CN107690326A - 用于眼激光外科手术的设备以及用于进行经上皮准分子激光屈光性角膜切削术的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于激光眼外科手术的设备，包括：激光模块(12)，装备所述激光模块用于发射可变脉冲重复率的脉冲聚焦激光辐射；以及基于处理器的控制单元(18)，装备所述控制单元用于接收与通过用户输入来选择若干预先限定的脉冲重复率中的一个脉冲重复率相关的至少一项用户输入、并且根据所选定的至少一个脉冲重复率来控制所述激光模块。在某些特定实施例中，所述用户界面实现两个用户项的输入，所述用户项各自与脉冲重复率从若干预先限定的脉冲重复率中的选择相关。所述控制单元根据所述两项用户输入之一在激光治疗的第一阶段控制所述激光模块，并且在所述激光治疗的第二阶段，所述控制单元根据所述两项用户输入中的另一项来控制所述激光模块。例如，这样的特定实施例允许以与作为眼睛的经上皮角膜切削术的一部分的基质组织消融不同的脉冲重复率进行上皮组织消融。

Description

用于眼激光外科手术的设备以及用于进行经上皮准分子激光 屈光性角膜切削术的方法

技术领域

本披露总体上涉及一种用于通过脉冲激光辐射治疗眼组织的设备和方法。本披露具体涉及通过脉冲激光辐射去除眼组织。

背景技术

在使用脉冲激光辐射进行消融(即去除角膜眼组织)的屈光眼外科手术中存在各种已知的外科手术方法。术语“消融”在技术领域中经常用于这种组织去除。在这些外科手术方法中，针对每个患者单别准备切除轮廓，该切除轮廓指示眼睛中必须被去除的过多角膜组织的位置。选择切除轮廓使得在外科手术之后，结果是眼睛前表面的形状消除或至少大大降低了眼睛预先存在的视力异常(例如，近视、远视、散光)。

通过脉冲激光辐射进行角膜眼组织消融的传统外科手术方法包括例如LASIK(激光原位角膜磨削术)和经上皮PRK(准分子激光屈光性角膜切削术)。在LASIK手术中，首先在角膜前表面的区域切割一个角膜瓣盖，而所述角膜瓣仍然附着在铰接区域的周围角膜组织上。这个盖片(在技术领域中通常被称为“角膜瓣”)被折叠到一侧。然后，取决于针对每个患者而具体确定的切除轮廓，对由此暴露的角膜的基质组织进行激光切除。切除结束后，将角膜瓣折回，外科手术伤口闭合。然而，在经上皮PRK中，穿过角膜上皮切除材料。上皮在切除区域被完全去除。由于上皮可以再生，经上皮PRK也不会留下永久开放的伤口。

发明内容

适合于在人眼治疗的环境内进行组织消融的传统激光系统具有预定的脉冲重复率(即，激光系统发射的激光辐射脉冲的频率)，所述脉冲重复率不会受到治疗人员(医师、助手)的影响。使用这样的激光系统工作的医师因此没有根据患者或治疗类型而使用不同的脉冲重复率的自由。医师在治疗所有患者时必须使用相同的脉冲重复率。固定的脉冲重复率可能引发医师或患者的反对，尤其是如果脉冲重复率比较高(例如，大于1000Hz)。由于辐射脉冲的较快的序列，眼睛中发生局部加热可能比使用较低脉冲重复率更大。惧怕与这样的局部组织加热相结合可能导致提供激光辅助眼外科手术的眼科门诊或医疗实践的操作者决定抵制更现代的、使用较高脉冲重复率工作的激光系统、而是依赖于通过较低脉冲重复率运行的较陈旧的系统。

本发明的实施例的一个目的是提供一种可以以各种方式使用的、对眼睛进行消融性激光治疗的设备。

根据本发明的特定实施例，提供了一种用于激光眼外科手术的设备，所述设备包括激光模块，装备所述激光模块用于发射可变脉冲重复率的脉冲聚焦激光辐射；以及基于处理器的控制单元，装备所述控制单元用于通过用户界面接收与从一个或多个预先限定的脉冲重复率中选择一个脉冲重复率相关的至少一项用户输入、并且根据所选定的至少一个脉冲重复率控制所述激光模块。这样的设备允许医师为即将进行的治疗在各种不同脉冲重复率中进行自由选择。用户界面被设计成用于允许医师相应地输入选定脉冲重复率。例如，用户界面可以包括显示在屏幕上的图形用户界面。所述图形用户界面可以包括例如至少一个下拉菜单，所述下拉菜单呈现供选择的至少两个预先限定的脉冲重复率。

医师进行选择的标准可以包括例如医师的个人偏好以及治疗持续时间。选定脉冲重复率越高，治疗时间则越短。在相比于当总体上将去除比较大的组织体积并且相应地需要更多辐射脉冲的情况，在总体上将去除比较小的组织体积并且所需辐射脉冲的数量相应地比较小的情况下，医师可以选择例如较低的脉冲重复率。然而，这两种情况下可以确定患者可以接受的治疗时间。

对于在根本上反对较高脉冲重复率的医师，根据本发明的设备是适合的。如果医师担心高脉冲重复率对眼组织可能的局部加热过热，医师如今可以使用现代激光系统，同时选择比较低的脉冲重复率。

代替在连接至计算机的屏幕上显示的选项，例如，可以想到提供旋钮或某种其他机电操作元件，医师通过其可以输入他所需要的脉冲重复率的选择。

根据特定的实施例，所述控制单元可以被配置成用于接收配置于患者特定数据的至少一项用户输入、并且将选定脉冲重复率存储在存储器介质中，所述选定脉冲重复率被指派给患者特定数据。所述存储可以用于存档目的，使得在未来的某个时间可以重构医师为某一治疗选择脉冲重复率。控制单元可以例如将相应的信息编译到数据记录中，所述数据记录然后将永久地储存在适合的存储器介质中。所述患者特定数据可以包括例如关于相应的患者的信息(例如，患者身份证号码和/或患者姓名)和/或为相应的患者确定的诊断数据和/或治疗数据(例如，消融轮廓或照射图案)，其详细说明了为相应的患者规划的激光治疗细节。

在本发明的特定实施例中，提供了所述控制单元被配置成用于：接收两项用户输入，每项用户输入与从指派给特定患者的若干预先限定的脉冲重复率中选择一个脉冲重复率相关；并且根据所述两项用户输入之一的选定脉冲重复率来对为特定患者限定的脉冲发射序列的第一部分的递送进行控制；并且根据所述两项用户输入中的另一项的选定脉冲重复率来对所述脉冲发射序列的第二部分的递送进行控制。以此方式，医师可以针对每个不同的治疗阶段单独地选择适合的脉冲重复率(其中，每个阶段对应于脉冲发射序列的一部分)。在经上皮准分子激光屈光性角膜切削术的实例中，装备所述制单元可以用于使用所述两项用户输入之一的选定脉冲重复率进行上皮组织消融阶段、并且使用所述两项用户输入中的另一项的选定脉冲重复率进行基质组织去除阶段。例如，医师可以决定以较高的脉冲重复率消融上皮而以较低的脉冲重复率进行实际的屈光矫正(即，基质组织消融)。

在本发明的特定实施例中，所述控制单元被配置成用于创建所述脉冲发射序列的不间断递送。如果医师针对脉冲发射序列的不同部分已经选择了不同的脉冲重复率，那么在这样的实施例中，所述控制单元被瞬时切换(即，在选定脉冲重复率之间没有延迟)。

在本发明的实施例中，所述控制单元被配置成用于可选地接收所述两项用户输入的相同的选定脉冲重复率或不同的选定脉冲重复率。在这些实施例中，所述控制单元因此能够使得医师为脉冲发射序列的不同部分选择不同的脉冲重复率(对应于不同的治疗阶段)或为脉冲发射顺序的所有部分选择所需的相同脉冲重复率。

在本发明的实施例中发射的激光辐射具有在使用所述激光辐射对眼睛进行照射时引起眼组织消融的辐射特性。例如，发射的激光辐射具有小于300nm的辐射波长以便防止激光辐射尽可能多地传递进入眼睛中。预先限定的脉冲重复率的范围例如低于3kHz、或低于2kHz、或低于1500Hz。在本发明的实施例中，预先限定的脉冲重复率包括以下脉冲重复率中的至少一项：大致210Hz、大致262.5Hz、大致525Hz、和大致1050Hz。

根据另一方面，本披露提供了一种用于进行经上皮准分子激光屈光性角膜切削术的方法，包括：通过用户界面接收第一用户输入和第二用户输入，其中，所述第一用户输入和第二用户输入中各自与从一个脉冲重复率从若干预先限定的脉冲重复率中的选择相关；使用所述第一用户输入的选定脉冲重复率在上皮组织消融阶段期间对激光模块的辐射脉冲的递送进行控制；并且使用所述第二用户输入的选定脉冲重复率在基质组织消融阶段期间对所述激光模块的辐射脉冲的递送进行控制。

附图说明

以下基于附图对本发明进行更详细地解释，在附图中：

图1在示意性框图中示出了用于对人眼进行切除性激光治疗的激光系统的部件，并且

图2示出了菜单窗口的两个实例，该菜单窗口可以作为激光系统的图形用户界面的一部分出现在计算机显示器上，用于选择脉冲重复率。

具体实施方式

首先参考图1。那里形成的激光系统被概括标记为10。所述激光系统包括激光模块12(用虚线标出)，所述激光模块由能够朝待治疗的眼睛16的方向发射脉冲聚焦激光光束14的多个单独部件。激光系统10还具有程序控制的控制单元18，所述控制单元在图1中被示出为单块，但是在某些实施例中，所述控制单元的功能可以被分布在多个分散控制子单元上。控制单元18连接至监视器20，控制单元18在所述监视器上可以显示图形用户界面，医师或医师助手可以通过图形用户界面输入控制激光模块12的用户指令。显示器20可以被设计为例如触敏显示屏(触摸屏)，使得用户可以通过触摸显示器的表面来输入其命令。可替代地或此外，控制单元18可以被设计成用于在图形用户界面上显示可以通过鼠标、或某种其他合适的光标移动装置在图形用户界面上移动的光标，以便以这种方式进行输入。

通过图形用户界面，用户可以选择激光模块12发射的激光光束14的脉冲重复率。例如，可以在图形用户界面上为用户提供多个预设的脉冲重复率，使得使用者可以在其之中进行选择。例如，每个预定义的脉冲重复率对应于最大可用重复率的整因子。给出了数值实例，预定义的脉冲重复率可以包括大致262,5Hz的重复率作为最小重复率、以及大致525Hz到1050Hz的附加重复率，是最小重复率的整数倍。在这个实例中，1050Hz的重复率是最大可用重复率，并且通过二等分和四等分1050Hz的重复率可以分别获得525Hz和262.5Hz的重复率。

激光模块12包括激光源22，所述激光源被设计为例如准分子激光器并且产生辐射波长小于大致300nm的脉冲激光辐射24。使用这样的辐射波长避免了发射到眼睛16更深的组织区域中，并且替代地实现了辐射与在被照射的组织区域表面的区域中的睛组织的相互作用，其中，由于这种相互作用实现了组织消融。

激光源22产生的激光辐射24具有给定的脉冲重复率，所述脉冲重复率至少与用户可以选择的所发射的激光光束14的最大脉冲重复率一样大。在某些实施例中，激光源22产生的激光辐射24的脉冲重复率等于可以选择的所发射的激光光束14的最大脉冲重复率。通过脉冲选择器26，选择应该在光束路径上朝眼睛16的方向行进的激光辐射24的脉冲。没有被选择的、并且不被允许朝眼睛16的方向经过的任何辐射脉冲被脉冲选择器26偏转进入光束收集器28。脉冲选择器26可以包括例如反射镜，所述反射镜可以可移动地定位并且控制单元18可以控制所述反射镜的位置，也就是说，使得在第一反射镜位置上的反射镜朝眼睛16的方向偏转激光辐射24的脉冲(或允许脉冲通过)，而在第二反射镜位置上的反射镜导致激光辐射24的入射脉冲朝向光束收集器28的方向偏转。控制单元18根据用户在图形用户界面上选定脉冲重复率来控制脉冲选择器26的选择反射镜的反射镜位置。

激光模块12还包括x、y扫描仪30以及出射聚焦激光光束的聚焦透镜系统32。x、y扫描仪30允许激光光束14的焦点在与光束传播方向正交的x、y平面上的位移，其中字母x和y代表跨越这个平面的一对成直角的轴线(x轴线和y轴线)。控制单元18根据控制程序对x、y扫描仪30进行控制，所述控制程序例如表示为特定患者限定的呈照射图案形式的切除轮廓。这样的照射图案限定了辐射脉冲待引导的多个照射位置的x、y坐标系。假设每个辐射脉冲可以切除给定的组织体积，可以基于以某个x、y照射位置为目标的辐射脉冲的数量来确定在这个位置上切除的组织量。相反，假定已经按照诊断方式确定了每个辐射脉冲从切除轮廓上切除的给定体积，该体积指示在眼睛16中的哪个位置将切除多少组织，在该位置，可以确定必须在相应位置处引导的辐射脉冲(即，照射)的数量。x、y扫描仪30可以包括例如一对电流测定驱动的扫描仪反射镜，所述扫描仪反射镜被安排成使得其可以围绕相互垂直的倾斜轴线倾斜。

激光系统10包括眼睛跟踪功能以便在使用激光光束14进行轰击时补偿眼睛16的移动。激光模块12这里包括眼睛跟踪相机34，所述眼睛跟踪相机向控制单元18提供呈相应的图像数据形式的相机图像，所述控制单元分析相机图像并且基于一连串相机图像来检测眼睛16的移动。基于识别的眼睛16的移动，控制单元18相应地适配激光光束14的辐射脉冲的x、y照射位置。

为了对眼睛跟踪相机34提供的相机图像进行图像分析，控制单元18通过眼睛跟踪功能来确定眼睛16的至少一个参考特征在所使用的坐标系中的位置和/或方位。参考特征的一个实例是眼睛16的瞳孔的中心。眼睛16的另一个参考特征例如是虹膜结构或可以在眼睛16的巩膜中看得到的血管。基于跟踪瞳孔的中心在x、y平面上的x、y位置并且选择性地基于虹膜结构或巩膜结构在所述平面上的位置，眼睛跟踪功能可以检测例如眼睛16的平移移动或旋转移动。

激光系统10的眼睛跟踪功能将以与数据有关的规律性间隔识别到的眼睛移动提供到控制单元18的控制功能，所述控制单元负责控制x、y扫描仪30。这个间隔对应于用户可以基于用于发射的激光光束14的图形用户界面而限定的至少最高的脉冲重复率。如果用户可以选择的最高的脉冲重复率例如是1050Hz，则眼睛跟踪功能以等于或大于1050Hz的速率提供关于识别到的眼睛16的移动的相应移动数据。

不管为特定患者选择的(即，用于特定激光治疗的)激光光束14的重复率，激光系统10的眼睛跟踪功能始终以始终相同的速率提供与识别到的眼睛16移动有关的移动数据。以此方式，可以使用传统眼睛跟踪器的眼睛跟踪功能。取决于所选择的激光光束14的脉冲重复率，负责控制x、y扫描仪30的控制单元18的控制功能仅使用与所选定脉冲重复率的节律相对应的移动数据。如果选定脉冲重复率低于眼睛跟踪功能确定眼睛16的移动数据的速率，则控制单元18在控制x、y扫描仪30中相应地忽略这些移动数据中的一些数据。

在某些实施例中，在监视器20上显示的图形用户界面允许用户不仅选择用于患者的即将发生的激光治疗的单一脉冲重复率，而且还为激光治疗的不同阶段的每一阶段选择脉冲重复率。就此而言，现在参考图2，在其左半侧示出了菜单窗口，其可以被显示为图形用户界面的一部分，并且允许用户为经上皮角膜切削术的上皮组织消融阶段选择激光光束14的脉冲重复率、并且还为随后的基质组织消融阶段选择脉冲重复率。菜单窗口中的“PTK频率”参数表示用于上皮组织消融的脉冲重复率，而“治疗频率”参数表示用于基质组织消融的脉冲重复率。对于这两个参数，菜单窗口提供下拉菜单，所述下拉菜单允许使用者选择多个预先限定的重复率之一。在图2中的实例中，重复率210Hz、525Hz和1050Hz可供用于这两个参数。在这里示出的实例中，针对“PTK频率”参数，选择1050Hz的重复率。在这里示出的实例中，针对“治疗频率”参数，选择重复率525Hz。因此在此部分，相比于随后的基质组织消融，应该在更高的重复率下进行上皮组织消融。上皮组织消融延伸至预期切割区域内的上皮的整个厚度。图2左侧部分的菜单窗口在展示的示例性情况中提供了50μm的上皮厚度值(用户基于例如上皮厚度的先前的测量值提前输入这个值)以及6,50mm的切除区直径值。因此在直径为6,50mm的区域中在50μm厚度上以1050Hz重复率进行上皮组织消融。随着过程的继续，控制单元18然后切换至525Hz的重复率(即针对“治疗频率”参数选择的重复率)，在这个重复率下进行经上皮角膜切削术的其余部分、具体是与基质组织消融相关联的治疗部分。

图2的右侧部分示出了与左侧部分相同的菜单窗口，但是在右侧部分中，用于为“PTK频率”参数选择重复率的功能已经被停用。使用者通过使用位于菜单窗口的左下部分的、并且使用图例“启用PRK”标志的开关区域可以选择性地进行用于为“PTK频率”参数选择重复率的功能的激活和停用。在停用此功能时(如图2的右侧部分)，用户仅获得针对“治疗频率”参数的重复率的一个选项。这个选项适合于仅有必要进行基质组织消融而并非上皮组织消融的治疗形式(例如，LASIK治疗)。

不言而喻，根据图2的菜单窗口仅是一个实例并且只用于说明的目的。图形用户界面可以使用任何他形式的表示，以便允用户选择所发射的激光光束14的脉冲重复率。

在图2的左侧部分，针对“PTK频率”参数选择1050Hz的脉冲重复率与本发明意义上的第一用户输入相对应，而针对“治疗频率”参数选择525Hz的脉冲重复率与本发明意义上的第二用户输入相对应。

Claims (13)

1.一种用于眼激光外科手术的设备，包括：

激光组件，所述激光组件被配置成用于发射具有可变脉冲重复率的脉冲聚焦激光辐射；以及

基于处理器的控制单元，所述控制单元被配置成用于通过用户界面接收与从多个预先限定的脉冲重复率中选择一个脉冲重复率相关的至少一项用户输入、并且根据所选定的至少一个脉冲重复率控制所述激光组件。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述用户界面包括显示在显示屏上的图形用户界面。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述图形用户界面包括至少一个下拉菜单，所述下拉菜单被适配成允许从至少两个预先限定的脉冲重复率中进行选择。

4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述控制单元被配置成用于接收与患者特定数据相关联的至少一项用户输入并且将与所述患者特定数据相关联的每个选定脉冲重复率存储在存储介质中。

5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述控制单元被配置成用于：接收两项用户输入，每项用户输入与从和特定患者相关联的多个预先限定的脉冲重复率中选择一个脉冲重复率相关；并且根据所述两项用户输入之一的选定脉冲重复率来对为特定患者确定的脉冲发射序列的第一部分的发射进行控制；并且根据所述两项用户输入中的另一项用户输入的选定脉冲重复率来对所述脉冲发射序列的第二部分的发射进行控制。

6.如权利要求5所述的设备，其中，所述控制单元被配置成用于实现该脉冲发射序列的不间断发射。

7.如权利要求5或6所述的设备，其中，所述控制单元被配置成用于接收所述两项用户输入的相同的选定脉冲重复率或不同的选定脉冲重复率。

8.如权利要求5至7中任一项所述的设备，其中，所述控制单元被配置成用于接收所述两项用户输入以便执行经上皮准分子激光屈光性角膜切削术、并且使用所述两项用户输入之一的选定脉冲重复率进行上皮组织去除阶段、并且使用所述两项用户输入中的另一项的选定脉冲重复率进行基质组织去除阶段。

9.如权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所发射的激光辐射具有在使用所述激光辐射对眼睛进行照射时将眼组织去除的辐射特征。

10.如权利要求1至9中任一项所述的设备，其中，所发射的激光辐射具有小于300nm的辐射波长。

11.如权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，所述预先限定的脉冲重复率在低于3kHz、或低于2kHz、或低于1500Hz的范围内。

12.如权利要求1至11中任一项所述的设备，其中，所述预先限定的脉冲重复率包括以下脉冲重复率中的至少一项：约210Hz、约262,5Hz、约525Hz、以及约1050Hz。

13.一种用于进行经上皮准分子激光屈光性角膜切削术的方法，包括:

通过用户界面接收第一用户输入和第二用户输入，其中，所述第一用户输入和第二用户输入各自与一个脉冲重复率从多个预先限定的脉冲重复率中的选择相关；

使用所述第一用户输入的选定脉冲重复率在上皮组织去除阶段期间对辐射脉冲从激光组件中的发射进行控制；并且

使用所述第二用户输入的选定脉冲重复率在基质组织去除阶段期间对辐射脉冲从所述激光组件中的发射进行控制。