CN109843230A - 眼科手术支撑件的自动微调 - Google Patents

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Abstract

本披露提供了一种用于眼科手术支撑件的自动微调的系统，其中，眼睛跟踪系统检测眼睛的可检测位置。所述支撑件为了使所述眼睛居中而必须调整的方向和距离可以基于所述可检测位置来确定。生成控制信号并且将其传输到控制装置，所述控制装置调整所述支撑件的位置以使所述眼睛居中。本披露进一步提供了一种用于支撑件的自动微调的方法，所述方法包括：检测眼睛的可检测位置、基于所述可检测位置确定所述眼睛是否相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中、确定所述可检测位置为了居中而必须调整的方向和距离、并且生成和传输控制信号以调整所述支撑件的位置。

Description

眼科手术支撑件的自动微调
技术领域
本披露涉及眼科手术和手术设备，更具体地涉及用于支撑件的自动微调的系统和方法。
背景技术
眼科手术每年拯救和改善数以万计患者的视力。然而，考虑到视力对眼睛的甚至小变化的敏感度以及许多眼睛结构的微小而脆弱的性质，很难进行眼科手术，并且甚至小的或不寻常的手术错误的减少或手术技术的准确度的小幅改进都可以对患者术后的视力产生巨大的不同。
眼科手术是对眼睛或眼睛的任何部分进行的手术。进行眼科手术通常为了修复视网膜缺陷、修复眼睛肌肉、去除白内障或癌症、或恢复或改善视力。例如，屈光眼科手术是为了改善眼睛的屈光状态以便减少或消除对眼镜或隐形眼镜的依赖而使用的一种眼科手术。屈光手术过程可以包括以手术方式改造角膜并且可以通过激光进行。
在屈光手术和各种其他眼科手术过程中，可能会进行消融，也就是使用激光去除组织。当用激光进行眼科手术时，通常使用眼睛跟踪系统来协助将激光置于中心或以其他方式控制其位置、监测眼睛的位置、并且使眼睛在整个过程中维持在可接受位置上。在整个眼科手术过程中，患者定位在支撑件上。
发明内容
本披露提供了一种用于眼科手术支撑件的自动微调的系统。所述系统包括：支撑件；控制装置，所述控制装置可操作用于控制所述支撑件的位置；眼睛跟踪系统，所述眼睛跟踪系统可操作用于检测眼睛的可检测位置并且生成关于所述可检测位置的数据；处理系统，所述处理系统包括至少一个编程处理装置，所述处理系统可操作用于：接收来自所述眼睛跟踪系统的、关于所述可检测位置的数据；确定所述眼睛相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心的可检测位置；确定所述眼睛的可检测位置为了相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中而必须调整的方向和距离；生成控制信号，所述控制信号可操作用于调整所述支撑件的位置，使得所述眼睛相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中；并且将所述控制信号传输到所述控制装置以调整所述支撑件的位置。
在可以彼此结合(除非是明确排他性)的额外实施例中：支撑件是沙发或床；用于手动确认调整、可操作用于输入确认的装置是开关、键、或操纵杆；调整支撑件的位置使得眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中是自动进行的，不用手动确认或仅在手动确认之后自动进行；并且调整支撑件的位置发生在眼睛跟踪系统的初始化期间、在手术期间、在设备校准期间、在包括测试靶体的自动微调的设备校准期间、或在用于飞秒激光手术的吸附锥体的对接程序期间。
本披露进一步提供了一种用于支撑件的自动微调的方法。所述方法包括：检测眼睛的可检测位置；生成关于所述可检测位置的数据；处理关于所述可检测位置的数据；确定所述眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心的可检测位置；确定所述眼睛的可检测位置为了相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中而必须调整的方向和距离；生成控制信号，所述控制信号可操作用于调整眼科手术支撑件，使得所述眼睛相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中；并且将所述控制信号传输到控制装置，所述控制装置可操作用于调整所述眼科手术支撑件的位置。
在可以彼此结合(除非是明确排他性)的额外实施例中：支撑件是沙发或床；调整眼科手术支撑件的位置使得眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中是自动进行的，不用手动确认，或仅在手动确认之后自动进行；并且调整支撑件的位置发生在眼睛跟踪系统的初始化期间、在手术期间、在设备校准期间、在包括测试靶体的自动微调的设备校准期间、或在用于飞秒激光手术的吸附锥体的对接程序期间。
以上系统可以与以上方法一起使用，反之亦然。另外，本文中描述的任何系统可以与本文中描述的任何方法一起使用，反之亦然。
附图说明
为了更加彻底地理解本发明及其特征和优点，现在参考结合附图的以下说明，这些附图并非成比例，相同的附图标记指示相同的特征，并且在这些附图中：
图1是用于眼科手术支撑件的自动微调的手术系统的元件的示意图；
图2是相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心未居中的瞳孔的数字化处理图像；
图3是相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中的瞳孔的数字化处理图像；
图4是处于相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中的有效范围中的瞳孔的数字化处理图像；瞳孔可以通过眼科手术支撑件的自动微调被定位成更靠近检测区的实际中心；
图5是用于进行眼科手术支撑件的自动微调的方法的流程图。
具体实施方式
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。
本披露提供了用于在眼科手术中使用的支撑件的自动微调的系统和方法。在眼科手术期间，患者定位在支撑件、例如沙发或床上。眼睛跟踪系统用于确定眼睛的位置、监测眼睛的位置、并且协助使眼睛在整个手术过程中维持在可接受位置上。主要跟踪操作首先用于确定眼睛的位置以确定眼睛是否相对于眼睛跟踪系统的检测区居中。一旦居中，次要跟踪操作可以初始化以在整个过程持续时间中监测眼睛的位置。
在次要跟踪操作可以初始化以在整个过程中监测眼睛的位置之前，眼睛跟踪系统应该首先居中。眼睛跟踪系统可以相对于眼睛的任何点(例如，角膜或其他感兴趣的结构)居中。如果眼睛在次要眼睛跟踪系统初始化之前没有居中，这可能引起干扰，影响进一步跟踪。此类干扰可能导致不希望的偏移和旋转，这可能引发消融发生错误和其他高阶像差。本披露提供了用于对支撑件进行自动微调以使眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中的系统和方法。
为了进行自动微调，本披露的系统提供：支撑件；用于调整支撑件的位置的控制装置；眼睛跟踪系统；以及处理系统，所述处理系统接收来自眼睛跟踪系统的数据、确定眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心的位置、生成用于调整支撑件的位置的控制信号使得眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中、并且将控制信号传输到控制装置以调整支撑件的位置。因为眼睛跟踪系统的任何相机可以通过调整或更换相机的光学元件(例如透镜)聚焦在任何可能距离处，所以在眼睛没有首先定位在阈值距离处的情况下可以进行自动微调。
本披露的系统和方法为使用者提供许多益处。例如，实施此类系统和方法的眼科激光手术更加可靠，因为由眼睛不恰当地对齐造成的治疗错误可以被最小化并且因为自动调整比手动调整更快。相比于手动调整，自动微调系统可以将患者定位得更准确，因为此类系统相比于使用者可以更精确地检测靶体位置。自动调整还更准确和更精确，因为至少在可检测范围的X-Y平面上可获得眼睛的客观数据。X-Y平面被限定为与角膜的顶点大致垂直的平面。可以实施限定的偏移以开始从与角膜或其他指定起始位置偏移的限定位置开始的眼睛跟踪。自动微调还可以用于设备校准(例如使用测试靶体的校准)、并且用于对接用于飞秒激光眼科手术的吸附锥体。
现在参考附图，图1是用于眼科手术支撑件的自动微调的系统100的元件的示意图。系统100包括：连接到控制装置125的支撑件120，所述控制装置可操作用于调整支撑件的位置；眼睛跟踪系统105；以及处理系统150。在眼科手术期间，患者置于支撑件120上。眼睛跟踪系统105包括至少一个相机110，所述眼睛跟踪系统可操作用于检测眼睛130的可检测位置并且生成关于可检测位置的数据。相机可以包括自动对焦特征。眼睛跟踪系统105将关于可检测位置的数据传输到处理系统150。处理系统150处理关于可检测位置的数据以确定眼睛的位置以及眼睛是否相对于眼睛跟踪系统的检测区115的中心居中。眼睛的任何点可以被指定为相对于检测区的中心待居中的点。例如，瞳孔134的中心点或任何其他感兴趣的结构。限定的偏移还可以指定用于使跟踪操作从相对于居中的点的限定偏移初始化。系统100可以进一步包括用于手动确认调整的装置160和显示器170。用于手动确认的装置160可以是能够输入确认的任何装置，例如按钮、开关、键、或操纵杆。用于手动确认的装置160还可以是能够例如通过语音识别或手势控制来输入确认的非接触装置。
处理系统150无线地或通过有线连接来连接到其他系统部件上，所述系统部件包括眼睛跟踪系统105和控制装置125、并且在某些实施例中包括用于手动确认调整的装置160和显示器170。如图1所示，处理系统150接收来自眼睛跟踪系统105的关于眼睛可检测位置的数据、并且处理数据以确定瞳孔134的中心点是否相对于检测区115居中。如果瞳孔134的中心点相对于检测区115没有居中，那么处理系统150确定支撑件120为了使瞳孔134的中心点居中而必须调整的方向和距离。处理系统150生成用于自动微调的控制信号并且将其传输到控制装置125，其中控制信号指示调整支撑件的方向和距离。系统100可以被配置成在进行自动微调之前需要经由装置160手动确认待输入的调整。例如，如果系统被配置成需要手动确认，那么控制装置将不会调整支撑件直到输入手动确认。在另一个实例中，如果系统被配置成不需要手动确认，那么控制装置将在没有任何手动确认的情况下自动调整支撑件。在本实例中，控制装置可以按照需求基于处理系统150的决定在整个过程中连续地调整支撑件。这种能力在补偿患者移动方面可以是特别有用的。
处理系统150还可以基于接收到的关于眼睛的可检测位置的数据生成图形表示。图形表示可以被传输到显示器170以在眼科手术期间呈现为图像。图像可以包括，例如眼睛172的位置、瞳孔174的中心、眼睛跟踪系统105的检测区176、以及检测区176的中心178。图像可以进一步包括瞳孔174的中心是否相对于检测区176的中心178居中的指示。为了指示瞳孔174的中心是否居中，图像可以包括有色图形，例如，指示瞳孔居中的绿色图形以及指示瞳孔未居中的橙色图形。显示器170可以进一步指示是否需要自动微调使瞳孔174的中心居中。如果系统被配置成需要手动调整，那么图像可以进一步包括调整正在等待手动确认的指示，所述调整包括针对调整确定的方向和距离。如果系统没有被配置成需要手动调整，那么图像可以进一步包括已经调整或即将调整的指示，所述调整包括针对调整确定的方向和距离。
处理系统150的处理器152可以包括例如微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、或被配置成用于解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路系统。在一些实施例中，处理器152可以解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器154中的数据。存储器154可以被部分地或整体地被配置成应用存储器、系统存储器、或两者。存储器154可以包括被配置成保持和/或容纳一个或多个存储器模块的任何系统、装置、或设备。每个存储器模块可以包括被配置成将程序指令和/或数据保留一段时间的任何系统、装置、或设备(例如，计算机可读介质)。所描述的各种服务器、电子装置、或其他机器可以包括一个或多个相似的这种处理器或存储器，用于存储和执行实施相关联的机器的功能的程序指令。
图2是眼睛220的瞳孔222的数字化处理图像200，所述眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区250的中心未居中并且需要进一步调整成居中。为了协助使瞳孔居中，图2示出的图像呈现了指示出居中的有效范围205的图形。居中的有效范围205可以在视觉上用正方形表示。正方形可以有颜色以指示眼睛还未居中，例如橙色正方形。如图2所示，正方形还可以用实线示出以指示眼睛未居中。相反地，如图3所示，正方形可以用虚线示出以指示眼睛居中。为了协助居中，图像进一步指示关于与角膜顶点大致垂直的x-y平面限定的X轴线212和Y轴线214。重要的是，在进一步跟踪操作初始化之前使瞳孔与眼睛跟踪系统的检测区250的中心居中，因为随后的跟踪操作的准确性依赖于起始点正确地居中。在图2中，瞳孔224的中心应该调整成相对于检测区250的中心居中。
图3是眼睛220的瞳孔222的数字化处理图像300，所述眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区250的中心居中、并且不需要进一步调整成居中。为了协助使瞳孔居中，图3示出的图像呈现了指示出居中的有效范围205的图形。居中的有效范围205可以在视觉上用正方形表示。正方形可以有颜色以指示眼睛还未居中，例如绿色正方形。如图3所示，正方形还可以用虚线示出以指示眼睛居中。为了协助居中，图像进一步指示关于与角膜顶点大致垂直的x-y平面限定的X轴线212和Y轴线214。重要的是，在进一步跟踪操作初始化之前使瞳孔与眼睛跟踪系统的检测区250的中心居中，因为随后的跟踪操作的准确性依赖于起始点正确地居中。在图3中，瞳孔224的中心不需要进一步调整成相对于检测区250的中心居中。
图4是处于相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中的有效范围205中的瞳孔224的数字化处理图像400；但是图像展示了瞳孔可以通过实施支撑件的自动微调被定位成更靠近检测区的实际中心。居中的有效范围205可以在视觉上用正方形表示。正方形可以有颜色以指示眼睛居中。正方形还可以用虚线示出以指示眼睛居中。在图4中，例如，正方形用虚线示出，指示了瞳孔224的中心处于居中的有效范围205内。但是，瞳孔224的中心仍然没有相对于眼睛跟踪系统的检测区250的中心居中。为了协助居中，图像进一步指示关于与角膜顶点大致垂直的x-y平面限定的X轴线212和Y轴线214。居中错误460在居中的有效范围205的左上角示出。自动微调可以用于通过在方向480上调整瞳孔224直到其到达理想位置470来修正错误460。
图5是用于进行眼科手术支撑件的自动微调的方法500的流程图。在步骤505，具有存储器的处理器接收输入，其中输入指示了眼睛的位置。在步骤510，评估眼睛的位置以确定眼睛是否相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中。如果眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中，那么在580，自动微调过程终止。如果眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心没有居中，那么在515，可以确定眼睛为了相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中而必须调整的方向和距离。
在步骤520，生成用于自动微调的控制信号，控制信号指示眼睛为了相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心居中而可以调整的方向和距离。在步骤525，确定进行自动微调是否需要手动确认。如果不需要手动确认，那么在530，自动微调可以自动进行而不用手动确认。如果需要手动确认，那么在535，可以确定手动确认是否已经输入。如果手动确认已经输入，那么在530，自动微调可以自动进行而不用手动确认。但是，如果手动确认还没有输入，那么在590，生成的控制信号可以保持待命状态并且自动微调将不会进行直到输入手动确认。在步骤590，生成的控制信号在被传输到支撑件的控制装置之前或之后可以保持待命状态。
患者可以在执行方法的任何步骤之前定位在眼睛跟踪系统的检测范围内，并且如果患者在开始执行方法时没有在检测范围内、或如果患者在执行方法期间移出检测范围，那么可以生成警告。
方法500可以使用图1的系统或任何其他合适的系统来实施。此类方法的优选初始化点以及其步骤的顺序可以取决于选择的实施方式。在一些实施例中，一些步骤可以任选地省略、重复、或组合。在一些实施例中，此类方法的一些步骤可以与其他步骤并列执行。在某些实施例中，方法可以部分地或全部地在实施在计算机可读介质中的软件上执行。
出于本披露的目的，计算机可读介质可以包括能将数据和/或指令保留一段时间的任何工具或工具的集合。计算机可读介质可以非限制性地包括存储介质，例如直接存取存储装置(例如硬盘驱动器或软盘)、顺序存取存储装置(例如磁带磁盘驱动器)、光盘、CD-ROM、DVD、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、和/或闪速存储器；以及通信介质，例如导线、光纤、以及其他电磁和/或光学载波；和/或前述各项的任何组合。
以上披露的主题应认为是说明性而非限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖所有此类修改、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，本披露的范围将由以下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上述详细说明。

Claims (20)

1.一种用于眼科手术支撑件的自动微调的系统，所述系统包括：
支撑件；
控制装置，所述控制装置可操作用于控制所述支撑件的位置；
眼睛跟踪系统，所述眼睛跟踪系统可操作用于检测眼睛的可检测位置并且生成关于所述可检测位置的数据；
处理系统，所述处理系统包括至少一个编程处理装置，所述处理系统可操作用于：
接收来自所述眼睛跟踪系统的、关于所述可检测位置的数据；
确定所述眼睛相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心的可检测位置；
确定所述眼睛的可检测位置为了相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中而必须调整的方向和距离；
生成控制信号，所述控制信号可操作用于调整所述支撑件的位置，使得所述眼睛的可检测位置相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中；并且
将所述控制信号传输到所述控制装置以调整所述支撑件的位置。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述支撑件是沙发。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述支撑件是床。
4.如权利要求1所述的系统，其中，调整所述支撑件的位置使得所述眼睛相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中是自动进行的，而不用手动确认。
5.如权利要求1所述的系统，其中，调整所述支撑件的位置使得所述眼睛相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中是自动进行的，但只在手动确认之后进行。
6.如权利要求1所述的系统，其中，调整所述支撑件的位置是在所述眼睛跟踪系统的初始化期间进行。
7.如权利要求1所述的系统，其中，支撑件的自动微调在手术期间进行。
8.如权利要求1所述的系统，其中，支撑件的自动微调在设备校准期间进行。
9.如权利要求8所述的系统，其中，设备校准包括测试靶体的自动微调。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统进一步包括用于手动确认调整的装置，所述装置可操作用于输入确认。
11.如权利要求11所述的系统，其中，所述用于手动确认调整的装置是按钮、开关、键、操纵杆、或通过语音识别或手势控制。
12.一种用于支撑件的自动微调的方法，所述方法包括：
检测眼睛的可检测位置；
生成关于所述可检测位置的数据；
处理关于所述可检测位置的数据；
确定所述眼睛相对于眼睛跟踪系统的检测区的中心的可检测位置；
确定所述眼睛的可检测位置为了相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中而必须调整的方向和距离；
生成控制信号，所述控制信号可操作用于调整眼科手术支撑件，使得所述眼睛的可检测位置相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中；并且
将所述控制信号传输到控制装置，所述控制装置可操作用于调整所述眼科手术支撑件的位置。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述支撑件是沙发。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述支撑件是床。
15.如权利要求12所述的方法，其中，调整支撑件以使所述眼睛相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中是自动进行的，而不用手动确认。
16.如权利要求12所述的方法，其中，调整支撑件以使所述眼睛相对于所述眼睛跟踪系统的检测区的中心居中是自动进行的，但只在手动确认之后进行。
17.如权利要求12所述的方法，其中，支撑件的自动微调在所述眼睛跟踪系统的初始化期间进行。
18.如权利要求12所述的方法，其中，支撑件的自动微调在手术期间进行。
19.如权利要求12所述的方法，其中，支撑件的自动微调在设备校准期间进行。
20.如权利要求19所述的方法，其中，设备校准包括测试靶体的自动微调。
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