CN107809985A - 视力矫正外科手术中的角膜标记 - Google Patents

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Abstract

本披露涉及用于使用标记在未变形的角膜上进行标记以便允许稍后在变形之后对所述角膜上的选定位置进行检测的系统和方法，并且涉及用于基于所述标记进行视力矫正外科手术的系统和方法。

Description

视力矫正外科手术中的角膜标记
技术领域
本披露涉及用于进行视力矫正外科手术的系统和方法。
背景技术
多种不同的视力矫正外科手术目前可用于改善患者视力。这些外科手术包括激光辅助角膜消融外科手术，其改变角膜的屈光特性以矫正眼睛内晶状体的缺陷。一种常见的这样的外科手术被称为LASIK(激光辅助原位角膜磨削术)并且用于矫正近视、散光、或更复杂的屈光不正。这些外科手术还包括晶状体去除手术，其使用不同的方法来改变角膜的屈光特性以矫正眼睛内晶状体的缺陷。一种常见的这样的外科手术被称为SMILE(小切口基质透镜取出术)并且可以用于矫正还可以被LASIK矫正的许多屈光不正(例如，近视)。其他外科手术可以矫正角膜缺陷或其他问题。这些外科手术可以单独使用，但是一些外科手术还可以与其他视力矫正外科手术(例如白内障外科手术)相容。例如，用于矫正散光的LASIK通常与白内障外科手术相结合。
在所有这样的外科手术中，重要的是在角膜上的正确位置进行矫正手术以便提供最佳的视力改善。然而，在许多这样的外科手术过程中，角膜从其正常形状变形，使其难以在最佳位置处进行手术。
另外，对于许多这样的外科手术，针对所述外科手术存在至少一个合适位置，但是不同的位置向患者提供不同的益处。目前，许多手术是在仅一个合适位置处进行的，使患者无从在各种不同的益处之间进行选择。
发明内容
本披露涉及使用标记在角膜上进行标记以便允许稍后对所述角膜上的选定位置进行检测的系统和方法，并且涉及用于基于所述标记进行视力矫正外科手术的系统和方法。
在一个实施例中，本披露提供了一种通过以下步骤进行视力矫正外科手术的方法：在眼睛的角膜上识别选定位置；使用与所述选定位置相对应的标记在所述角膜的周边进行标记；使所述角膜变形；基于所述标记在经变形的角膜上重新识别所述选定位置；并且当所述角膜变形时，在所述选定位置处进行视力矫正外科手术。
在多个更具体的实施例中，选定位置是眼睛的瞳孔中心，例如散大瞳孔的瞳孔中心或未散大瞳孔的瞳孔中心。所述选定位置可以在与所述外科手术过程中相比呈不同散大的眼睛的瞳孔中心。
在另一个更具体的实施例中，所述选定位置是角膜顶点。
在多个更具体的实施例中，所述标记包括圆形或多个副标记，所述多个副标记包含至少三个副标记。
在另一个更具体的实施例中，所述标记产生在距离近似角膜顶点的8mm至11mm之间。
在其他更具体的实施例中，所述标记可以使用飞秒激光器或环形标记器产生。
在另一个更具体的实施例中，所述标记包括生物相容的染料。
在更加具体的实施例中，使所述角膜变形包括将所述角膜展平。
在另一个更具体的实施例中，基于所述标记在经变形的角膜上重新识别所述选定位置包括：定位所述标记；然后相对于所述标记确定所述选定位置。
在另一个更具体的实施例中，所述视力矫正外科手术包括在所述选定位置中激光消融所述角膜的一部分，例如在LASIK手术中。
在又另一个更具体的实施例中，所述视力矫正外科手术包括在所述选定位置处去除角膜的基质透镜，例如在SMILE手术中。
以上多个更具体的实施例可以彼此结合或与本文描述的其他特征结合(除非是明确排他性)。以上方法可以与以下系统一起使用。
本披露还提供了一种用于视力矫正外科手术的系统，所述系统包括：眼科检测器，所述眼科检测器可操作用于在眼睛的角膜上识别选定位置；标记器，所述标记器可操作用于使用与所述选定位置相对应的标记在所述角膜的周边进行标记；角膜抽吸或展平装置，所述角膜抽吸或展平装置可操作用于使所述角膜变形；外科手术装置，所述外科手术装置可操作用于当所述角膜变形时在所述选定位置处进行视力矫正外科手术；以及计算机，所述计算机至少被编程具有使用由所述眼科检测器提供的信息用于识别所述选定位置的算法以及用于基于所述标记重新识别所述选定位置的算法。
根据更加具体的实施例，所述标记器和所述外科手术装置是相同的装置，例如这两者可以都包括飞秒激光器。
根据另一个更具体的实施例，所述眼科检测装置可以包括传感器，所述传感器能够将从所述眼睛反射的光转换成数字图像。
以上多个更具体的实施例可以彼此结合或与本文描述的其他特征结合(除非是明确排他性)。以上系统还可以与以上方法一起使用。
附图说明
为了更加完整地理解本发明及其特征和优点，现在参考结合附图进行的以下说明，在附图中：
图1A是高度未散大的眼睛的瞳孔中心的示意图；
图1B是高度散大的眼睛的瞳孔中心的示意图；
图1C是根据本披露的实施例的用于指示图1A和图1B中眼睛的瞳孔中心的标记的示意图；
图1D是根据本披露的实施例的眼睛的角膜涡以及指示所述角膜涡和图1A中的眼睛的瞳孔中心的标记的示意图；并且
图2是根据本披露的实施例的用于进行视力矫正外科手术的系统的示意图。
具体实施方式
本披露涉及使用标记在眼睛的角膜上进行标记的系统和方法。即使当角膜那时已经变形，所述标记也允许稍后对角膜上的选定位置(例如呈给定散大的瞳孔中心或角膜顶点)进行检测。本披露还涉及使用标记进行视力矫正外科手术的系统和方法。角膜在这样的外科手术中变形，但是尽管变形，标记仍允许在选定位置处进行外科手术，通常一旦角膜返回其未变形的形状就改善了视力矫正。标记还允许选定位置是呈给定散大的瞳孔中心或角膜顶点。在与瞳孔中心相反的角膜顶点处或者在与另一个散大相反的一个散大的瞳孔中心处进行外科手术可以提供不同的视力矫正。
在以下说明中，通过举例的方式对细节进行阐述以便于讨论所披露的主题。然而，对于本领域普通技术人员而言明显的是，所披露的实施例是示例性的并且不是所有可能的实施例的穷举。
通常在外科手术过程中出现的呈任何散大的瞳孔中心处进行视力矫正外科手术。如果瞳孔始终都是完全对称的，则无论是否散大，瞳孔中心都将保持相同。然而，几乎没有瞳孔是完全对称的，并且此外，不对称性随着散大而变化。其结果是，瞳孔中心也随着散大而变化。通过参考图1A和图1B示出的具有角膜20和瞳孔30的眼睛10的简图可以对此进行理解。图1A中的瞳孔30a是高度未散大的并且具有瞳孔中心40a。图1B中的瞳孔30b是高度散大的并且具有与瞳孔中心40a并非同一位置的瞳孔中心40b。如图1C所展示的，因此，位于角膜20的角膜周边、用于指示未散大的瞳孔中心40a的标记50a与在角膜20的角膜周边产生的、用于指示高度散大的瞳孔中心40b的标记50b处于不同位置。
一些视力矫正外科手术的目的是在角膜顶点处进行外科手术。角膜顶点是凝视点的第一普尔钦斑(Purkinje image)与例如视频角膜记录仪(videokeratographer)的光学检查器械的光轴的交点。角膜顶点是角膜的中心部分，在该处角膜通常比角膜周边处更薄。角膜顶点被角膜周边包围，所述角膜周边总体上也是圆形的、并且延伸至角膜的边缘。角膜顶点可以与瞳孔中心处于同一位置，但通常也并非如此。如图1D所展示的，角膜顶点60可以位于不同于任何瞳孔中心(例如瞳孔中心40a)的位置，使得在角膜20的周边区域产生的用于指示角膜顶点60的标记50c与用于指示瞳孔中心40a而产生的标记50a不处于同一位置。
其他视力矫正外科手术在除角膜顶点或给定散大的瞳孔中心之外的位置进行外科手术。例如，一些外科手术可以沿着连接角膜顶点与呈给定散大的瞳孔中心的虚拟线进行。
相应地，本披露包括在准备视力矫正手术中使用标记来标记角膜的方法。首先，选择用于外科手术的位置。选定位置可以是角膜顶点或呈给定散大的瞳孔中心。可以基于多个不同的技术因素来选定位置，例如有待进行的视力矫正外科手术的类型、角膜(尤其是角膜顶点处)的厚度、角膜顶点相对于呈一个或多个散大的瞳孔中心的位置、以及呈不同散大的瞳孔中心的变化。还可以基于患者偏好因素来选定位置，例如最期望最佳视力是在亮光还是弱光下。
一旦已经选定位置，就实际地标识在眼睛上。首先，如果需要，例如通过将瞳孔散大至期望散大来对眼睛进行准备。接下来，使用眼科装置来识别选定位置。可以使用能够执行此项功能的任何眼科装置，包括手动和计算机辅助装置以及目前用于视力矫正的诊断或外科手术(例如LASIK、SMILE、和白内障外科手术)的装置。所述装置可以包括显微镜或其他放大透镜。如果所述装置是计算机辅助的，则所述装置可以包括捕捉从眼睛反射的光以产生数字图像的数字图像传感器(例如光电二极管阵列)。计算机辅助装置还可以包括处理源，所述处理源被编程具有定位瞳孔中心或角膜顶点的算法。例如，所述算法可以使用颜色检测算法或圆形检测算法识别瞳孔以虹膜为边界的位置。然后可以使用一个或多个椭圆或圆接近虹膜、并且定位这些椭圆或圆的中心，这些中心被识别为呈所述散大的瞳孔中心。在检测角膜顶点时，计算机辅助装置可以使用可见红外光或其他光以及传感器来检测光。所述装置可以被编程具有以下算法：所述算法用于将光亮级或变化转换成瞳孔相对于角膜顶点的形心变化、并且用于根据外科医生的输入或其他输入来选择或标记选定位置，以用于稍后的外科手术。
使用以上过程和装置中的任一项，选定位置可以是点、或形状和尺寸被限定的区域(例如具有限定直径的圆)。
在识别选定位置之后，在可以稍后被用于重新识别选定位置的角膜周边产生标记。可以在角膜周边的任何地方产生标记，但是所述标记通常将距离近似角膜顶点至少8mm以避开角膜中更薄并且可能需要光通过的内部部分。所述标记还可以距离近似角膜顶点不超过11mm以避免损害附接至巩膜的角膜外部区域或巩膜本身。
所述标记可以具有即使角膜变形也足以允许稍后重新识别选定位置的任何形状和尺寸。例如，所述标记可以是选定位置在其中心处的圆形、或多个副标记(例如线或点)。典型地，如果所述标记是多个副标记，则将会存在至少三个这样的副标记以允许对选定位置进行三角测量。
通过肉眼或在视力矫正外科手术中使用的放大率下可以看见所述标记，或者仅可以使用计算机辅助检测到所述标记。
所述标记可以驻留在角膜的表面上，或者所述标记可以穿透角膜。在任一情形中，所述标记被设计成只要被需要就存留，直到外科手术和外科手术的过程中，而且所述标记还被设计成稍后消失或愈合。例如，所述标记可以包含生物相容的染料或可以简单地是小切口
可以使用任何合适的器械产生标记，例如环形标记器、激光器、或小型针、或手术刀。
外科医生可以用手产生标记(例如外科医生使用环形标记器)，或者可以由外科医生使用计算机辅助装置或由计算机辅助装置本身产生标记。使用计算机辅助装置来识别选定位置和产生标记可以导致更精确地布置标志。
在已经产生了标记之后，外科医生实行视力矫正外科手术。在外科手术过程中，角膜变形，使得如果在外科手术过程中定位瞳孔中心或角膜顶点，将不会准确地反映未变形的角膜中的位置。例如，在外科手术过程中可以将至少一个角膜抽吸或展平装置应用于角膜，致使角膜变形。
无视角膜变形，外科医生使用标记来重新识别选定位置并且在所述位置处进行外科手术。外科医生可以使用肉眼或外科手术显微镜来定位标记、并且可以在心中确定选定位置。然而，通常更精确的是，外科医生使用计算机辅助装置来定位标记并且确定选定位置。例如，计算机辅助装置可以包含捕捉从眼睛反射的光以产生数字图像的数字图像传感器(例如光电二极管阵列)。计算机辅助装置可以被编程具有以下算法：所述算法分析数字图像以定位标记并且使用所述标记进一步地重新识别选定位置。然后，计算机辅助装置可以将有关选定位置的信息传达给外科医生，例如当器械在选定位置处就位时通过将所述信息叠加在视觉显示器上或通过使用声音或其他指示符来通知外科医生。计算机辅助装置还可以通过自身或者通过与另一个计算机辅助装置的通信来将用于进行外科手术的外科手术设备(例如激光、钳子、或手术刀)定位在选定位置处。计算机辅助装置甚至可以在选定位置处进行外科手术。
如果外科手术显微镜或计算机辅助装置被用于标记角膜并且重新识别选定位置，可以将同一装置用于两个过程。同一装置还可以用于自动标记角膜、进行外科手术、或两者。使用单个装置可以降低如果患者移动则可能会发生的感染或物理伤害的风险。单个装置还可以使整个过程变短。
在可以与上述其他特征中的任一者相组合的示例性实施例中，提供了用于LASIK或SMILE外科手术的系统和方法。如图2所展示的LASIK或SMILE系统包括平台100，患者在外科手术过程中被搁置在所述平台上。所述平台还包括飞秒激光器110、准分子激光器120(用于LASIK系统)、角膜抽吸装置130、外科手术数字显微镜140、计算机150、和显示器160，所述角膜抽吸装置可以包括例如展平锥体的展平装置。
为了实行LASIK或SMILE外科手术，患者被定位在平台100上，其中患者眼睛位于外科手术显微镜140的下方。外科手术数字显微镜140包括放大透镜和传感器，这两者一起在显示器160上产生眼睛的放大的数字图像。患者眼睛之前已经被散大至选定的散大、或者然后被散大成选定的散大，其中的任一项都可以被外科医生视觉地确认。外科医生然后指示计算机150执行定位瞳孔中心或角膜顶点(无论哪一者是选定位置)的算法。选定位置与提出的标记位置的视觉叠加被显示在显示器160的眼睛图像上。外科医生确认选定位置看起来是精确的。接下来，飞秒激光器110被激活以在标记位置处产生多个(包括至少三个)副标记。这些副标记是距离角膜中心约为8mm至11mm的角膜周边的小切口。副标记不可被外科医生视觉地检测到，但是可被计算机使用检测在这些副标记处从角膜反射的光的变化的算法来检测到。接下来，计算机150运行在眼睛的数字图像上用于检测副标记的另一个算法、以及用于基于所述副标记重新识别选定位置的算法。计算机150确认重新识别的选定位置与所述选定位置相对应。如果不对应，外科医生被告知在产生标记时发生了错误，并且可以推后手术直到副标记愈合，或者可以在不同位置处产生新的副标记。如果重新识别的选定位置对应于所述选定位置，则在显示器160上的眼睛图像上显示两者的视觉叠加，使得外科医生可以视觉地确认对应关系。
接下来，角膜抽吸装置130被应用于眼睛。此装置将眼睛固持在位，但是同样使角膜变形。所述装置通常致使角膜展平。计算机150运行在眼睛的数字图像上用于检测副标记的算法、以及用于基于所述副标记重新识别选定位置的算法。重新识别的选定位置的视觉叠加被显示在显示器160上的眼睛图像上，使得外科医生可以确认所述重新识别的选定位置看起来是精确的。
如果手术是LASIK手术，外科医生然后可以引导计算机150使用飞秒激光器110在角膜中形成大致在选定位置定中心的瓣。外科医生然后将所述瓣提起并且引导计算机150使用准分子激光器120进行外科手术并且在选定位置中消融角膜组织。这种消融可以是标准消融、波前传感器引导的消融、或另一种形式的计算机辅助消融。在消融之后，计算机150可以运行另一个算法以检测消融是否恰当地进行，包括消融是否发生在选定位置中，如果需要，可以使用标记进行重新识别。
在任何清洗以及确认已经正确地进行了手术之后，可以放下瓣并且可以将角膜抽吸装置130移除。计算机150然后可以运行另一个算法以便使用标记在未变形的眼睛上重新识别选定区域并且确认在选定区域中发生了消融。
如果手术是SMILE手术，外科医生然后引导计算机150使用飞秒激光器110来限定有待移除的角膜内基质透镜。在限定基质透镜之后，计算机150可以运行另一个算法以检测是否已经恰当地形成了基质透镜，包括检测基质透镜是否被形成在选定位置中，如果需要，可以使用标记进行重新识别。如果恰当地形成了基质透镜，则飞秒激光器110被用于在基质透镜的边缘处形成小的(通常是2mm或更小的)切口，并且外科医生然后穿过所述小的切口将基质透镜从角膜移除。在移除基质透镜之后，计算机150可以运行另一个算法以检测基质透镜已经被恰当地从适当位置移除，所述算法可以包括使用标记重新识别选定位置。
在任何其他确认了已经正确地进行了手术之后，可以将角膜抽吸装置130移除。计算机150然后可以运行另一个算法以便使用标记在未变形的眼睛上重新识别选定区域并且确认从选定区域移除了基质透镜。
计算机150和本文描述的任何其他计算机可以至少包括能够运行所指示的算法的处理源。所述计算机还可以包括存储器和通信模块，所述通信模块用于与眼科检测器、和任选的其他系统部件(例如显示器和激光器)通信。
本领域普通技术人员使用本文的教导可以设想出以上手术的变体，例如使用染料注射器或计算机控制的环形标记器来进行标记。此外，本领域普通技术人员使用本文的教导还可以设想出将以上手术与不同的视力矫正外科手术(例如白内障外科手术)相结合的方法。
以上披露的主题应被认为是展示性而非限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖所有这种修改、增强、以及落入本披露的真实精神和范围内的其他实施例。因此，为了被法律最大程度地允许，本披露的范围将由所附权利要求及其等效物的最广泛允许的解读来确定并且不应受限于或局限于前述详细说明。

Claims (27)

1.一种用于进行视力矫正外科手术的方法，包括：
在眼睛的角膜上识别选定位置；
使用与所述选定位置相对应的标记在所述角膜的周边进行标记；
使所述角膜变形；
基于所述标记在经变形的角膜上重新识别所述选定位置；并且
在所述角膜变形的同时，在所述选定位置处进行视力矫正外科手术。
2.如权利要求所述1的方法，其中，所述选定位置是所述眼睛的瞳孔中心。
3.如权利要求所述2的方法，其中，所述瞳孔中心是散大瞳孔的瞳孔中心。
4.如权利要求所述2的方法，其中，所述瞳孔中心是未散大瞳孔的瞳孔中心。
5.如权利要求所述2的方法，其中，所述选定位置在与所述外科手术过程中相比呈不同散大的眼睛的瞳孔中心处。
6.如权利要求所述1的方法，其中，所述选定位置是角膜顶点。
7.如权利要求所述1的方法，其中，所述选定位置沿着连接所述角膜顶点与呈给定散大的瞳孔中心的虚拟线。
8.如权利要求所述1的方法，其中，所述标记包括圆形。
9.如权利要求所述1的方法，其中，所述标记包括多个副标记，所述多个副标记包含至少三个副标记。
10.如权利要求所述1的方法，其中，所述标记产生在距离近似角膜顶点的8mm至11mm之间。
11.如权利要求所述1的方法，其中，所述标记是使用飞秒激光器产生的。
12.如权利要求所述1的方法，其中，所述标记是使用环形标记器产生的。
13.如权利要求所述1的方法，其中，所述标记包括生物相容的染料。
14.如权利要求所述1的方法，其中，使所述角膜变形包括将所述角膜展平。
15.如权利要求所述1的方法，其中，基于所述标记在经变形的角膜上重新识别所述选定位置包括：定位所述标记；然后相对于所述标记确定所述选定位置。
16.如权利要求所述1的方法，其中，所述视力矫正外科手术包括在所述选定位置中激光消融所述角膜的一部分。
17.如权利要求所述1的方法，其中，所述视力矫正外科手术包括在所述选定位置处去除所述角膜的基质透镜。
18.一种用于视力矫正外科手术的系统，包括：
眼科检测器，所述眼科检测器可操作用于在眼睛的角膜上识别选定位置；
标记器，所述标记器可操作用于使用与所述选定位置相对应的标记在所述角膜的周边进行标记；
角膜抽吸或展平装置，所述角膜抽吸或展平装置可操作用于使所述角膜变形；
外科手术装置，所述外科手术装置可操作用于当所述角膜变形时在所述选定位置处进行视力矫正外科手术；以及
计算机，所述计算机至少被编程具有使用由所述眼科检测器提供的信息来识别所述选定位置的算法以及用于基于所述标记重新识别所述选定位置的算法。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述标记器和所述外科手术装置是相同的装置。
20.如权利要求18或19所述的系统，其中，所述标记器和所述外科手术装置包括飞秒激光器。
21.如权利要求18至20中任一项所述的系统，其中，所述选定位置是所述眼睛的散大瞳孔的瞳孔中心或未散大瞳孔的瞳孔中心。
22.如权利要求21所述的系统，其中，所述选定位置在与所述外科手术过程中相比呈不同散大的眼睛的瞳孔中心处。
23.如权利要求18至20中任一项所述的系统，其中，所述选定位置是角膜顶点、或沿着连接所述角膜顶点与给定散大的瞳孔中心的虚拟线。
24.如权利要求18至23中任一项所述的系统，其中，所述标记包括以下各项中的一项或多项：圆形；包含至少三个副标记的多个副标记；生物相容的染料。
25.如权利要求18至24中任一项所述的系统，其中，所述标记产生在距离近似角膜顶点的8mm至11mm之间、和/或是使用飞秒激光器产生的、和/或是使用环形标记器产生的。
26.如权利要求18至25中任一项所述的系统，其中，所述算法被配置成用于通过定位所述标记、然后相对于所述标记确定所述选定位置来重新识别所述选定位置。
27.如权利要求18至26中任一项所述的系统，其中，所述视力矫正外科手术包括在所述选定位置中激光消融所述角膜的一部分和/或在所述选定位置处去除角膜基质透镜。
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