CN109843233A - 用于飞秒激光眼科手术对接的系统和方法 - Google Patents

用于飞秒激光眼科手术对接的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本披露提供了一种用于飞秒眼科手术的系统，其中，测量装置和相机生成数据，所述数据被处理并且用于基于所述吸附环和所述眼睛的实际位置来创建增强图片表示。所述图片表示可以包括与眼科手术相关的图形，例如膜瓣的图形或切口的图形。所述披露进一步提供了一种用于在飞秒激光眼科手术中对接吸附环的方法，所述方法包括观察并且生成与所述吸附环的位置相关的数据、生成与所述吸附环和所述眼睛的图片表示相关的数据、处理与所述观察位置和所述图片表示相关的数据以生成增强图片表示、并且在手术期间呈现所述增强图片表示。所述图片表示可以包括与眼科手术相关的图形，例如膜瓣的图形或切口的图形。

Description

用于飞秒激光眼科手术对接的系统和方法
技术领域
本披露涉及眼科手术和手术设备，更具体地涉及用于在飞秒激光眼科手术期间将吸附锥体对接在眼睛上的系统和方法。
背景技术
在眼科学中，每年对数万名患者的眼睛和附属视觉结构进行眼科手术以拯救和改善视力。然而，鉴于视力对于眼睛中的即使是很小的变化的敏感性以及许多眼结构的微小的和微妙的性质，眼科手术是难以进行的，并且即使是微小的或是不常见的手术错误的减少或手术技术的准确性的适度改善也可以在手术后对患者的视力产生巨大影响。
一种类型的眼科手术，屈光眼手术，用于矫正各种视力问题。一种常见的这种屈光手术被称为LASIK(激光辅助原位角膜磨镶术)，并且用于矫正近视和远视、散光或更复杂的屈光不正。其他眼科手术可以矫正角膜缺陷或其他问题。例如，光治疗性角膜切削术(PTK)可以用于单独地或与LASIK结合去除病变的角膜组织或角膜不规则性。另一种常见的眼科手术是去除白内障。
在LASIK、PTK、白内障手术和其他眼科手术期间，通常在诸如角膜基质或晶状体之类的眼睛内部部分上而不是在眼睛表面上进行矫正性手术。这种做法倾向于通过使矫正性手术针对眼睛的最有效部分、通过保持角膜的外部保护部分大体上完整以及出于其他原因来改善手术结果。
可以以各种方式进入眼睛的内部部分，但是频繁进入牵涉到切削角膜中的膜瓣或以其他方式切削角膜。通常通过形成聚焦的超短脉冲的飞秒激光来进行角膜切削，消除了与较慢的激光相关的周围组织的附带损伤以及与诸如刀片之类的机械切削器械相关的并发症。因此，飞秒激光可以用于在微观水平上切开组织。
飞秒激光眼科手术通常包括对接、成像、分析以及激光治疗。
在对接期间，将患者的眼睛对接至吸附锥体，以便提供压力以使患者的角膜变平(被称为扁平化)并将其保持在激光治疗的位置。不会使角膜变平的弯曲吸附锥体也可以用于对接过程。对接是敏感的过程，并且吸附锥体的正确放置对于成功的飞秒激光眼科手术是重要的。然而，当前通常通过使用者的视觉检查来引导吸附锥体的正确放置，这取决于经验和感知。
发明内容
本披露提供了一种用于飞秒激光眼科手术的系统。所述系统包括吸附环；测量装置，所述测量装置可操作用于观察所述吸附环的观察位置并且生成与所述观察位置相关的数据；相机，所述相机可操作用于生成与所述相机的检测框内的吸附环和眼睛的图片表示相关的数据；处理器，所述处理器可操作用于处理与所述观察位置和所述图片表示相关的数据以基于所述吸附环和眼睛的位置创建增强图片表示；以及显示器，所述显示器可操作用于当所述增强图片表示从所述处理器传出时接收所述增强图片表示并且在飞秒激光眼科手术期间呈现所述增强图片表示。
在除非明确排除、否则可以彼此组合的另外的实施例中：测量装置包括陀螺仪系统、超声波系统、至少一个力传感器、或其组合；相机包括多个相机(相机是自动对焦的)、眼睛跟踪系统、或其组合；显示器包括屏幕、抬头显示器、或其组合；处理器可操作用于创建增强图片表示并且显示器可操作用于实时呈现增强图片表示；处理器进一步可操作用于处理与吸附环在x-y平面中的观察位置相关的数据(所述平面被限定成与角膜的顶点大致垂直的平面)以基于吸附环的位置创建增强图片表示，并且显示器可操作用于显示增强图片表示；处理器进一步可操作用于包括与眼科手术相关的图形，其中增强图片表示被传输，并且显示器进一步可操作用于呈现包括与眼科手术相关的图形的增强图片表示；并且图形可以是膜瓣或切口的图形。
本披露进一步提供了一种用于在飞秒激光眼科手术中对接吸附环的方法。所述方法包括：使用测量装置观察吸附环在x-y平面上的观察位置，所述平面是相对于眼睛限定的；使用所述测量装置生成与所述吸附环的观察位置相关的数据；生成与相机的检测框内的所述吸附环和眼睛的图片表示相关的数据；处理与所述吸附环的观察位置相关的数据以及与所述图片表示相关的数据以基于所述吸附环和所述眼睛的实际位置创建增强图片表示；以及将所述图片表示从处理器传输到显示器，所述显示器呈现图片表示。
在除非明确排除、否则可以彼此组合的另外的实施例中：观察吸附环的观察位置包括观察影响所述观察位置、相对于所述x-y平面的倾斜；创建和传输所述增强图片表示是实时的；将所述增强图片表示从所述处理器传输到所述显示器包括传输具有与眼科手术相关的图形的所述增强图片表示；并且与眼科手术相关的所述图形是膜瓣或切口的图形。
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是飞秒激光眼科手术的系统的元件的示意图；
图2A是对接期间的眼睛的数字化处理图像，图像包括切削膜瓣的图形；
图2B是当吸附锥体对接时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切削膜瓣的图形；
图3A是对接期间的眼睛的数字化处理图像，图像包括切口图形；
图3B是当吸附锥体对接时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切口图形；
图4A是当吸附锥体对接时的眼睛的数字化处理图像，图像包括指示倾斜的图形；
图4B是当吸附锥体对接时的眼睛的数字化处理图像，图像包括的图形指示出比图4A示出的更大的倾斜度；
图5A是当吸附锥体对接时的眼睛的数字化处理图像，图像包括用图形的线条指示倾斜的图形；
图5B是当吸附锥体对接时的眼睛的数字化处理图像，图像包括的图形用图形的线条指示出比图5A示出的更大的倾斜度；
图5C是当吸附锥体对接时的眼睛的数字化处理图像，图像包括不指示倾斜的图形；
图6是用于在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接的方法的流程图。
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飞秒激光眼科手术期间将吸附锥体对接在眼睛上的系统和方法。在将吸附锥体对接在眼睛上时，吸附环首先对接在眼睛上处于x-y平面上的正确位置，所述平面被限定成与角膜的顶点大致垂直的平面，如图1所示。系统提供测量装置和相机，所述测量装置观察吸附环的观察位置并且生成与观察位置相关的数据，所述相机生成与相机的检测框内的吸附环和眼睛的图片表示相关的数据。系统进一步提供显示器和处理器，所述处理器处理与吸附环的观察位置相关的数据以及与图片表示相关的数据，以基于吸附环和眼睛的实际位置创建增强图片表示。这种增强图片表示被传输到显示器。增强图片表示可以包括与眼科手术相关的图形、例如膜瓣图形或切口图形。
图1是用于飞秒激光眼科手术中将吸附锥体120对接在眼睛上的系统100的示意图。如图所示，系统100包括吸附到眼睛101上的吸附环103，其中，晶状体102和患者接口104适配在吸附环103内。系统100进一步提供一种测量装置来观察吸附环在x-y平面中的观察位置，所述平面被限定成与角膜的顶点大致垂直的平面。测量装置可以是陀螺仪系统125、超声波系统168、至少一个力传感器122、或其任何组合。测量装置可以将与观察位置相关的数据传输到处理器175。相机130可以生成与相机的检测框内的吸附环和眼睛的图片表示相关的数据并且将与图片表示相关的数据传输到处理器175。处理器175处理接收到的与观察位置和图片表示相关的数据以基于吸附环和眼睛的实际位置创建增强图片表示。处理器175将增强图片表示传输到显示器180以便进行呈现。增强图片表示可以包括与眼科手术相关的图形。例如，切削膜瓣185的图形。与眼科手术相关的图形可以叠加或呈现在增强图片表示的任何部分上。
吸附环103可以手动或经由控制装置定位在眼睛上。如果手动定位，则吸附环可以直接或通过抓握装置、例如钳子来抓握。如果经由控制装置定位，则吸附环可以连接到电子控制组件上。电子控制组件可以用于调整吸附环的位置而不用手动抓握吸附环。
测量装置120可以是缆线连接或无线系统。如果是无线的，则测量装置120可以包括接收器和能够将感测到的数据传输到接收器的传感器。测量装置可以是陀螺仪系统125、超声波系统168、至少一个力传感器122、或其任何组合。如图1所示，无线陀螺仪系统125可以观察吸附环在x-y平面的观察位置并且将与观察位置相关的数据传输到处理器175。超声波系统168可以通过评估声音传播所用的时间量来检测并且测量吸附环的至少三个位置的距离。超声波系统168将与观察位置相关的数据传输到处理器175。一旦吸附锥体120与患者接口104接触(所述患者接口附接到吸附环上)，力传感器122可以检测接触点并且将与检测的接触点相关的数据传输到处理器175。
相机130生成与相机的检测框内的吸附环和眼睛的图片表示相关的数据、并且将数据传输到处理器175。相机130可以是一个或多个相机。相机130可以是眼睛跟踪系统。相机130可以是自动对焦的，这将允许其检测吸附环与眼睛之间的间隔距离并且根据间隔距离调整焦点。图1中示出两个相机。相机130可以按这种方式安排，即吸附环的位置可以被处理器175立体地检测。处理器175还可以通过物体识别来检测吸附环的位置。吸附环可以包括标记105以辅助检测和评估。
处理器175接收并且处理来自测量装置和相机130的数据。处理器175处理吸附环在x-y平面中的观察位置的数据以及与相机的检测框内的吸附环和眼睛的图片表示相关的数据，以便基于吸附环和眼睛的实际位置创建增强图片表示。
图片表示可以进一步包括与眼科手术相关的图形。例如，切削膜瓣185的图形、或制作切口的图形，如图3所示。切削膜瓣的图形可以用于手术过程需要进入大面积角膜的情况。制作切口的图形可以用于手术过程需要进入眼睛的内部结构、例如角膜的情况。图形可以叠加或呈现在图片表示的任何部分上。处理器175将图片表示传输到显示器180以在眼科手术期间呈现。
处理器175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175可以解释和/或执行存储在存储器中的程序指令和/或处理存储在存储器中的数据。存储器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。
如图1所示，显示器180呈现了吸附环在x-y平面181中的位置的图片表示，包括切削膜瓣185的图形。切削膜瓣185的图形指示了吸附环相对于使用者选择的定中心轴线居中。例如，吸附环可以相对于眼睛182的中心或相对于患者的视轴居中。因为患者的视轴通常不穿过患者眼睛的绝对中心，因此吸附环可以相对于患者的视轴居中，所述视轴作为眼睛的中心的替代物。这些图片表示中的一个或多个可以在飞秒激光眼科手术期间实时呈现在显示器180上。显示器180可以包括多个显示器，并且可以是屏幕、抬头显示器、或组合。
图2A是对接期间的眼睛的数字化处理图像，图像包括切削膜瓣的图形205。图形指示出吸附环103在被吸附到眼睛上时在x-y平面上不居中。虽然吸附环103可以相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛210的中心)居中，但是如图所示，吸附环仍可以相对于飞秒激光的光学中心不居中。
图2B是当吸附锥体对接到眼睛上时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切口图形205。图形指示出吸附环103相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛210的中心)和飞秒激光的光学中心居中。
图3A是对接期间的眼睛的数字化处理图像，图像包括切口图形305。图形指示出吸附环103在被吸附到眼睛上时在x-y平面上不居中。虽然吸附环103可以相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛310的中心)居中，但是如图所示，吸附环仍可以相对于飞秒激光的光学中心不居中。
图3B是当吸附锥体对接到眼睛上时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切口图形305。图形指示出吸附环103相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛310的中心)和飞秒激光的光学中心居中。
图4A是当吸附锥体对接到眼睛上时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切削膜瓣的图形405。图像指示出吸附环103相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛410的中心)和飞秒激光的光学中心居中。但是，角度415指示出吸附环相对于x-y平面倾斜。角度415可以指示出吸附环相对于x-y平面向上或向下倾斜。
图4B是当吸附锥体对接到眼睛上时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切削膜瓣的图形405。图像指示出吸附环103相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛410的中心)和飞秒激光的光学中心居中。但是，角度415指示出吸附环相对于x-y平面倾斜，倾斜度大于图4A示出的倾斜度。角度415可以指示出吸附环相对于x-y平面向上或向下倾斜。
图5A是当吸附锥体对接到眼睛上时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切削膜瓣的图形505。图像指示出吸附环103相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛510的中心)和飞秒激光的光学中心居中。但是，比图形的剩余部分粗的图形线515指示出吸附环在线515的方向上相对于x-y平面倾斜。图形线515可以指示出吸附环相对于x-y平面向上或向下倾斜。
图5B是当吸附锥体对接到眼睛上时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切削膜瓣的图形505。图像指示出吸附环103相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛510的中心)和飞秒激光的光学中心居中。但是，比图形的剩余部分粗的图形线515指示出吸附环在线515的方向上相对于x-y平面倾斜。图5B中的图形线515比图5A中的图形线515粗，这指示出相对于x-y平面的倾斜度在图5B中比在图5A中更大。图形线515可以指示出吸附环相对于x-y平面向上或向下倾斜。
图5C是当吸附锥体对接到眼睛上时的眼睛的数字化处理图像，图像包括切削膜瓣的图形505。图像指示出吸附环103相对于使用者选择的定中心轴线(在此，眼睛510的中心)和飞秒激光的光学中心居中。所有图形线粗细相同，这指示出吸附环相对于x-y平面不倾斜。
图6是用于在飞秒激光眼科手术中将吸附环对接在眼睛上的方法的流程图。在步骤605中，观察吸附环在x-y平面中的观察位置，所述平面是相对于眼睛限定的。在步骤610中，生成与吸附环的观察位置相关的数据。在步骤615中，生成与相机的检测框内的吸附环和眼睛的图片表示相关的数据。在步骤620中，处理与观察位置相关的数据以及与图片表示相关的数据，并且在步骤625中，基于吸附环和眼睛的实际位置创建增强图片表示。
在步骤630中，确定是否包括与眼科手术相关的图形。如果不包括与眼科手术相关的图形，那么在650中，传输用于呈现在步骤625中创建的不包括图形的增强图片表示。如果包括与眼科手术相关的图形，那么在655中，传输用于呈现在625中创建的包括图形的增强图片表示。切削膜瓣的图形可以用于手术过程需要进入大面积角膜的情况。制作切口的图形可以用于手术过程需要进入眼睛的内部结构、例如角膜的情况。
如上文在图4和图5中描述的，图形还可以包括角度、图形的特定区段上的较粗或颜色较深的边界、或其他符号，以指示吸附环相对于x-y平面倾斜。用于指示倾斜的这种角度、较粗或颜色较深边界、或其他符号可以通过评估与吸附环相对于x-y平面的观察位置相关的数据来生成。图形可以被配置用于指示相对于x-y平面向上或向下倾斜。例如，如图4A所示，图形可以包括角度415来指示吸附环相对于x-y平面倾斜，并且如图4B所示，较大角度415指示为较大程度的倾斜。相似地，例如，图5A示出的图形在一个区段515上包括变粗/颜色加深的边界，以指示吸附环在区段515的方向上相对于x-y平面倾斜。图5B在相同区段上包括更粗/颜色更深的边界515，以指示还是在区段515的方向上相对于图5A的倾斜度更大。
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)

1.一种用于飞秒激光眼科手术的系统，所述系统包括：
吸附环；
测量装置，所述测量装置可操作用于观察所述吸附环的观察位置并且生成与所述观察位置相关的数据；
相机，所述相机可操作用于生成与所述相机的检测框内的所述吸附环和眼睛的图片表示相关的数据；
处理器，所述处理器可操作用于处理与所述观察位置相关的数据以及与所述图片表示相关的数据以基于所述吸附环和所述眼睛的实际位置创建增强图片表示；以及
显示器，所述显示器可操作用于当所述增强图片表示从所述处理器传出时接收所述增强图片表示并且在飞秒激光眼科手术期间呈现所述增强图片表示。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述吸附环包括标记以辅助所述相机的检测或观察。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述吸附环与吸附锥体接触，所述吸附锥体包括至少一个力传感器，所述至少一个力传感器可操作用于观察接触的观察点并且生成与所述接触的观察点相关的数据。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述测量装置是缆线连接的或无线的装置。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述测量装置包括缆线连接的陀螺仪传感器、或无线陀螺仪传感器以及无线陀螺仪接收器。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述测量装置包括超声波系统。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述相机包括眼睛跟踪系统，所述眼睛跟踪系统可操作用于通过立体检测观察所述吸附环在x-y平面上的对齐。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述相机包括眼睛跟踪系统，所述眼睛跟踪系统可操作用于通过物体识别来观察所述吸附环在x-y平面上的对齐。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述相机包括自动对焦相机。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理器可操作用于创建所述增强图片表示并且所述显示器可操作用于实时呈现所述增强图片表示。
11.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步可操作用于创建所述增强图片表示并且所述显示器可操作用于呈现所述增强图片表示，包括与眼科手术相关的图形。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述图形是膜瓣的图形。
13.如权利要求11所述的系统，其中，所述图形是切口的图形。
14.如权利要求1所述的系统，其中，所述显示器包括屏幕、抬头显示器或其组合。
15.一种在飞秒激光眼科手术中对接吸附环的方法，所述方法包括：
使用测量装置观察吸附环在x-y平面中的观察位置，所述平面是相对于眼睛限定的；
使用所述测量装置生成与所述吸附环的观察位置相关的数据；
生成与相机的检测框内的所述吸附环和眼睛的图片表示相关的数据；
处理与所述吸附环的观察位置相关的数据以及与所述图片表示相关的数据以基于所述吸附环和所述眼睛的实际位置创建增强图片表示；以及
将所述增强图片表示从所述处理器传输到显示器，所述显示器呈现所述图片表示。
16.如权利要求15所述的方法，其中，观察吸附环的观察位置包括观察影响所述观察位置、相对于所述x-y平面的倾斜。
17.如权利要求15所述的方法，其中，创建和传输所述增强图片表示是实时的。
18.如权利要求15所述的方法，其中，将所述增强图片表示从所述处理器传输到所述显示器包括传输具有与眼科手术相关的图形的所述增强图片表示。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述图形是膜瓣的图形
20.如权利要求15所述的方法，其中，所述图形是切口的图形。
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