CN105246426B - 短时长脉冲栅格图案激光治疗和方法 - Google Patents

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Abstract

此处描述的过程可以涉及使用一个或多个治疗光束以引起一种或多种治疗益处。在一些实施例中，一系列短时长的光脉冲可以被递送到多个目标位置处的眼组织，其具有热弛豫时间延迟以限制目标眼组织的温度上升，并且从而将热效应限制到眼组织的仅期望部分。该热弛豫时间延迟可以大致等于治疗光束在各目标位置之间的扫描时长。该过程可用于治疗糖尿病视网膜病变、黄斑水肿、和/或其他眼病。该治疗光束可以在足够短的时长内被递送到各目标位置处，从而在患者的眼睛的眼组织上产生治疗图案的视觉显现。

Description

短时长脉冲栅格图案激光治疗和方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2013年4月18日提交的美国专利申请No.61/813,585 的优先权。该申请也是2012年10月19日提交的题为“Short Duration Pulse Grid Pattern LaserTreatment and Methods”的美国专利申请 No.13/656,332的部分继续申请，其要求2011年10月19日提交的题为“Grid Pattern Therapeutic Treatment”的美国临时专利申请No.61/549,036的优先权，其全部公开通过引用并入此处，用于所有目的，如同在此处完整阐述的。
背景技术
治疗性激光通常用于治疗各种眼病。例如，可以用这种激光来治疗的具体疾病类型是糖尿病视网膜病变。糖尿病视网膜病变是由于糖尿病的并发症而对视网膜的损伤。如果不进行治疗，糖尿病视网膜病变最终可能导致失明。糖尿病视网膜病变通常由微血管性视网膜变化而引起。例如，糖尿病诱导效应可以损伤眼睛的组织，这可以改变血- 视网膜屏障的构成并且使视网膜血管变得更具渗透性。在治疗这种疾病过程中，一个或多个光束可以入射至眼睛中和/或入射在视网膜组织上，以引起组织的光凝固，从而精细地烧灼眼部血管和/或阻止血管生长，以引起各种治疗益处。激光光凝固通常用于视网膜病变的早期阶段。
然而，在提供激光光凝固治疗中，重要的是避免损伤眼睛的敏感组织，如中央凹(fovea)、黄斑等等。在某些情况下，期望的会是，对与这些区域中的一个或多个区域靠近的组织进行治疗，同时确保避免对这些区域的损伤。传统的激光光凝固技术不能提供对与这样的敏感组织靠近的区域进行治疗同时确保将避免或极大地减小对这样的组织的损伤的最佳解决方案。因此，在本领域中需要用于治疗例如糖尿病视网膜病变的各种眼病的改进的激光光凝固方法。
发明内容
此处所描述的本发明的实施例提供了用于治疗患者眼睛的眼组织和/或其他区域的系统及方法。过程可以包括使用一个或多个光束 (例如，激光)以引起光凝固，从而精细地烧灼眼部血管和/或阻止血管生长，以引起一个或多个治疗益处。这样的过程可以用于治疗糖尿病视网膜病变、黄斑水肿，和/或其他眼病。根据一个方面，提供了一种用于治疗患者的眼睛的方法。该方法可以包括为治疗光束限定多个目标位置。该多个目标位置可以包括第一位置、第二位置、和多个中间位置。每个目标位置可以对应于用于对患者眼睛的眼组织进行治疗的治疗位点。该方法也可以包括从治疗光束递送第一脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处的眼组织上，并且在这些治疗位置中递增地扫描该治疗光束，使得在各第一脉冲递送期间固定该光束。该方法还可以包括从治疗光束递送额外数量的脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处的眼组织上，同时在第一位置和第二位置之间以相应的额外数量的次数递增地扫描治疗光束，从而提供额外的治疗到眼组织。每个脉冲的时长可以足够短，以避免引起眼组织的传统光凝固，同时射到各目标位置的脉冲总数量足以在那个位置处引起治疗性愈合响应的光激活。
该方法可以额外地包括将瞄准光束射到眼组织上，以限定该眼组织上的多个目标位置。在各目标位置处递送的脉冲之间的时间间隔可以约等于从第一位置到第二位置扫描治疗光束的时长。在该实施例中，该时间间隔可以是下面的乘积：目标位置的总数，各脉冲的平均时长，以及治疗光束在相邻目标位置之间移动的平均时长。该时间间隔可以大于约1900微秒。
在一些实施例中，在各目标位置处的用于治疗光束的占空比可以不大于约9％，虽然所使用的占空比可以根据所执行的特定治疗而变化，并且不大于约5％的占空比是更常见的。在一些实施例中，在治疗位置中递增地扫描治疗光束时的脉冲的每次递送可以包括治疗周期，并且该方法可以额外地包括提供约10和约10,000治疗周期之间的治疗周期以治疗眼睛的眼组织。周期中的每个脉冲可以在足够短的时长内被递送到相应的目标位置，以在眼组织上提供目标位置的可见图案。每个脉冲的时长可以是在约50和150微秒之间。
根据另一个方面，一种用于对患者的眼睛提供医学治疗的系统可以包括：被配置成沿着治疗光束路径发送治疗光束的治疗光束源，沿着治疗光束路径被设置并且被配置成沿着患者的眼睛的眼组织扫描治疗光束的扫描装置，和被耦接至扫描装置的处理器。该处理器可以被配置或者指令从而(例如，经由存储在存储装置上的指令)：A)为治疗光束限定相对于眼组织的多个目标位置；B)从治疗光束递送脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处的眼组织上，同时将治疗光束固定于相关联的位置处；C)在目标位置中递增地扫描治疗光束，和D) 重复步骤B)和C)以从治疗光束递送多个额外的脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处。该多个目标位置可以包括第一位置、第二位置、以及多个中间位置，并且可以在该第一位置和第二位置之间扫描该治疗光束。每个脉冲的时长可以足够短，以避免引起眼组织的传统光凝固，同时射到各目标位置的脉冲总数量足以在那个位置处引起治疗性愈合的光激活。
如此处所描述的，在一些实施例中，系统可以包括瞄准光束源，该瞄准光束源被配置成沿着瞄准光束路径发送瞄准光束。在这样的实施例中，扫描装置可以被配置成沿着眼组织扫描瞄准光束，以在眼组织上限定多个目标位置。在各目标位置处递送的脉冲之间的时间间隔可以约等于在第一位置和第二位置之间的目标位置中递增地扫描治疗光束的时长。处理器还可以被配置成提供约10和约10,000周期之间的短时长脉冲治疗。扫描装置和/或治疗或瞄准光束源可以被设置在适配器装置内，该适配器装置能够可拆卸地与眼部测量仪耦接并且能够与光束源光学地耦接。
在另一个实施例中，用于对患者的眼睛提供医学治疗的系统可以包括：被配置成沿着治疗光束路径发送治疗光束的治疗光束源，沿着治疗光束路径被设置并且被配置成沿着患者的眼睛的眼组织扫描治疗光束的扫描装置，和被耦接至扫描装置的处理器。该处理器可以被配置或指令从而(例如，经由存储在存储装置上的指令)：A)为治疗光束限定相对于眼组织的多个目标位置，其中目标位置包括第一位置、第二位置、以及多个中间位置；B)从治疗光束递送脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处的眼组织上；C)在第一位置和第二位置之间的目标位置中递增地扫描该光束，使得该多个目标位置看起来像是由该光束并发照亮，和D)重复步骤B)和C)以从治疗光束递送多个额外的脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处，使得该多个目标位置看起来像是由该光束并发照亮。如此处所描述的，每个脉冲的时长可以足够短，以避免引起眼组织的传统光凝固，同时射到各目标位置的脉冲总数量足以在那个位置处引起治疗性愈合的光激活。
附图说明
结合附图对本发明进行描述：
图1A至图1G例示了可以与眼部成像仪耦接以使眼部成像仪能够提供限定边界的医学治疗的适配器的各种透视图。
图2A至图2E例示了与眼部成像仪耦接的图1A至图1G的适配器的各种视图。
图3例示了根据本发明的实施例的一种用于提供医学治疗的系统的框图。
图4A至图4C例示了可以与图3的系统一起使用的显示界面的框图。
图5A至图5F例示了可以用于限定边界的医学治疗的各种治疗边界和/或治疗图案。
图6A至图6F例示了在图5A至图5F的治疗边界和/或治疗图案内或相对于图5A至图5F的治疗边界和/或治疗图案递送的激光。
图7A至图7F例示了在治疗图案内顺序地递送激光的过程。
图8例示了定位成与患者的视网膜的特征或组织相邻的治疗图案。
图9A至图9C例示了可以用于在治疗过程期间对治疗激光的连续移动进行补偿的治疗激光的长圆形(oblong)横截面轮廓或椭圆形横截面轮廓。
图10A至图10C例示了可以在医学治疗过程中使用的视网膜图像、轮廓或图。
图11A至图11B例示了被执行用于这种治疗图案的短时长脉冲治疗，该治疗图案包括以三行和三列布置的9个治疗位置的阵列。
图12A至图12H例示了可以用于提供短时长脉冲治疗的其他治疗图案或治疗斑(spot)布置。
在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同数字附图标记。此外，相同类型的各种部件可以通过在附图标记后的在相似的部件和/ 或特征之间进行区分的字母来进行区分。如果在说明书中仅使用了最前面的数字附图标记，则描述适用于具有相同的最前面的数字附图标记的相似部件和/或特征中的任何一个，而不考虑字母后缀。
具体实施方式
随后的描述仅提供了示例性实施例，但并不意在限制本公开的范围、适用性或配置。而是，对示例性实施例的后续描述将为本领域技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施例的能够实现的描述。应当理解的是，在不偏离如所附权利要求中阐述的本发明的思想和范围的情况下，可以对要素的功能和布置做出各种改变。
本发明的实施例提供了用于治疗患者的眼睛的视网膜和/或其他区域的系统及方法。过程可以包括使用一个或多个光束(例如，激光) 以引起光凝固，从而精细地烧灼眼部血管和/或阻止血管生长，以引起一个或多个治疗益处。这样的过程可以用于治疗糖尿病视网膜病变、黄斑水肿和/或其他眼病。在一些实施例中，光凝固可以产生出现在视网膜中的一系列可见斑。在其他实施例中，一系列短时长光脉冲(例如，5-15微秒之间)可以被递送至视网膜组织，以每个脉冲之间的热弛豫时间延迟来限制目标视网膜组织的温度升高并且从而将热效应限制到仅在视网膜色素上皮层。短时长脉冲治疗(在下文中称为短时长脉冲治疗或过程)，例如由公司出售的MicroPluseTM激光治疗的系统和装置，不会产生出现在视网膜上的可见斑，并且可以产生较少的整体组织损伤。
为了治疗和/或凝固视网膜组织而递送的治疗光(即，激光)可以以治疗水平被递送到限定的治疗边界内，该限定的治疗边界可以包括重复出现的几何形状的图案。治疗边界可以限定一个区域，处于治疗水平的治疗光射向该区域内，并且治疗光基本上不会射向在该区域外或者在该区域外以亚治疗水平提供治疗光，例如，折射光、入射光等的情况。因此，治疗边界可以限定一个区域，在该区域内提供医学治疗并且在该区域外不提供或最低限度地提供医学治疗。可以在患者的眼睛的视网膜表面上投射和/或限定治疗边界和/或图案，以显示要治疗的区域。由于治疗边界可以限定或区分不接收或最低限度地接收医学治疗的视网膜区域，所以治疗边界的外周边缘可以定位成与视网膜的敏感组织和/或不期望医学治疗的任何地方相邻，以确保敏感组织或区域将不接收或将最低限度地接收医学治疗。应当认识到的是，由于折射、光散射等，一些治疗光会入射到在治疗边界之外的组织上，但是这样的光将是极少的并且可能对治疗边界之外的组织具有极小的影响。因此，本发明的实施例提供了用于确定视网膜的将接收医学治疗的区域和将不接收医学治疗的区域的精确控制。
可以在用户界面、视网膜的图或图像和/或视网膜本身上限定并显示治疗边界的外周边缘以及治疗边界的剩余部分，使得提供医学治疗的医生或用户了解治疗区域的外边界。由于对治疗区域的外边界进行了显示，所以医生可以使治疗区域紧密接近敏感组织和/或任何其他区域或者靠近敏感组织和/或任何其他区域地放置治疗区域，同时确保不治疗或最低限度地治疗敏感组织或其他区域。
在一些实施例中，代替封闭的边界或图案，或者除了封闭的边界或图案之外，治疗图案包括瞄准斑的阵列。瞄准斑的阵列可以如此处所描述的限定在患者的视网膜上，并且治疗光束可以相对于瞄准斑中的一个或多个来同轴地发射或递送。
可以通过使用一个或多个瞄准光束在视网膜表面上限定和/或投射治疗边界和/或治疗图案。瞄准光束可以是激光束或任何其他类型的光束(例如，由高功率的发光二极管(LED)产生的光束)。此处，瞄准光束通常可以称为瞄准激光，然而应当认识到的是，可以使用激光以外的光束。瞄准光束可以是不损伤视网膜组织的低强度激光束。在一些实施例中，瞄准光束具有在约600nm(纳米)与约700nm之间的波长，并且更常见的是约650nm的波长。瞄准光束可以由激光二极管提供，并且在视网膜组织上可以具有比用于治疗视网膜组织的治疗激光的入射斑实质上更小的入射斑或截面。可选地，在一些实施例中，代替瞄准激光或者除了瞄准激光之外，瞄准光束可由高功率的发光二极管(LED)提供。瞄准光束可以在患者的视网膜上扫描，或者在显示界面或视网膜的图像上扫描，以描绘或勾勒治疗边界和/或治疗图案的轮廓，从而视觉上向医生显示治疗边界和/或图案。限定或投射到视网膜表面上的治疗边界和/或图案可以由相机拍摄并且在显示界面上显示给医生或其他用户。
可以将一个或多个治疗光束脉冲或剂量递送到治疗边界和/或图案内，以治疗视网膜组织。尽管，与瞄准光束类似，此处治疗光束通常可以称为治疗激光，但应当认识到的是，可以使用其他光束，例如来自高功率发光二极管(LED)的高强度光束。当扫描装置在治疗边界内连续地扫描治疗光束的轴时可以递送治疗脉冲或剂量，和/或当扫描装置在治疗边界内在指定的位置之间顺序地移动治疗光束轴时可以递送治疗脉冲或剂量。在涉及具有重复出现的几何形状的治疗图案的实施例中，可以将一个或多个治疗光束脉冲递送到一些或每个几何形状内。在具体的实施例中，单个治疗光束脉冲可以大致递送到每个几何形状的几何中心。入射光束光的截面(例如，激光光束斑)可以在尺寸上与几何形状大致相等。在一些实施例中，治疗光束(例如，激光光束)可以具有在约400nm与600nm之间的波长，并且更常见的是在约520nm与560nm之间的波长。
医学治疗(此处也称为限定边界的医学治疗)可以经由适配器来提供，该适配器被配置成安装在例如裂隙灯的现有眼部成像仪上并且与该现有眼部成像仪一起工作。该适配器还可以与例如激光递送仪的现有治疗光束源一起工作。外部控制器或计算机系统可以与适配器和激光递送仪以可通信的方式耦接，以在视网膜组织上限定治疗边界和/ 或图案并且将治疗光束递送到治疗边界/图案内。适配器和/或控制器可以允许现有的裂隙灯和激光递送仪提供此处所描述的限定边界的医学治疗，否则，裂隙灯和激光递送仪将不能够递送。
本发明的实施例还描述了使用视网膜成像和/或跟踪以提供此处所描述的医学治疗(例如，限定边界的医学治疗)或另一医学治疗的方法及系统。可以参考患者的视网膜的视网膜图像或模型来编程和/ 或备案(document)医学治疗和/或治疗边界。执行医学治疗的系统可以参考视网膜图像或模型和所编程的医学治疗或治疗边界来确定患者的视网膜的位置或区域以提供医学治疗。然后，该系统可以自动开始医学治疗，或者向医生显示治疗边界/图案及对应的视网膜治疗区域来检查、调整和/或授权以继续。可将多个这样的医学治疗编程到系统中，使得系统能够在完成当前或在前的治疗之后不久就快速且方便地开始进行其他医学治疗。可以在视网膜图像或模型上对所提供的治疗进行备案或记录，用于由医生或用户进行同时或相继的检查。例如，对于接收了治疗光束的脉冲或剂量的每个位置或部位，可将治疗斑或其他标记叠加在视网膜图像上。所叠加的斑或标记可对针对其提供医学治疗的视网膜区域进行备案。在可见的医学治疗效果尚未呈现在视网膜组织上时，例如在短时长脉冲过程中，这会是特别有用的。
相对于视网膜图像或模型来参考医学治疗和/或治疗边界过程还可以允许系统补偿在该过程期间患者的眼睛的移动。例如，视网膜跟踪可以允许相机拍摄视网膜的基本光滑的图像，和/或允许系统根据患者的眼睛的移动进行调整并且继续在基本上相同的位置处递送医学治疗。已经简单描述了本发明的一些实施例，参考附图，其他方面将变得明显。
医学治疗硬件和部件的实施例
图1A至图1G例示了适配器的实施例的透视图，该适配器可以与眼部成像仪(例如裂隙灯)耦接，以使眼部成像仪适于提供此处所描述的限定边界的医学治疗。图2A至图2E例示了与裂隙灯200耦接的适配器100。图1A至图1C提供了适配器100的各种透视图。图1D 至图1G还提供了移除了适配器的前盖以示出适配器100内所容置的各种部件的适配器100的各种透视图。适配器100包括具有耦接在一起的前盖和后盖的壳体102。适配器100还包括将适配器100与眼部成像仪(例如，裂隙灯200)以可拆除的方式耦接的安装构件104。适配器100还包括便于将适配器100与眼部成像仪200耦接的适配部件 105。部件105可以包括紧靠眼部成像仪的安装特征部件(未示出)按压安装构件104的可旋转安装旋钮103。部件105还包括镜106，镜 106将从适配器100递送的光朝患者的眼睛反射，并且可以是透明的或半透明的以使得一些光递送回相机(例如，相机360)和/或与双目镜(例如，双目镜210)或其他目镜耦接的双目镜适配器152。部件 105还可以包括允许旋转调整适配器100和/或眼部成像仪200的调整杆135。
适配器100还包括与外部激光递送仪(例如，激光递送仪310) 的光纤线缆耦接的接口或端口110。外部激光递送仪的光纤线缆将治疗激光112提供或递送至适配器100。适配器100包括将治疗激光112 朝瞄准装置130(此处也称为扫描装置或系统)反射的镜136。镜136 可以是穿孔镜、半透镜、分色镜等并且可以安装在透镜支架上。瞄准装置130可以是由Cambridge制造的基于电流计的扫描仪(通常被称为“检流计”)。瞄准装置130包括一对可旋转元件或镜132和134，它们安装在使元件或镜132和134围绕正交轴旋转的马达顶上。每个镜132和134可以提供1-D光束偏转，使得该对镜提供2-D光束偏转。瞄准装置130用于相对于眼睛扫描治疗激光112和/ 或其他激光(例如，瞄准激光122)，使得激光可以被瞄准并被发射到眼睛上或眼睛内的期望位置处。例如，瞄准装置130可以用于扫描瞄准激光122以在视网膜组织上限定治疗边界和/或治疗图案并且将治疗激光112的光束扫描到治疗边界/图案内，以提供限定边界的医学治疗。
瞄准激光122经过镜136到达瞄准装置130。在一些实施例中，适配器100可以包括从外部激光递送仪或源(未示出)接收瞄准激光 122的另一接口或端口(未示出)，外部激光递送仪或源可以是递送治疗激光112的同一激光递送仪或不同的单元。在其他实施例中，适配器100包括在壳体102内的激光递送仪或源120。例如，激光递送仪120可以包括提供瞄准激光122的激光二极管124或可选的高功率 LED。激光递送仪120还可以包括与外部控制器(例如，控制器330 和/或310)以可通信的方式耦接以控制瞄准激光122的递送的计算装置126，如存储装置和/或处理器。
在一个实施例中，瞄准激光122可以沿着与治疗激光112的激光路径大致正交的激光路径来提供。然而，在瞄准激光122经过镜136 之后，瞄准激光122和治疗激光112的激光路径可以一致或基本上同轴。例如，激光路径128例示了从瞄准装置130递送并且离开镜106朝患者的眼睛反射的激光的路径。激光路径128可以对应于瞄准激光 122和治疗激光112中一个或两个，原因是在该点处激光路径会同轴地一致。
瞄准激光122可以具有在可见波谱内选择的波长，以提供视网膜上治疗边界和/或图案的改进的可见性。例如，在一些实施例中，瞄准激光122具有在约600nm与约700nm之间的波长，并且更常见的是约650nm的波长。瞄准激光122可以是不损伤眼睛的视网膜和/或其他组织的低强度光束。瞄准激光122还可以具有比治疗激光112的入射斑实质上更小的入射斑或截面。在一些实施例中，治疗激光112还可以具有在可见波谱内选择的波长，然而也可以使用不可见波长。在具体的实施例中，治疗激光112具有在约400nm与600nm之间的波长，并且更常见的是在约520nm与560nm之间。治疗激光112可以用于凝固眼睛的视网膜和/或其他组织和/或提供其他治疗性愈合。
适配器100还包括可以用于增大治疗激光112和/或瞄准激光122 的截面或入射斑的放大机构140。放大机构140沿着远离瞄准装置130 的激光路径(例如，激光路径128)来定位。放大机构140包括安装在可旋转透镜支架144上的多个透镜142。每个透镜具有增大或减小治疗激光112和/或瞄准激光122的截面或入射斑的特定光焦度。透镜支架144可以进行旋转，使得沿着激光路径128定位期望的透镜。在一些实施例中，通过旋转定位在壳体102的外表面上的控制旋钮146 来旋转透镜支架144，然而在一些实施例中，可以通过电子手段旋转透镜支架144。
图2A至图2E例示了安装有裂隙灯200的适配器100的各种透视图，裂隙灯200可以是通常使用的任何裂隙灯，如由Haag-Streit Carl等制造的那些裂隙灯。裂隙灯200包括提供患者的眼睛的立体像的双目镜210。双目镜210可以与双目镜适配器152耦接。裂隙灯200还包括具有垂直框架构件222、腮托224和头枕226的患者固定框架220。尽管未示出，但裂隙灯200还可以包括可以用于提供对各种裂隙灯部件的功能控制和/或操作和/或用于递送医学治疗光束的操纵杆和脚踏板。裂隙灯200和/或腮托224可以垂直地调整以适应大小不同的患者。
图3例示了可以用于提供此处所描述的医学治疗的各种控制件的实施例。具体地，图3例示了经由光纤324与外部激光递送仪310耦接的适配器100。光纤324连接至端口110并且将治疗激光112递送至适配器100。光纤324可以与激光递送仪或源310上的多个光纤端口322中的一个光纤端口耦接。光纤端口322可以允许两个光纤324 被连接至激光递送仪310。激光递送仪310还可以包括显示界面320 (例如，触摸屏界面)，该显示界面显示如图4A至图4C所示出的针对要提供的医学治疗的设置和控制。激光递送仪310还可以包括允许用户远程操作和调整激光递送仪的各种设置的远程控制单元326(无线的或有线的)。同样地，激光递送仪310可以包括脚踏板340，操作该脚踏板340以进行医学治疗和/或递送治疗激光112。脚踏板340 可以与激光递送仪310以无线的方式耦接。激光递送仪310的例子包括由IRIDEX制造的IQ532、IQ577、Oculight TX等。
激光递送仪310可以是以其常规状态不能提供限定边界的医学治疗的传统单元。为了使激光递送仪310能够提供该治疗，计算机系统 330可以与激光递送仪310和/或适配器100以可通信的方式耦接。计算机系统330可以是插入激光递送仪310中的一个或多个端口以与激光递送仪310通信的单独的机顶盒。另外，计算机系统330可以包括允许计算机系统330与各种其他系统或单元交互以进行医学治疗的一个或多个处理器和存储装置。信息可以在计算机系统330与激光递送仪310的计算机系统或处理器之间被路由，以使得计算机系统330控制治疗激光112的递送并经由显示界面320向用户显示图形信息。例如，计算机系统330可以与激光递送仪310的控制件(例如，触摸屏控制件、远程控制件326、脚踏板340等)交互，使得对激光递送仪 310的控制件的调整对计算机系统330的设置和参数进行配置或调整。如图4A至图4C中所示，计算机系统330可以控制显示界面320以显示边界医学治疗的各种设置和/或操作，例如，被投射的具体治疗边界 /图案的形状、取向、尺度、几何图案、激光强度等。计算机系统330 可以(经由一个或多个指令)控制激光递送仪310从而在指定点处并以指定次数递送治疗激光112剂量。例如，计算机系统330可以控制激光递送仪310，使得治疗激光112光束或剂量在限定的治疗边界、治疗图案和/或如下面所述的限定的几何形状内递送。同样地，计算机系统330可以控制激光递送仪310，使得所递送的治疗激光112凝固眼睛的视网膜组织或如下面所述提供具有脉冲之间的限定的弛豫间隔的短时长脉冲(例如，短时长脉冲治疗)的较小创伤系列。
实质上，计算机系统330可以与激光递送仪310以可通信的方式耦接，使得激光递送仪310用作计算机系统330的通过输入端和接口装置，以使医生或用户能够与计算机系统330进行交互并且调整医学治疗的各种参数。计算机系统330还与激光递送仪310的现有控制件 (例如，脚踏板340、内部硬件部件等)作用，以将治疗激光112递送至适配器100。
计算机系统330还与适配器100以可通信的方式耦接，以进行各种瞄准或其他功能。例如，计算机系统330可以控制瞄准或扫描装置 130和/或激光递送仪120，以将治疗激光112和瞄准激光122瞄准或扫描到视网膜的指定区域上。计算机系统330可以在医学治疗过程期间使治疗激光112和瞄准激光122交叉。计算机系统330控制瞄准激光122的递送并控制扫描装置130以将治疗边界或治疗图案限定或投射到视网膜上。
在一些实施例中，控制单元330开启瞄准激光122，同时治疗激光112被关闭，以限定治疗边界。然后，控制单元330关闭瞄准激光 122，同时将治疗激光112发射到在治疗边界内的目标组织处。在治疗激光112的后续发射之间，控制单元330可以开启瞄准激光122以将治疗边界或图案重新限定或投射到视网膜上。如图7A至图7F所示，对观察者来说得到的视觉效果会是，治疗边界或图案几乎连续地出现在视网膜上，同时来自治疗激光的治疗斑顺序地发射到治疗边界或图案内的目标组织上并且被观察。在一些实施例中，例如短时长脉冲的递送，瞄准装置130可以被连续地扫描，同时将治疗激光112发射到治疗边界内。
尽管激光递送仪310和计算机系统330作为独立单元示出，但是在一些实施例中，激光递送仪310和计算机系统330被结合成单个单元，使得实质上所有控制和操作都从单个单元提供。此外，如下面更详细地描述的，计算机系统330可以与相机360(例如，CCD相机等)耦接，以提供下面所描述的视网膜成像和跟踪特征件以及在诸如显示界面320的显示器装置上显示治疗边界和/或图案。
计算机系统330可以包括硬件和/或软件，通常包括一个或多个可编程处理器单元，可编程处理器单元运行用于实现此处所描述的方法中的一个或多个方法中的一些或全部的机器可读程序指令或代码。代码通常实现在有形介质中，例如存储器(任选地，只读存储器、随机存取存储器、非易失性存储器等)和/或记录介质(例如，软盘、硬盘驱动器、CD、DVD、记忆棒等)。
图4A至图4C例示了可以在显示界面320上显示的各种显示。示出了显示治疗图案406的显示410，该治疗图案406包括9个治疗区域或者位置的正方形栅格，治疗光将经由治疗激光112递送到视网膜组织上这九个治疗区域或位置内。栅格可以使用控制件404来调整，使得栅格包括治疗框或位置的3×3阵列、治疗位置的4×4阵列、治疗位置的5×5阵列或治疗位置的用户定义阵列。显示410还包括可以用于设置或调整各种设置、控制和/或参数的控制件402A至402C。例如，控制件402A可以用于控制在将被递送到每个治疗位置内的治疗斑的中心点之间的间距，或者换句话说，用于限定治疗图案的尺度。控制件402B可以用于控制治疗位置的阵列相对于视网膜的取向。控制件402C可以用于根据需要来控制阵列的曲率弧度和/或曲率半径。图4A示出了不具有曲率弧度和曲率半径的治疗图案406。图4C示出了具有成拱形或弧形治疗图案436的显示430，该治疗图案436包括3 行和6列治疗斑。治疗图案436包括非零的曲率弧度(例如，360°) 和曲率半径(例如，2000微米)，使得治疗图案436弯成弧形。显示 430同样包括控制按钮432A至432C和434。图4B示出了可以用于调整或设置治疗激光112和/或瞄准激光122的各种参数的显示420。例如，显示420的控制件(其可以包括触摸屏控制件)可以用于调整发射治疗激光112的时长422(例如，以微秒间隔)，调整治疗激光 112的功率水平424(例如，以微瓦)，并且调整相继的治疗激光发射之间的间隔426(例如，以微秒)。
显示420可以用于在传统光凝固过程与短时长脉冲过程之间调整治疗激光112。显示420还可以包括其他控制件428，例如，对光纤 324将连接至的端口(例如，322)进行选择的控制件。如上所述，对显示320的控制件可以是触摸屏控制件或可以包括可旋转或可选择的键片或按钮。
治疗边界和/或图案的实施例
图5A至图5F示出了可以用于此处所描述的医学治疗的治疗边界和/或图案的各种实施例。这些治疗边界/图案可以经由瞄准激光或扫描激光122投射或限定在患者的视网膜上。所投射或限定的边界或图案可以由相机拍摄并且在诸如显示界面320的显示器装置上向用户或医生显示。治疗边界/图案限定一个区域，在该区域内提供医学治疗，而在该区域外不提供医学治疗。此处所描述的治疗边界处理的一个优点在于清楚地限定了治疗区域的边界，这允许医生或用户精确地知道或确定哪里将提供医学治疗，哪里将不提供医学治疗。
图5A示出了包围单个治疗区域512的方形或矩形治疗边界510，在单个治疗区域512内可以发射一个或多个治疗激光脉冲或剂量。图 5B示出了包括多个尺寸相等的治疗方形或治疗矩形522的栅格或阵列的治疗图案520。治疗图案520由外围边缘526和内部线526限定。图5B示出了3×3阵列，尽管可以使用任何M×N阵列。图5C示出了包括多个四边几何形状532的阵列的拱形或弧形的治疗图案530。每个形状532包括相对线性边536和相对弓形边534。治疗图案530 可以具有曲率半径并且线性相对边536可以各自从中心点放射状地投射。图5D示出了具有以蜂巢图案布置的多个六边形形状542的治疗图案540。图5E示出了具有瞄准斑552的方形或矩形阵列的治疗图案 550，瞄准斑552限定了将递送治疗激光脉冲或剂量的位置。图5F示出了具有瞄准斑562的半圆形阵列的治疗图案560，瞄准斑562限定了将递送治疗激光脉冲或剂量的位置。
通过经由扫描或瞄准装置控制瞄准激光(例如，瞄准激光122) 的位置，可将治疗边界、图案和/或几何形状投射或限定在视网膜上，使得瞄准激光在视网膜组织上勾勒或限定治疗边界、图案和/或几何形状和/或在显示器装置或界面上显示治疗图案。可以在多个脉冲中的每个脉冲之间调整瞄准激光的位置，以在视网膜上限定或勾勒治疗边界、图案和/或几何形状。得到的视觉效果可以是如图5A至图5D中所示的在视网膜上限定的实线的、半实线的或脉动的治疗边界、图案和/ 或几何形状。
应当认识到的是，图5A至图5D是仅用于说明性目的并且治疗边界/图案可以包括各种其他几何形状阵列，其可以包括或不包括重复出现的图案。
图6A至图6F示出了表示被发射或递送到治疗边界或图案内或者与其同轴地递送的治疗激光的治疗斑。治疗斑可以表示当发射治疗激光时出现的可见的组织损伤(例如在传统光凝固过程中)或者，即使没有组织损伤可见，仍可以表示治疗激光被发射到的位置(例如在短时长脉冲过程中)。图6A例示了多个治疗斑612，其表示治疗激光 (例如，治疗激光112)已被发射到或将被发射到的在治疗边界510 内的位置。类似地，图6B例示了被发射在治疗图案520的每个治疗方形或矩形522内的治疗斑622。图6C例示了大致被发射在治疗图案 530中的每个几何形状532的中心内的治疗斑632，并且图6D例示了被发射在治疗图案540的每个六边形形状542的大致中心内的治疗斑 642。图6C例示了提供弓形医学治疗的实施例，并且图6D例示了治疗斑被更紧密或更靠近地间隔的实施例。图6D的治疗斑可以与相邻行和/或列中的治疗斑交叠。图6E和图6F例示了治疗斑652和662，该治疗斑652和662分别相对于治疗图案550和560的瞄准斑552和 562被基本上同轴地递送。在另一实施例中，较大的环652和662可以表示限定的治疗图案，并且较小的斑552和562可以表示发射或递送到每个治疗图案的大致中心内的治疗性激光。这样的实施例例示了限定的治疗图案或边界不需要具有接触的相邻几何形状。而是，几何形状中的一些或所有可以与一个或多个相邻的几何形状分隔。
尽管图6B至图6D示出了在每个几何形状内递送单个治疗斑，但是在一些实施例中，可以在一个或多个几何形状内递送多个斑(例如，2、3、4或更多个)。类似地，可以改变递送到每个几何形状内的治疗斑的数量，以提供附加的医学治疗灵活性。
图8例示了被定位成与不期望医学治疗的视网膜的组织820相邻的治疗图案或边界810。将治疗图案810定位成与组织820相邻，使得组织820在治疗图案或边界的外部。组织820可以是眼睛的敏感组织、特征(例如，中央凹、黄斑等)和/或不期望医学治疗的任何其他组织。如上所述，治疗图案810可以被投射或限定在视网膜上，使得医生或用户可以将治疗图案810的外边缘或外周定位成与组织820相邻。治疗图案810在视网膜上的投射或限定允许医生或用户在确保组织820不被治疗的同时根据需要将治疗图案定位成靠近或远离组织820。同样如图8所示，医学治疗(即，治疗斑830)被限制在治疗图案810内，以确保组织820不接收医学治疗。可以改变治疗图案810 的形状和/或治疗图案810的参数(例如，间距、半径、行数或列数等)，以适应眼睛的各种特征。例如，图5C的半圆形图案可以用于包围中央凹或组织820的一部分。同样地，图5D的蜂巢状图案可以用于将治疗斑紧紧地包裹在治疗区域内。
医学治疗过程的实施例
在一些实施例中，治疗激光可以被大致发射到如图6B至图6D 所示的每个几何形状的几何中心内。入射在视网膜上的治疗激光的治疗斑尺寸上可以基本上等于或稍小于几何形状。此外，如之前所描述的，在发射治疗激光期间可以关闭瞄准激光，并且在瞄准光束限定或勾勒治疗边界或图案时可以关闭治疗激光。
在治疗激光束(或更适当地，治疗激光束的轴)遍及治疗边界或图案的连续扫描期间可以递送医学治疗脉冲或剂量(例如，图6A至图6D中所示的斑)，或者治疗激光束可以顺序地移动至每个目标位点并且在治疗激光暂时停止的同时发射治疗激光。连续扫描过程对微脉冲过程会特别有用，以使与治疗激光相关联的开始和结束时间最小化并且从而使整个过程时间最小化。治疗激光束(即，治疗激光的轴) 可以逐行和/或逐列地连续扫描遍及治疗边界/图案(例如，与光栅扫描模式类似)，直到治疗激光束到达指定的终止点和/或扫描了整个治疗边界或图案为止。在连续扫描期间，当治疗激光靠近每个指定的目标位点时，治疗激光可以顺序地或重复地以限定的时长发射。治疗激光束可以重新定位在扫描的起始点处并且可以重复连续扫描和发射过程，使得对之前治疗的视网膜组织中的一些或全部提供额外的医学治疗(例如，在一些目标位点或每个目标位点处提供额外的医学治疗)。在另一个实施例中，治疗激光可以在每个治疗部位处停止或暂停，并且在该治疗部位处重复发射治疗激光束，直到提供了足够的治疗为止。
在短时长脉冲过程中，在同一目标位点处的医学治疗脉冲或剂量之间的间隔可以足够长，使得被治疗的视网膜组织充分休养并且组织的温度保持在凝固损伤的阈值之下，从而使组织损伤最小化。可将短时长脉冲过程的热效应仅限制在视网膜色素上皮层。在一些实施例中，该弛豫间隔或热弛豫时间延迟可以是约190微秒或更长。同样地，在一些实施例中，治疗激光的发射时长(即，治疗脉冲或剂量时长)在约5微秒与15微秒之间，并且更常见的是约10微秒。
每个扫描和发射过程(即，在限定的起始点和终止点之间)可以构成短时长脉冲过程的一个周期。短时长脉冲过程可以包括约10个与 10,000个周期之间的周期。在一些实施例中，在每个扫描周期期间治疗激光发射到9个或更多个治疗位点处，并且在约0.5毫秒与1.5毫秒之间并且更常见的是约1微秒完成每个短时长脉冲周期，然而，应当认识到的是，治疗激光可以发射到任何数量的治疗位点处并且每个周期可以包括更短或更长的周期时长。此外，针对给定的治疗边界/图案的医学治疗过程可以包括单个连续扫描或分别具有不同的起始点和终止点的若干连续扫描。
在可选实施例中，治疗激光可以顺序地定位在每个目标位点处并且在移动至下一个治疗位点之前一系列短时长脉冲可以被递送到该目标位点处。每个脉冲可以以指定时长(例如，在约5微秒与15微秒之间并且更常见的是约10微秒)发射，并且可以具有足够长的弛豫间隔 (例如，约190微秒或更长)，使得在治疗位点处的视网膜组织充分休养并且组织的温度保持在凝固温度之下，从而使组织损伤最小化。短时长脉冲可以是足够来引起或提供治疗性愈合的光凝固的，如短时长脉冲过程中所公知的那样。前述短时长脉冲实施例提供了在弛豫间隔期间允许治疗激光被发射到其他治疗位置处的优点，从而使整体治疗时间最小化。
短时长脉冲过程还可以包括当连续扫描治疗激光束(即，治疗激光的轴)时递送在每个激光脉冲或剂量之间具有指定时间间隔的一系列脉冲，以提供相邻治疗斑之间的预定间距。当使用具有几何形状阵列的治疗图案(例如图5B至图5D所示的那些治疗图案)时和/或当使用瞄准斑的阵列(例如图5E至图5F所示的那些阵列)时，这样的过程会是有利的。指定的时间间隔和得到的间距可以使得每个脉冲被递送到几何形状中的一个几何形状内，大致在每个形状的几何中心内，和/或在瞄准斑中的一个或多个瞄准斑上。
医学治疗过程可以涉及将医学治疗递送至视网膜的一个区域，并且然后将医学治疗接着递送至视网膜的一个或多个其他区域。例如，瞄准装置(例如，瞄准装置130)可以在视网膜的第一区域上限定第一治疗边界或图案并且将医学治疗递送到所限定的第一治疗边界或图案内，并且然后在视网膜的第二区域上接着限定第二治疗边界或图案 (即，相同的或不同的边界/图案)并且将医学治疗递送到所限定的第二治疗边界或图案内。可以根据需要经常地重复该过程以提供医学治疗。
图9A例示了在连续扫描过程期间由发射治疗激光导致的加长的治疗斑900。与图9A对应的治疗激光的治疗斑可以具有大致圆形的截面。加长的斑会由于在发射过程期间连续地移动治疗激光而出现。由此，即使短时长脉冲发射时长是短的(例如，约10微秒)，也会由于治疗激光的连续移动而发生一些加长。为了使连续移动治疗激光的影响最小化，入射到组织上的治疗斑的截面可以如图9B所示的沿着与治疗激光路径正交的方向上呈椭圆形或长圆形。如图9C所示，当跨视网膜扫描治疗激光束(或者更适当地是治疗激光束的轴)并且递送一系列脉冲时，椭圆形或长圆形的治疗斑910可便于在视网膜上产生更多圆形的治疗斑930或入射光轮廓。
视网膜映射/跟踪的实施例
图10A至图10C例示了涉及可以在医学治疗过程(例如此处所述的那些实施例)中使用的视网膜图、轮廓或图像的实施例。图10A 示出了患者的视网膜的视网膜图或图像1000，该视网膜图或图像1000 可以使用裂隙灯的一个或多个相机(例如，相机360)或其他眼部成像仪拍摄。如上所述，计算机系统330可以与相机360以可通信的方式耦接，以提供视网膜映射、成像和/或跟踪。计算机系统330可以具有这样的测量装置，该测量装置能够生成视网膜1012的图像1000，并且能够提供这样的信息，该信息有助于确定一个或多个治疗区域和/ 或一个或多个治疗图案从而着手进行医学治疗。光束(例如治疗光束 112)可以通过参考视网膜图像1000而射向视网膜的治疗区域。该光束可以提供医学治疗。标记(例如治疗斑)可以被叠加在视网膜图像 1000上对应于治疗区域的位置处，以备案或记录所提供的医学治疗。例如，治疗斑或其他标记可以被叠加在视网膜图像1000上该光束被发射的每个位置处。多个叠加的治疗斑可以显示所提供的医学治疗。然后，通过参考视网膜图像和以上述方式用叠加的治疗斑提供和/或备案的第二医学治疗，可以将该光束重新定位至视网膜的另一个治疗区域。
在一些实施例中，可将治疗区域、边界和/或图案1020引用至图像1000，使得能够建立治疗区域、边界和/或图案1020的位置与图像 1000数据之间的关系。治疗区域、边界和/或图案1020可以被链接到可以在图像1000中识别的视网膜1012上的特征或参考位置1010，例如各种静脉、动脉、视神经盘、黄斑、视网膜地标或特征，等等。除了定位和/或确定治疗区域、边界和/或图案1020以外，测量装置(例如，计算机系统330)还可以包括能够计算将由医学治疗递送系统(例如适配器100和裂隙灯200)使用的一组治疗指令的至少一部分处理器系统。
测量装置(例如，计算机系统330)和/或医学治疗系统(例如，适配器100和裂隙灯200)可以具有存储在存储器中的软件，以及硬件，该软件和硬件可以用于控制图像的获取和医学治疗(例如，治疗激光112)至患者的视网膜的递送、患者的眼睛相对于成像组件的一个或多个光轴的位置或部位(任选地，包括在x、y和z方向上的转换和扭转旋转)等。在示例性实施例中，除其他功能之外，计算机系统 330(例如，测量装置)可以进行编程，以基于用相机360获取的一个或多个图像来计算治疗区域、边界和/或图案1020，并且测量在两幅图像中的患者的眼睛之间的偏移量。另外，计算机系统330可以进行编程，以有效地实时测量移动或位置x(t)、y(t)、z(t)和患者的眼睛/视网膜相对于激光束(例如，治疗激光112和/或瞄准激光122)的光轴的旋转取向，从而允许计算机系统330在患者眼睛的实时位置上配准或对准期望的治疗区域、边界和/或图案1020。
为了在治疗期间配准患者眼睛的期望的治疗区域、边界和/或图案 1020，来自患者视网膜的由相机360所获取的图像应当共享公共坐标系。公共坐标系可以是基于瞳孔或内虹膜边界的中心、外虹膜边界的中心、各种静脉或动脉的中心、视神经盘或黄斑的中心、其他视网膜地标或特征的中心，或者眼睛的任何其他合适的特征。
如图10B所示，可以参考与第一视网膜图像1000相关联的诊断数据来确定要用医学治疗进行治疗的一个或多个期望的区域，该第一视网膜图像1000由相机360拍摄和/或之前获得并输入到计算机系统 330中。然后，可以确定用于每个相应的治疗区域的治疗区域、边界和/或图案1020。这些确定可以在有或没有计算机系统330辅助的情况下由医生做出，或者，在一些实施例中，这些确定可以由计算机系统 330自动做出。每个治疗区域、边界和/或图案1020可以是相同的或可以变化。
在一些实施例中，然后可以将一个或多个期望的治疗区域、边界和/或图案1020编程进算机系统330中。计算机系统330可以与相机 360一起工作，以通过将患者的视网膜与视网膜图像1000进行比较来确定与一个或多个被编程的治疗区域对应的患者的视网膜1012的区域。在一些实施例中，例如就在医学治疗过程之前由相机360拍摄眼睛的第二图像，并且对两个图像进行处理或比较，以生成视网膜治疗位置信息，然后可将该视网膜治疗位置信息引用至第二图像。可以在医学治疗过程之前将一个或多个治疗区域、边界和/或图案叠加在患者的视网膜上和/或显示在显示界面(例如，触屏显示器320)上，从而显示将被提供的一个或多个治疗和将接收一个或多个这样的治疗的区域。医生或用户可以评价该一个或多个治疗并且根据需要对一个或多个治疗的属性(例如，取向、尺度、边界、图案等)进行修改或调整。
在一些实施例中，计算机系统330可以命令适配器100或医学治疗系统的一些部件来将瞄准激光束(例如，瞄准激光122)发射到视网膜1012的所确定治疗区域上，以在视网膜1012上限定治疗边界和/ 或图案1020。在其他实施例中，在视网膜上可以不限定治疗边界和/ 或图案，并且，因此，可以不需要瞄准激光。
计算机系统330还可以命令激光递送仪310或其他医学治疗系统部件来将治疗性激光束(例如，治疗激光112)射向治疗区域内和/或由瞄准激光束限定的治疗边界和/或图案1020内的视网膜1012上。第二激光束(例如，治疗激光112)可以将期望的医学治疗脉冲或剂量 1030(例如，短时长脉冲或其他治疗)递送至如图10C所示的在限定的治疗区域和/或治疗边界和/或图案1020内的视网膜组织。
可将视网膜图像1000存储在存储装置和/或数据库中用于现在或未来参考。如以上简单描述的，可以在视网膜图像1000上备案或记录在视网膜组织1012上提供的医学治疗1030，以跟踪患者接收的一个治疗或多个治疗。对所提供的医学治疗的备案/记录可以涉及当发射治疗激光112时监视治疗激光束112相对于视网膜图像1000的位置(即，激光束轴的位置)并且记录治疗激光束的每个位置。各个治疗斑或位置可以被记录在视网膜图像1000上以显示已经接收治疗的区域。在没有呈现可见的医学治疗效果并且之前的短时长脉冲治疗可能以其他方式是未知的短时长脉冲医学治疗过程中，这样的映射和备案/记录过程可以是特别有用的。
类似地，通过一个或多个疗程提供给患者的多个医学治疗可以被映射或成像在视网膜图像1000上。可将随后提供的每个医学治疗备案或记录在视网膜图像1000或第二视网膜图像上，使得所提供的实际的医学治疗可以与映射或成像的医学治疗进行比较，以跟踪患者的总体治疗状态或确定治疗的进度以及患者对这种治疗的响应。
计算机系统330和相机360还可以用于响应于患者的眼睛的移动来调整医学治疗系统(例如，治疗激光112和/或瞄准激光122)。例如，计算机系统330可以将视网膜图像1000与由相机360提供的一个或多个其他图像进行参考，以确定患者的眼睛是否已经移动。响应于眼睛的移动，可以调整瞄准激光122的位置，使得所投射或所限定的治疗边界/图案相对于视网膜维持正确的取向。同样地，也可以调整治疗激光112的位置以补偿眼睛的移动，从而确保治疗激光112发射到经调整的治疗区域、边界和/或图案内。调整可以包括确定眼睛的视网膜特征(例如，静脉、动脉、黄斑等)的新位置，基于视网膜特征的新位置来确定治疗边界/图案的新位置，并且相应地调整瞄准装置130。可将相机360所拍摄的图像提供至计算机系统330并且与视网膜图像 1000进行实时比较，以基于眼睛的移动来提供对医学治疗的实时跟踪和调整。
投射连续治疗图案的实施例
如此处所述，在一些实施例中，短时长脉冲过程可用于递送治疗光到患者眼睛的眼组织(例如，视网膜组织，前房组织，等等)。这种短时长脉冲治疗通常包括跨多个毫秒期间以低占空比而被递送的许多微秒脉冲。不像其他常规方法，这些过程不会引起损伤。这些过程通常也不会产生相对于眼组织的任何可见端点。在其中图案被遍历并且执行治疗的扫描程序中，已治疗的点的可视指示通常是优选的。
此外，短时长脉冲治疗可能要求每个治疗位置或点具有较长的治疗时间，同时通常期望低占空比，以允许在各个治疗位置处短时长脉冲突发之间最大可行的热弛豫。为了增加短时长脉冲突发之间的热弛豫同时提供已治疗位置或点的可视指示，短时长脉冲治疗光束在返回治疗图案的起始位置或部位之前，可以跨治疗图案内所有治疗位置而被扫描。为了增加递送治疗光到大致相同的眼部目标位置的准确度或再现性，治疗光束可以在目标位置之间被递增地扫描，以使治疗光递送期间光束被固定在各治疗位置处。在其中治疗光束被连续地扫描并且递送治疗光的实施例中，由于扫描镜的电机功能的微小变化，光的递送可能会从治疗位置稍微偏离中心。递增地扫描治疗光束使得该光束在递送治疗光期间被固定在各个治疗位置处还可以消除使用相对昂贵的扫描镜系统的需要。
如果扫描在足够短的时长内完成，射到眼组织上的治疗光的视觉效应可以使得大部分或全部治疗图案在该眼组织上看起来是可见的。换言之，治疗图案的目标位置可以看起来由治疗光束在眼组织上大致并发地或同时地照亮。这种视觉效应可以帮助引导医生提供短时长脉冲治疗，例如通过允许医生快速和容易地估计已经接收治疗的区域，和/或评估将要移动治疗光束前往的并用于随后的短时长脉冲治疗的区域。此外，在每个光斑处的短时长脉冲突发之间的热弛豫被增加至大约帧遍历速度或治疗图案遍历速度，因为治疗光束在返回到起始治疗位置之前在治疗位置之间遍及整个治疗图案而被递增地扫描。这种扫描过程的一些优点包括：总治疗时间减少，热弛豫时段增加，以及扫描治疗区域或图案的可见性提高。为了便于描述实施例，在下文中眼组织将被称为视网膜组织，然而应该认识到，此处所描述的实施例可用于治疗眼睛的实际上任何组织。
为了进一步说明扫描过程的实施例，图11A例示了针对包括9 个治疗位置阵列的治疗图案执行的短时长脉冲治疗，该9个治疗位置阵列被布置成三行和三列。在执行该治疗中，治疗光束的扫描起始于第一治疗位置1102a处，并且治疗光的短时长脉冲突发被递送到该第一治疗位置1102a处Tu微秒，同时治疗光束被固定在该第一治疗位置 1102a处。然后，治疗光束被重新定位或扫描1104到第二治疗位置 1102b。治疗光束的移动时长约为Tm微秒。治疗光的短时长脉冲突发被递送到该第二治疗位置1102b处Tu微秒，同时治疗光束被固定在该第二治疗位置1102b处。然后，治疗光束在约Tm微秒时间内被重新定位或扫描1104到第三治疗位置。对治疗图案的所有9个治疗位置重复这个过程，接着在约Tm微秒时间内扫描或者重新定位1104治疗光束回到第一治疗位置。
以这种方式递增地扫描治疗光束遍及治疗图案的各治疗位置以及递送治疗光到治疗图案的各治疗位置包括帧或周期。图11A例示了这样的治疗，该治疗被提供用于第一帧或周期1106a，第二帧或周期 1106b，以及第n帧或周期1106c。在一些实施例中，整个视网膜治疗过程可以包括递送10个治疗周期和10,000个治疗周期之间的治疗周期到视网膜组织。各帧的扫描可以在足够短的时长内完成，以使治疗图案的9个目标位置中的每一个位置或全部位置看起来由治疗光束在患者眼睛的眼组织上并发地或同时地照亮。因此，从医生的角度看，9 个治疗位置阵列(即，治疗图案)可以看起来“脉冲”于患者眼睛的眼组织上。换言之，9个治疗图案可以看起来像是同时地和反复地在患者眼睛的眼组织上照亮。以这种方式，治疗图案可以看起来像是“戳记(stamped)”在眼组织上。
单个治疗周期的治疗时间(Tcycle)可以通过下面的式子进行估算，其中n是治疗位置的编号，Tu是短时长脉冲时间或时长，并且Tm是斑内移动时间或时长：
Tcycle＝n*(Tu+Tm)
治疗时间(Tcycle)也近似等于用于各治疗位置的热弛豫时间，因为治疗光束递增地扫描遍及整个治疗图案，然后再返回到第一治疗位置。用于整个治疗过程的总治疗时间(T)可以通过下面的式子进行估算，其中Tcycle是用于单个周期的治疗时间并且Nburst是将被递送到每个治疗位置处的短时长脉冲突发数量(即，也等于整个治疗过程中的周期数量)：
T＝Nburst*Tcycle或T＝Nburst*n*(Tu+Tm)
相比起其他短时长脉冲治疗过程，上面的治疗过程大大减少了总治疗时间。例如，图11B例示了这样的短时长脉冲治疗，其中治疗光束被定位于第一治疗位置1112a，并且多个短时长脉冲突发(n)被递送到该第一治疗位置1112a处，其中各突发具有为Tu的脉冲时间或时长并且具有为Ti的间隔或弛豫时间。在该多个短时长脉冲突发(n) 被递送后，治疗光束然后扫描或重新定位1114到第二治疗位置1112b，在这个位置递送多个短时长脉冲突发。对治疗图案的各治疗位置重复该过程。
用于单个治疗位置的治疗时间(Tpos)可以通过下面的等式进行估算，其中Nburst是将被递送到每个治疗位置处的短时长脉冲突发的数量，Tu是短时长脉冲的脉冲时间或时长，并且Ti是弛豫时间：
Tpos＝Nburst*(Tu+Ti)
用于治疗过程的总治疗时间(T)可以通过下面的式子进行估算，其中Tpos是用于单个治疗位置的治疗时间，n是治疗位置的总数量，并且Tm是斑内移动时间或时长：
T＝n*(Tpos+Tm)或T＝n*(Nburst*(Tu+Ti)+Tm)
使用前者的短时长脉冲过程(即，递增的扫描和短时长脉冲递送) 与后者的短时长脉冲过程(即，递送短时长脉冲光到每个治疗位置处，然后再移动到另一个治疗位置)相比的总增益可以使用下面的式子进行估算，其中Tformer是上面所估算的前者过程的治疗时间并且Tlatter是上面所估算的后者过程的治疗时间：
Tformer＝Nburst*n*(Tu+Tm)或Tformer＝nNburstTu+nNburstTm
Tlatter＝n*(Nburst*(Tu+Ti)+Tm)或Tlatter＝nNburstTu+nNburstTi+nTm
从上面的式子，治疗时间的差异是：
nNburstTi+nTm>nNburstTm
或者在消除公共量后：
NburstTi+Tm>NburstTm
大致的效能比增益(G)可以使用下面的式子估算：
G＝Ti/Tm
总之，前者的短时长脉冲过程(即，递增的扫描和短时长脉冲递送)在治疗时间方面与其他短时长脉冲治疗程序相比提供了大幅增益。此外，由快速扫描移动和脉冲治疗突发的短持续时间的性质提供了治疗图案的增强的可见性(例如，大部分或全部治疗图案的并发和/或同时照亮)。递送的能量将大致等于常规短时长脉冲过程，但具有更长的弛豫时间和更短的总治疗时间。大多数治疗将足够快地递送短时长脉冲突发的完整帧，从而使整个图案看起来实际是投射的连续或并发照亮的图案。这样投射的图案使其更便于医生治疗整个扫描区域。
在一些实施例中，瞄准光束可以如此处所述的那样用于限定患者眼睛的视网膜组织上的治疗图案。以这种方式使用瞄准光束可以帮助医生识别将使用治疗光束治疗的区域。在一些实施例中，瞄准光束可以仅在提供治疗之前使用，从而在最初限定视网膜上的治疗图案。在其他实施例中，瞄准光束可以在操作治疗光束的过程中发射，从而进一步限定治疗图案。
尽管图11A例示了用于短时长脉冲治疗过程的9个治疗斑图案或阵列，但是应当认识到，在其他实施例中，可以使用其他治疗图案。例如，图12A至图12H例示了可以在提供短时长脉冲治疗中使用的其他治疗图案或治疗斑布置。对于图12A至图12H中例示的每个图案，参照图11A至图11B 所描述的递增扫描短时长脉冲过程(即，递增扫描和短时长脉冲递送——下文为递增扫描短时长脉冲过程)将与传统短时长脉冲过程(即，在每个治疗位置递送短时长脉冲光，然后再移动到另一个治疗位置——下文为传统短时长脉冲过程)进行比较。在进行比较中，递增扫描短时长脉冲过程将假定短时长脉冲的脉冲时长约为100μs(微秒)，并且将100个短时长脉冲突发递送到每个斑。如上所述，每个治疗位置的空闲(off)或弛豫时间约等于治疗光束遍及全帧或治疗图案的扫描时间。传统的短时长脉冲治疗将同样假定脉冲时长约为100μs，同时空闲或弛豫时间为1900μs并且将100个短时长脉冲突发递送到每个斑。虽然脉冲时长被假定为大约100μs，但是应当认识到，在一些实施例中，该时长可以在50和1000μs之间变化，虽然该时长更常见地是在50和200μs或50和150μs之间变化。此外，如上面关于图11A至图11B 所描述的，在图12A至图12H的各个治疗图案或治疗斑布置中，治疗光束或者更准确地说是治疗光束的轴线可以被递增地移动到每个治疗斑，并且当治疗光束被发射或递送时固定在每个治疗斑处。然后，治疗光束可以移动到第一位置并且以期望数量的次数重复该过程。
图12A例示了4个治疗斑阵列或图案(即，2×2阵列)的2D和 3D图像。使用传统的短时长脉冲过程方法和上面假定的数值，过程的总治疗时间将是大约800ms(毫秒)。使用递增扫描短时长脉冲过程方法和上面假定的数值，过程的总治疗时间将大约是200ms，或者大约为使用传统方法的时间的1/4。用于递增扫描短时长脉冲过程的空闲或弛豫时间将大约是1900μs，或者与使用传统过程时短时长脉冲突发之间的弛豫时间大致相同。递增扫描短时长脉冲过程的占空比将近似为5％。很明显递增扫描短时长脉冲过程提供了比传统短时长脉冲过程快得多的治疗时间，即使短时长脉冲突发之间的空闲或弛豫时间大致相同。
图12B例示了9个治疗斑阵列或图案(即，3×3阵列)的2D和 3D图像。对于这样的治疗图案，传统短时长脉冲过程提供了约为1800 ms的总治疗时间。相比之下，对于这样的治疗图案，递增扫描短时长脉冲过程提供了约为450ms的总治疗时间，或者约为传统方法的时间的1/4。用于递增扫描短时长脉冲过程的空闲或弛豫时间约为4400μs，这是使用传统过程时短时长脉冲突发之间的弛豫时间的两倍以上。递增扫描短时长脉冲过程的占空比近似为2.2％。所讨论的治疗图案越大 (即，越多的治疗斑)，下面这些就变越明显，更大的图案通常会导致更长的弛豫时间，但相比起传统短时长脉冲过程快得多的治疗过程时间。更长的弛豫时间允许视网膜组织休养和/或允许视网膜温度接近正常的未经历过程(non-procedure)的温度，这可以提供最佳的愈合和/或治疗响应。此外，更短的治疗时间也可以减小导致患者损伤和/ 或不适的风险。
图12C例示了16个治疗斑阵列或图案(即，4×4阵列)的2D 和3D图像。对于这样的治疗图案，传统短时长脉冲过程提供了约为 3200ms的总治疗时间。相比之下，对于这样的治疗图案，递增扫描短时长脉冲过程提供了约为800ms的总治疗时间，或者约为传统方法的时间的1/4。用于递增扫描短时长脉冲过程的空闲或弛豫时间约为 7900μs，这是使用传统过程时短时长脉冲突发之间的弛豫时间的几乎 4倍。递增扫描短时长脉冲过程的占空比近似为1.25％。
图12D例示了25个治疗斑阵列或图案(即，5×5阵列)的2D 和3D图像。对于这样的治疗图案，传统短时长脉冲过程提供了约为 5000ms的总治疗时间。相比之下，对于这样的治疗图案，递增扫描短时长脉冲过程提供了约为1250ms的总治疗时间，或者约为传统方法的时间的1/4。用于递增扫描短时长脉冲过程的空闲或弛豫时间约为 12,400μs。递增扫描短时长脉冲过程的占空比近似为0.8％。
图12E例示了36个治疗斑阵列或图案(即，6×6阵列)的2D 和3D图像。对于这样的治疗图案，传统短时长脉冲过程提供了约为 7200ms的总治疗时间。相比之下，对于这样的治疗图案，递增扫描短时长脉冲过程提供了约为1800ms的总治疗时间，或者约为传统方法的时间的1/4。用于递增扫描短时长脉冲过程的空闲或弛豫时间约为 17,900μs。递增扫描短时长脉冲过程的占空比近似为0.5％。
图12F例示了49个治疗斑阵列或图案(即，7×7阵列)的2D 和3D图像。对于这样的治疗图案，传统短时长脉冲过程提供了约为 9800ms的总治疗时间。相比之下，对于这样的治疗图案，递增扫描短时长脉冲过程提供了约为2450ms的总治疗时间，或者约为传统方法的时间的1/4。用于递增扫描短时长脉冲过程的空闲或弛豫时间约为 24,400μs。递增扫描短时长脉冲过程的占空比近似为0.4％。
图12G例示了具有45°三弧形布置的12个治疗斑图案的2D和 3D图像。对于这样的治疗图案，传统短时长脉冲过程提供了约为2400 ms的总治疗时间。相比之下，对于这样的治疗图案，递增扫描短时长脉冲过程提供了约为600ms的总治疗时间，或者约为传统方法的时间的1/4。用于递增扫描短时长脉冲过程的空闲或弛豫时间约为5900μs。递增扫描短时长脉冲过程的占空比近似为1.6％。
图12H例示了具有圆形布置的16个治疗斑图案的2D和3D图像。对于这样的治疗图案，传统短时长脉冲过程提供了约为3200ms的总治疗时间。相比之下，对于这样的治疗图案，递增扫描短时长脉冲过程提供了约为800ms的总治疗时间，或者约为传统方法的时间的1/4。用于递增扫描短时长脉冲过程的空闲或弛豫时间约为7900μs。递增扫描短时长脉冲过程的占空比近似为1.25％。当执行上面的过程时，能量可以以相对波状的方式跨视网膜表面流动。
在另一个实施例中，递增扫描短时长脉冲过程可以使用上述斑图案并可以包括：脉冲时长大约为200μs，斑内移动时长(即，平均斑内行进时间)为350μs，和/或递送50个短时长脉冲突发到每个斑。如上所述，每个治疗位置的空闲或弛豫时间可以大致等于治疗光束全帧或治疗图案的扫描时间。下面的表1提供了关于递增扫描短时长脉冲过程的各种计算值(即，戳记(STAMP)时间)，并将这些计算值与具有相似治疗参数的传统短时长脉冲过程(即，传统时间)进行比较。
表1：关于递增扫描短时长脉冲过程的计算值
如表1所示，具有较长的脉冲时长的扫描短时长脉冲过程的过程时间略微(但并不明显)大于先前描述的数值。然而，关于该过程的占空比显著较高。表1还示出了空闲时间或弛豫时间基本上等于帧时间(即，治疗光束扫描通过整个治疗图案所用的时间)。这些时间的变化大约为200μs，这对应于预期的脉冲时长。然而，治疗时间仍然明显低于由传统短时长脉冲治疗所提供的那些治疗时间。
在一些实施例中，短时长脉冲治疗的占空比可以根据所治疗的病症而变化。例如，在典型的视网膜过程中，占空比可以为大约10％或更低，虽然5％或更低的占空比是更常见的。在青光眼过程中，占空比可以为大约15％和31％之间。在睫状体平坦部过程中，占空比可以为大约31％。根据所执行的过程或者根据一种或多种其他病症，可以使用其他的占空比。例如，一定范围的占空比可以用于此处描述的方法和系统。占空比范围可以包括0.4％至35％，虽然范围为5至15％更为常见。
此处所描述的系统可用于提供递增扫描短时长脉冲过程。例如，在一个实施例中，系统可以包括：治疗光束源，该治疗光束源被配置成沿着治疗光束路径发送治疗光束；扫描装置，该扫描装置沿着该治疗光束路径设置并被配置成沿着患者眼睛的视网膜扫描该治疗光束；和，处理器，该处理器被耦接到该扫描装置。该处理器可以被配置或被命令(例如，经由存储在存储装置上的指令)从而：A)为该治疗光束限定相对于视网膜的多个目标位置，B)当该治疗光束被固定于相关联的位置处时，从该治疗光束递送脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处的视网膜上，C)在目标位置中递增地扫描治疗光束，和D) 重复步骤B)和C)以从该治疗光束递送多个额外的脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处。该多个目标位置可以包括第一位置，第二位置，以及多个中间位置，并且可以在该第一位置和第二位置之间扫描该治疗光束。
在另一个实施例中，系统可以包括：治疗光束源，该治疗光束源被配置成沿着治疗光束路径发送治疗光束，扫描装置，该扫描装置沿着该治疗光束路径设置并被配置成沿着患者眼睛的视网膜扫描该治疗光束，和，处理器，该处理器被耦接到该扫描装置。该处理器可以被配置或被命令(例如，经由存储在存储装置上的指令)从而：A)为该治疗光束限定相对于视网膜的多个目标位置，其中目标位置包括第一位置，第二位置，以及多个中间位置，B)从该治疗光束递送脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处的视网膜上，C)在该第一位置和第二位置之间的目标位置中递增地扫描该光束，使得多个目标位置看起来像是由所递送的光束并发照亮，和D)重复步骤B)和C)以从该治疗光束递送多个额外的脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处。如此处所述，每个脉冲的时长可以足够短以避免引起视网膜组织的传统光凝固，同时射到每个目标位置的脉冲的总数量足以在那个位置处引起治疗性愈合的光激活。
如此处所述，在一些实施例中，系统还可以包括瞄准光束源，该瞄准光束源被配置成沿着瞄准光束路径发送瞄准光束。在这样的实施例中，扫描装置可以被配置成沿着视网膜扫描瞄准光束，以限定视网膜上的多个目标位置。处理器还可以被配置成提供大约10和大约 10,000周期之间的短时长脉冲治疗。扫描装置和/或治疗或瞄准光束源可以被设置在适配器装置内，该适配器装置能够可拆卸地与眼部测量仪耦接并且能够与光束源光学地耦接。
在一些实施例中，可以由医生输入到控制单元内的输入(例如图 3和图4A至图4C所示出的那些)可以包括：功率设置，占空比选择，治疗时长，治疗图案的选择或输入，等等。控制单元可以基于由医生输入的参数来计算所需的一个或多个其他参数。
已经描述了若干实施例，本领域技术人员将认识到的是，在不背离本发明的精神的情况下，可以使用各种修改、可选结构及等同物。另外，为了避免不必要地模糊本发明，没有描述许多公知的过程和要素。因此，以上描述不应当视为对本发明的范围的限制。
在提供数值范围时，应当理解的是，在该范围的上限和下限之间的每个中间值，到下限单位的十分之一都被明确公开，除非文中另外明确指出并非如此。所述的范围中的任何所述值或中间值与所述范围中的任何其他所述值或中间值之间的每个更小范围都被包括。这些更小范围的上下限可以独立地包括在该范围中或者排除在该范围之外，并且上下限中的两者之一、两者都不或者两者都包括在该更小范围中的每个范围也包括在本发明之内，受限于所述范围中有任何明确的排除限制。在所述的范围包括该上下限中的一者或两者的情况下，还包括排除了该些所包括的界限值中的一者或二者的范围。
如此处和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”，和“该”包括多个对象，除非文中明确指出并非如此。因此，例如，提及“一个过程”包括多个这样的过程，并且提及“该装置”包括提及本领域技术人员已知的一个或多个装置及其等同物，等。
另外，词语“包括”当用在本说明书中和随后的权利要求书中时意在指明存在所述的特征、整体、部件或步骤，但是不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、部件、步骤、行为或组。

Claims (16)

1.一种用于对患者的眼睛提供医学治疗的系统，所述系统包括：
治疗光束源，所述治疗光束源被配置成沿着治疗光束路径发送治疗光束；
扫描装置，所述扫描装置沿着所述治疗光束路径被设置并且被配置成沿着所述患者的眼睛的眼组织扫描所述治疗光束；和
处理器，所述处理器被耦接至所述扫描装置并且被配置成：
A)为所述治疗光束限定相对于所述眼组织的多个目标位置，所述多个目标位置包括第一位置、第二位置以及多个中间位置；
B)从所述治疗光束递送脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处的眼组织上，同时将所述治疗光束固定于相关联的位置处，并且在每个脉冲之间将治疗光束移动到不同的目标位置；
C)在所述第一位置和第二位置之间的目标位置中递增地扫描所述治疗光束，以及
D)重复B)和C)以从所述治疗光束递送多个额外的脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处，其中每个脉冲的时长在50至1000微秒之间，其中在每个目标位置处递送的脉冲之间的时间间隔大于1900微秒；并且其中射到每个目标位置的脉冲的总数量足以在那个位置处引起治疗性愈合的光激活。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括瞄准光束源，所述瞄准光束源被配置成沿着瞄准光束路径发送瞄准光束，其中所述扫描装置还被配置成沿着所述眼组织扫描所述瞄准光束，以限定所述眼组织上的多个目标位置。
3.根据权利要求1所述的系统，其中在每个目标位置处递送的脉冲之间的时间间隔大致等于在所述第一位置和第二位置之间的目标位置中递增地扫描治疗光束的时长。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述眼组织包括视网膜组织。
5.根据权利要求1所述的系统，其中在所述第一位置和第二位置之间的目标位置中递增地扫描治疗光束包括治疗周期，并且其中所述处理器被配置成提供10和10,000治疗周期之间的治疗周期。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述扫描装置被设置在适配器装置内，所述适配器装置能够可拆卸地与眼部测量仪耦接并且能够与光束源光学地耦接。
7.根据权利要求1所述的系统，其中每个脉冲的时长在50微秒至200微秒之间。
8.根据权利要求7所述的系统，其中每个脉冲的时长为大约100微秒。
9.根据权利要求1所述的系统，其中在每个目标位置处的治疗光束的占空比不大于9％。
10.根据权利要求9所述的系统，其中在每个目标位置处的治疗光束的占空比为5％或更小。
11.一种用于对患者的眼睛提供医学治疗的系统，所述系统包括：
治疗光束源，所述治疗光束源被配置成沿着治疗光束路径发送可见治疗光束；
扫描装置，所述扫描装置沿着所述治疗光束路径被设置并且被配置成沿着所述患者的眼睛的眼组织扫描所述治疗光束；和
处理器，所述处理器被耦接至所述扫描装置并且被配置成：
A)为所述治疗光束限定相对于所述眼组织的多个目标位置，所述多个目标位置包括第一位置、第二位置以及多个中间位置；
B)从所述治疗光束递送脉冲到多个目标位置中的每个目标位置处的眼组织上，并且在每个脉冲之间将治疗光束移动到不同的目标位置；
C)在所述第一位置和第二位置之间的目标位置中递增地扫描所述光束，使得所述多个目标位置看起来像是由所述光束并发照亮；以及
D)重复B)和C)以从所述治疗光束递送多个额外的脉冲到所述多个目标位置中的每个目标位置处，使得所述多个目标位置看起来像是由所述光束并发照亮，其中每个脉冲的时长在50至1000微秒之间，其中在每个目标位置处递送的脉冲之间的时间间隔大于1900微秒，并且其中射到每个目标位置的脉冲的总数量足以在那个位置处引起治疗性愈合的光激活。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述眼组织包括视网膜组织。
13.根据权利要求11所述的系统，其中每个脉冲的时长在50微秒至200微秒之间。
14.根据权利要求13所述的系统，其中每个脉冲的时长为大约100微秒。
15.根据权利要求11所述的系统，其中在每个目标位置处的治疗光束的占空比不大于9％。
16.根据权利要求15所述的系统，其中在每个目标位置处的治疗光束的占空比为5％或更小。
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