CN114072111A - 用于眼睛激光手术和治疗处理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开的是用于针对眼睛的组织的再生的激光微穿孔的系统、设备和方法，例如关于结缔组织的老化和通过巩膜再生使结缔组织再生。本文所公开的系统、设备和方法恢复眼睛的生理功能，包括通过与眼睛的自然调节相关联的自然生理和生物力学现象来恢复生理调节或生理假调节。在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗离轴眼部组织或位于不同于视轴或远离眼睛的凝视的眼睛的瞳孔引导的眼睛区域中的眼部组织。

Description

用于眼睛激光手术和治疗处理的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月4日提交且题为“SYSTEMS AND METHODS FOR OCULAR LASERSURGERY AND THERAPEUTIC TREATMENTS（用于眼睛激光手术和治疗处理的系统和方法）”的美国临时申请号62/843,403的优先权，其全部内容和公开通过引用并入本文。

本申请涉及在美国申请号15/942,513（2018年3月31日提交），PCT申请号PCT/US18/25608（2018年3月31日提交），台湾申请号108111355（2019年3月29日提交），美国申请号11/376,969（2006年3月15日提交），美国申请号11/850,407（2007年9月5日提交），美国申请号11/938,489（2007年11月12日提交），美国申请号12/958,037（2010年12月1日提交），美国申请号13/342,441（2012年1月3日提交），美国申请号13/709,890（2012年12月10日提交），美国申请号14/526,426（2014年10月28日提交），美国申请号14/861,142（2015年9月22日提交），美国申请号15/365,556（2016年11月30日提交），美国申请号16/599,096（2019年10月10日提交），美国申请号11/850,407（2007年9月5日提交）和美国申请号14/213,492（2014年3月14日提交），美国申请号16/258,378号（2019年1月25日提交），美国申请号15/638,308（2017年6月29日提交），美国申请号16/702,470（2019年12月3日提交），美国申请号15/638,346（2017年6月29日提交）中公开的主题，其中每个通过引用全部并入本文。

技术领域

本文所描述的主题总体上涉及用于激光微穿孔的系统、方法、治疗和设备，并且更特别地涉及用于眼组织的激光眼部微穿孔再生（具体而言关于结缔组织的老化，通过眼部或巩膜再生的结缔组织的再生）的系统、方法和设备。

背景技术

眼睛是一种生物力学结构，是一个复杂的感觉器官，其包含负责视觉功能和眼部生物转运的复杂肌肉，引流和流体机制。调节系统为眼器官中的主要移动系统，促进眼睛中的许多生理和视觉功能。调节系统的生理作用是围绕眼器官移动房水、血液、营养物、氧气、二氧化碳和其他细胞。一般而言，老视者的调节能力的丧失具有许多促成的晶状体以及受增长年龄影响的晶状体外和生理因素。随着年龄的增加的眼部硬度在这些眼部结构上产生压力和应力，并且可影响调节能力，该调节能力可以生理过程的下降的生物力学效率的形式来影响眼睛，所述生理过程包括视觉调节，房水流体动力学，玻璃体流体动力学和眼部脉动血流（仅举几例）。目前程序仅通过一些人工手段（诸如通过屈光激光手术，自适应光学件或角膜或眼内植入物）来操纵光学件，其在眼睛的一个光学件中交换功率并且忽略其它光学件和保持调节机制的生理功能的重要性。

另外，巩膜中的当前植入设备在调节时获得力学效应。它们并不考虑“孔”，“微孔”的效应，或在3D组织中创建具有中心六边形或圆形或多边形的孔的矩阵阵列。因此，当前程序和设备未能恢复正常眼部生理功能。

因此，存在对考虑“孔”的效应或在三维（3D）组织中创建具有中心六边形或圆形或多边形的孔的晶格或矩阵阵列的用于恢复正常眼部的生理功能的系统和方法的需要。

发明内容

公开的是用于针对眼组织的再生（例如关于结缔组织的老化和通过巩膜再生使结缔组织再生）的激光微穿孔的系统、设备和方法。本文所公开的系统、设备和方法恢复眼睛的生理功能，包括通过与眼睛的自然调节相关联的自然生理和生物力学现象来恢复生理调节或生理假调节。在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗离轴眼部组织或在不同于视轴或远离眼睛的凝视的眼睛的瞳孔指向的眼睛区域中的眼部组织。

在一些实施例中，本公开可包括用于将微穿孔医学治疗递送至生物组织以改善眼睛的生物力学的系统，所述系统包括：控制器；激光头系统，其包括：外壳，用于在不与患者的视轴对准的治疗轴上生成激光辐射束的激光子系统（其可操作用于在表面下烧蚀医学治疗中使用以创建改良生物力学的孔图案）和可操作以使激光辐射束聚焦到目标组织上的透镜；眼睛追踪子系统，其用于追踪眼睛的界标和移动；深度控制子系统，其用于控制目标组织上的烧蚀或微穿孔的深度；并且其中该控制器可操作以控制包括俯仰移动、旋转移动和横偏移动中的至少一个的激光子系统的移动。

在一些实施例中，系统还可以包括扫描系统，其通信地耦合至眼睛追踪子系统和深度控制子系统以在目标组织的区域上扫描焦点。系统还可包括用于识别眼睛的生物结构或位置的避免子系统以及一个或多个绕射分束器。

在一些实施例中，孔图案可包括相同大小，形状和深度的孔；或者孔图案可包括不同大小，形状和深度的孔。孔图案可包括具有相等距离的孔。孔图案可包括具有不同距离的孔，并且其中孔图案至少紧密堆积或镶嵌或隔开。

孔的深度可与总激光能量成比例。

在一些实施例中，本公开可包括将微穿孔医学治疗递送至生物组织以改善眼睛的生物力学的方法，其包括：通过激光子系统生成在表面下烧蚀医学治疗中在不与患者的视轴对准的治疗轴上的治疗光束以创建改良生物力学的孔图案；通过眼睛追踪子系统来监视针对治疗光束的应用的眼睛位置；通过控制器控制包括俯仰移动、旋转移动和横偏移动中的至少一个的激光子系统的移动；并且通过透镜将治疗光束聚焦到目标组织上。

该方法可进一步包括通过由深度控制子系统来控制目标组织上的烧蚀或微穿孔的深度；并且通过以通信方式耦合至眼睛追踪子系统和深度控制子系统的扫描系统来在目标组织的区域上扫描焦点。

在检查下面各图和详细描述时，本发明的其他特征和优点对本领域技术人员而言是或将变得显而易见，其作为示例图示本发明的原理。

本文详细地描述的用于激光眼部微穿孔的系统、设备和方法是示例性实施例并且不应被视为是限制性的。在检查下面各图和详细描述时，本文所描述的主题的其他配置、方法、特征和优点对于本领域技术人员而言将是或将变得显而易见。旨在所有此类另外的配置、方法、特征和优点包括在本说明书内，在本文描述的主题的范围内，并且受随附的权利要求保护。在权利要求中缺少那些特征的明确记载的情况下，示例实施例的特征绝不应被解释为限制所附权利要求。

附图说明

本文阐述的主题的细节（关于其结构和操作两者）可通过由研究附图而显而易见，其中类似参考数字指的是类似部分。各图中的部件不一定按比例，改为将重点放在说明主题的原理上。此外，所有说明旨在传达以下概念：其中可以示意地而非字面地或精确地说明相对大小、形状和其他详细属性。

图1说明眼睛的一般解剖结构。

图2说明眼睛形状和IOP。

图3说明根据本公开的一些实施例的后治疗区的示例。

图4和5说明根据本公开的一些实施例在微穿孔中治疗的示例性组织。

图6说明根据本公开的一些实施例的监视烧蚀脉冲之间的眼睛运动的另一示例性OCT深度方法。

图7至17说明根据本公开的一些实施例的示例性激光系统。

图18说明根据本公开的一些实施例的激光系统的示例性过程。

图19至25说明根据本公开的一些实施例的激光系统的示例性工作流。

图26说明根据本公开的一些实施例的生成孔阵列的示例性过程。

图27说明根据本公开的一些实施例的生成孔阵列的另一示例性过程。

图28和29说明根据本公开的一些实施例的具有FPGA架构的示例性激光系统。

图30说明根据本公开的一些实施例的激光系统的另一示例性过程。

图31说明根据本公开的一些实施例的具有单一扫描镜的示例性激光系统。

图32说明根据本公开的一些实施例的具有优化脉冲参数的能力的示例性激光系统。

图33说明根据本公开的一些实施例的具有OCT成像/OCT深度控制的示例性激光系统。

图34说明根据本公开的一些实施例的利用猪眼睛的OCT深度控制信号的示例。

图35说明根据本公开的一些实施例的示例性OCT测量。

图36说明根据本公开的一些实施例可包括用于双OCT/DC和扫描OCT成像子系统的OCT控制系统的激光系统。

图37说明根据本公开的一些实施例可包括具有整合式的OCT/DC和扫描OCT成像子系统的OCT控制系统的激光系统。

图38至42说明根据本公开的一些实施例的OCT系统内的组合和/或共用部件的示例。

图43至46说明根据本公开的一些实施例的治疗巩膜组织的激光系统，其中OCT扫描系统可提供治疗区域的2D剖视图和3D等距视图两者。

图47至49说明根据本公开的一些实施例的示例性眼睛追踪过程。

图50和51说明根据本公开的一些实施例的提供给医生的示例性功能。

图52说明根据本公开的一些实施例的示例性治疗区域。

图53说明根据本公开的一些实施例的包括将眼睛表面上扫描的OCT/DC光束组合以便映射解剖特征的单一扫描镜的激光系统。

图54说明根据本公开的一些实施例的其他示例性治疗区域。

图55说明根据本公开的一些实施例的相对于施莱姆氏管和解剖学角膜缘的示例性治疗位置。

图56说明根据本公开的一些实施例的提供用于眼睛追踪，面部特征识别，治疗对准的图像的照相机系统。

图57说明根据本公开的一些实施例的可在多个轴上机动以将视场图像对准至目标区域的镜子。

图58说明根据本公开的一些实施例的较高放大率下的示例性显微镜图像以检查治疗区域。

图59至61说明根据本公开的一些实施例的包括可对治疗区域和周围特征进行成像的照相机的激光系统。

图62至66说明根据本公开的一些实施例的微切除的示例性矩阵阵列。

图67和68说明根据本公开的一些实施例的相对于角膜缘的治疗区域。

图69说明根据本公开的一些实施例的较高放大率下的示例性显微镜品质照相机图像以检查相对于角膜缘的治疗区域。

图70说明根据本公开的一些实施例的来自TOF照相机的示例性3D图像。

图71和72说明根据本公开的一些实施例的包括提供固定点的激光头系统的示例性激光系统。

图73至85说明根据本公开的一些实施例的示例性激光头系统。

图86和87说明根据本公开的一些实施例的采用绕射分束器（DBS）的示例性激光系统。

图88和89说明根据本公开的一些实施例的示例性眼睛对接系统。

图90说明根据本公开的一些实施例的具有激光头系统的示例性激光系统，其中患者可在坐位中。

图91至94说明根据本公开的一些实施例的围绕视轴的多个离轴治疗区域形状和位置。

图95说明根据本公开的一些实施例的描述为离解剖学角膜缘（AL）的外边缘5个不同距离的5个关键区的示例性治疗图案。

图96说明根据本公开的一些实施例的前治疗区的示例。

图97说明根据本公开的一些实施例的描述为离解剖学角膜缘（AL）的外边缘5个不同距离的5个关键区的另一示例性治疗图案。

图98至100说明根据本公开的一些实施例的前治疗区的其他示例。

图101至104说明根据本公开的一些实施例的后治疗区的其他示例。

图105至108说明根据本公开的一些实施例的圆形或正方形孔或其他形状的斑点。

图109至111说明根据本公开的一些实施例的针对各个微孔或多个孔的矩阵两者的多个图案、脉冲、嵌合、形状和大小。

图112至115说明根据本公开的一些实施例的示例性经验数据。

图116说明根据本公开的一些实施例的微孔的示例性组织学。

图117至119说明根据本公开的一些实施例的示例性不交联图像。

图120说明根据本公开的一些实施例的示例性治疗圆顶激光（Treatment DomeLaser）指向设计。

图121至125说明根据本公开的一些实施例的示例性光学部件。

图126和127说明根据本公开的一些实施例的被配置成治疗具有组合OCT扫描与OCT深度控制功能的单一扫描镜的巩膜组织的示例性激光系统。

图128-132说明根据本公开的一些实施例的其他示例性光学部件。

图133说明根据本公开的一些实施例的包括患者台或座椅的激光系统。

图134和135说明根据本公开的一些实施例的包括患者头靠的激光系统。

图136至138说明根据本公开的一些实施例的示例性窥镜。

图139说明根据本公开的一些实施例的组织烧蚀的示例性表面下图像。

具体实施方式

下面描述的各图说明所描述的发明以及其优选的最佳模式实施例中的至少一个中所使用的方法，在以下描述中进一步详细地对其定义。在不脱离本文所描述事物的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以能够对其作出变更和修改。虽然本发明容许有许多不同形式中的实施例，但是在附图中示出并且将在本文中详细地描述本发明的优选实施例，并且理解到本公开被视为本发明的原理的例证且不旨在将本发明的宽泛方面限制到所说明的实施例。关于本文提供的任何实施例描述的全部特征、元件、部件、功能和步骤旨在是自由地可组合的并且是用来自任何其它实施例的那些可替代的，除非另外声明。因此，应该理解的是所说明的事物仅仅为了示例的目的而阐述，并且不应被视为对本发明的范围的限制。

一般而言，本公开的系统和方法考虑孔填充技术与在三维（3D）中创建孔的矩阵的组合。在矩阵3D组织架构中的具有特定深度，大小和布置的孔在组织矩阵内生产可塑性行为。这影响眼部组织（例如巩膜组织）的生物力学特性，允许其更柔韧。已知包含弹性蛋白的结缔组织为“柔韧的”且意指具有弹性。实际上，巩膜具有自然黏弹性。

本公开的系统、设备和方法可包括用于眼组织的再生（例如关于结缔组织的老化和通过由巩膜再生使结缔组织再生）的激光微穿孔。本文所公开的系统、设备和方法恢复眼睛的生理功能，包括通过与眼睛的自然调节相关联的自然生理和生物力学现象来恢复生理调节或生理假调节。

在一些实施例中，系统可包括显示器，所述显示器包括在激光模块中以观察组织区域（医生显示器），控制&安全性（还参见下文），其包括激光供应器，电子和运动控制平台以及安全性，对于基站的直接接口。系统还可以包括运动台：定位特定区域中的激光器，光学件和扫描仪的平移台-激光器和光学件可以包括3微米模块和光束形成光学件；避免太深烧蚀的深度控制系统；眼睛追踪模块；针对操作者安全性的抽吸和层流。该系统可包括与用于微孔阵列生成的眼睛追踪同步的光束偏转；其它部件和特征可包括例如用于视觉的照相机单元。基站可以是智能可移动基站，其可包括用于控制和安全性的操作者显示器；对于不同模块的功率分布；激光系统的水冷却；可选择的脚踏；与外部世界的通信接口；调试；更新和其他特征，以及国际操作的宽广范围电源的主要供应。

如上文所提及的，在一些实施例中，本公开的所描述的系统、方法和设备可包括：创建调节机制的有限元模型，其包括七个主要悬韧带路径和三个睫状肌段；通过与先前公布的在调节期间的睫状肌和晶状体运动的实验测量的比较而校正和验证模型；以及使用模型来研究悬韧带解剖结构和睫状肌架构对健康调节功能的影响。模型可包括晶状体和晶状体外结构的几何形状，以及利用新颖悬韧带张力和肌肉收缩驱动调节的模拟。

在一些实施例中，本公开的所描述的系统，方法和设备可包括使用由所述组织（其中配置基于数学算法）上的穿孔组成的矩阵形成的复合体来改变生物组织的生物力学特性的方法。生物组织的生物力学特性中的变化与以下有关：弹性，减震，回弹性，力学阻尼，柔韧性，刚度，硬度，配置，对准，变形，移动性和/或所述组织的体积。穿孔的矩阵形成可允许具有跨介质的各向同性弹性常数的范围的所述组织上的非单调力变形关系。每个矩阵形成可在列长度与行长度之间创建线性代数关系，其中所述组织的每个穿孔具有持续线性向量空间（具有直到N的导数）。其中N为无限数。复合体可创建总表面积，其中每个穿孔与所述组织的总表面积具有成比例关系。复合体还可布置成实现力、应力和应变的平衡，并减少矩阵形成与穿孔之间的剪切效应。每个穿孔可切除在组织上定义点晶格的所述组织的体积，其中经切除体积的优选的形状为圆柱形。矩阵形成由具有或不具有重复图案的镶嵌组成，其中镶嵌为欧几里德的，非欧几里得的，规则的，半规则的，双曲线的，抛物面的，球形的或椭圆形的和其任何变型。每个穿孔可与每个矩阵形成内的其他穿孔和矩阵的复合体单独地具有线性关系。通过计算穿孔之间的位置矢量的数学阵列，镶嵌直接或间接地与组织之间的应力及剪切应变原子关系有关。原子关系为由每个穿孔移除的体积与被视为数学算法的要素的生物力学特性的变化的可预测关系。经移除的体积的可预测关系可为互斥的。镶嵌可为正方形，其可再分成等角圆或多边形至n的导数的镶嵌。在一些实施例中，数学算法使用因子Φ或φ来找到矩阵的最高效置放以改变所述组织的生物力学特性。因子Φ或φ可为1.618 （4个有效数位），表示相对于所有其他向量长度具有最短长度的晶格中的横跨向量集合的任何分数。在一些实施例中，权利要求1的数学算法包括生物组织的平面与矩阵中和外部的相邻组织的任何边界或分区、平面及空间之间的非线性双曲线关系。

激光系统的各种实施例描述于美国申请号15/942,513号（2018年3月31日提交），PCT申请号PCT/US18/25608（2018年3月31日提交），台湾申请号108111355（2019年3月29日提交），美国申请号11/376,969（2006年3月15日提交），美国申请号11/850,407（2007年9月5日提交），美国申请号11/938,489（2007年11月12日提交），美国申请号12/958,037（2010年12月1日提交），美国申请号13/342,441（2012年1月3日提交），美国申请号13/709,890（2012年12月10日提交），美国申请号14/526,426（2014年10月28日提交），美国申请号14/861,142（2015年9月22日提交），美国申请号15/365,556（2016年11月30日提交），美国申请号16/599,096（2019年10月10日提交），美国申请号11/850,407（2007年9月5日提交）和美国申请号14/213,492（2014年3月14日提交），美国申请号16/258,378（2019年1月25日提交），美国申请号15/638,308（2017年6月29日提交），美国申请号16/702,470（2019年12月3日提交），美国申请号15/638,346（2017年6月29日提交）中，其全部并入本文中。

眼部硬度和眼部生物力学对年龄相关老花眼的发病机理的影响在本文中是重要方面。在本文中进行描述以使用本公开的系统和方法来修改眼部结缔组织的结构刚度，即眼睛的巩膜。

介绍

为了更好地了解本公开，将简要地描述眼部调节，眼部硬度，眼部生物力学和老花眼。一般而言，老花眼的调节能力的丧失具有许多起作用的晶状体以及晶状体外和生理因素，其受增长年龄的影响。随着年龄而增加的眼部硬度在这些眼部结构上产生应力和应变，且可影响调节能力。总体而言，理解眼部生物力学、眼部硬度及调节的丧失的影响可产生新的眼科治疗范例。通过提供解决随着年龄而出现的调节丧失的临床表现的真实病因的至少一个手段，巩膜疗法可对于治疗老花眼的生物力学缺陷具有重要作用。调节丧失的效应对眼睛的生理功能具有影响，眼睛的生理功能包括但不限于：视觉调节、房水流体动力学、玻璃体流体动力学及眼部脉动血流。使用本公开的系统和方法来恢复眼部结缔组织的更柔韧生物力学特性是安全的程序，并且可恢复老年人的调节能力。

调节已传统上描述为眼睛的晶状体动态地改变屈光能力以调整到各种距离的能力。最近，已更好地将调节描述为具有晶状体和晶状体外部件两者的复杂生物力学系统。这些部件与眼器官中的许多解剖学和生理结构同步地操作以不仅协调与调节一起发生的视觉表现，而且协调与眼器官一体化的生理功能，诸如房水流体动力学和眼部生物转运。

生物力学为生物系统中力的起源和效应的研究。生物力学在眼科中已保持未充分利用。此生物力学范例值得延伸至错综复杂的眼器官的解剖学结缔组织。理解眼部生物力学（因为它与调节有关）可允许更全面地了解此主要移动系统对整个眼器官功能的作用，同时维持视觉任务的光学品质。

眼睛是一种生物力学结构，是复杂的感觉器官，其包含负责视觉功能及眼部生物转运的复杂肌肉、引流及流体机制。调节系统是眼器官中的主要移动系统，便于眼睛中的许多生理及视觉功能。调节系统的生理作用为围绕眼器官移动房水、血液、营养物、氧气、二氧化碳及其他细胞。另外，它充当神经反射回路且本质上为眼器官的“心脏”，该神经反射回路对通过角膜及晶状体接收的光学信息作出响应以微调遍及视觉范围的聚焦力。

图1说明眼睛的一般解剖结构，其将有助于本文中的讨论。图2说明眼睛形状及IOP。

生物力学（包括眼部生物力学）的进一步讨论，其在眼器官的病理生理，眼睛，巩膜手术中的生理调节中的关键作用；睫状肌在眼器官的许多功能（包括调节和房水流体动力学（流出/流入，pH调节和IOP））中的关键作用详细地描述于美国申请号15/942,513，台湾申请号108111355和PCT申请号PCT/US18/25608中，其全部并入本文。

美国申请号15/942,513，台湾申请号108111355和PCT申请号PCT/US18/25608进一步描述巩膜激光再生（例如图1A-1至图1A-7中和美国申请15/942,513中的其对应描述），眼部硬度（包括巩膜和角膜的眼睛外眼部结构的“刚度”）在阻碍调节装置中的作用。这些描述全部并入本文。

本公开的系统和方法考虑孔填充技术与在三维中创建孔的矩阵的组合。在矩阵3D组织架构中的具有特定深度，大小和布置的孔在组织矩阵内产生可塑性行为。这影响巩膜组织的生物力学特性，允许它更加柔韌。多个孔可创建于矩阵3D架构中，阵列图案中或（多个）晶格中。可支持各种微穿孔特征。这些可包括体积，深度，密度等等。

应注意，虽然本文中的示例描述巩膜组织的治疗，但是本公开的系统也可配置成治疗其他眼部组织和组织。

图4和5说明微孔和巩膜，以及微穿孔中所治疗的组织的示例。

图62至66说明使用本公开的系统和方法于四个斜象限中的微切除的示例性矩阵阵列。

美国申请号15/942,513中的图2G说明治疗之后恢复的眼部顺应性，下降巩膜阻力，增大的睫状体产生力及恢复的动态调节的示例性图形表示。

矩阵形状可以以多个尺寸、大小、形状、几何形状、分布及面积来布置。矩阵形状可以为规则的或不规则的。在一些实施例中，创建圆形，四面体形或中心六边形形状可以是有利的。为了在矩阵内创建中心六边形，必须存在一系列“孔”，所述“孔”具有特定组成，深度和与矩阵中的其他“孔”以及矩阵中的孔之间的空间组织的关系。也需要相当大量的组织深度（例如至少85%）来获得整个矩阵遍及整个圆形或多边形的尺寸的完全效应。组织内的矩阵包含圆形或多边形。无论矩阵内的多个斑点如何，圆形或多边形的中心角保持相同。这是本公开的系统和方法的基本部件，因为它们利用具有圆形或多边形的矩阵，该矩阵包括矩阵或晶格中的孔图案的独特关系和特性。

圆形或多边形的中心角是圆形或多边形的中心与其侧边中之一的对边角。不管圆形或多边形的侧边的数目如何，圆形或多边形的中心角保持相同。

巩膜中的当前植入设备在调节时获得力学效应。当前设备或方法不考虑“孔”的效应或在3D组织中创建具有中心六边形或圆形或多边形的孔的矩阵阵列。本公开的系统和方法可在生物组织中创建孔矩阵阵列，以允许改变组织自身的生物力学特性，从而对眼睛的生物功能创建力学效应。在一些实施例中，矩阵中的“孔”的主要要求可为圆形或多边形。

按照定义，圆形或多边形可具有任何数目的侧边，并且3D中的圆形或多边形的面积、周长和尺寸可在数学上测量。在规则圆形或多边形情况下，中心角为圆形或多边形的中心由圆形或多边形的任何二个相邻顶点形成的角度。如果将从任何二个相邻顶点至中心绘制线，则其将形成中心角。因为圆形或多边形是规则的，所以所有中心角是相等的。选择哪一个侧边并不重要。所有中心角将总计达360°（完整圆），因此中心角的测量为360除以侧边的数目。或者如下面的公式：

中心角=360/n度，其中n为侧边的数目。

因此，中心角的度量仅取决于侧边的数目，而并非圆形或多边形的大小。

如本文中所使用的，圆形或多边形不限于“规则的”或“不规则的”。圆形或多边形是几何形状中最全覆盖的形状中之一个。从简单三角形，通过正方形，矩形，梯形，至十二边形及更多。

圆形或多边形（包括类型和特性）的进一步描述还于例如美国申请号15/942,513中讨论并且并入本文。

本文的一些实施例说明矩阵阵列内的多个圆形或多边形。每个可以影响CT（相干断层扫描）。它们可以包含足够的孔以允许“中心六边形”。正方形/菱形形状可以是显而易见的。如下面的公式：

其中：s为任何侧边的长度

其简化为：

其中：s为任何侧边的长度。

本文所描述的“孔”可具有特定形式，形状，组成和深度。孔前进通过3维组织，气体，液体或微观粒子可通过该组织。孔可具有任何大小，形状，并且可隔开一部分或可镶嵌。应注意，虽然本文中的某些示例将孔称为微孔，但是术语微孔并不意味着是限制性的，可与孔互换地使用。本文所产生的“孔”可为圆形圆柱体或正方形圆柱体以抑制瘢痕组织。

在矩阵阵列内创建孔改变结缔组织的生物力学特性为本公开的独特特征。创建具有任何大小、隔开一部分或镶嵌的形状的各种大小的微孔也是本公开的独特特征。

本文中使用的“孔矩阵”可用来控制创伤愈合。在一些实施例中，其可包括填充孔以抑制瘢痕组织。

在一些实施例中，孔可具有通过结缔组织的至少5%-95%的深度，并且帮助创建预期生物力学特性变化。它们可具有矩阵中的特定组成、配置，并且理想地具有圆形或多边形的数学性质。在三维（3D）空间中，矩阵或晶格中的孔之间的关系的预期改变是本公开的独特特征（参见例如图1F（a）至1F（c）和美国申请15/942,513中的其对应描述）。矩阵或阵列可由2D布拉韦晶格（Bravais lattice）、3D布拉韦晶格或非布拉韦晶格构成。

美国申请15/942,513的图1B-1E说明示例性孔矩阵阵列。本文中的孔矩阵阵列为基础构建块，所有连续阵列可由该基础构建块来建构。可能存在多个不同方式来在空间中将孔布置在CT上，其中每个点将具有相同的“氛围”。也就是说，每个点将由与任何其他点相同的点集合包围，使得所有点将彼此不可区分。可通过“单元孔”的侧边之间的角与孔与“单元孔”之间的距离之间的关系来区分“孔矩阵阵列”。“单元孔”是第一“创建的孔”，并且当在三维中以规则间隔重复时将产生在遍及组织深度的表面上看到的矩阵阵列的晶格。“晶格参数”是孔的转角上的二个点之间的长度。通过字母a、b和c来标示各种晶格参数中的每一个。如果二个侧边相等（诸如在四边形晶格中），则二个晶格的长度参数标示为a和c，其中省略b。通过希腊字母α、β及γ标示角，使得具有特定希腊字母的角不与具有其罗马同等物的轴对向（subtend）。例如，α为b轴与c轴之间的夹角。

六角形晶格结构可具有等于90°的二个角，其中另一角（γ）等于120°。为了发生这个，围绕120°角的二个侧边必须相等（a=b），而第三侧边（c）与其他侧边成90°并且可具有任何长度。

矩阵阵列定义为遍及例如巩膜的目标结缔组织的孔的特定重复布置。结构指的是孔的内部布置并且不是矩阵的外部外观或表面。然而，这些可能并非完全独立的，因为孔的矩阵的外部外观通常与内部布置相关。在经标示的矩阵中的孔中的每一个之间可能存在特定距离，以实现圆形或多边形的数学特征和特性。创建的孔也可与矩阵内的剩余组织具有关系，从而改变矩阵的生物力学特性。

矩阵内的孔的空间关系可具有几何和数学含义。

孔体积分数连同容积密度或体积密度也可具有生物力学、功能性、物理、几何和数学含义，如至少图98和99中所示。

在一些实施例中，本公开的激光微穿孔系统可通常包括至少这些参数：1）具有通量在约1-3微焦耳/cm²与约2焦耳/cm²之间；在组织上≥15.0 J/cm²；在组织上≥25.0 J/cm²的激光辐射；激光功率.1至2.5W，以将治疗可能性扩大2900 nm+/-200 nm；围绕中IR水吸收最大值；激光重复率及脉冲持续时间可通过在100-1000 Hz与50-225 μs的范围中使用预定义的组合可调整。此范围可视为在组织上的最小范围≥15.0 J/cm²；在组织上≥25.0 J/cm²；以扩大治疗可能性；2）使用具有在约1 ns与约20 µs之间的持续时间的一个或多个激光脉冲或一系列脉冲来辐射。一些实施例可潜在地具有多达50 W的版本；3）在一些实施例中，热损伤区（TDZ）的优选范围可小于20 µm或在一些实施例中在20µm-50 µm之间；4）还可以包括从10 µm至600 µm的脉冲宽度的参数。

每脉冲1至3微焦耳的能量可与具有例如500 Hz（Zeiss）直到若干千赫兹（Optimedica）的高重复率的毫微微激光（femtolaser）和微微激光（pico laser）相关。毫微微激光和微微激光的益处为小的斑点尺寸（例如20微米且高达50微米），并且针对周围组织的最小热问题，能量密度是高的。所有这个可导致有效巩膜再生。在一些实施例中，激光可在巩膜中产生实质上圆形和圆锥形的孔，所述孔具有高达巩膜的穿孔的深度和从约25 µm高达约90 µm的热损伤。可通过脉冲能量及脉冲的数目来控制孔深。孔径可因运动伪影和/或散焦而不同。热损伤可与脉冲的数目相关。脉冲能量可增加，其可导致脉冲数目减少且利用此来进一步减少热损伤。脉冲能量的增加也可减少辐射时间。所描述的激光系统的示例性设计可允许针对较低热损伤区优化的激光配置文件，同时保持辐射时间，因此维持快的速度以用于最佳治疗时间，并且图表示出热损伤区与脉冲之间的相关性（参见例如图1E-2和图1G-1至图1G-4以及美国申请15/942,513中的其对应描述）。

在一些实施例中，脉冲持续时间和脉冲宽度可基于自适应OCT而可变化，在目标预深度上变得更小至零。

在一些实施例中，微穿孔或微穿隧的纳秒激光可包括以下规格：UV-可见-短红外波长350-355 nm；520-532 nm；典型为1030-1064 nm；-脉冲长度0.1-500纳秒，被动（或主动Q-切换）；脉冲重复率10 Hz-100 kHz；峰值能量0.01至10毫焦耳；峰值功率最大值超过10兆瓦；无光束或纤维递送。

可利用毫微微秒或微微秒激光和Er: YAG激光来进行巩膜再生。其他优选实施例可包括对于2.94 Er: YAG激光或具有Er: YAG优选激光能量的其他激光可能性或具有高吸水的不同波长的其他激光为理想的激光能量参数。

不同斑点大小/形状/孔的毫焦耳和能量密度可包括：

斑点大小50微米：a） 0.5毫焦耳pp等于25焦耳/cm2；b） 1.0毫焦耳pp等于50焦耳/cm2（可能具有Er: YAG）；3） 2.0毫焦耳pp等于100焦耳/cm2。

斑点大小100微米（所有这些可能具有Er: YAG）：a） 2.0毫焦耳pp等于25焦耳/cm2；b）5.0毫焦耳pp等于62.5焦耳/cm2；c）9.0毫焦耳pp等于112.5焦耳/cm2。

斑点大小200微米：a） 2.0毫焦耳pp等于6.8焦耳/cm2；b）9.0毫焦耳pp等于28.6焦耳/cm2；c）20.0毫焦耳pp等于63.7焦耳/cm2。

斑点大小300微米：a） 9.0毫焦耳pp等于12.8焦耳/cm2，可能具有Er: YAG；b）20.0毫焦耳pp等于28焦耳/cm2，可能具有DPM-25/30/40/X；c） 30.0毫焦耳pp等于42.8焦耳/cm2；d） 40.0毫焦耳pp等于57焦耳/cm2；e） 50.0毫焦耳pp等于71焦耳/cm2。

斑点大小400微米：a） 20毫焦耳pp等于16焦耳/cm2，D PM-25/30/40/50/X；b） 30毫焦耳pp等于24焦耳/cm2；c） 40毫焦耳pp等于32焦耳/cm2；d） 50毫焦耳pp等于40焦耳/cm2。

要注意，圆形或正方形孔或其他形状的斑点也是可能的。参见例如图105、图106、图107和图108。这些孔在特定所需深度处横穿3维结缔组织可导致具有多个形状的多个圆柱体，所述形状包括但不限于圆形圆柱体、正方形柱体、多边形柱体或圆锥形柱体。存在描述孔的渗透、增殖、分化及迁移能力受架构孔的大小、形状及几何形状影响的一些证据。因为黏弹性和渗透性两者取决于孔的孔隙率、定向、大小、分布和互连性，所以存在某些孔尺寸，其可取决于穿孔的临床目的而比其他的更理想。系统具有改变用于多个孔和矩阵参数的光学设计的可挠性能力。另外，孔底部可基于光学设计为锥形或平底的。另外，孔侧面可基于光学设计形成不同形状（例如，圆柱体或锥体）。在如至少图86和图87中所示的一些实施例中，系统可采用绕射分束器（DBS）来修改光束的形状和大小，从而修改孔。

关于毫微微&微微秒激光，一些可用波长包括IR 1030nm、绿色512 nm和UV 343nm。峰值能量可在微微秒区中从纳焦耳（以MHz重复率）经由5至50微焦耳变化直至数百微焦耳。毫微微秒激光具有100-900毫微微秒的脉冲长度；峰值能量从纳焦耳至数百微焦耳，脉冲重复率从500 Hz至若干兆赫兹（Ziemer LOV Z；Ziemer AG，瑞士：纳焦耳峰值能量超过5MHz重复率，50微米和低于50微米的极好光束质量/密度（聚焦于小斑点中）是可能的）。

在一些实施例中，可实现在最佳毫微微激光中光束质量非常精确使得作为微孔的巩膜的毫微微激光微穿隧使用铒激光。

如本文中使用的，核孔可定义为核包膜中的开口，直径约10 nm，分子（诸如细胞质中合成的核蛋白）和rna必须通过所述开口（参见例如图1H及美国申请15/942,513中的其对应描述）。孔由大蛋白组装生产。核膜中的穿孔可允许选择材料流入和流出。

生物组织中的孔隙率的公式可定义为：X（Xa,t）= qT'' （X'', t）=x* + u''（X'', t），其中qT''是从0至a的连续地可微的可逆映射，并且u''为cY-成分位移。a-成分（F''）的可逆变形梯度及其亚可比行列式（Jacobian）（J''）可定义为J'' = det F''，其中J''必须严格地为正以禁止每个连续体的自我互渗透。固体成分的右柯西-格林（Cauchy-Green）张量%及其倒数、皮奥拉（Piola）变形张量B可定义为

，B =

，其中上标t指示转置。

当前理论及实验证据表明创建或维持结缔组织中的孔实现三个重要任务。首先，其将营养物传输至结缔组织矩阵中的细胞。其次，其带走细胞废弃物。第三，组织液对巩膜壁或外部眼部覆层施加力，力足够大以让细胞感知。认为此为结缔组织中的基础力学转导机制，眼部覆层感知其经受的力学负载的方式和对眼内压升高的响应。理解眼部力学转导是理解如何治疗眼部高血压、青光眼及近视的基础。此外，材料或组织的孔隙率或体积密度改变其物理和生物力学特性，诸如可塑性、顺应性、剪切力、应力、应变、潜变、变形和再形成。因为调节的睫状肌是眼睛中的力动力学和流体动力学两者内的力的主要促效剂，所以眼部外部覆层生物力学在促进或阻止针对眼器官的必要功能的力产生方面极其重要，所述功能包括但不限于眼睛内部的组织修复、调节机制、眼内压控制和流体学。因为进行性年龄相关的交联影响眼睛结缔组织的生物力学刚度或阻尼能力，所以考虑操作老化眼部组织的孔隙率或容积密度可提供有机溶液以在不使用植入设备或药物的情况下恢复或再生眼睛内部的动态功能。通过微穿孔手段改变生物力学组织特性还可改良对应力的组织的生物力学响应并且使所述组织再生。

无论是在软组织中还是对于骨组织的孔隙率及其渗透率，根据描述介质的结构的参数（例如孔隙率、孔大小分布、比表面积、容积密度或体积密度）得到多孔介质的物理特性（例如水导率、热导率、保水曲线）对于科学家而言为持续的挑战。系统可包括利用多种图案、脉冲的能力（参见例如图109、图110和图111）、镶嵌、形状（不限于圆形、矩形、正方形）以及个别微孔或多个孔的矩阵两者的大小。孔深示出随着能量而增加且孔宽度不随多个脉冲而变化，而是更确切地说使用绕射分束器（例如DBS）来定制孔形状、大小和设计。为验证具有自相似标度行为的多孔介质的假设，已在动物及人眼球的活体外及在人类眼睛中的活体内以实验方式确定各种特征的分形尺寸。如图112、图113、图114和图115中所示，这些经验数据展示以下的早期证据：增加的孔密度或体积密度（容积密度）增加可塑性、潜变和变形的生物力学效应，其导致归因于改良的调节力的经改良的视力。

系统可包括：用以确保烧蚀深度的控制及警告/控制特征的能力，其可可靠地检测组织烧蚀的深度以及最终巩膜与脉络膜之间的界面，并且有效地防止烧蚀超出巩膜；系统经人体工程学和临床上实践以及可接受以供医师使用的能力，高可靠性和控制以确保患者安全性和程序的重新可生产性；利用更大工作距离扫描以便产生快速程序的能力。

在一些实施例中，本公开中所描述的系统可使用经脉冲、Q切换和DPSS（二极管泵吸固态）的2.94 μm Er:YAG激光连同手持式探针，以烧蚀巩膜中的孔，以在治疗老花眼和其它眼功能障碍中修改巩膜区的可塑性。

系统架构

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗眼部组织，例如巩膜组织，其中医生呈现有全部通过GUI和人工智能（AI）的治疗方案的增强现实视图、患者眼睛的照相机高分辨率图像、预期微孔治疗位置和位于角膜缘周围的治疗图案、血管避免和眼睛追踪以辅助最佳治疗。如图61、图50、图51和图63中所示且将在下文进一步描述的，系统可向医生提供转变照相机图像中的患者的眼睛上的治疗位置的能力。系统可允许医生旋转治疗图像且观察变化。系统可允许医生基于患者的眼睛的血管结构的医生观察而选择治疗图案中的个别微孔不被治疗。一旦经治疗，系统可向医生提供确认微孔的目标深度的图像还能够看到2D和3D OCT（光干涉断层扫描）图像以根据治疗方案验证恰当孔。系统然后可向医生提供在第二治疗步骤中按需要再治疗个别孔的能力。成像系统可收集生物特征数据的光谱，并且然后可重构每个治疗矩阵的真实解剖结构的精确3-D模型，所述模型包括利用OCT和增强现实（AR）技术的每个微穿孔。系统可允许医生或用户通过目标组织精确观测相关解剖结构在眼睛表面和表面下的地方以及通过组织中和微孔内的脉冲形态变化的脉冲。照相机系统可能够产生精确、高分辨率图像，所述照相机系统精确测量且提供对微孔矩阵的目标组织预治疗和治疗后3D图像的清晰观测。使用x轴、y轴和z轴中所测量的生物特征数据，系统可能够叠加增强现实情境的治疗层以用于多个治疗可能性。此多媒体平台允许医生针对每个人独特解剖结构作出智能的治疗决策和修改。

图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16和图17示出本公开的激光系统的示例性实施例。在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其中该系统可通过激光辐射的多个脉冲来创建微孔以限制组织损坏、控制最终微孔深度并基于巩膜组织厚度的变化来减少每个微孔的治疗时间。

图7示出不具有振镜、5轴头和单独Z运动的示例性激光系统。图8示出不具有振镜、5轴头和单独Z运动的激光头的控制的示例性激光系统。图9示出具有激光头的头靠、Z轴运动的示例性激光系统。图10示出具有振镜、单独可见激光和OCT/DC纤维的示例性激光系统，所述纤维被结合到治疗激光轴和医生治疗视图中。图11示出通过单纤维和共享中继透镜将OCT/DC和可见激光与具有控制和显示器的治疗激光组合的示例性激光系统。图12示出实质上与图11中的系统类似但包括AF透镜和双功能OCT系统的示例性激光系统。图13示出实质上与图12中的系统类似但不具有振镜、5轴头和单独Z运动的示例性激光系统。图14示出实质上与图13中的系统类似但不具有振镜、6轴AF透镜组件的示例性激光系统。图16示出具有OCT控制系统的示例性激光系统，所述OCT控制系统具有包括可见激光的深度控制。图15和图17示出具有生物反馈系统控制（OCT和/或照相机）的示例性激光系统。

如图36中所示，在一些实施例中，激光系统可包括用于双OCT/DC和扫描OCT成像子系统的OCT控制系统。

如图37中所示，在一些实施例中，激光系统可包括整合OCT/DC和扫描OCT成像子系统的OCT控制系统。

如图84中所示，在一些实施例中，激光系统可包括与基于光纤的OCT/DC组合的激光治疗激光子系统。这个可是在5轴运动控制设计中的中心部件，所述部件环绕移动以瞄准激光束。

图77和图80至图83说明基于离轴治疗的示例性激光治疗系统。

激光系统的实施例和特征还进一步详细地描述于美国申请号15/942,513、台湾申请号108111355和PCT申请号PCT/US18/25608中，其全部并入本文中。例如，如美国申请号15/942,513的图6中所示，该激光系统可包括激光、激光递送纤维、激光控制系统、监视系统和光束控制系统。在另一示例中，在美国申请号15/942,513的图7中，激光系统还可包括深度控制子系统、振镜、照相机（例如，CCD照相机或适合的照相机）、视觉显微镜、聚焦子系统和光束递送光学件。美国申请号15/942,513的图7-1说明包括同轴和离轴成像及深度测量子系统的示例性激光系统。其他示例性实施例包括具有二向色的激光系统（美国申请号15/942,513的图3A中），具有定位于振镜之后的眼睛追踪子系统的激光系统（美国申请号15/942,513的图3A中）。

在一些实施例中，本公开可包括用于递送微穿孔医疗治疗以改良生物力学的过程。方法可包括：通过激光在表面下激光医学治疗中在不与患者的视轴对准的治疗轴上生成治疗束，以创建改良生物力学的微孔阵列；通过与激光电气通信的控制器来控制治疗束在对目标组织的施加中的剂测量定法；通过透镜来使治疗束聚焦到目标组织上；通过自动离轴（激光治疗与瞳孔或视线并不一致）表面下解剖追踪、测量和避免系统来监视施加治疗束的眼位置；并且其中微孔阵列图案为径向图案、螺线图案、叶序图案或不对称图案中的至少一个。

在一些实施例中，本公开可包括眼睛激光手术和治疗处理系统，其可提供眼睛激光疗法过程以通过使用激光生成的巩膜组织中的微孔矩阵（隔开或镶嵌）在巩膜组织中创建顺应性来减轻随着年龄愈来愈刚性的巩膜而出现的应力和应变。该系统可促进巩膜的生物力学特性变化，减轻眼睛的阈下结缔组织、筋膜组织和生物生理结构的压迫，以及恢复调节能力和眼部流体动力功能受损。系统可减轻应力并增加对睫状肌、调节复合体、房水流出和直接位于巩膜组织下方的关键生理解剖学功能的生物力学顺应性。引起生物力学刚度增加的年龄相关的交联可直接和间接地受组织阶级内的不交联的胶原原纤维创建的孔影响，从而在治疗之后创建更加挠性且顺应的结缔组织。例如，在使用微穿孔来改良巩膜组织中的生物力学顺应性中，其允许产生更多力以施加在晶状体上以用于调节功能。图116示出微孔的示例性组织学。在不同时间点用仅激光治疗（L）和激光治疗加胶原蛋白治疗（L+C）组的苏木精和曙红（H&E）染色（组织学中使用的主要组织染色）的组织学切片示出在所有眼睛中在1个月处发炎细胞浸润和凝血坏死（箭头），并且这些反应随时间消退。在9个月处，未观测到发炎细胞或坏死，并且巩膜微孔仍明显且填充有原纤维母细胞。*指示巩膜微孔。TN指示榫组织。初始放大率倍数为100倍。比例尺为200 μm。

现在在下文中进一步详细地描述激光系统的实施例。

工作流程、生产率和安全性

在一些实施例中，如图19和图20、图21、图22、图23、图24以及图25中所示出的，激光系统可被配置成用工作流程来治疗巩膜组织，所述工作流程可并入先前患者数据且覆盖直至治疗后验证OCT图像的操作。

在一些实施例中，激光系统可被配置成利用定制工作流程来治疗巩膜组织，以在两只眼睛上的多个象限中生成多个微孔。图26、图19和图20以及图27说明用以生成孔阵列的示例性过程。

在一些实施例中，如图28和图29中所示，激光系统可包括FPGA架构以控制关键过程、安全性过程和图像/数据处理的时序。

在一些实施例中，激光系统可包括输入预治疗计划以减少治疗的持续时间的装置，例如通过创建ini.file以在患者和医生准备用系统开始治疗之前加载和建立该系统。

在一些实施例中，激光系统可包括用以基于多个源（例如先前患者记录、先前巩膜治疗记录、医生选择、经更新的治疗优化和通过系统的治疗前扫描）来接受治疗计划输入的装置。如图28和图29中所说明的，通过该系统的治疗前扫描可包括使用照相机、眼睛追踪、特征识别、OCT扫描以建立用于巩膜治疗的患者的治疗计划或鉴定。

在一些实施例中，激光系统可包括远程治疗的装置。在示例中，系统可由医生和经现场训练的技术人员借助于在具有或不具有蓝牙设备的因特网连接上的远程GUI会话来远程操作。医生是远程的且通过具有VPN和经加密的密码的安全因特网连接来登录。利用激光头上的（多个）监视照相机进行视频连接来观察患者且技术人员以及医生在另一端。现场技术人员定位患者且安装窥镜（参见图136至图138）。技术人员可输入来自医生的独特密码。医生可执行所有正常功能，但是医生可能需要预启用激光功能。现场技术人员进行正常启用且在医生指令下按压脚踏开关。医生被提供有紧急终止开关。在一些实施例中，现场技术人员可完成治疗且医生远程审查图像。

在一些实施例中，激光系统可包括用以远程监视系统的操作、传递数据文件、传递日志文件、下载新软件、上传关键治疗记录、进行远程服务和校准的装置。在一些实施例中，这些功能可在具有或不具有现场辅助的情况下并使用非现场服务的电子接口来完成。

OCT/深度控制（DC）

图30、图6和图18示出具有生物反馈控制的激光系统实施例的示例性过程。

在一些实施例中，该系统可使用来自OCT系统的单个静止光束以用于深度控制，该光束与治疗激光共线。

在一些实施例中，微孔的深度可通过使用脉冲之间的OCT测量来判定，以基于建立每个微孔底部处的表面和巩膜的底部表面来确定当前深度。还可确定巩膜的顶部表面且该顶部表面可在确定孔深方面有用。最后一个脉冲的深度的变化和剩余巩膜厚度，并且然后在需要的情况下确定下一脉冲的最佳脉冲长度（持续时间）。上述可自动且实时地执行。

在一些实施例中，如图27所示的过程，自适应深度控制可创建初始长脉冲，其可用于减少脉冲的总数和完成微孔对目标深度测量所需的总时间以及减少患者在一个微孔期间的眼睛移动几率。较小脉冲可用于允许系统在目标微孔目标深度中归“零”。

图27中所示的过程可包括OCT数据读数小于指示在孔创建期间预期眼睛移动的条件。对于每个脉冲重复此过程以计算最佳下一脉冲宽度。在一些实施例中，如果孔的深度显著小于预期，则可将该深度与预期的值范围进行比较，这可以是眼睛已移动或存在已改变激光指向的系统移动或振动的指示。系统可在引发下一脉冲之前快速地提供眼睛移动指示，从而提供安全性指针并且创建报告至系统控制器的误差。如果移动是小的，则下一孔的烧蚀过程可能继续，但是如果确定足够大到显著，则当眼睛追踪重新定位激光指向以出于安全性目的继续孔创建过程时，该孔创建过程可终止或暂停。在一些实施例中，系统可能够寄存每个孔的每个脉冲以便一旦治疗重新开始就在恰当孔单元中重新开始微穿孔。

如图16中所示，在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗具有OCT控制系统的巩膜组织，所述OCT控制系统具有包括可见激光（也称为瞄准光束）的深度控制。

如图31中所示，在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗具有单一扫描镜的巩膜组织，所述单一扫描镜组合在眼睛表面上扫描的OCT光束，以便在治疗期间提供任何点处的微孔的图像。

在一些实施例中，该系统可使用来自OCT系统的单个静止光束以用于深度控制，该光束与治疗激光共线。

在一些实施例中，如图109中所示，其可示出不管用以达至孔深的脉冲的数目，孔深与总激光能量成比例。

在一些实施例中，如图110和图111中所示，其可示出基于用以达至孔深所需的脉冲的数目，孔径未受显著影响。

在一些实施例中，如图32中所示，该系统（例如如至少图7、图8、图17和图30中所示）可包括优化脉冲参数以达成脉冲之间的光学脉冲深度的能力，所述脉冲能够设计每脉冲组织体积移除以预计划和达成最终目标深度和体积移除。系统可在一个光束内组合OCT与激光，从而允许各个微孔观察与深度控制组合。该系统可包括使用OCT DC信号确定对于最佳微孔特征的治疗激光的聚焦位置的能力。该系统可包括与烧蚀激光共线且用于识别患者巩膜的接口空气的OCT系统。治疗激光可经设定至与OCT激光相同的Z中的焦点。基于此，可调整和监视完整系统“焦点”，基于来自OCT系统的反馈，激光的焦点位于患者的巩膜上。

在一些实施例中，如至少图27中所示，微孔的深度可通过内联OCT DC子系统在微孔内部测量；测量可从与具有稍微较小的光束大小的治疗光束共线的单个光束进行。反射信号可通过信号处理算法发送以确定激光脉冲之前和之后的深度，从而提供微孔深度，并且系统可在适当的情况下中止下一激光脉冲。在一些实施例中，一旦通过眼外层，则可计算所得深度的脉冲能量且将其用于确立下一个脉冲能量（宽度）以便以最小数目的脉冲在所需深度处结束。

在一些实施例中，可针对每个微孔提供深度测量以确保烧蚀并不超过治疗计划，针对安全性不超过最小剩余巩膜厚度并且确定待烧蚀的微孔的剩余深度。在一些实施例中，如图33中所示，系统（并且还有图7、图8、图17和图30）可包括OCT成像/OCT深度控制，其中针对每脉冲的微孔烧蚀深度和提供的总深度收集数据以用于OCT和治疗方案验证的最终审查。系统可包括具有治疗激光的共线OCT，该治疗激光可测量且记录在微穿孔中的下一脉冲之前的每个脉冲之后的值。这可基于OCT光束的大小而有可能等于或小于治疗激光微孔（孔），因此信号为干净且受信任的且可在无大量样本的情况下快速获得。OCT中继光学件（固定或变焦设计）可将OCT/DC光束确定大小为小于微孔直径，因此OCT可验证治疗激光聚焦且微孔大小将如所预期。OCT DC传感器可提供足够小以查看微孔且提供治疗脉冲之间的数据和分析的光束大小。在一些实施例中，系统可使用信号以监视脉冲之间的眼睛移动，比微孔之间使用的眼睛追踪更快。

在一些实施例中，如图17、图18和图33中所示，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其中OCT测量可在不扫描OCT光束的情况下进行，将OCT光束直径大小确定成小于微孔的直径以便查看微孔，而不引入错误读数或信号噪声，从而提供孔的深度和巩膜的剩余壁的可靠深度测量。

在一些实施例中，如图7中所示，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其中可沿OCT深度控制光束将可见斑点激光束引入与治疗激光同轴，以允许可见斑点激光的最佳斑点大小接近治疗激光和微孔直径，即使这些激光通过光学系统投影时具有明显不同的波长和焦距。

如图17和图30中所说明，在一些实施例中，激光系统可包括基于照相机图像和色彩分析或OCT数据的生物反馈，其与照明系统结合或不结合以停止激光治疗（针对安全性）或修改待发射的下一脉冲宽度。

线性化数据利用OCT测量组织深度需要大量数据分析以确定孔的深度。该系统可包括一种整合全反射率允许确定各个脉冲之后的深度的方法。在一些实施例中，该方法可包括实时且在脉冲之间测量微孔的深度以用于精确深度控制的能力。对于多种组织类型，确定深度的算法可能不同。图34说明具有猪眼睛的OCT深度控制信号的示例。如图32中所说明，该系统可提供优化下一脉冲参数以达成最佳脉冲深度的能力。该系统可确定脉冲以达成每孔的预计划的目标深度和组织移除体积。如图35中所说明，巩膜厚度治疗前的OCT测量可提供针对最佳治疗剂量引导算法的能力。

OCT扫描仪（2D和3D）

在一些实施例中，如图8中所示，该激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其中第二OCT扫描传感器可定位于该治疗激光轴上，以提供治疗有效性的验证之前和之后提供的治疗区域的高质量扫描。这可在使用可移动镜以与正常治疗激光操作交替的情况下进行。

在一些实施例中，OCT深度控制和扫描OCT成像系统可使用针对每个任务优化但共享OCT系统的部件的单独传感器，从而减小复杂度、大小和成本。图38至图41和图42示出OCT系统之内的组合和或共享部件的示例。

在一些实施例中，OCT扫描功能可使用二向色镜沿光学中心线与治疗光束共线地引入，该光学中心线允许治疗激光通过静止OCT扫描仪镜以允许治疗区域的更频繁扫描。

如图43、图44、图45和图46中所说明，在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其中OCT扫描系统可在治疗之前、期间和之后提供治疗区域的2D剖视图和3D等距视图两者。系统还可以提供针对每个微孔的深度和直径（或孔截面形状，即正方形或矩形）测量数据。

在一些实施例中，系统还可合并且提供组织层，该组织层使用扩增的增强型结构分化算法和数字组织染色来从所有表面下的顶部表面至底部表面进行分化。

追踪和监视

眼睛追踪

在一些操作中，例如，如果患者移动眼睛且因此需要如本文所描述的眼睛追踪，则微孔的生成可受到干扰。另外，该系统可包括照相机以测量眼睛移动的速度。在一些实施例中，本公开可包括如图47中所说明的过程，以处置速度如此低以使得仅仅可在烧蚀的脉冲列持续时间内预测不显著移动的情况。图48和图49还说明示例性眼睛追踪过程。

特征识别

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其中眼睛追踪系统可用来确保激光指向在微穿孔期间持续参考眼睛上的恰当治疗位置以校正眼睛移动或其他力学系统。系统可能够识别和追踪用于离轴治疗的多个眼睛解剖学特征，包括瞳孔、虹膜、角膜缘和/或脉管特征（血管）。特征识别可提供关于眼睛追踪、脉管避免（单个孔位置的取消选择）和治疗对准的信息，例如以最初得到定位至恰当解剖学特征的治疗区域以及非靶向治疗区域的解剖结构避免。

在一些实施例中，出于眼睛追踪的目的，激光系统可包括特征追踪元件。附加的特征可包括例如瞳孔、虹膜、角膜缘、脉管结构。激光系统可接收来自TOF照相机、视觉照相机、OCT/DC、OCT 3D扫描仪的输入。

在一些实施例中，该系统可包括来自TOF照相机的特征识别（可包括面部特征（例如眉毛、鼻子、眼睑））和用于位置治疗和避免的方法。该系统可包括确立眼睛特征的位置以避免激光暴露、定位激光、再治疗和重新定位以治疗目标组织同时避免非预期（非靶向）组织且输出至固定点、治疗激光角、脉管避免、治疗定位和AI系统的能力。该系统可对准来自不同子过程特征分析（例如深度学习、AI）的多个坐标系统以隔离且收集位置关系（例如瞳孔、虹膜、脉管及其他）。还参见图49和图50中的示例过程。该系统可包括增强现实叠加以增强生物统计学解剖结构且增加学习（如在AI中）。图51示出通过AI分析突出显示的解剖学角膜缘的特征识别的示例性图像且示出为对照相机图像的叠加。

在一些实施例中，系统可包括对来自OCT图像的眼睛表面下解剖结构（例如睫状肌、施莱姆氏管）的特征识别，所述图像可在定位眼睛上的治疗区域中使用。图54说明来自OCT（DC或扫描）的示例性图像以定位解剖学角膜缘和施莱姆氏管以便使治疗定位自动化。图像示出与治疗区和各个微孔的实时孔置放相关的OCT生物统计学和表面解剖结构。图55说明相对于施莱姆氏管和解剖学角膜缘的示例性治疗位置。

在一些实施例中，本公开可包括一种过程，以将对于治疗区域的各个孔体积求和作为孔体积分数且修改/优化治疗或再治疗的余量。过程可采用基于光束特征的孔形状，使用但不限于OCT/DC或OCT扫描的OCT深度，并且然后计算完整的每个孔的孔体积。这可以是任何中止的孔或脉管避免算法从治疗计划删除特定孔的之后的实际值。当这个实时地执行时对稍后孔烧蚀的修改可改良目标的性能。这个还可在对计划最佳治疗的任何再治疗之前计算。

在一些实施例中，基于特征识别的眼睛追踪可允许眼睛追踪获取原始治疗定位以用于各个孔的再治疗或继续治疗。

眼睛追踪照相机

在一些实施例中，眼睛追踪系统可包括高分辨率/高帧率照相机和适当照明。此类照明可确保患者的面部/眼睛区域对于医生和总体程序来恰当地照射，借助于在患者的眼睛上引入人工反射，照射并不干扰特征追踪（眼睛追踪），并且给出适当特征追踪（虹膜、脉管结构、瞄准光束）。

在一些实施例中，如图56中所说明，该照相机系统可提供待用于眼睛追踪、面部特征识别、处理对准、视觉图像的图像以供用户结合AI和增强现实GUI功能来工作。

在一些实施例中，该照相机系统可包括可移动镜以手动地或自动地修改视野。如图57中所说明，该镜可在多个轴上机动以将视场图像对准至目标区域。

在一些实施例中，该照相机系统可包括具有物镜光学件的照相机以提供与手术显微镜类似的高质量、高放大率图像。图58说明较高放大率下的示例性显微镜图像以检查治疗区域。

在一些实施例中，如图59、图60和图61中所示，激光系统可包括照相机，该照相机可对治疗区域和周围特征进行成像以确定相对于角膜缘的治疗区域的恰当位置且与视觉轴处于恰当角度关系。在一些实施例中，这还可由医生通过GUI手动地修改。

照明

归因于如下事实：可用所定义的照明波长光源（例如，RGB（红/蓝/绿）和IR （红外））更精确地检测眼睛中的不同特征以及瞄准光束，系统包括专用照明系统，该专用照明系统包括力学、光源、电子器件以及软件连接、评估和算法。因为眼睛追踪照相机提供读出其各个像素的能力，所以更佳的特征追踪可以是可达成的，其从安全视点来说是绝对必要的。

在一些实施例中，激光系统可包括照明系统，其可优化对于各种系统照相机的测量和图像，并且改良对于追踪和定位的面部和眼睛特征的识别。照明系统可具有多个波长照明器部件，照明可基于主动传感器或照相机传感器进行调制。系统可使用RGB和IR照明源。下面的图75和图74示出激光头系统的示例性底侧视图，该激光头系统包括（多个）照相机、照明源、成像透镜、显示器和可见对准激光十字。透镜组件可随使用的实际光学布局而变化。显示器可提供眼睛固定、凝视点。

RGB和IR源的照明调制可与照相机和传感器同步以检测特征。

在一些实施例中，激光系统可包括照明和照相机系统以优化眼睛追踪性能。在一些实施例中，每33 ms，系统可产生白光（例如，通过RGB二极管）且捕获帧以供在外科医师/助理屏幕上可视化（以提供患者的实时视频反馈）。在那些33 ms时段之间，系统可使用各个色彩的不同照明来检测不同特征。各个光脉冲持续时间可在10 ms的范围中。虹膜可使用蓝/IR光来最佳地检测。脉管特征以及瞄准光束可用红/绿光来最佳地检测。还可针对亮度来调制瞄准光束，也就是说，系统可发现且区分瞄准光束与脉管特征（因为两者为红色）。这将为系统提供相对于患者的眼睛的完整运动系统的现状的重要信息。另外，系统可读出ET照相机的各个CCD单元，其中系统可具有对每个单元的RGB 通道的访问。这也增强基于GUI图像和增强现实图像的功能。

脉管避免

在一些实施例中，眼睛追踪系统可对治疗区域进行成像且可解译图像或允许医生读取图像且确定应避免的微孔位置，例如，如在脉管避免中。在一些实施例中，待避免的微孔可使用医生辅助或通过自动化图像分析来“针对无激光治疗标记”。图61至图64说明对于解剖结构避免（例如避免血管）可标记孔以进行删除的示例性图像。图65说明确认孔深的示例性图像，并且图66说明另外的示例。

在一些实施例中，眼睛追踪系统可分析照相机图像、识别脉管特征并且确定从治疗计划自动删除哪些孔。

在一些实施例中，GUI。图67和图68说明相对于角膜缘的治疗区域并且在GUI上提供轮廓以辅助治疗对准。图69和图58说明较高放大率下的示例性显微镜质量照相机图像以检查相对于角膜缘的治疗区域。

在一些实施例中，系统可包括高分辨率照相机以允许与光学显微镜类似的检查。如上面在图57中所描述，系统可包括可移动镜以基于来自照相机成像和TOF照相机的特征位置来利用缩放和定位控制、手动或自动选择目标区域。

图61说明根据本公开的一些实施例的过程，其用于治疗定位和解剖结构避免，该过程可通过使用眼睛的静态或实时照相机图像通过使用AI、特征检测、照相机图像和OCT扫描手动地、半自动地或完全自动地执行。

面部对准

在一些实施例中，如图75和图74中所示，激光系统可包括TOF（飞行时间）照相机以将激光头定位在患者上方并确定关键面部特征。此系统可结合投影的可见激光图案（十字）工作以成像在患者面部上作为用于位置分析的已知特征。TOF照相机可以是飞行时间照相机，其发射调制的激光束并且测量直至反射的时间。根据此信息，可构造3D图像，如图70中所示。TOF照相机使得易于在使眼睛进入眼睛追踪照相机的聚焦之前和在OCT/DC光束可找到巩膜上焦点之前找到面部。

在一些实施例中，TOF照相机可提供指示眉毛或鼻子（面部结构的一部分）阻挡眼睛的清楚视图的图像数据。固定和治疗角度可然后被修改以用于特征未阻挡的各个患者。

在一些实施例中，TOF照相机或图像分析可确定治疗区域可接近性并验证眼睑和窥镜无激光路径。

治疗对准-定位

在一些实施例中，如图53中所示，激光系统可包括组合OCT/DC光束的单一扫描镜，该OCT/DC光束在眼睛表面上扫描以便映射解剖学特征，诸如角膜缘的边缘、施莱姆氏管、睫状肌、视网膜的边缘以辅助治疗定位和解剖结构避免。

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其中治疗区域大小、形状和微穿孔图案可基于微穿孔图案的治疗计划进行修改。例如，美国申请号15/942,513的图J和图K说明从各个治疗图案创建的示例性黄金螺线，并且美国申请号15/942,513的图L说明用于4个象限的示例性治疗方案。

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗眼组织，其中治疗区域的中心可基于待烧蚀的微穿孔图案修改。在一些情况下，图案的中心可以是用于烧蚀多个治疗段中的黄金螺线的瞳孔（或角膜缘）的中心。

在一些实施例中，激光系统可包括基于患者眼睛形状来修改治疗阵列和正常区域中的孔定位以最佳地覆盖解剖学特征和患者的位置差异的装置。这可基于预治疗计划和眼睛形状的先前知识或基于扩展治疗区域上的OCT扫描数据进行。

孔体积和孔体积分数

治疗结果-组织移除

在一些实施例中，OCT数据和孔形状可用来基于实际OCT数据体积分析或基于在使用中用于光学配置的典型孔，通过区、在避免删除之后、在烧蚀孔之后计算组织体积移除。体积分析将包括孔体积分数以及体积密度或容积密度两者。孔隙率和3维架构孔隙率的进一步分析是此系统中的独特特征。再治疗治疗计划可开发用于第二治疗或在当前治疗期间修改以达成目标体积移除、希望的孔隙率和最大孔隙率。

在一些实施例中，从治疗计划的删除可用于创建恢复组织移除以达成相同治疗功效的新治疗计划。

在孔创建之后的残余眼组织可以在FMEA模型内使用以评估改良的调节、眼部流体学、IOP降低以告知并修改再治疗计划以改良功效。AI可用于通知和指导未来治疗。

在一些实施例中，如图98中所示，可改变孔体积分数以产生合意的或改良的结果。已收集一些证据以表明在一些情况下增加的密度和孔隙率具有加倍治疗功效，如图112至图115中所示。孔隙率或孔体积分数定义为总孔体积与组织的表观体积的比率。孔隙率、体积密度和3D架构孔隙率可用于创建新的再治疗计划。其中孔体积是通过治疗创建的空隙量，并且在孔之间的是保持固体的剩余组织。而体积密度或容积密度为孔如何紧密或密集堆积在一起。这影响孔隙率以及密度两者，其影响组织孔隙率－一种特性，也就是组织孔的体积与其总体积的比率。组织的孔隙率取决于若干因素，包括：（1）填充密度；（2）孔大小分布的宽度（多分散对单分散）；（3）孔的形状；以及（4）矩阵阵列内孔的互连性。孔隙率指的是组织壁的体积内的空隙分数或总空隙空间，并且充当对于各个组织的各种厚度和生物力学特性的定制治疗图案的潜能的有益测量，其中年龄为治疗算法开发的因变量。使用以下方程来计算组织的孔隙率P（%），其中M为组织的每单位面积质量（g/m2），h为孔矩阵的厚度（μm）且ρ为孔矩阵的相对密度（g/cm3）。术语“填充因子”提供组织结构的总孔隙率的相对指数。其通过将组织密度除以孔矩阵的相对密度来计算，并且理论上可从0 （所有孔且无固体）变动至1 （无孔且所有固体）。更接近零的值指示更多孔隙率。孔密度是通过M （组织的每单位面积质量）除以h （其厚度）且以g/cm3为单位表示回答来计算。P=100 [1-M/1000.h.p]空隙率也是优化治疗和再治疗的重要指标，该系统分析和AI能够在3D组织构架中脉冲到脉冲和孔到孔来进行追踪。空隙率是组织中的空隙（孔）的体积与目标组织矩阵区域中剩余的固体组织的体积的比率。

e = Vv/Vs

其中：

e =空隙率

Vv =空隙的体积（m³或ft³）

Vs =固体的体积（m³或ft³）。

因此，空隙率是可大于1的比率。其还可表示为分数。空隙率和孔隙率两者仅在分母方面不同。空隙率为空隙与固体的比率，孔隙率为空隙与总体积的比率。

在一些实施例中，激光系统可基于收集多个患者的治疗数据的人工智能（AI）程序来优化治疗或再治疗功效，基于但不限于孔大小、形状、深度、图案、位置、治疗区、眼睛形状来分析结果。可通过整合式或独立眼睛的有限元模型（FEM）辅助AI程序，其进一步详细描述于美国申请15/638,346和16/702,470中且并入本文中。这个结果可用于自动地或通过向医生建议来修改治疗计划。

激光头系统

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗离轴巩膜组织或位于不同于视轴或远离眼的凝视的眼睛的瞳孔指引的眼睛区中的巩膜组织。用户显示器上的固定点（参见例如图75）提供固定点以在针对单个区域治疗时间的并非视轴或瞳孔轴的相异轴中将患者的凝视指引且固定，该单个区域治疗可在离开180度的斜象限中。如例如图71和图72所示，激光系统可包括可提供固定点的激光头系统。激光头可在患者上方竖直向上和向下移动或旋转。

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗激光束可离开轴（例如，不在眼睛的视轴上）定位的眼部组织。激光治疗大体上垂直于或实质上垂直于治疗区域的中心中的眼睛表面。眼睛可定位于可能不与治疗轴一致的固定目标上，并且眼睛还可处于极端位置中以将可能离轴的眼部组织治疗区域暴露到视轴。在一些实施例中，相对于视轴的激光束角可为51°或实质上约51°。

图73至图85说明本公开的激光系统的示例性激光头系统。如图73中所说明，在一些实施例中，激光头可包括外壳结构、激光指向马达和编码器、激光子系统、激光冷却热交换器、用于至少在眼睛追踪中使用的（多个）照相机和照明源。图74和图75进一步示出激光头的底视图，其示出视觉对准激光十字、用于至少在眼睛固定中使用的显示器和TOF照相机。

在一些实施例中，如图76所示，激光头可包括本文中进一步详细地描述的羽流软管。

激光头和激光子系统提供可挠性运动的能力。例如，图77至图79示出不具有振镜的系统中的示例性激光头系统运动。图78（中间7800为顶视图）和图79示出激光头的俯仰、旋转和横偏移动。旋转是围绕竖直轴。俯仰围绕水平轴。横偏是围绕离开俯仰轴90度的水平轴。图82和图83示出相对于用于离轴治疗的眼睛的顶部的示例性激光聚焦和角度位置，其中治疗轴离开视觉眼睛固定轴。整个激光头的旋转和平移（x轴）结合横偏运动提供x轴和y轴运动。控制x和y运动的横偏的使用引入聚焦位置的变化，并且然后要求通过升高整个头的z轴校正，或者在一些情况下，可通过自动聚焦聚焦透镜完成，例如如图13和图14中所示。

图73、图81和图80示出对于面部特征周围的眼睛的每个象限的示例性激光头位置。

在一些实施例中，激光系统可使用眼睛追踪系统来评估患者在治疗之前保持眼睛足够静止的能力。医生可修改固定位置（角度）或使用眼睛对接系统来辅助患者保持眼睛静止。图88和图89说明本公开的示例性眼部对接系统。

眼睛固定系统可储存关键眼睛图像数据以允许在稍后时间在治疗区域中重新定位以完成治疗或加强先前治疗（再治疗）。

固定点或凝视点可针对每个象限并针对具有不同面部结构的不同患者相对于治疗激光束定制。

如图75中所示，激光系统可包括患者显示器，其还可用于将包括指令和信息的其他信息传送至患者。

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其中治疗激光束和对应固定点和固定轴是针对眼睛和象限两者相关和受制以避免面部结构（例如鼻子）。图73和图77说明对于面部特征周围的每个象限的示例性激光头位置。在一些实施例中，治疗激光与视轴（固定轴）之间的角度可实质上固定且围绕竖直轴相对180度。一些患者可能在一些象限中具有可能需要降低此角度的极端面部特征。该系统可允许治疗轴稍微偏离垂直于标量表面。

治疗和固定角度示例：（1）激光治疗角度可是但未必总是28°。系统目标在于用激光以尽可能接近90°的角度“击中眼睛”，同时考虑面部几何形状（例如，鼻子、眉毛）的边界。（2）固定点显示于屏幕上并且其相应地相对于象限的位置移动，所述象限当前在治疗中以将患者的“凝视/观察”带至恰当位置，以便尽可能接近90°的角度击中眼睛。（3）治疗与固定点之间的角度并不始终相同。对于每个象限治疗位置的显示器上的特定象限（Q）固定点。角度取决于到患者的距离，其继而取决于治疗下的当前象限。图81说明示出每象限和治疗角度的细节眼睛位置的示例性表格（例如如图73中所示）。

在一些实施例中，激光系统可包括可以其他定向定位以适合多个患者位置和房间配置的激光头。图90示出具有激光头系统的示例性激光系统，其中患者可处于坐位中。

可以通过运动控制系统内的单个或多个元件来实现对治疗区域之内的各个微孔之间的运动速度、方向和焦距的优化。可以控制在治疗区域之内的孔创建的次序以优化治疗功效，示例性次序描述于图91中。

如图38至41和42中所示，在一些实施例中，激光系统可包括共享和组合以降低复杂度、改良可靠性并降低成本的OCT系统部件的各种组合。

激光系统

眼睛由结缔组织构成。生物老化的损伤是加速向下螺旋老化。交联为某些类别的代谢废料的后果，诸如晚期糖基化终产物（AGE）。在比如眼睛的结缔组织中，AGE由胶原原纤维的交联引起。交联增加结缔组织的生物力学刚度。巩膜中的交联引起眼部硬度且与视觉调节丧失以及其他年龄相关的眼病（例如眼部高血压、AMD和白内障的一些形式）的发展相关。交联断裂或“不交联”胶原原纤维可逆转AGE和年龄的不利影响。系统的一些实施例可包括激光巩膜微穿孔（LSM），其旨在通过在生理重要的关键区上创建微孔的矩阵来使巩膜微纤丝不交联，从而降低由年龄引起的生物力学刚度。主要效果是允许睫状肌复合体更自由且高效地移动晶状体，以恢复眼睛的有效聚焦范围（EROF），以在各种距离（尤其是随着年龄而消失的近距离和中间距离）下观看。LSM还可改良由于调节能力丧失而已失去其距离视力中的一些的潜在老花眼的少量距离视力聚焦。图117、图118和图119示出示例性不交联图像。

在一些实施例中，本公开的激光治疗过程可以特定治疗区域为目标，所述特定治疗区域处于相对于眼睛功能覆盖眼睛内部的关键解剖结构的独特生理区中。虽然本文中描述3或5个生理区的示例，但是还可针对治疗考虑其他数目的生理区。

在一些实施例中，治疗图案可描述为离解剖学角膜缘（AL）的外边缘5个不同距离的5个关键区，不接触角膜的任何部件或相关组织，如美国申请号15/942,513的图2B-1至图2B-3以及图95和图97中所说明。

在一些实施例中，本公开的激光治疗过程可针对不同象限提供不同激光治疗角度。例如，激光可相对于AT角膜缘来聚焦。图80、图73和图81示出用于治疗的每个眼睛上的4个象限位置的示例。图91、图92、图93和图94示出围绕视轴的多个离轴治疗区域形状和位置。系统可基于患者眼球的直径来修改治疗区域的大小或特定区上方的治疗区域内的孔图案。球体直径可通过传统手段预治疗来测量或通过分析从AT角膜缘上方延伸至计划治疗区域的极端的OCT扫描数据推断治疗区域的高度，以确保治疗不延伸超出安全区域，不包括视网膜。参见图52和图54中的示例性治疗区域。

治疗区域和图案

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗激光束可经定位以允许眼睛周围的完整圆周或360度治疗的巩膜组织。图94和图93说明从各个治疗图案创建的示例性完整圆周或360度黄金螺线。系统可以能够修改凝视点和多个治疗区域以烧蚀预定圆周图案或螺线。

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜的前段区（AS区），以用于针对所需作用在所需图案中的微孔创建。图96、图67、图68、图97、图98、图99和图100说明可利用本公开的系统执行的前治疗区的示例。

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜的后段区（PS区），以用于针对所需效果在所需图案中的微孔创建。图3、图101、图102、图103、图104和图105示出后治疗区的示例，例如可利用本公开的系统执行的5个区。图101示出示例性后段关键区描述。图102和图103示出眼上的示例性后段关键区。如图103中所示，示例性后眼包括T、颞骨和N、鼻腔。看到具有其中央血管和周围脑膜鞘的视神经（a）。其中心位于约3 mm鼻腔和1 mm低于眼睛的后极。围绕它的是睫状后短动脉和神经。黄斑的近似位置处于x。沿着等分眼睛的水平子午线的是睫状后长动脉和神经（b）。示出四个涡静脉的出口，每个象限一个（c）。看到上斜（d）肌和下斜（e）肌的弯曲倾斜插入。四个直肌的切割末端处于f。

所定义的治疗区域内的治疗可修改特定区中的微孔。菱形形状是简单的示例性图案，其他的可更恒定地促进每区孔的优化。

如图91和图104中所说明，经限定的治疗区域内的治疗可修改特定区中的微孔。微孔图案和微孔创建的次序可用治疗区域并用特定区来修改以优化治疗功效。例如，图92示出从1至48的微孔创建的一个次序。在图93和图94中，多个治疗区域形状和图案的其他示例被示于围绕视轴的多个位置中。

在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜中的眼部硬度。该系统可不交联年龄相关增加的出现于结缔组织中的原纤维和微纤丝的交联（图5和图4示出在微穿孔中治疗的组织的示例）－包括巩膜中的结缔组织。系统可通过断裂键（不交联）来降低生物力学刚度。图118和图119说明各个孔的示例性治疗激光束烧蚀，并且不交联是使微原纤维和原纤维中的键断裂。其弱化组织或允许组织更柔顺—降低的生物力学刚度。

在一些实施例中，微孔的阵列图案可以是阿基米德螺线、尤拉螺线、费马螺线、双曲线螺线、连锁螺线、对数螺线、费布那西螺线、黄金螺线、布拉韦晶格、非布拉韦晶格或其组合的螺线图案。

在一些实施例中，微孔的阵列图案可具有受控制的不对称性，所述受控制的不对称性为围绕阵列图案的中心的至少部分旋转不对称性。至少部分旋转不对称性可延伸至阵列图案的至少51%的微孔。至少部分旋转不对称性可延伸至阵列图案的至少20个微孔。在一些实施例中，微孔的阵列图案具有随机不对称性。

在一些实施例中，微孔的阵列图案具有受控制的对称性，该受控制的对称性为围绕阵列图案的中心的至少部分旋转对称性。至少部分旋转对称性可延伸至阵列图案的至少51%的微孔。至少部分旋转对称性可延伸至阵列图案的至少20个微孔。在一些实施例中，微孔的阵列图案可具有随机对称性。

在一些实施例中，阵列图案具有多个顺时针螺线和多个逆时针螺线。顺时针螺线的数目和逆时针螺线的数目可以是费布那西数或费布那西数的倍数，或者其可处于收敛于黄金比率的比率。

激光系统和光学配置

在一些实施例中，激光系统可被配置成在激光头内提供治疗激光，该激光头可以以具有多达5度运动的测角方式指引光束。

在所有情况下，治疗激光的确切角度和聚焦位置可通过多个元件的运动的组合来达成。在一些实施例中，这些元件可包括在上文所讨论且如至少图78、图73、图80和图77中所示的激光头系统中。

如图10中所示，在一些实施例中，激光系统可使用振镜、结合至治疗激光轴中的单独可见激光和OCT/深度控制（OCT/DC）纤维，并且通过示出OCT/DC和激光操作的过程控制并提供具有直接医生可见性的照明和照相机的同一聚焦光学件。

如图11中所示，在一些实施例中，激光系统可使用振镜、通过单一纤维结合的可见激光和OCT/DC，该可见激光和OCT/DC结合至治疗激光轴中并通过示出OCT/DC和激光操作的过程控制并提供具有直接医生可见性的照明和照相机的同一聚焦光学件。

如图12中所示，在一些实施例中，图11中的激光系统还可包括OCT扫描系统。

如图13中所示，在一些实施例中，与图12类似的激光系统可在没有振镜、激光头中的5轴和单独Z运动的情况下操作。

如图14中所示，在一些实施例中，与图13类似的激光可具有不包含振镜、6轴自动聚焦（AF）透镜组件的配置。

如图120中所示，在一些实施例中，激光系统可包括治疗圆顶激光指向设计，其中圆顶概念是激光头在圆顶表面上移动并始终指向治疗区域的中心的基本想法。在并入或不并入振镜的情况下，圆顶在x、y和z上移动以将圆顶的中心定位至患者的眼睛。在最简单视图中，运动控制可将治疗激光在圆顶表面上围绕患者的眼睛移动。圆顶可定位在x、y和z轴上以与治疗方案的初始微孔位置对准，并且然后围绕圆顶步进至下一微孔位置。x、y和z轴可不在一个象限的治疗上改变，但是可能需要经修改以用于另一象限。

如图121至图125和图128至图132中所示，在一些实施例中，激光系统可被配置成在系统控制下治疗具有多个光学部件的巩膜组织以修改光束（并且因此的孔）大小、手动或自动地完成的具有可调性的焦点。例如，在图121至图125中，部件可包括CaF₂透镜、蓝宝石合束器、蓝宝石半球面透镜、准直、聚焦和散焦光束。蓝宝石合束器提供引入OCT和可见激光束以与治疗光束共线的装置。CaF₂圆柱形透镜用于使光束循环。在图128至图132中，一对透镜用以修改在眼睛上的目标平面处的光束直径，从而替换先前图中的固定透镜元件。

如图84和图85中所示，在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，该激光组织具有包括在包括其他光学件、绕射光束分束器（DBS）、马达、编码器、激光、激光驱动器、用于OCT纤维和冷却的附件的轻质组件中的多个光学部件。

在一些实施例中，激光系统可包括扫描镜，其可充当重复运动轴以对眼睛上的光束指向作出非常快速校正。图126说明扫描镜的某些规格和能力。

如图126和图127中所示，在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗具有单一扫描镜的巩膜组织，该单一扫描镜结合OCT扫描和OCT深度控制功能，其中扫描镜可经调制以在单个孔烧蚀期间在眼睛的表面上追踪治疗激光的脉冲的图案，采用的方式为创建不同总体形状和大小的孔和/或不同底部形状的孔。在一些情况下，DBS可创建微孔大小和形状的一部分。可移动光束指向以使用系统的多个位置和脉冲来追踪较大微孔形状。

在一些实施例中，如图182中所示，激光系统可包括将OCT扫描和OCT深度控制结合至单一OCT光束中的扫描镜，其与治疗激光共线，其中扫描镜可允许与OCT扫描和OCT深度控制相关的扫描和固定位置功能。在一些实施例中，激光系统可同时使用两个功能，或替代地组合OCT扫描与象限的治疗。

如图127、图86、图85和图57中所示，在一些实施例中，激光系统可被配置成治疗巩膜组织，其具有组合OCT扫描与OCT深度控制功能的单一扫描镜和激光头中的光束成形与确定大小绕射光束分束器（DBS），如图85中所示。在一些实施例中，多个小的DBS可改变光束大小和形状。不同光学设计的DBS元件可手动或自动地交换以修改与治疗激光束共线的治疗光束轮廓。在一些实施例中，DBS可用来将单一激光束分成每个具有原始光束的特征的若干光束，可在发散光束中使用，可用来改变光点大小，并且可在光束合束器之前使用情况下微型化。DBS设计可导致任意光点分布。单个光点大小可对光点到光点距离不具有相关性。

头靠系统和座椅

在一些实施例中，如图133和图72中所示，激光系统可包括患者台或座椅，其可附接或定位至激光系统力学结构且将锁定或对于激光头保持固定就位。

在一些实施例中，激光系统可包括患者座椅，该座椅允许患者在没有接触自动化的情况下或手动地在激光系统下斜倚和移动。优选实施例将使头部直接定位于x和y上激光头的操作范围内的中心，然后提供z运动以使患者面部在激光头的操作范围的中心向上移动。从这个位置，TOF照相机、激光十字和激光头运动控制系统可对准患者以进行治疗。

如图9、图71、图134和图135中所示，在一些实施例中，激光系统可包括患者头靠，其用来保持患者头部和眼睛静止且在准备中和治疗期间为激光头提供眼睛的粗略位置。头靠可按需要固定患者头部以辅助保持眼睛静止。头靠可附接至如图71中看到的系统或附接至座椅或治疗台。头靠可向上和向下移动以粗略对准Z轴上的患者眼睛。头靠还可充当用于自动可选择的眼睛对接机制的安装位置。

在一些实施例中，头靠可包括安装于座椅或台子中的头靠上的头盔。或者，头靠可安装至激光系统且将正位置反馈提供至系统。

在一些实施例中，头靠可合并组织羽流（如图76中所示）或水牛过滤器管理系统，该系统邻近于眼睛定位且针对每个治疗区域恰当地定位。在一些实施例中，头靠可包括紧邻如通过医生所定位的治疗象限的位置上的烧蚀羽流抽吸。

在一些实施例中，羽流管理过滤器系统可与系统合并，并且抽空软管/一个（或多个）喷嘴可通过系统与头靠手动或自动地分开定位在滑道或其他装置上。

在一些实施例中，头靠可包括自动化眼对接系统以辅助针对每个象限定位患者眼睛并使其保持静止。这可以在具有或不具有医生辅助的情况下完成。

图88和图89示出可辅助扩开眼睑以暴露治疗区域、稳定眼睛运动、保护瞳孔以用于杂散治疗激光发射且辅助患者观察非常远离轴固定目标的激光系统的示例性眼荚附属部件。

系统程序和作用机制

在一些实施例中，图19和图20以及图27示出生成（多个）微孔的示例性过程。

在一些实施例中，激光疗法程序可使用铒：钇-铝石榴石（Er:YAG）激光以在眼部组织（例如巩膜）中创建微孔。这些微孔可在具有优选深度范围的情况下创建于多个深度下，例如从巩膜的5%至95%，直至恰好可见脉络膜的蓝色色调的点。微孔可创建在多个阵列中，包括矩阵阵列，例如5 mm×5 mm、7 mm×7 mm或14 mm×14 mm矩阵阵列。这些微穿孔矩阵使在巩膜组织中具有“不交联”效应的巩膜原纤维和微原纤维中的键断裂。此矩阵图案的直接后果可以是在硬度巩膜中创建正刚度（剩余间质组织）和负刚度（移除的组织或微孔）两者的区域。不同刚度的这些区域允许经治疗的巩膜的黏弹模数在经受力或应力（诸如睫状肌的收缩）时在关键区上更加顺应。另外，巩膜的经治疗区可在睫状肌收缩时由于增加的可塑性而在硬度巩膜组织中产生阻尼效应。这通过将未受阻力向内且向心引向晶状体或促进调节机制向内向上移动而增强调节努力。相比于在晶状体赤道处假定净向外指引的力的模型，这是优点。例如，针对诸如巩膜植入物的巩膜扩张或诸如LAPR的手术激光径向烧蚀的技术都针对增大“空间”或晶状体周的空间以允许巩膜扩张以用于给予睫状肌空间的目的。这些技术是基于“晶状体拥挤”理论并且旨在诱导巩膜和睫状机制的向外移动，而非巩膜和睫状机制的向上和向内移动。总体而言，巩膜组织中的微孔矩阵的创建可诱导“不交联效应”，切断巩膜层的原纤维和微原纤维允许对所施加应力的更加顺应的回应。因此，本公开的作用机制可通过在睫状复合体上创建不同刚度的这些区域来增加解剖学意义的关键区上的巩膜组织的可塑性和顺应性，并且由此改良调节装置的生物力学功能和效率。美国申请号15/942,513的图2C-1至图2C-4说明巩膜原纤维和微原纤维的激光巩膜不交联且并入本文中。

在一些实施例中，系统光学件可能够将治疗激光（发散光束）聚焦到各个汇集光束中，所述光束在高达250 mm的工作距离下指引于特定孔位置处。长工作距离>100 mm允许在用户的治疗之前、期间和之后的看得到的眼睛的视线，并且改良无接触治疗的患者体验。Er:YAG 2.94 μm波长的长工作距离的挑战已不允许此激光波长突破成用于商业应用的更无需用手的自动激光系统。目前，几乎所有Er:YAG 2.94 μm商业系统为手持或通过有关节的臂递送，其中理想辐射工作距离小于500 μm并且平均辐射工作距离为3-4 mm。在一些实施例中，辐射工作距离理想地大于100 mm并且平均辐射工作距离为100-200 mm，允许无需用手的无接触激光治疗。

在一些实施例中，该系统可以能够通过以下来在目标焦平面处创建多个光束形状和大小：（1）沿着光轴移动光学部件、（2）改变包括于光学路径中的绕射光束分束器或两者的组合。

与所有其他结缔组织相似，眼部结缔组织受年龄影响。巩膜构成眼部的5/6，并且由密集不规则结缔组织构成。其主要包括胶原蛋白（50%-75%）、弹性蛋白（2%-5%）和蛋白多糖。眼睛的结缔组织随着年龄增长而硬化，失去其弹性，这很大程度上是由于随着年龄而出现的交联。交联在诸如眼睛中的结缔组织的结缔组织中创建“生物力学刚度的增大”。交联为聚合物链之间的键，诸如合成生物物质中的那些或结缔组织中的蛋白质。交联可由自由基、紫外光暴露和老化引起。在结缔组织中，胶原蛋白和弹性蛋白可交联以随时间推移而连续地形成原纤维和微原纤维。随着原纤维和微原纤维的量的增加，巩膜硬化，经历“巩膜硬化症（sclerosclerosis）”，以及代谢生理应力的同时增大。随着此病理生理学进展，巩膜对基础结构施加压缩和负载应力，创建生物力学功能异常，特别地与调节相关的那些。激光巩膜微穿孔使巩膜原纤维和微原纤维有效地“不交联”键断裂，从而增加巩膜顺应性且“降低生物力学刚度”。

利用治疗的生物力学改良可证明增加调节装置的生物力学效率。在一些实施例中，通过在矩阵中于四个斜象限中创建微孔，治疗可恢复功能性晶状体外力，并且恢复最小1-3屈光度的调节。使用本公开的系统和方法的治疗可示出术后平均1.5屈光度的调节。这显著地改善患者的视力。

利用先前不可用的创新性生物统计学和成像技术已阐明老花眼的调节能力的丧失具有许多促成的晶状体以及晶状体外和生理因素。晶状体、晶状体囊、脉络膜、玻璃体、巩膜、睫状肌和悬韧带在调节中都起关键的作用，并且受年龄增长影响。随着年龄而增加的眼部硬度在这些眼部结构上产生应力和应变，并且可影响调节能力。

通过提供解决随着年龄而经历的调节丧失的临床表现的真实病因的至少一个装置，巩膜治疗可对治疗老花眼的生物力学缺陷具有重要作用。利用巩膜的激光微穿孔来恢复更加柔韧的生物力学特性的治疗是安全程序，并且可恢复老年人的调节能力。因此，治疗可改良动态调节范围以及房水流出。随着经改良的生物统计学、成像和研究聚焦的出现，可实现关于调节复合体如何工作和其如何影响整个眼器官的信息。

在一些实施例中，激光巩膜微穿孔程序可涉及使用上文所描述的激光来在五个关键解剖区（例如离解剖学角膜缘（AL）0至7.2 mm）中的矩阵中的巩膜中执行部分厚度微烧蚀。在一些实施例中，该五个区可包括：区0）离AL 0.0-1.3 mm；从AL至睫状肌/巩膜刺的上方边界的距离；区1）离AL 1.3-2.8 mm；从巩膜刺至圆状肌的下方边界的距离；区2）离AL2.8-4.6 mm；从圆状肌的下方边界至径向肌的下方边界的距离；区3）离AL 4.6-6.5 mm；径向肌的下方边界至后玻璃体悬韧带区的上方边界；和区4）离AL 6.5-7.2 mm；后玻璃体悬韧带区的上方边界至锯齿缘的上方边界。

如本文所描述，人眼的调节可通过眼晶状体在眼睛从远距聚焦转变到近距聚焦时变化或变形而发生。此晶状体变化可由眼内睫状肌（睫状体）的收缩引起，其通过悬韧带悬原纤维减轻对晶状体的张力并且允许晶状体的厚度和表面曲率增大。睫状肌可具有环形，并且可由朝向眼睛的中心和前部收缩的三个独特地定向的睫状纤维组构成。这三个睫状纤维组被称为纵向、径向和圆形。由于不同肌纤维的收缩而导致的睫状肌变形转化成或以其它方式通过悬韧带原纤维引起眼晶状体的表面的张力的变化，其对晶状体和睫状肌的附接的复杂图案指示调节期间晶状体中结果得到的变化。睫状肌收缩还将生物力学应变施加于睫状肌与眼部巩膜之间的连接位置处，被称为眼睛的白色外部覆层。另外，可在调节期间引起的生物力学压缩、应变或应力可出现于睫状肌与脉络膜之间的连接位置处，被称为巩膜与眼部视网膜之间的内部结缔组织层。睫状肌收缩还可在小梁网状结构、筛板、视网膜、视神经和眼睛中的几乎每个结构上引起生物力学力。

在一些实施例中，使用模拟来应用相对于本文中的各种实施例所描述的技术和模型可导致落入年轻成人的已知调节范围内的输出和结果。

3D数学模型可合并数学和非线性Neohookean特性以重新创建生物力学、生理学、光学和临床重要性的结构的行为。另外，3D（有限元模型）FEM模型可合并来自成像的数据、文献和与人眼相关的软件。

除了用于测量、评估和预测中心光功率（COP）的装置以外，在模拟期间和之后还可包括调节结构可视化。这些可用来模拟和观察特定年龄的整个眼结构、光学件、功能和生物力学。此外，其可独立地模拟睫状肌的特性、眼晶状体的晶状体外和晶状体移动以及关于眼晶状体的功能。解剖学结构和纤维的各个模拟可揭露生物力学关系，否则其将是未知和未定义的。可以使用3D FEM网状化来创建对患者的眼睛的数值模拟以完成这些操作。

为了详细说明，可基于对年轻成人眼睛的解剖结构的文献测量和医学图像的广泛回顾并通过建模来以计算方式定义静息眼部结构的代表性3D几何形状。实施于诸如AMPS软件（AMPS技术，宾夕法尼亚州匹兹堡，PA）的软件中的专用方法可用来在建模阶段期间执行几何网状化、材料特性和边界条件定义以及有限元分析。睫状肌和悬韧带可表示为具有经指定以表示复杂纤维方向的定向的横向各向同性材料。另外，可执行计算流体动态模拟以便产生纤维轨迹，其然后可映射至几何模型。

最初，在通过预拉紧悬纤维拉伸到未经调节位置和形状之前，晶状体建模可包括松弛配置中的晶状体。可在悬韧带缩短时到达未经调节的晶状体位置，例如到其起始长度的75%与80%之间，并且更特定地，到其起始长度的约77%。然后可通过执行睫状肌的各种纤维的主动收缩来模拟调节运动。在一些实施例中，这可使用骨骼肌的先前模型来实现，所述先前模型经修改以表示对于睫状肌特定或以其它方式特定或独特的动力学。可通过将表示处于中线和顶点处的晶状体和睫状前部移动和变形的眼晶状体厚度的模型结果与调节的现有医学文献测量进行比较来证实或以其它方式检验所述模型结果。为了研究各种睫状纤维组对睫状肌的整体动作的贡献，可通过在其他纤维组保持被动或以其它方式不变时启动隔离中的每个来针对每个纤维组执行模拟。

相对于应用预拉紧悬韧带模型和收缩睫状肌模型的模拟来描述下文所描述的实施例的各种有利方面。

相对于预拉紧悬韧带，建模可包括：1）创建3D材料薄片，其定向在晶状体上的插入的经测量的悬韧带附着点与睫状/脉络膜上的起始之间；2）在薄片的平面中的指定纤维方向（例如从源点引导到插入的纤维）；和3）在优选方向上具有张力形成的横向各向同性构成材料。另外，特别地关于3），已达成包括以下的优点：a）时变张力参数输入调整材料中出现的应力；b）时变张力输入可经调谐以在晶状体中产生所要求的应变，以与未经调节的配置的测量匹配；c）材料特性和几何形状中的年龄变化，以产生年龄相关的影响；以及d）其他。并入本文中的美国申请15/638,346和16/702,470进一步详细地描述人类眼部调节的完整眼部FEM的建模。

相对于收缩睫状肌模型，建模可包括：1）经修改的构成模型，以表示睫状力学响应的平滑和骨骼方面；2）指定纤维方向以表示肌肉细胞的生理定向和力产生的动作的线的多个（例如3个）集合；以及3）在优选方向上具有主动力形成的横向各向同性构成材料。此外，特别地关于3），已达成包括以下的优点：a）启动参数输入调整材料中出现的主动应力；b）启动输入可经调谐以产生适当调节响应，以与文献测量匹配；c）各个肌肉纤维组的启动可孤立地变化以评估对晶状体应变/应力的贡献；d）各个肌肉纤维组的启动可孤立地变化以评估对眼部巩膜应变/应力的贡献；e）各个肌肉纤维组的启动可孤立地变化以评估对脉络膜应变/应力的贡献；以及f）其他。

在各种实施例中，与执行对网状物的（多个）外部节点施加的位移相对，可通过修改对悬韧带和睫状材料的拉紧和启动输入来管控模拟结果。

此后，公开了用于利用可用于针对患者的视觉缺陷、眼睛疾病或年龄相关的功能异常的治疗性眼科矫正、操纵或复原找到最佳预测指令的整合式人工智能（AI）来提供处于3D计算机模型形式的预测结果的系统、方法和设备。最佳预测指令可从物理结构输入、神经网络模拟和前瞻性治疗结果影响导出。可结合优化历史治疗结果信息来分析新信息，以便提供各种益处。本文中的概念可用于执行大量模拟并且包括基于知识的平台，使得系统可能够在扩展数据库时改良其指令响应。本文中的概念还可利用AI来创建预期组织的进展性老化模拟以及疾病状态的临床表现以将治疗计划与结果链接。

在一些实施例中，所设想的储存指令可优选地是用于驱动微操作电磁激光的优化、定制、微穿孔算法。可经由直接整合独立输入或远程地（例如经由蓝牙或其他无线使能的应用或连接）来提供指令连同AI处理器。可先验地或术中地执行这些指令。

在一些实施例中，所设想的储存指令可优选地是用于模拟可植入人工晶状体的操纵以便改良医学程序和理解的优化定制眼晶状体模拟算法。

指令还可被设置为“独立”系统，由此可为指令提供独立的研究设计输入和输出以测试各种条件和眼睛对手术操控、植入设备或眼睛的其他治疗操控的响应，以便优化设计和结果响应。

另外，这些指令还可包括以下中的一个或多个：图像处理解译的算法、眼科成像数据平台的扩展和对成像设备的伴随诊断。

如本文所描述，用于改良眼科治疗、手术或药理学干预的方法可包括获得人眼以及所施加的物理学的拓扑、局部解剖、结构、生理学、形态学、生物力学、材料特性和光学数据，以及使用人工智能网络经通过数学模拟来进行分析。

在一些实施例中，使用模拟的应用可包括经由用于眼科手术程序的自动设计的设备、系统和方法执行的技术，包括获得患者的整个眼睛的物理测量和应用物理学。本领域中已知的技术可用来获得这些测量。所测量的信息可经内插和经外推来拟合人眼对于分析的有限元模型（FEM）的节点，其然后可经分析以预测眼睛的应力的初始状态并获得角膜、晶状体和其他结构的术前状况。构成“初始”手术计划的切开数据可并入至有限元分析模型中。然后可执行新分析以模拟眼睛的结果得到的变形、生物力学效应、应力、应变、曲率以及眼睛（更特定地，睫状肌、晶状体和调节结构）的动态移动。可以将这些与其初始值且与视觉对象进行比较。如果必要的话，可以修改外科手术计划，并且可以将结果得到的新烧蚀数据输入至FEM中并且重复分析。此程序可在需要或必要时重复直至满足视觉目标为止。

人工智能和模拟

在一些实施例中，人工智能（AI）软件可使用例如人工神经网络之类的学习机器来进行机器学习，由此系统可根据数据进行学习，并且因此基于持续数据库扩张而具有学习部件。随着数据库经制定和更新，其可以是操作的以改良可靠性，迄今为止在3D预测建模系统、方法和设备的现有技术中为未知的。

模拟可包括具有预测能力以模拟眼科手术结果的患者的眼睛的年龄进展模拟，确定治疗的消退速率，以及执行未来手术或治疗性增强的预测算法，迄今为止在3D预测建模系统、方法和设备的现有技术中为未知的。

在一些实施例中，本公开的系统可包括虚拟眼睛模拟分析仪，所述虚拟眼睛模拟分析仪可包括将与所有眼睛结构相关的信息整合至计算机程序中以用于眼睛的模拟生物力学和光学功能的目的，以及年龄相关的模拟以用于临床应用目的。虚拟眼睛模拟分析仪的更多的细节描述于美国申请号15/942,513中并且并入本文中。

模拟器可将数学和非线性Neohookean特性合并，以便重新创建生物力学、生理学、光学和可能有价值或者另外具有临床重要性的其他的的结构的行为。模拟器可使用本领域中已知的方法来基于对患者自身单眼或双眼的分析而输入并入至具有患者的独特数据的3D FEM中的数据。另外，模拟器可使用本领域中已知的方法来输入数据并使用3D FEM网状化创建患者眼睛的数值模拟－本质上创建定制动态实时“虚拟眼睛”，迄今为止在3D预测建模系统、方法和设备的现有技术中为未知的。

在一些实施例中，AI可能够经由预测模拟进行学习，并且可经操作以通过诸如人工神经网络之类的学习机器（例如在“ABACUS”程序中）改良对于眼睛的手术或治疗性操控的模拟预测。此类程序还可能够将指令直接提供至通信耦合的处理器或处理系统，以创建并应用算法、数学测序、公式生成、数据剖析、手术选择和其他。其还可能够将指令直接提供至工作站、图像处理系统、机器人控制器或其他设备以用于实施。此外，其可以能够通过蓝牙或其他远程连接来将指令间接地提供至机器人控制器、图像系统或其他工作站。

本文中的模型可具有用于临床、研究和手术使用的各种应用，包括：1）使用对眼睛的调节功能的先前评估和模拟（示例包括老花眼适应症-IOL设计和使用，晶状体外疗法及其使用）；2）使用对眼睛的房水流量的先前评估和模拟，诸如针对青光眼适应症；3）IOL、治疗处理及各种生物力学含义的效力的虚拟模拟和实时模拟；4）使用AI和CI以再产生个体的眼睛的个体生物力学和生理学功能上的具有临床重要性的定制老化效应的虚拟模拟；5）手术计划；6）设计模型（诸如FEM）输入和模拟，诸如针对IOL及其他；7）虚拟临床试验和分析；8）实时术中手术分析、计划和实行；9）眼睛的晶状体的表现，因为它与光学和生物力学功能异常、白内障形成等等相关；以及10）其他。

在本发明的一些实施例中，可以使用双轴闭合回路检流计光学组件。

在一些实施例中，激光系统可包括具有振镜的照相机校正系统，其进一步详细地描述于美国申请号15/942,513的图3C中，所述申请并入本文中。美国申请号15/942,513的图3D说明根据本公开的一些实施例的基于照相机的眼睛追踪器过程的示例性流程图。

在一些实施例中，如在美国申请号15/942,513中的图4A中进一步详细地描述且并入本文中的，激光系统可包括发射激光束的治疗激光，所述激光束行进通过中继透镜以二向色性或翻转进入（flip-in）。

并入本文中的美国申请号15/942,513中的图4B-1说明根据本公开的一些实施例的包括烧蚀孔深度的示例性激光治疗系统。图4B-1大体上示出在行进至第一振镜、然后行进至第二振镜、通过聚焦光学件并行进至患者的眼睛之前行进至二向色性的治疗激光束。美国申请号15/942,513的图4A-1至图4A-10说明微穿孔/纳米穿孔可如何用于移除表面、表面下及间质组织且影响经烧蚀目标表面或目标组织的表面、间质、生物力学特征（例如平面性、表面孔隙率、组织几何形状、组织黏弹性及其他生物力学和生物流变学特征）。

在一些实施例中，光学相干断层扫描（OCT）系统可用于获得眼睛的表面下图像。因此，在耦合至计算机（其耦合至视频监视器）时，系统向用户或操作者提供看到组织烧蚀的表面下图像的能力。如本文所指出，孔可以在3维空间中在巩膜厚度的5%与95%之间，其中为700 µm的平均巩膜厚度是典型孔深。对比地，与已对角膜组织执行的其他表面屈光烧蚀程序相比，激光微穿孔可以比平均在200 µm至300 µm之间深的屈光表面烧蚀大若干数量级，其平均深度通常在10 µm至45 µm之间且通常>120 µm （参见图139）。

在至少一些实施例中，系统可提供组织中的深度水平的实时术中视图。系统可提供图像分割以便识别巩膜内部边界，以帮助更好地控制深度。

美国申请号15/942,513的图4A-5和图4B-2示出巩膜中的烧蚀孔的示例性简化图，其示出相对于巩膜的内边界的烧蚀深度的示例，并且被并入本文中。

美国申请号15/942,513的图5说明根据本公开的一些实施例的深度控制过程的示例性流程图，并且被并入本文中。

一般而言，例如OCT系统之类的深度控制系统执行重复性B-扫描，与激光同步。B-扫描可示出结膜和/或巩膜的顶部表面、经烧蚀的孔的边界，以及巩膜与脉络膜或睫状体之间的底部界面。自动图像分割算法可用于识别巩膜的顶部和底部表面（例如，400-1000微米厚）以及烧蚀孔的边界。从巩膜的顶部表面到孔的底部表面的距离可自动地经计算且与巩膜的局部厚度进行比较。在一些实施例中，这实时地发生。在孔深度达到巩膜厚度的预定义数或分数时，可停止烧蚀，并且扫描系统被索引至下一目标烧蚀位置。在一些实施例中，图像可经分段以识别内部巩膜边界。

参考示例实施例中的图5（美国申请号15/942,513）中的步骤，可首先发生起始或初始化步骤集合。这个起始步骤集合以在步骤412中定位至孔坐标开始。对目标区域的AB-扫描在步骤414中发生。这个扫描创建在步骤416中经处理的图像，以便分割且识别巩膜边界。然后在步骤418中计算结合表面与巩膜边界之间的距离。

在完成这个起始步骤集合之后，可在步骤420中发起烧蚀。在步骤422中发射激光束脉冲，接着是步骤424中的B-扫描。这个B-扫描创建然后可在步骤426中经分段的图像，并且根据图像计算孔深和烧蚀速率。在步骤430中将此孔深和烧蚀速率与目标深度进行比较。如果尚未到达目标深度，则将该过程循环回到步骤422并且重复。在达到目标深度时，步骤432停止烧蚀过程，并且在步骤434处，起始过程以定位至下一孔坐标再次开始。在一些实施例中，深度控制系统可在单一脉冲期间监视烧蚀深度并且可以作为风险减低手段来停止烧蚀，如果过程在范围之外，则还可存在可结束烧蚀的其他内部过程运作；眼睛追踪操作性限制超出，脉冲的最大预设#超出，激光功率监视不在限制中。这些都是风险缓解措施。

在本公开的一些实施例中，可使用光点阵列以便一次性烧蚀多个孔。在一些情况下，这些光点阵列可使用微透镜来创建，并且还受激光特性影响。更大波长可导致具有增大光点直径的较少数目光点。

转到本公开的一些其他方面，在许多实施例中，对于各个患者的需要的眼部特性的术前测量和治疗定制是有利的。眼部特性的术前测量可包括测量眼内压（IOP）、巩膜厚度、巩膜应力/应变、前脉管结构、调节响应和屈光不正。巩膜厚度的测量可包括使用光学相干断层扫描（OCT）。对巩膜应力/应变的测量可包括使用布里渊散射（Brillouinscattering）、OCT弹性成像、光声学（光加超音波）。前脉管结构的测量可包括使用OCT或多普勒（Doppler）OCT。屈光不正的测量可包括使用诸如来自Tracey Technologies公司的iTrace商标产品的产品。本领域普通技术人员将认识到还可使用其他测量、方法和系统。

术中生物反馈回路在治疗程序期间可以是重要的，以便保持告知医师程序的进展。此类反馈回路可包括使用表面形状测量和监视诸如前睫状动脉之类的“远离”区。

生物反馈回路可包括闭合回路传感器以校正压电扫描机制中的非线性。在一些实施例中的传感器可供应例如几毫秒中的实时位置反馈，并且利用电容传感器以用于实时位置反馈。实时位置反馈可传达至控制器，并且在基于组织特征识别特定生物特征时可术中停止激光操作。

传感器/反馈装置还可执行生物或化学“智能感测”，以允许烧蚀目标组织并保护或避免周围组织。在一些情况下，此智能感测可通过在屏蔽中使用生物芯片并入来实现，其通过光辐射来激活并感测烧蚀轮廓（profile）的位置、深度、大小、形状或其他参数。还在一些实施例中设想振镜光学件组件，并且可将其用来度量激光操纵和特殊功能的许多参数。

本领域普通技术人员将认识到还可使用其他反馈方法和系统。

在一些实施例中，本公开的系统、方法和设备可包括图像显示传送和GUI接口特征，其可包括取得的每个图像帧并且在动态实时和表面观察中在发射激光之前和之后在每个于3维-7维微孔内部发射之后将信息发送至视频显示器。GUI可具有用于图像捕获的在7个方向上的整合式多视图系统，包括：表面、内部孔、外部孔、微孔的底部、整个眼球眼视图、目标阵列区域。

在一些实施例中，7立方体可以是微处理器的优选投影，但是存在处于维度球体形状的整合至GUI和微处理器中的其它示例。正交投射可包括如美国申请号15/942,513的图8中所示的示例。

在一些实施例中，支持向量机（SVM）图案识别可整合至指引到微处理器路径的AI（人工智能）网络中。针对非线性分类问题，SVM可通过非线性映射K（X）将输入空间转变成高维度空间。因此，非线性问题可转变成线性问题，然后将在新高维度空间中例如使用Matlab或Mathematica整合编程来计算最佳分离超平面。更多细节描述于美国申请号15/942,513中。

一些实施例可利用塞尔（Serre）纤维化或弱纤维化。它们能够在阵列中产生每个圆柱体微孔的映射，并且在截面中产生跨3D表面的总阵列和空阵列的间质映射。示例性3D映射900被示出在美国申请号15/942,513的图9中。

根据本公开的一些实施例，美国申请号15/942,513的图10说明可如下执行的示例性设计图案。步骤1001：治疗设计/计划可以使用对整个球体的7-球体数学投影建立的组织层次结构开始，以建立构建在7D形状和双曲线平面镶嵌上的叠合治疗平台。步骤1002：从组织层次结构和费布那西图案化导出的离轴数学算法显示为数学图像。步骤1003：然后实施算法码以开发定制微穿孔图案，其反映组织生物流变学，包括硬度、黏弹模数、拓扑、表面形状、生物统计学等的所有输入。步骤1004 （未示出）：可执行解剖结构避免软件，从而清除或消除非目标场、阵列、区域。步骤1005 （未示出）：外科医师/用户还可经由触摸屏接口来操纵目标或非目标区域。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可包括处理算法的激光用户接口系统递送的以下特征。并入实时数学图像并将两者显示于3D数学文件中，其还可以GIF动画格式运作以显示关于阵列有效性的先验信息。工作站/算法与VESA系统一起工作，以便对用户/外科医师产生数学图像以用于眼睛上的3D阵列的理想配置。图像的拓扑表示被立体地投影至显示器。阵列是前缀公式集，并且另外可在费布那西测序中以多个密度、光点大小、微孔和纳米孔几何形状和配置来模拟。费布那西测序的益处是产生最平衡阵列公式集，其在宏观及微观尺度两者中与身体自身天然组织层次结构相对应。

阵列还可遵循双曲线几何形状模型或均匀（规则、准规则或半规则）双曲线平铺，其是具有规则圆形或多边形作为面的双曲线平面的边缘对边缘填充并且是顶点传递的（在其顶点上传递，等角的，即存在将任何顶点映射至任何其他顶点上的等距）。示例被示出在美国申请号15/942,513的图10和图11中且并入本文中。由此得出结论：所有顶点叠合，并且平铺具有高度的旋转和平移对称性。

均匀平铺可通过其顶点配置、一连串表示围绕每个顶点的圆形或多边形的侧边的数目的数字来标识。下面的一个示例表示围绕每个顶点具有3个七边形的七边形平铺。其也是规则的，因为所有圆形或多边形具有相同大小，因此它还可给予Schläfli符号。

均匀平铺可以是规则的（如果还有面迁移和边缘传递）、准规则的（如果边缘传递而非面传递）或半规则的（如果非边缘传递和面传递）。针对直角三角形（p q 2），存在两个规则平铺，由Schläfli符号{p,q}和{q,p}表示。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可包括创建微孔阵列的机制，其中微孔阵列图案可具有受控不均匀分布，或均匀分布，或随机分布，并且可是径向图案、螺线图案、叶序图案、不对称图案或其组合中的一个。叶序螺线图案可具有根据本公开的顺时针和逆时针斜列线。美国申请号15/942,513的图12说明在具有螺线叶序的眼睛上创建阵列算法图案的不对称受控分布的示例性示意表示，其中微孔的每个阵列相继出现。

在一些实施例中，微孔阵列图案可以是以下中的一个：阿基米得螺线、尤拉螺线、费马螺线、双曲线螺线、连锁螺线、对数螺线、费布那西螺线、黄金螺线或其组合。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可包括在球形表面上创建3D微穿孔模型。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可包括利用费布那西和数学参数来优化具有例如微孔或纳米孔的孔的图案的激光辅助微穿孔处理阵列中的手术执行、结果和安全性，其中图案是不均匀分布图案，其在宏观尺度和微观尺度上在与现有组织层次结构对准的截面组织中递送，使得存在治疗的叠合再生效应。具有多个微孔/纳米孔/烧蚀/切口/目标的治疗阵列或晶格可以被布置在不均匀分布图案中，其中图案是螺线或叶序的。可通过弗格尔（Vogel）等式来描述图案。而且，所包括的是具有诸如处于开放通道或孔形式的流动路径的螺线或叶序图案的多个其他几何形状/密度/深度和形状。微孔/纳米孔可以专门适于与任何给定隐形眼镜、屏蔽或具有不均匀分布图案的其他模板材料或设计相对应。替代地，可结合诸如亲水性或疏水性类型的常规穿孔涂覆的或非涂覆的聚合物来使用微穿孔。具有不均匀分布微孔图案的阵列图案和透镜或屏蔽可一起用作治疗系统。

美国申请号15/942,513的图4A-1至图4A-10和图26-3A说明微穿孔/纳米穿孔可如何用于移除表面、表面下和间质组织并影响经烧蚀目标表面或目标组织的表面、间质、生物力学特征（例如平面性、表面孔隙率、组织几何形状、组织黏弹性和其他生物力学及生物流变学特征）。另外，本公开可包括各种类型的自动处理系统以处理各种组成和配置的微穿孔的递送。

受影响的组织特征尤其包括孔隙率、纹理、黏弹性、空隙分数比、表面粗糙度和均匀性。测量诸如粗糙度和光泽度之类的表面特征以确定质量。此类微穿孔还可影响组织变形、柔软性和可挠性，并且具有“橘皮”纹理。因此，在处于静止时和在应力/应变以及组织渗透率下，用微穿孔/纳米穿孔处理的组织的特性一般将借助于恢复或再生组织的生物力学柔软性来影响和/或增强组织质量。

在一些实施例中，微穿孔可包括设置于图案中的多个微孔路径。微孔路径的图案可包含规则圆形或多边形、不规则圆形或多边形、椭球形、弧线、螺线、叶序图案或其组合。微孔路径的图案可包括放射状弓形路径、放射状螺线路径或其组合。微孔路径的图案可包括内部放射状螺线路径与外部放射状螺线路径的组合。空气流动路径的图案可包括顺时针放射状螺线路径与逆时针放射状螺线路径的组合。微孔路径可彼此离散或不连续。替代地，微孔路径中的一个或多个可流体地连接。放射状弓形路径（“弧线”）、放射状螺线路径或其组合的数目可变化。

在一些实施例中，微穿孔可包括为受控非线性分布图案、受控线性分布图案或随机图案的图案。在一些实施例中，眼睛隐形眼镜/眼罩可包括微孔路径的图案，其中微孔路径的图案由受控不均匀分布图案的x和y坐标生成。用来生成眼睛透镜/眼罩微孔路径的受控不均匀分布图案可与和眼睛透镜/眼罩一起使用的激光微穿孔算法的阵列图案相同或不同。在实施例中，受控不均匀分布图案与和眼睛透镜/眼罩一起使用的激光微穿孔算法的阵列图案相同。在一些实施例中，受控不均匀分布图案与使用的激光微穿孔算法的阵列图案不同。

在一些实施例中，激光微穿孔系统可具有根据本文所描述的激光微穿孔算法实施例的叶序图案。当激光微穿孔系统包括多个微孔、多个开口、多个腔、多个通道、多个通路或其组合时，眼睛透镜/眼罩与具有叶序图案的激光微穿孔系统是共同操作的，所述多个微孔、多个开口、多个腔、多个通道、多个通路或其组合被配置在经设计以通过眼睛透镜/眼膜和具有叶序图案的组织而促进改良自然生物功能的图案中，所述自然生物功能诸如流体流量、血流量、肌肉移动以及静态和动态生物功能。微孔、开口、腔、通道、通路或其组合可定义生物流动路径，所述生物流动路径沿着支撑垫定位、定位于支撑垫内或通过支撑垫定位，或其组合。在实施例中，微孔、开口、腔、通道、通路或其组合的图案可处于规则圆形或多边形、不规则圆形或多边形、椭球形、弧线、螺线、叶序图案或其组合的形式中。在另一实施例中，空气流动路径可处于规则圆形或多边形、不规则圆形或多边形、椭球形、弧线、螺线、叶序图案或其组合的形式中。

在一些实施例中，适合的螺线或叶序图案可由上文所描述的微穿孔系统实施例的任何叶序阵列图案的x和y坐标生成。在实施例中，螺线或叶序图案的x和y坐标经转置和旋转以确定螺线或叶序支撑空气流动图案的x'和y'坐标，其中θ等于以弧度为单位的π/n并且n是任何整数。可诸如通过使用计算机辅助绘图（CAD）软件来绘制（x'和y'），以生成合适的图案，诸如螺线或叶序图案。

图案可然后用来定义放射状精确和螺线通道，以及可与弓形和螺线通道相交的环状通道，或其组合。环状、弓形、螺线或组合通道可产生形状变形，诸如处于形成的凹槽、腔、孔口、通路或其他路径的形式中。基于经转置的叶序图案的通道图案的示例性实施例还被示出在美国申请15/942,513中的图10、图13和图16中。基于经转置的叶序图案的另外示例性实施例被示出在美国申请15/942,513中的图14A-14D、图15A-15F和图41中。

如下文所示，微穿孔图案可具有多个顺时针螺线和多个逆时针螺线，其中顺时针螺线的数目和逆时针螺线的数目是费布那西数或费布那西数的倍数。

美国申请15/942,513中的图14A说明根据本公开的一些实施例的微穿孔图案的示例性实施例，所述微穿孔图案可直接实施于目标组织上或替代地实施于隐形眼镜、屏蔽或具有微孔图案的其他此类模板上，所述微孔图案具有处于费布那西序列的分布中的微孔的受控不均匀分布。

美国申请15/942,513中的图14B是根据本公开的一些实施例的具有顺时针和逆时针斜列线的叶序螺线图案的示例性说明。

美国申请15/942,513中的图14C是根据本公开的一些实施例的具有顺时针和逆时针斜列线的叶序螺线图案的另一示例性说明。

美国申请15/942,513中的图14D至图15F是根据本公开的一些实施例的弗格尔模型的示例性说明。

美国申请15/942,513中的图16A至图16N是根据本公开的一些实施例的从二十面体图案形状导出的微穿孔的示例性实施例的示例性说明。

美国申请15/942,513中的图17A至图17B及图2K-18和图2K-19说明根据本公开的一些实施例的从表示碎形球体和二十面体/四面体镶嵌的二十面体图案形状导出的示例性微穿孔图案。

表面积：总目标组织表面积影响移除的总组织材料量。通常，随着总组织表面积的量增加，移除的表面材料的量增加。在一些实施例中，目标组织的总微穿孔表面积可等于微穿孔系统的总潜在表面（即，如果不存在微孔，则为微穿孔目标面积）减去总微孔面积（即，所有微孔的面积的总和）。因此，总微穿孔表面积的量可从总潜在表面积的1%变动至约99.5%，取决于所需微孔面积的量。根据本公开的一些实施例，参见美国申请15/942,513中针对示例性表面积的图30。

深度：美国申请15/942,513中的图4A-5至图4A-10说明总目标组织深度可影响移除的总组织材料的量。一般而言，随着总组织深度的量增加，移除的间质或表面下组织的量增加。在一些实施例中，经移除的组织微穿孔的深度等于微穿孔系统的总潜在表面下和间质组织（即，如果不存在微孔，则为总间质和表面下组织）减去总微孔立方体积（即，所有微孔的面积的总和）。因此，总微穿孔立方体积的量可从微穿孔组织的总潜在表面下和间质立方体积的1%变动到约95%，取决于所需微孔立方体积的量。

孔的密度：例如微孔阵列之类的孔阵列的密度可影响微孔面积的总量和移除的表面、表面下和间质体积的总量。其还可影响微孔和微孔分布的总数目。多个示例性密度配置、微孔大小和微孔分布在美国申请15/942,513中的图2K-1-A至图2K-1-C并且至图2K-17中被说明。应该注意的是，微孔可随机地、均匀地或单一地递送。微孔阵列的体积密度或容积密度还可影响生物力学特性。

孔数目：例如微孔之类的孔的数目可影响微孔面积的总量和移除的总表面、表面下和间质体积的量。另外，微孔的数目可影响覆盖在微穿孔的表面上的微孔的密度和分布，其继而可直接影响微穿孔的总孔体积分数。在一些实施例中，微孔数目可为至少约3个、至少约5个、至少约8个、至少约12个或至少约15个。在一些其他实施例中，微孔数目可为至少约45个、至少约96个、至少约151个或至少约257个。对于更多示例性参数，还参见美国申请15/942,513中的图31-34、图37、图38和图39。

在一些实施例中，依照可从1 nm变动至600 μm的光点大小，孔数目可在9至10,000之间变动。微孔的数目可在包括任何先前上限和下限对的范围内。

各种参数和因素可影响本公开的微穿孔，并且在美国申请15/942,513中的图31-35中说明，并且还在下文讨论。

发散角：在将激光脉冲递送至目标组织中，增大或减小发散角α可影响如何将微孔放置在图案内以及顺时针和逆时针螺线的形状。发散角等于360°除以恒定或可变值，由此发散角可为恒定值，或者它可以变化。在一些实施例中，图案可具有从约100°至约170°变动的极性坐标中的发散角。发散角的较小变化可显著地改变阵列图案，并且可示出仅在发散角的值方面不同的叶序图案。示例性发散角可为137.3°。发散角还可以是137.5°或137.6°。在一些实施例中，发散角为至少约30°、至少约45°、至少约60°、至少约90°或至少约120°。在其他实施例中，发散角小于180°，诸如不超过约150°。发散角可在包括任何先前上限和下限对的范围内。在一些其他实施例中，发散角从约90°至约179°、从约120°至约150°、从约130°至约140°或从约135°至约139°变动。在一些实施例中，通过360°除以无理数来确定发散角。在一些实施例中，通过360°除以黄金比来确定发散角。在一些实施例中，发散角在约137°至约138°的范围中，诸如约137.5°至约137.6°，诸如约137.50°至约137.51°。在一些实施例中，发散角是137.508°。

与微穿孔阵列的边缘的距离：在一些实施例中，可基于微穿孔的几何形状和预期使用来确定阵列图案的总尺寸。从图案的中心至最外微孔的距离可延伸至与微穿孔的边缘相连的距离。因此，最外微孔的边缘可延伸至微穿孔的边缘或与微穿孔的边缘相交。替代地，从图案的中心至最外微孔的距离可延伸至允许最外微孔的边缘与微穿孔的边缘之间的一定量的空间没有微孔的距离。可按照需要指定离最外微孔的边缘的最小距离。在一些实施例中，从最外微孔的边缘至微穿孔的外部边缘的最小距离是特定距离，识别为谨慎的长度或阵列图案出现在其上的微穿孔的面的长度的百分比。微孔可广泛或紧密地分开或镶嵌。

孔大小：在一些实施例中，可至少部分地通过微穿孔的阵列面积的期望总量来确定例如微孔之类的孔的大小。微孔大小可遍及图案是恒定的，或它可在图案内变化。在一些实施例中，微孔大小是恒定的。在一些实施例中，微孔大小随着微孔离图案的中心的距离而变化。存在能够在系统中的多个大小。孔大小可根据1 nm-600 μm来变动。在一些其他实施例中，大小是50 µm、100 µm、125 µm、200 µm、250 µm、325 µm、425 µm或600 µm。

孔形状：存在能够在系统中的多个形状。通过电磁照射而自身创建在结缔组织中的例如微孔之类的孔形状可具有对组织反应和创伤愈合的相关后果。正方形形状可能比圆形形状愈合得更慢。微穿孔系统能够创建多个几何个别微孔形状。在一些实施例中，理想形状是正方形。

形状还可在微孔阵列中有影响。覆盖量可受微孔形状影响。微孔形状可以是规则或不规则的。在一些实施例中，微孔形状可处于以下形式：狭缝、规则圆形或多边形、不规则圆形或多边形、椭球形、圆形、弧线、螺线、通道、其他适合的形状或其组合。在一些实施例中，微孔阵列具有圆形形状。在一些实施例中，阵列形状可处于例如二十面体或四面体镶嵌的一个或多个几何图案的形式，其中多个圆形或多边形（或其他形状）相交。形状还可影响期望或非期望的创伤愈合并且可取决于微孔功能的目的而修改。

美国申请15/942,513中的图16A-N示出此类成形的微孔阵列的示例。微孔阵列被配置成使得图案相似于圆形或多边形，其可具有略微精确的边缘。在这些配置中的组织移除以数学上和几何学上平衡方式影响生物力学特性，从而产生对微穿孔的稳定性。

设计因素：设计因素可影响微穿孔阵列或晶格在3D组织中以及相对于关于组织内的“氛围”的微穿孔边缘的总体放置。微穿孔的设计可取决于组织自身的固有形状或围绕预期生理解剖结构或期望影响而被调整。这可以是自对偶（无限）规则欧几里得蜂巢、对偶多面体、7立方体、7正交体或类似简单晶格、布拉韦晶格或非布拉韦晶格。

比例因子：比例因子可影响微孔阵列图案的总体大小和维度。比例因子可经调整使得最外微孔的边缘处于微穿孔的外部边缘的期望距离之内。另外，比例因子可经调整使得最内微孔的内部边缘处于微穿孔的内部边缘的期望距离之内。对偶性可概括成n维空间和对偶多面体；在两个维度中，这些被称为对偶圆形或多边形，或包含顶点、阵列或类似地包含各向同性或各向异性两者的镶嵌的三维或多个维度。

最接近的相邻孔之间的距离：连同针对例如微孔之类的孔的数目和大小的考虑，可以确定最接近的相邻微孔的中心之间的距离。任何两个微孔的中心之间的距离可以是其他阵列设计考虑的函数。在一些实施例中，任何两个微孔的中心之间的最短距离从不重复（即，孔到孔间距从不是相同的确切距离）。这个类型的间距也是受控不对称性的示例。在一些其他实施例中，任何两个微孔的中心之间的最短距离始终重复（即，孔到孔间距始终是相同的确切距离）。此类型的间距也是受控对称性的示例。在一些实施例中，随机地布置两个微孔之间的距离（即，孔到孔间距是随机的）。因此，系统可提供受控不对称性、随机不对称性和受控对称性以及随机对称性，该受控不对称性是关于阵列设计或图案的中心的至少部分旋转不对称性，该随机不对称性是关于阵列设计或图案的中心的至少部分旋转随机，该受控对称性是关于阵列设计或图案的中心的至少部分旋转，该随机对称性是关于阵列设计或图案的中心的至少部分旋转随机。

在一些实施例中，旋转不对称性可延伸至图案设计的微孔的至少51%。在一些实施例中，旋转不对称性可延伸至阵列图案设计的至少20个微孔。在一些实施例中，旋转对称性可延伸至图案设计的微孔的至少51%。在一些实施例中，旋转对称性可延伸至图案设计的至少20个微孔。在一些实施例中，旋转随机图案可延伸至图案设计的微孔的至少51%。在一些实施例中，旋转随机图案可延伸至图案设计的至少20个微孔。

在一些实施例中，可通过弗格尔模型等式：

来以极坐标描述孔隙图案的51%，如上文所描述。

共同操作式眼睛隐形眼镜/眼罩

共同操作式眼睛隐形眼镜/眼罩（参见例如美国申请15/942,513中的图27A，元件2700和图40）可以是可挠的或刚性的、软的或硬的。它可以由任何数目的各种材料制成，所述材料包括常规地用作隐形眼镜或眼罩的那些，诸如亲水性、疏水性两者的聚合物或软凝胶或胶原蛋白，或者可溶性材料或特殊金属。示例性可挠性透镜/屏蔽可包括柔韧的亲水性（“喜水”）塑料。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可包括用于治疗巩膜和邻近眼部结构以及部分微穿孔和表面重修、用于再生或恢复生理眼睛功能的激光眼睛微穿孔和/或缓解功能异常或疾病的方法和装置。在各种实施例中，阵列可采用多个几何形状、密度、配置、分布、密度以及光点大小和深度。它们还可以在各种时间点中经预先计划和执行。它还可以所要求穿孔的任何百分比来穿透巩膜外层、巩膜质或棕黑层。电磁能量应用也可以是适合的。

疏水性巩膜透镜可定制晶圆，纳米、µm等：在各种实施例中，疏水性巩膜透镜可定制的晶圆可具有一般以毫米、微米或纳米为单位测量的可变大小。一般而言，它是可包含针对关于患者的巩膜的激光治疗的计算机生成定制算法的巩膜隐形眼镜。首先，可以记录可重新处理的光点，并且可经由屏蔽或透镜来剖析光点。屏蔽可由各种材料制成，所述各种材料包括一种或多种疏水性聚合物或通过激光不可穿透的聚合物的混合物。这可为除了智能映射技术之外不将处理的周围组织提供增加的保护水平。角膜中心隐形眼镜可经着色以保护角膜免受显微镜光并免受激光束自身。在各种实施例中，它可以是一次性的，并且一旦图案处于眼睛之上就不可再使用。另外，它可经预封装的灭菌容器递送。

这可通过测量生物统计学、形态学、解剖结构、表面形状、角膜切开术、巩膜厚度、材料性质、屈光、光散射以及其他特征和质量来创建，其可导入、上传或者以其它方式输入到可以是“虚拟眼睛”的平台的三维（3D）动态FEM模块中。本公开的系统可以处理角膜和透镜两者的信息，并且可以一旦已输入所有光学件和信息就运作多个算法测试。系统可应用旨在通过操控巩膜来增强调节能力的数学和物理情境，并且它还可给出对角膜的合乎需要的任尼克（Zernike）轮廓，其将在存在激光视觉矫正（LVC）加调节计划的情况下产生最大调节能力。一旦完成，则可例如由ISIS（用于分析和再生例如晶状体屈光状态和角膜屈光状态两者的眼睛屈光状态、角膜屈光状态的视觉映射的可视化和眼睛映射软件，或“对偶光学件”）通过虚拟眼睛来生成图案，并且存在所述图案的可视化。在一些实施例中，ISIS可为伺服机制。

晶圆还可在12点钟和6点钟经线处戳记坐标，以用于通过医师在眼睛上定向。晶圆还可在10/2/4/7经线处戳记独特和不同的坐标，以用于医师的治疗象限定向。晶圆/隐形眼镜可通过连接至ISIS的母板的对应3D打印机来产生。一旦完成，可在放置在患者眼睛上之前对透镜进行灭菌。

在一些示例性操作中，最初，在一些实施例中可与眼睛追踪器耦合或包含眼睛追踪器的激光可经校准或启动，并且通过医师将透镜放置就位。晶圆可充当用于激光的屏蔽和导引两者。

透镜设计被称为“半巩膜接触”（SEQ）。此透镜具有其起始点，在角膜2.0 mm部分处的巩膜的轴承边缘由三条曲线组成。SEQ透镜以10开窗术为特征，其防止透镜变得堵塞。不规则角膜表面可使用RGP隐形眼镜来矫正，角膜透镜在直径上从8.0 mm变动至12.0 mm。巩膜透镜在直径上可从22.0 mm变动至25.0 mm。

为构建透镜和最终拟合，公式可用于计算和生产透镜。为缩小整体范围，其可以2.70 mm扩展至4.10 mm的矢状拟合集开始。拟合集中的差异与RGP透镜的拟合集类似，在正常步骤之间具有0.05 mm的不同半径。

SEQ拟合集以矢状0.1 mm高度差为期。尽管DK值为90并且SEQ透镜开窗10次，但是氧气供应问题可持续存在。在直径上调整成大于12.0 mm的透镜具有大量不移动的支撑，并且因此可能并不发生磨损交换。

在一些示例性操作中，1）因为激光器包含眼睛追踪器，所以通过医师将透镜放置就位。晶圆充当用于激光的屏蔽和导引两者。2）此晶圆导引系统对于激光而言是独特的；图案放置于眼睛上并且通过在过程期间穿孔的透镜自身，从而创建程序的映射接收并且在治疗之前和之后通过扫描仪记录所有光点。3）ISIS保留此特定患者的眼睛的此信息，4）在需要再治疗的情况下。所有信息（topo等）导入回到患者的轮廓（profile）中，以用于ISIS“围绕”现有光点重新计算并重新配置以用于进一步最大化。5）ISIS在应用模拟之前计算COP并且在应用模拟之后计算可预测COP，其可在具有和不具有另外LVC的情况下告知患者和外科医师可能用于任何特定患者的COP的量。6）ISIS还通过使用FEM虚拟眼来证实生物力学功能、光学功能两者，以及所有距离处的视觉模拟。7）ISIS还证实后op COP、AA、屈光、Zernike轮廓变化等，并且在后端继续捕获所有数据库信息以提出未来更加复杂和优化算法。8）ISIS还可剖析各种算法以增强对于对偶光学系统的理解并基于巩膜厚度和其他生物统计学、几何形状、光学件等随着年龄的变化来给予变化情境。这个的有用性是无限的，但是特定实施例是ISIS可根据患者的初始检查通过白内障年龄来生成年龄相关的治疗图。因此，ISIS可预先预测应该使用多少光点和什么图案，使得将在第一晶圆上通过ISIS来“预确定”再治疗潜在区域。这意指通过随后访问，ISIS可警告医师存在COP的临界丧失的时间，并且可在任何时间开始再治疗（这将由医师、患者和ISIS输出来确定）。9）当它完成并且指导医师应在什么下针对精确性或针对更多注意来评估检查时，ISIS还可具有听得见的交互并且还可在治疗期间警示医师是否存在对干预的需要。ISIS可向医师进行推荐，但是医师控制程序ISIS将执行的选择。10）ISIS还具有参考清单并且也可搜索论文、知识以及近期趋势。11）ISIS可如同语音助理（例如Apple Siri）来工作。

一些实施例的激光特征可包括Er:YAG眼科激光产生激光介质，具有2.94 μm波长的Er:YAG激光；约250微秒的脉冲持续时间；重复率可为3、10、15、20、25、30、40、50 pps。

各种组织组分的各种净吸收曲线可能是重要的。在2.94 μm下，波长激光可对H203.00 μm的峰值吸收为近红外光谱中的最接近波长。这允许其有效地利用小的热效应来从组织蒸发H20（烧蚀机制）。在2.94μm下的激光组织交互：2.94μm可为对于组织烧蚀的极大波长；在10.6μm下，比CO₂更佳由水吸收10至20倍；在2.79μm下，比Er: YSGG更佳由水吸收3倍；在2.94μm下，水的烧蚀阈值约为1 J/cm2。烧蚀立即发生且可仅为表面效应。这提供具有小的间接组织损伤的非常精确烧蚀。

Er:YAG眼科系统的应用可包括广义510K以用于切除、切开、蒸发眼部软组织，因此在采用该应用之后，使用的扩展是不可避免的，包括于以下中：Ptyerigium手术；青光眼手术；眼部神经头截留（后巩膜）；眼内囊切开术；外眼部软组织手术；AMD；及其他。

还考虑用于治疗巩膜和邻近眼部结构以及部分微穿孔和表面再塑的方法和装置。

如本文所描述，提供用于使用电磁辐射来执行眼睛的目标区域（例如巩膜）的部分表面再塑的系统和方法。通过电磁辐射源产生电磁辐射。引起电磁辐射以应用于眼睛的目标区域的特定部分，优选地为巩膜。可通过屏蔽或巩膜透镜来阻碍电磁辐射影响眼睛的目标区域的另一部分。替代地，电磁辐射可应用于巩膜的目标区域的除了特定部分以外的部分。

另外，本文描述用于以准连续激光束修改组织以改变眼睛的光学特性的方法，包括可控制地设置光束的体积功率密度且选择光束的所需波长。可通过以下来实现组织修改：使光束聚焦于组织中的预选择起始点处，并且遍及组织的指定体积或沿着组织中的指定路径相对于起始点以预定方式来移动光束的焦点。取决于所选择的体积功率密度，可通过光烧蚀或通过组织的黏弹特性中的变化来修改焦点入射在其上的组织。

眼科激光系统

在各种实施例中，本公开的眼科激光系统可包括激光束递送系统和响应于与激光束递送系统可操作的眼睛的移动的眼睛追踪器，以用于通过将激光束的置放发射至眼的巩膜的选定区域上来烧蚀眼的前部和/或后部两者的巩膜材料。以序列和图案来启动该发射，使得在连续位置处并不启动激光发射并且连续发射不重叠。图案响应于眼睛的移动而移动。因为眼睛的巩膜为“离轴”的，所以扫描机制是新颖的，这是因为其并不通过将束固定在眼睛的视轴上来操作。参考美国申请15/942,513中的图20和图20A至图20D，更确切地说，“离轴”扫描机制可包括眼睛对接系统，其利用测角计镜或导引系统来烧蚀视轴外部的巩膜的相对象限。闭合回路反馈系统在扫描仪内部就位并且还在眼睛对接系统与处于磁传感器机制形式的扫描仪之间，所述处于磁传感器机制形式的扫描仪将激光头锁定至眼睛对接系统并且借助于眼睛的生物反馈定位来触发眼睛追踪和光束递送两者。

在一些实施例中，激光系统可包括用以选择和控制通过每个激光能量脉冲辐射的区域的形状和大小而不改变光束的能量密度的装置。通过改变脉冲之间的照射区域的大小，表面的某些区域可比其他表面区域更多地被侵蚀，并且因此可重新剖析表面。方法和系统尤其适合于移除角膜溃疡且重新剖析角膜以移除屈光不正，并且还适合于重新剖析光学元件。在一些实施例中，来自激光的光束可进入光学系统，该光学系统容纳于铰接臂中并且终止于目镜中，所述目镜具有用于附接至眼睛的吸盘。光学系统可包括光束形成装置以校正不对称光束截面、第一中继望远镜、光束维度控制系统和第二中继望远镜。光束维度控制系统可具有带有成形窗的阻挡件或成形阻挡部分，并且沿着会聚或发散光束部分轴向可移动。替代光束维度控制系统具有带有成形窗的阻挡件且定位于耦合变焦系统之间。还可使用镜、可调整缝隙和屈光系统。在一些实施例中，激光可优选地为Er: YAG激光。该系统可包括用以测量表面轮廓的测量设备，以及用以根据所测量和所需轮廓来控制激光操作的反馈控制系统。

在一些实施例中，用于本文所描述的模板控制的精确激光介入的方法、装置和系统改良诸如激光显微手术之类的介入（特别地包括用以在视轴外部执行此类激光手术的能力的眼科手术）的精确速度范围、可靠性、通用性、安全性和效力。美国申请15/942,513中的图19说明根据本公开的一些实施例的仪器和系统的示例性图，其适用于其中激光治疗的定位精度是关键的那些特殊产品，不论激光治疗的空间范围的精确可容度在何处为合乎需要的，和/或不论在程序期间对经受移动的目标或目标系列的精确操作何时受影响。因此，系统可包括以下关键部件：1）用户接口，由视频显示器、微处理器和控制、GUI接口组成；2）成像系统，其可包括具有变焦能力的手术视频显微镜；3）自动3D目标获取和追踪系统，其可在操作期间跟随主体组织（例如眼睛）的移动，因此允许外科医师用户基于随时间推移自动地稳定的图像来预定其启动图案；4）激光，可用该激光来聚焦，使得仅由用户接口描述的精确治疗受影响；5）诊断系统，并入映射和表面形状、数值数据、数学数据、几何数据、成像数据，通过用于在程序之前、期间和之后测量精确表面和3D形状的装置，所述测量在不限于人类响应时间的时间标度之内在线执行并且可为实时的；以及6）快速可靠安全装置，由此如果出现任何状况，则激光发射自动地中断，以保证程序（例如安全问题）的此类中断。

美国申请15/942,513中的图20（E-G）说明根据本公开的一些实施例的激光系统的进一步的离轴特征。如所示出的，在所有情况下，贝塔（β）为视轴，并且阿尔法（α）为视轴与治疗轴之间的角度。旋转对称轴为竖直轴。优选地，激光治疗区域并未由患者的眼睑和其他特征隐藏。眼睛固定轴和激光束轴具有固定角度关系，以便暴露经限定的治疗区中的孔。激光束递送可围绕竖直轴β旋转。在一些实施例中，关键要素可包括：激光束和扫描（例如，OCT）区域在相同中心在线，并且扫描区域和焦距与激光光点大小和焦距匹配。照相机刚好离开激光中心线定位。眼睛固定点对激光递送光束可预先建立角度关系，围绕β自激光递送光束180°。

美国申请15/942,513中的图20I说明根据本公开的一些实施例的另一示例性离轴扫描。如所示，治疗可为成角度的。

在一些实施例中，系统可用于眼科诊断和分析以及用于支持眼科手术并且可包括：3D-7D映射装置，以用于在三维上感测患者眼睛上和眼睛中的位置、形状和特征，并且用于产生表示此类位置、形状和特征的数据和信号；显示装置，接收来自3D-7D映射装置的信号，以用于向用户呈现表示眼睛的所述位置、形状和特征的图像；在目标位置处，包括显示器控制装置，以用于使得用户能够选择目标位置并且在烧蚀期间以及在每个激光脉冲之后实时地显示眼睛的各部分的截面；位置分析装置，与来自三维映射装置的信号相关联并且接收所述信号，以用于识别眼睛的特征的位置出现的变化；目标追踪装置，与位置分析装置相关联，以用于搜索目标组织的特征进行并且在位置的此类变化之后找到所述特征新位置，并且用于产生指示新位置的信号；以及追踪定位装置，用于接收来自目标追踪装置的所述信号并且用于执行三维映射装置的目标至目标组织的所述特征的新位置的变化，从而遵循特征并且使显示装置上的图像稳定。

在本公开的各种实施例中描述的显示装置可以是视频显示器，并且进一步包括手术显微镜或数字监视器或在患者眼睛处引导的智能设备装置，用于实时地获取眼部组织的目标区域的视频显微镜图像并且用于将视频图像信息馈入至视频显示装置以使得此类视频显微镜图像显示，辅助用户诊断和分析，在由用户选定时实时地启用患者的组织的不同截面的显示。

追踪定位装置可包括自动控制、机器人控制、蓝牙控制下的转向镜，并且系统可包括物镜组件，该物镜组件与映射装置相关联并且具有最终聚焦透镜，其中定位于物镜组件内且相对于最终聚焦透镜可移动的转向镜是实施例。

在一些实施例中，系统可包括：激光脉冲源，用于产生具有能够在眼睛中实现所需类型的手术的能力的红外至近红外光激光束；激光发射控制装置，用于使得外科医师/用户能够控制激光发射的目标、深度和时序以影响所需手术；3D-7D映射装置，在患者眼睛处引导，用于获得表示眼睛上和眼睛内的特征的位置和形状的数据；微处理器装置，用于接收来自三维映射装置的数据并且用于将数据转换成可呈现于屏幕上的格式，并且对于外科医师/用户精确定位眼睛的特征和那些特征内的激光束的目标和深度有用；以及显示装置，用于在准备手术中和在手术期间在将下一激光脉冲发射至外科医师/用户之前显示表示眼睛的表面形状以及激光束的目标和深度的微处理器产生图像，并且用于使得外科医师/用户能够选择用于显示的眼睛的区域的显示控制装置，包括眼睛的各部分的截面的图像。

红外或近红外脉冲、自由运作或持续或Q切换的光激光电源可产生能够在患者组织中（包括在患者的透明组织内）实现所需激光手术的激光束。系统可包括光学路径装置，其用于接收激光束和重新引导激光束并且酌情地使其朝向组织中的待操作的所需目标聚焦。

系统可包括激光外壳，其经定位以拦截并引导光学路径装置，用于沿着光学路径装置获取所述目标的图像并且用于将视频图像信息馈送至视频显示装置，并且追踪在不损伤主体组织的情况下在发射下一激光脉冲之前系统定为目标的主体组织的追踪移动并且因此在发射下一激光脉冲之前移位光学路径，使得通过三维映射装置和通过手术显微镜装置产生信息和图像，以及激光束的瞄准和位置，接着组织的位置的变化。获得每个图像帧，并且在动态实时和表面视图中，在激光发射之前和之后在3D-7D微孔内部的每个发射之后将信息发送至视频显示器。GUI可包括用于图像捕获的在7个方向上的整合式多视图系统，其包括：表面、内部孔、外部孔、微孔的底部、整个眼球视图、目标阵列区域。

在一些实施例中，7立方体可为微处理器的优选投影；但是存在处于维度球体形状、空间中的其他示例，并且可整合至GUI和微处理器中。正交投射可包括美国申请15/942,513中的图8中所示的示例。

系统可包括多维标度、线性判别分析和线性降维处理以及局部线性嵌入和等距映射（isometric map；ISOMAP）。还可以包括非线性降维方法。

在一些实施例中，系统可允许拓扑图像或纤维化的1D、2D、3D或4D和高达7D转换。纤维化是对纤维束的概念的概括。纤维束使得一个拓扑空间（称为纤维）的想法精确，该拓扑空间是通过另一拓扑空间（称为基础）“参数化”。除了纤维不需要是相同空间也不是同胚的之外，纤维化类似于纤维束；更确切地说，它们仅是同伦等同的。在纤维化等同于3、4、5、6和7维度球体空间中的拓扑空间的技术特性的情况下，持续映射p:E→B相对于任何空间满足同伦提升特性。纤维束（在仿紧致基础上）构成重要示例。在同伦理论中，任何映射与纤维化“一样好”—即，可将任何映射作为同伦等效物分解至“映射路径空间”中，接着是纤维化成同伦纤维。

激光工作站可装备有三个可编程轴（X，Y，Z；可扩展至5个轴），具有自动旋转桌机器，可编程X、Y、Z轴和2台旋转桌。它可包括人机接口（Human Machine Interface；HMI），具有安全用户访问级别、诊断和数据登入，以用于证实过程和用户友好操作，以及分类器模块，其可适配用于独特脉冲调制，其中：孔径：1 µm-1000 µm；最大钻孔深度0.1 µm-2000 µm；孔公差：>±1-20 µm。

操作特征还可包括联网计算机连接、iPad操作、操纵杆操作、触摸屏操作、iPhone操作、远程或蓝牙操作、数字照相机整合操作、视频整合操作及其他。

用于激光辅助眼部药物递送的系统和方法

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可用于激光辅助眼部药物递送，诸如用于例如通过烧蚀、凝结的光治疗处理和/或光治疗调制目标组织的方法和装置，该目标组织例如巩膜组织和诸如脉络膜、脉络膜下空间、视神经视网膜或其他的其他眼内组织。揭露一种用于在生物膜（1）中产生初始渗透表面（A）的方法，其包括：a）在生物膜（1）中产生多个个体微孔（2i），每个个体微孔（2i）具有个体渗透表面（Ai）；以及b）产生此类多个个体微孔（2i）以及此类形状，使得初始渗透表面（A）具有所需值，其为所有个别微孔（2i）的个体渗透表面（Ai）的总和。还公开了执行该方法的微穿孔器。在这个情况下，生物学表面可为眼睛。在眼睛的情况下：辐射巩膜的区域使得治疗剂穿过通过激光辐射所产生的开放区域并且由此递送至前球体或后球体中的眼内目标组织，诸如脉络膜、视神经视网膜、视网膜上皮、葡萄膜、玻璃体或房水。

并入本文中的美国申请15/942,513公开了也可应用于本公开的系统和/或经配置供本公开的系统使用的药物递送的系统、设备和方法的另外的实施例。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可用于（但不限于）递送药物、营养药剂、葡萄籽提取物、干细胞、血浆富蛋白、光激活智能聚合物载体和基质金属蛋白酶。在一些实施例中，美国申请15/942,513中的图20P-1至图20P-3说明用于脉络丛药物和营养药剂递送的示例性目标。

药物递送系统可在手术前/手术期间/手术后状态内使用，以用于多个眼睛手术需要的任何药物递送以用于预防性或术后使用。

在一些实施例中，激光系统可包括如例如美国申请15/942,513中的图20、图20A至图20B中所描述的眼睛对接台。在医学操作期间，该眼睛对接台可定位于眼睛上方。眼睛对接台可提供四个象限的视图。

在一些实施例中，激光系统可包括如美国申请15/942,513中的图21A至图21B中所描述的喷嘴保护件。在一些示例性操作中，喷嘴保护件可附接至喷嘴。

在一些实施例中，激光系统可包括如美国申请15/942,513中的图21A至图21B中所描述的工作站。工作站可包括如上文所描述的用于模板控制的精确激光介入的方法、装置和系统。工作站可包括GUI接口；关节臂；激光外壳单元；CCD视频照相机；能够离轴扫描的振镜扫描仪；瞄准光束；三维映射装置；至少一个通信耦合的微处理器；电源和显示装置，所述显示装置包括用于将图像呈现至外科医师/用户的装置，指示激光目标的精确当前位置和计算机产生的视图中的深度，所述视图通常包括平面视图和表示不同深度处的眼睛的特征的眼睛的所选择的截面图；连接至视频显示装置的成像系统，其包括用于产生、读取和解释数据以获得关于待操作的组织的显著特征的七维中的位置的信息的三维至七维映射装置并且包括微处理器装置，其用于解释数据并且将数据以对外科医师/用户有用的格式呈现至视频显示装置，并且装备有三个可编程轴（X，Y ，Z；可扩展至5个轴），其具有自动旋转桌机器，可编程X、Y、Z轴和2台旋转桌，包括具有安全用户访问的人机接口（HMI）。在美国申请15/942,513中描述工作站的另外的细节并且将其并入本文中。

在某些实施例中，本文所描述的系统的物理要求可并入到“车”型工作站单元中，该工作站单元具有可锁定轮和逆平衡/铰接臂以便防止在使用或输送期间车的倾斜（参见例如美国申请号15/942,513的图24和图26-5）。附件可包括：施加器插入件（一次性零件）：一次性零件用以收集烧蚀组织，其在设备和组织之间建立卫生接口。眼豆（可选的）：施加器可以是可再用的、易于清洁、生物兼容和可灭菌的。脚踏开关：用于标准激光递送的脚踏开关操作。

深度控制

在大多数组织中，疾病进展伴随着力学特性变化。激光光斑流变学（laserspeckle rheology；LSR）是我们已开发来测量组织的力学特性的新技术。通过用相干激光光照明样本并根据反射的激光光斑图案计算光斑强度调制，LSR计算τ，与组织力学特性紧密相关的强度去相关的衰变时间常数。可通过测量组织的力学特性来证实LSR技术的使用。对多种体模（phantom）和组织样本执行τ的LSR测量并且将其与使用流变仪测量的复杂的剪切模数G*进行比较。在所有情况下，在τ与G*之间观察到强相关性（r=0.95，p<0.002）。这些结果表明LSR作为用于生物样本的力学评估的非侵入性和非接触式技术的效力。

已知的是，诸如癌症和动脉粥样硬化以及包括神经变性病和骨关节炎的若干其他致衰弱病症的主要杀手中的疾病进展伴随着组织力学特性的变化。关于疾病评估中的生物力学特性的显著性的大多数可用证据可使用传统的活体外力学测试来获得，该力学测试涉及应变、拉伸或操控样本。为了解决对原位力学特征的需要，新光学工具可包括LSR。

当通过相干激光束照明诸如组织的浑浊样本时，射线与组织粒子交互并且由于多个散射而沿着不同长度的路径行进。返回光的自干扰产生暗和亮光点（被称为激光光斑）的图案。由于散射粒子的热布朗（Brownian）运动，光路径可不断地改变，并且光斑图案随对应于围绕散射中心的介质的力学特性的时间标度波动。

在使用发色团的手术中程序和其他生物反馈过程期间，可以在各种实施例中使用开放生物反馈回路。在发色团实施例中，可用至微米级别准确度的灵敏度来测量色彩的饱和度以确定用于手术程序的正确和不正确组织。可基于各种预设色彩饱和度级别来作出脉冲决策。这与当前系统形成对比，所述当前系统可使用色彩或其他度量来仅反馈至成像装备并且不反馈至施加治疗的实际激光施加设备。类似地，用于预测深度校准的表面下解剖结构避免可使用工具来实时地确定深度计算，从而确定紧密提取或其他治疗程序如何完成，同时还维持对非期望和未预见的解剖学结构的主动监视。因而，水性特征或其他特征监视与可监视反射的表面级别但是不能够有效地测量组织或其他生物学物质中的深度的较旧系统不同。

LSR利用这个概念并且分析反向散射射线的强度去相关，以产生对组织生物力学的估计。为了这个目的，LSR计算光斑系列的强度去相关功能g2（t），并且提取其衰变时间常数τ，作为生物力学特性的度量。

激光光斑流变学工作台

在一些示例性操作中，使用台式LSR设置来测量组织和基质的主体力学特性。这个设置包括多个相干激光长度的激光，接着是线性偏光片和光束扩展器。焦距透镜和平面镜被用来使照明光点聚焦于目标组织地点处。使用高速CMOS照相机来对激光光斑图案成像。LSR测量的另外细节描述于美国申请号15/942,513中且并入本文中。

本文中的系统和方法可用于利用水的光谱吸收特征来测量散射介质中的光子的差分路径长度。这个差分路径长度的确定是用于量化通过近红外光谱学（near-infraredspectroscopy；NIRS）测量的发色团浓度变化的前提条件。组织发色团浓度测量的定量被用来量化通过各种巩膜组织层的水吸收和时间解析测量所产生的烧蚀速率的深度，这是因为它与烧蚀吸收率、脉冲宽度和激光束的能量有关。组织发色团浓度测量的定量进一步描述于美国申请号15/942,513中且并入本文中。

本文中的另外的实施例可包括使用探针设计，其已经调整至多个源-检测器对中，使得其可采用白光源来获得持续吸收光谱和减小的散射系数。这个多源-检测器分离探针的优点进一步描述于美国申请号15/942,513中且并入本文中。

在一些实施例中，本公开的激光系统还可包括示例性多层成像平台。平台可包括：HL-卤素灯；MS-镜系统；DD-数字驱动器；L2-投影透镜；L3-照相机透镜；LCTF-液晶可调谐滤光片；以及CCD VC-CCD视频照相机或其他适合的视频照相机。可以使用其他适合的照相机。多层成像平台的另外的细节描述于美国申请号15/942,513中且并入本文中。

荧光的使用：荧光光谱学是用来基于从内源性荧光团的发射光谱轮廓来区分目标和非目标组织的工具。该激光系统可包括基于荧光光谱学的实时工具，其用于区分来自邻近非目标组织的眼睛的巩膜结缔组织的这个实施例中的各种结缔组织组分。可使用实时成像来重申此解剖结构避免系统，例如OCT成像传感器以及发色团传感器（水、色彩等）或无荧光的光谱学。

本公开的系统可包括生物反馈传感器、包括电流计的扫描仪和照相机，其提供生物反馈，除了从一个发色团到下一个的组织内的转换，该生物反馈用于区分目标和非目标组织，处于敏感生物反馈回路形式。此类转换为相对高能的，并且因此与紫外线、可见和近红外波长的吸收相关联。另一方面，本领域中当前已知系统针对它所揭露的激光模块使用简单图像便利的反馈。因为许多生物分子可经由电子转换吸收光，所以感测和监视它们可以是有用的通用成像能力。

应注意，基于通过不同材料的固有光吸收使用色彩差异作为感测和监视以及确定组织内的边界的方法的发色团感测和监视是有利的改良。

在一些示例性操作中，可执行区治疗模拟，包括：具有巩膜刚度和在个别完整区中改变的附着紧密度的基线模型：区的经处理的组合（具有和不具有改变的附着）：例如，分别地：0、1、2、3、4；组合的：1+2+3、1+2+3+4、0+1+2+3+4；有效刚度：弹性模数（E）=1.61 MPa，相当于~30岁；巩膜与睫状/脉络膜之间的松动附着，其中使用原始调节模型中的值。

区治疗对调节中的睫状变形的效应可包括巩膜刚度、巩膜刚度+附着。

在一些实施例中，不同治疗区域形状可关于多个（例如3个或5个）关键区基线模拟而应用于一个巩膜象限：具有“年老”巩膜的健康调节的原始模型：刚性起始巩膜：弹性模数（E）=2.85 MPa，相当于~50岁；巩膜与睫状/脉络膜之间的紧密附着，所有其他参数改变（睫状激活、其他部件的刚度等）。

在一些示例性操作中，形状治疗模拟可包括：具有区域性地“处理”的巩膜刚度的基线模型：经处理的不同区域形状（在不改变附着的情况下）→经处理的刚度：弹性模数（E）=1.61 MPa，相当于~30岁；每个区中的有效刚度可通过每个区中的形状区域的量和原始调节模型中的值来确定。

形状治疗对调节中的睫状变形的效果可仅包括巩膜刚度。

经处理的硬度可取决于：经处理的区域中的孔体积分率→通过处理移除的巩膜体积%；孔体积分率通过改变烧蚀孔的参数而变化；以及其他。所估计作为微尺度混合物的所得到的刚度：假设在体积内平行均匀间隔/大小的孔＝体积分率（总巩膜体积%）；剩余体积为“年老”巩膜（E=2.85 MPa）；需要移除~43.5%体积以将经处理的区域中的巩膜刚度从年老（例如，50岁）改变至年轻（例如，30岁）；方案（密度%&深度的组合）允许13.7%的最大体积分率，相当于2.46 MPa的新刚度；阵列大小＝处理的正方形区域的侧边长（mm）。

在一些实施例中，所考虑的参数包括美国申请15/942,513中的图26-3A、26-3A1、26-3A2和36中所说明的那些。

考虑下面的参数并且在图107中说明。

经处理的表面积=巩膜的施加处理处的表面积（mm^2），其中经处理的表面积=阵列平方。

厚度=经处理的区域中的巩膜的厚度（mm），假设为均匀的。

经处理的体积=施加治疗（mm^2）处的巩膜的体积，经处理的体积=经处理的表面积×厚度=阵列²×厚度。

密度%=通过孔占据的经处理的表面积的百分比（%）。

光点大小=一个孔的表面积（mm^2）。

#孔=经处理的区域中的孔的数目。

#孔= （密度%×经处理的表面积）/（光点大小×100）=（密度%×阵列²）/（光点大小×100）×舍入至最接近的整数。

总孔表面积=通过孔占据的经处理的表面积内的总面积

总孔表面积=光点大小×孔≈（密度 %×经处理的表面积）/100≈（密度%×阵列²）/100。

深度=一个孔的深度（mm）；取决于每孔的脉冲（ppp）参数。

深度%=延伸至孔中的厚度的百分比。

深度%=深度/厚度×100

总孔体积=通过孔占据的经处理的表面积内的总面积

体积分率=通过孔占据的经处理的体积的百分比（%），即通过激光移除的巩膜体积的百分比。

体积分率= 总孔体积/经处理的体积×100≈（密度%×深度）/厚度=（密度%×深度%）/100。

处理参数之间的关系包括：激光治疗的输入参数；巩膜的特性；输入以计算新刚度。

计算经处理区域中的巩膜的新刚度。

体积分率=通过孔占据的经处理的体积的百分比（%），即通过激光移除的巩膜体积的百分比。

体积分率= 总孔体积/经处理的体积×100≈（密度%×深度）/厚度=（密度 %×深度 %）/100。

刚度=治疗之前巩膜的弹性模数（MPa）。

经处理的刚度=治疗之后巩膜的弹性模数（MPa）；根据微尺度混合模型来估计。

经处理的刚度=（1-体积分率/100）×刚度≈（1-（密度%×深度）/（厚度× 100））×刚度=（1-（密度%×深度 %）/10000）×刚度。

激光治疗的输入参数：巩膜的特性、输入以计算经处理区的有限元模型的新刚度输入、体积分率对调节中的睫状变形的效果：仅巩膜刚度，全部区区域经处理（区域分率=1）。

方案=密度%和深度的可能组合的范围，所有区中的巩膜改变到与孔体积分率相对应的经处理的刚度。

体积分率对调节中的睫状变形的效果：巩膜刚度+附着，全部区区域经处理（区域分率=1），健康=原始调节模型结果。

方案=密度%和深度的可能组合的范围，所有区中的巩膜改变到与孔体积分率相对应的经处理的刚度，体积分率对调节中的睫状变形的效果：巩膜刚度+治疗区域形状。

方案=密度%和深度的可能组合的范围，所有区中的巩膜改变到与经处理的区域的孔体积分率和区域分率相对应的经处理的刚度。

J/cm2计算：J/cm2×Hz （1/秒）×孔大小（cm2）=W；J/cm2=W/Hz/孔大小。示例：光点实际上为“正方形”，因此面积将基于正方形计算：7.2 J/cm2 = 1.1 w/300 Hz/（225 µm10^-4）²。

可影响手术中的活眼上的烧蚀深度%的因素包括：表面上和组织内部的使其含量，膜层或结膜层、激光发射角、热损伤，可考虑激光一次性系统中的水喷雾、低温喷雾/冷冻滴眼剂、低温水凝胶药筒（诸如抗生素/类固醇之类的手术期间药剂）。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可进一步包括以下特征。

可调整微孔密度：可归功于每施加区域产生微孔的可变数目而实现剂量和发炎控制。可调整微孔大小：微穿孔的剂量和可挠性图案化。可调整微孔热轮廓：系统可产生具有使凝固区的产生最小化的可调整热轮廓的微孔。具有深度识别的可调整深度：系统以受控方式产生微孔，并且防止太深的烧蚀解剖结构识别，以避免血管。激光安全级别：设备为激光类别1c设备，系统检测眼睛接触并且眼豆覆盖角膜。整合烟雾排空和过滤：可在安装烟雾排空系统中没有任何额外需要的情况下进行部分烧蚀，这是因为烟雾、蒸气和组织粒子将直接通过整合系统抽出。激光系统将具有整合式实时视频照相机（例如内置照相机、CCD照相机），其具有到与GUI显示器整合以用于深度控制/限制控制的激光导引系统的生物反馈回路。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可提供：激光系统生物反馈回路使用黑色素含量整合色彩变化的发色团识别（用于色彩变化的各种微孔分段运输的计算机整合；厚度的3个区中的先前深度信息；激光系统能够针对与激光导引计划和巩膜微穿孔通信而整合先验巩膜厚度映射；OCT或UBM或3D断层扫描的使用；激光系统编程释放具有每程序的受控脉冲的代码；电子地链接以报告数据报告（校准数据，以及服务数据，统计等）。激光系统部件可以模块化方式建构以用于简易服务维护和修复管理。可包括在治疗之前、治疗之后和在后续治疗之前的自我校准设置以及实时程序校准。所有校准可记录于数据库中。其他特征可包括用于在线通信的通信端口（例如WIFI服务故障检修、报告产生以及到服务器的通信，对诊断信息的WIFI访问（错误代码/零件要求）并且施行故障检修修复和维护或通过服务代表性施行服务次序）。一些实施例可包括用于服务维护和修复的备用零件服务套组以用于现场修复；与受控脉冲编程整合的激光系统关键卡，具有包括的时间限制；具有可挠性形状的瞄准光束以设置边界条件并且如果激光喷嘴为同轴、级别和定位，则还触发；与对准固定光束一致的瞄准光束，以针对起始治疗烧蚀触发系统Go/No-Go；激光系统要求包含眼睛追踪系统和对应眼睛固定系统，以用于烧蚀的安全性，从而控制眼睛移动；激光系统要求具有通过角镜系统以在巩膜上递送微穿孔或通过裂隙灯应用或自由空间应用进行“轴上”递送的能力。这些可需要更高功率、良好光束质量以及固定目标和/或眼睛追踪系统的整合。良好光束质量可意指：激光系统聚焦下至50 µm且上至425 µm。激光系统可能够通过振镜扫描和使用机器人来进行快速360度程序以在每全眼40-45秒内改变象限治疗（例如约每象限10秒的每个眼中的4个象限；至后续象限的1-2秒重新定位激光）。激光系统可以是具有脚踏板、计算机监视器、OCT、CCD视频照相机和/或显微镜系统的整合的工作站。激光系统可包括从仰卧位置可挠的患者定位桌/座椅模块；可挠角；或就座；以及机动化座椅。

在一些示例性操作中，所描述的本公开的系统、方法和设备可包括以下医学程序：1）用户手册可给出关于系统的正确操纵的信息。2）将眼睛施加器放置到治疗区域上并且将施加器单元放置到眼睛施加器上。3）用户可设置治疗参数。4）用户开始治疗程序。5）用户可被告知关于治疗的进行状态。6）可告知用户关于在治疗之前和之后的眼睛上的能量的校准。7）为了防止非期望的气味，可防止烧蚀烟雾扩散。8）在治疗期间、在象限之间和在治疗之后，可告知用户关于眼睛的可视化。

微穿孔-示例性参数

。

系统操作可通过预核准的电子钥匙卡。手术期间所需的可视化：照明眼睛以辅助提供的可视化—外部光源或并入至激光适配器固定设备中，到计算机监视器的视频照相机和GUI接口可以是所需模块。患者可处于水平或倾斜或就座位置中。在程序期间可能需要针对患者的眼睛安全性的遮蔽。操作：系统可允许在附接施加器和插入件时在适当组织接触上并以经验证的用户访问激活激光。孔深度监视器：通过终止开关（光学或相等监视）监视最大深度。程序内眼睛移动的管理：可针对充分非接触眼睛程序包括具有对应眼睛固定目标的眼睛追踪技术。脉管结构避免：可提供扫描/定义眼部脉管结构以避免这个区域中的微穿孔。参见美国申请15/942,513中的图4A-1至图4A-10，其说明微穿孔/纳米穿孔可如何用来移除表面、表面下和间质组织并且影响经烧蚀目标表面或目标组织的表面、间质、生物力学特征（例如平面性、表面孔隙率、组织几何形状、组织黏弹性和其他生物力学以及生物流变学特征）。

性能要求可包括：可变孔大小、孔阵列大小和孔位置。示例性制备时间：从设备的通电5分钟，直至开始微穿孔过程为止（假设平均用户反应时间）。通过象限并入机器人技术以达成治疗时间要求。对于一个程序的治疗时间可以是<60s、45s。微孔的直径：在50 µm-600 µm之间可调整。组织烧蚀率：在1%至15%之间可调整。微穿孔阵列大小：面积直至在1 mm×1 mm与直至14 mm×14 mm之间可调整，正方形成形孔定制形状阵列。多个烧蚀图案能力。短按压以启动及停用激光：可通过仅针对短时间量按压脚踏开关来开始实际微穿孔过程，而非在整个微穿孔期间按压脚踏开关。可相同地进行停止激光。经烧蚀的孔深度：5%至95%的巩膜厚度。生物兼容性：所有组织接触部分将以符合医疗设备要求的材料来构建。

在一些实施例中，系统可包括：激光波长：2900 nm +/- 200 nm；约中IR最大水吸收。最大激光通量：组织上≥15.0 J/cm²，组织上≥25.0 J/cm²；以扩宽治疗可能性2900 nm+/- 200 nm；约中IR最大水吸收。激光设置组合：激光重复率和脉冲持续时间可通过使用100-500 Hz和50-225 μs的范围中的预定义组合是可调整的。所述范围可以是最小范围，例如组织上≥15.0 J/cm²，或组织上≥25.0 J/cm²，以扩宽治疗可能性。每孔的侵蚀性脉冲治疗的数目：“侵蚀性”设置也可以是可选的，以产生远至真皮中的微孔，例如具有＞1 mm的深度。因为深度主要是通量受控，所以每孔的大量脉冲应自动地导致更大深度值。因此，每孔脉冲（PPP）值可以在1-15PPP之间是可调整的。震动和振动：

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可包括如美国申请15/942,513中的图27A至图27C中所说明的保护透镜。

在一些实施例中，所描述的本公开的系统、方法和设备可包括如美国申请15/942,513中的图136至图138和图28A至图29B中的各种实施例中所说明的窥镜。

各图中所说明的部件、过程、特征和/或功能中的一个或多个可被重新布置和/或结合到单个部件、块、特征或功能中，或包含在若干部件、步骤或功能中。在不脱离本公开的情况下，还可以添加另外的元件、部件、过程和/或功能。各图中所说明的装置、设备和/或部件可被配置成执行各图中所描述的方法、特征或过程中的一个或多个。本文所描述的算法还可高效率地实施在软件中和/或嵌入在硬件中。

要注意，本公开的各方面可在本文中描述为被描绘为流程图、流程图表、结构图或框图的过程。虽然流程图可将操作描述为相继过程，但是操作中的许多可并行地或同时地执行。另外，操作的次序可重新布置。过程在其操作完成时终止。过程可对应于方法、函数、程序、次例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止对应于函数返回到呼叫函数或主函数。

在各种实施例中，用来实施本文所揭露的系统和方法的算法和其他软件通常储存于非暂时性计算机可读存储器中，并且一般地包含指令，所述指令在由与其耦合的一个或多个处理器或处理系统执行时执行步骤以实施本文所描述的主题。可与当前和未来开发的医学系统和设备一起来使用成像、机器学习、预测、自动更正和本文所描述的其他主题的实施以执行提供迄今为止本领域中未知的益处的医学程序。

在一些实施例中，在各种医学程序之前或与各种医学程序同时地执行所描述的系统、方法和设备。在一些实施例中，如本领域人员将理解的，所描述的系统、方法和设备可连同任何所需部件一起在其自身系统、方法和设备中实施以达成其相应的目标。应理解，受益于本文所描述的材料的医学程序不限于使用下文所描述的材料的实施方式，而是其他先前、当前执行和未来开发的程序也可受益。

上文所描述的实现被视为相对于先前技术是新颖的，并且被视为对本公开的至少一个方面的操作和对达成上文所描述的目标是至关重要的。本说明书中用来描述本发明实施例的字词要不仅就其通常所定义的含义的意义而言来理解，而且要通过本说明书中的特定定义来包括：超出通常所定义的含义的范围的结构、材料或动作。因此，如果可在本说明书的上下文中将要素理解为包括多于一个含义，则其使用必须被理解为对通过本说明书且通过描述该要素的一个或多个字词所支持的所有可能含义是通用的。

上文所描述的字词或附图要素的定义旨在不仅包括在字面上阐述的要素的组合，而且包括以实质上相同的方式执行实质上相同的功能以获得实质上相同的结果的所有等同结构、材料或动作。在这个意义上，因此考虑到可针对所描述的要素中的任一个和其各种实施例来作出两个或更多要素的等同替代，或者单一要素可替代权利要求中的两个或更多要素。

将现在已知或稍后设计的如由本领域普通技术人员观察的从要求保护的主题的改变明确地考虑为预期范围和其各种实施例之内的等同物。因此，将对本领域普通技术人员目前或稍后已知的明显替代定义成在所定义的要素的范围之内。本公开因此意欲被理解成包括上文专门地说明和描述的事物、概念地等同的事物、可明显地经替代的事物并且还有并入基本构想的事物。

在前述描述中并且在各图中，用相似参考数字来标识相似的元件。除非另外指出，否则在没有限制的情况下，“例如”、“等”和“或”的使用指示非排他性替代。除非另外指出，否则“包括”或“包含”的使用意指“包括但不限于”或“包含但不限于”。

如上文所使用的，置于第一实体与第二实体之间的术语“和/或”意指以下中的一个：（1）第一实体、（2）第二实体以及（3）第一实体及第二实体。使用“和/或”列出的多个实体应以相同的方式来解释，即，如此结合的实体中的“一个或多个”。可以选择性地存在除了通过“和/或”条项所专门地识别的实体以外的其他实体，而不管与专门地识别的那些实体相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，当结合诸如“包括”的开放式语言使用时对“A和/或B”的参考可在一个实施例中指仅A（可选择地包括除了B以外的实体）；在另一实施例中指仅B（可选择地包括除了A之外的实体）；在又一实施例中指A和B两者（可选择地包括其他实体）。这些实体可指要素、动作、结构、过程、操作、值等。

应注意的是，在本文阐述离散值或值的范围（例如5、6、10、100等）的情况下，要注意的是，除非另外指示，否则可要求保护比离散数或数字的范围更加广泛的值或值的范围。本文中所提到的任何离散值仅作为示例来提供。

如上文和遍及本公开所使用的各种术语的定义可具有如美国申请号15/942,513、美国临时申请号62/843,403、台湾申请号108111355和PCT申请号PCT/US18/25608中所定义的定义，其全文并入本文中。

Claims (18)

1.一种用于将微穿孔医学治疗递送至生物组织以改善眼睛的生物力学的系统，所述系统包括：

控制器；

激光头系统，其包括：

外壳，

激光子系统，用于在不与患者的视轴对准的治疗轴上产生激光辐射束，其可操作用于在表面下烧蚀医学治疗中使用，以创建改善生物力学的孔图案，以及

透镜，其可操作以使所述激光辐射束聚焦到目标组织上；

眼睛追踪子系统，其用于追踪所述眼睛的界标和移动；

深度控制子系统，其用于控制所述目标组织上的微穿孔的深度；并且

其中所述控制器可操作以控制包括俯仰移动，旋转移动和横偏移动中的至少一个的所述激光子系统的移动。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括扫描系统，所述扫描系统通信地耦合到所述眼睛追踪子系统，以及用于在目标组织的区域上扫描焦点的深度控制子系统。

3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于识别所述眼睛的生物结构或位置的回避子系统。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括一个或多个绕射分束器。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述孔的图案包括相同大小、形状和深度的孔。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述孔的图案包括不同大小、形状和深度的孔。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述孔的图案包括具有相等距离的孔。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述孔的图案包括具有不同距离的孔，并且其中所述孔的图案至少紧密地堆叠或镶嵌或间隔。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述孔的深度与总激光能量成比例。

10.根据权利要求1所述的系统，其中通过深度控制子系统来测量和判定所述孔的深度。

11.根据权利要求10所述的系统，其中在脉冲之间测量所述孔的深度。

12.根据权利要求10所述的系统，其中在脉冲之间测量和判定所述孔的深度。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述孔的图案是螺线图案。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述孔的图案是阿基米德螺线、欧拉螺线、费马螺线、双曲线螺线、连锁螺线、对数螺线，费布那西螺线、黄金螺线或其组合的螺线图案。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述孔的图案是矩阵阵列。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光头系统进一步包括显示器以提供眼睛固定。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光头系统进一步包括照明源。

18.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光头系统进一步包括照相机系统以优化眼睛追踪性能。

Images