多缝的几何形状，并且将包含稍后的成人层713；这样，随后成人层将是核的最外层，并且因此是离核的中心更远的层并且是年龄上最年轻的层。

一般而言，本发明提供激光束以图案方式的递送，所述图案利用或者至少部分地基于晶状体缝的几何形状和/或晶状体曲率和/或核内的各层；和/或核内的各层的曲率；和/或核内的各层的缝的几何形状。作为本发明的一部分，提供了将前切除(ablation)的曲率与前囊的特定曲率相匹配的概念，尽管对后切除具有不同的曲率，但是其又匹配晶状体的后面曲率。前面和后面曲率可以基于Kuszak老年晶状体模型、Burd的数字建模、Burd等人的Vision Research(视觉研究)42(2002)2235-2251，或者基于特定晶状体测量，例如可以从用于确定晶状体相对于激光的位置的装置获得的那些测量。因此，一般而言，这些激光递送图案全部和/或部分地基于与晶状体的形状、晶状体的层的形状、缝图案、缝的位置和/或缝的几何形状有关的实际观察数据和数学建模。

此外，如更详细地给出的，不一定要使晶状体的自然缝线或晶状体的层的自然布置被激光发射图案精确地复制在晶状体中。实际上，这些自然结构被激光发射图案的精确复制尽管也在本发明的范围内，但不是必需的，并且优选为不需要，以实现调节幅度的增大。相反，本发明部分地试图仿效自然晶状体几何形状、结构和定位和/或其一些部分，并且通过使用这里所描述的激光发射图案来建立、修改并重新定位这种自然发生的参数。

因此，可以采用在晶状体中切割了一系列基本上同心的(即，嵌套的)壳体的激光束递送图案。优选地，壳体可以基本上遵循晶状体的前面和后面曲率。因此，在晶状体中创建了一系列的切割，其类似于图4、5、6和7的核层。这些切割可以遵循这些层的同一几何形状(即，形状和离中心的距离)，或者可以仅遵循该几何形状的一部分。在图8中图示出这些壳体的一个示例，其提供了晶状体103、第一壳体切割801、第一壳体802、第二壳体切割803、第二壳体804和第三壳体切割805。还提供了成人核128和皮层113。因此，术语壳体指的是晶状体材料，并且术语壳体切割指的是激光束递送图案和随后根据该图案在晶状体中对激光束发射的布置。可以利用更多或更少的壳体切割和壳体。此外，切割可以使得它们实际上创建了完整的壳体，即该壳体和壳体切割完全包含晶状体材料的体积。切割也可以使得小于完整的壳体被形成。因此，可以采用通过利用部分壳体切割对部分壳体的创建。这种部分切割例如仅是壳体的一部分，例如前四分之一、前半个、后四分之一、堆叠的环圈、交错的环圈和/或其组合。这种部分壳体和部分切割可以是三维形式的任何部分，包括椭圆体、球状体和其组合(这些术语在其最广的意义下被使用)，所述三维形式一般遵循晶状体、囊、皮层、核和/或包括核的层在内的晶状体的层的轮廓。此外，完整和部分的壳体和壳体切割的使用可以用在单个晶状体中。因此，后一点比如，第一切割801和第二切割803是环形切割，而第三切割是完全切割。

部分壳体的另一种使用是使壳体的形状遵循缝线的几何形状和/或布置。因此，通过使用部分派(partial pie)形状的壳体切割，创建了部分派形状的壳体。这些切割可以被置于晶状体的各层的缝线之间。这些部分壳体可以遵循晶状体的轮廓，即具有弯曲形状，或者它们可以是更加扁平的并且具有更加平坦的形状或者是扁平的。这些派形壳体的另一种使用是以类似缝的方式来创建这些切割，但是不遵循晶状体中的自然缝布置。因此，在晶状体中作出了切割的缝状图案。其遵循自然晶状体缝线的一般几何形状，但是不是它们在晶状体中的精确位置。除了派形切割之外，可以采用其他形状的切割，例如一系列椭圆、矩形平面或方形。

部分壳体和/或平面部分壳体的另一种使用是通过利用重叠的交错部分壳体切割来创建一系列重叠的交错部分切割。在这种方式下，晶状体材料的基本上完整且不间断的层被分裂，创建了晶状体的平面状剖面，这些剖面可以使一个在另一个之上滑动从而增大调节幅度。这些部分壳体可以直接位于彼此之上(当沿着AP轴查看时)，或者它们可以被轻微地交错、完全交错或者其任何组合。

除了壳体和部分壳体的使用之外，线也可以被切割到晶状体中。这些线可以遵循各条自然缝线的几何形状和/或几何形状和位置。因此，提供了一种激光发射图案，该激光发射图案将发射置于图4、5、6和7所示的晶状体的一个或多个自然层的一个或多个自然缝线的几何形状以及置于15缝线层中，或者其可以遵循晶状体的层的连续体中的任何其他图案。这些发射图案可以遵循自然缝线的一般几何形状，即一系列的星形，每个星中的腿的数目随着它们的布置从晶状体的中心离开而增大。这些星形发射图案可以遵循晶状体的层的自然缝图案的精确几何形状；或者其可以在自然晶状体中所在的或通过自然晶状体的建模所确定的相同距离处，遵循缝的精确几何形状和布置。在星图案的所有这些利用中，一个或多个星可以被切割。星的腿的线的长度可以更长、更短或者与自然缝线一样长。此外，如果该长度短于缝线的自然长度，则其可以被朝向星形的中心(即，线彼此接合的点)或者朝向缝线的末端(即，缝线上离接合点最远的点)放置。此外，如果切割朝向缝线的末端，则其可以延伸超过缝线或者可以与其共终点。此外，可以使用部分星形切割，例如具有“V”形状或者垂直或者水平或者其间具有角度的切割。上面所讨论的这些线性切割在这里一般指的是激光创建的缝线。此外，激光创建的缝线可以被分组在一起，从而实际上形成壳体或部分壳体。

目前在理论上，对在缝线末端附近的切割的使用将对增大调节幅度具有最大影响，这是因为认为接近晶状体的前极和后极(AP轴与晶状体交叉的点)的纤维末端比接近赤道的纤维部分更自由地移动，在所述赤道处存在更多数目的使纤维面绑定的缝隙接合。目前，假定纤维长度的大约最后15％是具有高调节幅度的年轻晶状体中最自由的。而且在理论上，由于纤维层的上述生长所引起的表面粗糙度的增长和紧缩的组合，纤维层趋于变得随着年龄而受到绑定。因此，如图3所图示，发射图案301被提供给晶状体的层302的前面部分。该发射图案301具有轮廓303，轮廓303遵循由线304所表示的纤维的纤维长度的大约最后15％的轮廓。因此，该壳体切割类似于花的形状。另外，花形壳体中的花瓣数目应当对应于该生长层处的缝线305的数目。因此在理论上，该部分壳体切割和/或多个切割将具有使层解除绑定并且将晶状体返回到更加年轻的更大调节幅度的效果。类似地，利用部分壳体，出于相同原因可以采用该一般区域(即，在缝线的末端处或附近的一般区域)中的环形部分壳体或平面部分壳体。该理论是出于提供进一步的教导并提升技术的目的而被提出的。然而，实施本发明不需要该理论；并且这里的发明和权利要求不由该理论约束或者限制，或者局限到该理论。

对包括星形图案在内的激光创建的缝线的使用可以结合壳体、部分壳体和平面部分壳体来使用。在特定的激光发射图案或者一系列的发射图案的情况下，采用这些形状中的每一个的要素。这些图案可以基于图4-7所示的几何形状以及这里所讨论的15缝线几何图形；它们可以整个或部分地精确遵循该几何形状；并且/或者它们可以整个或部分地遵循该几何形状并遵循晶状体中该几何形状的位置。尽管在自然晶状体中已知最多15条缝线，但是也可以采用多于15条由激光创建的缝线。此外，这里所称的晶状体具有多个层，且连续缝线的范围从3到15，因此，本发明不限于图4-7的缝专利，而是覆盖从3到15的任何数目(包括其分数)的缝线。

进一步提供了用于去除晶状体材料的发射图案的递送。提供了一种发射图案，该发射图案将晶状体切割成小立方体，这些立方体然后可被从晶状体囊中去除。立方体的边长的大小范围在大约100μm至大约4mm的长度，大约500μm至2mm是优选大小。另外，本发明不限于形成立方体，可以采用类似的普通大小的其他体积形状(volumetric shape)。在另一个实施例中，激光还用于在晶状体囊的晶状体前表面中创建小开口(撕囊术)以去除所分割的立方体。因此，该过程可以用于治疗白内障。该过程也可以用于去除具有浑浊化(其还未发展到白内障的程度)的晶状体。该过程还可以用于去除清晰但丢失了调节能力的自然晶状体。在所有上述情形中，应当理解，在去除晶状体材料之后，晶状体囊随后将容纳合适的替换物，例如IOL、调节IOL或者合成晶状体再填充材料。此外，撕囊术的大小和形状是可变的且被精确地控制，并且优选地对于晶状体再填充应用是2mm或更小的直径，且对于IOL是大约5mm。用于提供撕囊术的过程的另一实现方式是仅提供部分环形的切割并因此使囊的一部分附接到晶状体，以创建铰接襟翼状结构。因此，该过程可以用于治疗白内障。

还提供的是，晶状体的体积去除(volumetric removal)可以被执行以矫正眼睛的屈光不正，例如近视、远视和散光。因此，激光发射图案使得晶状体材料的选定体积和/或形状被通过光分裂而从晶状体去除。这种去除具有改变晶状体形状并因此降低和/或矫正屈光不正的效果。可以结合为了增大调节幅度而提供的各种发射图案来执行晶状体组织的体积去除。在这种方式下，可以通过同一发射图案和/或一系列发射图案来解决老花和屈光不正这两者。晶状体组织的体积去除的进一步应用在于改进患者的矫正误差，这些患者已经进行了之前的角膜激光视力矫正(例如LASIK)和/或其角膜太薄或太脆弱以致于无法进行激光角膜手术。

在这里所提供的所有激光发生图案中，优选的是，激光发射图案大体遵循晶状体的形状，并且图案中各个发射相对于相邻发射的布置彼此足够近，以使得当图案完整时，晶状体材料的足够的连续层和/或线和/或体积已被去除；产生影响调节幅度和/或屈光不正的结构改变和/或晶状体材料从囊中的去除。这里想到了更小或更大距离的发射间隔，并且其包括获得希望的结果所需要的重叠。发射间隔考虑包括气泡消散、体积去除效率、排序效率、扫描仪性能和解理效率(cleaving efficiency)等。例如，作为示例，对于具有足以引起光分裂的能量的5μm大小的斑点而言，20μm或更大的间隔产生个体气泡，这些个体气泡与利用具有相同能量的近发射间隔(其产生气泡聚结)相比，不被聚结并且消散得更快。随着发射间隔更靠近在一起，体积效率增大。随着发射间隔更靠近在一起，气泡聚结也增加。此外，形成这样的点，在该点处，发射间隔变得如此接近以致于体积效率急剧下降。例如，作为示例，对于450费秒脉冲宽度和2微焦能量以及大约5μm斑点大小和10μm分离，导致透明眼睛组织的解理。这里所使用的术语解理(cleaving)的意思是基本上将组织分离。此外，前述那些发射间隔考虑在或大或小的程度上是相互关联的，并且本领域技术人员将知道如何基于本公开的教导来评估这些条件以实现这里的目的。最后，考虑到图案中的各个发射相对于相邻发射的布置一般可以使得它们尽可能接近，这通常由大小和光分裂物理的时间框架来限制，光分裂物理包括前一发射的气泡膨胀等。这里所使用的光分裂物理的时间框架指的是围绕光分裂所发生的效应，例如等离子体形成和膨胀、冲击波传播以及气泡膨胀和收缩。因此，对顺序脉冲进行定时使之比这些效应的一些、其要素或其全部更快地定时，可以增大体积去除和/或解理效率。因此，我们提议使用从50MHz到5GHz的脉冲重复频率，这可以通过具有以下参数的激光器来实现：腔长度从3米到3cm的模式锁定激光器。这种高PRF激光器可以更容易地产生覆盖一个位置的多个脉冲，从而允许每个脉冲的较低能量可以实现光分裂。

这里所使用的术语第一、第二、第三等是相对术语，必须在使用它们的环境中来查看。它们不涉及定时，除非具体这样提及。因此，第一切割可以在第二切割之后进行。一般而言，优选地一般从激光图案的后面点向前面点来点火激光发射，以将从以前激光发射所产生的气泡的影响避免和/或最小化。然而，由于这里提供了各种激光发射图案，所以不要求遵循严格的后面到前面的发射顺序。此外，在白内障的情况下，由于激光基本无法刺穿白内障，因此可以有利地从前面到后面来发射。

无需进一步详细描述，相信本领域技术人员利用前文的描述可以在最完整的限度地利用本发明。因此，下面的具体实施例被提供作为本发明的示例，并且应当被解释为仅作为说明，无论如何也不是以任何方式来限制这里的发明或公开的范围。

以下示例基于所测量的晶状体数据和通过利用Burd建模而获得的晶状体数据，该模型在Burd等人的Numerical modeling of the accommodatinglens(调节晶状体的数字建模)，Vision Research(视觉研究)42(2002)2235-2251中给出。Burd模型提供了用于前面和/或后面形状的以下算法：

Z＝aR⁵+bR⁴+cR³+dR²+f

用于该算法的系数在表II中给出。

表II

	a	b	c	d	f
						前方(11岁)	-0.00048433393427	0.00528772036011	-0.01383693844808	-0.07352941176471	2.18
后方(11岁)	0.00300182571400	-0.02576464843559	0.06916082660799	0.08928571428571	-2.13
						前方(29岁)	-0.00153004454939	0.01191111565048	-0.02032562095557	-0.07692307692308	2.04
后方(29岁)	0.00375558685672	-0.03036516318799	0.06955483582257	0.09433962264151	-2.09
						前方(45岁)	-0.00026524088453	0.00449862869630	-0.01657250977510	-0.06578947368421	2.42
后方(45岁)	0.00266482873720	-0.02666997217562	0.08467905191557	0.06172839506173	-2.42

另外，变量Z和R由图9来定义。

因此，图10、11和12提供了基于Burd模型的具有分别针对三个年龄18、29和45岁的外表面1001、1101、1201的晶状体的剖视图，并且示出随着年龄的大小增长和形状改变。这些图以及图13至29和30A上的轴的单位是毫米(mm)。

示例1提供了制作嵌套的、晶状体形的壳体切割。激光发射图案在图13中图示出，图13提供了基于Burd模型的45岁晶状体的外表面1301。还提供了一系列的嵌套的或基本上同心的壳体和壳体切割，这些壳体和壳体切割基本上遵循晶状体的形状。因此，提供了第一壳体切割1302、第二壳体切割1304和第三壳体切割1306。这些壳体切割形成第一壳体1303和第二壳体1305。壳体或部分壳体被设计为通过将绑定层分离来降低嵌套纤维层的强度，从而增大晶状体的挠性，这在理论上会减小结构强度并在给定负荷或力的情况下增大偏转。因此，尽管不受该理论约束，但是在理论上，针对给定负荷或小带力来增大晶状体的偏转将会增大晶状体结构的挠性，并且又增大针对该同一小带力的调节幅度。因此，提供了一组嵌套的三个层，这组嵌套的三个层基本上遵循前面和后面形状这两者。此外，可以容易地理解，对于该示例和其他示例，壳体切割是由激光发射图案形成的并且因此对应于激光发射图案。

因此，该示例中的壳体切割被大约定位为使得：第三壳体切割1306是在3缝分支开始形成另外的分支处，即胎核或出生时的晶状体的边界上大约具有6mm的晶状体赤道直径处；第二壳体切割1304在大约7.2mm直径处(即婴幼儿核或大约3岁的晶状体上)6缝分支层开始形成另外的分支处；并且第一壳体切割是大约在9mm直径(即大约13岁的青少年核处)9缝分支开始形成另外的分支处。

示例2提供了使用来自Burd模型的45岁晶状体形状的替换形式，实际患者晶状体结构或形状数据可以用于对每个患者来定制手术。作为示例，45岁的人体晶状体的形状被光学地测量并且通过Burd模型中所使用的那个五次函数来进行数学拟合，该晶状体产生对于所测量的晶状体而言唯一确定的系数。在图14中图示出的该晶状体和发射图案的外截面形状与示例1中类似，但其被裁剪成该示例的特定晶状体。因此，该图中提供了45岁晶状体的外表面1401。还提供了一系列的嵌套的或基本上同心的壳体和壳体切割。因此，提供了第一壳体切割1402、第二壳体切割1404和第三壳体切割1406。这些壳体切割形成第一壳体1403和第二壳体1405。还应注意，任何的示例性切割和发射图案可以通过部分或完整壳体来实现和/或可以通过建模的(Burd模型仅仅是一个示例)或测量的晶状体数据来实现。

示例3提供了用于在所测量的45岁晶状体上切割部分壳体的发射图案，该发射图案具有被排除的限定中心区域。因此，如图15所图示，提供了45岁晶状体的外表面1501、中心区域1512、部分切割1502、1504、1506、1507、1509和1511。这还提供了部分壳体1503、1505、1508和1510。所示的这些部分切割是具有相同的大体环形的部分。因此，切割1502和1507、切割1504和1509以及切割1506和1511分别是三个大体上环形的部分的相反侧。

示例4提供了用于在所测量的45岁晶状体上切割部分壳体的发射图案，该发射图案具有被排除的限定外围区域和中心区域。因此，如图16所图示，提供了45岁晶状体的外表面1601、中心区域1622和两个外围区域1620和1621。还提供了部分切割1602、1604、1605、1606、1607、1611、1613、1615、1617和1618以及部分壳体1603、1608、1609、1610、1612、1614、1616和1619。与示例3和图15一样，这些切割被以截面形式来查看，因此应当理解，这些切割是大体上环圈形的切割的相反侧，其基本上遵循晶状体的形状并且包围了中心区域1622。因此存在图16中所示的5个部分切割。

示例5提供了用于晶状体的更精细的详细切割以接近在3、4、5、6、7、8、9缝分支处的结构边界的激光发射图案，或六个壳体的使用。因此，图17中示出了七个基本上同心的发射图案1702-1708，这些发射图案创建七个相应的壳体切割，并且还创建六个相应的壳体1709-1714。图17中还提供了所测量的45岁晶状体的外表面1701。尽管该示例提供了六个壳体的创建，但是应当理解，晶状体包含几千个纤维层，并且取决于激光递送系统的分辨率和激光束参数，可能希望利用远多于六个壳体和多至几百或几千的壳体。

示例6-12涉及基于精确发射图案而以预定形状的对晶状体材料进行体积去除。因此，这些示例说明了如何能够实现由减小成形体积引起的屈光改变。该方法认识到光分裂激光束递送的限制，即，所产生的气泡显著大于在所有气泡消散都发生之后留下的所得材料空隙。这可以具有使得材料空隙比理想情况隔开更远以供高效体积去除的效果。因此认识到，取决于具体的激光斑点大小、能量和脉冲宽度，可实现的最近间隔可以提供低的净体积去除效率，该效率是所实现的体积去除与所治疗的材料体积的比率。一个简单示例考虑空隙大小等于空隙之间的间隔，从而产生名义上50％的线性效率，根据几何形状的对称性，该空隙大小对于空隙产生具有25％面积效率和相应的12.5％体积效率。因此，例如提供了一种方法，利用该方法，治疗成形体积成比例地大于所希望的成形体积去除，以补偿低体积效率。换言之，如果试图以低体积去除效率来进行大的形状改变，则应当得到小的形状改变。诸如空隙形状、不对称性、空隙位置、随年龄而变化的组织顺应性(tissue compliance)、外部力等其他效应可能影响最终的体积效率，并且可能需要用实验来验证体积效率。

示例6提供的发射图案和体积去除利用Gullstrand-LaGrand光学模型来作出负屈光改变或将晶状体中的屈光力减小3个屈光度，这将需要在3mm半径上进行大约180μm的去除，该去除在中心处变细至0。如图18所图示，提供了外晶状体表面1801和用于所希望的体积去除的发射图案1802。为了直接实现全部3个屈光度的屈光改变，发射图案可能必须去除阴影区域体积的几乎100％，由于在光分裂激光束递送中存在的低体积效率，这是非常难的。

示例7基于处理低体积去除效率的情况，并且在该示例中基于以下假设：具有12.5％或1/8的体积效率，将治疗8倍大的体积或者1.44mm厚度以补偿低体积效率，如图19所示，该体积在相同的3mm上变细至0，图19图示出晶状体外表面1901和发射图案1902。与前一个示例一样，发射图案的形状基于并基本上遵循晶状体的外表面1901的形状。

示例8提供了用于引起屈光改变以增大晶状体屈光力或降低患者的远视的发射图案，其中发射图案主要在晶状体的前面区域中被实现。该图案在图20中图示出，图20提供了晶状体的外表面2001并因此提供了晶状体的形状，并且提供了发射图案2002。

示例9提供了用于引起屈光改变以增大晶状体屈光力或降低患者的远视的发射图案，其中算法主要在晶状体的后面区域中被实现。该图案在图21中图示出，图21提供了晶状体的外表面2101并因此提供了晶状体的形状，并且提供了发射图案2102。该示例还图示了发射图案，该发射图案具有被修改为主要遵循晶状体的后面曲率的形状。

示例10提供了用于引起屈光改变以增大晶状体屈光力或降低患者的远视的发射图案，其中发射图案主要在晶状体的中心区域中被实现。因此，如图22所图示，提供了晶状体的外表面2201和发射图案2202，这提供了体积形状。还应注意，晶状体的前面形状或晶状体的后面形状或这两者可以用于确定发射图案的形状和/或体积形状。

示例11提供了两个体积发射图案，这两个体积发射图案遵循与它们相邻的晶状体表面的形状。因此，如图23所图示，提供了晶状体的外表面2301并因此提供了晶状体的形状，并且提供了具有以下两个体积发射图案的发射图案：位于晶状体的前面区域中的第一发射图案2302和位于后面区域中的第二发射图案2303，这些图案提供体积形状。因此，将被从晶状体去除的体积形状位于晶状体的前面和后面区域中，并且具有分别遵循晶状体的前面和后面形状的表面。

示例12说明了一种方式，不同的发射图案特征以此方式组合以解决屈光不正并通过利用多个堆叠的部分壳体(这些壳体部分地重叠)来增大挠性。因此，如图24所图示，提供了晶状体的外表面2401并因此提供了晶状体的形状，并且提供了部分壳体切割2402，部分壳体切割2402的范围由形成环圈形的部分壳体2403的屈光形状(refractive shape)来限定。如图24所示，部分壳体切割的布置邻近晶状体的前表面。部分壳体切割可以被类似地布置为邻近晶状体的后表面，在这种情况下，它们应当遵循该表面的形状。因此，通过精确地遵循晶状体内各层的个体形状，获得更加有效的解理。

与示例6、7、8、9、10和11相关联的图中的发射图案被示出为切割水平部分平面，这些水平部分平面的范围由屈光形状来限定。应当明白，作为对水平平面的替换物，可以使用范围由屈光形状来限定的垂直部分平面或其他方位的切割。

示例13和14针对用于治疗和去除白内障和/或用于提取清晰晶状体的方法和发射图案。因此，提供了一种用于晶状体材料的结构修改的方法，以使得更容易将其去除并同时通过消除目前在晶状体乳化(Phacoemulsification)中所使用的高频超声波能量而潜在地增大该过程的安全性。一般而言，使用特定形状图案的光分裂切割被用于将晶状体材料分割成极小的立方体状结构，这些立方体状结构足够小以使得可以被利用1至2mm大小的吸针(aspiration needle)吸走。

示例13提供了用于从遵循45岁的Burd模型晶状体的结构形状的晶状体材料中创建0.5mm大小的立方体的发射图案。优选的是，患者的实际晶状体形状可以被测量和使用。因此，如图25所图示，提供了晶状体的外表面2501并因此提供了晶状体的外部形状。还提供了创建栅格状切割的发射图案2502，这些切割2503的末端基本上遵循晶状体的形状。还提供了一个壳体切割2504，其与栅格状切割形成整体。图25的图案中激光发射的顺序可以从后面到前面来执行(与这里所公开的多数图案中一样)，以通过减少因射穿气泡所引起的变更来获得更可预测的结果。然而，出于在两种不希望的效应中选择更小者的目的，可能希望从前面向后面地射击白内障。因此，可以有利地射穿气泡或者使它们消散，而不是射穿白内障组织，后者与气泡干涉相比更加严重地将光散射并且更加迅速地防止光分裂。因此，建议首先使白内障的最前部分进行光分裂，然后向后移动，射穿白内障组织的残余气泡，并移动到白内障组织下面的下一层。除了在前面的z平面中发射激光然后向后移动之外，还提供了基本上从前向后地向下钻(在该文献的各处我们都称之为z轴)，然后在x/y上移动并再次向下钻。

示例14提供了清晰晶状体的提取。在该示例中，图25的发射图案被应用于清晰晶状体，并且该晶状体材料随后被去除。在该示例中，希望从后向前地射击。

示例15提供了精密撕囊术。提供了创建精密撕囊术以使外科医生可以访问晶状体以去除晶状体材料。如图30A-30D所图示，提供了晶状体的外表面3001并因此提供了晶状体的外部形状。还提供了环形带形切割3002和发射图案。因此，该图示出了该环形环带的剖视图，并相应地提供了该环的两侧3002。100μm深的环形撕囊术切割的中心大约在前晶状体囊表面上，并且直径精确地为5mm。由于晶状体囊大约是5至15μm厚，因此希望该切割的深度通常在5至几百μm之间，但是切割几毫米也没有多大坏处(penalty)。不过，该直径可以在0.1mm至9mm的直径之间变动，并且撕囊术可以是x轴不同于y轴的椭圆形或者其他形状。具体的IOL可以受益于并且/或者要求具体的撕囊术形状。

示例16和17涉及晶状体的梯度折射率改变。Moffat、Atchison和Pope在Vision Research 42(2002)1683-1693中指出，自然晶状体包含梯度折射率行为，该行为遵循晶状体壳体结构并对总晶状体力有很大贡献。他们还指出，该梯度随着晶状体的变老而显著减小或变平，减小了晶状体的光学屈光力。梯度折射率随着年龄而丢失很可能解释所谓的晶状体悖论(Lens Paradox)，该晶状体悖论提出了这样的难题，即已知正在变老的晶状体将生长成应当产生更高屈光力的更陡的曲率形状，但正在变老的晶状体与年轻的晶状体具有类似的屈光力。实质上，假定由于形状改变而引起的屈光力增大被因梯度折射率丢失而造成的屈光力丢失所抵消。年轻的与年老的梯度折射率行为的关系的示例在图31A-D中示出，图31a-D提供了从来自同一小组Jones、Atchison、Meder和Pope的Vision Research45(2005)2352-236的最近工作所得到的数据。从该图可以看到，老晶状体3101具有径向平坦的折射率行为3102，并且年轻晶状体3103具有在径向持续减小的折射率3104，大约从中心的1.42减小到更靠近晶状体的外部壳体的1.38。因此，基于该数据，提供了在晶状体纤维材料中创建小空隙的过程中使用光分裂激光(这些小空隙然后将填充有具有较低折射率的房水流体)，并且通过面积加权或者体积加权来降低特定区域的净折射率。因此，如果在嵌套的壳体体积中布置不同的空隙密度，则可以以与年轻晶状体类似的方式减小基本上同心的区域的平均折射率。

示例16提供了在嵌套体积中布置不同空隙密度的梯度折射率改变，如图26所示。因此，提供了一系列嵌套的发射图案2602和晶状体外表面2601，每个图案在晶状体材料中产生了渐增地不同的空隙密度。例如，如果在被最密集地治疗的区域中获得名义上25％的加权效率，以1.38的房水折射率来填充该体积，剩余区域是1.42的折射率的75％晶状体材料，则所产生的平均折射率将是0.25×1.38+0.75×1.42，即1.41(从图31看出)，这将恢复从中心到2mm半径的梯度，这是视觉功能的最中心光学区域。因此，图26示出了从晶状体的中心到晶状体的外围增大密度的分布式区域治疗。

示例17提供了与示例16类似的梯度折射率改变，但是空隙密度发生改变的区域位于离晶状体的外表面更远处。该示例和图案在图27中图示出。因此，提供了一系列嵌套的发射图案2702和晶状体外表面2701，每个图案在晶状体材料中产生了渐增地不同的空袭密度。此外，该图示出了主要限于核的分布式区域壳体治疗。

示例18提供了与缝线有关的切割。因此，可以使用沿着所建模的缝线(根据Kuzak描述的、根据年龄和形状而随壳体几何形状变化的缝线位置)或者所测量的缝线的切割。后者是通过利用CCD相机测量患者晶状体缝并将缝的切割与所测量的缝线位置对准而提供的。因此，最亮的缝线和/或具有最宽空间分布的缝线可能属于最深的层，并且初始的Y缝分支可能出现在胎核中。此外，提供了在晶状体中最低的层处切割Y缝形状，然后随着这些层向外地增大切割的数目。因此，根据这些教导，图28A-F和29示出晶状体的前面部分中三种不同的切割图案2801、2802、2803，这些切割图案可以被分离地或组合地完成。因此，图28A、28C和28E示出在晶状体的前面侧向下看的x-y切割2801、2802、2803。图28B、28D和28F的示意图用于图示出星形图案遵循晶状体的层的形状而未示出实际切割。图29是图28B、28D和28F中的图示的组合以示出它们的相对位置。应当理解，再次基于所建模的几何形状或者所测量的晶状体数据，可以在遵循该处的后面壳体曲线的后面中进行类似的缝切割。还提供了按照Kuszak分离地或任何组合地进行切割的切割3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15分支缝。

示例19提供了结合立方体形的切割来作出嵌套的、晶状体形的壳体切割。用于该示例的激光发射图案在图32中图示出。在该图中，示出了晶状体的外表面3201。还提供了一系列的嵌套的或基本上同心的壳体和壳体切割，这些壳体或壳体切割基本上遵循晶状体的形状。因此，提供了环形壳体切割3202、3204、3206、3208、3210、3212、3214、3216和3218。壳体切割3202和3204的位置更接近于晶状体的前表面并且遵循晶状体的前表面，而壳体切割3216和3218的位置更接近于晶状体的后表面并且遵循晶状体的后表面。壳体切割3206、3208、3210、3212和3214遵循晶状体从前面到后面的整个曲率。这些壳体切割形成壳体3203、3205、3207、3209、3211、3213、3215和3217。这些壳体和壳体切割形成环形结构，但在图32中以截面示出。照此，图中左侧的壳体或切割对应于图中右侧示出的壳体或切割并且是其一部分。这些壳体或部分壳体被设计为通过将绑定层分离来降低嵌套纤维层的强度，从而增大晶状体的挠性，这在理论上会减小结构强度并在给定负荷或力的情况下增大偏转。

还以水平切割3221和垂直切割3222的立方体图案3220的形式提供了第二系列的切割。壳体切割3214为边界并且与立方体切割3221和3222接合。这种壳体切割可以是存在的，但并不必须存在。此外，如图32中所示，这些第二切割(立方体切割3220)和第一切割(壳体切割3202、3204、3206、3208、3210、3212、3214、3216和3218)都被从晶状体的光轴移开大约0.5mm，并且因此形成未切割的晶状体材料的圆柱体3250，其具有大约0.5mm的半径(直径大约1mm)。因此，该图中示出了多个切割和立方体图案，它们提供了围绕未被激光改变的晶状体中心部分的一系列环形切割。

示例20提供了结合立方体形的切割来作出嵌套的、晶状体形的壳体切割。用于该示例的激光发射图案在图33中图示出。在该图中，示出了晶状体的外表面3301。还提供了一系列的嵌套的或基本上同心的壳体和壳体切割，这些壳体或壳体切割基本上遵循晶状体的形状。因此，提供了环形壳体切割3302、3304、3306、3308、3310、3312、3314、3316和3318。壳体切割3302和3304的位置更接近于晶状体的前表面并且遵循晶状体的前表面，而壳体切割3316和3318的位置更接近于晶状体的后表面并且遵循晶状体的后表面。壳体切割3306、3308、3310、3312和3314遵循晶状体从前面到后面的整个曲率。这些壳体切割形成壳体3303、3305、3307、3309、3311、3313、3315和3317。这些壳体和壳体切割形成环形结构，但在图33中以截面示出。照此，图中左侧的壳体或切割对应于图中右侧示出的壳体或切割并且是其一部分。这些壳体或部分壳体被设计为通过将绑定层分离来降低嵌套纤维层的强度，从而增大晶状体的挠性，这在理论上会减小结构强度并在给定负荷或力的情况下增大偏转。

还以水平切割3321和垂直切割3322的立方体图案3320的形式提供了第二系列的切割。壳体切割3314为边界并且与立方体切割3321和3322接合。这种壳体切割可以是存在的，但并不必需存在。此外，如图33中所示，这些第二切割(立方体切割3320)和第一切割(壳体切割3302、3304、3306、3308、3310、3312、3314、3316和3318)都被从晶状体的光轴移开大约1mm，并且因此形成未切割的晶状体材料的圆柱体3350，其具有大约1mm的半径(直径大约2mm)。因此，该图中示出了多个切割和立方体图案，它们提供了围绕未被激光改变的晶状体中心部分的一系列环形切割。

示例21提供了结合立方体形的切割来作出嵌套的、晶状体形的壳体切割。用于该示例的激光发射图案在图34中图示出。在该图中，示出了晶状体的外表面3401。还提供了一系列的嵌套的或基本上同心的壳体和壳体切割，这些壳体或壳体切割基本上遵循晶状体的形状。因此，提供了环形壳体切割3402、3404、3406、3408、3410、3412、3414、3416和3418。壳体切割3402和3404的位置更接近于晶状体的前表面并且遵循晶状体的前表面，而壳体切割3416和3418的位置更接近于晶状体的后表面并且遵循晶状体的后表面。壳体切割3406、3408、3410、3412和3414遵循晶状体从前面到后面的整个曲率。这些壳体切割形成壳体3403、3405、3407、3409、3411、3413、3415和3417。这些壳体和壳体切割形成环形结构，但在图34中以截面示出。照此，图中左侧的壳体或切割对应于图中右侧示出的壳体或切割并且是其一部分。这些壳体或部分壳体被设计为通过将绑定层分离来降低嵌套纤维层的强度，从而增大晶状体的挠性，这在理论上将减小结构强度并在给定负荷或力的情况下增大偏转。

还以水平切割3421和垂直切割3422的立方体图案3420的形式提供了第二系列的切割。壳体切割3414为边界并且与立方体切割3421和3422接合。这种壳体切割可以是存在的，但并不必需存在。此外，如图34中所示，这些第二切割(立方体切割3420)和第一切割(壳体切割3402、3404、3406、3408、3410、3412、3414、3416和3418)都被从晶状体的光轴移开大约1.5mm，并且因此形成未切割的晶状体材料的圆柱体3450，其具有大约1.5mm的半径(直径大约3mm)。因此，该图中示出了多个切割和立方体图案，它们提供了围绕未被激光改变的晶状体中心部分的一系列环形切割。

示例22提供了结合立方体形的切割来作出嵌套的、晶状体形的壳体切割。用于该示例的激光发射图案在图35中图示出。在该图中，示出了晶状体的外表面3501。还提供了一系列的嵌套的或基本上同心的壳体和壳体切割，这些壳体或壳体切割基本上遵循晶状体的形状。因此，提供了环形壳体切割3502、3504、3506、3508、3510、3512、3514、3516和3518。壳体切割3502和3504的位置更接近于晶状体的前表面并且遵循晶状体的前表面，而壳体切割3516和3518的位置更接近于晶状体的后表面并且遵循晶状体的后表面。壳体切割3506、3508、3510、3512和3514遵循晶状体从前面到后面的整个曲率。这些壳体切割形成壳体3503、3505、3507、3509、3511、3513、3515、3517和3519。这些壳体和壳体切割形成环形结构，但在图35中以截面示出。照此，图中左侧的壳体或切割对应于图中右侧示出的壳体或切割并且是其一部分。这些壳体或部分壳体被设计为通过将绑定层分离来降低嵌套纤维层的强度，从而增大晶状体的挠性，这在理论上会减小结构强度并在给定负荷或力的情况下增大偏转。

还提供了以嵌套的或基本上同心的壳体切割3522、3524、3526、3528、3530和3532的壳体图案3520的形式提供了第二系列的切割，它们形成壳体3523、3525、3527、3529和3531。此外，如图35中所示，这些第二切割3520和第一切割(壳体切割3502、3504、3506、3508、3510、3512、3514、3516和3518)都被从晶状体的光轴移开。在该示例中，通过针对切割3520移开大约0.25mm并且针对3502及下述的切割移开大约0.75mm到大约2mm来变更距离，提供了用于形成未切割的晶状体材料的圆柱状区域3550的方式。未切割的晶状体材料的该区域具有大约0.25mm的基本上一致半径(直径大约0.5mm)的部分3552(注意，内部切割3532是拱形的)和具有改变半径的部分3551，该部分3551的半径从针对切割3516的大约0.75mm(直径大约1.5mm)变动到针对切割3514的大约2mm(直径大约4mm)。在改变半径的区域3551中，可以看到该示例中半径/切割的改变是非线性的，切割3502具有大约0.75mm的半径，切割3504具有大约1mm的半径，切割3506具有大约1.25mm的半径，切割3508具有大约1.4mm的半径，切割3510具有大约1.6mm的半径，切割3512具有大约1.7mm的半径，并且切割3514具有大约1.8mm的半径。因此，该图中示出了多个切割，这些切割提供了围绕未被激光改变的晶状体中心部分的一系列环形切割。

示例23提供了结合立方体形的切割来作出嵌套的、晶状体形的壳体切割。用于该示例的激光发射图案在图36中图示出。在该图中，示出了晶状体的外表面3601。还提供了一系列的嵌套的或基本上同心的壳体和壳体切割，这些壳体或壳体切割基本上遵循晶状体的形状。因此，提供了环形壳体切割3602、3604、3606、3608、3610、3612和3614，它们遵循晶状体的前面形状。还提供了一系列的嵌套的或基本上同心的壳体切割3616(统称)，壳体切割3616遵循晶状体的后表面，但是对于晶状体的后表面和前表面的形状的不同，基本上是3602等切割的镜像。3602等壳体切割或3616都不遵循晶状体从前面到后面的整个曲率。这些壳体切割形成壳体3603、3605、3607、3609、3611、3613、3615和3617，并且统称3617。这些壳体和壳体切割形成环形结构，但在图36中以截面示出。照此，图中左侧的壳体或切割对应于图中右侧示出的壳体或切割并且是其一部分。这些壳体或部分壳体被设计为通过将绑定层分离来降低嵌套纤维层的强度，从而增大晶状体的挠性，这在理论上会减小结构强度并在给定负荷或力的情况下增大偏转。

还以嵌套的或基本上同心的壳体切割3622、3624、3626、3628、3630、3632和3634的壳体图案3620的形式提供了第二系列的切割，它们形成壳体3623、3625、3627、3629、3631和3633。此外，如图36中所示，这些第二切割3620和第一切割(壳体切割3602、3604、3606、3608、3610、3612、3614和3616)都被从晶状体的光轴移开。提供了未切割的晶状体材料的圆柱状区域3650。未切割的晶状体材料的该区域具有大约0.25mm的基本上一致半径(直径大约0.5mm)的部分3652(注意，内部切割3634是拱形的)和具有改变半径的部分3651。因此，该图中示出了多个切割，这些切割提供了围绕未被激光改变的晶状体中心部分的一系列环形切割。

示例24提供了结合立方体形的切割来作出嵌套的、晶状体形的壳体切割。用于该示例的激光发射图案在图37中图示出。在该图中，示出了晶状体的外表面3701。还提供了第一系列的嵌套的或基本上同心的壳体和壳体切割，这些壳体或壳体切割基本上遵循晶状体的形状。因此，提供了环形壳体切割，统称为3702和3704。切割3702遵循晶状体的前面形状。切割3704遵循晶状体的后表面。这些壳体切割3702、3704都不遵循晶状体从前面到后面的整个曲率。这些壳体切割形成壳体(示出但未编号)。这些壳体和壳体切割形成环形结构，但在图37中以截面示出。照此，图中左侧的壳体或切割对应于图中右侧示出的壳体或切割并且是其一部分。这些壳体或部分壳体被设计为通过将绑定层分离来降低嵌套纤维层的强度，从而增大晶状体的挠性，这在理论上将减小结构强度并在给定负荷或力的情况下增大偏转。

还以嵌套的或基本上同心的壳体切割(统称为3720)的图案的形式提供了第二系列的切割，它们形成壳体(示出但未编号)。此外，如图37中所示，这些第二切割3720和第一切割3702、3704都被从晶状体的光轴移开。提供了未切割的晶状体材料的圆柱状区域3750。未切割的晶状体材料的该区域具有基本上一致半径的部分3752(注意，最内部的切割是拱形的)和具有变动或改变半径的部分3751、3753。在该示例中，在后侧3751和前侧3753之间，半径的改变是不同的。此外，这些切割3702、3704的外半径变动，并且在该实例中对于前侧和后侧切割是不同的。因此，该图中示出了多个切割，这些切割提供了围绕未被激光改变的晶状体中心部分的一系列环形切割。

可以采用壳体切割的各种组合。因此，示例的图案可以与这些示例的任何其他图案一起使用。类似地，这些图案中的任何一个也可以结合其他图案和本说明书中提供的图案的教导来使用，包括通过引用而结合于此的图案。此外，当利用这些示例中关于变更或改变的未切割区域的半径的教导时，每个切割的这些半径的改变可以是均匀的、不均匀的、线性的或者非线性的。此外，针对内半径(最接近眼睛光轴)或外半径中的任一者或者这两者的每个切割的半径的这种改变可以从前侧到后侧是相同的，或者这些改变可以从前侧切割到后侧切割是不同的。

尽管不受该理论约束，但是理论上，针对给定负荷或小带力来增大晶状体的偏转将会增大晶状体结构的挠性，并且又增大针对该同一小带力的调节幅度。此外，在理论上，通过提供这些环形壳体以及圆柱形切割和晶状体的未受影响的中心部分(例如3250、3350、3450、3550、3650和3750)，晶状体的形状将被以提供晶状体的屈光力的增长的方式而改变。因此，这些第一和第二切割的组合既提供了晶状体的改善的调节幅度，又提供了晶状体的增大的屈光力。

激光发射图案的另一应用是创建晶状体中的浑浊化的区域，该浑浊化用于提供晶状体中的限制孔，该限制孔小于适应黑暗的瞳孔直径。在视觉系统中使用限制孔改善了景深、焦深和图像质量。因此，相信在晶状体中创建这样的限制孔将会提供这些益处，并且例如可以辅助看见并读取印刷材料的能力。此外，相信这种限制孔的创建可以与如本说明书和通过引用结合于此的未决申请的说明书中所教导的晶状体中其他切割和结构的创建相结合，所述切割和结构是出于增大屈光力并改善调节幅度的目的。因此，相信限制孔和其他结构的这种结合将具有改善视力(尤其是近视力)的附加效果。

这种限制孔可以被通过浑浊化的晶状体材料的环面(annulus)的创建来提供。浑浊化的材料的该环面的内直径可以在大约1至大约4mm之间，并且外直径可以在大约4至大约7mm之间。环面中浑浊化的程度不必是100％阻挡，而是必须足以降低负面视觉症状的阻挡。因此，例如，提供了环面内的大约90％、大约80％、从大约20％到大约100％并且尤其是从大约50％到大约100％的浑浊化(由所阻挡的光量来测量，即100％减去透射比例)。该浑浊化环面基本上位于晶状体光轴的中心，或者基本上位于自然瞳孔的中心。另外，限制孔可以位于晶状体的前表面和后表面之间的任何点处。为了在晶状体中创建这样的浑浊化环面，可以选择激光参数，使之与满足最小光分裂阈值的需求的相比具有足够过量的能量或能量密度，从而使得晶状体材料保持一定程度的浑浊化。此外，通过示例，可以通过选择具有较长脉冲宽度的激光(包括但不限于那些延伸到连续波操作的激光)，来获得用于创建浑浊化晶状体孔的过量能量(包括热能)的其他源。

示例25至27提供了用于改善调节幅度并增大屈光力的目的的限制孔、壳体和其他结构的组合。

图38中所图示出的示例25提供了限制孔3802以及其他结构3803，限制孔3802具有大约2mm的直径(半径大约1mm)并且位于前晶状体表面3801附近。限制孔3802由外直径大约为7mm的浑浊化环面3804提供。

图39中所图示出的示例26提供了限制孔3902以及其他结构3903，限制孔3902具有大约2mm的直径并且位于晶状体表面3901的中心(即，在晶状体的前表面和后表面之间)。限制孔3902由外直径大约为4.5mm的浑浊化环面3904提供。

图40中所图示出的示例27提供了限制孔4002以及其他结构4003，限制孔4002具有1.5mm的直径并且位于晶状体表面4001后面附近。限制孔4002由外直径大约为6mm的浑浊化环面4004提供。

还应当理解，尽管将限制孔与其他结构结合示出，但是也可以在不存在那些结构的情况下使用限制孔。此外，尽管这些示例中的限制孔被示出为比其他结构具有更小的内直径，但是应当理解，一些或全部其他结构的内直径可以小于限制孔的内直径，因为这些其他结构未被浑浊化。此外，环面的浑浊化可以随着时间而降低。因此，可能周期性地要求晶状体的再治疗以保持上面所给出的益处。

还提供了基本上垂直的发射图案的使用，基本上垂直的发射图案是具有基本上与眼睛的光轴平行的切割的发射图案。

图41中所图示的示例28提供了具有一发射图案的晶状体的外表面4101，该发射图案具有以提供切割的环形区域4103的图案的形式布置的垂直切割(例如4102)。这些图被以截面示出，因此右侧的图案对应于左侧的图案。此外，照此，垂直切割的密度在图的左侧和右侧是相同的。

图42中所图示的示例29提供了垂直切割的使用的另一示例。在该示例中，提供了具有一发射图案的晶状体的外表面4201，该发射图案具有以提供切割的环形区域4203的图案的形式布置的垂直切割(例如4202)。这些图被以截面示出，因此右侧的图案对应于左侧的图案。此外，照此，垂直切割的密度在图的左侧和右侧是相同的。如图所示，示例29中的垂直切割的密度远大于示例28中的发射的密度。

在环形区域中可以将垂直切割彼此分离地间隔开，从而创建一系列平行且不连续的垂直切割，这些垂直切割的位置可以足够靠近在一起以创建一系列同心垂直圆柱体。

在使用这种如示例10和11所说明的垂直切割时，切割的环形区域的内直径从大约0.5mm到大约2.5mm，并且这种垂直切割的外直径从大约2或3mm到大约7或8mm。

垂直发射图案或主要是垂直发射图案的使用在较慢的激光系统中具有更多优点。具体而言，垂直发射图案的使用在慢于F/#等于1.5(F/1.5)(尤其是慢于F/2)的激光系统中有更多优点。另外，移动这些发射使其更接近在一起(即，更加密集)的能力是可利用这种垂直发射图案获得的。因此，间隔可以小于斑点大小的三倍。因此，通过利用小的发射密度已作出了全解理的水平晶状体截面，所述发射密度小于斑点大小的三倍，例如对于10μm的斑点而言大约是10-20μm的分离。

示例30提供了激光发射图案的布置，使得没有发射(或者，最少是基本上没有发射)处于细胞器丰富区域。此外，发射图案可以使得没有发射(或者最少是基本上没有发射)处于细胞器退化区域。因此，作为一种用于避免将激光定向到晶状体的活组织的方式，通过示例提供了发射图案应当离晶状体的所有外表面有大约0.4mm或更大的插入(inset)。因此，通过示例，被如此定向的激光脉冲将被限制在被去核的晶状体材料上。通过进一步的示例，发射图案应当被限制于如下区域：该区域在赤道处离表面有0.3mm的插入，在前极变细至离表面大约0.125mm的插入并且在后极变细至离表面大约0.2mm的插入。

获得激光和激光发射图案的最佳性能的另一参数可以通过利用激光器提供非常快的多个脉冲(实际上是脉冲的快速突发串)使其基本上在图案的斑点上来获得。该实现方式提供了双重优点，通过利用较低能量脉冲降低了瑞利范围，还增大了实现光分裂的概率，光分裂也被称为激光诱导的光学击穿(LIOB)。先前，相信通过较低能量脉冲来降低瑞利范围效应的能力导致实现LIOB的概率降低。

例如，诸如Lumera Rapid Laser振荡器/放大器之类的激光器可以提供50kHz速率的20μJ的一个脉冲，或者提供一系列或一突发串的2至20个脉冲，由于是50MHz激光振荡器，突发串中的每个脉冲被分开20纳秒。因此，突发串可以被递送以使得突发串中的总能量大约为20μJ。例如，4个脉冲的突发串可以具有每个脉冲大约5μJ，并且每个突发串发生的速率将是50kHz。

参考图45，提供了示出单个较高能量激光脉冲与较低能量激光脉冲的突发串随时间的比较的图示。因此，提供了具有20μJ能量的单独激光脉冲4571(仅出于示例目的而以虚线示出)和具有20μJ能量的另一单独激光脉冲4572(仅出于示例目的而以虚线示出)。脉冲4571和脉冲4572之间的箭头4592所示出的时间是t₂。因此，4571和4572表示单独20μJ脉冲的使用。如果例如t₂等于20μ秒(微秒)，则这些脉冲的速率可以是50kHz。

仍然参考图45，另外示出了突发串4500、4510和4520。这些突发串各自被示出为由四个激光脉冲构成。四个脉冲的使用仅出于示例的目的，并不应该也不会限制可以利用的脉冲数量。因此，突发串4500由脉冲4501、4502、4503和4504构成；突发串4510由脉冲4511、4512、4513和4514构成；并且突发串4520由脉冲4521、4522、4523和4524构成。突发串4500、4510和4520中的每个脉冲是5μJ。箭头4591所示出的时间是突发串(例如4500)中每个个体脉冲(例如4501和4502)之间的时间，并且在这里被称为t₁。顺序突发串中的第一脉冲(例如4501和4511)之间的箭头4593所示出的时间是t₃。

通过示例，提供了对于大约30kHz到大约200kHz的扫描速率，可以利用大约5μ秒至大约33μ秒的t₃和大约5纳秒到大约20纳秒的t₁。

对于给定的光斑大小，超过光分裂阈值所需要的能量的量可能是5μJ。不是向发射图案中的斑点提供20μJ的单独脉冲，而是可以利用4个5μJ脉冲的突发串，突发串中的每个脉冲被分开大约20纳秒。这种突发串的使用将趋于增大实现光分裂阈值的概率，同时将在z方向或沿束路径扩展组织效应的瑞利范围效应最小化。在这种方式下，这种突发串的使用增大了实现光分裂的概率，光分裂也已被称为激光诱导的光学击穿(LIOB)。

因此，希望使用LIOB阈值(即，发生光分裂的阈值)周围区域中的能量密度以将瑞利范围效应最小化。然而，在LIOB阈值的附近，例如由于光学像差所引起的透射、吸收、激光能量波动或光学斑点大小的较小且有时随机的变更可能在整个治疗领域的不希望且随机的问题上妨碍LIOB。例如由于光学像差所引起的光学斑点大小变更尤其在低F/#系统中可以发现。

还希望在任何给定的治疗领域中进行完全的治疗。因此，例如，在这里所提供的发射图案中，治疗领域可以是图案的所有x、y和z坐标。对于特定应用并且在特定的水平切割中，希望具有在LIOB附近的激光能量密度。这种能量密度将瑞利范围效应最小化，并因此将Z方向上被去除的材料量最小化。然而，通过利用这种能量密度并因此获得最小化的瑞利范围效应的益处，可能发生在前面的段落中所讨论的对LIOB的不希望且随机的妨碍。因此，为了将瑞利范围效应最小化并且避免妨碍LIOB，提供了对时间脉冲中紧密间隔的突发串的使用，其中突发串中的每个脉冲在LIOB阈值的附近。通过使用这种突发串，与使用具有相同能量密度的单独脉冲相比，实现LIOB阈值的概率增大。

以上详细给出了可以整体或部分地执行这些示例的系统的组件及其彼此的关联。另外，应当注意，这里所公开的方法和系统的功能可以通过单个设备或者通过彼此关联的几个系统来执行。因此，基于这些教导，用于执行这些示例或这些示例的一些部分的系统可以包括(通过示例而非限制)激光器、用于递送激光束的光学系统、扫描仪、相机、照明源和夷平器。这些组件被定位为使得当眼睛被照明源所照明时，光将会从眼睛通过夷平器传播到扫描仪。在该系统中，照明源是可相对于眼睛移动的，以提供可以照明眼睛的不同角度。

类似地，这种系统还可以包括(通过示例而非限制)激光器、用于确定眼睛的组件的位置和形状的系统、相机、控制器(该术语指的是并且非限制性地包括处理器、微处理器和/或本领域技术人员已知的具有操作这种系统所需要的能力的其他计算设备)、照明源和眼睛接口设备。在该系统中，扫描仪被光学地与眼睛接口设备相关联，以使得当眼睛被照明源所照明时，光将会从眼睛通过眼睛接口设备传播到扫描仪。扫描仪被进一步与相机光学地相关联，以使得扫描仪具有向相机提供眼睛的立体图像对的能力。相机被与控制器相关联，并且能够向控制器提供眼睛的数字图像；并且，控制器还具有部分地基于从相机所提供的数字图像来确定眼睛的组件的形状、位置和方向的能力。

此外，这种系统还可以包括(通过示例而非限制)用于向眼睛递送激光的系统。该系统可以具有激光器、扫描仪、相机、照明源、眼睛接口设备、用于确定眼睛内的组件的形状和位置的装置、以及用于将激光束的递送从激光器定向到相对于眼睛的组件的精确三维坐标的装置，用于定向激光束递送的装置具有至少部分地基于由确定装置对眼睛内组件的形状和位置的确定来定向激光束的能力。

根据前述描述，本领域技术人员可以容易地确定本发明的实质特性，并且在不脱离其精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种改变和/或修改以使其适应于各种使用和状况。

Claims (4)

1.一种用于确定晶状体的位置的系统，包括：

激光器；

衰减器；

用于对已经经过所述衰减器和眼睛的至少一部分晶状体的激光束进行感测的装置；

激光聚焦光学装置；

扫描仪；

控制系统，其中，

所述控制系统包括用于至少部分地基于由所述感测装置获得的数据来确定晶状体囊的位置的装置。

2.一种用于将激光束递送到眼睛的晶状体的系统，包括：

激光器，用于产生激光束；

扫描仪；

光学路径，用于将来自所述激光器的激光束定向到所述眼睛的晶状体；

用于确定所述晶状体的位置的装置，所述装置包括扫描激光照明源和衰减器；以及

控制系统，用于：

i.将激光束聚焦到所述眼睛的晶状体中的位置；并且

ii.所述位置至少部分地基于从所述确定装置获得的信息。

3.一种用于在眼睛的晶状体中创建壳体切割的系统，包括：

激光器，用于产生激光束；

扫描仪；

聚焦光学装置；

控制系统，用于以发射图案将所述激光束定向到所述眼睛的晶状体，所述发射图案包括形成壳体切割的一系列发射，所述壳体切割整个地位于所述晶状体中并且基本上遵循所述晶状体的形状。

4.一种用于确定眼睛组件的三维位置和形状的系统，包括：

扫描仪；

相机；

处理器；

照明源；

眼睛接口设备；

其中，所述扫描仪与所述眼睛接口设备光学地相连，以使得当所述眼睛被所述照明源照明时，光会从所述眼睛通过所述眼睛接口设备行进到所述扫描仪；

所述扫描仪与所述相机光学地相连，以使得所述扫描仪具有向所述相机提供所述眼睛的立体图像对的能力；

所述相机与所述处理器相连，其中，所述相机能够向所述处理器提供所述眼睛的数字图像；并且

所述处理器具有部分地基于从所述相机提供的数字图像来确定所述眼睛的组件的形状和位置的能力。

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