CN109561989A - 外科激光撕囊系统和患者接口透镜配件 - Google Patents

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Abstract

一种外科激光撕囊系统包括激光源，被配置为产生激光切割光束；光束引导系统，被配置为从激光源引导激光切割光束；光束聚焦器，被配置为从所述激光源引导激光切割光束并产生聚焦激光切割光束，聚焦激光切割光束具有二维光束图案；光束耦合器，被配置为重定向聚焦激光切割光束；以及患者接口透镜，被配置为将重定向的聚焦激光切割光束引导到手术眼睛的组织表面。

Description

外科激光撕囊系统和患者接口透镜配件
本申请要求于2016年8月12日提交的美国临时专利申请US62/494,544的优先权，以上申请的全部披露内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明通常涉及一种外科激光撕囊系统及患者接口透镜配件，以及一种进行激光组织切割的方法，如，一种单发激光撕囊术(囊切开术)。
背景技术
白内障手术是世界上数量最多的手术。目前，美国每年有300万件白内障手术，西欧每年也有300万件白内障手术。世界卫生组织估计，到2020年，白内障手术将从2000年的1200万件增长到3200万件。这不仅仅是因为人类寿命的延长和婴儿潮人口出生率的增加。越来越多的人使用数字设备(平板电脑，智能手机等)，并在退休后继续进行积极的生活方式。因此，更多人选择进行白内障手术并具有功能性视力。
白内障手术是从患者眼睛中提取白内障(不透明)晶状体并用人造眼内晶状体(IOL)代替所述白内障晶状体的过程。在去除自然人类白内障晶状体和植入人造眼内晶状体之前的关键步骤是撕囊术——使用特殊镊子手动将包裹人体晶状体——囊的透明薄膜的前表面撕开一圆形开口(直径约5毫米)。
囊膜厚度从2微米到28微米，并且微弱地粘附在晶状体前表面上。这是白内障手术的一个步骤，该步骤需要外科医生拥有熟练的技巧以及丰富的实践经验。外科医生需要学习在前囊撕裂处施加径向张力以产生圆形撕裂，形成5mm的圆形开口。无数的白内障外科医生学生从以圆形撕囊术的方式剥离葡萄皮开始，然后逐渐进入猪眼，最后应用于患者。即使有经验丰富的外科医生，撕囊术中圆度以及直径的再现性仍然是一个问题。一些研究表明，撕囊术中直径和圆度的准确性有助于眼内IOL的长期稳定性以及后囊膜混浊发生的可能性，而后囊混浊发生是不可取的。
目前用于较佳撕囊术的自动化解决方案是专门为白内障手术设计的飞秒激光，这种方法能够在外科医生将患者眼睛固定在一个特殊的吸盘配件中，将患者的眼睛与激光束对齐后，进行全自动撕囊术程序。在切割期间，系统重复扫描飞秒激光束以产生圆形切割。
这种激光撕囊术能产生理想直径的、非常圆的精确直径的撕囊。主要问题是飞秒激光器的成本——一台激光器需要耗资50万美元。这种设备还需要有昂贵的服务和维护花费。
其他用于帮助撕囊术的工具包括与白内障外科医生的外科手术视野相结合的平视显示器，所述平视显示器投射5mm或其他直径的叠加环形图像以指导外科医生的手动撕囊术到精确的圆度及直径。这种想法在Zeiss Meditec Callisto Eye System(手术室管理系统)中作为IDIS(集成数据注入系统)实现。
其他方法还包括将携带金属环的仪器插入眼睛内部，用所述金属环撕开直径为5mm的圆形。电流脉冲加热环，并在前囊中烧灼5mm直径的撕囊。最近在US20150359671A1中公开了这种装置。
还有一种正在开发中的装置，由纳秒热激光器和镜面扫描仪组成，附在外科显微镜下面。扫描激光束以在前囊上产生直径为5mm的圆。使用特殊的角膜接触镜来消除角膜屈光力的影响。为了定位发射的激光功率，前囊被特殊染料染色，颜色在激光束波长下被强烈吸收。外科医生使用接触式患者接口推入患者的眼睛以稳定患者眼睛并使其与激光扫描仪对准，然后外科医生使激光器释放激光，在前囊烧成一个环。整个扫描大约需要一秒钟。
在显微镜下定位激光器会妨碍其他设备。附像差仪或光学相干断层扫描仪的显微镜在白内障手术中变得流行。另外，为了在切割期间不移动患者眼睛，最好在一次激光照射中完成圆形撕囊切割。
因此，需要通过解决上述一个或多个需求来促进实时的手术中激光撕囊术的改进的装置，系统和方法。
发明内容
本发明提供一种外科激光撕囊系统，包括激光源，被配置为产生激光切割光束；光束引导系统，被配置为从所述激光源引导所述激光切割光束；光束聚焦器，被配置为从所述激光源引导所述激光切割光束并产生聚焦激光切割光束，所述聚焦激光切割光束具有二维光束图案；光束耦合器，被配置为重定向所述聚焦激光切割光束；以及患者接口透镜，被配置为将重定向的聚焦激光切割光束引导到患者眼睛的组织表面。
在一个实施例中，所述光束聚焦器包括光束整形元件，所述光束整形元件选自轴锥光学元件、衍射元件、全息元件、空间光调制器、折射元件、束纤维、环形发光器、微镜装置、基于MEMS的装置和可变形平台组成的组合。
在一个实施例中，所述光束聚焦器为微镜装置、基于MEMS的装置、可变形平台、基于检流计的扫描仪、多边形扫描仪或共振PZT扫描仪。
在一个实施例中，所述二维光束图案选自线、圆、环、椭圆、曲线、星形、螺旋形、光栅、十字形、同心圆、恒定半径星号、多半径星号、各种长度和角度位置的弧形形状以及多重折叠路径组成的组合。
在一个实施例中，所述激光源具有0.2-2.2微米、0.7-2.5微米或1.8-25微米波长范围内的操作波长。
在一个实施例中，外科激光撕囊系统还包括可见校准目标，所述可见校准目标被配置为促使所述重定向的聚焦激光切割光束校准到所述组织表面的目标区域。
在一个实施例中，所述可见校准目标由瞄准光束源产生，所述瞄准光束源指示所述重定向的聚焦激光切割光束在晶状体囊表面上的位置。
在一个实施例中，所述可见校准目标在所述组织表面上覆盖直径为3mm-15mm的范围。
在一个实施例中，所述可见对准目标为环、线、十字、圆、圆环形、点、弧、曲线或星形。
在一个实施例中，外科激光撕囊系统还包括外科显微镜，以及所述光束耦合器被配置为将所述聚焦切割光束重定向到外科显微镜的光学路径中。
在一个实施例中，所述可见校准目标位于所述患者眼睛和所述外科显微镜之间，所述光束耦合器的一个表面上，或所述患者接口透镜上。
在一个实施例中，所述光束耦合器包括处于倾斜位置的二向色镜、陷波滤波器、热镜、分束器、光束耦合器、光束组合器或冷镜。
在一个实施例中，所述光束耦合器为手持装置。
在一个实施例中，所述光束耦合器和所述患者接口透镜为一体式的。
在一个实施例中，所述光束聚焦器和所述光束耦合器集成在一个光学区块中。
在一个实施例中，所述光束耦合器通过自定义的光学/光学-机械关系连接到所述外科显微镜中。
在一个实施例中，所述光束耦合器通过悬架系统、机械框架、突出臂、锥形结构、磁性构件、弹性构件或塑料构件连接到所述外科显微镜。
在一个实施例中，所述患者接口透镜是非接触透镜，所述非接触透镜通过机械连接到所述光束耦合器及通过机械连接到所述外科显微镜，悬架系统或透镜支架；或是被配置为接触手术眼睛的角膜接触镜。
在一个实施例中，所述患者接口透镜嵌入在稳定装置中，所述稳定装置被配置为相对于于所述手术眼睛稳定所述患者接口透镜。
在一个实施例中，所述稳定装置包括套管针、平衡锤、吸气装置、基于摩擦的系统或弹性系统。
在一个实施例中，所述外科激光撕囊系统还包括脚踏开关，所述脚踏开关被配置为启动激光切割。
在一个实施例中，所述瞄准光束源具有0.4-0.8微米波长范围内的操作波长。
在一个实施例中，所述光束引导系统包括光纤光导和自由空间引导系统。
本发明还提供了一种进行激光组织切割的方法，包括：产生具有二维光束图案的激光切割光束；提供可见校准目标；使用所述可见校准目标将激光切割光束与患者眼睛的组织层的目标区域对准；以及将所述激光切割光束传输到所述目标区域以完成激光组织切割。
在一个实施例中，所述方法还包括接收相应的控制命令以传输所述激光切割光束。
在一个实施例中，所述方法还包括从脚踏开关接收相应的控制命令。
在一个实施例中，所述方法还包括提供光束耦合器；以及使用所述光束耦合器将所述激光切割光束重定向到外科显微镜的光学路径中。
在一个实施例中，所述方法还包括通过以下步骤生成所述可见校准目标：使用波长范围为0.4-0.8微米的瞄准光束源，或在患者眼睛和外科显微镜之间产生可见图案或标记。
本发明还提供了一种进行激光组织切割的方法，包括：产生具有二维光束图案的激光切割光束；以及将所述激光切割光束传输到目标区域，以单发完成所述激光组织切割。
应当理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图说明以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1示意性地描绘了用于精确单发激光撕囊术的撕囊激光器和角膜接触镜传输装置，其中激光脉冲通过光纤传递。在图1中，数字1代表患者；2——患者的眼睛；3角膜接触镜传输装置；4——光纤；5——撕囊激光器；6——外科医生；7——外科显微镜。
图2为外科激光撕囊系统的一种实施方式的示意图。
图3为外科激光撕囊系统的另一实施方式的示意图。
图4为用于外科激光撕囊系统的光束聚焦器的多个实施例的示意图。
图5为用于外科激光撕囊系统的可见校准目标的示意图。
图6描绘了用于将环聚焦激光束传输到前囊的专用角膜接触镜配件的横截面。在图6中，数字1代表患者的眼睛；2——人体晶状体；3——角膜接触镜(无菌)；4——带光学管插件(非无菌)的角膜接触镜手柄套管(无菌)；5——光纤连接器插座；6——光纤连接器；7——光纤；8，9——非球面透镜；10——轴锥光学元件；11——具有反射激光波长的光学带的二向色镜；12——被角膜接触镜凹面包裹的患者角膜。
在附图中，具有相同名称的元件具有相同或相似的功能。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了描述某些实施例的具体细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所公开的实施例。所呈现的具体实施例旨在说明而非限制。尽管这里没有具体描述，本领域技术人员可以实现其他材料，是在本公开的范围和精神内。
本公开的外科激光撕囊系统相对于现有技术提供了许多优点，包括(1)降低的资本支出；(2)无创；以及(3)在此描述的一些实施例中的单击。
图1示意性地描绘了撕囊术激光和角膜接触镜传输装置。患者1躺着，其眼睛2用角膜接触镜3盖住，角膜接触镜3是激光束传输装置。光纤4将角膜接触镜连接到撕囊激光器5上。外科医生6坐着为患者进行手术并通过外科显微镜7观察。
图2为外科激光撕囊系统100。外科激光撕囊系统100可包括激光源(光源)102，被配置为产生激光切割光束108a。激光源102可具有0.2-2.2微米范围，0.7-2.5微米范围和/或1.8-25微米范围内的操作波长。激光脉冲的持续时间可以从ms(毫秒)到fs(飞秒)。对于较长的脉冲，可以使用吸收激光辐射的特殊染料来更好地定位激光脉冲能的释放。外科激光撕囊系统100可包括光束引导系统，所述光束引导系统包括光纤104和/或自由空间，被配置为引导来自光源的激光切割光束。光束引导系统还可以包括瞄准光束光纤126和/或自由空间，被配置为引导来自瞄准光束源124的瞄准光束。
外科激光撕囊系统100还可以包括光束聚焦器106，光束聚焦器106被配置为引导来自光源102的激光切割光束并产生聚焦激光切割光束108b。对于激光撕囊术，光束聚焦器106可被配置为产生具有圆形图案的聚焦激光切割光束108b。光束聚焦器106还可以被配置为产生具有任何其他所需的一维或二维光束图案的聚焦激光切割光束108b，光束图案包括线、螺旋、光栅、十字、恒定半径星号、多个半径星号、各种长度和角度位置的弧形形状、多重折叠路径和/或其他扫描图案。光束聚焦器106可包括一个或多个微镜装置、基于MEMS(微机电系统)的装置、可变形平台、基于检流计的扫描仪、多边形扫描仪、机械扫描仪和/或共振PZT(压电)扫描仪。光束聚焦器106可以是光束整形元件。光束整形元件可包括一个或多个衍射元件、全息元件、空间光调制器、轴锥光学元件、折射元件、束纤维、环形发光器、微镜装置、基于MEMS的装置、可变形平台和/或其他光束整形元件。例如，可以在光束聚焦器106中使用一个或多个轴锥透镜以产生环形二维光束图案。通过适当地选择和设计光束整形元件，例如全息元件，产生其他一维或二维光束图案，也是可能的。
光束聚焦器106还可以包括聚焦光学器件，用于限定聚焦激光切割光束108b的焦深。实践中，光束聚焦器106的聚焦光学器件可以是固定的或可调节的。光束聚焦器106内的可调节聚焦光学器件或变焦透镜可促进激光切割光束108聚焦到感兴趣的区域或不同焦点平面上，或者具有更高的分辨率和景深。
外科激光撕囊系统还可以包括光束耦合器110，光束耦合器110被配置为将聚焦激光切割光束108b重定向到患者接口透镜112，患者接口透镜112被配置为将重定向的聚焦激光切割光束108c引导到手术眼睛114的目标区域中，例如，手术眼睛114的晶状体前囊表面、角膜表面或其他组织表面。
外科激光撕囊系统100和光束聚焦器106可以被配置为在手术眼睛114的晶状体前囊表面上提供不同切割范围，例如在3mm和15mm之间，在4mm和8mm之间，在4.5mm和7mm之间，和/或其他所需范围。
外科激光撕囊系统还可以包括控制器120，控制器120被配置为从脚踏开关122或其他命令获取命令，包括来自外科医生或操作者的一个或多个口头命令、电信号、光信号、来自传感器的电磁信号，来自处理器的数字命令和/或上述的组合。控制器120被配置为控制光源102和瞄准光束源124。脚踏开关122可以通过导线或通过无线通信连接到控制器120。按钮或其他控制元件可以与手持式激光束传输组件集成，所述手持式激光束传输组件包括聚焦器，组合器和眼睛接口。
瞄准光束源124通过瞄准光束光纤126和光束聚焦器106发射可见瞄准光束。可见瞄准光束被配置为向外科医生和/或操作者示出重定向的聚焦激光切割光束108c在患者眼睛114的晶状体前囊表面的位置。瞄准光束源124可具有0.4-0.7微米范围内的操作波长。
外科激光撕囊系统100还可包括外科显微镜。光束耦合器110可以被配置为将聚焦激光切割光束108b重定向到外科显微镜光的光学路径116中。为了将聚焦的激光切割光束108b重定向到手术眼睛114和/或外科显微镜的光学路径116的目标区域(例如，晶状体前囊表面)，光束耦合器110可以包括反光镜118。如图2所示，反光镜118可以倾斜，使得它相对于聚焦激光切割光束108b和外科显微镜的光学路径116中的每一个以倾斜角度定向。反光镜118可包括二向色镜，陷波滤波器，热镜，分束器，冷镜，光束耦合器和/或光束组合器。反光镜118可以被配置为将显微镜的可见光束与聚焦激光切割光束108b组合。组合的结果是聚焦激光切割光束108和显微镜的视场可以部分重叠、完全重叠，(如图2所示)，或者根本不重叠。
反光镜118可以被配置为在聚焦激光切割光束108b的波长范围内反射聚焦激光切割光束108b，同时允许显微镜的可见光束通过。反光镜118还可以被配置为反射来自瞄准光束源124的可见瞄准光束的至少一部分，其与聚焦激光切割光束108b重合，以便于聚焦激光切割光束108b在外部的有可视化范围，如红外范围。例如，反光镜118可以包括在可见瞄准光束的波长范围内的陷波滤波器，使得可见瞄准光束及其来自手术眼睛114的反射光可以部分地沿着光学路径116透过反光镜118以到达外科显微镜。
反光镜118还可以包括高反射环形涂层，使得激光切割光束和可见瞄准光束都被反光镜118反射并重定向到手术眼睛114的晶状体前囊表面(图3)。
可以在与外科显微镜具有或不具有限定的光学/光学-机械关系的情况下操作光束耦合器110。例如，光束耦合器110可以保持与外科显微镜分离并独立地定位。在这种情况下，光束耦合器110可以是手持装置，透镜架，自稳定元件或其他元件。
光束耦合器110和患者接口透镜112可以集成到公共部件中，使得光束耦合器110和患者接口透镜112可以相对于外科显微镜共同地独立定位。外科激光撕囊系统100可以将光束耦合器110和患者接口透镜112集成到公共部件中，例如手持设备，镜头支架，适配器或其他部件。患者接口透镜112可以与集成的光学块部件分离，但可附接到集成的光学块部件。集成的光束耦合器110和患者接口透镜112可以是被配置为在单次外科手术过程中使用的可消耗产品。在另一个实施例中，仅患者接口可以是一次性使用的，而光学传输系统(组合器和聚焦器)可以是可重复使用的。
光束聚焦器106和光束耦合器110也可以集成到一个光学块部件中。外科激光撕囊系统100可以将光束聚焦器106和光束耦合器110集成到共同的光学块部件中，例如手持设备，镜头支架，适配器或其他部件。患者接口透镜112可以与集成的光学块部件分离，但是可附接到集成的光学块部件。平衡锤124可以连接到光束耦合器110，以实现更好的平衡和自稳定。集成的光束聚焦器106和光束耦合器110可以是一次性地用于外科手术的可消耗产品。
光束聚焦器106，光束耦合器110，平衡锤124和患者接口透镜112都可以集成到共同的部件中。外科激光撕囊系统100可以将光束聚焦器106，光束耦合器110，平衡锤124和患者接口透镜112集成到公共部件中，例如手持设备，镜头支架，适配器或其他组件。集成光束聚焦器106，光束耦合器110，平衡锤124和患者接口透镜112可以是被配置为在单次外科手术过程中使用的可消耗产品。
参照图3，光束耦合器110可以直接或间接地连接到外科显微镜中，使得其与外科显微镜具有自定义的光学/光学-机械关系。例如，光束耦合器110可以通过悬架系统，机械框架，突出臂，锥形结构，磁性构件，弹性构件和塑料构件中的一个或多个连接到外科显微镜。当光束耦合器110以自定义的光学/光学-机械关系连接到外科显微镜时，患者接口透镜112可以通过透镜架而不是光束耦合器110相对于患者眼睛114独立地操纵。
患者接口透镜112可以被配置为作为非接触式镜片与手术眼睛114间隔开，或者作为角膜接触镜与患者眼睛114接触。例如，非接触式患者接口透镜112可以被配置为类似于双目间接检眼镜(BIOM)的方式操作。非接触式患者接口透镜112可以通过与光束耦合器110的机械连接、与外科显微镜的机械连接、与悬架系统和透镜架中的一个或多个来定位。患者接口透镜112也可以是被配置为与手术中的眼睛114接触的角膜接触镜。患者接口透镜112可以嵌入稳定装置中，其中稳定装置可以被配置为相对于患者眼睛114稳定接触患者接口透镜112，因此，稳定装置可包括套管针，平衡锤，吸气装置，基于摩擦的系统或弹性系统中的一个或多个。光-电稳定可以通过光电元件位置，驱动通过视频和照片位移传感器。
除了使用瞄准光束源124来产生可见校准目标以指示重定向的聚焦激光切割光束108的位置之外，还可以直接在位于手术中的眼睛和外科显微镜之间的光束耦合器110，反光镜118或患者接口透镜112上设计一些图案/标记。图3示出了外科激光撕囊系统100，其沿着外科显微镜的视觉路径具有至少一个可见校准目标130。通过设计，可见校准目标应位于手术眼睛和外科显微镜之间。当外科医生或操作者通过外科显微镜观察可见校准目标130时，手术眼睛114的晶状体前囊表面上的可见校准目标130的覆盖范围在直径3mm到15mm、4mm到8mm之间、4.5mm至7mm之间，和/或其他所需范围。
图4是示出了用于外科激光撕囊系统110的光束聚焦器106的多个实施例的示意图。图4(a)示出了当使用透镜401将激光束聚焦成单个点光束图案410时的情况。单个点光束图案410通常具有点状高斯光束强度分布。这种情况类似于现有技术，如飞秒激光撕囊系统或前面提到的纳秒热激光(加染料)撕囊系统。这些系统必须顺序地和横向地(穿过光束轴)扫描激光束以在前囊表面上产生圆形激光切割。换句话说，单发激光撕囊是不可能的。在本专利中，我们将点状光束图案称为“一维”光束图案，因为系统必须横向(在空间中)扫描并且顺序地(在时间上)扫描以完成激光撕囊术。
图4(b)-4(e)示出了光束聚焦器106的一些实施例，以通过使用诸如轴棱镜或全息板的光束整形元件在其焦点平面处产生环形或圆环光束图案411。在图4(b)中，轴棱镜403从右侧获取光束并将光束分成两部分，然后由透镜402聚焦。如果轴棱镜403和透镜402一起移动(左和右)，则光束的焦点平面也将移位，而光束图案411可以保持不变。如果仅移动一个光学部件(轴棱镜403或透镜402)，则可相应地调节光束图案的直径。如果两个光学部件彼此远离，则光束图案直径增加。图4(c)示出了使用两个轴棱镜的另一个实施例。光束(来自右侧)由第一轴棱镜406分开，然后由透镜405聚焦。第二轴棱镜404用于调节焦点平面处的光束图案的直径。如果透镜405是变焦透镜，液晶透镜或可变形透镜，则可以调节光束分辨率、焦深和焦平面。图4(d)示出了另一个实施例，其中轴棱镜408具有与轴棱镜403、404和406相反的形状(光学能力)。应当理解，可以将轴棱镜和透镜组合成单个光学部件，其通常被称为“轴锥镜片”。轴棱镜或轴锥镜片都被认为是轴锥镜片。
在本专利中，环形或圆环光束图案411是“二维”光束图案的代表性示例。由于不需要激光束的顺序或横向扫描来完成激光撕囊术。所以利用这种二维光束图案，即可通过单发激光束完成整个激光撕囊术(囊切开术)。
此外，图4(e)示出了另一个实施例，其中全息板409用于产生环形或圆环形光束图案。可以设计全息板，使其可以改变穿过板的衍射光束并在焦点平面处产生所需的光束图案。其他二维光束图案也是可能的，例如直线、椭圆、曲线、星形、螺旋形、光栅、十字形、同心圆、恒定半径星号、多半径星号、各种长度和角度位置的弧形形状及多重折叠路径或其他更复杂的图案。其他光束整形元件也可以用于相同的目的，例如衍射元件、空间光调制器、折射元件、光纤束、环形发光器、微镜装置、基于MEMS的装置、可变形平台和其他光束整形元件。
图5示出了用于外科激光撕囊系统100的可见校准目标130的一些示例的示意图。这些目标可被设计成点、线、十字、圆、环、椭圆、曲线、星形、多个圆形、螺旋形、光栅形、虚线圆形、带十字形的虚线圆形、带圆点的虚线圆形、恒定半径星号、多半径星号、多重折叠路径，和/或其他模式。如图3所示，可见校准目标130可用于指示聚焦激光切割光束108的位置，并允许外科医生将外科激光撕囊系统100与手术眼睛114的目标区域对准。在不同的实施例中，反光镜118可以涂有圆环形涂层或标记，使得激光切割光束和可见瞄准光束都被反光镜118反射或部分反射，并被重定向到手术眼睛114的晶状体前囊表面。当外科医生通过外科显微镜观察时，圆环形涂层或标记可指示聚焦激光切割光束108的位置，并允许外科医生将外科激光撕囊系统100与手术眼睛114的目标区域对准。在反光镜118上也可以使用一些其他涂层图案以实现相同的目的。可以通过涂覆到反光镜118上来产生图5中所示的所有图案。
图6示出了手持式激光传输系统的俯视图和侧视图，其包括光纤7，连接器5和6，准直透镜8，聚焦透镜9，轴棱镜10和分束器11。分束器11作为角膜接触镜3的一部分应用于眼睛1上。包括轴棱镜的激光束传输系统的环形焦点允许在单发激光发射中灼烧环撕囊，前提是能量密度足够。激光束通过光纤7传输，光纤7安装在连接器5和6上。接着光束通过光束聚焦器至角膜接触镜手柄套管4和分束器11内。本实施例中的光束聚焦器由三个光学元件组成：两个透镜(准直透镜8和聚焦透镜9)和一个轴棱镜10。聚焦透镜9和轴棱镜10可以左右一起移动，以将聚焦激光切割光束的焦点调节到人体晶状体2的前表面上。
本文所述的实施例可提供便于实时，在手术中运用的激光撕囊术的装置，系统和方法。以上提供的实施例仅是示例性的，并非旨在进行限制。本领域技术人员可以容易地设计与所公开的实施例一致的其他系统，这些系统旨在落入本公开的范围内。

Claims (29)

1.一种外科激光撕囊系统，包括：
激光源，被配置为产生激光切割光束；
光束引导系统，被配置为从所述激光源引导激光切割光束；
光束聚焦器，被配置为从所述激光源引导激光切割光束并产生聚焦激光切割光束，所述聚焦激光切割光束具有二维光束图案；
光束耦合器，被配置为重定向所述聚焦激光切割光束；以及
患者接口透镜，被配置为将重定向的聚焦激光切割光束引导到患者眼睛的组织表面。
2.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束聚焦器包括光束整形元件，所述光束整形元件选自轴锥光学元件、衍射元件、全息元件、空间光调制器、折射元件、束纤维、环形发光器、微镜装置、基于MEMS的装置和可变形平台组成的组合。
3.如权利要求2所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束聚焦器为微镜装置、基于MEMS的装置、可变形平台、基于检流计的扫描仪、多边形扫描仪或共振PZT扫描仪。
4.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述二维光束图案选自线、圆、环、椭圆、曲线、星形、螺旋形、光栅、十字形、同心圆、恒定半径星号、多半径星号、各种长度和角度位置的弧形形状以及多重折叠路径组成的组合。
5.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述激光源具有0.2-2.2微米、0.7-2.5微米或18-25微米波长范围内的操作波长。
6.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，还包括可见校准目标，所述可见校准目标被配置为促使所述重定向的聚焦激光切割光束校准到所述组织表面的目标区域。
7.如权利要求6所述的外科激光撕囊系统，其中，所述可见校准目标由瞄准光束源产生，所述瞄准光束源指示所述重定向的聚焦激光切割光束在晶状体囊表面上的位置。
8.如权利要求6所述的外科激光撕囊系统，其中，所述可见校准目标在所述组织表面上覆盖直径为3mm-15mm的范围。
9.如权利要求6所述的外科激光撕囊系统，其中，所述可见校准目标为环、线、十字、圆、圆环形、点、弧、曲线或星形。
10.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，还包括外科显微镜，
其中所述光束耦合器被配置为将所述聚焦切割光束重定向到外科显微镜的光学路径中。
11.如权利要求10所述的外科激光撕囊系统，其中，所述可见校准目标位于所述患者眼睛和所述外科显微镜之间，所述光束耦合器的一个表面上，或所述患者接口透镜上。
12.如据权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束耦合器包括处于倾斜位置的二向色镜、陷波滤波器、热镜、分束器、光束耦合器、光束组合器或冷镜。
13.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束耦合器为手持装置。
14.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束耦合器和所述患者接口透镜为一体式的。
15.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束聚焦器和所述光束耦合器集成在一个光学区块中。
16.如权利要求10所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束耦合器通过自定义的光学/光学-机械关系连接到所述外科显微镜中。
17.如权利要求10所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束耦合器通过悬架系统、机械框架、突出臂、锥形结构、磁性构件、弹性构件或塑料构件连接到所述外科显微镜。
18.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述患者接口透镜是非接触透镜，所述非接触透镜通过机械连接到所述光束耦合器及通过机械连接到所述外科显微镜、悬架系统或透镜支架；或是被配置为接触患者眼睛的角膜接触镜。
19.如权利要求18所述的外科激光撕囊系统，其中，所述患者接口透镜嵌入在稳定装置中，所述稳定装置被配置为相对于所述患者眼睛稳定所述患者接口透镜。
20.如权利要求19所述的外科激光撕囊系统，其中，所述稳定装置包括套管针、平衡锤、吸气装置、基于摩擦的系统或弹性系统。
21.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，还包括脚踏开关，所述脚踏开关被配置为启动激光切割。
22.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述瞄准光束源具有0.4-0.8微米波长范围内的操作波长。
23.如权利要求1所述的外科激光撕囊系统，其中，所述光束引导系统包括光纤光导和自由空间引导系统。
24.一种进行激光组织切割的方法，包括：
产生具有二维光束图案的激光切割光束；
提供可见校准目标；
使用所述可见校准目标将激光切割光束与患者眼睛的组织层的目标区域对准；以及
将所述激光切割光束传输到所述目标区域以完成激光组织切割。
25.如权利要求24所述的方法，还包括接收相应的控制命令以传输所述激光切割光束。
26.如权利要求25所述的方法，还包括从脚踏开关接收相应的控制命令。
27.如权利要求24所述的方法，还包括：
提供光束耦合器；以及
使用所述光束耦合器将所述激光切割光束重定向到外科显微镜的光学路径中。
28.如权利要求24所述的方法，还包括通过以下步骤产生所述可见校准目标：
使用波长范围为0.4微米-0.8微米的瞄准光束源，或
在所述患者眼睛和所述外科显微镜之间产生可见图案或标记。
29.一种进行激光组织切割的方法，包括：
产生具有二维光束图案的激光切割光束；以及
将所述激光切割光束传输到目标区域，以单发完成所述激光组织切割。
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