CN111568639A - 眼外科激光器的控制方法及治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制眼外科激光器的方法，该方法用于从人或动物角膜分离具有预定界面的体积体，该方法包括借助于控制装置控制激光器，使得其以预定的模式发射脉冲激光脉冲进入角膜，其中待分离的体积体的界面由预定模式限定，并且角膜的表面和位于角膜中的界面通过光致破裂而产生。本发明还涉及治疗装置，该治疗装置具有至少一个用于通过光致破裂来将预定角膜体积与人眼或动物眼睛的预定界面分离的眼外科激光器，以及至少一个用于所述一个或多个激光器的控制装置，形成以执行根据本发明的方法的步骤。

Description

眼外科激光器的控制方法及治疗装置
技术领域
本发明涉及用于控制眼外科激光器的方法，该方法用于从人或动物角膜分离具有预定界面的体积体。此外，本发明涉及治疗装置，该治疗装置具有至少一个用于通过光致破裂将预定角膜体积与人眼或动物眼睛的预定界面分离的眼外科激光器，以及至少一个用于该一个或多个激光器的控制装置，以及计算机程序和计算机可读介质。
背景技术
用于控制光消融眼科激光器的装置和方法是已知的。因此，国际专利申请WO 02/22003描述了一种用于确定待消融的角膜组织的面积的装置，其中，借助于对待消融角膜的相应面积进行角膜厚度测量来确定待消融的组织的体积。其中，所确定的测厚数据用于在角膜内产生用于接收相应供体角膜的床。US 6,551,306也描述了用于监视角膜上的深度消融的方法和装置。基于测厚数据，在手术过程中控制并监督相应的激光器。
然而，在这些已知的方法和装置中的缺点在于，在已知的消融方法和装置中，整个体积体借助于激光能量而蒸发。一方面，这需要相对长的治疗时间，另一方面，通过激光将相对高的能量输入到角膜中。特别地，后者可能导致去除角膜的预定体积体方面的复杂化。迄今为止，尚不能令人满意地解决已知的光消融激光器的这些缺点，例如主要在紫外线范围内发射的准分子激光器。
发明概述
因此，本发明的目的是提供一种用于控制眼外科激光的方法和治疗装置，该方法和治疗装置用于将具有预定界面的体积体与人或动物角膜分离，由此克服现有技术的缺点。
用于解决该目的的根据权利要求1的特征的通用方法，包括权利要求12的特征的通用治疗装置，以及根据权利要求15的特征的计算机程序和根据权利要求16的特征的计算机可读介质。
在相应的从属权利要求中说明了本发明的具有方便发展的有利构造，其中，该方法的有利构造被认为是治疗装置、计算机程序以及计算机可读介质的有利构造，反之亦然。
本发明的第一方面涉及用于控制眼科手术激光器的方法，用于从人或动物角膜分离具有预定界面的体积体。其中，根据本发明的方法包括借助于控制装置来控制激光器，使得其以预定模式向角膜发射脉冲激光脉冲，其中待分离的体积体的界面由预定模式限定，并且角膜的表面和位于角膜中的界面是通过光致破裂产生的。因为仅通过界面来描述和限定待分离的体积体，并且这些界面是通过光致破裂而产生的，所以可以省略体积体的全区域或全体积消融。仅通过光致破裂产生界面，使得随后可以从角膜上去除预定的体积体。还可以通过术语“界面”来理解，可以通过位于角膜和角膜表面的单个界面来限定和分离体积体。通过根据本发明的方法，一方面缩短了分离体积体的治疗持续时间，另一方面也大大减少了输入患者角膜的能量。可靠地防止了尤其是由于增加的输入角膜的能量而引起的并发症。
其中，根据本发明，角膜表面是通过最上层角膜层消融或移位和/或通过产生角膜瓣来人工地产生的眼睛表面。因此，根据本发明的方法可用于矫正眼睛的视觉障碍的多种方法。特别是在光折射角膜切除术(PRK)，上皮激光辅助角膜磨镶术(LASIK)、上皮激光辅助原位角膜磨镶术(Epi-LASIK)或经上皮光折射角膜切除术(Trans-PRK)中，可以使用用于控制眼外科激光器的本发明方法。这是一种在人工产生的角膜表面等上进行组织消融的方法。然而，与已知的用于人工角膜表面的组织消融的方法相反，控制激光器使得在根据本发明的方法中不进行角膜的预定体积体的全区域消融，而是体积体由上述界面限定，并且位于角膜中的界面是通过光致破裂产生的。
其中，存在这样的可能性，即，控制激光器，使得在角膜表面的方向上从与角膜表面隔开的体的界面开始处理预定模式。然而，也存在这样的可能性，即控制激光器，使得在与角膜的表面间隔开的体积体的界面的方向上从角膜的表面开始处理预定模式。有利地，可以决定要处理待分离的体积体的界面对应于要治疗的角膜的形貌和/或测厚构造的顺序。
在根据本发明的方法的进一步的有利构造中，与角膜表面间隔开的界面基本上横向于眼睛的光轴延伸。用术语“横向”，其中不应该理解为该界面总是必须垂直于眼睛的光轴延伸。相反，通过术语“横向”可以理解，相应的界面可以以非常不同的角度撞击在光轴上。因此，基本上横向于眼睛的光轴延伸的界面可以以45°至135°之间的角度位于光轴上。此外，该界面可以至少部分地形成为笔直的和/或弯曲的和/或波状的和/或锯齿状的和/或光滑的。也可以想到横向于眼睛的光轴的界面的其他拓扑结构以及邻接于该界面的横向界面，其也用作限定体积体的界面。
在根据本发明的方法的其他有利的设计方案中，控制激光器，使得预定的模式至少部分地圆形和/或螺旋形地消融。其中，光致破裂的开始可以通过在相应界面的中心或者在相应界面的边缘处的各个激光脉冲来实现。
在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，基于一个或多个控制数据集来限定预定的模式，其中，一个或多个控制数据集包括用于在角膜中定位和/或聚焦单个激光脉冲的控制数据。控制数据集的确定是已知的，并且特别是从要治疗的角膜的形貌和/或测厚法测量以及要矫正的视觉障碍的类型和程度得出的结果。
在根据本发明的方法的其他有利的设计方案中，待分离的体积体被形成为使得通过移除体积体来实现眼睛的屈光矫正。此外，有可能在鲍曼氏膜的上方，下方或之内或与鲍曼氏膜交叉而产生基本横向于眼睛的光轴的界面。所提及的眼睛的视觉障碍可以是近视、远视、老花眼、散光或其他眼睛的视觉障碍。
在根据本发明的方法的其他有利的设计方案中，控制装置这样构成，使得激光器发射激光脉冲，波长范围在300nm至1400nm之间，优选在900nm至1200nm之间，相应的脉冲持续时间是1fs至1ns之间，优选在10fs至10ps之间，重复频率大于10KHz，优选在100KHz和100MHz之间。这样的激光器已经在眼外科手术中用于光致破裂方法。因此，例如EP 2 211803 B1描述了一种相应的飞秒激光器，其用于在角膜内产生所谓的小透镜，其是透镜状的体积体。随后，通过其中的切口在角膜中除去由此产生的微孔。然而，在需要屈光角膜表面的方法中，在光折射角膜切除术中使用这种光致破裂性激光器代替消融有效的激光器是新的，并且在现有技术中是未知的。在根据本发明的方法中使用光致破裂性激光器还具有以下优点：不必在低于300nm的波长范围内进行角膜的照射。该范围在激光技术中被术语“深紫外线”所涵盖。由此，有利地避免了通过这些非常短的波长和高能量的光束对角膜的意外损坏。在此使用的类型的光致破裂性激光器通常将脉冲持续时间在1fs至1ns之间的脉冲激光辐射输入到角膜组织中。由此，可以在空间上狭窄地限制光学穿透所需的各个激光脉冲的功率密度，从而确保在生成界面时的高切割精度。
本发明的第二方面涉及一种治疗装置，该治疗装置具有至少一个用于通过光致破裂将预定角膜体积与人眼或动物眼睛的预定界面分离的眼外科激光器，以及至少一个用于该一个或多个激光或激光器的控制装置，控制装置形成为执行根据本发明的第一方面的方法的步骤。根据本发明的治疗装置允许可靠地避免在使用常规的消融治疗装置时出现的缺点，即相对长的治疗时间和由激光器输入到角膜中的相对高的能量。这些优点特别是通过将眼外科激光器形成为光致破裂性激光器来实现。
其中，激光器适合于发射激光脉冲，波长范围内在300nm至1400nm之间，优选在900nm至1200nm之间，相应的脉冲持续时间在1fs至1ns之间，优选在10fs至10ps之间，重复频率大于10KHz，优选在100KHz和100MHz之间。
在根据本发明的治疗装置的另一有利的设计方案中，控制装置包括至少一个用于至少临时存储至少一个控制数据集的存储装置，其中一个或多个控制数据集包括用于定位和/或聚焦角膜中的单个激光脉冲的控制数据；并且包括至少一个用于对激光器的激光束进行光束引导和/或光束整形和/或光束偏转和/或光束聚焦的光束装置。其中，所提及的控制数据集通常基于要治疗的角膜的测得的形貌和/或测厚法以及要矫正的眼睛的视觉障碍的类型而生成。
其他特征及其优点可以从第一发明方面的描述中得出，其中，每个发明方面的有利构造应被视为分别是另一个发明方面的有利构造。
本发明的第三方面涉及包括命令的计算机程序，所述命令使根据第二发明方面的治疗装置执行根据第一发明方面的方法步骤。本发明的第四方面涉及计算机可读介质，其上存储了根据第三发明方面的计算机程序。可以从第一和第二发明方面的描述中获得其他特征及其优点，其中，每个发明方面的有利构造应被认为分别是另一个发明方面的有利构造。
附图说明
根据权利要求书、附图和附图说明，本发明的其他特征是显而易见的。在说明书中上面提到的特征和特征组合以及在附图说明中下面提到的特征和/或特征组合和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以在分别规定的组合中使用，而且可以在不脱离本发明的范围的情况下以其他组合使用。因此，实施方式也应被认为是本发明所涵盖和公开的，其未在附图中明确示出并进行了说明，而是由与所说明的实施方式分离的特征组合产生并生产的。实施方式和特征组合也应被认为是公开的，因此不包括最初制定的独立权利要求的所有特征。此外，实施方式和特征组合应被认为是公开的，尤其是通过以上阐述的实施方式，其超出或偏离权利要求的关系中阐述的特征组合。其中显示了：
图1是根据本发明的治疗装置的示意图；
图2a是根据本发明的方法的第一实施方案的第一界面的产生的示意图；
图2b是根据本发明的方法的第一实施方案的待分离的体积体的产生的示意图；并且
图3是根据本发明的方法的第二实施方案的待分离的体积体的产生的示意图。
发明详述
图1示出了具有眼外科激光器18的治疗装置10的示意图，该眼外科激光器18通过光致破裂将预定角膜体积或体积体12与人或动物眼睛的角膜的预定界面14、16分离。人们认识到，除了激光器18之外还形成了用于激光器18的控制装置20，使得其以预定的模式将脉冲激光脉冲发射到角膜中，其中，待分离的体积体12的界面14、16由预定的模式限定，角膜的表面26以及位于角膜中的界面14、16是通过光致破裂产生的。
此外，人们认识到，借助于光束装置22，即光束偏转装置，例如扫描仪，由激光器18产生的激光束24在角膜表面26的方向上偏转。光束偏转装置22也由控制装置20控制，以在角膜中产生上述预定模式。
示出的激光器18是光致破裂性激光器，其被形成为发射这样的激光脉冲：波长范围在300nm至1400nm之间，优选在900nm至1200nm之间，相应的脉冲持续时间在1fs至1ns之间，优选在10ns至10ps之间，重复频率大于10KHz，优选在100KHz和100MHz之间。
另外，控制装置20包括用于至少临时存储至少一个控制数据集的存储装置(未示出)，其中一个或多个控制数据集包括用于在角膜中定位和/或聚焦各个激光脉冲的控制数据。各个激光脉冲的位置数据和/或聚焦数据是基于先前测量的角膜的形貌和/或测厚法以及要矫正的眼睛的视觉障碍而产生的。
图2a示出了根据本方法的第一实施方案的第一界面16的生成的示意图。人们认识到，借助于脉冲激光束24在角膜内产生了大致横向于眼睛的光轴30延伸的第一界面16，该脉冲激光束24经由光束偏转装置22指向角膜或角膜的表面26的方向。特别地，界面16在所谓的角膜基质内产生。其中，界面16例如可以位于所谓的鲍曼氏膜的正下方。
人们认识到，界面16大致横向于光轴30定位，其中界面16形成为弯曲的。界面16以及两个侧向界面14的构造(比较图2b)由要矫正的眼睛的视觉障碍的类型确定。其中，界面16的配置可以特别有助于眼睛的视觉障碍的矫正。
图2b示出了根据图2a中描述的本方法的第一实施方案的待分离的体积体12的产生的示意图。人们认识到，光束偏转装置22控制激光束24，使得在角膜表面26的方向上从界面16开始处理横向界面14。由此，产生横向切口，该横向切口一方面穿透界面16的端部，另一方面穿透表面26，以整体形成体积体12，使得其可以与角膜分离。
图3示出了根据本方法的第二实施方案的待分离的体积体12的产生的示意图。人们认识到，所谓的角膜瓣28是在界面16的产生以及界面14的产生之前产生的。其中，角膜瓣28可以通过机械切割装置或者也可以通过机器来产生。为了形成角膜瓣28，也可以使用激光器18。通过折回角膜瓣28，其暴露出角膜表面26，具有界面14、16的预定体积体12又可以从该角膜表面26分离。在从角膜移除体积体12之后，再次折叠角膜瓣28，并因此关闭由移除体积体12所产生的角膜内的腔。
关于图3的进一步特征的解释，我们参考图2a和2b，其中相同的特征由相同的附图标记表示。

Claims (16)

1.用于控制眼外科激光器(18)的方法，该方法用于将具有预定界面(14、16)的体积体(12)从人或动物角膜分离，该方法包括：
-借助于控制装置(20)控制激光器(18)，使得其以预定的模式将脉冲激光脉冲发射到角膜中，其中待分离的体积体(12)的界面(14、16)由预定模式限定，角膜的表面(26)和位于角膜中的界面(14、16)通过光致破裂而产生，并且其中角膜的表面(26)是通过最上层角膜层的消融或移位和/或通过角膜瓣(28)的产生人工地产生的眼睛的表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述激光器(18)，使得在角膜的表面(26)的方向上从所述体积体(12)的与角膜的表面(26)隔开的界面(16)开始处理所述预定模式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述激光器(18)，使得在所述体积体(12)的与角膜的表面(26)隔开的界面(16)的方向上从所述角膜的表面(26)开始处理所述预定模式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，与角膜的表面(26)隔开的界面(16)基本横向于眼睛的光轴(30)延伸。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述界面(16)被形成为至少部分地横向于所述眼睛的光轴(30)是直的和/或弯曲的和/或波状的和/或锯齿状的和/或光滑的。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法，其特征在于，所述界面(16)基本上横向于所述眼睛的光轴(30)以45°至135°之间的角度位于所述光轴(30)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，控制所述激光器(18)，使得所述预定模式至少部分地圆形和/或螺旋形地被消融。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于一个或多个控制数据集来定义所述预定模式，其中，一个或多个控制数据集包括用于在所述角膜中定位和/或聚焦单个激光脉冲的控制数据。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，形成待分离的体积体(12)，使得通过移除所述体积体(12)来实现眼睛的视觉障碍的校正。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述界面(16)在所述鲍曼氏膜的上方，下方或之内或与所述鲍曼氏膜交叉而基本上横向于眼睛的光轴(30)产生。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制装置(20)被形成为使得所述激光器(18)发射激光脉冲，波长范围在300nm至1400nm之间，优选在900nm至1200nm之间，相应脉冲持续时间在1fs至1ns之间，优选10fs至10ps之间，重复频率大于10KHz，优选在100KHz至100MHz之间。
12.治疗装置(10)，其具有至少一个眼外科激光器(18)，用于通过光破裂将预定的角膜体积(12)与人或动物眼睛的预定界面(14、16)分离，以及用于一个或多个激光器(18)的至少一个控制装置(20)，其形成为执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的步骤。
13.根据权利要求12所述的治疗装置，其特征在于，所述激光器(18)适合于发射激光脉冲，波长范围在300nm至1400nm之间，优选在900nm至1200nm之间，相应的脉冲持续时间在1fs至1ns之间，优选在10fs和10ps之间，重复频率大于10KHz，最好在100KHz至100MHz之间。
14.根据权利要求12或13所述的治疗装置，其特征在于，所述控制装置(20)
-包括至少一个用于至少临时存储至少一个控制数据集的存储装置，其中一个或多个控制数据集包括用于在角膜中定位和/或聚焦单个激光脉冲的控制数据；并且
-包括至少一个光束装置(22)，用于对激光器(18)的激光束(24)进行光束引导和/或光束成形和/或光束偏转和/或光束聚焦。
15.包括命令的计算机程序，所述命令使根据权利要求12至14中任一项所述的治疗装置(10)执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法步骤。
16.计算机可读介质，其上存储有根据权利要求15所述的计算机程序。
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