CN104271087A - 用于控制角膜切除激光的技术 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于控制角膜切除激光(240)的技术。涉及与该技术有关的装置，所述装置(220)包括：参数接口(222)；第一确定单元(226)；第二确定单元(224)；计算单元(228)；以及控制单元(230)。所述参数接口(222)接收调节参数。所述第一确定单元(226)确定角膜表面(104a)上的第一点(502)。所述第二确定单元(224)确定所述角膜表面(104a)上的与所述第一点(502)不相同的第二点(504)。所述计算单元(228)根据所述调节参数确定所述第一点(502)和所述第二点(504)之间的线上的第三点(718)。所述计算单元(228)进一步产生控制程序(246)，所述控制程序(246)将切除轮廓定心在所述第三点(718)上。所述控制单元(230)根据所述控制程序(246)控制所述角膜切除激光(240)。

Description

用于控制角膜切除激光的技术
技术领域
本公开通常涉及一种用于控制眼部的激光切除的技术。具体地，本公开指向一种用于将激光切除轮廓相对于眼部进行定心的技术。
背景技术
眼部屈光手术涉及对眼部屈光特性的改变(例如，通过对作为眼部光学部件中的一个的角膜进行重塑)。示例性地，准分子激光手术(LASIK)针对重塑应用紫外线激光。本公开可被应用于LASIK技术以及激光光学角膜切削术(PRK)和准分子激光角膜上皮瓣下磨镶(EPI-LASIK)技术。
根据切除轮廓来重塑角膜，切除轮廓为待移除的角膜的3维子体。一系列的激光脉冲与角膜的基质相互作用，以按照精确的方式切除活组织。在对作用于角膜的激光的控制中，切除的中心为至关重要的参考点。一系列的激光脉冲相对于切除中心被应用。现有的用于屈光手术的系统将切除轮廓定心于瞳孔中心。这对在不输入诊断数据(例如，形貌(topographic)数据或波阵面数据)的情况下执行近视、远视或散光的处理的系统而言是正确的。然而，瞳孔中心可随着眼部虹膜收缩或扩大而相对于角膜移动。欧洲专利EP 1 985 269 B1中描述了用于补偿这种瞳孔中心移动的技术。
一些已知的系统允许手动地使切除中心改变并离开瞳孔中心。例如，外科医生可进行手动瞄准来将切除轮廓定心在眼部的视觉轴线上。对于在瞳孔中心和视觉轴线之间呈现高偏差(这通常包括远视眼的情况)的患者而言，这种瞳孔中心的越位的定心是至关重要的。然而，使切除中心离开瞳孔中心的手动移动基于外科医生的主观视觉判断以及仪器的限制(例如，显微镜的分辨率、布置和对准)。同样，手动进行改变的事实意味着不确定性，或加入了切除结果的不确定性。此外，手动移动是耗时的并且需要外科医生的额外的精力。
发明内容
因此，需要一种确定或辅助确定眼部的激光切除轮廓的位置的技术。
根据一个方面，提供了一种用于控制角膜切除激光的装置。所述装置包括：参数接口，所述参数接口适于接收调节参数；第一确定单元，所述第一确定单元适于确定角膜表面上的第一点；第二确定单元，所述第二确定单元适于确定所述角膜表面上的与所述第一点不同的第二点；计算单元，所述计算单元适于根据所述调节参数确定所述第一点和所述第二点之间的线上的第三点并且适于产生控制程序，其中，所述控制程序将切除轮廓定心在所述第三点上；以及控制单元，所述控制单元适于根据所述控制程序来控制所述角膜切除激光。
在全文中，语句“角膜表面”可包含眼部的“前角膜表面”。替代性地或附加地，语句“角膜表面”可包含“皮瓣下的角膜表面”。皮瓣可在LASIK手术中产生。表达方式“A和B的至少一个”包含“A”、“B”、“A或B”、或“A和B”。接口和单元被统称为部件。一些部件或所有部件能够以硬件、软件或它们的组合来实施。
所述计算单元可进一步适于确定所述线。所述第三点可被限制在所述线上。所述第三点可被限制在所述第一点和所述第二点之间的位置处。所述线可以在所述角膜表面上。所述角膜表面可以为弯曲的。所述线可以为所述角膜表面上的测地线(geodesic)。所述测地线可通过所述第一点和所述第二点而限定在所述角膜表面上。所述测地线可以为角膜表面上所述第一点和所述第二点之间的最短路径。
替代性地或附加地，所述线可以为限定在所述角膜表面上的穿过所述第一点和所述第二点的测地线的投影。所述线可被投影在一平面中。所述平面可平行于角膜平面。所述平面可垂直于角膜切除激光的光学轴线或眼部的光学轴线。所述平面可正切于所述角膜表面。所述线可以为所述平面中的直线。
一对坐标可被限定在该平面中。所述坐标可以为笛卡尔坐标，例如X和Y。替代性地或附加地，所述坐标可以为极坐标，例如r和phi。坐标的原点(例如，X＝0且Y＝0，或r＝0)可与瞳孔中心相对应。坐标可独立于瞳孔的状态来限定。坐标可相对于眼部被限定，即，相对于角膜。坐标的原点和/或方向可通过参考眼部的角膜缘来限定。
角膜形貌可由高度轮廓表示。角膜表面的形貌可由高度函数表示，高度函数例如为H(X，Y)。替代性地或附加地，可以限定空间坐标。坐标可包括笛卡尔坐标，例如X、Y和Z。Z坐标(例如，矢量)可垂直于所述平面。例如，Z＝H(X，Y)可表示角膜表面。角膜的形貌或眼部的包含在角膜中的任何其它结构可由函数ρ(X，Y，Z)表示。所述函数可以为密度函数或信号强度的任何其它量度。
定心可包括切除轮廓的坐标变换。所述定心可包括切除轮廓在角膜表面上的移动。替代性地或附加地，所述定心可包括切除轮廓绕角膜曲度的中心和/或绕瞳孔中心的旋转。
所述控制单元可被连接或可连接至角膜切除激光。所述角膜切除激光可包括激光源和光学器件。所述光学器件可适于从所述激光源接收到的朝所述角膜表面的直射光和聚集光中的至少一个。所述控制单元可被连接至用于产生光脉冲的激光源。所述激光源可包括准分子激光器。替代性地或附加地，所述控制单元可被连接至所述光学器件。
所述调节参数可表示单一自由度。所述调节参数可以为第三点的唯一的自由度。所述调节参数可表示单一值。所述调节参数可表示百分比值。对于将切除轮廓定心在第一点上，百分比值可等于0％，并且对于将轮廓中心定心在第二点上，百分比值等于100％，并且反之亦然。替代性地，专用缩放比例可被用于调节参数，例如，调节参数可限定在从0到1倍、从1到12倍或从0到15倍的范围中。调节参数可与到第一点和第二点中的至少一个点的距离线性相关。调节参数可呈现离散数值集中的一个。举例而言，调节参数可选择性地呈现0％、20％、40％、60％、80％和100％中的一个或这些值的之间的值，例如23.5％。调节参数可局限于表示所述第一点和所述第二点之间的第三点的值。例如，值0％和100％可被排除，即，调节参数不可呈现值0％和100％。
所述第二点为角膜最高点、角膜顶点、共轴角膜反光点(coaxially sightedcorneal reflex，LCR)或它们之间的点。替代性地或附加地，第二点可以由眼部的视觉轴线确定。角膜最高点可以确定为形貌数据中的最大高度的点或可确定为角膜的最小厚度。替代性地或附加地，角膜最高点可确定为角膜的最大表面曲度的点。角膜顶点可以为穿过角膜表面的曲度中心的直线与角膜表面垂直相交处的交点。LCR的线将固定目标和前角膜表面的曲度中心联接，并且因此正交于角膜且考虑了角膜表面上的蒲肯野(Purkinje)反射。所述线可限定在角膜最高点、角膜顶点或具有瞳孔中心的LCR之间。所述线可包括最高点段和顶点段。所述最高点段可以为直线或所述第一点和所述角膜最高点之间的测地线。所述顶点线段可以为直线或所述第一点和所述角膜顶点之间的测地线。替代性地，所述第二点可以为角膜最高点和角膜顶点之间的中点。还可将角膜最高点和角膜顶点之间的任何其它点用作第二点。
所述装置可进一步包括至少一个适于接收角膜表面的形貌数据的形貌数据接口和适于测量所述形貌数据的测量单元。所述形貌数据可包括所述平面或角膜表面上的角膜形貌。所述形貌数据可包括作为X和Y的函数(例如，函数H(X，Y))的角膜表面高度值。所述形貌数据可由等高线或等高线图来表示。所述形貌数据可包括距离角膜(例如，距离基质)的厚度值。所述形貌数据可包括断层摄影术数据。所述形貌数据可进一步例如利用函数ρ(X，Y，Z)表示结构和/或眼部的前房的量化尺寸。所述形貌数据接口可被联接或可联接至诊断装置。所述诊断装置可利用角膜镜检查、狭缝投影或光学厚度测量法、超声检查、向甫鲁测量和波阵面分析、光学低相干性反射测定法或光学相干断层成像术或这些方法的组合来测量形貌。角膜镜检查可包括在角膜表面上投影并观察角膜计环(Placido rings)。本领域技术人员将明白，数据可由合适的不同装置取得。
所述第二确定单元可根据所述形貌数据确定所述第二点。所述第二确定单元可被集成到所述测量单元中或所述计算单元中。替代性地，所述测量单元可提供所述第二点的坐标，并且所述第二确定单元的确定可包括接收所述坐标。
所述第一点可以为瞳孔中心。瞳孔可被限定为由虹膜包围的孔。所述瞳孔中心可以是由虹膜限定的边界的(例如，投影的)几何中心。举例而言，所述瞳孔中心可以是由虹膜限定的边界相配的圆圈的中心。作为眼内部的一点的入射瞳孔中心可沿瞳孔轴线投影到角膜表面上，这可限定瞳孔中心。
所述装置可进一步包括适于追踪所述第一点的眼部追踪器，其中，所述第一确定单元可连接至眼部追踪器或被包含在眼部追踪器中。所述第一确定单元可包括眼部追踪器接口，所述眼部追踪器接口可被联接至或可联接至眼部追踪器。所述眼部追踪器可包括摄像机。所述摄像机可朝向眼部或角膜。所述摄像机可拍摄角膜、虹膜和瞳孔之中的一个或多个。所述第一确定单元可适于根据来自所述摄像机的视频信号来追踪眼部(例如角膜)的运动。眼部可被实时地追踪。所述摄像机可提供眼部的图像。所述追踪可基于眼部的结构，例如，虹膜、瞳孔、血管或摄像机捕捉的任何其它结构。参考图像可在测量所述形貌数据期间被取得。可追踪六个自由度。所述追踪可确定X-Y平移、Z平移、X转动或Y转动(还被称为X轴线或Y轴线的旋转)和倾斜中的至少一个。所述倾斜还被称为眼球旋转或Z轴线的旋转。眼球旋转为眼部绕其前后轴线的旋转。X轴线可与横向轴线或鼻骨-颞骨轴线一致。Y轴线可与纵向轴线或上下轴线一致。不管患者是否站立或躺下，Y轴线还被称为竖直轴线。Z轴线可与矢状轴线(sagittal axis)、前端-末端轴线或前后轴线一致。对于所述装置，Z轴线可与角膜切除激光的光学轴线或眼部的光学轴线一致。
所述计算单元还适于在考虑所述切除轮廓定心在所述线上的情况下计算所述切除轮廓。所述切除轮廓的计算可获知角膜在切除轮廓的中心位于所述线上的某些点时可由切除轮廓覆盖的最薄点或最薄部分。每当切除轮廓的中心位于线上时，位于切除轮廓的外部的角膜的其它点可在切除轮廓的计算中被忽略。所述切除轮廓可独立于所述调节参数。所述切除轮廓可在接收调节参数和产生控制程序之中的至少一个之前被确定。当考虑所述线上的所有潜在的中心位置时，可通过根据被覆盖的角膜的最薄点或最薄部分计算所述切除轮廓来实现独立性。
角膜的最薄点或最薄部分可包含在形貌数据中或由形貌数据得出。所述最薄点或所述最薄部分可以为大约300微米。至少在一些实施例中，确定与角膜的最薄点或最薄部分相符的切除轮廓可允许自由地选择调节参数，例如，不存在由于角膜的边界区域处的不足的角膜厚度而引起的限制。
所述计算单元可根据所述形貌数据来计算所述切除轮廓。所述切除轮廓可表示角膜厚度(X和Y的函数)的减少或与角膜厚度的减少相对应。所述减少可与理想的角膜数据或目标角膜数据和测量或接收的形貌数据之间的差异相对应。所述切除轮廓可根据折射矫正目标来计算。折射矫正目标的目的在于可完全地或部分地补偿眼部或角膜的折射误差。折射误差可包括轴性近视、轴性远视或散光中的至少一个。所述计算单元可进一步适于根据所述形貌数据来确定折射矫正目标。
所述控制程序可利用所述控制单元在多个X-Y位置处执行多个切除步骤，随后通过角膜切除激光应用到角膜的X-Y位置可被间隔开。角膜切除激光的根据所述控制程序的两个应用可时移(time-displaced)一最小弛豫时间。所述最小弛豫时间可允许激光引发的光学击穿的角膜被局部冷却。为了完成所述控制程序，对于由控制程序限定的一些切除步骤，角膜切除激光可被应用到控制程序中列出的每个X-Y位置。
所述参数接口可包括适于提示使用者输入调节参数的显示器。使用者可选择或移动第三点。所述选择可被局限于所述线或顶点、最高点和LCR所限定的平面。替代性地或附加地，所述调节参数能够以数字和/或图表的形式进入。所述提示可包括条和可在条上滑动的参数指示器。
所述调节参数可在缺乏使用者输入的情况下预先确定，这也可被称为缺省值。例如，所述参数接口可将调节参数的值预先确定为初始值。预先确定的值可以为从第一点(例如，瞳孔中心)朝第二点(例如，角膜最高点)的距离的60％。替代性地或附加地，计算单元可进一步适于估算所述调节参数，使得第三点逼近眼部的暗视瞳孔中心、明视瞳孔中心和间视瞳孔中心或与眼部的暗视瞳孔中心、适光瞳孔中心和间视瞳孔中心一致。
所述计算单元可进一步适于在显示器或专用显示器上输出：由所第一点、所述第二点、所述第三点、所述线和指示所述切除轮廓的区域之中的至少一个叠加的角膜表面的视图。形貌数据或由测量单元或任何其它诊断装置提供的任何其它数据可被叠加。在一个实施例中，所述显示器为屏幕。所述专用显示器可包含在手术显微镜的光学路径中。
所述计算单元可进一步适于计算从所述第一点指向所述第二点的调节矢量。所述线可由所述调节矢量表示。所述线可附加地由所述第一点表示。
所述计算单元可进一步适于根据所述调节参数来缩放所述调节矢量。所第三点可由经缩放的调节矢量来表示。所述第三点可附加地由所述第一点表示。所述第三点可由所述第一点的坐标和经缩放的调节矢量的矢量和表示。可通过根据缩放的调节矢量移动切除轮廓来将所述切除轮廓定心在所述第三点上。
所述控制程序可根据瞳孔中心位移补偿(Pupil Center Shift Compensation，PCSC)来移动所述调节矢量。所述计算单元可接收来自眼部追踪器的PCSC。所述PCSC可补偿由例如瞳孔反应所致的瞳孔中心移动。移动所述调节矢量可包括将所述PCSC和经缩放的调节矢量进行矢量相加。替代性地或附加地。所述计算单元可进一步适于根据所述PCSC移动所述切除轮廓。在任何情况下，所述控制程序可实时地应用所述移动补偿。
所述控制程序可根据眼球旋转对准(Cyclotorsion Alignment，CTA)来旋转所述调节矢量。所述CTA可与眼球旋转相对应和/或可通过眼部追踪器向所述计算单元发信号。替代性地或附加地，所述计算单元可进一步适于根据所述CTA来旋转所述切除轮廓。在任何情况下，所述控制程序可实时地应用所述旋转。
根据另一方面，提供了产生用于控制角膜切除激光的控制程序的方法。所述方法包括以下步骤：接收调节参数；确定角膜表面上的第一点；确定所述角膜表面上的与所述第一点不同的第二点；根据所述调节参数来计算所述第一点和所述第二点之间的线上的第三点；以及产生控制程序，所述控制程序将切除轮廓定心在所述第三点上。
所述方法可进一步包括以下步骤：根据所述控制程序控制所述角膜切除激光。
根据另一方面，提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括程序代码部分，当计算机程序产品在一个或多个计算装置上执行时，所述程序代码部分用于执行文中描述的一个或多个的方法的步骤中的一个或多个步骤。所述计算机程序产品可存储在计算机可读记录介质中。替代性地或附加地，所述计算机程序可通过在计算机网络(例如，互联网)中下载而被提供。
附图说明
下文中，将参考附图中示出的示例性实施例来更详细地描述本发明，在附图中：
图1示意性地示出了眼部在平行于横向平面的截面中的结构；
图2示意性地示出了用于控制角膜切除激光的装置的第一实施例；
图3示意性地示出了用于控制角膜切除激光的装置的第二实施例，所述装置与图2中示出的装置相比具有更高的集成度；
图4示意性地示出了用于控制角膜切除激光的装置的第三实施例，所述装置与图3中示出的装置相比具有更高的集成度；
图5示意性地示出了可被图2、3或4中示出的装置中的任何一个装置所使用的第一点和第二点的坐标；
图6示意性地示出了应用于图5中示出的坐标的移动和旋转；
图7示意性地示出了可包含在图2、3或4中示出的装置中的任何一个装置中的参数接口；
图8示意性地示出了图7中示出的参数接口的变形；以及
图9和10示意性地示出了第二点的示例性定义。
具体实施方式
在以下的说明中，出于解释而非限制性的目的，陈述了具体细节(例如，具体的装置构造和眼部的角膜上的具体的参考点)，以便于对文中公开的技术彻底地理解。对本领域技术人员来说很显然的是，技术可在偏离这些具体细节的其它实施例中被实践。当以下实施例将主要关于角膜顶点或角膜最高点或两者来描述时，很显然的是，文中描述的技术还可使用不同的参考点和/或参考点的不同定义来被实践。
本领域技术人员将进一步理解，文中说明的方法、步骤、功能和部件可使用单独的硬件电路、使用与编码微处理器或通用计算机相结合的软件功能来实施。
图1示出了人眼100的平行于横向平面的示意性横截面，其中包括眼部100的光学轴线102。眼部100示出了具有前房106的角膜104、虹膜108，边缘109形成了瞳孔110，眼部100进一步具有晶状体112、中央凹114、光学轴线102和视觉轴线118。光学轴线102在位置102a处与角膜104的前表面104a相交。视觉轴线118在位置118a处与角膜104的前表面相交，位置118a被称为顶点。由于最高点116不与光学轴线102交点102a重合，最高点116可被限定为角膜104的最高的前部点。通常，角膜104的前端116既不位于位置102a处也不位于顶点118a的位置处，使得视觉轴线的交点118a位于最高点116和光学轴线与角膜表面104a的交点102a之间。
图2示意性地示出了机构200，机构200包括测量部分210和用于控制角膜切除激光240的装置220。装置220包括参数接口222、第一确定单元226、第二确定单元224、计算单元228和控制单元230。在这一实施例中，第二确定单元224包括接口。控制单元230被集成在计算单元228中。测量部分210中的测量单元232被连接至第二确定单元224。测量单元232测量眼部100的角膜104的角膜表面104a的形貌数据。测量单元232包括适于使用形貌数据来检测最高点116的检测单元234。检测单元234将角膜表面104a上的所检测到的最高点116的坐标提供给第二确定单元224。
装置220进一步包括红外摄像机236。第一确定单元226和红外摄像机236共同被称为眼部追踪器。在这一实施例中，第一确定单元226被集成到红外摄像机236中。在测量之后，患者如箭头238指示地那样从测量部分210移动至装置220。红外摄像机236捕捉眼部100的虹膜108和瞳孔110。第一确定单元226对摄像机236提供的实时视频信号进行分析。第一确定单元226根据视频信号来检测作为角膜104a的投影的瞳孔中心102a。第一确定单元226将瞳孔中心102a的坐标提供给计算单元228。
通过第一确定单元226，计算单元228将的瞳孔中心102a的坐标设置为第一点。通过第二确定单元224，计算单元228进一步将最高点116的坐标设置为第二点。顶点118a也可作为第二点被检测和使用。第一点和第二点的坐标都是相对于角膜104而言的。这通过将眼部100的边缘用作限定坐标系统的参考结构而取得。对于高精度的坐标而言，当检测第一点并且可选地检测第二点时，所述边缘被直接用作参考结构。
图2中示出的装置220的实施例进一步包括切除激光240。切除激光240包括激光源242和光学器件244。计算单元228计算并且存储控制程序246。控制单元230被连接至激光源242和光学器件244。控制程序246的执行导致控制单元230通过激光源242触发激光脉冲的产生。光学器件244接收并且横向地偏转激光脉冲。检测由控制单元230以与脉冲产生同步的方式控制。根据控制程序246的执行，切除激光240输出一系列的激光脉冲，所述一系列的激光脉冲根据切除轮廓在多个光斑处与角膜104相互作用。
图3示出了用于控制角膜切除激光的装置220的另一实施例。图3中示出的装置220的实施例具有与上述的参考图2的附图标记所示出的相应的和/或可互换的部件。图3中示出的装置220的实施例与图2的装置220的区别在于，在图2中示出的检测单元234的功能被包含在第二确定单元224中。第二确定单元224被集成到计算单元228中。测量单元232经由形貌数据接口225(也被称为诊断数据接口)将作为原始数据的形貌数据(还称为诊断数据)提供给第二确定单元224。检测功能使用计算单元228的计算资源，以基于形貌数据检测角膜最高点116和/或角膜顶点118a。
第一确定单元226也被集成到计算单元228中，第一确定单元226实时地接收来自红外摄像机236的视频信号。对于紧凑的实施例而言，第一确定单元226和第二确定单元224利用在计算单元228的存储器中编码的例行程序来实施。
图4示意性地示出了用于测量和激光切除的集成机构400中的用于控制角膜切除激光240的装置220的第三实施例。在参考机构200或300中描述的相应的或可更换的部件由集成机构400中的相应的附图标记指示。图4中示出的装置220与图2中的装置220的区别在于，测量单元232被集成到装置220中。患者不需要从测量部分210移动来进行基于测量的后续激光切除。可选地，如图4所示，提供第二点的检测功能的第二确定单元224被集成到测量单元232中。
参考图5和6更详细地描述控制程序246的产生。图5示意性地示出了由测量单元232提供的形貌数据500。在图5的示例中，形貌数据500由等高线表示。等高线因轮廓函数Z(X，Y)而形成，轮廓函数Z(X，Y)利用坐标Z表示角膜表面104a的“高度”。Z坐标可与光学轴线102一致。角膜轮廓Z(X，Y)为冠状平面中的坐标X和Y的函数。更确切地说，坐标X和Y的平面可相对于眼部100来限定。例如，该平面可垂直于光学轴线102。在简化的实施例中，该平面可以是固定的。例如，该平面可相对于装置220来限定。
不依赖于平面或Z轴线是否相对于眼部100来限定，平面内的坐标X和Y一直相对于眼部100来限定。例如，由第一确定单元226提供的第一点502可限定坐标X和Y的原点。眼部追踪器的第一确定单元226部件限定了坐标系统的原点，还限定了坐标系统的方向。由测量单元232提供的至少一组(例如，三组)的原始数据被求平均值。根据平均的数据得到形貌数据500。根据形貌数据500检测到第二点504。在图5中示出的示例中，第二点504为最高点116。
调节矢量506(还称为相关矢量)由计算单元228计算。调节矢量506从第一点502指向第二点504。响应于由第二确定单元224提供的第二点，第一点502的坐标被从眼部追踪器接收并且调节矢量506被计算为矢量差。数据接收和计算可被重复，例如重复三次。如果产生的多个候选矢量(candidate vectors)是一致的，那么对候选矢量取平均值，以得到调节矢量506。一致性由候选矢量的方差确定。
随着眼部追踪器对眼部运动的检测，控制程序连续地重复调节矢量的计算。眼部追踪器根据六个独立自由度的检测(也称为“6D检测”)来提供作为第一点502的瞳孔中心102a的位置。6D检测考虑眼部100的运动和患者头部的运动。
控制程序基于连续计算所得的调节矢量506来连续地更新激光切除的光斑。图6更详细地示出了第一点502的检测和调节矢量506的更新。如在欧洲专利EP 1 985 269B1中描述的，瞳孔110的变化的尺寸与瞳孔中心102a相对于受到激光切除的角膜104的明显的移动有关。变化由图6中示意性地示出的明视瞳孔(photopic pupil)600和间视瞳孔(mesopic pupil)601指示。检测单元234或第二确定单元224中包含的检测功能利用瞳孔中心位移补偿(PupilCenter Shift Compensation，PCSC)603矫正表观的(apparent)瞳孔中心602和第一点502之间的偏差。
此外，由眼部追踪器检测的六个自由度中的一个自由度指示眼部的角定向(也被称为眼球旋转对准(cyclotorsion alignment，CTA))的变化。控制程序246通过绕第一点502旋转坐标系统来矫正CTA。由于旋转了CTA角αCTA，先前的第二点604和先前的调节矢量606响应于检测到的CTA而被实时地更新，从而得到第二点504和调节矢量506。
图7示意性地示出了装置220的机构200、300和400中的每一个中所使用的参数接口222。参数接口222允许使用者(例如，外科医生)限定或更改调节参数。参数接口222包括眼部100的实时图像702、信息窗口704、手动参数提示706和滚动条708。滚动条708包括滑块710，滑块710可响应于使用者输入而沿条712移动。
调节参数可作为指标值被输入到手动使用者提示706中。替代性地，滑块710在条712内的位置限定了调节参数的值。调节参数还可使用增量按钮714或减量按钮716来逐步地变化。
将第一点502和第二点504连接的直线叠加在实时图像702中。计算单元228根据调节参数来缩放(scales)调节矢量506。第三点718被限定为从第一点502开始并被添加到所缩放的调节矢量506的线上。换句话说，所缩放的调节矢量从第一点502指向第三点718。如果最大值(例如，12)被输入到手动使用者提示706处或滑块710被移动至条712的右端，所缩放的调节矢量等于调节矢量，使得第三点718与第二点504一致。另一方面，如果最小值(例如，0)被输入到手动提示706中或滑块710被移动至条712的左端，所缩放的调节矢量506的缩放因数为零，使得第三点718与第一点502一致。
对于最小值和最大值之间的任何参数值而言，第三点位于第一点502和第二点504之间的线上。第三点718在第一点502和第二点504之间的线上的位置与调节参数线性相关。P1表示第一点502并且P2表示第二点504，则第三点718为
P3＝P1+s*,
其中，为调节矢量506，并且s*为缩放的调节矢量。p表示调节参数、pmin表示调节参数的最小值并且pmax表示最大值，则缩放因数s根据以下公式计算
s＝(p-pmin)/(pmax-pmin)。
应注意，如果pmax＝1并且pmin＝0，则缩放因数s为调节参数。第三点在线
上并且与第一点502间隔一距离|s*|，
其中，||为线的长度，即，第一点502和第二点504之间的距离。换句话说，第三点在线上并且与第二点504间隔一距离
[(pmax-p)*||]/(pmax-pmin)。
在改进的变形中，调节参数p与第三点718在线上的位置非线性相关。取决于调节参数p的非线性且严格单调递增的控制函数
s＝f(p)
可有助于将第三点718更精确地定位到角膜切除的重要区域中(例如，视觉轴线124的附近)。pVA表示对应于最接近视觉轴线124或视觉轴线124上的第三点718的调节参数，非线性函数f(p)在pVA的附近比在pVA附近的外部更缓慢地增加。举例来说，非线性函数
s＝[(p–pVA)3-(pmin–pVA)3]/[(pmax–pVA)3-(pmin–pVA)3]
允许微调的第三点718靠近视觉轴线124。
调节参数被初始化，使得第三点718在线上移动，即，从第一点502朝第二点504偏离60％，即，使得s＝0.6。调节参数的初始值被应用，以在缺乏使用者输入时产生控制程序246。
图7中示出的参数接口222进一步包括角膜104的示意性横截面，其中，曲线720示出了横截面中的角膜表面104a。点722、724和728分别表示第一点502、第二点504和第三点718。
每当调节参数被输入到手动提示706处时，滑块710、叠加在实时图像702中的第三点718以及包括点728的示意性图示被更新。类似地，手动提示706处显示的数值、叠加的第三点718和示意性图示的点728也响应于滚动条708的使用者输入而被更新。
在执行控制程序246期间，根据CTA角αCTA来旋转表观的调节矢量606并且根据调节参数来缩放表观的调节矢量606。PCSC矢量603和旋转的且缩放的调节矢量506的和被连续地计算，以便基于表观的瞳孔中心602以及PCSC矢量603和旋转的且缩放的调节矢量506的矢量和或基于补偿后作为第一点502的瞳孔中心和旋转的且缩放的调节矢量506来实时地更新第三点718。控制程序246利用控制单元230控制切除激光240，使得激光切除跟随眼部追踪器检测到的眼部实时运动并且根据调节参数将激光切除连续地定心在第一点502和第二点504之间的线上的第三点718上。因此，在整个激光切除过程中，在激光切除和控制程序将第三点718相对于角膜104保持为切除轮廓的中心之前，利用参数接口222来设定第三点718。
图8示出了参数接口222的变形，其呈现了圆锥形角膜的情况。图8中示意性地示出了实时图像702的更详细的细节和沿线720的横截面的示意性图示。细节可部分地或完全地代替图7中示出的参数接口222的相应特征。为了说明起见，图8中已经省略了参数接口222的其它特征。眼部100的实时图像702包括第一点502的叠加以及两个第二点504A和504V。第一点502由PCSC矫正的瞳孔中心136限定。第二点504A为最高点116并且第二点504V由顶点118a限定。因此，线包括两段：从第一点502到第二点504A的最高点段以及从第一点502到第二点504V的顶点段。通常，线的最高点段和顶点段本质上平行，使得包括两个线段的线本质上为直的。然而，并不要求该线仅包括平行的线段。例如，线可在第一点502处具有弯曲部分。在图8中示意性示出的示例性情况下，第三点718位于顶点段上。
图8中的下半部分中示出了沿所述线并且垂直于角膜表面104a的横截面的示意性图示。示意性横截面包括指示横截面中的角膜表面104a的曲线720、表示第一点502的点722、分别表示第二点504A和504V的点724A和724V以及指示第三点718的位置的点728。
可利用百分比值将调节参数输入至手动提示706处。附加于百分比符号的附加字母A或V分别表示最高点段或顶点段。因此，后缀为“％A”的百分比值指示从第一点502朝第二点504A的移动(如箭头730A所示)。类似地，以“％V”结束的百分比值限定沿方向730V从第一点502朝第二点504V移动的第三点718的调节参数。
计算单元728根据百分比值针对方向730A和730V计算的相应的调节矢量506并且缩放由字母“A”或“V”指示的调节矢量506。因此，从第一点502的坐标开始计算线上的第三点718并且添加所指示的缩放调节矢量506的长度和方向。
图9示意性地示出了垂直于角膜表面104a的扩大的横截面视图900。横截面视图900示出了瞳孔中心102a、角膜顶点118a和角膜最高点116的示例性的相对布置。(可包括两个或更多个线段912、914的)线910示出了切除轮廓(还被称为压平轮廓)的对准线。第二点可以为最高点116和顶点118a之间的任何点，并且可选地，随后被投影到角膜表面104a或平面(例如，由坐标系统限定的平面)。举例来说，中点可起第二点的作用。例如，中点可由第一辅助线920和第二辅助线922的交点限定。第一辅助线920可以为将最高点116和顶点118a连接的直线。第二辅助线922可以为线段912和914之间的角平分线。可选地，交点可被投影到角膜表面104a或平面上。
图10示意性地示出了可被用作第二点的其它位置1010和1012。作为与上述的参考图9的第二点的定义的区别，图10中示出的关系是三维的。因此，每个点由空间中的相应的三维坐标来限定。与最高点116、顶点118a和LCR相应的三个点限定了平面1020。由最高点116、顶点118a和LCR限定跨度范围的平面1020中每个点都可被用于第二点。
如示例性实施例的以上说明和示例性实施例的变形中可清楚知道的，即使当角膜受到激光切除时角膜由于眼球运动而移动，本技术也允许以引导的方式沿相对于角膜固定的线移动角膜激光切除的中心。第一点和第二点的自动确定消除了对激光切除的光学中心位置的主观估计。此外，中心位置可被量化或甚至利用调节参数被预先限定。虽然所述线已经描述为包括一个或多个线段，但是本技术不限于特定数量的线段或特定数量的用于限定线的线段的第二点。所述线还可以为星形的。例如，所述线可包括三个或多个线段，每个线段具有作为第一端点的第一点和第二端点，所述第二端点为多个第二点中的与所述第一端点不相同一个。
在前述事项中，已经示例性地描述了原理、实施例和实施文中公开的技术的多个不同模式。然而，本发明不应被认为是对具体原理、实施例和上述的模式的限制。很显然的是，在不超出如以下权利要求中限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可做出变形和修改。

Claims (16)

1.一种用于控制角膜切除激光(240)的装置(220)，所述装置包括：
参数接口(222)，所述参数接口(222)适于接收调节参数(p)；
第一确定单元(226)，所述第一确定单元(226)适于确定角膜表面(104a)上的第一点(502)；
第二确定单元(224)，所述第二确定单元(224)适于确定所述角膜表面(104a)上的第二点(504)，所述第二点(504)与所述第一点(502)不相同；
计算单元(228)，所述计算单元(228)适于根据所述调节参数(p)确定所述第一点(502)和所述第二点(504)之间的线上的第三点(718)，并且所述计算单元(228)适于产生控制程序(246)，其中，所述控制程序(246)将切除轮廓定心在所述第三点(718)上；以及
控制单元(230)，所述控制单元(230)适于根据所述控制程序(246)来控制所述角膜切除激光(240)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述调节参数(p)表示单一自由度。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第二点(504)为最高点(116)、顶点(118a)或在所述最高点(116)和所述顶点(118a)之间的点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，进一步包括适于接收所述角膜表面(104a)的形貌数据(500)的形貌数据接口(225)和适于测量所述形貌数据(500)的测量单元(232)之中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第二确定单元(224)根据所述形貌数据(500)确定所述第二点(504)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一点(502)为瞳孔中心(102a)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括适于追踪所述第一点(502)的眼部追踪器(236)，其中，所述第一确定单元(226)能连接至所述眼部追踪器(236)或被包含在所述眼部追踪器(236)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述计算单元(228)还适于在考虑所述切除轮廓定心在所述线上的情况下计算所述切除轮廓。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述参数接口(222)包括适于提示使用者输入所述调节参数(p)的显示器(702)。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述计算单元(228)进一步适于在所述显示器(702)或专用显示器上输出：由所第一点(502)、所述第二点(504)、所述第三点(718)、所述线和指示所述切除轮廓的区域中的至少一个叠加的角膜表面(104a)的视图。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述计算单元(228)进一步适于计算从所述第一点(502)指向所述第二点(504)的调节矢量(506)。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述计算单元(228)进一步适于根据所述调节参数(p)来缩放所述调节矢量(506)。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述控制程序(246)根据PCSC(603)来移动所述调节矢量(506)。
14.根据权利要求11至13所述的装置，其中，所述控制程序(246)根据CTA(αCTA)来旋转所述调节矢量(506)。
15.一种产生用于控制角膜切除激光(240)的控制程序(246)的方法，所述方法包括：
接收调节参数(p)；
确定角膜表面(104a)上的第一点(502)；
确定所述角膜表面(104a)上的与所述第一点(502)不相同的第二点(504)；
根据所述调节参数(p)来计算所述第一点(502)和所述第二点(504)之间的线上的第三点(718)；以及
产生控制程序(246)，所述控制程序(246)将切除轮廓定心在所述第三点(718)上。
16.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码部分，当所述计算机程序产品在一个或多个计算装置上执行时，所述程序代码部分用于执行根据权利要求15所述的步骤。
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