CN103945804B - 激光辅助的上皮移除 - Google Patents

Abstract

在特定实施例中，被设置为执行上皮移除的装置包括激光装置和控制计算机。所述该激光装置可以通过使用具有超短脉冲的脉冲激光辐射将眼睛的上皮与鲍曼层分离。该激光装置包括对脉冲激光辐射的焦点进行控制的可控部件。控制计算机控制可控部件以将脉冲激光辐射聚焦在上皮的一个或更多个上皮细胞层处，以光致破坏上皮细胞层的至少一部分。

Description

激光辅助的上皮移除

技术领域

本公开总体上涉及角膜手术装置，并且更具体地涉及激光辅助的上皮移除。

背景技术

屈光手术通常对角膜进行整形以校正眼睛的屈光缺陷。在一些类型的屈光手术中，角膜的上皮与鲍曼层分离，然后鲍曼层与角膜基质一起被定形以实施屈光校正。

已知多种用于移除上皮的技术，但是这些技术可以产生不好的结果：对定形过程产生不利的影响和／或延长恢复时间。例如，在光致屈光角膜切除术(photorefractivekeratectomy，PRK)中，手术器械(例如，曲棍球刀)被用于移除上皮。然而，用以分离上皮的力会使角膜损伤。另外，手术器械会损坏、毛化或撕破鲍曼层。此外，外科医生可能会产生比校正视力所必须的手术区域更大的手术区域。作为另一示例，在激光辅助的上皮下角膜磨镶术(Laser Assisted Sub-Epithelial Keratomileusis，LASEK)中，酒精溶液被使用以弱化上皮细胞，以便可以手动地移除上皮细胞。然而，酒精溶液会使鲍曼层变干并且改变所述层的烧蚀率，这影响了如何实施所需的校正。酒精溶液还会延迟愈合。作为另一示例，在Epi-Lasik中，分离器被使用以将上皮与鲍曼层分离。然而，分离器会破坏鲍曼层。作为最后一个示例，准分子激光器可以被使用以移除上皮并且对角膜定形。然而，准分子激光器在某些情况下无法最佳地完成任务。

发明内容

在特定实施例中，设置为执行上皮移除的装置包括激光装置和控制计算机。所述激光装置可以通过使用具有超短脉冲(例如，飞秒脉冲、皮秒脉冲或阿托秒脉冲)的脉冲激光辐射来将上皮与鲍曼层分离。所述激光装置包括对所述脉冲激光辐射的焦点进行控制的可控部件。所述控制计算机指示所述可控部件将所述脉冲激光辐射聚焦在上皮的上皮细胞层(例如，基细胞层)处，以光致破坏上皮细胞层的至少一部分。

在特定实施例中，用于执行上皮移除的方法包括将脉冲激光辐射聚焦在眼睛的上皮的上皮细胞层处。所述脉冲激光辐射具有超短脉冲。上皮细胞层的至少一部分被光致破坏，并且将眼睛的上皮与鲍曼层分离。

在特定实施例中，有形的计算机可读介质存储有计算机代码，以便通过将脉冲激光辐射聚焦在眼睛的上皮的上皮细胞层处来执行上皮移除。所述脉冲激光辐射具有超短脉冲。上皮细胞层的至少一部分被光致破坏，并且将眼睛的上皮与鲍曼层分离。

附图说明

现在将参考附图以示例性的方式来更详细地描述本公开的示例性实施例，附图中：

图1A和图1B示出了根据特定实施例的被设置为执行上皮移除的装置的示例；

图2A-2C示出了根据特定实施例的可被光致破坏的角膜的上皮的细胞层的示例；

图3和图4示出了根据特定实施例的可由角膜产生的上皮元件的示例；

图5示出了床切口的示例和侧切口的示例的横截面；

图6A和图6B示出了形成床切口和形成侧切口的示例。

具体实施方式

现在参考说明书和附图，说明书和附图详细地示出了本公开的装置、系统及方法的示例性实施例。说明书和附图并不意在详尽地或在其它方面对附图中示出的和说明书中公开的特定实施例的限制或约束。虽然附图表示可能的实施例，但是附图不一定是成比例的并且某些特征可以被简化、被扩大、被移除或部分地被分段以更好地示出实施例。另外，某些附图可以是图表形式。

图1A和图1B示出了根据特定实施例的被设置为执行上皮移除的装置10的示例。在实施例中，装置10包括激光装置和控制计算机。通过使用具有超短脉冲(例如，皮秒脉冲、飞秒脉冲或阿托秒脉冲)的脉冲激光辐射，激光装置可以将角膜的上皮与鲍曼(Bowman)层分离。激光装置可包括使脉冲激光辐射聚焦的可控部件。控制计算机指示可控部件将脉冲激光辐射聚焦在上皮的细胞层处，以破坏所述层的至少一部分，以使上皮与鲍曼层分离。于是，准分子激光器可以被使用以对鲍曼层和角膜的上部基质进行整形，以实施屈光校正。在特定实施例中，分离的上皮形成了上皮元件(例如，上皮瓣或上皮盖)，上皮元件可以在屈光校正之后被替换或可能不在屈光校正之后被替换。在其它的实施例中，上皮完全地从角膜移除(例如，通过适合的手术器械(例如，药栓、纱布或海绵))。

在图1A示出的示例中，装置10执行眼睛22的手术。装置10包括激光装置15、患者适配器20、控制计算机30、存储器32和光学相干层析成像(optical coherence tomography，OCT)系统36(如图示地连接)。OCT系统36可连接到控制计算机30上或可能不连接到控制计算机30上。激光装置15可包括激光源12、扫描器16、一个或更多个光学元件17和／或聚焦物镜18(如图示地连接)。患者适配器20可包括接触元件24(接触元件24具有从样本向外布置的邻接面26)和套筒28(如图示地连接)。存储器32存储控制程序34。样本可以是眼睛22或探针。

激光源12产生具有超短脉冲的激光束14。在本文中，光的“超短”脉冲指的是持续时间小于纳秒(例如，大约为皮秒、飞秒或阿托秒)的光脉冲。激光束14的焦点可在组织(例如，角膜)中产生激光诱导光学分解(laser-induced optical breakdown，LIOB)。激光束14可精确地聚焦以允许上皮细胞层中产生精确切口，这可以减少或避免对其它组织产生不必要的破坏。

激光源12的示例包括飞秒、皮秒和阿托秒的激光器。激光束14可具有任何适合的真空波长，真空波长例如为在300-1500纳米(nm)的范围内的波长(例如，在300-650、650-1050、1050-1250或1100-1500纳米的范围内的波长)。激光束14还可具有较小的聚焦范围(例如，直径为5微米或更小)。在特定实施例中，激光源12和／或传输通道可以处于真空或接近真空。

扫描器16、光学元件17和聚焦物镜18在光束路径中。扫描器16横向地和纵向地控制激光束14的焦点。“横向”指的是与激光束14的传播方向成直角的方向，并且“纵向”指的是光束传播的方向。横向平面可以被称为x-y平面，并且纵向方向可以被称为z方向。在特定实施例中，患者适配器20的邻接面26在x-y平面上。

扫描器16可以以任何适合的方式横向地引导激光束14。例如，扫描器16可包括一对检流驱动的扫描镜，扫描镜可以关于相互垂直的轴线倾斜。作为另一示例，扫描器16可包括电光晶体，电光晶体可以电光地控制激光束14。扫描器16可以以任何适合的方式纵向地引导激光束14。例如，扫描器16可包括纵向调节的透镜、可变屈光力的透镜或可以控制光束聚焦的z位置的可变形镜。扫描器16的焦点控制部件可沿着光束路径以任何适合的方式布置(例如，位于相同的或不同的模块单元)。

一个(或多个)光学元件17朝向聚焦物镜18引导激光束14。光学元件17可以是任何适合的能够反射和／或折射／衍射激光束14的光学元件。例如，光学元件17可以是固定偏转镜。聚焦物镜18将激光束14聚焦到患者适配器20上，并且可被可分离地连接到患者适配器20上。聚焦物镜18可以是任何适合的光学元件(例如，f-θ物镜)。

患者适配器20与眼睛22的角膜接合。在示例中，患者适配器20具有连接到接触元件24上的套筒28。套筒28连接到聚焦物镜18上。接触元件24可透射激光辐射并且具有邻接面26，邻接面26与角膜接合并且可以使角膜的一部分平面化。在特定实施例中，邻接面26是平面的并且在角膜上形成平面区域。邻接面26可以在x-y平面上，所以平面区域也在x-y平面上。在其它实施例中，角膜不需要具有平面区域。

控制计算机30根据控制程序34来控制可控部件(例如，激光源12和扫描器16)。控制程序34包括计算机代码，计算机代码指示可控部件将脉冲激光辐射聚焦在上皮的上皮细胞层处，以光致破坏所述层的至少一部分。光致破坏形成了上皮细胞层和角膜的剩余部分之间的分离。

在操作的某些示例中，扫描器16可引导激光束14以形成任何适合的几何构造的切口。切口类型的示例包括床切口(bed incisions)和侧切口。床切口(例如，“上皮瓣床切口”)是通常位于x-y平面上的二维切口。扫描器16可通过将激光束14聚焦在邻接面26的下方的恒定z值处并且通过在x-y平面中以一种模式移动焦点而形成床切口。侧切口是从角膜表面(例如，从床切口)的下面到该表面延伸的切口。扫描器16可通过改变激光束14的焦点的z值并且可选地通过改变x值和／或y值而形成侧切口。

在特定实施例中，控制计算机30确定上皮细胞层的深度，并且指示可控部件聚焦激光束14以在该深度处形成床切口。该深度可以以任何适合的方式确定。例如，使用者(例如，外科医生)可输入通过控制计算机30接收到的深度。

在特定实施例中，光学相干层析成像(optical coherence tomography，OCT)系统36测量上皮细胞层的深度并且将该深度发送到控制计算机30。OCT系统36的扫描器37可朝向光学元件17引导测量光束19，光学元件17朝向眼睛22引导光束19以测量眼睛22。OCT系统36使用低相干干涉测量以确定眼睛22的部分(例如，上皮、鲍曼层、基质、Decement膜和／或内皮)的位置，并且可具有小于1微米(μm)的分辨率。激光束14和测量光束19可以同时被使用或可以在不同时间被使用。

在图1B示出的示例中，装置10包括分束器15，OCT系统36朝向分束器15引导测量光束19。OCT系统35可被连接到控制计算机30上或可能不被连接到控制计算机30上。

在特定实施例中，分束器15在激光束14和测量光束19之间切换，以允许激光束14和测量光束19都能够使用扫描器16。分束器15可具有任何适合的特征以从一个光束到另一光束切换，例如，分束器15可包括至少一个活动反射镜或介质膜和／或可被连接到例如滑动架或可控臂的可移动装置上。

图2A-2C示出了根据本发明的特定实施例的可以被光致破坏的角膜的上皮的上皮细胞层的示例。图2A示出了角膜的层45。层45包括上皮(或上皮)50、鲍曼层54、基质(或基质)56、Decement膜58和内皮(或内皮)60。图2B示出了角膜前泪液膜62和角膜层45的子层48。子层48包括上皮50和鲍曼层54。上皮50包括以下细胞层：鳞状细胞64、翼细胞66、基细胞68和基膜70。

上皮50的任何适合的部分可以被光致破坏。一个或更多个的任何的上皮细胞层可以被选择用于光致破坏。例如，多个基细胞68或基细胞68和翼细胞66可以被光致破坏。(在图2C的示例中，基细胞被是破坏的。)另外，一部分的细胞层可以沿z向被光致破坏，但是部分的细胞层可在角膜上保持。例如，一些后部的翼细胞66可以被破坏，但是一些前部的翼细胞66可保持。此外，x-y平面中的特定区域(或“目标区域”)可以被选择用于光致破坏。例如，形成上皮元件的床的目标区域可以被光致破坏。通过层的光致破坏，上皮50可以被认为在上皮50和角膜的剩余部分之间产生了分离并且因此将上皮50与角膜分离。

装置10可以以任何适合的方式光致破坏上皮细胞层。在特定实施例中，控制计算机30可指示激光装置将激光束14聚焦在邻接面26下方的恒定的z值处并且在大体上覆盖目标区域的x-y平面内以一种模式移动。可以使用任何适合的模式。例如，根据折返模式，扫描路径具有恒定的y值并且沿+x方向移动。当扫描路径到达目标区域的边界点时，路径移动至离前一y值有预定距离的下一y值，然后沿-x方向移动，直到路径到达另一边界点为止。扫描路径持续到整个目标区域被扫描为止。作为另一示例，根据螺旋模式，扫描路径在目标区域的中心处或靠近目标区域的中心处开始并且以螺旋模式移动，直到路径到达目标区域的边界为止，或扫描路径在目标区域的边界处开始并且以螺旋模式移动，直到路径到达目标区域的中心处或靠近目标区域的中心处为止。

随着激光束14沿扫描路径行进，激光束脉冲产生微观破坏。在某些情况下，扫描路径模式可产生微观破坏在目标区域之上的不均匀分布。在这些情况下，激光束14可被修改以使分布更均匀。例如，某些脉冲可以被阻挡或脉冲能量可以被减少以减少特定区域中的脉冲的数量或效果。

图3和图4示出了根据特定实施例的可由角膜92产生的上皮元件94(94a-b)的示例。上皮元件92包括可以从角膜92完全移除的上皮盖94a和具有铰接部96的上皮瓣94b，铰接部96将瓣94b连接到上皮的剩余部分上或Basement膜70上。

上皮元件94可具有任何适合的大小和形状。例如，上皮元件94可具有任何适合的之间d和厚度。作为另一示例，上皮元件94可具有任何适合的形状(例如，圆形、椭圆形、自由形态或不规则的形状)。如与所上皮瓣94有关的示例，铰接部96可具有任何适合的长度h。

装置10可以以任何适合的方式产生上皮元件94。在特定实施例中，控制计算机30可指示激光装置形成床切口和侧切口。床切口将上皮元件94与鲍曼层54分离。床切口的深度对应于瓣94的厚度。侧切口从床切口到角膜的表面延伸并且遵循上皮瓣94的轮廓。为了产生上皮盖94a，侧切口绕盖94a形成闭合回路。为了产生上皮瓣94b，侧切口不包括铰接部96。

在产生了上皮元件94之后，元件94可以被移除以允许校正过程。例如，盖94a可以被完全移除或瓣94b可以被提升和向后折叠。准分子激光器可以提供穿过鲍曼层54的激光辐射，以对鲍曼层54和上部基质50进行整形，以便实施屈光校正。如果盖94a被使用，上皮层将在治疗过程期间重新长出。如果瓣94b被使用，瓣94b可以在屈光校正之后被放回原处，并且可以发生再生长。

图5示出了床切口110的示例和侧切口112(112a-d)的示例的横截面。床切口110在待移除的上皮的下方106形成。侧切口112可与切线114成任何适合的角度α，切线114与鲍曼层54相切，其中角度α沿朝待移除的上皮106的方向延伸。例如，角度α可具有在0-135度的范围内的值(例如，0-30、30-60、60-90、90-120或120-135度)。在图示中，侧切口112a具有大约85度的角度α，侧切口112b具有大约30度的角度α，并且侧切口112c具有大约135度的角度α。

另外，侧切口112的横截面可具有任何适合的形状。在该示例中，侧切口112a-c的横截面是直线，并且侧切口d的横截面是曲线，曲线为本身不交叉的任意连续点的集合。然而，侧切口112的横截面可具有任何适合的形状，并且例如可以在一个或更多个点处不连续或可以本身在一个或更多个点处交叉。

图6A示出了形成床切口的示例，并且图6B示出了形成侧切口的示例。如上文所述，通过将激光束的焦点120引导至切口的位置以便切开切口而形成切口。激光束可以被精确地聚焦，所以可以精确地形成切口。

文中所公开的系统和装置的部件(例如，控制计算机30)可包括接口、逻辑电路、存储器和／或其它适合的元件，接口、逻辑电路、存储器和／或其它适合的元件中的任何一个都可包括硬件和／或软件。接口可以接收输入、发送输出、处理输入和／或输出和／或执行其它适合的操作。逻辑电路可以执行部件的操作(例如，执行指令以从输入产生输出)。逻辑电路可以编码到存储器中并且在由计算机执行时可以执行操作。逻辑电路可以是处理器(例如，一个或更多个计算机、一个或更多个微处理器、一个或更多个应用程序和／或其它逻辑电路)。存储器可以存储信息并且可包括一个或更多个有形的、计算机可读的和／或计算机可执行的存储介质。存储器的示例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)或只读存储器(Read Only Memory，ROM))、大容量存储介质(例如，硬盘)、移动存储介质(例如，光盘(Compact Disk，CD)或数字化视频光盘(Digital Video orVersatile Disk，DVD))、数据库和／或网络存储设备(例如，服务器)和／或其它计算机可读介质。

在特定实施例中，实施例的操作可通过用计算机程序、软件、计算机可执行指令和／或能够由计算机执行的指令编码的一个或更多个计算机可读介质来执行。在特定实施例中，操作可以通过一个或更多个计算机可读介质来执行，所述一个或更多个计算机可读介质存储计算机程序、通过计算机程序实施和／或编码和／或具有存储的和／或编码的计算机程序。

虽然已经根据特定实施例描述了本公开，但是实施例的修改(例如，改变、替换、添加、省略和／或其它修改)对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，在不超出本发明的范围的情况下可以对实施例做出修改。例如，可以对文中所公开的系统和装置做出修改。系统和装置的部件可以被整合或分离，并且系统和装置的操作可以通过较多部件、较少部件或其它部件来执行。作为另一示例，可以对文中所公开的方法做出修改。方法可包括较多步骤、较少步骤或其它步骤，并且步骤可以以任何适合的顺序执行。

在不超出本发明的范围的情况下可能有其它的实施例。例如，说明书示出了特定的实际应用中的实施例，但是其它的应用对本领域技术人员来说将是显而易见的。另外，未来发展将发生在文中讨论的领域中，并且所公开的系统、装置和方法将通过未来发展来使用。

本发明的范围不应当参考说明书而确定。根据专利法规，说明书通过使用示例性实施例来说明和示出本发明的操作的原则和模式。说明书使本领域技术人员能够在各种实施例中并且通过各种修改来利用所述系统、装置和方法，但是说明书不应当被用于确定本发明的范围。

本发明的范围应当参考权利要求和权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。权利要求中的所有术语被赋予其最广泛的合理构造和本领域技术人员所理解的它们通常的含义，除非文中做出与其相反的明确指示。例如，单数冠词(例如，“一个”、“所述”等)的使用应当解释为引用一个或更多个的所指示的元件，除非权利要求指示出明确的相反的限制。作为另一示例，“每个”指的是集合的每个元件或集合的子集的每一个元件，其中集合可包括零个、一个或多于一个的元件。总之，本发明能够被修改，并且本发明的范围不应当参考说明书来确定，而应当参考权利要求和等同物的全部范围来确定。

Claims (4)

1.一种被设置为执行上皮移除的装置，所述装置包括：

激光装置，所述激光装置被设置为通过使用具有多个超短脉冲的脉冲激光辐射将眼睛的角膜的上皮与鲍曼层分离，所述激光装置包括一个或更多个被设置为对所述脉冲激光辐射的焦点进行控制的可控部件；以及

控制计算机，所述控制计算机被设置为指示所述一个或更多个可控部件：

通过将所述脉冲激光辐射聚焦在所述上皮的基细胞层处，以光致破坏所述基细胞层的至少一部分，以产生作为上皮瓣或上皮盖的床切口，使得所述上皮在所述床切口下方的部分保持在所述角膜的鲍曼层上。

2.根据权利要求1所述的装置，所述控制计算机被设置为通过如下步骤来指示所述一个或更多个可控部件将所述脉冲激光辐射聚焦在所述基细胞层处：

接收表示所述基细胞层的深度的输入；以及

指示所述一个或更多个可控部件将所述脉冲激光辐射聚焦在所述深度处。

3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

光学相干层析成像OCT系统，所述光学相干层析成像系统被设置为测量所述基细胞层的深度并且将所述深度发送到所述控制计算机。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述超短脉冲小于一纳秒。