CN103619289A - 用于眼部外科手术治疗的系统和方法以及校准该系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于眼部外科手术治疗的系统（10）包括激光装置（12），所述激光装置（12）被设计为：发射波长和重复频率均适于眼部外科手术治疗的光。所述系统（10）进一步包括温度检测器（14），所述温度检测器（14）被设计为：检测受到激光装置（12）发出的光作用的对象（26）的温度。

Description

用于眼部外科手术治疗的系统和方法以及校准该系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于眼部外科手术治疗的系统和方法，尤其是使用高重复频率激光。本发明进一步涉及对这种用于眼部外科手术治疗的系统进行校准的方法。

背景技术

在通过光切除眼角膜来治疗视力缺陷的屈光眼部手术中，目前通常使用发射波长为193nm的紫外线的氟化氩准分子激光器（argon-fluoride excimerlasers）。由于眼角膜在此波长范围内显示出很高的吸收性，可以在邻近组织层受到最小压迫的情况下精确地切除眼角膜组织。在此情况下，通过对脉冲能量的适当控制来对切除深度（即，由激光切除的眼角膜组织层的厚度）进行控制，其中关系到对脉冲能量进行监视并以此方式可靠地避免由于与待切除的眼角膜组织邻近的组织中的改变而对患者造成的伤害。

当前使用的准分子激光器系统工作在200Hz到750Hz之间。然而，激光频率的增加能够缩短治疗的持续时间，借此可以最大程度地减少手术期间眼角膜的并发症以及脱水。因此，在屈光眼部手术中试图使准分子激光器系统在增大至1050Hz的重复频率下工作。然而，激光器系统频率的升高必须考虑到对脉冲能量的控制，否则无法可靠地排除对待治疗的眼部的损伤。

发明内容

本发明的目标在于提出一种用于眼部外科手术治疗的系统和方法，所述系统和方法能够避免与激光切除的组织层邻近的组织层中的不良改变。此外，本发明的目标在于实现一种对用于眼部外科手术治疗的系统进行校准的方法。

此目标通过具有权利要求1的特征的用于眼部外科手术治疗的系统、具有权利要求6的特征的眼部外科手术治疗的方法以及具有权利要求11的特征的对所述特征的眼部外科手术治疗的系统进行校准的方法来实现。

根据本发明的用于眼部外科手术治疗的系统包括激光装置，所述激光装置适于发射具有适合于眼部外科手术治疗的波长和重复频率的光。例如，激光装置可包括准分子激光器，尤其是发射波长为193nm的紫外光的氟化氩准分子激光器。大体来说，在使用激光装置的情况中，以200Hz至750Hz的重复频率工作的常规激光装置可能是一个问题。然而，优选地，所述激光装置应能够实现更高的重复频率（例如，1050Hz甚至更高）。

此外，治疗系统包括温度记录设备，所述温度记录设备适于记录待受到激光装置的光作用的对象的温度。温度记录设备可以是任何能够记录待受到激光装置的光作用的对象的温度的测量设备。正如下文中将要详述的，所述对象可以是患者的待治疗的眼睛，但也可以是能够受到激光装置的光的作用从而对眼部外科手术治疗的系统进行校准的测试对象。由温度记录设备记录的温度可以是待受到激光装置的光作用的对象在激光装置向其施加光之前的温度，也可以是待受到激光装置的光作用的对象在激光装置向其施加光期间的温度。

根据本发明的治疗系统使得能够以一种有利的方式在激光装置向对象施加光期间将受到激光装置发射的光作用的对象的温度考虑在内。例如，在根据本发明的系统的帮助下，能够在使用激光装置的光对眼部或者测试对象进行处理的过程中考虑到待治疗的眼部或者测试对象的初始温度（即，在使用激光装置发射的光之前，眼部或者测试对象的温度）。替代性地或者附加地，根据本发明的治疗系统能够记录激光装置的光对受到激光装置的光作用的对象的温度的影响。具体而言，借助于温度记录设备能够记录由于激光装置施加的光而引起的对象温度的升高。

所以，根据本发明的治疗系统能够最小化或者避免由于过高的温度而对正在治疗的眼部造成的损伤。由此也减小了眼部外科手术治疗过程中出现并发症的风险。由于激光装置的高的重复频率会造成受到激光装置的光作用的对象的温度升高，为用于眼部外科手术治疗的系统配备温度记录设备（尤其是，当系统包含能够发射具有诸如1050Hz的高重复频率的光的激光装置时）是很明智的。然而，有利地，温度记录设备也能够用于装备有常规激光装置（例如，具有200Hz至750Hz的重复频率的激光装置）的治疗系统中，以在避免对治疗的眼部造成热损伤的同时优化治疗程序。

根据本发明的治疗系统的温度记录设备适于记录待受到激光装置的光作用的对象在激光装置向其施加光之前的温度。换句话说，温度记录设备适于测量待受到激光装置的光作用的对象的初始温度。然而，附加地或者替代性地，温度记录设备也适于在激光装置向对象施加光期间记录受到激光装置的光作用的对象的温度。尤其是，温度记录设备适于实现在将激光装置向对象施加光期间对受到激光装置的光作用的对象的温度进行连续地记录。

温度记录设备可以包括传感器（优选地，所述传感器工作在非接触方式下），以对受到激光装置的光作用的对象的温度进行记录。替代性地，也可以为温度记录设备配备：用于记录从受到激光装置的光作用的对象回射的紫外光的设备，根据此设备可以对受到激光装置的光作用的对象的温度进行估计。然而，优选地，温度记录设备配备热成像相机。

由于热成像相机并不妨碍激光装置向对象施加光并且能够毫无困难的对温度进行实时的记录，所以热成像相机是更有利的，尤其是当温度记录设备被用于在激光装置向对象施加光期间对受到激光装置的光作用的对象的温度进行记录时，热成像相机是更有利的。从受到激光装置的光作用的对象发射出的红外辐射可以被直接传导至热成像相机。然而，当需要或者有要求时，至少一个转向设备(例如转向镜或类似设备)也可以被布置在受到激光设备的光作用的对象所发射的红外辐射的光束路径上。

优选地，根据本发明的用于眼部外科手术治疗的系统进一步包括控制设备，所述控制设备适于接收温度记录设备输出的温度信号并且根据此温度信号来控制激光装置。例如，控制设备适用于接收温度信号，所述温度信号以受到激光装置的光作用的对象在限定的区域（例如，可能具有20mm×20mm的大小）内的平均温度为特征。控制设备可以用于根据待受到激光装置的光作用的对象的初始温度来控制激光装置，所述初始温度在激光装置向对象施加光之前测量得到。例如，控制装置适于将激光装置的脉冲能量调整为测得的受到激光装置的光作用的对象的初始温度。然而，代替性地或者附加地，控制装置适于在激光装置向对象施加光期间根据温度记录设备输出的温度信号来控制激光装置。

具体来说，控制设备适于：在温度记录设备所记录的受到激光装置的光作用的对象的温度超过预设的限制值的情况下，减小激光装置的脉冲能量或者在一定时间后再重新对准切除区域。当需要或者要求时，控制设备还适于：在温度记录设备所记录的受到激光装置的光作用的对象的温度超过预设的限制值的情况下，关闭激光装置。凭借根据本发明的治疗系统的这种配置，能够减小或者完全避免由不良的温度增加造成的对待治疗的眼部的损伤。因此能够保护患者不会受到诸如一个或者两个扫描器（所述扫描器引导激光束扫过要治疗的眼睛的表面）的故障导致的眼部的损伤。

在眼部外科手术治疗的过程期间，眼部受到激光装置发射的光的作用，所述光具有适用于眼部外科手术治疗的波长和重复频率。例如，激光装置发射的光可能是波长为193nm的紫外光。激光装置的重复频率可以配置为200Hz至750Hz之间，但是也可以明显地更高（例如，在1050Hz附近或者更高）。此外，在眼部外科手术治疗的过程期间，记录受到激光装置的光作用的眼部的温度。

在眼部受到激光装置的光作用之前或者期间，能够凭借温度记录设备来记录受到激光装置的光作用的眼部的温度。如果在激光装置向眼部施加光之前对温度进行记录（即，如果已确定了眼部的初始温度），则可进行测量（如果需要）以将受到激光装置的光作用的眼部的温度调节到指定温度。例如，在激光装置施加光之前对眼部（尤其是眼角膜）进行冷却以降低其温度。

优选地，借助于热成像相机以非接触方式记录受到激光装置的光作用的眼部的温度。

在用于眼部外科手术治疗的方法的一个优选实施例中，根据温度记录设备输出的温度信号来控制激光装置。例如，激光装置的控制被调节为测得的受到激光装置的光作用的眼部的初始温度。附加地或者替代性地，在眼部外科手术治疗过程中（例如，眼部受到激光装置的光作用时），根据温度记录设备输出的温度信号来控制激光装置。

具体来说，在受到激光装置的光作用的眼部的记录温度超过预设的限制值的情况下，激光装置的脉冲能量可以被减小或者可以在一定时间后再对准切除区域。由此，由过高的温度引起的对待治疗的眼部的损伤能够被降到最低或者是完全避免。如果需要，则在受到激光装置的光作用的眼部的温度超过预设的限制值的情况下，激光装置也可以被完全关闭。

在校对用于眼部外科手术治疗的系统的方法中，测试对象受到激光装置发射的光的作用，所述光具有适用于眼部外科手术治疗的波长和重复频率。例如，激光装置发射的光可以是波长为193nm的紫外光。激光装置的重复频率可以配置为200Hz至750Hz之间，但是也可以明显更高（例如，在1050Hz附近或者更高）。此外，记录受到激光装置的光作用的眼部的温度。例如，测试对象可由塑料材料构成，尤其是可由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）构成，所述聚甲基丙烯酸甲酯的特征在于对激光装置发射的光具有高吸收率。

在以下时期记录所述待受到所述激光装置的光作用的对象的温度：所述激光装置向眼部施加光之前；以及/或者所述激光装置向眼部施加光期间。换句话说，在用于眼部外科手术治疗的系统进行校准的方法中，将测试对象的初始温度考虑在内以及/或者在将激光装置的光施加于测试对象期间将测试对象的温度考虑在内。

优选地，借助于热成像相机以非接触方式来记录受到激光装置的光作用的测试对象的温度。

根据待受到激光装置的光作用的测试对象的初始温度来调整测试对象的指定的切除深度。

根据温度记录设备输出的温度信号来建立用于在眼部外科手术治疗过程中用于监视激光装置的监视程序的一组参数。例如，根据温度记录设备输出并表示测试对象的初始温度特征的温度信号来建立用于监视程序的一组参数。附加地或者替代性地，在建立用于监视程序的一组参数的过程中，在激光装置施加光期间由温度记录设备输出并表示测试对象的温度特征的温度信号被考虑在内。

具体来说，在眼部外科手术治疗期间用于监视激光装置的监视程序中，根据温度记录设备输出的温度信号来确定激光装置取得理想治疗效果所必须的脉冲能量。例如，获得预期的切除深度（即，由激光装置的光切除的组织层的厚度）所要求的激光装置的脉冲能量可以被保存在监视程序中。为此，在用于对治疗系统进行校准的方法的范围内，激光装置的功率和获得的切除深度之间的关系可根据温度来确定，并且随后可以在考虑测试对象或者待治疗的眼睛部分（例如，眼角膜）的材料属性的情况下对这些数据进行修正。

附图说明

根据附加的示意图对本发明的优选的示例性实施例进行更加详细的说明，其中：

图1示出了眼部外科手术治疗系统的示意图；以及

图2示出了对眼部治疗系统进行校准的方法的步骤进行说明的流程图，以及眼部外科手术治疗的方法。

具体实施方式

图1中所示的用于眼部外科手术治疗的系统10包括具有氟化氩准分子激光器的激光器装置12，该激光器装置12发射波长为193nm的紫外光。激光器装置12以1050Hz的重复频率工作。然而，具有较低重复频率（例如，200Hz到750Hz之间）的激光器也可以在系统10中工作。

此外，系统10装配有温度记录设备14。温度记录设备14包括基于红外辐射的热成像相机16，这使得温度记录设备14能够以非接触方式执行温度测量。此外，温度记录设备14包括用于将红外辐射转向到热成像相机16的转向装置18。在图1中所示的眼部外科手术治疗系统10的示例性实施例中，转向装置18由涂覆有银、铝或金的镜子组成，该镜子被放置在导向到热成像相机16的红外辐射的光束路径上。

激光装置12包括控制设备20，控制设备20用于控制激光器装置12的运行并且尤其是控制激光器装置12的脉冲能量。此外，控制设备20对装配有两个转向轴的扫描器22进行控制。扫描器22用于将激光器装置12发射的光线（即，激光束L）移动到待被激光器装置12发射的光线（即，激光束L）作用的物体26的表面之上。

在下文中将对图1中所示的用于眼部外科手术治疗的系统10的校准和操作进行说明。如图2中所示，在系统10启动之后需要检查是否需要对系统10进行校准。例如，当系统10首次打开时或者在系统10进行了所限定的次数的治疗之后又或者在系统10运行了预设的小时数之后，系统10的校准被认为是必要的。此外，由系统10输出的错误信息可以使得系统必须校准。最终，还能够想到，系统10的操作者可以决定进行系统10的校准。

在上文说明的测试步骤中，如果确定了需要对系统10进行校准，则执行下述的校准方法。在此校准方法的范围内，首先通过热成像相机16记录测试对象的初始温度。例如，应用由塑料材料（尤其是聚甲基丙烯酸甲酯）组成的测试对象。随后，测试对象受到激光装置12发射的激光束L的作用。在向测试对象施加激光束L期间，通过热成像相机16连续地记录测试对象的温度。

正如在向测试对象的限定区域（例如，其尺寸显示为20mm×20mm）施加激光束L期间对测试对象的温度进行连续地记录一样，在记录测试对象的初始温度期间进行温度的测量。对于每一次温度测量，以（例如）5秒为时间间隔，以（例如）0.5秒为时长进行三次测量，并且对测量值进行平均。从这三个值中得到的平均值于是被视为测试对象在各时刻的温度值。

此外，所取得的测试对象的切除深度被记录为激光装置12的脉冲能量的函数，并且这些值与测量的测试对象的温度值相关。最终，考虑到测试对象的温度，所使用的校准测量根据激光装置12的脉冲能量与测试对象的切除深度之间的关联来建立一组用于监控程序的参数以对激光装置12进行监控。换句话说，建立一组参数使得能够控制激光装置12，特别是控制激光装置12的脉冲能量，以此在获得理想的切除深度的同时不超过要求的眼部最大温度。需要理解的是，在参数的建立过程中，考虑到测试对象以及待治疗的眼睛部分（例如，眼角膜）的机体特性，必须对记录在校准测量的范围内的针对测试对象的数据进行修正。因此，系统10的校准结果为一组参数，这些参数使得能够在考虑到激光束L对使用激光束L进行治疗的眼部的温度的影响的前提下控制激光装置12的脉冲能量以获得理想的切除深度。

在图2右手侧的方法的执行过程中，对于眼部外科手术治疗而言，首先记录待治疗的眼部的初始温度（尤其是眼角膜的初始温度）。此温度测量借助热成像相机16来进行。如果需要或者要求，可以调整眼部的初始温度（例如，通过对眼部或者眼角膜进行冷却来降低温度）。

随后，激光束L作用于眼部，在将激光装置12发射的激光束L施加到眼部期间借助热成像相机16来连续记录眼部的温度。在此情况下，通过在上述校准过程的范围内建立的一组参数来控制激光装置12的脉冲能量。此外，如果眼部的温度超过了预先设定的限制值，则通过控制设备20来降低激光装置12的脉冲能量或者稍后再对准切除区域。以此方式能够可靠地避免对眼部的热损伤。

Claims (16)

1.一种用于眼部外科手术治疗的系统（10），所述系统（10）具有激光装置（12），所述激光装置（12）适于发射波长和重复频率均适用于眼部外科手术治疗的光，其特征在于，

温度记录设备（14），适用于记录待受到所述激光装置（12）的光作用的对象（26）的温度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述温度记录设备（14）适于在以下时期记录所述待受到所述激光装置（12）的光作用的对象（26）的温度：

所述激光装置（12）向所述对象（26）上施加光之前；以及/或者

所述激光装置（12）向所述对象（26）上施加光期间。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

所述温度记录设备（14）包括热成像相机（16）。

4.根据权利要求1至3中一项所述的系统，其特征在于，

控制设备（20），适于接收由所述温度记录设备（14）输出的温度信号并且根据所述温度信号来控制所述激光装置（12）。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述控制设备（20）适于：在所述温度记录设备（14）所记录的受到所述激光装置（12）的光作用的所述对象（26）的温度超过预设的限制值的情况下，减小所述激光装置（12）的脉冲能量或者在一定时间后再重新对准切除区域。

6.一种用于眼部外科手术治疗的方法，包括：

使激光装置（12）所发射的光作用于对象（26），所述光具有适用于眼部外科手术治疗的波长和重复频率，其特征在于，

记录待受到所述激光装置（12）的光作用的所述对象（26）的温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

在以下时期记录所述待受到所述激光装置（12）的光作用的对象（26）的温度：

所述激光装置（12）向眼部施加光之前；以及/或者

所述激光装置（12）向眼部施加光期间。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

借助于热成像相机（16）来记录待受到所述激光装置（12）的光作用的所述对象（26）的温度。

9.根据权利要求6至8中一项所述的方法，其特征在于，

根据所述温度记录设备（14）输出的温度信号来控制所述激光装置（12）。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在受到所述激光装置（14）的光作用的所述对象（26）的温度超过预设的限制值的情况下，减小或增加所述激光装置（12）的脉冲能量。

11.一种对用于眼部外科手术治疗的系统进行校准的方法，包括：

将激光装置（12）发射的光作用于测试对象，所述光具有适合于眼部外科手术治疗的波长和重复频率，其特征在于，

记录待受到所述激光装置（12）的光作用的所述测试对象的温度。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

在以下时期记录所述待受到所述激光装置（12）的光作用的测试对象（26）的温度：

所述激光装置（12）向所述测试对象施加光之前；以及/或者

所述激光装置（12）向所述测试对象施加光期间。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，

借助于热成像相机（16）来记录待受到所述激光装置（12）的光作用的所述测试对象的温度。

14.根据权利要求11至13中一项所述的方法，其特征在于，

根据待受到所述激光装置（12）的光作用的所述测试对象的初始温度来调整所述测试对象的特定切除深度。

15.根据权利要求11至14所述的方法，其特征在于，

根据所述温度记录设备（14）输出的温度信号来建立在所述眼部外科手术治疗过程中用于监视所述激光装置（12）的监视程序的一组参数。

16.根据权利要求15所述的过程，其特征在于，

在所述一组参数中，根据所述温度记录设备（14）输出的温度信号来确定所述激光装置（12）取得理想治疗效果所必须的脉冲能量。

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