CN115666466A - 用于受损视力矫正的基于uv激光的系统和用于其定心的方法 - Google Patents

用于受损视力矫正的基于uv激光的系统和用于其定心的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115666466A
CN115666466A CN202180037534.XA CN202180037534A CN115666466A CN 115666466 A CN115666466 A CN 115666466A CN 202180037534 A CN202180037534 A CN 202180037534A CN 115666466 A CN115666466 A CN 115666466A
Authority
CN
China
Prior art keywords
uvl
eye
lvc
centering
patient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180037534.XA
Other languages
English (en)
Inventor
哈特穆特·福格尔桑
克里斯蒂安·多伊奇
英戈·温德里奇
丹·Z·赖因斯坦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102020208676.1A external-priority patent/DE102020208676A1/de
Application filed by Carl Zeiss Meditec AG filed Critical Carl Zeiss Meditec AG
Publication of CN115666466A publication Critical patent/CN115666466A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F9/00802Methods or devices for eye surgery using laser for photoablation
    • A61F9/00804Refractive treatments
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/113Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00844Feedback systems
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00844Feedback systems
    • A61F2009/00846Eyetracking
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00855Calibration of the laser system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/008Methods or devices for eye surgery using laser
    • A61F2009/00861Methods or devices for eye surgery using laser adapted for treatment at a particular location
    • A61F2009/00872Cornea

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于UV激光的系统,基于UV激光的、用于对患者眼睛(10)进行受损视力矫正的系统(100),UVL‑LVC系统(100)。UVL‑LVC系统(100)具有:UV激光源(102),所述UV激光源设计用于发射激光辐射以治疗患者眼睛(10);以及用于将激光辐射聚焦到患者眼睛(10)的角膜(12)上的成像光学装置(124),其中,成像光学装置(124)设计成,使得成像光学装置(124)实现在至少2.5°的接收角度χMαχ中检测辐射的回射(126),所述辐射通过成像光学装置(124)入射到患者眼睛(10)的角膜(12)上并且至少部分地从患者眼睛(10)的角膜(12)反射。本发明还涉及一种用于将UVL‑LVC系统(100)定心的方法。

Description

用于受损视力矫正的基于UV激光的系统和用于其定心的方法
技术领域
本发明涉及基于紫外激光(UVL)的激光视力矫正(LVC)系统,即用于借助于激光辐射进行受损视力矫正的系统,其中,相应包含的治疗激光在紫外线范围内发射,即例如具有波长在大约193nm与213nm之间的准分子激光或固体激光。所述系统典型地是脉冲系统,即不发射连续波的系统(英文:continuous wave,cw)。这种UVL-LVC系统被设置用于,借助于光烧蚀对患者眼睛的角膜从其表面开始进行处理(例如PRK,LASEK),或者在将患者眼睛的角膜的表面翻开的情况下(LASIK)从露出的面开始处理一定体积。本发明还涉及用于UVL-LVC系统的相应方法。
背景技术
传统的UVL-LVC系统、即例如Carl Zeiss Medite股份公司的MEL系统、Schwindeye-tech Solutions有限责任公司的Amaris系统或Excelsius Medical有限责任公司的Micron系统是长期以来成功使用的、用于与矫正屈光不正的系统。在本公开中提出并解释了对这种系统的进一步改进。
在传统的UVL-LVC系统中典型地设有刚性的激光束引导系统。尽管这简化安全的激光束引导,但需要借助于患者卧榻将患者卧榻上的患者在固定的系统孔径之下在x、y、z坐标中位移,直至设置用于治疗患者眼睛相对于系统的光学轴线正确地定位。一个例外是US2013/0226157A1,其中,本身刚性的激光臂作为整体定位在患者上方,但以如下方式和方法定位:即如之前那样需要将患者定位在患者卧榻之上。后者出于安全原因,通常需要:患者卧榻与激光基座单元电和/或机械连接,这又需要迫使系统批准并且需要大的安置空间。
在传统的UVL-LVC系统中,通常还通过在视觉控制下在卧榻上转动患者头部来手动静态地关于旋转对准眼睛。这显著可实现的精度,并且于是当在治疗期间转动患者头部而不进行由此引起的旋转的矫正时,导致不期望的偏差。
此外,在一些传统的UVL-LVC系统中,已知用于紧固眼睛的接触U界面。在此,所述接触界面在这种UVL-LVC系统中,即例如在US2013/0226157A1和US9592156B2中所描述的那样,仅被实施以稳定眼睛,并且不发挥积极作用。相反,在许多系统中,在完全没有任何接触界面的情况下进行工作。
借助引入点扫描的UVL-LVC系统,实现激光出射孔径和眼睛之间的大的工作间距。这在与系统的患者床上的患者一起使用的微型角膜刀的背景下进行,以便切割LASIK皮瓣,即角膜的可翻开的开口。可能地,由此也需要打的工作间距。随后,引入眼动仪以配准和补偿眼睛运动,进而在烧蚀期间补偿眼睛运动,因为眼睛不是注释的。随之产生的光学系统整体设计——所述光学系统整体设计在不同系统中基本上非常相似——也会视作为是不利的。
在应用中,对于眼动跟踪出现各种技术挑战。总体而言,眼睛运动的配准速度是有限的,并且扫描镜用于矫正脉冲坐标的调整是时间有限的。在系统性能的上下文中,对眼睛运动的反应(“response time(反应时间)”)通常会迟,进而其精度受限。在常规的快速的眼动仪系统(大约1000Hz的重复频率)的情况下,这足以进行横向矫正(x,y位移;“第一和第二眼动跟踪维度”)。当然,尤其当眼动仪速度低于扫描频率限制时,最快的传统系统也会导致限制。在一些系统中,基于眼睛的先前的运动轨迹预测:眼睛将移动到哪里(“第七眼球跟踪维度”)。然而,这仅在近似范围中是可行的是,因为眼跳/眼球震颤在最广泛的意义上对应于眼睛的统计运动。这也表明:借助传统技术,重复率的增加与技术挑战联系在一起,尽管所述重复率对于特定应用和在特定烧蚀时间窗口会是令人感兴趣的(热控/轻度烧蚀)。
此外,横向的跟踪能够是一种限制,因为需要考虑眼睛围绕z轴线的旋转(“动态循环旋转”;第6眼睛跟踪维度)和围绕水平和竖直眼睛轴线的滚动运动(第3和第4眼跟踪维度”)以达到尽可能最佳精度。此外,距激光出射孔径的间距(z距离)也能够变化,这同样能够通过相应的跟踪(第5眼睛跟踪维度)进行补偿。
尽管存在有所有技术细化和矫正选项,但在某些情况下传统系统被限制于:对眼睛位置的变化精确地做出反应:配准质量受限和配准和矫正速度在此会具有重大影响。然而,对屈光结果的影响在通常情况下非常小,并且几乎无法被证实。
但是,在眼动跟踪的上下文中,在固定不稳定、紧张、认知缺陷或感知固定目标有问题的不合作患者的情况下存在进一步的挑战。在某些情况下,对于眼外科医生会需确保:在烧蚀期间手动地借助夹具和/或泡沫刮刀固定患者的眼睛,以实现精确烧蚀。这可用于:避免在所谓的(有限的)“眼睛追踪热区”之外的眼睛运动,因为否则会需要停住系统。
在UVL-LVC系统中,还必须始终确保:避免通过眼动仪产生棱镜误差。如果不能确保这一点,则会出现不期望的情况,即烧蚀轮廓没有应用在正确的平面上,即没有使用到表面法线上,即垂直于视轴线。由此,这能够有利于,即患者优选固定于很大程度上固定的、但“错误”的方向,即例如永久朝固定方向看,所述固定方向不对应于“固定云”的中心(在手术期间,患者能够根据屈光不正和治疗时间而不再清楚地看到固定目标)。
图1以示意图示出:当患者没有固定于“固定云”的中心时由于不足够精确地使用眼动仪而形成棱镜矫正误差(Tip/Tilt)的原理。在此,在图1中示出具有角膜12和中心凹部14的患者眼睛10,以及患者眼睛的光学轴线16或者视觉轴线16,烧蚀轮廓18,扫描系统20和固定元件22,患者将视线固定于所述固定元件。
如果患者没有将眼睛10固定于中心,而是例如固定于固定元件22的边缘区域,则这会导致:烧蚀轮廓18不正确地沿着所需的治疗轴线(例如视觉轴线16;其通过眼极(ophthalmic pole眼极,OP)和患者固定来限定)进而不与视觉轴线法向地施加。在图1中高度夸张地示出该关系。
眼动仪并非在所有眼睛中都同样可靠地工作,因为某些眼睛颜色会具有不足够的对比度。只要无法使用眼动仪,眼外科医生就会中止手术或在没有眼动仪支持的情况下继续进行,但这对外科医生的能力提出了更高的要求和/或可能会损害治疗结果的质量。
在常规的系统中通常无法或仅非常受限地设定手术现场的恒定环境条件。然而,已知的是:变化的环境条件、例如空气湿度和随之产生的角膜水合状态的变化、空气组分(在例如溶剂蒸发的情况下)或温度的影响会在屈光结果方面是显著的。还已知的是:确保角膜在烧蚀期间保持水合状态或避免其变干燥是有利的(参见例如R.R.Krueger、M.Campos、X.W.Wang、M.Lee、P.J.McDonnell,“Corneal Surface Morphology FollowingExcimer Laser Ablation With Humidified Gases(用加湿气体进行准分子激光烧蚀后的角膜表面形态)”,Arch Ophthalmol.111,1993)。对于水合作用典型地在两种效应之前进行区分:a)角膜水合作用的生理差异作为不同患者之间的散射,和b)在烧蚀本身期间维持水合作用。这两种影响都导致屈光结果的散射增加(例如,经由“尝试与实现”预测中的散射增加)。在专业文献中在此存在各种研究。因此,特别是角膜水合作用的影响是显着的。
对屈光结果的另一影响因素与在烧蚀的角膜、即手术部位之上的烧蚀产品(“碎屑”)的量和积累关联。众所周知:入射的UV烧蚀脉冲在碎屑中被吸收和散射。由此,能够以不受控制的方式和方法修改很大程度上控制烧蚀过程的有效的脉冲注量。这会导致烧蚀脉冲序列中的显著的注量偏差。在近视治疗的情况下,这会导致术后不期望地形成角膜中心隆起(所谓的中心岛)。因此,常规系统通常具有用于碎片的抽吸装置或组合的空气输送和抽吸装置。然而,输送或导出的较大间距会阻挠有效去除碎屑。原则上,为此,以500Hz至1000Hz的脉冲重复率在彼此相随的脉冲之间在治疗的角膜之上交换整个空气体积将是有利的。否则——在烧蚀产品非最佳或定向抽吸的情况下——造成“弯曲”烧蚀进而例如造成诱发昏迷或SIA(手术诱发散光),这应该被避免。
皮瓣的无菌和安全放置对于LASIK作业至关重要。皮瓣通常仅100微米厚,并且在LASIK切口后仅通过非常窄的“铰链”、合页固定在角膜处。出于病理原因,保持皮瓣的水合作用非常重要,但对于保持皮瓣的形状也是如此,因为脱水的皮瓣会在几秒钟内收缩。可能地,收缩的皮瓣在治疗后会失去与基质床的配合精度(这也能够是由于通过烧蚀引起的基质表面的形状变化),这在缺乏考虑的情况下会导致术后并发症(例如“上皮向内生长”)。皮瓣也应尽可能不折叠、拉伸或以其他方式受压。因此,过去使用的“Calzone技术”如今几乎不再被专家使用。此外,还应避免:皮瓣停留在眼睛的可能非无菌的区域中。尽管对眼睛进行了无菌准备,例如通过泪膜或与眼睑的非无菌部分接触,这种情况仍可能发生。
在没有集成到传统系统中的解决方案的情况下,用户有时从无菌泡沫刮刀(或类似材料)切割自己的皮瓣支架,所述皮瓣支架然后被弄湿并且用作为用于敏感皮瓣的安全和无菌的支架。因此,寻求改进这种情况的解决方案。
由于传统UVL-LVC系统的工作间距Δ相对大,在那里几乎不存在聚焦平面中的差异。因此,所述ULV-LVC系统能够视作为在图像侧几乎是远心的。在传统的UVL-LVC系统中,光束通常以显著的角度射到角膜上,因为人眼的典型的曲率半径RC为大约7.86mm,传统的ULV-LVC系统典型地具有约为250mm的工作间距(设备出射孔轮廓到眼睛的间距)。这具有进一步的缺点,即用于将从角膜处的反射引回到光学系统中的光学接收角度非常小,这导致当今系统的显著的限制并且通常排除使用在角膜处的反射,或者仅减小到最小程度。
现在描述传统UVL-LVC系统的其他缺点,所述缺点大部分直接从光学设计和烧蚀的从中得出的几何形状中产生。
在传统的系统中,激光辐射到角膜上的倾斜入射造成注量、即激光脉冲式的能量密度的损失,所述注量对于烧蚀是决定性的。在此必须考虑两个效应:通过角膜在烧蚀脉冲位置处的局部几何形状(“几何因子”)产生的脉冲烧蚀足迹(“ablation footprint(烧蚀足迹)”)的偏差中产生的损失,和在光入射在折射率不同的边界面(空气,角膜)处时的菲涅耳损失,所述菲涅尔损失能够通过菲涅耳方程计算。所述效应在现有技术中长期已知。
脉冲烧蚀形状(“Pulse ablation shape(脉冲烧蚀形状)”;对应于入射的烧蚀激光脉冲在垂直于入射方向的平面上的烧蚀有效的注量分布)通过在角膜上入射的几何形状而变形为“角膜上的脉冲烧蚀足迹”进而相对于入射的“脉冲烧蚀形状”改变注量分布。
能够借助于菲涅耳方程在了解空气和角膜(或基质)的折射率和入射角度的情况下计算菲涅耳损失,其中,须考虑激光辐射的偏振。
由于传统的UVL-LVC系统距患者眼睛的工作间距大进而聚焦光学装置的随之产生的接收角度小,仅受限可行的或完全不可行的是:将患者眼睛的角膜的回射用于分析并且用于定心。不精确定心的影响是已知的并且已经在文献中广泛讨论过。通常代表性的以下观点物理上仅在特定倾斜、例如球形角膜上的球差矫正才是令人满意的,所述观点即定心误差、即烧蚀中心与角膜上的目标位置的偏差、如典型地通过用于在视觉轴线上定心的“眼极”引起的偏差对球差矫正没有作用,所述定心误差在下文中称作为偏心。但是在此,还没有考虑视觉生理学。通常,偏心会导致生理视轴线的位移。在大脑中处理视觉印象时,眼睛通过眼部肌肉“转动”,使得光还入射到最清晰的视觉的点中,这基本上补偿了棱镜偏移(“tip/tilt”).例如,这在双眼视觉(立体视觉)中造成问题,所述问题例如从对不充分定心的眼镜片的研究中已知。特别是在椭圆形角膜上的非球差矫正的情况下,这对应于真实的实际场景,偏心也会纯物理上导致无法实现所寻求的矫正。因此,偏心会对“定制烧蚀”的结果产生显著影响,因为由此造成引发更高的相差(“夜视问题”等),从而也导致影响屈光结果。因此,尽可能精确的定心对于在形貌矫正和波前矫正中的良好结果至关重要。
像差(或光学模式)在偏心下耦接。由于球面和柱面在高阶像差(彗差、球差、高阶散光)处还有在天然(非球面)眼睛中出现的耦接,偏心通常在真实眼睛中但是也在纯球柱面矫正中是关键的。例如,彗差在偏心的情况下在散光和散焦处偏心的情况下耦接,或球差在彗差、散光和散焦中耦接。在此提供几个实例,所述实例首先仅针对主要像差(最高4阶)的效应表明。从光学模式的坐标变换进行计算:
0.25μm的彗差Z(3,1)位移0.3mm导致大约-1/8D散焦,
0.25μm的彗差Z(3,1)位移0.3mm(水平/竖直)导致1/8D基本散光(Z(2,2)/Z(2,-2)),
0.5μm的彗差Z(3,1)位移0.5mm导致大约-0.3D散焦,
0.4μm的彗差Z(3,1)位移0.5mm(水平/竖直)导致0.3D基本散光(Z(2,2)/Z(2,-2)),
0.6μm的球差Z(4,0)位移0.4mm导致大约-1/8D散焦,
0.6μm的球差Z(4,0)位移0.4mm(水平/竖直)导致大约1/8D基本散光(Z(2,2)/Z(2,-2))。
至今为止,仅对光学区域的烧蚀轮廓中表现出来的光学模式做出考虑。尚未提及过渡区。然而,在该上下文中,偏心也意味着:过渡区能够到达光学活性区中,特别是在远视矫正的情况下。这于是会导致干扰(已知为“手术后的夜视力投诉”,在此并不意味着夜间近视),尤其是在中视到暗光条件下导致干扰,并且相应地随之产生患者不满。
在屈光手术中,借助于眼动跟踪系统(“眼动跟踪器”)作为集成的瞳孔识别装置能够良好且可靠地实现瞳孔定心(朝CSC,“角膜瞄准中心”定心)。当然,这种类型的定心不是优选的选择,因为其在专业领域中目前没有争议的是:对眼极(视觉轴线,同轴视角膜光反射,“CSCLR”,条件,见下文)或顶点的定心将是正确的并且优选于瞳孔定心。经验表明,中或小型近视矫正在此是非常不重要的。在较大的散光和近视矫正和尤其远视矫正的情况下变得更加困难。因此,远视眼睛典型地通过瞳孔轴线和视觉轴线之间的不可忽略的角度(“角度kappa”)来表征。角膜瞄准中心和眼极在此不再足够相互靠近,这导致角度λ“角度lambda”和角度κ“角度kappa”之间的差异。通常,λ角度表示瞳孔轴线或眼瞳轴线(英文“pupillary axis”)和“视线”之间的角度,以及角度κ“角度kappa”表示瞳孔轴线和“视轴”之间的角度。为此参见“Handbook of Visual Optics Vol.1(视觉光学手册第一卷)”,CRCPress Taylor&Francis Group,Ed.Pablo Artal,第1卷,第17章(由D.A.Atchison撰写),或“Investigation of the isoplanatic patch and wavefront aberration along thepupillary axis compared to the line of sight in the eye(与眼睛中的视线相比,研究沿瞳孔轴线的等平面斑块和波前像差)”,M.Nowakowski,M.Sheehan,D.Neal,A.V.Goncharov,Biomedical Optics Express,Vol.3,2。此外,瞳孔和瞳孔中心不是固定点,其能够毫无疑问地设有标记。瞳孔和瞳孔中心都能够随照明条件而变化。
发明内容
因此,本发明的目的是:描述解决当前使用的UVL-LVC系统的上述问题的设备和方法。特别地,本发明的目的是:描述用于将患者眼睛简单且可靠地相对于UVL-LVS系统定心的设备和方法。
该目的通过具有相应独立权利要求的特征的设备和方法来实现。在从属权利要求和说明书中说明可选的实施方式。
本发明的第一实施方式涉及用于对患者眼睛进行受损视力矫正的基于UV激光的系统,即UVL-LVC系统。UVL-LVC系统具有UV激光源,所述UV激光源设计用于发射激光辐射以治疗患者眼睛;和用于将激光辐射聚焦到患者眼睛的角膜上的成像光学装置。在此,成像光学装置设计成,使得成像光学装置实现在至少2.5°的接收角度χMαx中检测辐射的回射,所述辐射通过成像光学装置入射到患者眼睛的角膜上并且至少部分地从患者眼睛的角膜反射。
本发明的另一实施方式涉及一种用于对用于患者眼睛的受损视力矫正的UVL-LVC系统定心的方法。在此,该方法包括:通过成像光学装置将定心射线入射到患者眼睛的角膜上;以及借助于成像光学装置检测入射的辐射的从角膜反射的部分的回射,其中,回射在至少2.5°的角度范围内检测。此外,该方法包括基于检测到的回射确定UVL-LVC系统相对于患者眼睛的定位和/或取向。定心可选地能够手动地、部分自动地或全自动地执行。
在此,用于将激光辐射聚焦到患者眼睛的角膜上的成像光学装置一方面履行聚焦光学装置的功能,借助所述聚焦光学装置能够将待入射到患者眼睛上的激光束聚焦到患者眼睛上,并且另一方面履行至少部分地收集由角膜反射的回射并且可供UVL-LVC系统使用。通过成像光学装置的聚焦不一定必须以点状的或高斯形的焦点来实现,而是也能够产生具有其他形状的焦场。可选地,成像光学装置能够设计用于:生成弯曲的焦场。
在此,从角膜的辐射的回射可选地是由朝向UVL-LVC系统的角膜表面反射并且至少部分地朝UVL-LVC系统的方向向回投射的辐射。辐射的回射能够可选地是第一浦肯野反射和/或另外的浦肯野反射之一。
但是在此,通过成像光学装置入射到患者眼睛角膜上的、作为回射反射的辐射不一定必须对应于由UV激光源提供的激光辐射。替代地或附加地,入射的辐射也能够作为定心射线和/或扫描射线提供,其中,所述定心射线和/或扫描射线通过单独的激光源提供,可能在不同于紫外光谱范围的光谱范围内,例如可见光或红外光谱范围。替代地或附加地,入射的辐射也能够通过UV激光源提供并且大致对应于用于以减小的功率进行治疗的激光束。
成像光学装置实现在至少2.5°的接收角度χMax中检测回射在此意味着:利用相对于成像光学装置的光学轴线的角度检测对于回射的射线的接受范围。因此,具有2.5°接收角度的成像光学装置例如能够检测回射的光学射线,所述光学射线在具有相对于入射方向5°张角(即光锥的侧表面相对于光锥的中线为2.5°的张角)的光锥中从角膜反射至成像光学装置,使得所述光学射线能够由成像光学装置收集并由UVL-LVC系统使用。
本发明提供的优点是:能够在借助传统UVL-LVC系统而可行的显著更大的角度范围内检测通过成像光学装置入射到患者眼睛上的辐射的回射。传统的UVL-LVC系统仅具有大约2°或更小的接收角度。与传统的UVL-LVC系统相反,本发明因此允许使用回射来将UVL-LVC系统相对于患者眼睛定心,因为当UVL-LVC系统尚未处于定心的位置中或紧邻该位置时,回射也能够通过成像光学装置收集并分析以进行定心。
因此,本发明提供以下优点:用于自动定心和/或手动对准的更可靠方法能够借助根据本发明的UVL-LVC系统来执行,所述UVL-LVC系统利用从角膜的回射。由此,不必采用瞳孔中点以将UVL-LVC系统相对于患者眼睛自动定心和对准,借助瞳孔中点仅可实现受限制的精度,而是能够考虑利用回射的其他方法,所述其他方法与利用瞳孔中点定心相比具有更大的精度和/或更高的可靠性。因此,能够通过本发明在将UVL-LVC系统相对于患者眼睛定心时,尤其在自动定心时提高可靠性和精度。
根据本发明的UVL-LVC系统包括发射UV范围内的优选脉冲式的激光辐射的UV激光源。例如,这能够是准分子激光器或波长在大约193nm和213nm之间的固态激光器。此外,UVL-LVC系统可选地包括用于使激光辐射至少在x方向和y方向横向扫描以及优选也用于在z方向上扫描的扫描系统,以及用于将优选脉冲式的激光辐射聚焦到患者眼睛的角膜上的成像光学装置(至少关于其横向扩展)。这能够引起角膜的光烧蚀过程,所述过程为期望的治疗或者由其所包括。可选地,UV激光源设计用于:发射脉冲激光辐射。替代地或附加地,UV激光源构成为准分子激光器或包括准分子激光器。
可选地,UVL-LVC系统包括控制单元,用于控制所述系统的全部或一些单元,即例如UV激光源、扫描系统以及成像光学装置的可移动的部件。此外,控制单元还能够用于控制可移动的部件,即例如应用臂,以及定位接触界面。控制单元能够构成为中心控制单元,但是也能够由多个相互连接的子单元组成。用于规划手术的专用的规划单元也能够是控制单元的一部分或与其连接。
成像光学装置可选地包括用于将优选脉冲式的激光辐射聚焦到患者眼睛的角膜上的显微光学装置,所述显微光学装置的光学开口设计成,使得能够实现大于2.5°、可选地大于5°、可选地大于10°、可选地大于15°、可选地大于25°并且可选地大于或等于37°的对于可通过根据本发明的UVL-LVC系统检测的回射的接收角度χMax。在此,与根据现有技术的UVL-LVC系统相比,该成像光学装置的特征能够在于:工作间距非常小并且显微光学装置的光学开口较大。由此可行的是:从角膜的回射特别有效地引回到UVL-LVC系统中。可选地,成像光学装置具有光学开口和预设的工作间距,使得构成的光学开口的直径大于或等于预设的工作间距。这能够提供具有特别大的接收角度的成像光学装置,并且相应地实现尤其大的范围,在所述范围内能够收集回射并用于定心。可选地,成像光学装置具有直径至少为50mm、可选地至少为60mm的光学开口和小于50mm并且可选地小于或等于40mm的工作间距。因此,工作间距明显小于传统UVL-LVC系统的情况,这意味着能够实现比借助传统UVL-LVC系统显著更大的接收角度。
UVL-LVC系统可选地包括用于将患者眼睛耦接到UVL-LVC系统处的接触界面。这能够简化患者眼睛在UVL-LVC系统处的稳定。可选地,UVL-LVC系统还包括用于使激光辐射在x方向和y方向以及可选地在z方向横向扫描的扫描系统。
可选地,UVL-LVC系统设计用于:将辐射的借助于成像光学装置检测到的回射在成像光学装置与扫描系统之间从激光辐射的射线路径中耦接输出。这提供如下优点:回射不必被引导经由扫描系统并且能够避免可能的随之产生的损失。例如,用于检测耦接输出的回射的适当的传感器能够布置在成像光学装置与扫描系统之间的区域中。替代地,UVL-LVC能够设计用于:将辐射的借助成像光学装置检测到的回射借助于成像光学装置从激光辐射的射线路径中耦接输出。为此,成像光学装置例如能够具有相应的耦接输出光学装置。这能够提供UVL-LVC能够尤其紧凑地构成的优点。
可选地,UVL-LVC包括用于返回的射线的探测系统,所述返回的射线通过辐射的检测到的回射形成,所述辐射通过成像光学装置入射到患者眼睛的角膜上并至少部分从患者眼睛的角膜反射,其中,返回的射线可选地通过定心射线形成。
在此,能够通过设置用于治疗的激光束以衰减的形式形成定心射线。特别地,定心射线构成为,使得其非治疗性地作用于患者眼睛,而是仅提供从角膜的对于UVL-LVC系统可探测到的回射。替代地或附加地,能够在其他的光谱范围内提供定心射线,例如在可见光和/或红外光谱范围内提供定心射线。为此,例如,UVL-LVC系统能够具有另外的激光源。这提供以下优点:必要时能够提供定心射线,所述定心射线能够通过常规的CCD和/或CMOS探测器来探测和/或甚至对于人眼是可见的。相应地,定心射线具有红外和/或可见光谱范围内的光谱或由红外和/或可见光谱范围内的光谱组成。替代地,定心射线具有紫外光谱范围内的光谱或者由紫外光谱范围内的光谱组成。可选地,通过由UV激光源发射的激光辐射以衰减的形式提供。
可选地,UVL-LVC系统包括控制单元,其中,控制单元可选地设计用于:执行扫描和定位评估算法和/或反射分析算法。这提供基于检测到的回射的自动定心的可行性。
可选地,成像光学装置设计用于:提供会聚焦场。为此,成像光学装置可选地包含用于在焦场中成像激光辐射的物镜,其中,物镜包括构成用于提供会聚焦场的透镜。会聚焦场提供的优点是:能够提高激光束到弯曲角膜上的入射角度的均匀性,并且由此同样能够提高作用于待治疗的角膜部分上的注量的均匀性。由此,根据UVL-LVC系统对角膜的定心位置,能够选择性地取消对注量进行矫正的需要。
会聚焦场可选地具有至少6mm、可选地至少8mm和可选地至少10mm的焦场直径。这提供如下优点:即焦场直径与待治疗的角膜区域在同一数量级。
可选地,会聚焦场的每个位置都具有位于背离成像光学装置的一侧上的局部曲率中点,并且其中,焦场的每个位置优选地具有半径Rs在6mm至60mm的范围内、可选地在7mm至55mm的范围内、可选地在8mm到50mm的范围内、可选地在10mm到30mm的范围内并且可选地在12mm到20mm的范围内的焦场曲率。这提供以下优点:焦场曲率与角膜曲率大小类似并且相应地能够以高度均匀性提供用于治疗角膜的注量。
可选地,成像光学装置设计用于:能够使激光辐射垂直施加到弯曲面,其中,弯曲面在每个位置处都具有局部曲率中点,所述局部曲率中点位于背离成像光学装置的一侧上,并且其中,弯曲面具有至少6mm的直径和/或半径RF在8mm至50mm范围内的面曲率。这提供以下优点:激光辐射在待治疗的区域的每个部位处尽可能垂直入射,并且相应地能够为均匀的治疗提供均匀的注量。
可选地,UVL-LVC系统还包括间距求出单元,所述间距求出单元被设计用于:求出成像光学装置与患者眼睛的弯曲面或角膜之间的间距。这提供如下可行性:尤其当患者眼睛没有借助于接触界面或隐形眼镜来固定时,将弯曲的焦场精确地入射到患者眼睛的角膜上。
可选地,UVL-LVC系统设计用于:通过检测辐射的回射来检测至少2.5°角度范围内的浦肯野反射,该辐射通过成像光学装置入射到患者眼睛的角膜上并且至少部分地从患者眼睛的角膜反射。这提供以下优点:能够使用大角度范围内的浦肯野反射以将UVL-LVC系统相对于患者眼睛定心。由此,能够不需要使用其他类型的定心,即例如根据瞳孔中点的定心。可选地,UVL-LVC系统设计用于:在至少2.5°的角度范围内检测第一浦肯野反射。替代地或附加地,也能够在至少2.5°的角度范围内检测一个或多个其他浦肯野反射。
可选地,UVL-LVC系统被设计用于:将检测到的浦肯野反射用于UVL-LVC系统的全自动定心和/或部分自动定心和/或手动对准,其中,自动定心和/或手动对准(必要时借助于对于用户的回射的可视化)可选地根据CSCLR条件进行。在此,UVL-LVC系统能够被设计用于:在通过扫描位置的提前量自动定心时使用用于计算定心矫正的注量损失函数的算法。这提供以下优点:实现特别简单和可靠的定心。
UVL-LVC系统可选地被设计用于:求出浦肯野反射的检测到的位置作为偏移位置,其中,偏移位置表征偏离CSCLR条件的定心。在此,例如,UVL-LVC系统能够借助于扫描设备保持在偏移位置上而仍实现精确治疗,即使以偏离CSCLR条件的偏移位置定心。
可选地,定心射线通过成像光学装置入射到患者眼睛的角膜上,使得定心射线具有曲率半径为RS的会聚焦场。在此,确定UVL-LVC系统相对于患者眼睛的定位和/或取向可选地包括分析检测到的回射,其中,利用会聚焦场的曲率半径RS、患者眼睛的预设的角膜曲率半径RC以及角膜与成像光学装置之间的轴向间距来进行UVL-LVC系统相对于患者眼睛的定位和/或取向。此外,定心射线的入射包括借助于扫描系统在x方向和y方向上以及可选地在z方向上对定心射线进行横向扫描以及求出扫描系统的所属的设置。
可选地,定心射线具有平行射束并且检测回射包括检测平行射束的第一浦肯野反射。与入射的射束相比,这提供在检测浦肯野反射和评估浦肯野反射方面的优点。
可选地,该方法包括根据检测到的浦肯野反射求出偏移位置,其中,偏移位置表征偏离CSCLR条件的定心。在此,该方法还能够包括确定UVL-LVC系统到偏移位置的提前量。此外,该方法能够可选地在考虑偏移位置和根据CSCLR条件的定心的与偏移位置关联的偏差的情况下,为待入射以治疗患者眼睛的激光辐射确定适配的坐标。这提供以下优点:即使在偏离CSCLR条件定心的情况下也能够进行精确治疗。
可选地,该方法能够包括借助于眼动仪持续监控偏移位置,并且在出现通过持续监控确定的偏移位置变化的情况下,可选地跟踪偏移位置。特别地,持续监控也能够在治疗期间进行,以便持续确保治疗的精度。
常规系统最多使用固定激光或定心激光的第一浦肯野反射来将系统的患者固定于患者眼睛的视觉轴线(“目标”)上。在患者固定的情况下,当浦肯野反射位于系统光学装置的中心中并且光学系统轴线和视轴彼此上下同轴时,才满足推荐的CSCLR条件。由于传统系统的光学几何形状,仅当浦肯野反射已经位于光学的系统轴线上或者与其的偏差最小时,才能够找到第一浦肯野反射,其中,所述传统系统具有对于反射进入光学射线路径中的非常小的接收角度。然而,即使与正确定心有微小偏差(例如始于0.2mm的偏差),在传统的系统中也无法将浦肯野反射用于对准系统,因为系统的光学开口很小,使得在存在微小的偏差的情况下已经无法检测浦肯野反射。因此,在传统的系统中无法借助于浦肯野反射来矫正较大的偏差,因为在浦肯野反射与系统的光学轴线偏差较大的情况下无法由系统检测所述反射。这在例如具有固定不足的、不太合作的患者中还进一步加难,因为在该情况下当已经在其上固定患者时,浦肯野反射也还可能再次丢失。此外,手术显微镜的“视差误差”、即由于双目排列引起的观察者左眼和右眼中的反射的方向不同,使传统系统中的正确对准加难。通过浦肯野反射根据CSCLR进行的自动定心在传统系统中不存在,并且借助所述传统系统也不可行,这是由于从传统系统的光学几何形状中产生的限制而不可行。
可选地,UVL-LVC系统还包括辐射源和控制单元,所述辐射源用于提供呈一个或多个圆形式的定心射线以通过成像光学装置入射到患者眼睛的角膜上,所述控制单元被设计用于:检测和分析以一个或多个圆形式入射的辐射的回射。可选地,UVL-LVC系统还包括扫描系统,其中,借助于点形的定心射线提供呈一个或多个圆形式的定心射线并且通过扫描系统提供偏转运动。这提供以下优点:即圆能够用于将UVL-LVC系统定心到患者眼睛上。
可选地,在此,分析一个或多个圆的回射包括分析回射的形状与入射的辐射的一个或多个圆形的形状的偏差。这提供以下优点:即能够根据圆的回射与入射的圆的形状偏差和/或其彼此间的布置和/或其相对于光学轴线的位置来识别与定心的位置的偏差。可选地,控制单元被设计用于:当回射的形状与入射的辐射的一个或多个圆的形状的偏差最小或等于零时,确定UVL-LVC系统的系统轴线与患者眼睛的角膜曲率轴线的一致性。偏差尤其能够存在于从圆形到椭圆形的偏差、圆或椭圆的等距布置的偏差和/或圆或椭圆围绕共同的对称中心的同心布置的偏差。在此,可选地,当回射的一个或多个圆的形状与入射的辐射的一个或多个圆的形状的偏差低于预设的阈值或等于零时,UVL-LVC系统的系统轴线延伸穿过患者眼睛的顶点并与角膜曲率轴线同轴。这提供将UVL-LVC系统简单且可靠地定心到患者眼睛的顶点上的可能性。可选地,多个圆具有不同的直径。
控制单元可选地被设计用于:执行用于计算定心矫正的注量损失函数的算法。这提供以下优点:使用定心信息来精确适配注量设置,以便实现尽可能精确的治疗结果。
可选地,呈一个或多个圆形式的定心射线的入射借助于点状的定心射线进行,其中,通过扫描系统提供偏转运动。此外,方法可选地还包括分析作为一个或多个圆入射的定心射线的回射,其中,根据回射的一个或多个圆的形状与入射的辐射的一个或多个圆的形状的偏差和/或其彼此间的布置和/或其相对于光学轴线的位置和/或根据入射的圆和其回射之间的对称性确定UVL-LVC系统的系统轴线相对于患者眼睛的定位和/或取向。
在此,可选地,当回射的形状与入射的辐射的一个或多个圆的形状的偏差低于预设的阈值或等于零时,确定UVL-LVC系统的系统轴线与患者眼睛的角膜曲率轴线的一致性。同样地,该方法可选地包括:当回射的形状与入射的辐射的一个或多个圆的形状的偏差低于预设的阈值或等于零时,确定UVL-LVC系统的系统轴线延伸穿过患者眼睛的顶点。
该方法可选地还包括将UVL-LVC系统的系统轴线自动地定心到患者眼睛的顶点上或者将UVL-LVC系统的系统轴线自动地定心到患者眼睛的与顶点偏差的点上,并且将患者眼睛的偏差的点确定为偏移位置。此外,方法包括在考虑偏移位置和根据CSCLR条件的定心的与偏移位置关联的偏差的情况下确定用于为治疗患者眼睛待入射的激光辐射的适配的坐标。
在现有技术中已知:通过输入位移坐标执行到顶点的手动定心,所述顶点通常表示形貌的参考中心(通常在角膜曲率轴线上进行形貌测量)。这通常用于形貌引导的矫正,但也在标准球柱矫正中使用,尽管正确的参考轴线在该情况下能够是视觉轴线。后者是可行的,因为对于正常眼睛而言,CV(“角膜顶点”,即角膜曲率轴线在患者固定的情况下在角膜上的穿透点)与眼极、即视觉轴线彼此足够接近。这又是由于:角膜的曲率中点大致与眼睛的第二像侧的光学节点重合(参照Gullstrand,Liou-Brennan眼睛模型)。通常,用户仅基于与形貌测量的视觉比较来手动移动治疗中心。或者,用户将位移坐标输入到系统中,所述位移坐标在该方向上相对于瞳孔中心(CSC)给出,并且所述位移坐标例如取自形貌测量。在这两种情况下,不利的是:由于照明差异,在形貌测量期间,瞳孔直径不一定与激光下的瞳孔直径一致。通过瞳孔中心随瞳孔大小而频繁出现的位移则造成了非最佳的定心,因为角膜顶点未被正确确定。
此外,本发明的可选的实施方式还提供如下可行性:执行相对于顶点的自动定心,所述自动定心不从现有技术中已知并且借助传统系统也是不可行的。
在此,上面提到和下面解释的特征和实施方式不仅应被视为在分别明确提出的组合中是公开的,而且其他技术上有意义的组合和实施方式也由公开内容所包括。
现在,参考附图根据以下实例和可选的实施方式更详细地解释本发明的其他细节和优点以及技术背景。
附图说明
在此,在不脱离本发明的范围的情况下,本发明的上述和在各种实施例中解释的特征不仅能够以示例性说明的组合的方式使用,而且也能够以其他的组合方式使用或单独地使用。
附图示出:
图1示出不适当安置的烧蚀轮廓的示意图;
图2示出根据一个可选的实施方式的UVL-LVC系统的示意图;
图3A示出根据一个可选的实施方式的UVL-LVC系统的射线走向;
图3B示出传统UVL-LVC系统的示例性的接收角度;
图3C示出根据一个可选的实施方式的UVL-LVC系统的示例性的接收角度;
图4示出患者眼睛与UVL-LVC系统的处于定心中的成像光学装置的示例性的视图;
图5示出差分曲率半径RΔ的解释;
图6示出在固定时患者的非同轴对准的原理的解释;
图7示出浦肯野反射发现器的原理的解释;
图8示出通过环形标记的入射定心到顶点上的解释;
图9示出根据一个可选的实施方式的UVL-LVS系统的射线路径的示意图;
图10A到图10I示出在定心到顶点上时入射的环的回射的示例性视图。
在以下附图中,为简单起见,在不同的实施方式中对相同或相似的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1以示意图示出:当患者没有固定于固定对象或“固定云”的中心时,通过不足够精确地使用眼动仪根据传统的定心方法形成棱镜矫正误差(Tip/Tilt)的原理的示意图。在此,具有角膜12和中心凹部14的患者眼睛10在图1中示出,以及示出患者眼睛的光学轴线16或视觉轴线16,烧蚀轮廓18,扫描系统20和固定元件22,患者将视线固定于所述固定元件上。视觉轴线16与角膜12在眼极24(ophthalmic pole)中相交。
如果患者没如所设置的那样将眼睛10固定于固定元件22的中心,而是例如固定于固定元件22的边缘区域上,则这会引起:烧蚀轮廓18没有沿着必要的治疗轴线正确地被应用(例如,沿视觉轴线16;其通过眼极(OP)和固定元件22的由患者眼睛10固定的点限定,进而不与视觉轴线16正交)。为了更好地说明,在图1中,高度夸张地示出该关系。
因此,在借助UVL-LVC系统治疗患者眼睛时,必须确保:避免产生这种棱柱误差。如果不能确保这一点,能够出现不希望的情况,即烧蚀轮廓18没有应用在正确的平面中,即不应用到表面法线上,即垂直于视觉轴线16。这能够通过如下方式来促进:患者优选固定于很大程度上固定的、但是“错误”的方向上,即例如永久地朝固定方向看,所述固定方向不对应于固定元件22的中心(在手术期间,根据屈光不正和治疗持续时间患者不再能够清晰地看见固定目标)。
图2示出根据本发明的一个可选的实施方式的UVL-LVC系统100的示意图。UVL-LVC系统100具有UV激光源102、扫描系统104、控制单元106以及规划单元108。为了控制单元106与UV激光源102、扫描仪104和规划单元P之间进行数据交换,控制单元106具有接口(作为控制单元S处的框示出),经由所述接口能够将数据线路经由线缆进行传输。规划单元108同样具有用于与控制单元106进行数据交换的接口(作为规划单元P处的框示出)。无线传输同样是可行的。规划单元108具有计算单元(未示出),经由所述计算单元计算规划数据。术语扫描仪和扫描系统在本公开的范围内同义使用。
在图3A中示例性地示出UVL-LVC系统100、尤其UVL-LVC系统100的应用部件的一个实施例的光学射线路径的原理布置。激光束110由准分子激光器112作为UV激光源提供。激光束110由(可选的)光学衰减器(“optical attenuator”)114衰减,由偏转器116偏转,射入到光阑(或针孔)118上,并且然后进入射线成形元件(“beam shaper”)120。所述射线成形元件用于将原始准分子激光器原始射线射线成形为高斯或超高斯脉冲注量分布。激光束110能够经由扫描系统104横向地在x方向和y方向(经由弯曲箭头示出)偏转。从这里起,激光束110被引导到第一铰接臂中。在所示的实施例中,所述激光束与基本单元(未示出)经由第一转动铰链122(经由转动轴线和转动箭头符号示出)可移动地连接。基本单元具有激光源102或准分子激光器112、光学衰减器114、光阑118(以及位于光学衰减器114与光阑118之间的射线路径中的偏转器116)、射线成形元件120以及扫描系统104。在背离基本单元的一侧上,第一铰接臂经由第二转动铰链122(经由转动轴线和转动箭头符号示出)与第二铰接臂可移动地连接。可选地,还能够构成一个或多个另外的转动铰链(未示出)。激光束110通过第二转动铰链112经由两个另外的偏转器116被引导到第二铰接臂中。从那里,激光束110朝患者眼睛10的方向经由另一偏转器116偏转。在此,激光束110经由聚焦光学装置或成像光学装置124聚焦到患者眼睛10的角膜12上。在此,成像光学装置124两件式地构成。偏转器124c在射线路径中位于第一透镜组124a与第二透镜组124b之间。两个透镜组124a、124b的所需的透镜仅示意性地正确示出。在此,成像光学装置124构成为,使得其具有至少2.5°的接收角度,所述接收角度用于检测通过成像光学装置入射到角膜上的辐射的回射。
图3B和图3C以示意图说明具有对于回射126大约1°的接收角度的常规UVL-LVC系统(图3B)与根据本发明的一个可选的实施方式的具有大约30°的接收角度的ULV-LVC系统的比较。
在下文中,示例性地描述根据本发明的可选的实施方式的方法,其例如能够借助如参考之前的附图所描述的UVL-LVC系统来执行。
辐射、特别是用于治疗患者眼睛10的激光束和/或定心射线通过成像光学装置124到角膜12上的入射产生回射,因为入射的辐射的至少一部分从角膜10反射。在此,回射朝UVL-LVC系统的方向向回投射并且由于大的接收角度被成像光学装置所检测。从回射的位置中,能够用合适的传感装置借助对装置的几何形状、角膜曲率(K值)和光学成像的了解确定根据本发明的UVL-LVC系统相对于角膜顶点的偏心。因此可行的是:确定一阶浦肯野反射并且通过扫描系统104的提前量将UVL-LVC系统100例如朝视觉轴线16定心。对于根据本发明的UVL-LVC系统100,借此得到自动定心的多种选项,例如在顶点上或在偏离顶点的偏移位置上,并且视觉轴线16与系统轴线之间的精确同轴对准显得没有必要。通过将扫描仪提前量结合成像光学装置,系统能够实现根据CSCLR条件的定心,所述成像光学装置能够构成为显微光学装置或者能够具有显微光学装置。在此,定心过程需要将患者固定于固定目标上。
根据一个可选的实施方式,UVL-LVC系统100使用浦肯野反射来进行定心。由此,通过在出射孔处的成像光学装置124和大的接收角度实现回射的探测,并且允许借助于浦肯野反射找到属于CSCLR的反射。
这示例性地在图4中说明。其以示意图示出患者眼睛10与UVL-LVC系统100的处于定心中的成像光学装置124。在此可识别的是:成像光学装置的光学开口1000大致具有与距眼睛的角膜12的工作间距1002相同的数量级。因此,成像光学装置具有用于收集从角膜12的回射的大的接收角度,所述接收角度在所示的实施方式中大致为37°。注意到:在图4中,UVL-LVC系统以未相对于角膜曲率轴线(在患者固定的情况下顶点与固定目标的连接线)定心的方式示出。图4还示例性地示出激光束110,所述激光束通过成像光学装置124入射到角膜10上(实线),以及从角膜10反射的回射126(虚线),所述回射以相对于ULV-LVC系统的张角χ回射并且由成像光学装置124收集。
UVL-LVC系统100的有利的成像光学装置在此随之带来根据现有技术的UVL-LVC系统的手动方法的优化和显著简化,并且附加地实现使用浦肯野反射来自动定心。为此,根据本发明的UVL-LVC系统探测和使浦肯野反射可视化,所述浦肯野反射在特定的眼睛位置中返回到系统中。由于大的接收角度,即使在眼睛从CSCLR条件位移较大的情况下所述浦肯野反射也可见。在手动定心的情况下,用户位移应用部件,直到可视反射到达系统光学装置的中心,由此满足CSCLR条件(同轴对准)。
此外,在扫描射线方向与反射方向之间关于平行于光学系统轴线对称的情况下,UVL-LVC系统100能够确定其法线平行于光学轴线的角膜点。为此,必须通过系统改变扫描射线。借此,能够自动地通过相应的扫描偏移坐标将治疗中心位移到所述点上(通过扫描提前量自动定心)。用户因此不再需要手动移动应用部件,以将浦肯野反射置于光学中心(或系统能够优化通过用户的非最佳手动定心),而是将其移动到所属的坐标上(“近似CSCLR定心”)。
此外,在UVL-LVC系统100中,属于发现的CSCLR或近似CSCLR的角膜坐标可选地配准于同时探测到的瞳孔和/或虹膜和/或角膜缘。这意味着:当已经找到属于CSCLR的角膜坐标(也适用于顶点位置)并且配准时,就不再需要回射探测。借此,也能够在对接过程中补偿在根据本发明的UVL-LVC系统中使用的接触界面的适度滑动,或者在重新应用界面之后在接触界面脱离(“吸力损失”)的情况下能够安全地自动重新定心。
下面示例性地描述基于浦肯野反射的本发明的另一可选的实施方式。浦肯野反射确定的解决方案的原理一方面应在上文解释,参见图4,在下文中解释其他的背景。
基本上不存在浦肯野反射。在入射到角膜上时,总是会出现反射,所述反射在1阶浦肯野反射的情况下当然通过反射定律在角膜前面处确定。在眼科中,通常用浦肯野反射表示如下反射,所述反射对应于在CSCLR条件下的浦肯野反射。基本上,这是因为:在传统的、根据现有技术的UVL-LVC系统中,当患者总归(几乎)被正确定位时,才看到所述反射;有时会称为“浦肯野反射定心”。
参考图5,解释了与精确治疗相关的差分曲率半径RΔ。在此,差分曲率半径RΔ从焦场曲率半径RS(扫描曲率半径)和角膜曲率半径RC形成差值。在此,该计算是基于角膜或焦场的球面函数方法(球模型)的良好近似。
在此,图5在示意图的左侧示出患者眼睛10,其中,示出焦场曲率半径RS和角膜曲率半径RC。右侧示出曲率半径与球函数坐标系的放大图。
在此,坐标z取决于径向变量r和曲率半径R(公式1)。从中得到差分曲率半径RΔ的数学描述(公式2至4):
Figure BDA0003959644170000261
Az(RC,Rs,r)=Zc(RC,r)-Zs(Rs,r)=Z(RΔ,r) (2)
Figure BDA0003959644170000262
Figure BDA0003959644170000263
Figure BDA0003959644170000264
根据一个可选的实施方式有利的是:UVL-LVC系统被设计成,使得焦场曲率半径RS位于典型角膜的数量级。特别地,能够有利的是:相应地构成成像光学装置。这提供以下优点:能够实现显著减小的注量损失。参考图5解释的计算确定差分曲率半径RΔ。所述差分曲率半径对应于从z方向入射的光的“有效的”角膜曲率。换言之,通过差计算——形象地说——虚构地将角膜弯曲成焦场曲率半径。因此,对于具有大约8mm至大约16mm之间的值的焦场曲率半径,借助RC=7.86mm的典型的角膜曲率半径对于有效角膜曲率得到从大约RΔ≈450mm到大约RΔ≈15mm的值。所述参数通过反射定律确定对从角膜反射的射线的方向的影响。例如,如果将入射的脉冲激光束本身的反射用于回射探测(见下文),则立即明确的是:反射角度如何与入射方向和在角膜上的反射点处(等于入射位置)的角膜法线相关,所述反射点也与眼睛在应用部件下方的位移相关。
成像光学装置与UVL-LVC系统的剩余的系统光学装置的相互作用的特殊的特征是:由于将激光束输送直至眼睛的光学装置相同,从角膜反射的光(例如浦肯野反射)能够通过系统有效地“收集”,并且在需要时能够在光学系统中向回引导直至基本单元。这尤其能够通过以下方式简化:在射线路径的起点(从UV激光源观察)处集成扫描系统。然后,由眼睛收集的光能够在光学装置的射线路径中的适当部位处外转或偏转,并且例如在到达扫描系统之前输送给探测器。在此,可选地,用于收集由角膜向回投射的光的接收角度特别大,并且在剩余的系统光学装置中成像对此被特别优化。
根据图6解释根据一个可选的实施方式的UVL-LVC系统中的反射角度的近似确定。图6的左侧示出患者眼睛的非同轴固定(虚线)与根据CSCLR条件在顶点处的同轴的固定(实线)的比较。注意到:该视图被简化,特别是在角膜形状方面简化。在此,角标“MB”表示根据本发明的一个可选的实施方式的系统的说明,并且角标“M90”表示根据现有技术的示例性的传统系统的说明。在右侧,根据瞳孔坐标rMB≈rM90示出在UVL-LVC系统中射线到角膜上的入射角度αMB的估计值。然后,借助横向位移ΔLS,得到反射角度2αMB+γ。在此,角度γ是系统轴线与焦场的径向矢量RS之间的角度,所述径向矢量显示激光辐射的入射位置(见图6,右侧部分图)。在此,ΔLS在计算时用于瞳孔坐标rM90。眼极(OP)和角膜顶点(CV,也称为顶点)在此等同而不失一般性。对于角度γ和αMB适用以下:
Figure BDA0003959644170000271
Figure BDA0003959644170000272
借助焦场曲率半径RS的上述值,对于该应用也得到用于探测从角膜反射的射线的合适的环境。为了证明这一点,图6左侧示出患者在固定情况下非同轴对准的原理。尽管目标被固定(注意到:定向的激光束用作目标(绿色)),但患者并未与光学系统同轴对准,这对应于根据CSCLR条件的正确定心(实线)。假设UVL-LVC系统的系统轴线(光学轴线)相对于CSCLR条件的位移为ΔLS=2mm(即,虚线的射线路径相对于实线的射线路径的位移,在扫描系统处于零位置的情况下)并且假设12mm的焦场曲率半径RS。在扫描仪处于零位时,虚线射线由经由扫描系统引导的适当的射线、例如对准射线实现。然后,反射角度2αMB+γ的计算借助图6右侧的公式和rM90=ΔLS得到大约2αMB+γ=20°的反射角度。所述角度通过成像光学装置无问题地检测,并且能够在UVL-LVC系统中进行处理。
具有成像光学装置与剩余的系统光学装置的相互作用的系统结构是有利的,因为由角膜向回投射的光能够通过系统有效地“收集”、探测和处理。
仅为了更好地理解,对于下面的解释,将焦场曲率半径RS和角膜曲率半径RC等同。成像光学装置之前的精确的光学射线路线(从射线源观察)对于以下考虑不再重要。
患者固定,但没有实现CSCLR条件(参见ΔLS的图6和描述)。在借助通过扫描仪偏转的适当的射线在眼睛上进行扫描(Scan)时,对于入射和反射的射线得到不同的路线(图7)。
根据图7,根据一个可选的实施方式解释浦肯野反射发现器(或眼极发现器)的原理,即用于根据浦肯野效应对UVL-LVC系统定心的方法。为此假设:焦场曲率半径和角膜曲率半径相等,即RS=RC。在左图中,满足CSCLR条件。右图中不满足。患者眼睛固定,但相对于UVL-LVC系统的系统轴线向左移动(见顶点)。焦场曲率半径分别作为半圆1004示出(右侧的虚线)。在右侧部分图中的虚线双箭头1006表明:如果能够远心入射,则入射的射线会被反射。
在CSCLR条件下(左侧部分图),射线在本身反射时向回投射,其中,适用的是RS=RC。如果不是这种情况,则围绕系统轴线(因此在图中在向左或向右扫描时)因此得到偏差的对称的走向,所述走向能够从RS和RC的差值中计算(并且实际在非球面或椭环形的角膜的情况下也是这种情况)。CSCLR反射或属于所述轴线的眼极典型地在非常靠近角膜顶点CV处出现。因此在医疗实践中,CSCLR条件的浦肯野反射通常确定顶点,并且反之亦然。
如果不再满足CSCLR条件,则射线不再自身回射(RS=RC),或者不再存在对称的射线走向(RS不等于RC),而是如右侧部分图中那样示出射线走向。仅对于引导到属于CSCLR的角膜点(眼极)上(实际上为顶点)的扫描方向适用的是:反射的射线对称地(“对称的射线对”)回射至移动的轴线(参见ΔLS)(“近似”CSCLR条件)。所有其他射线都显示反射向右、即在相同方向上的偏差增加。
通过对准来手动定位和自动定心:
在手动定心的情况下,用户将成像光学装置(或具有集成的光学装置的应用部件)在眼睛之上横向地在x,y平面(应用部件)中位移,直至在光学系统轴线上进入的中心的定心射线的角膜回射(浦肯野反射)中心地返回到系统中(即与系统轴线同轴)。在患者固定的情况下,于是满足CSCLR条件,并且视觉轴线和系统轴线同轴。自动的系统控制的位移(x/y位移)实现相同的效果。
对于这两种方法对于用户都需要适合的可视化。例如,这能够是辅助圆并且反射的“矢量图”显示为对于眼睛可视化的叠加)。能够考虑各种适当的显示选项,直至适当的数值的纯数字显示。此外,必须在手动定位并且有利地也在自动定心期间通过对准来永久地重复测量过程,并且以特定的重复速率相应地更新显示。
如此实现的定心也有利地相对于同时探测到的瞳孔和/或虹膜和/或角膜缘配准(即确定相对于系统的眼睛位置,“基准位置”),以便在对接过程中补偿接触界面的可能的滑动或者能够实现可靠的重新定心(例如在“吸力损失”的情况下),这借助于基准位置而是可行的。在没有接触界面的解决方案中,优选地将可能实施的眼动仪系统用于配准。
例如,能够将固定激光用作为在通过对准来手动定心和自动定心时进入的扫描射线,所述固定激光与系统光学装置同轴地延伸。替代地,能够使用经由扫描仪引导的适当的射线,例如在扫描仪的零位中的对准射线。同样能够考虑其他单独的、优选单色的射线源。甚至脉冲式的激光束因此能够在适当衰减的情况下使用(也见下文)。在光学装置的色散和成像几何形状已知的情况下能够计算扫描射线方向。如果扫描射线与治疗射线(UV)具有相同的波长,则治疗射线和扫描射线方向相同地延伸。
通过扫描仪提前量的自动定心:
借助根据可选的实施方式的UVL-LVC系统中的光学成像的已知的几何形状和在了解RS和RC的情况下,能够确定“对称射线对”(即,也为探测到的回射的位置)和其所属的扫描位置(“偏移位置”),由此也确定属于“对称射线对”的角膜点的位置。借此,给出近似属于CSCLR条件的角膜点(根据CSCLR条件用于在角膜上的烧蚀定心的眼极)相对于系统的光学轴线的“偏移位置”。
这实现了自动定心,所述自动定心能够通过具有提前量的扫描仪实现到偏移位置上。
在实践中,由于焦场曲率半径RS和角膜曲率半径RC通常不相同,使得情况在自动程序中变难。在已知患者的角膜曲率半径RC(或在椭环角膜情况下的角膜的角膜曲率k值(或其所属的主曲率半径))和焦场曲率半径RS的情况下,能够求出有效的曲率半径。借助所述值和几何形状数据(根据本发明的UVL-LVC系统中的光学成像),能够计算反射角度,所述反射角度在患者固定的情况下匹配于近似CSCLR条件。同样所述角度能够通过扫描角膜来找到。
发现的属于CSCLR条件的浦肯野反射或其所属的扫描仪位置(“偏移位置”)目前能够用于:换算烧蚀脉冲式的扫描坐标,使得所述扫描坐标对于单独情况针对接触界面下的眼睛的烧蚀进行适配,即刚好当系统不相对于CSCLR条件同轴定位时适配。
该问题当然是二维的,并且也需要二维扫描和相应的分析。对于自动定心,将“偏移位置”用于所有脉冲坐标,以便在烧蚀期间将治疗中心移动到属于CSCLR情况的角膜坐标上。用户因此不需要通过手动位移应用部件来对准浦肯野反射。
应该注意的是:在这种情况下,应通过UVL-LVC系统进行注量损失补偿功能的矫正。这能够在了解光学几何形状、RS、RC(或角膜的角膜曲率数据,见上文)和所确定的“偏移位置”的情况下来进行。
当然,这仅是受限制可行的,而不会妨碍通过改进的注量损失补偿得到的优点。还必须关于自动定心方面考虑其他限制方面,以便使烧蚀的精度不会受到影响。因此,眼睛必须已经“相对”良好地定位,即“接近CSCLR标准”。
有利地,“偏移位置”还有利地相对于同时探测到的瞳孔配准,以在对接过程中补偿接近界面的可能的滑动或实现可靠的重新定心(例如,在“吸力损失”的情况下)。
在另一实施例中,偏移位置同时借助眼睛跟踪系统的跟踪信号来检测。在此,眼动仪以高重复速率持续探测瞳孔的位置。在此,眼动仪优选还探测角膜缘位置和/或虹膜。在经由上述方法确定偏移位置的时刻,眼动仪的当前跟踪位置也被评估。
于是,在治疗期间在眼睛没有通过接触界面对接的情况下发生的眼睛运动中,能够经由眼睛跟踪系统的输出信号连续跟踪所述偏移位置。在例如出于医学或解剖学原因无法对接的眼睛中,借此能够至少对于少量的眼睛运动保持治疗的正确定心。缺点仅是:随着眼睛跟踪数据及时地持续重新计算注量损失补偿目前仍然过于耗费,并且无法完整保持已对接的眼睛的所述优点。
该过程的实施需要合适的、最好单色的,用于扫描的定心射线。为此,例如能够使用耦接输入激光器或对准射线激光器。后者贯穿扫描仪,进而特别适合。因此,也不需要装入任何附加的扫描仪,而是扫描仪能够用于偏转烧蚀激光束。对于足够的精度有利的是:入射的定心射线通过光学装置的焦点位于大约0.5mm或更小的范围内。为此必须考虑:显微光学装置针对何种波长精确设计。优选地,定心射线被设计成,使得其在眼睛处反射之后(这基于曲率而对应于通过散射透镜时的效果)和通过治疗射线的聚焦光学装置以及反射光的探测光学装置之后以聚焦的方式射到探测器上。
为此,快速和智能的扫描方法是有利的。无需使用静态扫描。相反,能够基于问题几何形状实施有效且快速的扫描算法(例如扩展牛顿法等)。此外,该解决方案需要快速的位置评估算法和探测系统,即例如相机等。例如,能够将偏转器或分束器用于将入射的和/或出射的射线成像到探测系统上。用于可视化用户支持功能的软件,例如用于手动定心的方向指示器或接近指示器也是有利的,还有用于计算“定心矫正的注量损失函数”的算法也是有利的。
为了完整起见,应提到:在粗糙、治疗过(即烧蚀的)基质表面上散射的范畴中,反射探测的方法也能够在术前使用,但是也能够在治疗期间使用。这能够用作在线形貌方法和烧蚀控制。为此,精确了解角膜与聚焦光学装置之间的间距是有利的,其也能够借助合适的测量机构、例如OCT、条纹投影或传感装置基于在具有纵向色差的光学装置中的反射的光谱处理以光学的方式求出。
在一个特别的设计方案中,烧蚀激光束本身(作为“入射的射线”)能够在烧蚀期间用于浦肯野反射探测。
也能够考虑在实际烧蚀之前将烧蚀射线用作为浦肯野反射信号,只要这借助高度减弱的治疗射线来进行。
为此且可选地也对于其他的实施方式,不仅UV激光能量减弱到低于对于激光安全可接受的阈值是有利的,而且优选地对UV激光进行空间过滤是有利的,所述UV激光在射线路径的相关部分中能够具有大的空间扩展,否则会在探测中抵消高位置分辨率。
因此,根据本发明的使用浦肯野反射的一个可选的实施方式,存在以下三个用于定心的选项:
-手动定位/定心,例如通过图形方式向用户输出浦肯野反射的成像,
-通过系统根据CSCLR条件自动定心,
-通过扫描系统的提前量在CSCLR条件之外的偏移点处自动定心。
在前两个变型形式中存在不同类型的实施方案。因此,根据一个可选的实施方式,仅能够移动成像光学装置。替代地,整个内部光学装置能够与成像光学装置一起移动,这在如下方面是有利的:光学系统轴线一起移动。例如,这能够通过移动应用部件(其中,系统的光学轴线自动地一起运转,即一起移动)实现和/或通过x/y位移单元移动激光系统的完整的光学射线引导装置的方式来实现。
例如,在手动定位/定心时,用户将应用部件或成像光学装置在患者眼睛上方位移,直到(可视化的)反射到达系统光学装置的中心中,由此满足CSCLR条件(同轴对准)。
借助合适的软件(在合适的探测器上从探测到的反射位置中分析回射方向)和硬件(用于应用部件或激光系统的(部分)的x/y位移单元)还可行的是:系统自动执行对准(通过对准来自动定心)。为此,优选在系统的光学轴线上的中心入射的情况下探测回射(由此从装置的几何形状中也已知反射方向)。用于x/y位移单元的位移的调节信号能够可选地从反射方向与扫描射线的偏差中推导出。然后,系统(直接或经由激光系统的(部分))沿如下方向移动应用部件或显微光学装置,所述方向使反射与中央扫描射线同轴。由此于是达到CSCLR条件。这优选在控制回路中进行,其中,系统以合适的重复速率持续执行反射探测和应用部件的位移,直到实现眼睛相对于应用部件的完美对准。
此外,在扫描射线方向和反射方向针对光学系统轴线的平行线对称的情况下,根据一个可选的实施方式的UVL-LVC系统能够确定如下角膜点,所述角膜点的法线平行于光学轴线的角膜点。为此,扫描射线或定心射线能够通过系统而改变。属于(近似,见上文)CSCLR条件或近似CSCLR条件的角膜上的点能够通过分析回射来确定。借此,治疗中心同样能够全自动地通过对应的扫描仪偏移坐标移动到所述点上(通过扫描系统的提前量来自动定心)。用户因此不再需要手动移动应用部件,以将浦肯野反射置于光学中心(或系统能够优化通过用户的非最佳的手动定心),而同样移动到所属的坐标上(“近似CSCLR定心”)。
下面解释根据本发明的UVL-LVC系统和方法的其他可选的实施方式,其主题是UVL-LVC系统在顶点上的定心。在此,特别地,通过输入位移坐标的手动方法和相对于顶点的自动定心选项表示这种可选的实施方式。
在此,存在三种类似于CSCLR条件的方法:
1.手动定位
2.通过对准自动定心
3.通过扫描仪提前量自动定心
在此,多个以相同间距且彼此同心布置的环通过成像光学装置入射到角膜上,并且借助于成像光学装置在至少2.5°的角度范围内检测从角膜的回射。根据选项1,用户移动应用部件,使得通过成像光学装置入射的环的回射尽可能是圆形的和对称的(所有方向上的环间距相等)并相对于光学轴线定心。此外,环形图案朝光学系统轴线的方向移动。在系统轴线相对于顶点(更准确地说相对于角膜曲率轴线)偏心的情况下,反射模式(在系统的进入孔径处示出)变成位移的椭圆,所述反射图案沿椭圆的间距也不再是圆形的。即,对于定心必须满足三个标准。然后,实现沿角膜曲率轴线的定心(“顶点定心”)。可选地由UVL-LVC系统找到顶点,使用户可视化,并且用户能够通过根据本发明的UVL-LVC系统的应用部件的横向位移将治疗中心移动到所述顶点上(即,将顶点置于系统光学装置的中心,或者将角膜曲率轴线与系统轴线同轴对准)。
在选项2中,应用部件的位移通过x/y位移单元自动地通过系统来实现。因此,在此需要能够评估椭圆形状和/或其位置的算法,以便从中也推导出用于自动位移方向的调节信号。然后,系统能够检查对称条件(主要是圆形的、定心的回射),并且用户能够在视觉上验证。对用户的可视化的可选输出也是可行的,但是不是强制必需的。
在选项3中,角膜顶点位置的确定从扫描图案(即椭圆或环或圆)和角膜的几何形状和系统的几何数据中执行(对此能够需要:对角膜的形状示例性地例如作为椭环形状来建模)。因此,所确定的顶点是近似的。
UVL-LVC系统从属于已知的入射的环形图案中确定顶点位置、即根据入射的圆、所得出的回射图案、系统几何形状、眼睛模型和其所属的眼睛模型参数(测量值或平均值,即例如RC、Q值)确定。因此,治疗中心能够可选地全自动地由系统通过相应的扫描仪偏移坐标(用于寻址计算的顶点位置的坐标)来设置,使得将烧蚀图案的治疗中心相对于点位置定心(用户因此不再一定需要手动移动应用部件以便将顶点置于光学中心,而是将所述应用部件移动到顶点上以使扫描图案“对称”(见上文))。在此,有利地,自动探测的顶点可选地配准于通过共同观察或通过专用的眼动仪同时探测到的瞳孔。因此,在使用接触界面以将患者眼睛耦接于ULV-LVC系统的情况下,在对接过程中也能够补偿接触界面的适度滑动,或者在接触界面脱离(“吸力损失”)的情况下能够在重新应用接触界面之后安全自动地重新定心。
该原理在一些方面中能够类似于Placido圆盘形貌设备的原理——当然具有关键区别:虽然Placido圆盘形貌设备评估被照明的环的成像(非定向辐射),使得角膜的每个点都由不同的环照明并且角膜的每个点都产生在照明环上的每个点的浦肯野反射,而仍在根据在此解释的可选的实施方式的UVL-LVC系统中经由定向的入射来进行评估,所述入射分别仅产生定向于角膜上的射线的回射。与此相比,在传统的Placido圆盘形貌设备中,仅探测通过相机系统的节点到达(入瞳)的反射射线。从这种和所属的反射条件中经由(典型迭代的)重建来计算角膜形状。
根据所解释的可选的实施方式,通过UVL-LVC系统扫描环或圆。在此出现的各种情况在图8中示例性地示出。在此,确切的情况取决于入射的几何形状、眼睛10和反射探测装置的几何形状,进而可能偏离所示的原理。如果在根据本发明的UVL-LVC系统下方的患者的眼睛未与角膜曲率轴线对准,即在患者眼睛借助于患者界面耦接于UVL-LVC系统的情况下未与角膜顶点与固定目标之间的连接线对准(左侧部分图像),进而角膜曲率轴线不与根据本发明的UVL-LVC系统的光学轴线同轴,则通过扫描仪行进过的环由于眼睛的“倾斜”、即由于射线以不同的入射角度入射到点上而不产生圆形的且对称的环作为回射。因此造成各个圆的特征性的变形和具有不同圆直径的被扫描的圆的相互位移(如所表明的那样,参见图8,其中,在此环的变形/位移不反映真实情况)。
相反,如果UVL-LVC系统的系统轴与角膜曲率轴一致,则出现图8右侧所示的情况。所述情况(如在形貌中那样)的特征在于:环尽可能成为圆并且对称(在所有方向上的环间距相等),并且圆相对于光学系统轴线定心。于是,作为角膜的形貌地标的顶点正好位于角膜曲率轴线上(“顶点定心”)。这是因为:人类角膜通常(没有严重的病理变化或创伤)能够通过椭圆(或椭环形状)良好地建模。借助也能够构建在测量的角膜参数(形貌:RC、Q值等)上的合适的角膜模型和在了解光学几何形状的情况下,能够确定角膜上的顶点位置,从而能够确定相应的扫描仪偏移位置,所述偏移位置属于角膜顶点。
在此,本发明的上述的和在各种示例性实施例中解释的特征不仅能够以示例性说明的组合使用,而且也能够在不脱离本发明的范围的情况下以其他的组合使用或单独地使用。
与方法特征相关的设备描述针对所述特征类似地适用于相应的方法,而方法特征相应的为所描述的设备的功能特征。
下面参照图9详细描述UVL-LVC系统的另一可选的实施方式。
根据可选的实施方式的UVL-LVC系统具有构成为显微光学装置的成像光学装置124。显微光学装置由两部分(MO1和MO2)组成进而设计成,使得射线成形对于用于治疗的UV激光束适当地聚焦到角膜上(大约0.7mm FWHM)是最佳的,即在193nm的烧蚀波长中。例如,射线偏转器124c例如实现:例如借助适当的相机成像视觉地观察眼睛10。显微光学装置还被设计用于聚焦在20mm的焦场曲率半径RS上(也参见图3)。在此,选择几何形状(见上文),使得显微光学装置124的有效光学直径、即光学开口在应用部件的入射孔径处对应于大约50mm,并且实现约为47mm的工作间距(显微光学装置的像侧顶点距角膜顶点的间距,具有工作平面WP,另参考工作间距Δ,图2)。治疗射线和扫描射线在此都通过构成为2D扫描仪的扫描系统(x/y偏转,传播方向z)偏转(未示出),并且扫描仪平面通过4f光学装置(英文:Relay-Optik(中继光学装置),“延长管”,同样未示出)以适当的方式朝显微光学装置124的方向前移(参见瞳孔平面MO,共轭扫描仪平面),使得所述平面为用于沿着焦场曲率半径在眼睛上聚焦的显微光学装置124的瞳孔平面。激光束110针对中心和外围的聚焦(绿色或蓝色虚线射线)示例性地示出。示例性地,还绘制了任何的扫描射线或定心射线。已经解释:UV激光束能够用于治疗并且扫描射线或定心射线能够同时应用(在烧蚀期间的原位扫描)或时间上分开地应用(例如,确定反射图案的扫描射线,见下文,在治疗之前或之后)。对于扫描射线或定心射线也能够直接地使用治疗射线光(或相同的源),其中,必须考虑一定要求,即例如下文提出的要求(衰减或射线成形)。如果扫描射线从单独的光源生成,则能够将类似的或其他已知的方法用于限定射线。于是,例如,对于具体的射线路线和扫描射线的入射方向或到角膜12上的定心射线,能够考虑光学装置中的波长色散。在这种情况下,也可能需要:适配扫描射线或定心射线的射线发散度,使得在工作平面或焦场中产生适当的焦点。否则,在红外的扫描射线的情况下,在角膜平面中不会形成清晰的焦点(当193nm的焦点位置处于角膜平面中时,所述焦点在图像中“更深”,即低于治疗射线或UV激光束的工作平面WP),因为显微光学装置在所述波长下的折射能力低于在193nm(假设为正色散)的情况下。
回射方向(回射126)通过入射角度和扫描射线在角膜上的位置和在入射位置处的角膜法线确定,其中,后者又通过角膜形状确定。只要回射射到光学孔径中,所述回射就通过MO(或仅通过MO1)偏转,并且能够在适当部位处进行探测(例如,通过在MO1后方的另一分束器处朝扫描系统的方向耦接输出或直接在扫描系统之前耦接输出)。回射通过显微光学装置和其之后的精确的射线路程从射线计算/成像公式中以已知的方式得出。扫描射线在工作平面中的入射位置(或焦场位置)被单义地限定(例如,作为扫描仪角度的函数)。因此,在角膜12的几何形状已知和工作间距已知的情况下以及经由通过成像光学装置124进行的已知的成像也限定回射126(或反射图案的形状和大小,例如在圆扫描的情况下)在探测器上的明确限定的偏转。要注意的是:所示出的反射图案是从光学装置MO1的顶点平面中的反射穿刺点中得出的反射图案,即没有通过光学装置直至探测器的具体的逆计算,这与所讨论的内容无关,因为在可计算的范围内仅改变在穿行光学装置和探测之后的图案大小,但是没有改变图案本身中的对称行为和关系。
在下文中,参考图10A至图10I,根据示例性的情况,即分析以圆环形式通过成像光学装置入射到角膜上的辐射的回射,来描述在将UVL-LVC系统定心到患者眼睛的顶点上时的方式,而本发明不限制于此。
在此,在图10A至图10I中分别在左侧示出眼睛前方的工作平面(WP)中的扫描图案,并且在右侧示出反射图案,如其在物侧的顶点平面中示出(即还在通过光学装置之前)。右侧的轴线交叉以mm为单位。左图中用粗线示出的环表示光学系统轴线(“optical axis(光轴)”),并且用粗线绘制的三角形表示角膜顶点(“corneal vertex(角膜顶点)”)。在右图中,坐标原点周围的圆说明应用部件处的成像光学装置的进入孔径。
需要注意的是:对于不同的情况——同样具有不同的波长(扫描射线波长为193nm和840nm)——在计算中使用了相同的扫描仪角度(例如圆形扫描)。由于光学系统中图像的色散,在相同的扫描仪偏转下,不同波长的角膜上会出现不同的照射位置和角度!所有计算均基于上述光学系统(包括4f光学系统)。选择具有Q值为-0.25(“
Figure BDA0003959644170000401
(极性)”)和中心曲率半径为7.86mm的椭圆形角膜模型作为用于计算反射的眼睛模型。
图10A:扫描具有不同直径的多个圆(左图)。将应用部件的光学系统轴线相对于角膜顶点(更确切地说角膜曲率轴线)在水平方向上(“向左”)位移1.5mm并且在竖直方向上(“向下”)移动0.5mm。在回射的图像中,在圆形扫描中形成具有特征性形状、排列和位置的椭圆。可识别出:对于所选择的扫描半径(左图中的最大环的半径为1.78mm)的反射无法完全返回到系统中。
扫描射线波长为193nm。
图10B:扫描具有不同直径的多个圆(左图)。不将应用部件的光学系统轴线相对于角膜顶点位移。在反射图像中,在圆形扫描中同样形成具有围绕光学系统轴线的中点的圆。可识别出:对于所选扫则的扫描半径(左图中的最大环的半径在工作平面中测量为1.78mm)的反射无法完全返回到系统中。
扫描射线波长为193nm。
图10C:扫描具有不同直径的多个圆(左图)。在扫描仪偏转相同的情况下从由于光学装置中的色散引起的改变的成像中得到与情况1和2(193nm)相比最大的环半径(左图)。将应用部件的光学系统轴线相对于角膜顶点(更确切地说角膜曲率轴线)在水平方向上(“向左”)位移1.5mm并且在竖直方向上(“向下”)移动0.5mm。在反射图像中,在圆形扫描中形成具有特征性形状、排列和位置的椭圆。可识别出:对于所选择的扫描半径(左图中的最大环的半径在工作平面中测量为2.35mm)的反射无法完全返回到系统中。
扫描射线波长为840nm。
图10D:扫描具有不同直径的多个圆(左图)。不将应用部件的光学系统轴线相对于角膜顶点位移。在反射图像中,在圆形扫描中同样形成具有围绕光学系统轴线的中点的圆。可识别出:对于所选扫则的扫描半径(左图中的最大环的半径为2.35mm)的反射无法完全返回到系统中。
扫描射线波长为840nm。
图10E:在水平和竖直方向上扫描一条线,其分别具有5.94mm长度(左图)。将应用部件的光学系统轴线相对于角膜顶点在水平方向上(“向左”)位移1.5mm并且在竖直方向上(“向下”)移动0.5mm。在反射图像中,形成“弯曲的”且相对于系统轴线位移的“线”。可识别出:对于偏转(线长度)的反射无法完全返回到系统中。
扫描射线波长为193nm。
图10F:在水平和竖直方向上扫描一条线,其分别具有5.94mm长度(左图)。不将应用部件的光学系统轴线相对于角膜顶点位移。在反射图像中,又形成具有光学系统轴线处的中点的直线。可识别出:对于偏转(线长度)的反射无法完全返回到系统中。直至3.56mm的线长度都会是这种情况(参见圆扫描)。
扫描射线波长为193nm。
图10G:在水平和竖直方向上扫描一条线,其分别具有7.82mm长度(左图)。在扫描仪偏转相同的情况下从由于光学装置中的色散引起的改变的成像中得到与情况5和6(193nm)相比更长的线长度(左图)。将应用部件的光学系统轴线相对于角膜顶点(更确切地说角膜曲率轴线)在水平方向上(“向左”)位移1.5mm并且在竖直方向上(“向下”)移动0.5mm。在反射图像中,形成“弯曲的”且相对于系统轴线位移的“线”。可识别出:对于偏转(线长度)的反射无法完全返回到系统中。
扫描射线波长为840nm。
图10H:在水平和竖直方向上扫描一条线,其分别具有7.82mm长度(左图)。不将应用部件的光学系统轴线相对于角膜顶点位移。在反射图像中,又形成具有光学系统轴线处的中点的直线。可识别出:对于偏转(线长度)的反射无法完全返回到系统中。直至3.56mm的线长度都会是这种情况(参见圆扫描)。
扫描射线波长为840nm。角膜上的可扫描的区域与193nm相比又变小(参见圆扫描)。
如果眼睛在工作平面(在情况1到8中)中相对于应用部件或成像光学装置(参见例如图10A)位移,则反射图案或回射以可计算的和限定的方式和方法变化。从扫描的圆(图10A,左侧)(在光学装置的顶点平面中)变成椭圆(图10A,右侧)。通过将应用部件相对于研究横向位移目前可行的是:将反射图案“对称化”。在上面的实例中,当光学系统轴线和角膜曲率轴线变得同轴(顶点定心)时,才(如在Placido形貌中那样)从没有等距离的间距且不相对于光学轴线定心的椭圆(图10A,右侧)成为具有径向等距离的间距的圆(图10B,右侧)。于是,圆中点因此也位于光学系统轴线上。备注:对于真实的眼睛,人们会得到(更精确地说)近似的圆。这是由于眼睛的残余不规则性,或真实角膜形状与模型形状的偏差,只要不涉及确定角膜本身的形貌,所述偏差在实践中就不重要。然而,在此,与圆形形状的偏差会低于预设的阈值。
还可识别出:扫描波长的选择对一般的对称关系没有影响,例如,与图10A、图10B与图10C和图10D中针对193nm或840nm扫描射线波长或定心射线波长的情况相比。当然,在没有进一步措施的情况下,扫描射线波长接近或等于治疗射线波长更有利,因为于是能够从更大的角膜区域中捕获反射。在此假设:光学装置和焦点位置已针对193nm进行优化。
对于线扫描直观上得到等价的关系(参见图10E、图10F、图10G和图10H中的情况)。在所述情况下也可识别出:扫描过的线的方向尽可能沿着角膜的主轴线对准,因为否则会出现线的附加的小的变形(角膜散光)。通常,角膜k值的输入在折射激光系统中进行,因为所述角膜k值对于其他目的、即例如优化烧蚀轮廓也是需要的。相反,线的附加变形(或线轴线的旋转与线形状的分析)也可用于:借助于简单的椭环的角膜模型确定或检查k值。借此,也能够确定或监控眼睛的自转。这对此是令人感兴趣的,因为为此通常必须借助诊断确定特殊的基准数据,所述基准数据然后必须与例如眼动仪的当前数据进行比较。根据本发明的一个可选的实施方式,这能够省略,因为基本上仅必须已知角膜的角膜曲率值(见上文的k值,主曲率半径),所述角膜曲率值通常在每次角膜屈光手术干预时作为标准信息是已知的并且被考虑。
图10I:对于眼睛的两个不同的间距扫描一个圆。仅为了更好地说明,考虑已定心的情况(参见上文的图10B中的情况)。图右侧中的小圆对应于图10B中的情况的(从内侧数)第三个环,其具有精确的工作间距。当眼睛朝系统的光学孔径的方向移动2mm时,就在相同的扫描角中形成恰好在外面的圆。
眼睛自身对于定心本身不一定必须处于最佳(即准确)的工作间距中。尽管如此,反射图案的对称性或形状被保留,但是其大小变化(或在探测器上探测到的反射的偏转变化),如针对图10I中的情况所示。为简单起见,仅示出定心的情况。但是,对于非定心的情况,得到等价关系。眼睛本身在工作平面中的定心仅通过对称条件(例如,在光学系统轴线上定心的、等距离的圆)来实现和限定。
在已知角膜几何形状(k值、曲率半径,例如从形貌中得出)的情况下,同样也能够:通过与反射图案的期望形状或尤其大小(延伸)的偏差确定眼睛或角膜(或顶点)的竖直位移相对于工作平面的间距,即眼睛距系统的工作间距的偏差。在此,适当的角膜模型是椭圆或椭环的函数。后者更接近真实的角膜形状,所述角膜形状在两条彼此垂直子午线上具有不同的角膜曲率(角膜散光)。同样能够考虑其他模型,如也在诊断设备中使用的其他模型。也能够使用实际通过术前诊断实际确定的形貌。然后,基于刚好所述形貌计算反射(所述形貌的基本形状对于非病理性角膜通常能够非常良好地通过椭环模型描述)。因此,原则上,该方法也能够用于设置正确的工作间距。为此,根据角膜几何形状确定的反射图案(例如,在应用部件相对于眼睛在其他方面定心调整的情况下,顶点定心)相对于预定图案来确定。所述方法也可在非定心对准的情况下执行。为此,如下算法是有利的,所述算法尤其考虑例如在平行/剪切拉伸的仿射变换的范围中的“放大”,并且由此确定眼睛距工作间距的偏差。能够确定或监控间距的调整不足,并且共同显示。对于定心的情况而言,这直接地也通过三角度函数考虑而是清楚的,因为对于系统而言,反射角度(已确定)和对边(同样已确定)以及与工作平面中的光学系统轴线的相交点距离(扫描射线偏转的几何形状)以被计算回直至透镜的物侧顶点平面的关系的方式而是已知的。因此,也确定限定间距的临边。
可选地,通过用户主动设置UVL-LVC系统中的工作间距,其中,例如使用交叉的间距离激光和/或在相机上评估眼睛的清晰成像。在此使用了多种方法。但是,如果工作间距被精确设置,角膜表面的几何形状能够正好相反从反射图案中确定,例如根据椭环模型确定。为此,例如能够使用平方误差最小化,其中,变化角膜模型参数,直到测量的和基于模型的计算的反射图案(在已知角膜距离=工作间距的情况下)之间的和在已知的光学射线成像/几何形状的情况下的偏差变得最小。其他或类似的已知方法对本领域技术人员来说是显而易见的,因为该处理方式类似于例如在角膜曲率计或其他诊断系统和用于测量角膜的设备中(例如IOL-Master,Zeiss公司)。
从圆形扫描的反射图案的测量和属于中心扫描射线(入射到光学系统轴线上的扫描射线)的反射的测量的组合中,在或者相对于顶点或者相对于CSCLR条件定心时可能能够确定顶点与眼极的差异(或视觉轴线与角膜曲率轴线的偏差)。
此外,本公开还包括以下主题:
1.基于UV激光的系统,用于受损视力矫正(UVL-LVC系统),包括
-发射优选脉冲式的激光辐射的UV激光源,
-用于使激光辐射在x方向和y方向并且优选也在z方向上横向扫描的扫描系统,
-控制单元,
-成像光学装置,所述成像光学装置包括显微光学装置,所述成像光学装置用于将优选脉冲式的激光辐射聚焦到患者眼睛的角膜上,所述成像光学装置的光学开口设计成,使得对于可通过根据本发明的UVL-LVC系统检测到的回射χMax可实现大于15°,优选大于25°,特别优选大于或等于37°的接收角度。
2.根据主题1的UVL-LVC系统,其光学开口大于50mm,优选大于等于60mm,并且其工作间距小于50mm,优选小于等于40mm。
3.根据主题1或2的UVL-LVC系统,其成像光学装置包含用于在焦场中对激光辐射成像的物镜,其中,该物镜包括构成用于提供会聚焦场的透镜。
4.根据主题1至3中任一项的UVL-LVC系统,还包括用于将患者眼睛耦接于UVL-LVC系统的接触界面。
5.根据主题1-3中任一项的UVL-LVC系统,该系统设计用于:确定角膜和光学系统之间的轴向间距。
6.根据主题1至4中任一项的UVL-LVC系统,其还包括用于入射和返回的射线、优选窄带的扫描射线的探测系统,扫描和位置评估算法和反射分析算法。
6a.根据主题1至4中任一项的UVL-LVC系统,其中,扫描射线在IR范围或可见光谱中工作。
7.根据主题1至4中任一项的UVL-LVC系统,其中,扫描射线在UV范围内工作并且优选地对应于强衰减的烧蚀激光射线(主题HV),并且优选地通过孔板以及适当的折射光学元件匹配于探测平面(主题CZM)。
7a.根据主题5-8的UVL-LVC系统,其设计用于:检测浦肯野反射的位置作为偏移位置。
8.根据主题7的UVL-LVC系统,其设计用于:将浦肯野反射的位置用于自动定心或用于根据CSCLR条件手动对准系统。
9.根据主题8的UVL-LVC系统,其在自动定心的情况下具有用于计算定心矫正的注量损失函数的算法。
10.用于将UVL-LVC系统定心的方法,其中,
-在了解光学成像的几何形状和焦场曲率半径RS和角膜曲率半径RC的情况下,确定入射射线和探测的回射(浦肯野反射)的“对称射线对”的位置和所属的扫描仪位置,由此给出所属于CSCLR条件的角膜点相对于系统的光学轴线的偏移位置,
-进而实现通过扫描仪以提前量自动定心于偏移位置上,
-其中,在此优选共同考虑角膜和光学系统之间的轴向间距。
11.根据主题10的用于将UVL-LVC系统定心的方法,其中,偏移位置用于:换算烧蚀脉冲式的扫描坐标,使得当系统不同轴于CSCLR条件定位时,所述扫描坐标才对于眼睛的烧蚀是正确的。
12.根据主题10或11的用于将UVL-LVC系统定心的方法,其中,在治疗期间借助于眼动仪的矫正信号来持续跟踪偏移位置。
13.基于UV激光的系统,用于受损视力矫正(UVL-LVC系统),包括
-发射优选脉冲式的激光辐射的UV激光源,
-用于使激光辐射在x方向和y方向并且优选也在z方向上横向扫描的扫描系统,
-控制单元,
-成像光学装置,所述成像光学装置包括显微光学装置,所述成像光学装置用于将优选脉冲式的激光辐射聚焦到患者眼睛的角膜上,所述成像光学装置的光学开口设计成,使得对于可通过根据本发明的UVL-LVC系统检测到的回射χMax可实现大于15°,优选大于25°,特别优选大于或等于37°的接收角度。
14.根据主题13的UVL-LVC系统,其光学开口大于50mm,优选大于等于60mm,并且其工作间距小于50mm,优选小于等于40mm。
15.根据主题13或14的UVL-LVC系统,其成像光学装置包含用于在焦场中对激光辐射成像的物镜,其中,该物镜包括构成用于提供会聚焦场的透镜。
16.根据主题13至15中任一项所述的UVL-LVC系统,还包括用于将患者眼睛耦接于UVL-LVC系统的接触界面。
17.根据主题13至16中任一项的UVL-LVC系统,其还包括用于入射和返回的射线、优选放射射线的探测系统,扫描和位置评估算法和反射分析算法。
18.根据主题17的UVL-LVC系统,其设计用于:通过扫描患者眼睛角膜上的圆并分析反射、即由根据本发明的UVL-LVC系统检测到的变形的环来求出相对于顶点的偏移位置。
19.根据主题18的UVL-LVC系统,其设计用于:在此,扫描不同直径的圆并且确定其位移和与圆形状的偏差(变形),其中,当没有求出位移或变形时,根据本发明的UVL-LVC系统的系统轴线与角膜曲率轴线进而与顶点的位置一致。
20.根据主题18或19的UVL-LVC系统,其设计用于:将顶点的位置(或对此的偏移位置)用于自动定心治疗坐标或用于手动对准UVL-LVC系统。
21.根据主题20的UVL-LVC系统,其在自动定心的情况下具有用于计算定心矫正的注量损失函数的算法。
22.根据主题20或21的UVL-LVC系统,其具有眼动跟踪系统并且其能够评估所跟踪的眼睛位置相对于所求出的顶点位置的坐标。
23.用于将UVL-LVC系统定心的方法,其中,
-顶点的位置(或对此的偏移位置)通过扫描患者眼睛角膜上的圆并分析反射、即由根据本发明的UVL-LVC系统检测到的变形的环来求出,
-借助于偏移位置,实现通过具有提前量的扫描仪自动定心到偏移位置或手动定心。
24.根据主题23的用于将UVL-LVC系统定心的方法,其中,偏移位置用于:换算烧蚀脉冲式的扫描坐标,使得当系统不同轴于CSCLR条件定位时,所述扫描坐标才对于眼睛的烧蚀是正确的。
25.根据主题23或24的方法,其中,优选地,能够将所求出的偏移位置与借助眼动仪跟踪的眼睛的跟踪坐标同时调准,使得即使眼睛不固定,所求出的顶点位置和定心到其上的治疗位置在随眼睛一起移动的坐标系内保持不变。
附图标记列表
10 患者眼睛
12 角膜
14 中心凹部
16 眼睛的视觉轴线/光学轴线
18 烧蚀轮廓
20 扫描系统
22 固定元件
24 眼极
100 UVL-LVC系统
102 UV激光源
104 扫描仪或扫描系统
106 控制单元
108 规划单元
110 激光束
112 准分子激光器
114 衰减器
116 偏转器
118 光阑
120 射线成型元件
122 转动铰链
123 应用部件
124 成像光学装置
124a 成像光学装置的第一透镜组
124b 成像光学装置的第二透镜组
124c 偏转器
126 回射
1000 成像光学装置的光学开口
1002 成像光学装置的工作间距
2000 工作间距
2002 工作平面
2004 扫描系统
χ 回射的张角
χmax 回射的最大可检测的张角或成像光学装置的接收角度
RS 焦场曲率半径
RC 角膜曲率半径
RΔ 差分曲率半径
CV 顶点。

Claims (48)

1.一种UVL-LVC系统(100),所述UVL-LVC系统是用于对患者眼睛(10)进行受损视力矫正的基于UV激光的系统(100),其中,所述UVL-LVC系统(100)具有:
-UV激光源(102),所述UV激光源设计用于发射用于治疗所述患者眼睛(10)的激光辐射;
-用于将所述激光辐射聚焦到所述患者眼睛(10)的角膜(12)上的成像光学装置(124),其中,所述成像光学装置(124)设计用于使所述成像光学装置(124)实现以至少2.5°的接收角度χMαx检测辐射的回射(126),该辐射通过所述成像光学装置(124)入射到所述患者眼睛(10)的所述角膜(12)上并且至少部分地从所述患者眼睛(10)的所述角膜(12)反射。
2.根据权利要求1所述的UVL-LVC系统,其中,所述UVL-LVC系统(100)以及尤其所述成像光学装置(124)设计用于使所述接收角度XMαx大于5°,可选地大于10°,可选地大于15°,可选地大于25°,并且可选地大于或等于37°。
3.根据权利要求1或2所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述成像光学装置(124)设计为显微光学装置或者包括显微光学装置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述成像光学装置(124)具有光学开口并且具有预设的工作间距,其中,所述光学开口的直径设计成大于或等于所述预设的工作间距。
5.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述成像光学装置(124)具有直径为至少50mm、可选地至少60mm的光学开口,并且其中,所述成像光学装置具有小于50mm并且可选地小于或等于40mm的工作间距。
6.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),还包括用于将所述患者眼睛(10)耦接到所述UVL-LVC系统(100)的接触界面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述UV激光源(102)设计用于发射脉冲式的激光辐射,和/或其中,所述UV激光源(102)设计为准分子激光器(112)或者包括准分子激光器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),还包括用于使所述激光辐射在x方向和y方向上以及可选地在z方向上横向扫描的扫描系统(104)。
9.根据权利要求8所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述UVL-LVC系统(100)设计用于,使所述辐射的借助于所述成像光学装置(124)检测到的所述回射(126)在所述成像光学装置(124)与所述扫描系统(104)之间从所述激光辐射的射线路径中耦合输出。
10.根据权利要求8所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述UVL-LVC系统(100)设计用于,借助于所述成像光学装置(124)将所述辐射的借助于所述成像光学装置(124)检测到的所述回射(126)从所述激光辐射的射线路径中耦合输出。
11.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),还包括用于返回的射线的探测系统,所述射线由辐射的检测到的所述回射(126)形成,所述辐射通过所述成像光学装置(124)入射到所述患者眼睛(10)的所述角膜(12)上并且至少部分地从所述患者眼睛(10)的所述角膜反射,其中,返回的所述射线可选地由定心射线形成。
12.根据权利要求11所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述定心射线具有红外和/或可见的光谱范围内的光谱或者由红外和/或可见的光谱范围内的光谱构成。
13.根据权利要求12所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述定心射线具有紫外光谱范围内的光谱或由紫外光谱范围内的光谱构成,并且可选地通过由所述UV激光源(102)发射的所述激光辐射以减弱的形式提供所述定心射线。
14.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),还包括控制单元(106),其中,所述控制单元(106)可选地设计用于执行扫描和位置评估算法和/或反射分析算法。
15.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述成像光学装置(124)设计用于提供会聚焦场。
16.根据权利要求15所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述成像光学装置(124)包括用于在焦场中对所述激光辐射进行成像的物镜,并且其中,所述物镜包括构造用于提供所述会聚焦场的透镜。
17.根据权利要求15或16所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述会聚焦场具有至少6mm的、可选地至少8mm的并且可选地至少10mm的焦场直径。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述会聚焦场的每个部位都具有位于背离所述成像光学装置(124)的一侧上的局部曲率中点,并且其中,所述焦场的每个部位优选地具有半径Rs在8mm到50mm的范围内、可选地在10mm到30mm的范围内并且可选地在12mm到20mm的范围内的焦场曲率。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述成像光学装置(124)设计成能够使所述激光辐射垂直施加到弯曲面,其中,所述弯曲面在每个部位处都具有位于背离所述成像光学装置(124)的一侧上的局部曲率中点,并且
其中,所述弯曲面具有至少6mm的直径和/或半径RF在8mm至50mm范围内的面曲率。
20.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),还包括间距确定单元,所述间距确定单元设计用于确定所述成像光学装置与所述患者眼睛的所述弯曲面或所述角膜之间的间距。
21.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述UVL-LVC系统设计用于,通过检测所述辐射的所述回射来检测在至少2.5°的角度范围内的浦肯野反射,所述辐射通过所述成像光学装置入射到所述患者眼睛(10)的所述角膜(12)上并且至少部分地从所述患者眼睛(10)的所述角膜(12)反射。
22.根据权利要求21所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述UVL-LVC系统(100)设计用于,检测在至少2.5°的角度范围内的第一浦肯野反射。
23.根据权利要求21或22所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述UVL-LVC系统(100)设置用于,将检测到的所述浦肯野反射用于所述UVL-LVC系统(100)的自动定心和/或手动对准,其中,所述自动定心和/或手动对准可选地根据CSCLR条件实施。
24.根据权利要求23所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述UVL-LVC系统(100)设计用于,借助于用于计算定心矫正的注量损失函数的算法实施自动定心。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述UVL-LVC系统(100)设置用于,将所述浦肯野反射的检测到的位置确定为偏移位置,其中,所述偏移位置表征偏离CSCLR条件的定心。
26.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),还具有辐射源和控制单元(106),所述辐射源用于提供呈一个或多个圆形式的定心射线以通过所述成像光学装置入射到所述患者眼睛(10)的所述角膜(12)上,所述控制单元设计用于检测和分析以一个或多个圆形式入射的所述辐射的所述回射(126)。
27.根据权利要求26所述的UVL-LVC系统(100),还包括扫描系统(104),其中,借助于点形式的定心射线提供呈一个或多个圆形式的所述定心射线,并且通过扫描系统提供偏转运动。
28.根据权利要求26或27所述的UVL-LVC系统(100),其中,分析一个或多个圆的所述回射(126)包括分析所述回射的形状与入射的所述辐射的一个或多个圆的形状的偏差。
29.根据权利要求28所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述控制单元(106)设置用于,当所述回射(126)的形状与入射的所述辐射的一个或多个圆的形状的偏差低于预设的阈值或等于零时,确定所述UVL-LVC系统(100)的系统轴线与所述患者眼睛(10)的角膜曲率轴线的一致性。
30.根据权利要求29所述的UVL-LVC系统(100),其中,当所述回射(126)一个或多个圆的形状与入射的所述辐射的一个或多个圆的形状的偏差低于预设的阈值或等于零时,所述UVL-LVC系统(100)的所述系统轴线延伸经过所述患者眼睛(10)的顶点。
31.根据权利要求26至30中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述多个圆具有不同的直径。
32.根据前述权利要求中任一项所述的UVL-LVC系统(100),其中,所述控制单元(106)设置用于执行用于计算定心矫正的注量损失函数的算法。
33.一种用于为UVL-LVC系统(100)定心的方法,所述UVL-LVC系统用于患者眼睛(10)的受损视力矫正,所述方法包括:
-通过成像光学装置(124)将定心射线入射到所述患者眼睛(10)的角膜(12)上;
-借助于所述成像光学装置(124)检测入射的所述定心射线的从所述角膜反射的部分的回射(126),其中,在至少2.5°的角度范围内检测所述回射(126);
-基于检测到的所述回射(126)确定所述UVL-LVC系统(100)相对于所述患者眼睛(10)的定位和/或取向。
34.根据权利要求33所述的方法,其中,在所述定心射线入射时并且在检测到所述回射(126)时,所述成像光学装置(124)以距所述角膜50mm或更小的轴向工作间距布置。
35.根据权利要求33或34所述的方法,其中,所述成像光学装置(124)具有大于或等于所述成像光学装置(124)的工作间距的光学开口。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的方法,其中,通过成像光学装置(124)将所述定心射线入射到所述患者眼睛(10)的所述角膜(12)上,使得所述定心射线具有曲率半径为RS的会聚焦场。
37.根据权利要求36所述的方法,其中,确定所述UVL-LVC系统(100)相对于所述患者眼睛(10)的定位和/或取向包括分析检测到的所述回射,并且其中,利用所述会聚焦场的所述曲率半径RS、所述患者眼睛(10)的预定的角膜曲率半径RC和所述角膜(12)与所述成像光学装置(124)之间的轴向间距来确定所述UVL-LVC系统相对于所述患者眼睛(10)的定位和/或取向。
38.根据权利要求36或37所述的方法,其中,使所述定心射线入射包括借助于扫描系统使所述定心射线在x方向和y方向上以及可选地在z方向上横向扫描并且得出所述扫描系统(104)的配属的设置。
39.根据权利要求36至38中任一项所述的方法,其中,所述定心射线具有平行的射束,并且检测所述回射(126)包括检测平行的所述射束的第一浦肯野反射。
40.根据权利要求39所述的方法,还包括:根据检测到的浦肯野反射确定偏移位置,其中,所述偏移位置表征偏离CSCLR条件的定心。
41.根据权利要求40所述的方法,还包括:
-确定所述UVL-LVC系统(100)到所述偏移位置的提前量。
42.根据权利要求41所述的方法,还包括:
-在考虑所述偏移位置和根据CSCLR条件的与所述偏移位置关联的定心偏差的情况下,确定用于为治疗所述患者眼睛(10)目的待入射的激光辐射的适配的坐标。
43.根据权利要求42所述的方法,还包括:
-借助于眼动仪持续监控所述偏移位置,并且在出现通过持续监控确定的偏移位置变化的情况下,可选地跟踪所述偏移位置。
44.根据权利要求33至35中任一项所述的方法,其中,借助于点形式的定心射线实现呈一个或多个圆形式的定心射线的入射,并且通过扫描系统(104)提供偏转运动,并且其中,所述方法还包括分析作为一个或多个圆入射的所述定心射线的回射,其中,根据所述回射(126)的一个或多个所述圆的形状与入射的所述辐射的一个或多个圆的形状的偏差来确定所述UVL-LVC系统(100)的系统轴线相对于所述患者眼睛(10)的定位和/或取向。
45.根据权利要求44所述的方法,还包括:当所述回射的形状与入射的所述辐射的一个或多个圆的形状的偏差低于预设的阈值或等于零时,确定所述UVL-LVC系统(100)的所述系统轴线与所述患者眼睛的角膜曲率轴线的一致性。
46.根据权利要求44或45所述的方法,还包括:当所述回射的形状与入射的所述辐射的一个或多个圆的形状的偏差低于预设的阈值或等于零时,确定所述UVL-LVC系统(100)的所述系统轴线延伸穿过所述患者眼睛(10)的顶点。
47.根据权利要求45或46所述的方法,还包括:将所述UVL-LVC系统(100)的系统轴线自动地定心到所述患者眼睛(10)的顶点上,或者将所述UVL-LVC系统(100)的系统轴线自动地定心到所述患者眼睛(10)的与所述顶点偏差的点上,并且将所述患者眼睛(10)的偏差的点确定为偏移位置。
48.根据权利要求47所述的方法,还包括
-在考虑所述偏移位置和根据CSCLR条件的与所述偏移位置关联的定心偏差的情况下,确定用于为治疗所述患者眼睛目的待入射的激光辐射的适配的坐标。
CN202180037534.XA 2020-05-24 2021-05-21 用于受损视力矫正的基于uv激光的系统和用于其定心的方法 Pending CN115666466A (zh)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020206424.5 2020-05-24
DE102020206425.3 2020-05-24
DE102020206425 2020-05-24
DE102020206423 2020-05-24
DE102020206424 2020-05-24
DE102020206423.7 2020-05-24
DE102020208676.1 2020-07-10
DE102020208676.1A DE102020208676A1 (de) 2020-05-24 2020-07-10 UV-Laser basiertes System zur Fehlsichtigkeitskorrektur
PCT/EP2021/063615 WO2021239605A1 (de) 2020-05-24 2021-05-21 Uv-laser basiertes system zur fehlsichtigkeitskorrektur und verfahren zu dessen zentrierung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115666466A true CN115666466A (zh) 2023-01-31

Family

ID=78745201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180037534.XA Pending CN115666466A (zh) 2020-05-24 2021-05-21 用于受损视力矫正的基于uv激光的系统和用于其定心的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230181365A1 (zh)
EP (1) EP4157170A1 (zh)
CN (1) CN115666466A (zh)
WO (1) WO2021239605A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022121079A1 (de) 2022-08-19 2024-02-22 Carl Zeiss Meditec Ag Refraktives chirurgisches lasersystem und verfahren zum ermitteln eines abstands zwischen einem kontaktglas und einem patientenauge

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4021136B2 (ja) * 2000-08-31 2007-12-12 株式会社ニデック 角膜手術装置
US8454160B2 (en) * 2006-02-24 2013-06-04 Amo Development, Llc Zone extension systems and methods
WO2010028663A1 (de) * 2008-09-09 2010-03-18 Wavelight Ag Lasereinrichtung für die ophthalmologische chirurgie
DE102009030464B4 (de) * 2009-06-23 2022-04-14 Carl Zeiss Meditec Ag Lasergerät und Verfahren, insbesondere Betriebsverfahren für ein Lasergerät, zur Erstellung von Bestrahlungssteuerdaten für einen gepulsten Laser
US9592156B2 (en) 2012-02-24 2017-03-14 Excelsius Medical Co. Ltd. Laser beam ophthalmological surgery method and apparatus
US20130226157A1 (en) 2012-02-24 2013-08-29 Cheng-Hao Huang Laser beam ophthalmological surgery method and apparatus
JP5890582B2 (ja) * 2012-04-20 2016-03-22 バーフェリヒト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 角膜切除レーザーの制御のための装置、方法、及び、コンピュータープログラム
WO2018080974A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 Excel-Lens, Inc. Laser assisted cataract surgery

Also Published As

Publication number Publication date
US20230181365A1 (en) 2023-06-15
WO2021239605A1 (de) 2021-12-02
EP4157170A1 (de) 2023-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11672419B2 (en) Methods and systems for opthalmic measurements and laser surgery and methods and systems for surgical planning based thereon
US11872162B2 (en) Corneal topography measurement and alignment of corneal surgical procedures
US11931243B2 (en) Method and apparatus for creating ocular surgical and relaxing incisions
US11337857B2 (en) Corneal topography measurements and fiducial mark incisions in laser surgical procedures
US6579282B2 (en) Device and method for creating a corneal reference for an eyetracker
EP2092876B1 (en) Customized Corneal Profiling
US20090275929A1 (en) System and method for controlling measurement in an eye during ophthalmic procedure
AU2016423184B2 (en) Systems for opthalmic measurements and laser surgery and systems for surgical planning based thereon
KR20020059633A (ko) 광학 치료용 홍체 인식 및 추적
CN115666466A (zh) 用于受损视力矫正的基于uv激光的系统和用于其定心的方法
US20230201036A1 (en) Uv-laser-based system for correcting vision disorders
US20230201035A1 (en) System for laser-based ametropia correction, and method for the alignment thereof
AU2022215184B2 (en) Systems for opthalmic measurements and laser surgery and systems for surgical planning based thereon
AU2015204392A1 (en) Apparatus for creating ocular surgical and relaxing incisions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination