CN104706464A - 用于眼科诊断和介入操作的患者接口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于眼科诊断和介入操作的患者接口，并且描述了用于实施眼科操作以解决白内障相关临床难题的配置。在一个实施例中，可以利用一件式患者接触接口来将诊断和/或介入系统耦合至患者的角膜；在另一实施例中，可以利用两件式配置；在又一实施例中，可以利用液体界面两件式实施例。

Description

用于眼科诊断和介入操作的患者接口

本申请是眼科医疗公司于2013年3月1日提交的申请号为201180042329.9、发明名称为“用于眼科诊断和介入操作的患者接口”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及眼科手术操作和系统。

背景技术

白内障摘除是世界上最常进行的手术操作之一，在美国每年约进行400万的案例，以及在全球每年约进行1500万的案例。这一市场由各种部分组成，包括用于植入的人工晶状体，有助于手术操作的粘弹性聚合物，包括晶状体超声乳化探头、管以及各种刀和钳子的一次性器械。通常使用术语称为“晶状体乳化法”的技术执行现代的白内障手术，其中使用具有用于冷却目的的相关水流的超声探头，以在晶状体前囊中进行开口(术语称为“前囊切开术”或者更新近的“撕囊术”)之后，对晶状体的相对硬核进行雕刻。在这些步骤以及通过抽吸方法来移除其余晶状体较软皮质而不断裂之后，可以将合成可折叠人工晶状体或“IOL”通过小切口插入眼睛。

该操作中最早和最关键的步骤之一是产生或执行撕囊术。该步骤从称为“开罐式囊切开术”的较早技术发展而来，其中使用锋利的针以环形方式在晶状体前囊上穿孔，其后移除通常直径在5-8mm范围内的晶状体囊的环形碎片。这有助于由超声乳化术而进行下一步骤的核雕刻。由于与开罐式技术变化相关的各种并发症，尝试通过引导本领域专家开发更好的技术，用于在乳化步骤之前移除晶状体前囊。撕囊术的概念是提供光滑而连续的圆形开口，通过其不仅可以安全和容易地执行核的超声乳化术，还用于容易地插入人工晶状体。其提供了用于插入的畅通的中心通路，用于由患者将图像传输至视网膜的永久孔，以及IOL在剩余囊内部的支撑，其将限制错位的可能性。

更多的现代技术，诸如那些利用激光来辅助产生精确的撕囊术几何尺寸以及其他期望切口，诸如各种类型的组织结构松弛切口的技术，在例如美国公开第2006-0195076、2010-0191226、2008-0281413、2009-0012507、2010-0137850、2008-028303号以及序列号为61/289,837、61/293,357、61/297,624和61/302,437的美国专利申请中被公开。这些技术中的每一种通常需要患者接口——一种用来连结患者眼睛和激光及相关成像系统的结构，以及用于优化诊断和成像技术与相关患者组织结构之间的交互。有进一步优化患者接口选项的需求来推进白内障患者的护理标准。

发明内容

一个实施例涉及一种用于将眼科介入系统与患者眼睛相互耦合的系统，其包括：a、中空容器外壳，其限定内部容积并具有近端和远端，其中所述远端包括眼睛接口面，所述眼睛接口面配置以可拆卸且可密封地耦合至患者眼睛，以及其中所述近端配置以如下方式与介入系统机械地接口，即允许开放式通向内部容积以输送液体或气体进入内部容积或将液体或气体从内部容积输送出；b、光学元件，其固定地耦合至中空容器外壳并占据内部容积的一部分；以及c、液体层，其形成在容器外壳的内部容积内，并且通过包括重力负荷的一个或多个负荷定位在光学元件和眼睛之间。中空容积外壳可以包括两个部分，它们可拆卸地彼此耦合。这两个部分可利用选自如下群组的配置可拆卸地彼此耦合，所述群组由以下组成：真空耦合接口、干涉配合接口、电磁耦合接口、手动致动式机械接口、以及电机械致动式机械接口。所述光学元件可以包括透镜，所述透镜具有近侧面和远侧面。所述透镜的远侧面可以是凸面。眼睛接口面可以包括顺应性圆周密封件。该密封件可以包括两个圆周层，在这两层之间插入有真空空间。所述系统还可以包括真空加载装置，所述真空加载装置配置以将真空负荷施加至真空空间中。圆周层中的至少一个可以具有锥形截面。圆周层中的至少一个可以具有至少部分球形的形状。液体层可以具有约2立方厘米容积。

液体层可以包括选自如下的材料：水、盐水、油、粘弹性凝胶、以及全氟化碳液体。真空加载装置可以配置以施加在约200mm汞柱和约600mm汞柱之间的真空负荷。中空容器外壳可以包括近侧部和远侧部，其中所述光学元件固定地耦合至所述远侧部。中空容器外壳可以包括近侧部和远侧部，以及所述光学元件可以固定地耦合至所述近侧部。液体层可以直接接触光学元件。

附图说明

图1示意了眼科诊断/介入系统的一个实施例。

图2A-2C示意了患者接口配置的各个方面，其特征在于聚焦透镜靠近患者角膜啮合。

图3A-3C示意了一件式患者接口实施例的各个方面。

图4A-4E示意了两件式患者接口实施例的各个方面。

图5A-5C示意了液体界面两件式患者接口实施例的各个方面。

图6A-6D示意了用于利用诸如参考图1-5C所描述的那些配置的技术的各个方面。

具体实施方式

如前面所简要描述的，白内障诊断和介入系统的一个实施例可以通过将光束投射或扫描进入患者眼睛68的系统来实施，诸如图1中所示的系统2，其包括超快(UF)光源4(例如，飞秒激光器)。使用该系统，可以在患者的眼睛中以如下三个维度扫描光束：X，Y，Z。在该实施例中，UF波长可以在1010nm至1100nm之间变化，并且脉冲宽度可以在100fs至10000fs之间变化。脉冲重复频率也可以在10kHZ至250kHz之间变化。关于对非靶组织的无意损伤的安全限度受关于重复率和脉冲能量的上限限制；同时，阈值能量、完成操作的时间、和稳定性受脉冲能量和重复率下限的限制。在眼睛68中并且尤其在眼睛的晶状体69和前囊内的聚焦光斑的峰值功率足够产生光学击穿，并且开始等离子体介导消融处理。优选采用近红外波长，因为在该光谱范围中减小了生物组织中的线性光吸收和散射。作为一个实例，激光器4可以是重复脉冲的1035nm的装置，其以100kHz的重复率产生500fs脉冲，并且产生在10微焦范围内的独立脉冲能量。

激光器4由控制用电子装置300、经由输入和输出装置302控制以产生光束6。控制用电子装置300可以是计算机、微控制器等。在该实例中，整个系统由控制器300控制，并且数据通过输入/输出装置IO 302移动。图形用户界面GUI 304可以用于设置系统运行参数、处理GUI 304上的用户输入(UI)306并且显示收集到的信息，例如眼结构的图像。

生成的UF光束6通过半波片8和线性偏振器10，朝着患者眼睛68前进。可以调节光束的偏振状态使得期望的光量通过一起用作UF光束6的可变衰减器的半波片8和线性偏振器10。另外，线性偏振器10的取向确定入射在光束组合器34上的入射偏振状态，由此优化光束组合器透光率。

UF光束前进通过遮光器12、孔14和敏感(pickoff)装置16。系统控制遮光器12出于操作和安全原因确保激光的开/关控制。孔设置激光束的有效外径并且敏感装置监视有效光束的输出。敏感装置16包括部分反射镜20和检测器18。可以使用检测器18测量脉冲能量、平均功率或组合。信息可以用于反馈到用于衰减的半波片8以及用于检验遮光器12是打开还是关闭。另外，遮光器12可以具有位置传感器以提供冗余状态检测。

光束通过光束调整级22，其中可以修改诸如光束直径、发散度、圆形度和散光的光束参数。在该所示意的实例中，光束调整级22包括2元件光束扩展望远镜，该望远镜包括球面光学器件24和26，以便于实现所需的光束尺寸和准直。虽然本文中未示出，但是可以使用变形光学系统或其它光学系统以实现所期望的光束参数。用于确定这些光束参数的因素包括激光的输出光束参数、系统的整体放大倍率、以及在治疗位置处的所期望的数值孔径(NA)。此外，可以使用光学系统22以使孔14成像至所期望的位置(例如，下文所述的2轴的扫描装置50之间的中心位置)。这样，确保通过孔14的光量能够通过扫描系统。随后，敏感装置16进行对有效光的可靠测量。

从调整级22出射之后，光束6由折叠镜28、30和32反射。出于对准目的，这些镜可以进行调节。随后，光束6入射在光束组合器34上。光束组合器34反射UF光束6(并且透射下文描述的OCT光束114和瞄准光束202二者)。为了使光束组合器有效工作，入射角优选保持在45度以下，并且在光束偏振时固定光束的偏振。对于UF光束6，线性偏振器10的取向提供了固定的偏振。

在光束组合器34之后，光束6继续行进到z调节装置或Z扫描装置40上。在该示意性实例中，z调节装置包括具有两个透镜组42和44的伽利略望远镜(每个透镜组包括一个或多个透镜)。透镜组42沿着z轴围绕望远镜的准直位置移动。这样，患者的眼睛68中光斑的焦点位置沿着z轴移动，如图所示。一般地，在透镜42的运动和焦点的运动之间存在固定的线性关系。在该情况下，z调节望远镜具有近似2×光束扩展率，以及透镜42的移动与焦点的移动的1∶1关系。作为选择，透镜组44可以沿着z轴移动以致动z调节和扫描。z调节装置是用于在眼睛68中进行治疗的z扫描装置。其可以受到系统的自动和动态控制，并且被选择为独立的或与下文所述的X-Y扫描装置相互影响。可以使用镜36和38，用于将光轴对准z调节装置40的轴。在通过z调节装置40之后，由镜46和48将光束6引导至x-y扫描装置。镜46和48能够被调节以用于对准目的。优选在控制用电子装置300的控制下使用两个镜52和54，通过扫描装置50实现X-Y扫描，镜52和54利用电动机、检流计或任何其他公知的光学移动装置在垂直方向上旋转。镜52和54定位为靠近下述的物镜58和聚焦透镜66组合的远心位置，如下所述。倾斜这些镜52、54，使得它们偏转光束6，引起在位于患者的眼睛68中的UF焦点的平面侧向位移。物镜58可以是复杂的多元件透镜元件，如图所示，并且由透镜60、62和64指示。透镜58的复杂性将由扫描区域尺寸、聚焦光斑尺寸、物镜58的近侧和远侧上可用工作距离以及像差控制量所决定。一个实例是在10mm的区域上产生10μm的光斑尺寸、焦距60mm的f-theta透镜58，其中输入光束尺寸为直径15mm。作为选择，由扫描装置50进行的X-Y扫描可以通过使用一个或多个可移动光学元件(例如，透镜、光栅)来实现，所述可移动光学元件可以经由输入和输出装置302而被控制用电子装置300控制。

扫描装置50在控制器300的控制下，可以自动产生瞄准和治疗扫描图案。这种图案可以包括单光斑、多光斑、光的一个连续图案、光的多个连续图案、和/或其任意组合。此外，瞄准图案(使用下述的瞄准光束202)不必与治疗图案(使用光束6)相同，但是优选地，至少限定其边界以便于出于患者安全性考虑而确保仅在所期望的靶区域内传送治疗光。例如，这可以通过使得瞄准图案提供预期治疗图案的轮廓而实现。这样，可以使得用户即使不知道各个光斑自身的准确位置，也可以知晓治疗图案的空间范围，并且因而优化扫描的速度、效率和准确度。还可以使瞄准图案作为闪光被感知，以便于进一步增强其对用户的可视性。

可以使用光学聚焦透镜66，其也可以笼统称作“接触透镜”，以帮助进一步将光束6聚焦到患者的眼睛68中，同时帮助稳定眼睛位置，所述光学聚焦透镜66可以是任何合适的眼用透镜。光束6的定位和特性和/或光束6形成在眼睛68上的扫描图案可以进一步通过使用诸如操纵杆的输入装置或其他任何适合的用户输入装置(例如，GUI 304)而被控制，以定位患者和/或光学系统。

可以设置UF激光器4和控制器300以指向眼睛68中靶结构的表面，并且确保光束6将聚焦在合适的位置，并且不会意外地损伤非靶组织。可以使用本文中所述的成像形式和技术，诸如举例而言，光学相干断层成像(OCT)、浦肯雅(Purkinje)成像、沙姆成像、共焦或非线性光学显微术、荧光成像、或超声，以确定位置，并且测量晶状体和晶状体囊的厚度以向激光聚焦方法提供更大的精度，包括形成2D和3D图案。使用包括下列的一种或多种方法，还可以实现激光聚焦，所述方法包括直接观测瞄准光束、光学相干断层成像(OCT)、浦肯雅成像、沙姆成像、共焦或非线性光学显微术、荧光成像、超声或其他已知的眼科或医学成像形式和/或其组合。在图1的实施例中，描述了一种OCT装置100。眼睛的OCT扫描将提供关于晶状体前囊和后囊的轴向位置、白内障核的边界以及前房的深度的信息。随后，将该信息加载入控制用电子装置300，并且用于编程和控制随后的激光协助的外科手术操作。还可以使用该信息以确定与手术操作相关的大量参数，诸如举例而言，用于切割晶状体囊以及分割晶状体皮质和核的焦点平面的上轴限和下轴限、以及晶状体囊的厚度等。

图1中的OCT装置100包括宽带或扫频光源102，该光源由光纤耦合器104分成参考臂106和采样臂110。参考臂106包括模块108，该模块包含参考反射以及合适的色散和光路长度补偿。OCT装置100的采样臂110具有输出连接器112，该输出连接器作为至UF激光系统的其余部分的接口。随后，由耦合器104将从参考臂106和采样臂110返回的信号导向检测装置128，该检测装置采用时域、频率或单点检测技术。在图1中，使用频域技术，其中OCT波长为920nm并且带宽为100nm。从连接器112出射之后，OCT光束114使用透镜116进行准直。由透镜116的焦距确定已准直的光束114的尺寸。由眼睛中的焦点处的所期望的NA以及导向眼睛68的光束串的放大倍率来决定光束114的尺寸。一般地，在焦平面中，OCT光束114不需要具有与UF光束6相同高的NA，因而在光束组合器34的位置，OCT光束114的直径小于UF光束6。在准直透镜116之后是孔118，其进一步修改眼睛处的OCT光束114的最终的NA。选择孔118的直径以优化入射在靶组织上的OCT光以及返回信号的强度。使用可以是主动或动态的偏振控制元件120以补偿例如可能由角膜双折射中的各个差别引起的偏振态改变。随后使用镜122和124以将OCT光束114导向光束组合器126和34。出于对准目的，并且尤其为了在光束组合器34之后将OCT光束114覆盖在UF光束6之上，可以调节镜122和124。相似地，使用光束组合器126以将OCT光束114与下述的瞄准光束202组合在一起。一旦在光束组合器34之后与UF光束6组合，OCT光束114沿着与UF光束6相同的光路，通过系统的其余部分。这样，OCT光束114指示了UF光束6的位置。OCT光束114通过z扫描装置40和x-y扫描装置50，随后通过物镜58、聚焦透镜66并且进入眼睛68。来自眼睛内的结构的反射和散射提供了这样的返回光束，其折回通过光学系统、进入连接器112，通过耦合器104，并且至OCT检测器128。这些返回的背反射提供了OCT信号，它们接着由系统解释为UF光束6的焦点位置的X、Y、Z的位置。

OCT装置100的工作原理是，测量其参考臂和采样臂之间的光路长度的差。因而，将OCT通过z调节装置40，并未延伸OCT系统100的z范围，这是因为光路长度不会随着42的移动而改变。OCT系统100具有固有的与检测机制相关的z范围，并且在频域检测的情况下，其尤其与分光计和光源的光学带宽相关。在图1中使用的OCT系统100的情况下，在水相环境中，z范围近似为3-5mm。在采样臂中将OCT光束114通过z调节装置40的z扫描，允许优化OCT信号强度。这通过将OCT光束114聚焦在靶结构上，同时通过相应地增加OCT系统100的参考臂106内的光路而适应已延伸的光路长度而实现。

因为由于诸如沉浸指数(immersion index)、折射率以及彩色和单色的像差的影响而引起的在OCT测量中关于UF聚焦装置的基本差别，必须考虑相对于UF光束焦点位置来分析OCT信号。应当实施作为X、Y、Z的函数的校准或配准操作，以便于将OCT信号信息匹配于UF焦点位置以及关联绝对尺寸量。

还可以利用对瞄准光束的观测以协助用户引导UF激光聚焦。此外，假设瞄准光束精确地表示了红外光束参数，那么代替红外OCT和UF光束，肉眼可见的瞄准光束可以有助于对准。在图1所示的配置中采用了瞄准子系统200。由瞄准光束光源201产生瞄准光束202，诸如运行在633nm波长的氦氖激光器。作为选择，可以使用在630-650nm范围内的激光二极管。使用氦氖633nm的光束的优点是其长的相干长度，其将使得能够使用瞄准光路作为不等光路激光干涉仪(LUPI)，以例如测量光束串的光学质量。一旦瞄准光束光源产生瞄准光束202，使用透镜204来准直瞄准光束202。由透镜204的焦距确定已准直的光束的尺寸。由眼睛中的焦点处所期望的NA以及导向眼睛68的光束串的放大倍率，决定瞄准光束202的尺寸。一般地，瞄准光束202应当在焦平面中具有与UF光束6接近相同的NA，并且因而，瞄准光束202具有与在光束组合器34的位置处的UF光束相似的直径。由于在系统对准眼睛的靶组织期间，瞄准光束意于代替UF光束6，大部分瞄准光路模仿如前所述的UF光路。瞄准光束202继续通过半波片206和线性偏振器208。可以调节瞄准光束202的偏振态，从而所期望量的光通过偏振器208。因而，元件206和208用作为用于瞄准光束202的可变衰减器。另外，偏振器208的取向确定入射在光束组合器126和34上的入射偏振态，由此固定偏振态，并且允许优化光束组合器的透光率。当然，如果使用半导体激光器作为瞄准光束光源200，可以改变驱动电流以调节光功率。瞄准光束202继续通过遮光器210和孔212。系统控制的遮光器210提供了瞄准光束202的开/关控制。孔212设置瞄准光束202的有效外径，并且可以被适当地调节。可以使用测量眼睛处的瞄准光束202的输出的校准操作，以经由偏振器206的控制而设置瞄准光束202的衰减。接着，瞄准光束202通过光束调整装置214。可以使用一种或多种公知的光束调整光学元件来修改诸如光束直径、发散度、圆形度和散光的光束参数。在从光纤中出射瞄准光束202的情况下，光束调整装置214可以简单地包括具有两个光学元件216和218的光束扩展望远镜，以便实现预期的光束尺寸和准直。根据在眼睛68的位置处匹配UF光束6和瞄准光束202所需要的内容，来决定用于确定诸如准直度的瞄准光束参数的最终因素。通过适当地调节光束调整装置214，可以考虑色差。此外，使用光学系统214将孔212成像至所期望的位置，诸如孔14的共轭位置。接着，瞄准光束202由折叠镜222和220反射，这两个折叠镜优选可调节用于在光束组合器34之后精密对准UF光束6。随后，瞄准光束202入射在光束组合器126上，在其中瞄准光束202与OCT光束114组合。光束组合器126反射瞄准光束202，并且透射OCT光束114，这允许在两个波长范围有效地运作光束组合功能。作为选择，光束组合器126的透射和反射功能可以颠倒并且配置可以反转。在光束组合器126之后，由光束组合器34将瞄准光束202和OCT光束114一同与UF光束6组合。

图1中示意性地示出用于使靶组织在眼睛68上或内成像的装置，其示为成像系统71。成像系统包括照相机74和照明光源86，用于创建靶组织的图像。成像系统71收集如下图像，这些图像可以由系统控制器300使用以提供以预定结构为中心或位于预定结构内的图案。用于观察的照明光源86通常是宽带和不相干的。例如，光源86可以包括多个LED，如图所示。观察光源86的波长优选在700nm至750nm的范围内，但是也可以是适于光束组合器56的任何波长，所述光束组合器56将观察光与用于UF光束6和瞄准光束202的光束光路组合(光束组合器56反射观察波长，同时透射OCT波长和UF波长)。光束组合器56可以部分地透射瞄准波长，从而瞄准光束202对于观察照相机74是可见的。在光源86前面的可选的偏振元件84可以是线性偏振器、四分之一波片、半波片或任何组合，并且用于优化信号。如近红外波长产生的假彩色图像是可接受的。使用与UF光束6和瞄准光束202相同的物镜58和聚焦透镜66，将来自光源86的照明光引导向下朝向眼睛。由眼睛68中的各种结构反射和散射的光由相同的透镜58和66收集，并且引导返回朝向光束组合器56。其中，经由光束组合器和镜82将返回的光引导返回进入观察光路，并且引导至照相机74上。照相机74可以是例如但不局限于具有合适尺寸形式的任何基于硅的检测器阵列。视频透镜76将图像形成在照相机的检测器阵列上，同时光学元件80和78分别提供偏振控制和波长过滤。孔或虹膜81提供了对成像NA的控制，并且因而提供了对聚焦深度和景深的控制。小孔提供的优点是大的景深，其有助于患者对接操作。作为选择，可以切换照明光路和照相光路。而且，可以使得瞄准光源200在红外范围内发射，其将不能直接可见但是可以使用成像系统71对其捕获和显示。通常需要粗调配准，从而当聚焦透镜66接触角膜时，靶结构处于系统的X、Y扫描的捕获范围内。因而，对接操作是优选的，其优选在系统接近接触状况(即，患者的眼睛68和聚焦透镜66之间接触)时考虑患者的运动。观察系统71被配置成使得聚焦深度足够大，从而在聚焦透镜66接触眼睛68之前可以看见患者的眼睛68和其他显著特征。优选地，将运动控制系统70集成在总控制系统2中，并且可以移动患者、系统2或其元件、或此两者，以实现聚焦或“接触”透镜66、其外壳和/或眼睛68之间精确和可靠的接触。此外，如下所述，可以将真空抽吸子系统和法兰包含在系统2中，并且用于稳定聚焦透镜66、其相关壳体、以及眼睛68之间的接口。在一个实施例中，可以在监视成像系统71的输出的同时完成经由聚焦透镜66将眼睛68相对于系统2的其他部分物理对准，并且其可以手动执行，或通过借助于控制用电子装置300经由IO 302以分析成像系统71电子产生的图像而自动执行。还可以使用力和/或压力传感器的反馈以识别接触以及启动真空子系统。

图2A描绘了聚焦透镜66配置的一个实施例，其中透镜的远侧面178放置为直接接触角膜94。从系统88出射的扫描光束90与透镜66的近侧面176相交，通过透镜66，通过透镜66的远侧面出射，通过角膜94，并最终到达晶状体69以利于介入步骤如撕囊术。特写视图示意于图2B中以示范不期望的角膜褶皱96的概念，这种不期望的角膜褶皱96可能与位于具有接触透镜66配置的角膜上扁平角膜负荷过大相关，其中接触透镜66配置具有相对于角膜来说相对较大的曲率半径(在这些情形中，可以施加相对较大的扁平角膜负荷以确保透镜66和角膜94的相对凸形之间的表面接触)。我们已经发现角膜褶皱96会使至眼睛内部的光路劣化，降低激光与眼睛组织交互的可靠性。此外，还通常希望的是最小化诊断和介入操作期间的眼压，并且大的扁平角膜负荷倾向于增加眼压。因此，在图3A-3C和4A-4E描绘的实施例中，包括聚焦透镜66，其具有的远侧面曲率半径基本接近于通常人类角膜的远侧面曲率半径，因此基本减轻了扁平角膜负荷和/或接口负荷，这将在下面更详细描述。

参照图2C，示出了患者接口182的一个实施例，其可以称作“一件式”接口，并且与诸如参照图1所描述的诊断和介入系统的可动部160接口，患者接口182包括角膜接口130、容纳聚焦透镜66的圆锥形外壳下部132、以及具有近侧面并且配置以机械地与诊断和介入系统的可动部160接口和耦合的圆柱形外壳上部134。图3A示意了类似配置，其中患者接口182可拆卸地耦合诊断和介入系统的可动部160。图3B示出了诸如图2C和3A所描绘的患者接口182的特写正视图。圆柱形外壳上部134的近侧面形成几何耦合接口136，几何耦合接口136配置用于可拆卸地耦合诊断和介入系统的可动部160。图3C示意了图3B实施例的截面视图以示出聚焦透镜66在圆锥形外壳下部132内的位置以及透镜66的远侧面140与角膜94的直接接口、和柔性(在一个实施例中包括诸如硅树脂的柔性材料)角膜接口130的截面特征，所述角膜接口130包括双瓣截面接触面142，其产生两瓣之间的真空通道142，所述通道可用于在应用诸如约300和600mm汞柱之间的真空条件下可拆卸地将角膜接口130耦合至角膜94的表面。在一个实施例中，透镜66的远侧面140具有等于约8.3mm的曲率半径，其稍大于人类角膜94的平均曲率半径，以提供啮合配置，其中远侧面140可以大约在远侧面140的中央与角膜缓慢啮合，然后啮合增加并且非常轻的扁平角膜负荷、气泡和液体从接触中心向外挤压，最终产生相对清洁(clean)的接口用于诊断和介入目的。图3C描绘的角膜的形状是空载(角膜非扁平)形状，以在所描绘实施例中示意在远侧面140和空载角膜94形状之间具有有意的错配(在实际加载情形中，这些表面将直接接触，如上所述)。

参照图4A-4E，描绘了另一实施例(可以称作“两件式”实施例)，其中在诸如图2C-3C中所示的配置可以在随后将诊断和介入系统的上部152和可动部160耦合之前解构或解耦合以提供底部148的方便手动操纵放置(即，通过使用轻型把手150)。合起来，上部152和底部148可以包括“中空容器外壳”，其限定内部容积并配置以如这里所描述的与眼睛接口。上部和底部可使用真空耦合接口、干涉配合(即，压配合)接口、电磁耦合接口(即，其中施加电流以加强结合，并且可以关闭该电流以释放该结合)、手动致动式机械接口(即，其中可以手动地致动或移动插销或适配件以加强接口的锁定或解锁)、或电机械致动式机械接口(即，其中可以诸如通过螺线管或其他致动器电机械地致动或移动插销或适配件以加强接口的锁定或解锁)彼此可拆卸地耦合。参照图4A，示出了患者的面部146和眼睛68，其中利用使用真空端口154施加的真空负荷将底部148耦合至眼睛68的角膜和/或巩膜，从而使诸如图2C-3C所示的那些柔性接口开始与角膜和/或巩膜可释放地啮合。图4A所示的下部具有相对低的质量和低的转动惯量，以及可以通过手容易地操纵至期望位置，在此后可以通过端口154施加真空以产生暂时啮合。接着，上部152可以通过机械接口156耦合至底部148，所述机械接口可以包括轻微的干涉配合(即，诸如搭扣配合)，从而形成装配的两件式患者接口184，所述接口184可以耦合至诊断和介入系统的可动部160，如上所述。图4C和4D描绘了另一个接口实施例，其中可以利用弹簧夹158来可拆卸地耦合底部148和上部152。图4D是图4C的实施例的截面图。图4E描绘了另一接口实施例，其中可以利用可旋转夹头型耦合件162通过耦合件162相对于底部148的手动操纵旋转来可拆卸地耦合底部148和上部152。

图5A-5C描绘了另一个两件式患者接口186的实施例(该实施例可以称作液体界面两件式实施例)，类似于如上所述(元件66)，其包括诸如聚焦透镜元件92光学元件，但是聚焦透镜元件92的远侧面178不直接接触角膜94和/或巩膜的表面——而是，在聚焦透镜元件92和角膜94和/或巩膜之间内插有液体层172。光学元件92可以具有近侧面和远侧面，以及所述远侧面可以是凸面。在一个实施例中，光学元件92的远侧面直接接口(即沉浸于或直接暴露于)液体层，使得液体层作为眼睛和光学元件92之间的统一连接。在一个实施例中，液体层可以包括约2立方厘米液体。所述液体可以包括诸如水、盐水、油(诸如硅油)、眼用粘弹性凝胶、或全氟化碳液体。在所描绘的两件式实施例中，光学元件92固定地耦合至患者接口的上部或近侧部152；在另一实施例中，光学元件92可以固定地耦合至患者接口的底部或远侧部148。如图5A所示，圆锥形底部160耦合至柔性接口130，所述柔性接口类似于上面关于一件式或两件式患者接口配置所描述的那些接口。如同前述实施例一样，柔性接口130可以包括顺应性圆周密封件，所述顺应性圆周密封件可以包括两个或更多个圆周层，在它们之间插入有真空空间以利于密封件与眼睛组织的真空加强的耦合(例如使用约200mm汞柱和约600mm汞柱之间的真空负荷，其可以使用诸如调节型机械真空泵的真空装置来施加或产生)。至少一个所述圆周层可以具有锥形截面形状(即，其中锥形的较小部更加紧邻眼睛组织)，以及至少一个所述圆周层可以包括至少部分球形的形状(即，类似于球形的部分)。手动操纵把手耦合至底部160以允许在底部与上部166的界面168啮合前容易地将相对低质量和惯性的底部160耦合至角膜和/或巩膜(例如，由真空通过真空端口154提供耦合保持)，上部166配置以可拆卸地耦合至诸如关于图1所描述的诊断和介入系统的可动部160(例如利用机械耦合接口、真空、或其他可拆卸耦合手段)。如图5A-5C所示，界面啮合168优选地配置以使得液体层172对外部环境开放(即，对患者检查室或手术室的大气压力配置开放)，从而可通过直接灌注或注射器(即，通过所描绘的入口特征165中的一个)添加其他液体；类似地，可以通过改变患者和/或患者接口相对于重力的取向以及倾倒出液体(即，通过所描绘入口特征165中的一个)来使液体从未封装环境流出。入口特征165可以包括一个或多个孔口、端口、窗口等，它们提供限定用于液体层172的容积和附近大气之间的直接入口。该配置可以视为“开放式配置”(与闭合或封装配置相反，其中液体容积可以至少暂时地封装在槽或其他结构内)，其中液体层172直接通向外侧环境，所述配置出于数个原因是有利的：a)开放允许直接通向汇聚在患者接口中作为液体层的液体——其允许更容易地填充、再填充、以及排水；b)开放允许耦合该两件式设计时液体流出；没有这种容易流出的设计时，会建立和/或累积不期望的界面压力；c)开放允许气体更容易地流出，通常情况下气体在液体层环境中作为气泡出现，这没有最理想地改变光学场景(即，它们扭曲了治疗光束保真度，以及会引起不透明或其他不期望的光学畸变)。图5B和5C示出了图5A的实施例的两个略微不同的截面图。参照图5B，示出了液体层172，其插在聚焦透镜92的外侧面178和角膜94和/或巩膜之间，它们彼此不物理接触。液体层172作为透光介质。在所描绘的实施例中，在底部164和上部166界面168耦合前，液体层自由地浮在底部164(即，在底部164已经使用双瓣的唇部144耦合至角膜94和/或巩膜后，液体层172由于在底部164的底部的重力是静止的，所述双瓣的唇部144可以通过连接至图5C所示的真空端口154的真空通道170供给真空)。在一个实施例中，双瓣柔性密封部144的外径约为21mm，以及内径约为14.5mm，产生约14mm的通光孔径可用于介入激光切割的宽范围，其包括但不限于角膜切口，诸如缘松弛切割口等。液体界面的一个另外益处是可以优化透镜元件92的光学特性，而无需与直接接触型透镜元件(例如，上述元件66)一样多地考虑近侧和远侧面曲率半径的解剖学配合(anatomical fit)。此外，针对聚焦透镜92具有更大自由度的材料选择。在一个实施例中，聚焦透镜92包括大约13mm厚度的片料，其具有“BK-7”(RTM)商标名，由纽约州埃尔姆斯福德的Schott North America公司市售，所述透镜92具有约245mm的近侧凸面曲率半径，以及约68mm的近侧凸面曲率半径。另外，透镜92远离角膜94和/或巩膜的布置更好地促进了通过激光的前侧角膜和/或巩膜表面切割而没有透镜微粒污染。例如在参照图1所描述的系统中可用的OCT成像可以用于确认角膜94和/或巩膜与聚焦透镜92之间的液体间隙的尺寸。在一个实施例中，液体或流体层172包括盐水。在其他实施例中，液体可以指定为具有定制的色散的、折射的、抗气泡的、以及其他性质。

在另一实施例中，患者接口结构的暂时地或可拆卸的两个主要可耦合部148、152可以更加持久地以一件式液体促进的患者接口形式耦合(即，在该操作前，或在这些部件的制造期间，其中它们固定地彼此耦合或一起形成为一个构造)，其具有与关于图4A-5C所描述的那些相同的特征，但没有这些部分148、152之间的可解耦合接口。

参照图6A-6D，示意了利用诸如上述配置的各个执行实施例。参照图6A，在外科手术前的诊断和患者准备步骤(320)之后，可以将患者定位在基本水平位置用于患者接口对接(322)(即，基于在使用一体式或两件套式实施例时不需要对抗重力；此外，在液体界面两件套式实施例中，明显希望的是不会使液体从底部流出)。在将患者接口耦合至系统的可动部(324)(即，通过机械接口耦合、真空耦合等)时，可动部可用来将患者接口移动至相对于患者角膜和/或巩膜的期望接口位置(326)，在这里患者接口可拆卸地耦合至角膜和/或巩膜(例如，利用真空、或机械负荷或压力来产生液体密封，其也可以用于稳定眼睛)(328)。对接完成后，可与眼内手术成像一起实施操作(330)。在完成该操作后，可以将患者接口与角膜和/或巩膜解耦合(即，通过释放真空)(332)。

参照图6B，描绘了另一实施例，其中前两个步骤和后两个步骤与图5A中一样，而中间步骤包括提供了两件式患者接口配置，其可拆卸地耦合至眼睛、耦合至自身(即，所述两件套)、以及近侧耦合至系统(334)，可拆卸地将底部耦合至角膜和/或巩膜(336)，移动该系统至上部在耦合至底部时可以容易地耦合至系统的位置(338)，以及将上部耦合至系统(340)。

参照图6C，描绘了类似于图6B的实施例，另外增加了在底部耦合至角膜和/或巩膜后添加液体(即，通过灌注液体、利用注射器注射液体等)至底部的中间步骤342(即，为适应液体界面两件式患者接口配置)。图6D示意了类似于图6C的实施例，除了可以在底部完全耦合至角膜和/或巩膜(336)之前添加液体层(342)。该配置会引起底部与角膜和/或巩膜之间的液体泄漏并随后进入真空系统中。

这里描述了本发明的各个例证性实施例。以非限制性意义参考这些实例。它们提供以示意可更广泛应用的本发明实施例。

所描述的用于执行对象诊断或介入操作的上述任意装置可以设置以成套组合，用于实施所述介入。这些供应的“成套工具”还可以包括使用说明书，并以通常用于该目的的无菌托盘或容器包装。

本发明包括可以使用该主题装置执行的方法。所述方法可以包括提供该适合装置的步骤。该提供可以由最终用户执行。换言之，所述“提供”步骤仅仅需要最终用户获得、访问、接近、定位、建立、激活、加电或动作以提供该主题方法中的必需装置。这里列举的方法可以所列举事件的逻辑上可能的任意顺序以及以所列举事件的顺序来执行。

上面已经说明了本发明的例证性实施例连同关于材料选择和制造的细节。针对本发明的其他细节，结合上面所引用专利和公开来说是可以意识到的。例如，在需要时，一种或多种光滑涂层(例如，诸如聚乙烯吡咯烷酮基合成物的亲水聚合物、诸如四氟乙烯的含氟聚合物、亲水胶或硅酮)可根据需要结合所述装置的各部分使用，诸如可动耦合部的较大界面，从而例如促进所述对象相对于器械其他部分或附近组织结构的低摩擦操纵或前进。关于本发明的方法实施例的通常地或逻辑地利用的其他步骤方面也同样如此。

另外，虽然已经参照随意组合各个特征的几个实例进行了描述，但是本发明不应该限定于所描述或指定的，关于本发明的每个变体是可预料的。对所描述的本发明可以做出许多变化，以及等效物(不管是这里列举的或出于简洁起见而未包含的)是可以替代的。另外，在提供数值范围的地方，应该理解的是，在该范围上限和下限之间的每个中间值以及在所声明范围内的任意其他声明值或中间值都包含在本发明内。

而且，可以预料的是，所描述的本发明变体的任意可选特征都可以独立地或结合这里所描述的任意一个或多个特征来说明和要求权利。对单数项的参考包括具有多个相同的该项存在的可能性。更具体而言，如这里及相关权利要求书中所使用的，单数形式“一个”("a"、"an")、“所述”("said")以及“该”("the")包括复数指示，除非另有具体声明。换言之，所述冠词的使用允许在上述说明书以及与本公开关联的权利要求书中具有“至少一个”主题项。还应该指出的是，该权利要求书可以设计以排除任意可选的元件。这样，该陈述旨在结合列举的权利要求元件、或使用“否定”限定作为供这些排他术语如“单独地”、“仅”等使用的前导基础。

不使用排他术语时，与本公开关联的权利要求书中的术语“包括”("comprising")应该允许包括任意其他元件，不管给定数量的元件是否列举在该权利要求书中，或添加特征应该被认为是变换该权利要求书中所说明的元件的性质。除非这里具体限定，这里所使用的所有技术和科学术语尽可能宽泛地给出以通常理解意义同时保持权利要求书的有效性。

Claims (16)

1.一种用于将眼科介入系统与患者眼睛相互耦合的系统，其包括：

a、容器外壳，其具有近侧部，所述近侧部配置以与所述介入系统机械地接口并且具有向下延伸的圆锥形底端，所述近侧部限定其中安装有光学元件的中空内部，所述容器外壳还包括远侧部，所述远侧部具有圆锥形上端，所述近侧部的圆锥形底端嵌套在所述远侧部的圆锥形上端内并且在所述圆锥形上端和所述圆锥形底端之间具有间隙，所述远侧部还具有位于下端的眼睛接口面，所述眼睛接口面配置以可拆卸且可密封地耦合至患者眼睛，眼睛接口限定位于所述光学元件下方的开口，使得穿过所述容器外壳的光学孔从所述介入系统延伸至患者眼睛，并且其中所述远侧部耦合至眼睛，所述近侧部和远侧部在它们嵌套的圆锥形端之间的所述间隙中以及在所述光学元件和眼睛之间越过所述光学孔的空间中限定连接的内部容积，并且还包括对环境开放的入口特征；以及

b、液体层，其形成在容器外壳的内部容积内，通过重力充满所述光学元件和眼睛之间的空间，其中额外的液体可通过重力经由所述入口特征中的一个直接添加，或者液体可通过改变患者和/或患者接口的取向经由所述入口特征中的一个倾倒出。

2.权利要求1所述的系统，其中所述近侧部和远侧部可拆卸地彼此耦合。

3.权利要求2所述的系统，其中所述两个部分利用选自如下群组的配置可拆卸地彼此耦合，所述群组由以下组成：真空耦合接口、干涉配合接口、电磁耦合接口、手动致动式机械接口、以及电机械致动式机械接口。

4.权利要求1所述的系统，其中所述光学元件包括透镜，所述透镜具有近侧面和远侧面。

5.权利要求4所述的系统，其中所述透镜的远侧面是凸面。

6.权利要求1所述的系统，其中所述眼睛接口面包括顺应性圆周密封件。

7.权利要求6所述的系统，其中所述密封件包括两个圆周层，在这两层之间插入有真空空间。

8.权利要求7所述的系统，其中所述圆周层中的至少一个具有锥形截面。

9.权利要求7所述的系统，其中所述圆周层中的至少一个具有至少部分球形的形状。

10.权利要求7所述的系统，还包括真空加载装置，其配置以将真空负荷施加至真空空间中。

11.权利要求10所述的系统，其中所述真空加载装置配置以施加在约200mm汞柱和约600mm汞柱之间的真空负荷。

12.权利要求1所述的系统，其中所述液体层包括选自如下的材料：水、盐水、油、粘弹性凝胶、以及全氟化碳液体。

13.权利要求1所述的系统，其中所述入口特征由在所述远侧部的顶端处在所述近侧部和远侧部之间形成的环形间隙限定。

14.权利要求1所述的系统，其中所述远侧部包括远离其圆锥形上端侧向延伸的手柄。

15.权利要求14所述的系统，其中所述远侧部具有相对低质量和低惯性矩，并且能够通过手容易地操纵至眼睛上的期望位置，之后眼睛接口面被耦合至患者眼睛。

16.权利要求15所述的系统，其中所述眼睛接口面包括两个顺应性圆周层，在这两层之间插入有真空空间，并且所述远侧部包括真空通道，所述真空通道连接至所述手柄附近的真空端口，使得可通过所述端口施加真空以将所述眼睛接口面耦合至患者眼睛。