CN116249505A - 使用飞秒眼科激光系统的具有可再治疗选项的可再治疗角膜透镜切口 - Google Patents

使用飞秒眼科激光系统的具有可再治疗选项的可再治疗角膜透镜切口 Download PDF

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Abstract

一种角膜微透镜取出规程在发生治疗中断时提供方便的再治疗选项。该规程由眼科激光系统根据编程的治疗计划来执行，该治疗计划限定入口切割、任选的环形切割、具有光学区的底部微透镜切口以及平坦顶部床切口。如果在入口切割期间发生中断，则治疗计划与部分地形成的入口切割重新对准并且继续，或者与放置在不同角位置处的新的入口切割重新对准。如果在环形切割期间发生中断，则修改治疗计划以限定与部分地形成的环形切割同心的更大的环形切割。如果在底部或顶部切口期间发生中断，则测量部分地形成的底部或顶部切口的深度，并且修改治疗计划以分别形成较深的底部切口或较浅的顶部切口。

Description

使用飞秒眼科激光系统的具有可再治疗选项的可再治疗角膜 透镜切口
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2020年9月30日提交的美国临时专利申请号63/085985的权益，该美国临时专利申请全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及激光辅助眼科规程，并且更具体地涉及用于具有可再治疗角膜微透镜切口的角膜微透镜取出规程的系统和方法。
背景技术
可使用眼镜或接触镜片矫正视力障碍，诸如近视、远视和散光。另选地，可通过手术重塑眼睛的角膜以提供所需的光学矫正。眼部手术已变得很常见，一些患者将该手术当作可选择的规程以避免使用接触镜片或眼镜来矫正屈光问题，而其他患者采用该手术是为了矫正不利状况诸如白内障。并且，随着激光技术的最近发展，激光手术逐渐变成眼科规程的首选技术。
不同激光眼部手术系统将不同类型的激光束用于各种规程和指征。这些包括例如紫外激光、红外激光和近红外超短脉冲激光。超短脉冲激光发射具有短至10飞秒和长达3纳秒的脉冲持续时间和300nm与3000nm之间的波长的辐射。
用于重塑角膜的先前手术方法包括激光辅助原位角膜磨镶术(下文称为“LASIK”)、屈光性角膜切削术(下文称为“PRK”)和角膜微透镜取出。
在LASIK规程中，使用超短脉冲激光器来切割角膜瓣，以暴露角膜基质以用来自准分子激光器的紫外线光束进行光消融。角膜基质的光消融重塑角膜并矫正屈光状况，诸如近视、远视、散光等。在没有形成瓣的PRK规程中，首先去除上皮层，然后通过准分子激光器去除一些基质材料。上皮层将在规程后几天内生长回来。
在角膜微透镜取出规程中，并不是在形成角膜瓣后使用准分子激光器消融角膜组织，而是该技术涉及采用两个飞秒激光切口的组织切除，这两个飞秒激光切口相交而形成供取出的微透镜。微透镜的取出改变角膜的形状及其光焦度以完成视力矫正。可在形成或不形成角膜瓣的情况下执行微透镜取出。利用无瓣规程，在前角膜的完整部分中形成屈光微透镜并且通过小切口去除该屈光微透镜。
在常规角膜微透镜取出规程中，微透镜切口过程按其执行次序包括以下三个部分：首先，形成底部微透镜切口，其包括底部光学区和底部过渡区；第二，形成顶部微透镜切口，其包括顶部光学区和顶部过渡区；以及第三，形成入口切割。顶部和底部光学区位于相应微透镜切口的中心处，并且具有由通过微透镜取出规程实现的光焦度校正所确定的表面形状，而顶部和底部过渡区位于相应光学区的外部，并且具有不由要实现的光焦度校正所确定但是受到其他考虑因素影响的形状，考虑因素为诸如影响取出容易性的形成的微透镜的机械特性等。底部和顶部微透镜表面通常具有相同的直径(例如，6mm-8mm)。顶部和底部切口彼此交叉(并且延伸超过交叉线)以隔离微透镜体积。入口切割形成在微透镜的周边附近，以提供用于从角膜取出微透镜的入口端口。
在微透镜切口过程期间，由于各种系统和过程故障，诸如患者接口装置(将患者的眼睛机械地耦合到眼科激光系统的装置)中的失吸现象，治疗中断可能偶尔发生。这种中断阻止了完整的微透镜形成的完成，并且可能迫使外科医生切换到PRK或LASIK规程作为再治疗选项。由于PRK和LASIK涉及与角膜微透镜取出不同的激光系统(准分子激光器对飞秒激光器)，因此这种再治疗选项对于患者而言不方便。
发明内容
因此，本发明涉及一种形成角膜微透镜的方法和相关设备，其基本上避免了相关技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种可再治疗的角膜微透镜形成过程，并且提供可以用相同的飞秒激光系统执行的再治疗选项。
本发明的附加特征和优点将在下面的描述中予以阐述，并且根据该描述将部分地显而易见，或者可通过本发明的实践而知悉。本发明的目的和其他优点将通过在书面描述及其权利要求和附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现上述目的，本发明提供了一种在眼科激光系统中实施的用于在患者眼睛的角膜中形成微透镜的角膜微透镜形成方法，其包括：(a)产生激光束；(b)通过执行治疗计划在所述角膜中扫描激光束焦斑，所述治疗计划包括限定底部微透镜切口的底部部分和限定顶部床切口的顶部部分，其中所述底部微透镜切口包括具有由所述微透镜的限定光焦度所确定的形状的光学区，所述顶部床切口具有平坦形状，并且所述顶部床切口位于所述底部微透镜切口上方并且具有比所述底部微透镜切口的直径小的直径；(c)响应于在底部微透镜切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述底部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的底部微透镜切口下方的新的底部微透镜切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的底部微透镜切口；以及(d)响应于在顶部床切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述顶部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的顶部床切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的顶部床切口。
在另一方面，本发明提供一种在眼科激光系统中实施的用于在患者眼睛的角膜中形成微透镜的角膜微透镜形成方法，其包括：(a)产生激光束；(b)通过执行治疗计划来在所述角膜中扫描激光束焦斑，所述治疗计划按顺序包括限定入口切割的入口部分、限定底部微透镜切口的底部部分以及限定顶部床切口的顶部部分，其中所述底部微透镜切口包括具有由所述微透镜的限定光焦度所确定的形状的光学区，所述顶部床切口具有平坦形状，所述顶部床切口位于所述底部微透镜切口上方并且具有比所述底部微透镜切口的直径小的直径，所述顶部床切口和所述底部微透镜切口在它们相应的周边附近彼此相交以限定隔离的微透镜体积，并且所述入口切割具有带状形状并且从所述底部微透镜切口的外边缘向上延伸；(c)响应于在入口切割被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述入口部分时的中断，修改所述治疗计划以限定与部分地形成的入口切割对准的新的入口切割、新的底部微透镜切口和新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束以完成所述入口切割并且形成所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；(d)响应于在入口切割被形成并且底部微透镜切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述底部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的底部微透镜切口下方的新的底部微透镜切口和位于所述新的底部微透镜切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；以及(e)响应于在入口切割和底部微透镜切口被形成并且顶部床切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述顶部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的顶部床切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的顶部床切口。
在另一方面，本发明提供一种在眼科激光系统中实施的用于在患者眼睛的角膜中形成微透镜的角膜微透镜形成方法，其包括：(a)产生激光束；(b)通过执行治疗计划来在所述角膜中扫描激光束焦斑，所述治疗计划按顺序包括限定入口切割的入口部分、限定环形切割的环形部分、限定底部微透镜切口的底部部分以及限定顶部床切口的顶部部分，其中所述底部微透镜切口包括具有由所述微透镜的限定光焦度所确定的形状的光学区，所述顶部床切口具有平坦形状，所述顶部床切口位于所述底部微透镜切口上方并且具有比所述底部微透镜切口的直径小的直径，所述环形切割具有环形形状并且在所述顶部床切口和所述底部微透镜切口之间延伸，所述顶部床切口和所述底部微透镜切口两者在它们相应的周边附近与所述环形切割相交以限定隔离的微透镜体积，并且所述入口切割具有带状形状并且从所述底部微透镜切口的外边缘向上延伸；(c)响应于在入口切割被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述入口部分时的中断，修改所述治疗计划以限定与部分地形成的入口切割对准的新的入口切割、新的环形切割、新的底部微透镜切口和新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描激光束以完成所述入口切割并且形成所述新的环形切割、所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；(d)响应于在入口切割被形成并且环形切割被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述环形部分时的中断，修改所述治疗计划以限定具有比部分地形成的环形切割的半径大的半径并且与部分地形成的环形切割同心地对准的新的环形切割、新的底部微透镜切口和新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束以形成所述新的环、所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；(e)响应于在入口切割和环形切割被形成并且底部微透镜切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述底部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的底部微透镜切口下方的新的底部微透镜切口和位于所述新的底部微透镜切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；以及(f)响应于在入口切割、环形切割和底部微透镜切口被形成并且顶部床切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述顶部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的顶部床切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的顶部床切口。
在一些实施方案中，新的环形切割的半径比部分地形成的环形切割的半径大20微米-100微米，新的底部微透镜切口的顶点位于部分地形成的底部微透镜切口的顶点下方5微米-20微米处，并且新的顶部床切口位于部分地形成的顶部床切口上方5微米-10微米处。
应当理解，前述一般描述和以下详细描述均仅为示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施方案形成的角膜微透镜。
图1A和图1B示意性地示出了根据第一实施方案的通过再治疗步骤形成的角膜微透镜。
图2示意性地示出了根据第一实施方案的形成具有再治疗选项的角膜微透镜的过程。
图3示意性地示出了根据本发明的第二实施方案形成的角膜微透镜。
图3A示意性地示出了通过根据第二实施方案的再治疗步骤形成的角膜微透镜。
图4示意性地示出了根据第二实施方案的形成具有再治疗选项的角膜微透镜的过程。
图5A和图5B示意性地示出了可用于实施本发明的实施方案的两个示例性眼科激光系统。
图6示出了图5A和图5B的眼科激光系统中的示例性快速扫描低速扫掠方案。
图7和图8示出了使用图5A和图5B的眼科激光系统的快速扫描低速扫掠方案的示例性微透镜表面切口方法。
具体实施方式
本发明的实施方案提供在飞秒眼科激光系统中实施的改进的角膜微透镜切口形成方法，其在规程期间的中断之后提供再治疗选项。再治疗选项使用相同的飞秒激光系统完成，而不需要改变为PRK或LASIK规程。
在根据本发明的第一实施方案的角膜微透镜取出规程中，微透镜切割过程按它们被执行的顺序包括以下三个部分(参见图1，侧视图)：入口切割101、底部微透镜切口102和平坦顶部床切口103。需注意，“切口”和“切割”在本公开中可互换使用。底部微透镜切口优选地具有比顶部床切口的直径(例如，6mm)大的直径(例如，8mm)，并且顶部和底部切口在它们的周边附近彼此相交以形成待取出的隔离微透镜体积100。入口切割是沿着底部微透镜切口的外边缘定位的带状形状切口，其向上并且任选地向外延伸，以到达前角膜表面，从而提供用于从角膜取出微透镜的入口端口。
底部微透镜切口102包括位于中心区域中的底部光学区102A，以及任选地围绕底部光学区的底部过渡区102B。底部光学区102A的形状由将由微透镜取出规程实现的光焦度校正确定。由于顶部床切口是平坦的，底部切口的光学区提供微透镜的所有光焦度。过渡区102B的形状不是由将实现的光焦度校正所确定的，而是受到其他考虑因素的影响，诸如所形成的微透镜的机械特性，其影响取出的便利性。
在微透镜切口过程期间，如果治疗例如由于患者界面装置中的失吸现象而中断，则根据治疗中断的阶段执行不同组的再治疗步骤。参照图2描述根据本发明的第一实施方案的具有再治疗选项的角膜微透镜取出规程。
在患者的眼睛经由患者接口装置(通常称为对接)耦合到激光系统(步骤S201)之后，计划的微透镜切口规程开始(步骤S202)。如前所述，计划的微透镜切口规程包括形成入口切割，然后形成底部微透镜切口，然后形成平坦顶部床切口。切口的参数用于对治疗计划进行编程，该治疗计划包括限定各个切口的各个部分。在执行治疗计划的系统控制器(例如，计算机)的控制下，由眼科激光系统执行微透镜切口规程。如果发生故障事件，则计算机自动中断治疗计划的执行。然后，外科医生采取必要的行动并指示计算机执行如下所述的再治疗步骤。
如果在形成入口切割时过程被中断(即，在执行治疗计划的入口切割部分时发生中断)(步骤S203中的“是”)，则外科医生在必要时经由患者接口将眼睛重新对接到激光系统(步骤S204)。然后，通过将原始治疗计划的入口切割与部分地形成的入口切割对准来修改原始治疗计划(步骤S205)，并且用经修改的(对准的)治疗计划继续计划的微透镜切口规程以形成入口切割的未完成部分(即跳过入口切割的已形成部分)、顶部床切口和底部微透镜切口(步骤S206)。在成功完成再治疗之后，从角膜中取出微透镜(步骤S207)。
对准步骤(步骤S205)可以由外科医生在眼科激光系统的用户接口显示器的辅助下执行。用户接口显示器显示患者眼睛的图像，其中部分地形成的入口切割是可见的，并且叠加根据治疗计划绘制的切口(至少入口切割)的表示。使用用户接口显示器，外科医生可以移动切口的表示以与眼睛图像中的部分地形成的入口切割对准，并且计算机相应地修改治疗计划。对准步骤是必需的，这是因为在中断之前重新对接眼睛相对于其位置的潜在移位和旋转。除了任何移位和旋转之外，经修改的治疗计划在其他方面与原始治疗计划相同。步骤S206响应于外科医生的指示而被执行。
因为入口切割仅用于微透镜移除工具以接近和取出微透镜，所以入口切割的形状不影响微透镜的光焦度。因此，部分地形成的入口切割与连续的入口切割的对准精度具有相对低的精度要求。
在另选的实施方案中，在步骤S205中，忽略部分地形成的入口切割，并且通过将入口切割位置移动到避开部分地形成的入口切割的新的角位置来修改原始治疗计划，并且执行经修改的治疗计划以形成新的入口切割、底部微透镜切口和顶部床切口。
如果在形成底部微透镜切口的同时规程被中断(步骤S208中的“是”)，那么如果必要，外科医生经由患者接口将眼睛重新对接到激光系统(步骤S209)，并且使用眼科激光系统的深度测量子系统来测量部分地形成的底部微透镜切口的顶点(最低点)的深度(步骤S210)。然后，通过向下移位底部和顶部切口来修改治疗计划，使得新的底部微透镜切口的顶点位于部分地形成的底部微透镜切口的顶点下方预定距离处，如步骤S210中所测量的(步骤S211)。预定距离可以是例如5微米-20微米，或者更优选地约10微米。新的底部微透镜切口和顶部床切口另外具有与原始治疗计划中相同的参数，包括底部切口与顶部切口之间的距离。新的底部微透镜切口不需要与部分地形成的底部微透镜切口竖直地精确对准。经修改的治疗计划还可以包括已经形成的入口切割向下延伸以到达现在更深的底部微透镜切口(这将需要使用较早描述的技术将经修改的治疗计划与已经形成的入口切割对准)，或者另选地包括在不同角度位置处的新的入口切割。执行经修改的治疗计划以形成新的底部微透镜切口和顶部床切口(步骤S212)。在成功完成再治疗之后，从角膜中取出微透镜(步骤S207)。步骤S210-S212响应于外科医生的指示而被执行。
图1A示意性地示出了部分地形成的底部微透镜切口102'、新的底部微透镜切口102、顶部床切口103和入口切割101(新的或延伸的)。微透镜体积100由新的底部微透镜切口102和顶部床切口103隔离。因为原始底部微透镜切口102'是不完整的，例如其在顶视图中未延伸整个360度角范围，所以其将不与顶部床切口103或不与新的底部微透镜切口102形成隔离体积。因此，可在最小并发症的情况下移除微透镜体积。
在优选实施方案中，通过在与底部微透镜切口的纬度的平行线相切的方向上放置短激光扫描线且沿着底部微透镜表面的经度的子午线扫描所述短激光扫描线以形成多个扫掠(稍后更详细地描述)来形成底部微透镜切口。由于每次扫掠经过微透镜的顶点，因此在第一次扫描之后形成顶点。因此，在大多数情况下，当在底表面形成期间发生中断时至少部分地形成顶点，因此可以在步骤S210中测量其深度。
顶点的深度可以使用眼科激光系统的非共焦检测器来测量，该非共焦检测器检测由部分地形成的底部切口反射并由激光系统的物镜收集的反射激光束。在名称为“Detection of Optical Surface of Patient Interface for Ophthalmic LaserApplications Using a Non-Cofocal Configuration”的共同拥有的美国专利申请公布2020/0064622中描述了这种深度测量子系统的细节，其公开内容以引用方式并入本文。还可以使用眼科激光系统的光学相干断层扫描(OCT)子系统来测量顶点的深度。
在该再治疗选项中，当在更深的深度处形成新的底部微透镜切口时，应当小心以避免气泡的不利影响。当使用飞秒脉冲激光切开角膜组织时，通常在切口部位产生气泡。这种气泡可能干扰随后更深深度处的切口的形成。因此，如果在切开最初计划的底部微透镜切口102'时产生的气泡仍然残留，则它们可以通过入口切割被消除，或者新的底部微透镜切口可以在已经经过足够时间以允许气泡消失之后形成。
如果在形成顶部床切口的同时规程被中断(步骤S213中的“是”)，则外科医生在必要时经由患者接口将眼睛重新对接到激光系统(步骤S214)，并且使用眼科激光系统的深度测量子系统测量部分地形成的顶部床切口的深度(步骤S215)。然后，生成并执行经修改的治疗计划，以在比部分地形成的顶部床切口浅预定距离的深度处形成新的顶部床切口(步骤S216)。该预定距离可以是例如5微米-10微米。因为底部微透镜切口比最初计划的顶部床切口大足够的量，所以新的较浅的顶部床切口将仍然围绕整个周边与底部微透镜切口相交以形成隔离的微透镜体积。在成功完成再治疗之后，从角膜中取出微透镜(步骤S207)。步骤S215-S216响应于外科医生的指示而被执行。
图1B示意性地示出了入口切割101、底部微透镜切口102、部分地形成的顶部床切口103'和新的顶部床切口103。新的顶部床切口103和底部微透镜切口102形成隔离的微透镜体积100。因为初始的顶部床切口103'是不完整的，所以它将不会与顶部床切口103或与底部微透镜切口102形成隔离体积。因此，可在最小并发症的情况下移除微透镜体积。
因为顶部床切口是平坦的，所以不需要将顶部床切口与已经形成的底部微透镜切口竖直对准。如果顶部切口是微透镜形状，则顶部微透镜的顶点将必须与底部微透镜切口的顶点精确对准。
在另选的实施方案中，在初始治疗计划中，入口切割在底部微透镜切口和顶部床切口之后形成。如果在形成入口切割时规程被中断，则类似于步骤S205，将针对入口切割的经修改的计划与部分地形成的入口切割对准，并且使用修改计划继续入口切割。中断的底部和顶部切口的再治疗步骤保持与上述相同。
在另一另选的实施方案中，在初始治疗计划中，在底部微透镜切口之前形成顶部床切口。如果在形成顶部床切口的同时规程被中断，则测量部分地形成的顶部床切口的深度，并且通过执行经修改的治疗计划来形成新的顶部床切口和底部微透镜切口，其中顶部切口和底部切口向上移位，使得新的顶部床切口位于部分地形成的顶部床微透镜切口上方的预定距离处。该结果类似于图1B中所示的结果。在该另选的实施方案中，如果在形成底部微透镜切口的同时规程被中断，则测量部分地形成的底部微透镜切口的顶点的深度，并且通过执行经修改的治疗计划来形成新的底部微透镜切口，其中新的底部微透镜切口位于比部分地形成的底部微透镜切口更深的预定距离处。该结果类似于图1A中所示的结果。
在另一另选的实施方案中，入口切割与底部切口合并成一个部分；即，当形成底部切口时，激光扫描线的一些扫描向上延伸以到达前角膜表面以形成入口切割。在该实施方案中，如果在形成底部微透镜切口的同时规程被中断，则修改治疗计划以如前所述将底部微透镜切口放置在部分地形成的底部微透镜切口下方，并且另外旋转入口端口的位置，以形成具有入口切割的新的底部微透镜切口。
图3、图3A和图4示意性地示出了根据本发明的第二实施方案的角膜微透镜取出规程。该实施方案中的角膜微透镜切口按其执行顺序包括以下四个部分(参见图3，侧视图)：入口切割301、环形切割302、底部微透镜切口303和平坦顶部床切口304。环形切割具有环形形状，在顶部切口和底部切口之间沿基本上竖直的方向延伸，具有或不具有倾斜角。顶部切口和底部切口彼此不相交，但两者均在其周边附近与环形切割相交以形成待取出的隔离的微透镜体积300。入口切割是沿着底部微型透镜切口的外边缘、顶部床切口的外边缘或环形切割定位的带状形状切口。用环形切割形成的微透镜具有比图1的第一实施方案中的微透镜更厚的边缘，使得更容易取出。角膜微透镜切口的其他方面类似于图1的第一实施方案的那些方面。
在第二实施方案中，如图4中所示，在患者的眼睛经由患者接口装置对接到激光系统之后(步骤S401)，计划的微透镜切口规程开始(步骤S402)。
如果在形成入口切割的同时规程被中断(步骤S403中的“是”)，则执行与第一实施方案中的那些步骤(步骤S204至S206)类似的再治疗步骤(步骤S404)。在成功完成再治疗之后，从角膜中取出微透镜(步骤S405)。
如果在形成环形切割的同时规程被中断(步骤S406中的“是”)，则外科医生在必要时经由患者接口将眼睛重新对接到激光系统(步骤S407)，并且修改初始治疗计划以限定具有比初始环形切割稍大的半径(例如，20微米-100微米)的环形切割(步骤S408)。经修改的治疗计划也可以包括新的入口切割，但是底部微透镜切口和顶部床切口的参数优选地不变。将经修改的治疗计划与部分地形成的环形切割对准，使得新的环形切割与部分地形成的环形切割同心(步骤S409)。类似于步骤S205，可以在眼科激光系统的用户接口显示器的辅助下完成对准。执行经修改的治疗计划以形成新的环形切割、底部微透镜切口和顶部床切口(步骤S410)。在成功完成再治疗之后，从角膜中取出微透镜(步骤S405)。步骤S408-S410响应于外科医生的指示而被执行。
图3A示意性地示出了部分地形成的环形切割302'、新的(较宽的)环形切割302、底部微透镜切口303、顶部床切口304和入口切割301。因为初始环形切割302'是不完整的，它将不会与顶部和底部切口303和304或与新的环形切割302形成隔离的体积。因此，可在最小并发症的情况下移除微透镜体积。
如果在形成底部微透镜切口的同时规程被中断(步骤S411中的“是”)，则执行与第一实施方案中的那些步骤(步骤S209至S212)类似的再治疗步骤(步骤S412)。换句话说，底部和顶部切口相对于部分地形成的底部微透镜切口向下移位。如果在形成顶部床切口的同时规程被中断(步骤S413中的“是”)，则执行与第一实施方案中的那些步骤(步骤S214至S216)类似的再治疗步骤(步骤S414)。换句话说，顶部床切口相对于部分地形成的顶部床切口向上移位。在成功完成再治疗之后，从角膜中取出微透镜(步骤S405)。
在上述所有实施方案中，经修改的治疗计划的新切口(环形切割、底部微透镜切口、顶部床切口)位于相应的部分地形成的切口的外侧。更具体地说，新的底部微透镜切口位于部分地形成的底部微透镜切口下方，新的顶部床切口位于部分地形成的顶部床切口下方，且新的环形切割位于部分地形成的环形切割外侧。
现在参考图5A和图5B更详细地描述可用于实施上述微透镜取出规程的眼科激光系统。
图5A示出了适合于在目标材料(诸如眼睛的角膜)中制造切口的眼科手术激光系统1。激光器2(诸如飞秒激光器)提供脉冲激光束2A，该脉冲激光束可用于治疗眼睛的光学规程。系统1还包括但不限于：用于扫描脉冲激光束以产生脉冲激光束的扫描线12的高频扫描仪(诸如共振扫描仪)3、用于使扫描线12旋转的扫描线旋转器4、扩束器5、用于聚焦激光束的物镜6、用于将激光束偏转或引导到目标上或目标内的XY扫描装置7、快速Z扫描装置8、患者接口9、自动Z装置10、控制器13和通信模块15。
共振扫描仪3以高共振频率(例如，数千Hz)扫描脉冲激光束，以产生在横向取向(即，垂直于激光束传播方向Z的方向)上延伸并且具有期望长度(例如，介于1mm和2mm之间)的扫描线。扫描线的长度可以是可调节的。扫描线旋转器4可由安装在旋转台上的Dove棱镜、Pechan棱镜、一组反射镜等实现。通过使扫描线旋转器4围绕Z轴线旋转，扫描线12的横向取向被旋转，使得扫描线可被放置在XY平面(即，垂直于激光束传播方向Z的横向平面)中的任何期望取向处。XY扫描装置7可以是可移动XY扫描台，其上安装有聚焦物镜6；XY扫描装置7承载物镜6并且使其相对于患者接口装置9移动，以便使扫描线12的中心相对于患者的眼睛在XY方向上移动。快速Z扫描装置8改变激光焦斑位置在眼睛中的深度(即，沿着Z方向)。因此，当可移动XY扫描台7和快速Z扫描装置8使扫描线的中心在X、Y和Z方向上移动时，扫描线旋转器4修改扫描线12的横向取向。因为共振扫描仪的扫描速度通常比XY扫描台和快速Z扫描装置的速度快得多，所以扫描线12可被称为快速扫描线，并且快速扫描线在X、Y和Z方向上的移动可被称为低速扫掠。
XY扫描台7可以是具有两个马达的机动台，该两个马达在X和Y方向上驱动其移动。优选地，XY扫描台是被配置为减少或消除机械振动的无反冲台。快速Z扫描装置8可包括在Z方向上驱动镜片的音圈致动器。镜片的移动导致聚焦深度改变。快速Z扫描频率可介于50Hz和15,000Hz之间。
患者接口装置9将患者的眼睛耦合到眼科手术激光系统1。患者接口9可包括可视化分束器，以将来自眼睛的光沿着光路11朝向视频显微镜或眼显微镜14反射，以允许眼睛由显微镜的图像检测器成像。可视化分束器、光路11和显微镜14是任选的。
自动Z模块10可以包括共焦检测器或非共焦检测器，并且可以用于测量目标表面的深度，如在上述美国专利申请公布2020/0064622中更详细地描述的。
控制器13(其可由执行存储在非易失性存储器中的合适的机器可读程序代码和数据的处理器实现)可操作地耦合到系统1的各种部件，包括激光器2、快速Z扫描装置8、共振扫描仪3、扫描线旋转器4、XY扫描台7、检测器14和通信模块15。控制器13被配置为引导系统的这些部件以在眼睛中以期望的图案输出脉冲激光束的焦斑，以便修改眼睛。通信模块15在系统处和/或经由有线或无线数据连接远程地向激光系统1的操作员提供信息，并且可包括显示器、用户输入装置，诸如键盘、鼠标、操纵杆等。眼科手术激光系统可另外包括OCT(光学相干断层扫描)装置(图5A中未示出)，其可用于测量目标(例如，眼组织)的结构。
图5B示出了适合于在目标材料(诸如眼睛的角膜)中制造切口的眼科手术激光系统20。系统20包括但不限于：生成输入脉冲激光束21的激光源(未示出)、快速Z扫描装置22、用于产生脉冲激光束21的扫描线12B的共振扫描仪23、用于使扫描线12B的横向取向旋转的扫描线旋转器24、扩束器25、具有可调节聚焦机构的物镜(低速Z扫描仪)26、用于将脉冲激光束21偏转或引导到目标上或目标内的XY扫描台27、可任选地包括分束器的患者接口28、控制器13B、设置在由患者接口的分束器限定的光路29A上的任选的图像检测器29、以及通信模块15B。低速Z扫描仪26可用于将激光焦斑设置在期望焦深处，该焦深可设置扫描图案的Z基线。
图5B的系统与图5A的系统之间的一个差异在于，图5A中的XY扫描台7既承载物镜6也承载包括快速Z扫描装置8、共振扫描仪3、扫描线旋转器4和扩束器5在内的其他部件，而图5B中的XY扫描台27承载物镜26但不承载上述其他部件。需要注意的是，在图5A的系统中，物镜6还可配备有低速Z扫描仪(也由附图标记6表示)。
在以下共同拥有的美国专利申请号中描述了具有图5A和图5B中所示配置的眼科手术激光系统的其他细节：2015年12月16日提交的名称为“Compact Ultra-Short PulsedLaser Eye Surgery Workstation”的14/970898；以及2015年9月25日提交的名称为“Systems and Methods for Lenticular Laser Incision,”的14/865396，它们的全部内容以引用方式并入本文。
在以上眼科激光系统中，光束扫描可以用“快速扫描低速扫掠”扫描方案实现，该扫描方案在本文中也称为快速扫描线方案。图6示出了扫描示例，其使用8kHz(例如，在7kHz至9kHz之间)共振扫描仪来产生约1mm(例如，在0.9mm至1.1mm之间)的快速扫描线410和约25m/s的扫描速度，以及扫描速度(扫掠速度)小于大约0.1m/s的X、Y和Z扫描机构。快速扫描线410可以垂直于光束传播方向，即其始终平行于XY平面。低速扫掠420的轨迹可以是由X、Y和Z扫描装置(例如，XY扫描仪和快速Z扫描仪)绘制的任何三维曲线。“快速扫描低速扫掠”扫描方案的优点在于，其仅使用能够以相对低的成本实现高聚焦质量的小视野光学器件(例如，1.5mm的视野直径)。较大手术视野(例如，10mm或更大的视野直径)用XY-扫描仪实现，该手术视野可不受限制。
在图7(透视图)和图8(顶视图)所示的示例中，激光系统使用“快速扫描低速扫掠”扫描方案来创建平滑的透镜状切割。首先，在三维微透镜切割中，快速扫描线优选地被放置成与微透镜的表面上的纬度平行线510相切。纬度平行线是该表面与垂直于Z轴(其是平行于眼睛的深度方向的轴线)的平面的交叉线，即透镜的表面上的垂直于Z轴并具有到顶点(该表面与Z轴的交点，也是Z方向上的最高或最低点)的限定距离的圆。例如，这可以通过经由软件(例如，经由控制器)将扫描线旋转器调节到对应的取向来实现。其次，低速扫掠轨迹优选地沿着微透镜的表面上的经度子午线520移动。经度子午线是该表面与穿过Z轴的平面的交叉线，即穿过顶点并具有相对于Z轴的限定角方向的曲线。例如，这可以通过经由软件(例如，经由控制器)协调XY扫描仪和快速Z扫描仪来完成。该规程从平行于纬度平行线的扫描线开始，并且沿着具有最大直径的曲率扫掠过透镜的顶点。在相对于Z轴的连续角方向上执行多个扫掠(例如，如通过在连续扫掠之间旋转扫描线旋转器实现的)，以形成整个微透镜。采用这种优选的规程，在解剖中没有竖直的“步骤”。激光焦点位置与预期球形表面解剖之间的偏差也被最小化。
图8示出了微透镜切口915的顶视图950，其例示了三个示例性扫掠(1A到1B)、(2A到2B)和(3A到3B)，其中每个扫掠通过(即，越过)微透镜切口顶点955。切口具有直径957(D切割)。顶视图980示出了一个示例性扫掠的顶视图。
需注意，图7中的示例是向上弯曲的微透镜表面，但是该解释同样适用于向下弯曲的微透镜表面，诸如底部微透镜表面102和303。
在上述实施方案中，“快速扫描-低速扫掠”扫描方案也可用于形成角膜微透镜的其他切口。为了形成平坦的床切口103或304，将快速扫描线保持在相同的XY取向并且由XY和Z扫描仪以光栅扫描模式扫描，即，沿着平行线或蛇形路径形成扫掠。为了形成环形切割302，将快速扫描线与环相切地放置并且在Z方向上扫描，其中扫描线在扫描之间旋转。为了形成入口切割101或301，将激光扫描线放置在入口切割的期望位置和方向上，并且在扫描之间旋转或不旋转的情况下在Z方向上扫描。
在以上参照图2和图4描述的角膜微透镜切口方法中，控制器13或13B控制激光系统的激光源和扫描仪以扫描眼睛组织中的激光束的焦斑以根据治疗计划形成各种切口。深度测量步骤(例如，步骤S210、S215)可使用自动Z模块10来实施。在步骤S205和S409中使用的用户接口装置可以由通信设备15或15B实现。
对本领域的技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的实质或范围的情况下，在本发明的角膜微透镜切口方法和相关设备中可作出各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等效内容的范围内的各种修改和变型。

Claims (20)

1.一种在眼科激光系统中实施的用于在患者眼睛的角膜中形成微透镜的角膜微透镜形成方法，包括：
(a)产生激光束；
(b)通过执行治疗计划在所述角膜中扫描激光束焦斑，所述治疗计划包括限定底部微透镜切口的底部部分和限定顶部床切口的顶部部分，其中，所述底部微透镜切口包括具有由所述微透镜的限定光焦度所确定的形状的光学区，所述顶部床切口具有平坦形状，并且所述顶部床切口位于所述底部微透镜切口上方并且具有比所述底部微透镜切口的直径小的直径；
(c)响应于在底部微透镜切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述底部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的底部微透镜切口下方的新的底部微透镜切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的底部微透镜切口；以及
(d)响应于在顶部床切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述顶部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的顶部床切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的顶部床切口。
2.根据权利要求1所述的角膜微透镜形成方法，其中，步骤(c)还包括在修改所述治疗计划之前，测量所述部分地形成的底部微透镜切口的顶点的深度。
3.根据权利要求2所述的角膜微透镜形成方法，其中，所述新的底部微透镜切口的顶点位于所述部分地形成的底部微透镜切口的所述顶点下方5微米-20微米处。
4.根据权利要求1所述的角膜微透镜形成方法，其中，步骤(d)还包括在修改所述治疗计划之前，测量所述部分地形成的顶部床切口的深度。
5.根据权利要求4所述的角膜微透镜形成方法，其中，所述新的顶部床切口位于所述部分地形成的顶部床切口上方5微米-10微米处。
6.根据权利要求1所述的角膜微透镜形成方法，其中，在所述治疗计划中，在所述顶部部分之前执行所述底部部分。
7.根据权利要求1所述的角膜微透镜形成方法，其中，在所述治疗计划中，在所述底部部分之前执行所述顶部部分。
8.根据权利要求1所述的角膜微透镜形成方法，其中，所述治疗计划还包括限定入口切割的入口部分，所述入口切割具有带状形状并且从所述底部微透镜切口的外边缘向上延伸以到达所述角膜的前表面，所述方法还包括：
(e)响应于在入口切割被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述入口部分时的中断，修改所述治疗计划以限定与所述部分地形成的入口切割对准的新的入口切割，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑。
9.根据权利要求8所述的角膜微透镜形成方法，其中，在所述治疗计划中，在所述底部部分和所述顶部部分之前执行所述入口部分。
10.根据权利要求1所述的角膜微透镜形成方法，其中，所述底部微透镜切口和所述顶部床切口在它们相应的周边附近彼此相交以限定隔离的微透镜体积。
11.根据权利要求1所述的角膜微透镜形成方法，其中，所述治疗计划还包括限定环形切割的环形部分，所述环形切割具有环形形状并且在所述底部微透镜切口和所述顶部床切口之间延伸，其中，所述底部微透镜切口和所述顶部床切口两者均在它们相应的周边附近与所述环形切割相交以限定隔离的微透镜体积，所述方法还包括：
(e)响应于在环形切割被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述环形部分时的中断，修改所述治疗计划以限定具有比所述部分地形成的环形切割的半径大的半径的新的环形切割，所述新的环形切割与所述部分地形成的环形切割同心地对准，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑。
12.根据权利要求11所述的角膜微透镜形成方法，其中，所述新的环形切割的半径比所述部分地形成的环形切割的半径大20微米-100微米。
13.根据权利要求11所述的角膜微透镜形成方法，其中，步骤(b)包括：
通过共振扫描仪扫描所述激光束以形成激光扫描线，所述扫描线是具有预定长度并平行于XY平面的直线；以及
通过XY扫描仪和Z扫描仪，形成所述扫描线的共同形成所述底部微透镜切口的多个扫掠，所述形成所述多个扫掠包括对于每个扫掠：将所述扫描线与所述底部微透镜切口的纬度的平行线相切放置，并且沿着所述底部微透镜切口的经度的子午线扫描所述激光扫描线，其中，纬度的所述平行线是所述底部微透镜切口上的圆，所述圆垂直于Z轴并且具有到所述底部微透镜切口的顶点的限定距离，并且经度的所述子午线是穿过所述顶点并且具有围绕所述Z轴的限定角位置的曲线。
14.根据权利要求11所述的角膜微透镜形成方法，其中，步骤(b)包括：
通过共振扫描仪扫描所述激光束以形成激光扫描线，所述扫描线是具有预定长度并平行于XY平面的直线；以及
通过XY扫描仪，形成所述扫描线的多个平行扫掠，所述多个平行扫掠共同形成所述顶部床切口。
15.一种在眼科激光系统中实施的用于在患者眼睛的角膜中形成微透镜的角膜微透镜形成方法，包括：
(a)产生激光束；
(b)通过执行治疗计划来在所述角膜中扫描激光束焦斑，所述治疗计划按顺序包括限定入口切割的入口部分、限定底部微透镜切口的底部部分以及限定顶部床切口的顶部部分，其中，所述底部微透镜切口包括具有由所述微透镜的限定光焦度所确定的形状的光学区，所述顶部床切口具有平坦形状，所述顶部床切口位于所述底部微透镜切口上方并且具有比所述底部微透镜切口的直径小的直径，所述顶部床切口和所述底部微透镜切口在它们相应的周边附近彼此相交以限定隔离的微透镜体积，并且所述入口切割具有带状形状并且从所述底部微透镜切口的外边缘向上延伸；
(c)响应于在入口切割被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述入口部分时的中断，修改所述治疗计划以限定与部分地形成的入口切割对准的新的入口切割、新的底部微透镜切口和新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束以完成所述入口切割并且形成所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；
(d)响应于在入口切割被形成并且底部微透镜切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述底部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的底部微透镜切口下方的新的底部微透镜切口和位于新的底部微透镜切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；以及
(e)响应于在入口切割和底部微透镜切口被形成并且顶部床切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述顶部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的顶部床切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的顶部床切口。
16.根据权利要求15所述的角膜微透镜形成方法，其中，步骤(d)还包括在修改所述治疗计划之前，测量所述部分地形成的底部微透镜切口的顶点的深度，并且其中，所述新的底部微透镜切口的顶点位于所述部分地形成的底部微透镜切口的所述顶点下方5微米-20微米处。
17.根据权利要求15所述的角膜微透镜形成方法，其中，步骤(e)还包括，在修改所述治疗计划之前，测量所述部分地形成的顶部床切口的深度，并且其中，所述新的顶部床切口位于所述部分地形成的顶部床切口上方5微米-10微米处。
18.一种在眼科激光系统中实施的用于在患者眼睛的角膜中形成微透镜的角膜微透镜形成方法，包括：
(a)产生激光束；
(b)通过执行治疗计划来在所述角膜中扫描激光束焦斑，所述治疗计划按顺序包括限定入口切割的入口部分、限定环形切割的环形部分、限定底部微透镜切口的底部部分以及限定顶部床切口的顶部部分，其中，所述底部微透镜切口包括具有由所述微透镜的限定光焦度所确定的形状的光学区，所述顶部床切口具有平坦形状，所述顶部床切口位于所述底部微透镜切口上方并且具有比所述底部微透镜切口的直径小的直径，所述环形切割具有环形形状并且在所述顶部床切口和所述底部微透镜切口之间延伸，所述顶部床切口和所述底部微透镜切口两者在它们相应的周边附近与所述环形切割相交以限定隔离的微透镜体积，并且所述入口切割具有带状形状并且从所述底部微透镜切口的外边缘向上延伸；
(c)响应于在入口切割被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述入口部分时的中断，修改所述治疗计划以限定与部分地形成的入口切割对准的新的入口切割、新的环形切割、新的底部微透镜切口和新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描激光束以完成所述入口切割并且形成所述新的环形切割、所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；
(d)响应于在入口切割被形成并且环形切割被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述环形部分时的中断，修改所述治疗计划以限定具有比部分地形成的环形切割的半径大的半径并且与所述部分地形成的环形切割同心地对准的新的环形切割、新的底部微透镜切口和新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束以形成所述新的环、所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；
(e)响应于在入口切割和环形切割被形成并且底部微透镜切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述底部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的底部微透镜切口下方的新的底部微透镜切口和位于所述新的底部微透镜切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的底部微透镜切口和所述新的顶部床切口；以及
(f)响应于在入口切割、环形切割和底部微透镜切口被形成并且顶部床切口被部分地形成之后执行所述治疗计划的所述顶部部分时的中断，修改所述治疗计划以限定位于部分地形成的顶部床切口上方的新的顶部床切口，并且通过执行经修改的治疗计划来扫描所述激光束焦斑以形成所述新的顶部床切口。
19.根据权利要求18所述的角膜微透镜形成方法，其中，所述新的环形切割的所述半径比所述部分地形成的环形切割的所述半径大20微米-100微米。
20.根据权利要求18所述的角膜微透镜形成方法，
其中，步骤(e)还包括在修改所述治疗计划之前，测量所述部分地形成的底部微透镜切口的顶点的深度，并且其中，所述新的底部微透镜切口的顶点位于所述部分地形成的底部微透镜切口的所述顶点下方5微米-20微米处；并且
其中，步骤(f)还包括，在修改所述治疗计划之前，测量所述部分地形成的顶部床切口的深度，并且其中，所述新的顶部床切口位于所述部分地形成的顶部床切口上方5微米-10微米处。
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