CN104042403B - 飞秒激光白内障手术治疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了飞秒激光白内障手术治疗装置，包括光学相干断层扫描成像系统、数据处理系统、激光光源系统、激光能量检测系统、激光扫描系统、压平镜；所述的激光光源系统设有飞秒激光器；激光光源系统与激光能量检测系统之间、激光能量检测系统与激光扫描系统之间、激光扫描系统与光学相干断层扫描成像系统之间，分别通过光束传输系统连接。本发明的效果是：精密、高效、更为安全，避免术后散光和眼内炎的发生；减少囊膜的撕裂、悬韧带的损伤；对周围组织损伤更小；尽可能地减少了晶体核乳化和人工晶体植入时所产生的并发症；降低了操作难度；大大减少超声乳化所需能量，有效地保护了角膜内皮。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备和器械的技术领域，涉及眼科手术治疗的设备和器械，更具体地说，本发明涉及一种飞秒激光白内障手术治疗装置。
背景技术
眼科疾病发生率调查组织(EDPRG)2004年的调查显示，2000年美国有2050万人患有白内障，预计到2020年3000万人患有或即将患有白内障。据我国卫生部门估计，2005年的我国的白内障手术量约为51万。
WHO根据对印度南部地区有关白内障发病率的观察研究指出：在发展中国家，每1000人中每年有1例新生白内障。按中国人口推算，每年新增白内障患者120万例。在中国白内障是第1位致盲眼病。根据全国抽样调查结果推算，全国双眼矫正视力<0.3的白内障患者约为500万人，每年以新增40～120万例白内障患者累计增加。我国现有眼科医生22000余人，每年白内障手术约100万例，仅手术治疗现有白内障患者即需要20多年时间。
因此，白内障康复手术滞后是一个急待解决的问题。目前，白内障复明手术是中国防盲治盲的首要任务，也是中国眼科医生面临的严峻挑战及光荣使命。
近几十年来白内障手术历经变革，从囊外摘出术、非超声乳化小切口手术到超声乳化白内障吸除术，在手术理念和技术上不断革新。目前，白内障超声乳化摘除联合人工晶体植入术已经成为世界上治疗白内障最主流、最成熟的手术方式。
在临床工作中，由于白内障超声乳化摘除术的各个操作步骤全靠术者人工完成，很大程度上依赖于术者的经验和技巧，故常常会遇到以下难题：
1、如何制作出精准、密闭的透明角膜切口；
2、如何制作出正中、正圆的前囊切口；
3、如何使用最少的超声能量将晶体核裂解成均匀碎块并吸出；
4、如何最大限度地减轻术后角膜水肿。
如何解决这些难题以及术后更完善的视功能以及更少的并发症，仍是眼科医学中亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种飞秒激光白内障手术治疗装置，其目的是提高白内障手术的质量和安全性。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的飞秒激光白内障手术治疗装置，该装置包括光学相干断层扫描成像系统、数据处理系统、激光光源系统、激光能量检测系统、激光扫描系统、压平镜；
所述的激光光源系统设有飞秒激光器；
该装置的连接方式为：所述的激光光源系统与激光能量检测系统之间、激光能量检测系统与激光扫描系统之间、激光扫描系统与光学相干断层扫描成像系统之间，分别通过光束传输系统连接。
所述的数据处理系统通过信号线路分别与光学相干断层扫描成像系统、激光光源系统连接。
所述治疗装置设有数据显示与选择系统，所述的数据显示与选择系统通过信号线路与激光光源系统连接。
所述治疗装置设有视频显示系统，所述的视频显示系统通过信号线路与光学相干断层扫描成像系统连接。
所述的光学相干断层扫描成像系统包括具有X轴、Y轴平移和旋转功能的样品台，所述的样品台设在探头安装架上；所述的光学相干断层扫描成像系统还包括Z轴粗调细调探头以及图像显示屏。
所述的激光光源系统还包括激光电源以及冷却系统。
所述的光束传输系统为传输光纤；所述的传输光纤的芯径为10μm到300μm.；所述的传输光纤的材料为石英。
所述的激光能量检测系统采用光敏检测设备或者热敏检测设备。
所述的激光扫描系统包含X、Y、Z轴三向振镜；其中，X轴为横轴，Y轴为纵轴，Z轴为竖轴。所述的激光扫描系统为三个单一方向的扫描振镜组合而成，或者为三维整体扫描设备。
所述的压平镜包含负压吸引环和油管。
所述的数据显示与选择系统和视频显示器为LCD或LED显示器。
所述的光学相干断层扫描成像系统的中心波长分别为：840nm、935nm、1325nm；扫描速率范围为1kHz到100kHz；轴向分辨率为1μm到30μm；横向分辨率5μm到50μm；最大FOV为10mm×10mm×8mm；灵敏度10dB到200dB。
轴向分辨率指被检测样品的纵向定位(组织下或组织后深度定位。
横向分辨率是水平方向上区分两个相邻地质体最小距离的能力，以长度为单位。它同水平方向的接收装置的排列方式和源信号的性质以及所探测目标的物理性质等因素有关。其数值越小，横向分辨率越高。
所述的飞秒激光器的典型波长为1030nm，脉冲宽度为小于10fs到900fs，重复频率10kHz到200kHz，脉冲能量为1μJ到100μJ。
所述的飞秒激光器的类型为固体激光器；或者为半导体激光器；或者为气体激光器；或者为光纤激光器；或者染料激光器。
本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
1、透明角膜多层次立体切口制备，最大限度地避免了术后散光和眼内炎的发生；
2、精确制作连续光滑的前囊膜切口，可以减少囊膜的撕裂、悬韧带的损伤；飞秒激光也可应用于后囊膜撕除，且更为安全、对周围组织损伤更小；
3、前囊膜切口较强的张力尽可能地减少了晶体核乳化和人工晶体植入时所产生的并发症；
4、预先碎核，明显降低了超声乳化操作难度；并大大减少超声乳化所需能量，有效地保护了角膜内皮；
5、与机械性角膜刀相比，飞秒激光制作的角膜瓣厚度更加均匀居中与预先设定的厚度更加接近可重复性好，且更加安全；
6、飞秒激光技术以其精密、高效、安全等特点逐步由角膜手术扩展至眼科手术的各个方面，用途广泛；
7、装置采用双液晶显示器，具有显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻以及功耗低等优点；
8、装置实现仪器完全自动化，无须手动，具有很强的数据处理和分析能力，实现实时显示。
附图说明
下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的结构示意图。
图中标记为：
1、光学相干断层扫描成像系统(OCT)，2、激光光源系统，3、光束传输系统，4、激光能量检测系统，5、激光扫描系统，6、压平镜，7、数据显示与选择系统，8、视频显示系统，9、数据处理系统。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示的本发明的结构，是一种飞秒激光白内障手术治疗装置，利用飞秒激光进行囊膜切开、晶体粉碎、散光松解切口和透明角膜切口。
飞秒激光的物理特性：
飞秒激光是一种周期可以用飞秒(1飞秒为10-15s，即为1/1000万亿s)计算的超短脉冲激光。飞秒激光具有以下几个特点：
1、脉冲宽度极短：飞秒激光持续时间只有几个飞秒，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，是人类目前在实验室获得的最短脉冲。
2、瞬时功率极大：由于脉冲持续的时间非常短，能量在瞬间释放出来，可达到百万亿瓦。
3、精密度极高：飞秒激光可以聚焦到比头发的直径还要小的空间区域：它能聚焦3μm直径空间区域，进行1μm级精确切割。
4、穿透性极强：飞秒激光在透明材料中穿行几乎没有消耗，从而能穿过透明阻挡物，直接作用于内部目标。
飞秒激光从激光仪发射后，当它的瞬时功率密度达到或超过特定的阈值时，被照射组织就会因多光子吸收效应形成等离子体，连带产生等离子体微爆破效应，并形成一定程度的冲击波。这种连续的微爆破效应使得各个微爆破点连成线、线又接成面，从而达到极其精密的组织切割效应。
在本发明中，X、Y、Z轴三个方向的定义为：X—水平横轴；Z——水平纵轴(纵深)；Y—垂直的竖轴。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现提高白内障手术的质量和安全性的发明目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的飞秒激光白内障手术治疗装置，该装置包括光学相干断层扫描成像系统1、数据处理系统9、激光光源系统2、激光能量检测系统4、激光扫描系统5、压平镜6；
所述的激光光源系统2包括飞秒激光器；
该装置的连接方式为：所述的激光光源系统2与激光能量检测系统4之间、激光能量检测系统4与激光扫描系统5之间、激光扫描系统5与光学相干断层扫描成像系统1之间，分别通过光束传输系统3连接。
飞秒激光应用于白内障超声乳化手术中，使得白内障超声乳化术操作过程中所面临的一系列难题迎刃而解。
本发明将飞秒激光技术应用在白内障手术中，具有以下优势：
飞秒激光在白内障手术的飞秒激光制作囊膜切开、晶体粉碎、散光松解切口和透明角膜切口等方面都具有显著的优势，是其它手术方法无可比拟的。
精确和可预知的囊膜切开，可以有效地避免术中或术后并发症的发生，囊膜切除的结构对于评估人工晶体的有效位置十分重要。在现有技术中，应用散大的瞳孔或角膜缘等解剖标志，很难确保囊膜切除的居中性。而应用飞秒激光系统则很容易就可以确保囊膜切除的精确大小和居中等，飞秒激光也可应用于后囊膜撕除，且更为安全，对周围组织损伤更小。
飞秒激光系统可以采用切割模式使得硬核白内障软化，使晶体核粉碎，且不必进行雕刻和劈核这些极易产生并发症的操作。这些方法可以避免超乳头的超声能量，降低囊袋破裂和角膜内皮损伤的风险，并减少眼内器械使用、眼内操作和人工晶体处理的次数，提高手术安全性。同时，通过减低流速减少前房涌动和避免虹膜脱出，使得注吸步骤更为完善。
飞秒激光白内障系统可以通过角膜或角膜缘松解切口来矫正3.5D的散光，使角膜中央最为陡峭的位置变平，去除屈光不正的来源；自闭式透明角膜切口是72％的美国白内障医生所惯用的方式，制约这项技术应用的是术后逐渐增长的眼内炎发生率，通常自闭式透明角膜切口会有内口裂开后弹力层脱离和切口处增厚的不足，而激光切口，不论从切口的特点上还是手术过程中器械的压力上，都更具备损伤小愈合快的优点。
飞秒激光白内障手术系统，通过系统中的OCT在术中对术眼进行实时测量，并将结果即时传递到数据处理系统；数据处理系统对采集到的数据进行处理、制定切割方案并发出指令；激光发射系统根据指令，对角膜组织、前囊膜以及晶体核进行精细切割。
基于上述原理，本发明提供了飞秒激光白内障手术装置，该装置设计上采用了许多独特的技术，其中涉及到激光发射系统、光学相关断层扫描(OCT)系统与数据处理系统。
具体地说：
所述的飞秒激光器的典型波长为1030nm，脉冲宽度为小于10fs到900fs，重复频率10kHz到200kHz，脉冲能量为1μJ到100μJ。
激光器的类型可以是固体激光器、半导体激光器、气体激光器、光纤激光器以及染料激光器等类型。
所述的数据处理系统9通过信号线路分别与光学相干断层扫描成像系统1、激光光源系统2连接。
所述治疗装置设有数据显示与选择系统7，所述的数据显示与选择系统7通过信号线路与激光光源系统2连接。
所述治疗装置设有视频显示系统8，所述的视频显示系统8通过信号线路与光学相干断层扫描成像系统1连接。
所述的光学相干断层扫描成像系统1(即OCT成像系统)包括具有X轴、Y轴平移和旋转功能的样品台，所述的样品台设在探头安装架上；所述的光学相干断层扫描成像系统1还包括Z轴粗调细调探头以及图像显示屏。
所述的光学相干断层扫描成像系统1(OCT)的中心波长可以为：840nm、935nm、1325nm等不同波长；扫描速率范围为1kHz到100kHz；轴向分辨率为1μm到30μm；横向分辨率5μm到50μm；最大FOV(视场)为10mm×10mm×8mm；灵敏度10dB到200dB。
光学相干断层扫描成像系统1(OCT)对人眼进行实时成像并显示在视频显示系统8的显示屏上供医生观看。
所述的激光光源系统2还包括激光电源以及冷却系统。
激光光源系统2发出的激光经光束传输系统3进行传输。所述的光束传输系统3为传输光纤；所述的传输光纤的芯径为10μm到300μm.；所述的传输光纤的材料为石英或其它光导材料。
所述的激光能量检测系统4是对激光发射系统发出的激光进行能量检测设备。采用光敏检测设备或者热敏检测设备。激光传输到激光能量检测系统4，激光能量检测系统4是对激光发射系统2发出的激光进行能量检测，激光能量经检测符合要求，激光继续传输；不符合要求，则设备进行自诊断，整个设备不进行工作，防止意外的发生。
符合要求的激光从激光能量检测系统4发出，继续经激光传输系统3进行传输，传输到激光扫描系统5。
所述的激光扫描系统5包含X、Y、Z轴三向振镜；所述的激光扫描系统5为三个单一方向的扫描振镜组合而成，或者为三维整体扫描设备。
激光扫描系统5扫描出三向激光束。
所述的压平镜6包含负压吸引环和油管。
压平镜6是眼科手术的一个辅助工具，其结构比较复杂。压平镜6中的负压吸力环来吸住眼球，防止在飞秒激光切割过程中眼球发生移动，因而负压吸引环的使用可以大大提高激光的手术安全性。
经激光扫描系统5扫描出来三向激光束，通过压平镜6的中心，对角膜组织、前囊膜以及晶体核等组织进行精确切割。压平镜6将眼角膜的受术部分压成一个平面。
所述的数据显示与选择系统7为LCD或LED显示器。
所述的视频显示器8为LCD或LED显示器。
激光参数及开关等控制部分由数据显示与选择系统7显示在数据显示屏上，数据显示屏为触摸屏，医生可随时进行激光数据选择和设备的启动和关闭。
本发明的飞秒激光白内障手术治疗装置的手术过程为：
光学相干断层扫描成像成像系统1(OCT)对人眼进行实时测量，并将结果即时传递给数据处理系统9；
数据处理系统9对采集到的结果进行处理，制定切割方案并发出指令；
激光发射系统2根据指令发出相应参数的激光光束；
激光光束通过光束传输系统3进行传输；
在传输的过程中，经过激光能量检测系统4检测是否符合要求，激光能量符合要求后，继续经光束传输系统3进行传输；
激光光束经光束传输系统3的传输到达激光扫描系统5，激光扫描系统5进行X、Y、Z轴方向扫描；
然后激光光束继续经过激光传输系统3进行传输，在压平镜6的中心处发射，对角膜组织、前囊膜以及晶体核等组织进行精确切割；
光学相干断层扫描成像(OCT)系统所成的实时图像由视频显示系统8显示；
激光参数及开关等控制部分由数据显示与选择系统7显示。
在临床应用过程中，OCT系统在术中对术眼进行实时测量，并将结果即时传递到数据处理系统；
数据处理系统对采集到的数据进行处理、制定切割方案并发出指令；
激光发射系统根据指令，对角膜组织、前囊膜以及晶体核进行精细切割。
下面是本发明的一个具体实施例：
光学相干断层扫描成像(OCT)系统采用的是中心波长为1325nm，扫描速率为16kHz、轴向分辨率为12μm、横向分辨率为25μm、最大FOV为10mm×10mm×3mm、灵敏度为100dB；激光发射系统的激光波长为1030nm、脉冲宽度为500fs、重复频率为120kHz、脉冲能量为20μJ；传输系统采用芯径为20μm的石英光纤；激光能量检测系统为光敏激光能量检测器，激光扫描系统为X、Y、Z三轴一体高精度行程扫描器，整个系统由数据处理软件和整机控制系统组成，光学相干断层扫描成像(OCT)系统的图像以及数据显示均采用高清数值触摸屏。系统对角膜组织、前囊膜以及晶体核进行精细切割，效果良好。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.飞秒激光白内障手术治疗装置，包括光学相干断层扫描成像系统(1)、数据处理系统(9)、激光光源系统(2)、激光能量检测系统(4)、激光扫描系统(5)、压平镜(6)；
所述的激光光源系统(2)设有飞秒激光器；所述的激光光源系统(2)还包括激光电源以及冷却系统；
该装置的连接方式为：所述的激光光源系统(2)与激光能量检测系统(4)之间、激光能量检测系统(4)与激光扫描系统(5)之间、激光扫描系统(5)与光学相干断层扫描成像系统(1)之间，分别通过光束传输系统(3)连接；
所述的光束传输系统(3)为传输光纤；所述的传输光纤的芯径为10μm到300μm；所述的传输光纤的材料为石英；
其特征在于：
所述的数据处理系统(9)通过信号线路分别与光学相干断层扫描成像系统(1)、激光光源系统(2)连接；
所述治疗装置设有数据显示与选择系统(7)，所述的数据显示与选择系统(7)通过信号线路与激光光源系统(2)连接；
所述治疗装置设有视频显示系统(8)，所述的视频显示系统(8)通过信号线路与光学相干断层扫描成像系统(1)连接；
所述的光学相干断层扫描成像系统(1)包括具有X轴、Y轴平移和旋转功能的样品台，所述的样品台设在探头安装架上；所述的光学相干断层扫描成像系统(1)还包括Z轴粗调细调探头以及图像显示屏；
所述的激光能量检测系统(4)采用光敏检测设备或者热敏检测设备；
所述的激光能量检测系统(4)是对激光发射系统发出的激光进行能量检测的设备；激光传输到激光能量检测系统(4)，激光能量检测系统(4)对激光光源系统(2)发出的激光进行能量检测，激光能量经检测符合要求，激光继续传输；不符合要求，则设备进行自诊断，整个设备不进行工作，防止意外的发生；
所述的激光扫描系统(5)包含X、Y、Z轴三向振镜；所述的激光扫描系统(5)为三个单一方向的扫描振镜组合而成，或者为三维整体扫描设备；
所述的压平镜(6)包含负压吸引环和油管；
所述的数据显示与选择系统(7)和视频显示系统(8)为LCD或LED显示器；
所述的光学相干断层扫描成像系统(1)的中心波长分别为：840nm、935nm、1325nm；扫描速率范围为1kHz到100kHz；轴向分辨率为1μm到30μm；横向分辨率5μm到50μm；最大视场所为10mm×10mm×8mm；灵敏度10dB到200dB；
所述的飞秒激光器的典型波长为1030nm，脉冲宽度为小于10fs到900fs，重复频率10kHz到200kHz，脉冲能量为1μJ到100μJ；
所述的飞秒激光器的类型为固体激光器；或者为半导体激光器；或者为气体激光器；或者为光纤激光器；或者染料激光器。
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