CN114668583B - 一种眼科激光手术治疗系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的眼科激光手术治疗系统，所述激光模块包括激光发射单元、Z轴调焦单元、第一XY扫描单元、合束器、第一透镜、第二透镜、分束器、第三透镜及患者接口，所述第一透镜及所述第二透镜构成光学中继转换系统；所述OCT模块包括OCT单元和第二XY扫描单元；所述成像模块包括辅助照明单元、成像镜头及成像单元，本申请采用第一透镜及第二透镜构成光学中继转换系统，通过在XY扫描单元中增加了中继转换系统能够增大激光光束直径，从而减小经透镜聚焦后的激光光斑直径，同时不影响XY扫描单元的运行速度，提高OCT成像系统的横向分辨率，提高手术的控制精度，降低手术风险。

Description

一种眼科激光手术治疗系统
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种眼科激光手术治疗系统。
背景技术
在眼科医疗领域，利用脉冲激光高能量引起的光爆破特性，可以制作手术切口，切除组织。手术时，激光聚焦光斑的大小，直接影响系统的精准度。同时，更小光斑尺寸，可以使用更小的激光能量，提高手术的精准度，降低手术可能带来的损伤，提高术后恢复质量。
根据激光的聚焦理论，
Figure 141934DEST_PATH_IMAGE001
其中：λ是激光波长，f是透镜焦距，M2是光束质量因子，D是入射光束直径。为了得到更小的光斑尺寸，需要缩短聚焦透镜的焦距，或者增大入射光光束直径。
在眼科手术时，为了防止眼球颤动给手术带来不利的影响，通常会使用一个人眼对接接口，固定眼球，减少眼球的颤动。人眼对接接口的加入，使得聚焦透镜的工作距离和焦距不能无限减少，透镜的数值孔径NA受限。在目前常用激光扫描系统的方案中，通常会使用电机带动反射镜偏转的方案完成激光的扫描，扩大入射光直径需要增大反射镜的面积，而更大的反射镜意味着更大的转动惯量，从而会降低激光扫描系统的扫描速度和控制精度，限制激光扫描系统的应用。
在目前的眼科手术时，术前通常采用光学相关断层扫描成像系统（opticalcoherence tomography, OCT）对眼睛进行扫描成像，获取眼睛结构图像，再根据获取的眼睛结构图像信息，规划手术路径，制定手术方案。OCT成像系统的分辨率直接影响手术精度，而OCT成像系统的横向分辨率，同样与聚焦光斑的大小相关。
发明内容
鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种提高手术控制精度且降低手术风险的眼科激光手术治疗系统。
为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
本申请提供了一种眼科激光手术治疗系统，包括：激光模块、OCT模块和成像模块，所述激光模块包括激光发射单元、Z轴调焦单元、第一XY扫描单元、合束器、第一透镜、第二透镜、分束器、第三透镜及患者接口，所述第一透镜及所述第二透镜构成光学中继转换系统；所述OCT模块包括OCT单元和第二XY扫描单元；所述成像模块包括辅助照明单元、成像镜头及成像单元；
所述激光发射单元出射的第一光束经所述Z轴调焦单元整形后进入所述第一XY扫描单元，再经所述第一XY扫描单元扫描后进入所述合束器，所述OCT单元出射的第二光束经所述第二XY扫描单元扫描后进入所述合束器，入射所述合束器的所述第一光束及所述第二光束经所述合束器后形成的合束光束经所述第一透镜聚焦后发散的光束再经过所述第二透镜汇聚后进入所述分束器，经所述分束器反射的光束入射进入所述第三透镜，再穿过所述患者接口后在眼睛内部聚焦和扫描；
所述辅助照明单元发出的第三光束经过所述患者接口后照亮眼睛的反射光再一次经过所述患者接口、所述第三透镜、所述分束器后到达所述成像镜头，并在所述成像单元中成像。
在其中一些实施例中，所述第二透镜的焦距要大于第一透镜，所述第一透镜与第二透镜组成扩束系统。
在其中一些实施例中，所述的第一透镜是单镜片或者多镜片组合的镜头，所述的第二透镜是单镜片或者多镜片组合的镜头组，所述第二透镜的焦距大于所述第一透镜的焦距。
在其中一些实施例中，所述激光单元发射出的第一光束是整形过的平行光束，发射方式为连续发射，或者为脉冲发射。
在其中一些实施例中，所述第一XY扫描单元或所述第二XY扫描单元是两组电机带动反射镜往复转动的扫描头组合成的XY扫描振镜，或者是基于MEMES式的XY扫描振镜。
在其中一些实施例中，所述合束器为分光光学元器件，优选地，所述合束器为二向色镜。
在其中一些实施例中，所述第三透镜构成无限远校正光学系统的物镜，所述成像镜头与所述第三透镜组成无限远校正光学系统。
在其中一些实施例中，所述第三光束与所述第一光束、所述第二光束的波长不重叠，所述第三光束可选用可见光照明光源，优选地，所述第三光束为LED照明光源。
在其中一些实施例中，所述成像单元包括高速相机。
本申请采用上述技术方案具备下述效果：
本申请提供的眼科激光手术治疗系统，采用所述第一透镜及所述第二透镜构成光学中继转换系统，通过在XY扫描单元中增加了上述光学中继转换系统能够增大激光光束直径，从而减小经透镜聚焦后的激光光斑直径，同时不影响XY扫描单元的运行速度，提高OCT成像系统的横向分辨率，提高手术的控制精度，降低手术风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的眼科激光手术治疗系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
请参阅图1，为本申请提供的眼科激光手术治疗系统的结构示意图，包括：包括：激光模块、OCT模块和成像模块。以下详细说明各个模块的具体组成。
所述激光模块包括激光发射单元1、Z轴调焦单元2、第一XY扫描单元3、合束器4、第一透镜5、第二透镜6、分束器7、第三透镜8及患者接口9，所述第一透镜5及所述第二透镜6构成光学中继转换系统。
在其中一些实施例中，所述激光单元1发射出的第一光束是整形过的平行光束，发射方式可以为连续发射，也可以为脉冲发射。
可以理解，所述的Z轴调焦单元2可对第一光束进行整形，调整光束的发散角度，最终可以调整第一光束经过第三透镜8后不同的聚焦深度；且经过所述Z轴调焦单元2整形后的光束，到达第一XY扫描单元3时，光束直径要符合第一XY扫描单元3入射光口径要求。
在其中一些实施例中，所述第一XY扫描单元3可以是两组电机带动反射镜往复转动的扫描头组合成的XY扫描振镜，也可以是基于MEMES式的XY扫描振镜。
在其中一些实施例中，所述合束器4为分光光学元器件，所述分光光学元器件包括二向色镜，所述合束器4可将入射的光束进行合束。
在其中一些实施例中，所述第二透镜6的焦距要大于第一透镜5，所述第一透镜5与第二透镜6组成扩束系统。
可以理解，由于所述第二透镜6的焦距要大于所述第一透镜5，第一透镜5与第二透镜6可以组成扩束系统，从第二透镜6出来的平行光光束直径要大于第一透镜5的入射平行光光束。
在其中一些实施例中，所述的第一透镜5可以是单镜片或者多镜片组合的镜头。进一步地，第一透镜5可以为平场扫描透镜。
在其中一些实施例中，所述的第二透镜6可以是单镜片或者多镜片组合的镜头组。
在其中一些实施例中，第三透镜8可以构成无限远校正光学系统的物镜。所述OCT模块包括OCT单元11和第二XY扫描单元12。
在其中一些实施例中，所述第二XY扫描单元12可以是两组电机带动反射镜往复转动的扫描头组合成的XY扫描振镜，也可以是基于MEMES式的XY扫描振镜。
所述成像模块包括辅助照明单元13、成像镜头14及成像单元15。
在其中一些实施例中，所述辅助照明单元13出射的第三光束与所述激光发射单元1出射的第一光束及所述OCT单元11出射的第二光束的波长不重叠，所述包括可见光照明光源，所述可见光照明光源包括LED照明光源。
在其中一些实施例中，所述成像镜头14与所述第三透镜8组成无限远校正光学系统。
在其中一些实施例中，所述成像单元15包括高速相机。
上述眼科激光手术治疗系统的工作方式包括下述步骤S10至S30，以下详细说明各个步骤的实现方案。
步骤S10：所述激光发射单元1出射的第一光束经所述Z轴调焦单元2整形后进入所述第一XY扫描单元3，再经所述第一XY扫描单元3扫描后进入所述合束器4，所述OCT单元11出射的第二光束经所述第二XY扫描单元12扫描后进入所述合束器4。
步骤S20：入射所述合束器4的所述第一光束及所述第二光束经所述合束器4后形成的合束光束经所述第一透镜5聚焦后发散的光束再经过所述第二透镜6汇聚后进入所述分束器7，经所述分束器7反射的光束入射进入所述第三透镜8，再穿过所述患者接口9后在眼睛10内部聚焦和扫描。
在本实施例中，所述第一光束或第二光束经过所述第一透镜5后聚焦，在所述第一XY扫描单元3或所述第二XY扫描单元12的控制下，在所述第一透镜5的焦点位置进行平面扫描，聚焦后的光束继续传输到所述第二透镜6，经所述第二透镜6汇聚成后继续传输，出射的光束直径大于入射光束。
可以理解，所述第三透镜8是将所述激光发射单元1出射的第一光束、所述OCT单元11出射的第二光束的聚焦和平场扫描，同时还可作为成像镜头，使得眼睛可以置于第三透镜8的焦平面上，眼睛的反射光经过第三透镜后，可以在成像单元15中清晰成像。
步骤S30：所述辅助照明单元13发出的第三光束经过所述患者接口9后照亮眼睛的反射光再一次经过所述患者接口9、所述第三透镜8、所述分束器7后到达所述成像镜头14，并在所述成像单元15中成像。
本申请上述实施例提供的眼科激光手术治疗系统，采用所述第一透镜5及所述第二透镜6构成光学中继转换系统，通过在XY扫描单元中增加了上述光学中继转换系统能够增大激光光束直径，从而减小经透镜聚焦后的激光光斑直径，同时不影响XY扫描单元的运行速度，提高OCT成像系统的横向分辨率，提高手术的控制精度，降低手术风险。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种眼科激光手术治疗系统，其特征在于，包括：激光模块、OCT模块和成像模块，所述激光模块包括激光发射单元（1）、Z轴调焦单元（2）、第一XY扫描单元（3）、合束器（4）、第一透镜（5）、第二透镜（6）、分束器（7）、第三透镜（8）及患者接口（9），所述第一透镜（5）及所述第二透镜（6）构成光学中继转换系统；所述OCT模块包括OCT单元（11）和第二XY扫描单元（12）；所述成像模块包括辅助照明单元（13）、成像镜头（14）及成像单元（15）；
所述激光发射单元（1）出射的第一光束经所述Z轴调焦单元（2）整形后进入所述第一XY扫描单元（3），再经所述第一XY扫描单元（3）扫描后进入所述合束器（4），所述OCT单元（11）出射的第二光束经所述第二XY扫描单元（12）扫描后进入所述合束器（4），入射所述合束器（4）的所述第一光束及所述第二光束经所述合束器（4）后形成的合束光束经所述第一透镜（5）聚焦后发散的光束再经过所述第二透镜（6）汇聚后进入所述分束器（7），经所述分束器（7）反射的光束入射进入所述第三透镜（8），再穿过所述患者接口（9）后在眼睛（10）内部聚焦和扫描；
所述辅助照明单元（13）发出的第三光束经过所述患者接口（9）后照亮眼睛的反射光再一次经过所述患者接口（9）、所述第三透镜（8）、所述分束器（7）后到达所述成像镜头（14），并在所述成像单元（15）中成像。
2.根据权利要求1所述的眼科激光手术治疗系统，其特征在于，所述第二透镜（6）的焦距大于第一透镜（5），所述第一透镜（5）与第二透镜（6）组成扩束系统。
3.根据权利要求2所述的眼科激光手术治疗系统，其特征在于，所述的第一透镜（5）是单镜片或者多镜片组合的镜头，所述的第二透镜（6）是单镜片或者多镜片组合的镜头组。
4.根据权利要求1所述的眼科激光手术治疗系统，其特征在于，所述激光发射单元（1）发射出的第一光束是整形过的平行光束，发射方式为连续发射，或者为脉冲发射。
5.根据权利要求1所述的眼科激光手术治疗系统，其特征在于，所述第一XY扫描单元（3）或所述第二XY扫描单元（12）是两组电机带动反射镜往复转动的扫描头组合成的XY扫描振镜，或者是基于MEMES式的XY扫描振镜。
6.根据权利要求1所述的眼科激光手术治疗系统，其特征在于，所述合束器（4）为分光光学元器件，所述分光光学元器件包括二向色镜。
7.根据权利要求1所述的眼科激光手术治疗系统，其特征在于，所述第三透镜（8）构成无限远校正光学系统的物镜，所述成像镜头（14）与所述第三透镜（8）组成无限远校正光学系统。
8.根据权利要求1所述的眼科激光手术治疗系统，其特征在于，所述第三光束与所述第一光束、所述第二光束的波长不重叠，所述第三光束包括可见光照明光源，所述可见光照明光源包括LED照明光源。
9.根据权利要求1所述的眼科激光手术治疗系统，其特征在于，所述成像单元（15）包括高速相机。
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