CN117679246A - 用于处理晶状体状况的激光方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了实施激光白内障手术的系统和方法，以使用生物测定系统来确定眼睛结构的材料特性以及具有不同功率的激光发射图案的激光脉冲。提供了一种治疗激光器和能够改变激光束功率的的激光传输系统。

Description

用于处理晶状体状况的激光方法和系统
分案申请说明
本申请是申请日为2016年04月15日，申请号为201680022143.X，发明名称为“用于处理晶状体状况的激光方法和系统”的发明专利申请的分案申请。
根据美国法典第35篇第119条(e)(1)款，本申请要求2015年4月16日提交的美国临时申请序号62/148,614的优先权，所述申请各自的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及利用激光治疗自然的人晶状体的结构的系统和方法，以处理各种医学状况，如远视眼、屈光不正和白内障以及这些的组合。
背景技术
眼睛的解剖结构在图1中大体上示出，图1是眼睛的剖视图。巩膜131是除了角膜101之外环绕晶状体103的白色组织。角膜101是包括眼睛的外表面的透明组织，光通过其首先进入眼睛。虹膜102是有色可收缩膜，它通过改变其中心(瞳孔)处的圆孔大小来控制进入眼睛的光量。眼睛晶状体或自然晶状体103的更详细图像在图1A(相似的参考标号用于相似的结构)中示出，其位于虹膜102的正后方。术语眼睛晶状体、自然晶状体、自然的晶状体、自然的人晶状体以及晶状体(当提及前述术语时)在本文中可互换使用，并且是指人眼的相同解剖结构。
一般而言，眼睛晶状体通过睫状肌108的作用来改变形状，以允许视觉图像的聚焦。来自大脑的神经反馈机制允许睫状肌108通过悬韧带111的附着进行作用，从而改变晶状体的形状。通常，当光通过角膜101和瞳孔进入眼睛，然后沿着视轴104行进通过晶状体103和玻璃体110并触及眼睛后部的视网膜105时发生视觉，在黄斑106处形成图像，该图像通过视神经107传递到大脑。角膜101和视网膜105之间的空间在前房109内填充有称为房水117的液体，并且在晶状体103后面的房中填充有玻璃体110(凝胶状透明物质)。
图1A大体上示出了典型的50岁个体的晶状体103的组成部分及其相关部分。晶状体103是多结构体系。晶状体103结构包括皮层113、核129和晶状体囊114。晶状体囊114是包围晶状体的其它内部结构的外膜。晶状体上皮123在晶状体赤道121处形成，从而产生在晶状体周围前后生长的带状细胞或原纤维。皮层113是通过向核区的连续增加而形成的。晶状体中的层的连续体(包括核129)可被表征为若干层、核和核区域。这些层包括胚胎核122、胎儿核130(两者都在子宫中生长)、婴幼儿核124(从出生到四岁，在平均约三年的时间内生长)、青少年核126(从约四岁到青春期，在平均约十二年的时间内生长)以及成年核128(在18岁及以上生长)。
胚胎核122的赤道直径(宽度)为约0.5mm，前后轴104(AP轴)直径(厚度)为0.425mm。胎儿核130的赤道直径为约6.0mm，AP轴104直径为3.0mm。婴幼儿核124的赤道直径为约7.2mm，AP轴104直径为3.6mm。青少年核126的赤道直径为约9.0mm，AP轴104直径为4.5mm。成年核128在36岁左右时的赤道直径为约9.6mm，AP轴104直径为4.8mm。这些都是50岁左右的典型成年人的晶状体在调节状态下的平均值(体外)。因此，该晶状体(核和皮层)的赤道直径为约9.8mm，AP轴104直径为4.9mm。因此，晶状体的结构是分层或嵌套式的，其中最老的层和最老的细胞朝向中心。
如图1和1A所示，晶状体是双凸形状。晶状体的前后侧具有不同的曲率，并且皮层和不同的核通常遵循这些曲率。因此，晶状体基本上可被视为沿着赤道轴线不对称的分层结构，并且由端到端地排列成基本上同心或嵌套式壳体的长月牙纤维细胞构成。这些细胞的端部对齐，以在中心和近中心区域的前后形成缝线(suture)。皮层和核中较老的组织的细胞功能降低，在细胞形成数个月后已经失去了它们的细胞核和其它细胞器。
晶状体的紧缩(compaction)随着变老而发生。每年生长的晶状体纤维数量在整个生命期间相对恒定。然而，晶状体的大小不会像新纤维生长所预期的那么大。从出生到3岁，仅在3年中，晶状体从6mm长到7.2mm(20％的生长)。然后在接下来的大约十年中，从7.2mm长到9mm(25％)；然而，这经历了3倍长的9年时间。在接下来的大约二十年中，从12岁到36岁，晶状体在24年内从9mm长到9.6mm(6.7％)，这显示出所观察到的生长速率显著变慢，但是我们认为在此期间纤维生长速率相对恒定。最后，在描述的最后的大约二十年中，从36岁到54岁，晶状体在18年中的生长是其年轻时的很小一部分，从9.6mm长到9.8mm(2.1％)。尽管存在需要更多的晶状体纤来填充更大的外部壳体的几何效应，但是较老的晶状体的大小显著小于考虑到几何效应的纤维生长速率模型所预测的大小。包括核纤维紧缩在内的纤维紧缩被认为用于解释这些观察结果。
一般而言，老花眼是调节幅度的损失。一般而言，屈光不正通常是由于眼的轴向长度的变化而引起。近视眼是眼睛过长而导致焦点落在视网膜的前面。远视眼是眼睛过短时导致焦点落在视网膜的后面。一般来说，白内障是足以妨碍视力的眼睛晶状体的浑浊化区域。本发明所针对的其它状况包括但不限于眼睛晶状体的浑浊化。
远视眼通常表现为近视力不足，无法阅读小号字体，特别是在大约40-45岁之后在昏暗灯光下。远视眼或者调节幅度随着年龄的损失与眼睛无法改变自然晶状体的形状(这使人在远近之间改变焦点)有关，并且出现在几乎100％的人群中。已经显示出，在生命的第五个十年中，调节幅度随着年龄而不断下降。
一般而言，目前的远视眼治疗倾向于针对增加自然晶状体的调节幅度的替代方案。这些治疗包括被设计成改变眼内位置的新一类的人工调节眼内晶状体(IOL’s)(如Eyeonics CRYSTAL-ENS)；然而，它们仅提供客观测量的约1个屈光度的调节幅度，而许多从业者目前认为需要3个或更多个屈光度来恢复对于远近物体的正常视觉功能。此外，研究人员正在寻找利用合成材料再填充晶状体囊的技术和材料。另外，目前用于植入人工调节IOL’s的手术技术是针对更严重的白内障状况而开发的技术。现认为，由于这种侵入性外科手术技术的风险，从业者目前不愿意对可简单佩戴眼镜即矫正近视力不足的患者用调节IOL替代患者的虽远视但仍清晰的自然晶状体。然而，技术的发展可以在植入式设备和再填充材料方面提供更大程度的调节幅度。
发明内容
长期以来，一直需要提高白内障治疗功效的改进方法，包括改进的囊切开术，自然晶状体的摘除，IOL的植入，对患者的术前和术后监测以及数据和记录的整合。本发明特别地通过提供本说明书、附图和权利要求书中所阐述的制品、设备和过程来解决这些和其它需求。
附图说明
图1和图1A是人眼的剖视图。
图2是根据本发明教导的用于将激光束发射图案传输到眼睛的晶状体的系统类型的示意框图。
图2A是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案传输到眼睛的晶状体的系统的一部分的示例性部件的示意框图。
图2B是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案传输到眼睛的晶状体的系统的一部分示例性部件的示意框图。
图2C是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案传输到眼睛的晶状体的系统的一部分示例性部件的示意框图。
图2D是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案传输到眼睛的晶状体的系统的一部分示例性部件的示意框图。
图2E是根据本发明教导的形成用于将激光束发射图案传输到眼睛的晶状体的系统的一部分示例性部件的示意框图。
图2F是用于将激光束发射图案传输到眼睛的晶状体的系统类型的示意图。
图2G-2N是示出相对于眼睛的晶状体的裂隙扫描光路径的示意图。
图3是与Burd开发的模型相关的晶状体的剖视图。
图4A-D是示出青年与老年的梯度折射率行为的图表。
图5是根据本发明教导的晶状体的剖视图，示出了梯度折射率改变激光发射图案的布置。
图6A-G是制定手术计划时可能使用的图形用户界面(GUI)的示例。
图7示出了网络化激光系统。
图8示意性地示出了根据本发明的激光治疗系统的实施例。
图9示出了根据本发明使用图1激光治疗系统的对象配准的方法的实施例的流程图。
图10示出了用于根据图9所示过程实施检测虹膜边界和眼睑干扰的过程实施例的可能图像。
图11示出了用于根据图9所示过程实施检测虹膜边界的过程实施例的可能治疗图像。
图12示意性地示出了在根据图9所示过程实施检测虹膜边界和眼睑干扰的实施例期间的近似圆弧的可能方式。
图13A-F示出了根据图9所示过程的用于减少眼睑干扰的过程的实施例。
图14A-B示出了显示根据图9所示过程的减少眼睑和睫毛干扰的结果的可能图像。
图15A-B示出了显示根据图9所示过程的展开虹膜图像并执行DOG滤波的结果的可能图像。
图16示出了根据图9所示过程的可能的相关性测量与眼球旋转角度关系的曲线图。
图17A-B示出了显示根据图9所示过程的配准结果的可能图像。
图18A-B示出了根据图9所示过程的可能的相关性测量与眼球旋转角度关系的曲线图。
图19示出了用于制定治疗计划的计划表。
图20A-E示出了可以与显示用于制定治疗计划的GUI一起使用的计划表的其它示例。
图21A-E示出了可以与计划表一起使用以生成治疗计划的计划表和GUI的示例。
图22示出了用于生成治疗计划的计划表的示例。
具体实施方式
总体而言，本发明的实施例提供了用于解决自然晶状体的白内障和浑浊化的系统和方法。
通常，本发明的实施例还涉及用于确定自然的人晶状体和角膜相对于激光设备的形状和位置的方法和系统，以便提供将激光应用于晶状体和角膜的增强方法和系统。
本发明的实施例还涉及提供预定的、精确的和可重现的激光发射图案的系统和方法，所述激光发射图案在患者之间和外科医生之间可重现。此外，本发明的实施例还涉及这样的系统和方法，该系统和方法确定例如白内障程度的等级，确定在不同程度的浑浊度的晶状体内的相对位置，确定在不同的密度水平增加的晶状体内的相对位置(例如不同水平的硬度、紧缩度、自然晶状体的韧性、增加密度以及紧缩度)以及提供不同功率的激光束，其中功率预定为对应于密度增加的程度，例如预定的发射图案具有特定的且以预定方式变化的激光功率，该激光功率对应于确定的晶状体的密度、等级或其它材料特性。另外，本发明的实施例还涉及用于患者数据、激光系统状态、发射图案、整合的手术信息和医疗记录的管理、使用、通信、存储和分配的控制器、计算机以及网络。本发明的实施例将地形、地形图像和类似可视化与计算出的晶状体结构的定位和位置(例如叠加、整合)联合使用。
如图2的实施例大体上所示，提供了一种用于将激光束发射图案传输到眼睛的晶状体的系统，该系统包括：患者支架201；激光器202；用于传输激光束的光学器件203；用于以特定图案将激光束传输到晶状体的控制系统204，该控制系统204与线205所表示的系统的其它部件相关联和/或与其相连接；用于确定晶状体相对于激光器的位置的装置206，该装置206接收眼睛的晶状体的图像211；以及激光患者接口207。
患者支架201将患者身体208和头部209定位成与用于传输激光束的光学器件203相连接。
通常，激光器202应当提供具有透射通过角膜、房水和晶状体的一定波长的激光束210。该激光束应当具有短的脉冲宽度以及能量和光束大小，以产生光致破裂(photodisruption)。因此，如本文所使用，术语激光发射或发射(shot)是指传输到引起光致破裂的位置的激光束脉冲。如本文所使用，术语“光致破裂”主要是指物质通过激光转化为气体。具体而言，可以采用约300nm至2500nm的波长。可以采用约1飞秒至100皮秒的脉冲宽度。可以使用约1纳焦耳至1毫焦耳的能量。脉冲频率(也称为脉冲重复频率(PRF)，以赫兹测量秒脉冲)可以为约1KHz至数GHz。通常，在商业激光设备中，较低的脉冲频率对应于较高的脉冲能量。根据脉冲宽度和能量密度，可以使用各种各样的激光器类型来引起眼睛组织的光致破裂。因此，这种激光器的示例将包括：Trestles-20(Delmar Photonics Inc.)，一种钛蓝宝石(Ti：蓝宝石)振荡器，波长范围为780至840nm，脉冲宽度小于20飞秒，PRF为约100MHz，能量为2.5纳焦耳；Clark CPA-2161是一种放大Ti：蓝宝石激光器，波长为775nm，脉冲宽度小于150飞秒，PRF为约3KHz，能量为850微焦耳；IMRA FCPA(光纤啁啾脉冲放大)μjewel D系列D-400-HR，一种Yb：光纤振荡器/放大器，波长为1045nm，脉冲宽度小于1皮秒，PRF为约5MHz，能量为100纳焦耳；Lumera Staccato，一种Nd：YVO4激光器，波长为1064nm，脉冲宽度为约10皮秒，PRF为约100KHz，能量为100微焦耳；以及Lumera Rapid，一种ND：YVO4激光器，波长为1064nm，脉冲宽度为约10皮秒，并且可以包括一个或多个放大器，以在25kHz至650kHz的PRF下实现约2.5至10瓦的平均功率，并且还包括选通两个单独的50MHz脉冲串的多脉冲功能；以及IMRA FCPA(光纤啁啾脉冲放大)pJewel D系列D-400-NC，一种Yb：光纤振荡器/放大器，波长为1045nm，脉冲宽度小于100皮秒，PRF为约200KHz，能量为4微焦耳。因此，这些和其它类似的激光器可以用作治疗激光器。
通常，用于将激光束传输到眼睛的自然晶状体的光学器件203应当能够在x、y和z维度以精确和预定图案向自然晶状体提供一系列的发射。光学器件还应当提供预定的光斑尺寸，以利用到达自然晶状体的激光能量引起光致破裂。因此，所述光学器件可以包括但不限于：x y扫描仪；z聚焦设备；以及聚焦光学器件。聚焦光学器件可以是常规的聚焦光学器件和/或平场光学器件和/或远心光学器件，每个都具有相对应的计算机控制聚焦，从而实现x、y、z维度上的校准。例如，x y扫描仪可以是一对具有位置检测器反馈的闭环电流计。这种x y扫描仪的示例将是Model 6450、SCANLAB hurrySCAN和AGRES Rhino扫描仪(Cambridge Technology Inc.)。这种z聚焦设备的示例将是Phsyik InternationalPeizo聚焦单元Model ESee Z聚焦控制和SCANLAB varrioSCAN。
通常，用于传输激光束的控制系统可以是能够选择和控制x y z扫描参数和激光发射的任何计算机、控制器和/或软件硬件组合。这些部件通常可以至少部分地与电路板相关联，该电路板与x y扫描仪、z聚焦设备和/或激光器相连接。控制系统还可以(但并不一定)对系统的其它部件进行控制，以及维护数据、获取数据和执行计算。因此，控制系统可以包含引导激光通过一个或多个激光发射图案的程序。
通常，用于确定晶状体相对于激光器的位置的装置206应当能够确定相对于激光器和晶状体的部分的相对距离，该距离由患者接口207保持恒定。因此，该部件将能够确定所有三个维度上的晶状体相对于扫描坐标的位置。这可以通过若干方法和装置来实现。例如，晶状体的x y中心可以通过以下方式来实现：通过共瞄准(co-boresighted)相机系统和显示器或者通过使用直视型光学器件观察晶状体，然后人工地将患者的眼睛定位到已知的中心。然后，可以利用光学三角测量或激光器和ccd系统通过测距设备(如Micro-Epsilonopto NCDT 1401激光传感器和/或Aculux激光测距仪LR2-22)来确定z位置。也可以使用三维观察测量装置来确定晶状体的x、y和z位置。例如，可以使用购自Vision Engineering公司的Hawk 3轴非接触测量系统来进行这些测定。另外，可用于确定晶状体位置的装置的另一示例是三维测量装置。该装置将包括可以观察基准晶状体和自然晶状体的相机，并且还将包括照明自然晶状体的光源。这种光源可以是结构化光源，如设计成生成基于几何形状的三维信息的裂隙照明。此外，一个、两个、三个、四个或更多个光源可以定位在眼睛周围并以电子方式激活，以在可集成的多个平面位片(planar slices)处提供眼睛、特别是角膜和晶状体的多个视图和更清晰图像，从而提供关于这些结构相对于激光系统的位置和定位信息的数据。
系统的另一部件是激光患者接口207。该接口应当在包括确定x y z位置的测量步骤和以发射图案将激光传输到晶状体的传输步骤在内的过程期间，使自然晶状体和激光器之间的x、y、z位置保持固定。该接口设备可以包含光学透明的压平仪(applanator)。该接口的一个示例是负压吸引环式压平仪，其固定在眼睛的外表面上，然后依靠激光光学壳体定位，从而固定激光器、眼睛和自然晶状体之间的距离。三维观察测量装置的基准标记也可以置于该压平仪上。此外，压平仪的下表面与角膜之间的接口可以是可观察的，并且这种观察可以用作参考。激光患者接口的另一示例是具有下环的设备，其具有将接口附到眼睛上的吸入能力。该接口还具有平坦的底部，其压靠眼睛而使眼睛的形状变平。该平坦底部由透射激光束且优选地(尽管不一定)在可见光光谱内透射眼睛的光学图像的材料构成。上环具有用于与激光光学器件的壳体接合的结构，和/或沿着激光束的路径与激光器具有已知距离且相对于激光器固定的某些结构。美国专利第D462442号、美国专利第D462443号和美国专利第D459807S号中大体上公开了这种设备的其它示例，所述专利的公开内容通过引用并入本文。
优选的是，接口可以是角膜形状的透明元件，由此角膜与接口直接接触或者在其间包含接口流体。美国专利申请公开第2010/0022994号以及美国专利申请序号61/228,533(申请日：2009年7月24日)，序号61/228,457(申请日：2009年7月24日)，序号61/299,536(申请日：2010年1月29日)和序号61/300,167(申请日：2010年2月1日)中公开和教导了患者接口和患者接口设备的优选类型的示例，所述申请各自的全部公开内容通过引用并入本文。
在图2A中部分地示出了使用用于传输激光束的特定光学器件203(作为示例)和用于确定晶状体206的位置的装置的示例性组合。图2A是图2的系统配置的更详细示意图。因此，图2A的示例提供了激光器202和用于传输激光束的激光光学器件203，该光学器件包括扩束望远镜220、z聚焦机构221、光束组合器222、x y扫描仪223以及聚焦光学器件224。图2A还提供了中继光学器件230、相机光学器件231，也可以包括变焦ccd相机232，这些部件形成三维观察测量装置的一部分。此外，与光源233组合的这些部件231和232以及扫描仪223是用于确定晶状体206的位置的装置。
图2A的这种组合在仅使用单个ccd相机232的情况下利用x y扫描仪223来创建晶状体的立体视觉图像。眼睛213的光学图像211，特别是眼睛213的自然晶状体103的光学图像沿着路径211传输。该路径211沿着与激光束210相同的路径，从自然晶状体103通过激光患者接口207、聚焦光学器件224、x y扫描仪223和光束组合器222。图2A的这种组合还包括：激光患者接口207和光源233，光源233可以例如是均匀照明，或裂隙照明或者设计成提高三维精度的其它结构化光源。为了确定晶状体的三维位置，光源部分地提供了患者眼睛的自然晶状体的照明。因此，来自相机的立体视觉图像和/或信息中的任一者被发送到控制器和/或计算机(图2A中未示出)，以供进一步的处理和用于确定晶状体的三维位置。立体图像可以通过命令扫描仪转到并暂停在标称左边位置而生成，然后以电子方式触发相机和控制器来捕捉和存储左图像；然后类似地，命令扫描仪/相机/控制器来捕捉并存储右图像。可以以周期性的方式重复该顺序。这些左和右图像可以由控制器处理以产生晶状体的位置和形状。左和右图像可以利用立体视频监视器来显示。相机图像或立体图像也可以用来测量患者晶状体中的缝线几何形状和方向，这可以用来确定基于缝线的发射图案的参数，并且将基于缝线的发射图案与患者的晶状体缝线几何形状和方向对准。图2A所示的组合提供了可用于确定晶状体的形状(包括其前后表面)的三维信息。该信息也可用于使晶状体(包括缝线)的结构可视化。此外，由图2A的组合获得的关于晶状体的信息可以进一步用于确定相对于晶状体形状和/或结构的激光发射图案和激光发射布置。
图2和图2A-2F是示意框图，因此其中所示的部件的相对位置和间距是作为示例。因此，这些部件相对于彼此的相对布置可以变化，并且它们的功能和部件的全部或一部分可以组合。
图2B-2E是图2的系统的一部分的更详细实施例。在某种程度上，这些图以及图2和图2A中使用的相似的标号具有相同的含义。因此，图2B-2E提供了用于传输激光束的光学器件203和用于确定晶状体的位置的装置206的其它示例和组合。
图2B为具有确定晶状体位置的装置206的系统的一部分的方框示意图，该系统使用扫描激光照明源。因此，其包括激光照明源235、光束扩展和聚焦光学元件236、照明激光路径237和照相机238，以观察被激光照明源照亮的晶状体103。组件235、扫描器223和照相机238组合作为确定晶状体位置的装置。
激光照明源235可为任何可见或近红外激光二极管，优选地具有短相干长度，以减少散斑。例如，该激光可为Schafter+Kirchhoff激光器(90CM-M60-780-5-Y03-C-6)，或也可从StockerYale获得；其也可以带有聚焦光学元件。在操作中，xy扫描器223对由激光照明源235进入聚焦元件224，再通过患者接口207并到达晶状体103的光束进行扫描。因此，来自激光照明源235的光束遵循照明激光路径237。光束扩展和聚焦光学元件236与聚焦元件224共同提供高F值、长景深和慢聚焦光束。景深约等于通过晶状体103的激光照射光束的路径长度。因此，在晶状体103的前部和后部产生尺寸小且尺寸大致相等的斑点。主要在一条轴上对照明激光束进行扫描，扫描路线为直线，扫描速率与相机238的曝光时间相比足够快，使得该被扫描的照明激光束在曝光期间类似裂隙照明源。在相机238随后的曝光或帧中，将该照明激光束扫描到不同的位置，从而随着时间的推移照亮整个晶状体。其可为具有不同x位置曝光的一系列y扫描线，或所述的扫描线可为每次在不同的角度曝光的径向扫描线。通过对所获得的所有这些图像的数据进行分析，可以确定晶状体的前表面与后表面的3D位置和形状以及在前表面与后表面之间的晶状体材料(lens material)散射振幅的空间分布。这些信息可以由控制系统处理，并用于筛选患者和实施激光发射图案。
图2C为具有探测晶状体位置的装置206的系统的一部分的方框示意图，其使用双照相机。因此，其设有一个左照相机241和一个右照相机242。组件241、242和233组合作为探测晶状体位置的装置206。
图2C的系统利用双照相机立体观看技术提供患者护理能力，并获得用于确定晶状体位置和/或形状的图像和数据。可选地，该系统可以设置附加的照相机。这些照相机可以是固定的。对这样获得的图像的数据进行分析，可以确定晶状体的前表面与后表面的3D位置和形状以及在前表面与后表面之间的晶状体材料散射振幅的空间分布。这些信息可以由控制系统处理，并用于筛选患者和实施激光发射图案。
图2D为具有探测晶状体位置的装置206的系统的一部分的方框示意图，其使用结构照明。因此，其设有一个结构光源245和一台照相机246，该照相机267具有一个用于观察结构光源的透镜247。组件245和246组合作为确定晶状体位置的装置206。
图2D的系统利用结构光源与照相机以提供患者护理能力并获得用于确定晶状体位置和/或形状的图像和数据。对这样获得的图像的数据进行分析，可以确定晶状体的前表面与后表面的3D位置和形状以及在前表面与后表面之间的晶状体材料散射振幅的空间分布。这些信息可以由控制系统处理，并用于筛选患者和实施激光发射图案。
图2E为具有探测晶状体位置的装置206的系统的一部分的方框示意图，其使用结构照明和双照相机。因此，其设有结构光源245、一台用于观察结构光源的照相机246、照相机246的透镜247、一台左照相机241和一台右照相机242。组件245和246组合作为探测晶状体位置的装置206。组件241和242组合作为提供包括监测功能在内的患者护理的装置。组件241和242还可以结合地提供用以确定晶状体位置的信息和/或数据。
图2E所示的系统中的组件的组合具有优化确定晶状体位置的准确性的能力，其还同时提供了分开和/或独立地优化患者护理的能力。患者护理包括但不限于：眼睛及其周围区域的可视化，例如附接吸环(suction ring)、施用滴眼剂、利用仪器及定位患者以进行手术等操作。在一个实施例中，结构光源245可为具有聚焦元件和结构光投射元件的裂隙照明设备，例如Schafter+Kirchhoff激光宏线发生器(Laser Macro Line Generator Model)13LTM+90CM(型号：13LTM-250S-41+90CM-M60-78Q-5-Y03-C-6)或StockerYale Model SNF-501-660-20-5。在本实施例中，结构光源245还包括扫描装置。结构光源245的另一实施例可为投射在晶状体上的固定网格图案。对这样获得的图像的数据进行分析，可以确定晶状体的前表面与后表面的3D位置和形状以及在前表面与后表面之间的晶状体材料散射振幅的空间分布。这些信息可以由控制系统处理，并用于筛选患者和实施激光发射图案。
当使用扫描裂隙照明设备时，操作包括：将该裂隙定位在晶状体的一侧上并拍摄图像，然后将该裂隙移动约一个裂隙的宽度并拍摄另一图像；重复该顺序，直到观察完整个晶状体。例如，100μm的裂隙宽度可以通过90张图像扫描一个名义上的9mm的扩张瞳孔，该过程使用30Hz帧速率相机需要约3秒钟。为了在单张图像中同时获得不重叠的前表面与后表面的影像，该裂隙应该与AP轴成一定角度，即其不应平行于AP轴。通常的裂隙角度可为与AP轴成15～30度夹角。可以使用相机灵敏度内的任何可见或近红外波长光源。优选地使用低相干长度光源，以减少散斑噪声。
图2E所示的结构光照明子系统的另一实施例为：将结构光源245、结构光照相机246以及结构光照相机的透镜247配置为公知的所谓“Sheimpflug配置”。总而言之，Scheimpflug条件表明：给定一个对象、一个透镜和一个图像，如果对象平面、透镜平面和图像平面在同一条直线上相交，则该对象平面在图像平面中锐利成像。结构光源245将一条直线或多条直线以一个角度或多个角度投射到眼睛的晶状体103上，散射在晶状体103处的光通过透镜247形成被成像的对象，并聚焦到相机系统246上。由于晶状体内的裂隙照明图像可能与照相机的透镜247和照相机246之间成较大的角度，这向照相机呈现出较大的景深，整个裂隙图像可能无法在照相机处成锐聚焦。通过将照相机和照相机透镜倾斜成一个或多个角度以满足Scheimpflug条件，沿照明平面的图像可成锐聚焦。或者，可将照相机和/或透镜倾斜，使得裂隙照明的图像平面和照相机焦平面的夹角减小(然而可能不满足Scheimpflug条件)，从而改善焦深锐度。这些配置还可以通过减小光学路径的孔径，从而增大系统的F#来进一步改善锐度。这些角度将取决于裂隙光束与眼睛所成的角度。其将增大对象处的景深和来自裂隙照明设备的散射光，并且允许其通过镜头而成像到照相机的图像平面上并对于对象的整个深度而言保持准焦。
还进一步地提供了结构光照射和接收系统的使用，例如裂隙照明；其除了确定晶状体的前表面与后表面的三维位置和形状外，还可用作确定候选患者对激光晶状体手术的适合性的筛选工具。因此，来自结构光系统的光被引导至对象晶状体，然后求得分布在整个晶状体中的接收的散射光的振幅的数值，以检测高于阈值的散射区域，该阈值为会干扰激光手术的散射水平。因此，可以检测和评估对晶状体的散射畸变的检测，这种晶状体的散射畸变可能干扰或降低手术效率。晶状体的这种散射畸变包括但不限于：白内障，白内障前(pre-cataractous)和非白内障组织。这种散射畸变可能分布于整个晶状体中，或者可能位于晶状体的特定区域。例如，图2A-2E中所示的、与控制器和/或处理器协作的系统可作为这种结构光照射和接收系统。
结构光照明和接收系统可以包含在外科手术激光系统中，或者其可以为用于评估候选患者对激光晶状体手术的适合性的一个分离的单元。这种结构光照明和接收系统的可通过商业途径获得的例子为：Ziemer Ophthalmic Systems的GALILEIDual ScheimpflugAnalyzer和the Oculus,Inc.的PENTACAM。据信，这些系统无法用于确定晶状体相对于治疗激光的位置。然而，可以获得来自这些系统的晶状体形状数据，然后与系统(诸如图2A-2E的系统)所提供的位置数据结合使用。
因此，总体而言，提供了一种如图2F中的实施例所示的、用于治疗患者的激光系统，例如激光装置。该系统中设有治疗激光器2101、用于传送激光束的光学元件2102、用于以特定图案将激光束传送到晶状体的控制系统2103。该控制系统2103与系统的其他部件相关联和/或通过界面相连接(如图2F中的虚线所示)和/或与图2中未示出的其它控制系统相关联和/或通过界面相连接。
总体而言，所述的治疗激光器2101应提供光束2104，该光束具有透过通过角膜，房水和晶状体的波长。该光束应具有短脉冲宽度以及能产生光致破裂(photodistruption)的能量和光束尺寸。因此，本文所使用的术语“激光发射”或者“发射(shot)”指的是被递送到某一位置，导致产生光致破裂的激光束脉冲。本文所使用的术语“光致破裂”基本上指的是通过激光使物质变为气体。具体而言，可以采用大约300nm至2000nm的波长。可以采用从大约1费秒至100皮秒的脉冲宽度。可以采用从大约1纳焦至1毫焦的能量。脉冲速率(也称为脉冲重复频率(PRF)和以赫兹为单位测量的每秒的脉冲)可为大约1KHz至几GHz。一般而言，在商业激光设备中，较低的脉冲速率对应于较高的脉冲能量。取决于脉冲宽度和能量密度，可以使用各种激光器类型来引起眼睛组织的光致破裂。因此，这种激光器的例子在US 2007/084694A2和WO 2007/084627A2中公开，其通过引用并入本文。这些激光器和其它类似的激光器可以用作治疗激光器。
举例而言，对于给定的光斑大小，超过光致破裂阈值所需要的能量可能是5μJ。与其向发射图案中的一个斑点提供20μJ的单独脉冲，不如利用一个4、5μJ脉冲的突发串(burst)，突发串中的每个脉冲相隔大约20纳秒。这种突发串的使用将趋于增加达到光致破裂阈值的概率，同时最小化瑞利范围效应(RayLeigh range effects)，所述的瑞利范围效应为在z方向或沿光束路径方向的组织扩展效应。通过这种使用突发串的方式，实现光致破裂的概率得到增加。光致破裂也被称为激光诱导的光学击穿(LIOB)。
因此，希望使用LIOB阈值(即发生光致破裂的阈值)的附近区域中的能量密度以最小化瑞利范围效应。然而，在LIOB阈值的附近，因例如光学像差所引起的透射、吸收、激光能量波动或光学斑点尺寸的较小且有时随机的变更可能在整个治疗范围内引起不希望的和随机的问题，并妨碍LIOB。尤其是在低F/#系统中发现由于光学像差所引起的光学斑点大小变更。
还希望在任何给定的治疗范围中进行完全的治疗。因此，例如，在本文所提供的发射图案中，治疗范围可以是图案的所有x、y和z坐标。对于特定的应用和在特定的水平切割中，还进一步希望具有在LIOB附近的激光能量密度。这种能量密度将瑞利范围效应最小化，并因此最小化Z方向上被去除的材料量。然而，通过利用这种能量密度(并因此获得最小化瑞利范围效应的益处)，可能发生在前面的段落中所讨论的、对LIOB的不希望且随机的妨碍。因此，为了将瑞利范围效应最小化并且避免妨碍LIOB，在一个实施例中使用时间脉冲中紧密间隔的突发串，其中突发串中的每个脉冲均在LIOB阈值的附近。与使用具有相同能量密度的单独脉冲相比，通过使用这种突发串能够增加达到LIOB阈值的概率。
总体而言，用于将2102激光光束2104递送至眼睛晶状体的光学装置应该能够在x、y和z维度上以精确和预定的图案向自然晶状体提供一系列的发射。该光学装置还应当提供预定的束点大小，以利用到达自然晶状体或角膜的激光脉冲引起光致破裂。
一般而言，用于递送激光束的控制系统2103可以是任何计算机、控制器和/或能够选择并控制x、y、z扫描参数和激光发射的软件硬件组合。这些组件通常可能至少部分地与电路板相关联。控制系统也可以(但非必须)进一步具有对系统的其他组件进行控制以及数据维护、数据获取和执行计算的能力。因此，控制系统可以包含程序，这些程序通过一个或多个激光发射图案对激光进行指引。类似地，该控制系统还可能有能力处理来自裂隙扫描激光器2117和照相机2118的数据和/或处理来自用于裂隙扫描激光系统或照相机的、单独的控制器的数据。
该用于递送2012激光束2014的激光光学装置包括扩束器望远镜2105、z聚焦机构2106、合束器2107、xy扫描仪2108和聚焦光学装置2109。还进一步提供了中继光学装置2110、包括缩放的相机光学装置2111和第一ccd相机2112。
眼睛2114的光学图像2113，特别是眼睛2114的自然晶状体2115的光学图像沿着路径2113进行传送。该路径2113遵循与来自自然晶状体2115的激光束2104相同的路径，通过激光患者接口2116、聚焦光学器件2109、xy扫描仪2108和束组合器2107。还进一步提供了激光患者接口116、结构光源117和包括镜头的结构光照相机118。
结构光源2117可为具有聚焦元件和结构光投射元件的裂隙照明设备，例如Schafter+Kirchhoff激光宏线发生器13LTM+90CM(型号：13LTM-250S-41+90CM-M60-78Q-5-Y03-C-6)或StockerYale Model SNF-501-660-20-5，其也被称为扫描裂隙激光器。在该实施例中，结构光源117还包括扫描装置2119。
当使用扫描裂隙照明装置时，操作包括：在晶状体的一侧上定位裂隙，使该裂隙与晶状体的AP轴形成锐角夹角、拍摄图像、保持同样的夹角、将裂隙移动一个预先确定的距离，然后拍摄另一图像；重复此顺序，直到能通过一系列的裂隙部分观察完整的晶状体。通常的裂隙角度可为与AP轴成15～30度夹角。可以使用相机灵敏度内的任何可见或近红外波长光源。优选地使用低相干长度光源，以减少散斑噪声。
将结构光照明2117和结构光照相机2118以成角度的关系布置。该成角度的关系可为(但非必须)公知的所谓“Sheimpflug配置”。结构光源2117结合裂隙扫描装置2119，将一条直线或多条直线以一个角度或多个角度投射到眼睛的晶状体2115上。散射在眼睛晶状体2115处的光通过透镜2247形成要成像的对象，并聚焦到相机系统2118上。由于晶状体的裂隙照明图像可能与照相机的透镜247和照相机246之间成较大的角度，这向照相机呈现出较大的景深，且整个裂隙图像可能无法在照相机处成锐聚焦。通过将照相机和照相机透镜倾斜成一个或多个角度，沿照明平面的图像可成更为锐聚焦。或者可将照相机和/或透镜倾斜，使得裂隙照明的图像平面和照相机焦平面之间的角度减少，从而改善焦深锐度。在没有获得更清晰的焦点的情况上，本文进一步提供算术数据评估方法，以确定被照亮的结构相对于激光装置的更精确的位置。
来自照相机2118的图像可被传送到控制器2103以进行处理，并进一步用于系统的操作。它们也可被发送至单独的处理器和/或控制器，处理器/控制器又与控制器2103通信。结构光源2117、照相机2118和裂隙扫描装置2119构成用于确定晶状体和角膜相对于激光系统的位置、形状和顶点的装置。可以使用其它测量晶状体和角膜的位置、形状和顶点的替代手段来代替本文所述的具体实施例。其它用于测量晶状体和角膜的等效生物测定方法包括旋转的Scheimpfiug配置，例如在商业可得的PENTACAM OCULUS装置、光学相干断层扫描(OCT)和超声B扫描技术中所使用的。
一般而言，本发明的实施方式提供激光束以图案方式的递送，所述图案利用或者至少部分地基于晶状体的几何形状、晶状体的曲率和/或晶状体和角膜相对于各设备的位置。更具体而言，本发明的实施方式可利用对晶状体和角膜的半径、曲率、曲率中心和顶点的测量结果来控制晶状体囊切开术的位置和方向，以及晶状体核中的切口的包络(envelope)位置和形状。该晶状体核中的切口用于分割晶状体以将其移除。作为本发明的实施例的一部分，提供了对晶状体囊的曲率和位置的匹配和/或补偿的概念。可将晶状体的前面曲率、后面曲率以及晶状体位置的测量结果用于Kuszak老年晶状体模型、Burd的眼球模型，Burd等，Vision Research(视觉研究)42(2002)2235-2251或者用于特定的晶状体测量结果上，以确定晶状体囊切开术的位置和包络的形状，该包络界定了晶状体纤维块(fibrous mass)内的切口的边界。因此，一般而言，这些激光递送图案全部和/或部分地基于与晶状体的形状、晶状体的位置和/或晶状体的几何形状有关的实际观察数据和数学建模。
本系统和方法的另一个实施例为：确定一种高精度的晶体前囊的位置测量方法，从而为不同患者的激光束和激光束图案的递送提供总体而言更高的精确度、准确度和可再现性。为此，提供了一种利用新颖的和创新的方法来应用裂隙技术的方法，其用于确定眼睛的晶状体的顶点相对于治疗激光装置的位置，由此为在眼睛的晶状体上进行的手术提供准确的测量数据和相对位置的确定。
因此，转向图2G至图2N。图2G～2N提供了一系列附图，其示出了通过使用玻璃板将激光结构光源2117(来自图2F的实施例)投影到人眼晶状体上。图2G示出了玻璃板和晶状体的一般结构。图2H至2N示出了当裂隙灯在玻璃板和晶状体的撞击位置改变时，由裂隙灯至玻璃板和晶状体的光线路径以及由玻璃板和晶状体返回的光束的返回路径。图2G至2N中的相似组件具有相似的标号，因此，例如：玻璃板1301、1401、1501、1601和1701为等同的。
在图2G中，提供一个定位于人类晶状体1302的玻璃板1301，该玻璃板具有X轴1303，Y轴1304和Z轴1305。玻璃板1301的厚度为1.57mm，折射率为1.57。
图2H为图2G的玻璃板(未示出)和晶状体1402的俯视图。图2H中提供了X轴1403、Y轴1404、XY平面1406和Z轴1405。在该图中，来自裂隙灯的光束1411被引导通过XY平面1406，到达玻璃板和晶状体1402。光从玻璃板和晶状体1402返回，提供玻璃板的图像1420和扁平的角膜的图像1410、来自玻璃板底部的光束1409(“底部”是指玻璃板最接近晶状体的一面)、来自晶状体1402的前表面的光束1408和基于光束1408的线1407，其代表光1411在晶状体1402照亮处的晶状体曲率。图2I为同一系统和光路、但由XY平面1506下方观看的视图(同样地，相似的组件具有相似的标号，因此光束1508与光束1408相等同)。
图2J与图2H相类似，除了光束1611在玻璃板1601和晶状体1602上的照明点已移动。因此，通过移动照明点，提供了移动的光束1609和1608以及晶状体的不同部分的曲率1607。
图2K与图2I和2H相类似，除了与图2J的情况一样，光束1711的照明点已移动。
图2L是被扁平的角膜1810的图像，其中玻璃板1820的底部表面被确定并标记为线1812。然后提供晶状体1807的曲率，其为被该裂隙灯所照明的晶状体的特定部分的曲率。晶状体的这种曲率的确定是基于随机抽样一致性(“RANSAC”)算法的应用，以极大的确定性通过一系列观察数据和线束(例如1408、1508、1608和1708)来估计数学模型的参数；所述的数学模型为晶状体的形状和位置，尤其是晶状体囊的形状和位置。单色相机图像包含像素阵列，该像素阵列表示从晶状体和角膜内的结构散射的、来自裂隙激光的光。与图像中的每个像素相关联的大小或亮度表示沿着裂隙路径由一个特定的XYZ位置散射出的、在眼睛内的光量。一个高度散射的结构(例如前晶体囊)在图像中产生明亮的像素弧。然而，更仔细地观察，圆弧的图像是粒状的，并且有些模糊，包含一些明亮的像素，并且包括一些明亮的像素和一些中间亮度的像素，所述明亮的像素应被确定地用于确定弧的曲率，而所述中间亮度的像素可能或可能不被用于确定弧的曲率。对晶状体曲率的估计包括选择哪些像素以确定曲率，然后基于所选择的像素来估计曲率。这种估计可以以两种方式进行。一种方式为：将RANSAC算法应用于从在不同裂隙位置处的、裂隙灯照明的许多照相机图像中获得的所有数据，并将其同时用于确定一个球形。另一种目前优选的方式为：将RANSAC算法应用于来自特定裂隙灯位置的、各个独立的照相机图像的数据，并将其用于确定来自每个图像的圆形的形状和位置。使用最小二乘非线性回归，这些由RANSAC确定的圆被用于估计表示晶状体形状的最佳拟合球体的参数。FANSCHER和Bolies于1981年首次公开了RANSAC算法。
通常，本文中使用的RANSAC算法是基于多种算法参数，选择该多种算法参数以将拟合(fit)收敛至圆形拟合参数的概率保持在合理的高水平。该方法是迭代的，其中每个迭代用于改善对应最佳地使用哪些像素来确定拟合圆的参数(正常值)的选择，且哪些像素(离群值)应被排除，并同时根据最新迭代中选择的像素改善最佳拟合参数。因此，将一个模型拟合到初始假设的正常值中，以由观察的数据作出对拟合圆的参数(即晶状体的形状和位置)的最初估计。根据初始的参数估计，检查其它的数据点和像素，以查看其在该拟合模型中失败的程度，并调整该正常值和离群值的集合。然后，根据所有调整后的正常值重新估计该模型。通过估计一个与正常值的误差总量相关的参数来评估该模型。重复该过程，该估计的精确性在每次迭代时得到改善。
下方示出了RANSAC算法的一个例子：
输入：
data–一组观测数据
model–适应于数据的模型
n-适用于模型的最少数据个数
k-算法所允许的最多迭代次数
t-用于决定数据是否适应于模型的阀值
d-判定模型是否适用于数据集的数据数目
输出：best_model-跟数据最匹配的模型参数(如果没有找到
好的模型，为nil)
best_consensus_set-估计出模型的数据点
best_error-跟数据相关的模型错误
iterations:＝0
best_model:＝nil
best_consensus_set:＝nil
best_error:＝无穷大
while iterations<k
maybe_inliers:＝从数据集中随机选择n个点
maybe_model:＝适合于maybe_inliers的模型参数
consensus_set:＝maybe_inliers
for每个数据集中不属于maybe_inliers的点
if如果点适合于maybe_model，且错误小于t，将点添
加到consensus_set
if consensus_set中的元素数目>d
if consensus_set中的元素数目>d
better_model:＝适合于consensus_set中所有点的模型
参数
this_error:＝better_model究竟如何适合这些点的度量
if this_err<best_err
best_model:＝better_model
best_consensus_set:＝consensus_set
best_error:＝this_error
增加迭代次数
返回best_model,best_consensus_set,best_error
假设球体能够较好地代表前晶体囊在感兴趣的中心区域的形状，随后将所述的针对不同的裂隙光束位置估计的一系列最佳拟合参数用于最小二乘法算法中，以确定前晶体囊的曲率半径和曲率中心。
因此，通过拍摄由晶状体结构散射的光(所述由晶状体结构散射的光来自激光裂隙光束，该激光裂隙光束按照一系列的不同裂隙位置被依次放置)，并对获得自该一系列的激光照明图像中的任意一个的数据应用RANSAC算法和/或RANSAC算法和具有球形拟合的最小二乘非线性回归，可以获得晶状体相对于激光设备的形状和位置的滞留影像。在当前的实施例中，通过估计曲率的中心和半径来对前晶体囊的形状和位置进行表征。使用该信息，可以确定晶状体的顶点相对于激光装置(尤其是治疗激光装置)的位置，以用于晶状体囊切开术的定位和定向。尽管此处未示出，但是可以使用与前述用于晶体前囊的完全类似的方法来确定前角膜的中心和半径曲率。由于已知在大多数情况下，晶状体和角膜的曲率中心接近眼睛的视轴，所以这两个点定义了一条在视轴处或其附近与晶体前囊相交的直线，交点的位置可用于将晶状体囊切开术的中心定位在视轴上或视轴附近，这种做法对于获得最佳的光学结果而言是可取的。
由于获得了晶状体的形状、位置和顶点，可以极大地增加激光发射以及眼睛晶状体中的激光图案放置的准确度和可再现性。
在本文提供的激光发射图案的实施例中，优选地，激光发射图案通常遵循晶状体的形状，并且单独的发射相对于图案中的相邻发射的布置足够靠近彼此，使得当图案完成时，已经去除了足够连续的层和/或行和/或体积的晶状体材料。本文构想更小或更大距离的发射间距，并且包括为了获得期望的结果而必要的重叠。发射间距考虑因素包括气泡消散、体积去除效率、测序效率、扫描仪性能和切割效率等。例如，作为示例，对于具有足以引起光致破裂的能量的5μm尺寸的光斑，相比于具有相同能量的紧密发射间距(其导致气泡结合)，20μm或更大的间距产生单独的气泡，其不会结合并消散得更快。随着发射间距越来越接近，体积效率提高。随着发射间距更加紧密，泡沫结合也增加。此外，存在一个点，其中发射间距变得如此接近，使得体积效率显着降低。例如，作为示例，对于450飞秒脉冲宽度和2微焦耳能量且以10μm间隔的约10μm的光斑尺寸，导致透明眼组织的切割。如本文所用，术语“切割”意味着将组织基本上分离。此外，在更小或更大的程度上来说，前述的发射间距考虑因素是相关联的，并且本领域技术人员基于本公开的教导将了解如何评估这些条件以实现本文的目的。最后，可以构想，单独的发射相对于图案中相邻发射的布置通常可以使得它们尽可能靠近，通常受到光致破裂物理学的尺寸和时间框架的限制，这还将包括先前发射点的气泡膨胀。如本文所使用的，光致破裂物理学的时间框架指的是围绕光致破裂产生的效应，例如等离子体形成和膨胀、冲击波传播以及气泡膨胀和收缩。因此，连续脉冲被定时为使得它们快于这些效应的某些、一些元素或全部，这样可以增加体积去除和/或裂解效率。因此，我们提出使用5KHz至1MHz的脉冲重复频率，这可以通过具有以下参数的激光器实现：腔体长度为3米至3厘米的锁模激光器。这样的高PRF激光器可以更容易地产生与允许每脉冲更低能量的位置重叠的多个脉冲以实现光致破裂。
在图2M中，提供了参考玻璃板1920、参考玻璃板1920的后表面1912以及扁平角膜1910的图像。还提供了晶状体前囊1907和晶状体后囊1921。
在图2N中，提供了弯曲角膜接口2022和非扁平角膜2023以及参考玻璃2020的图像。还提供了晶状体前表面2007和晶状体后表面2021。
因此，例如如图2M和图2N所示，本发明的实施例提供了一种用于确定晶状体前囊和后囊的曲率半径和中心的新颖手段。
一般来说，本发明的实施例利用或者至少部分地基于以下条件来传输激光束的图案：晶状体缝线几何形状和/或晶状体的曲率和/或核内各层；和/或核内各层的曲率；和/或核内各层的缝线几何形状。作为本发明的实施例的一部分，提供了这样的概念，即，使前切除的曲率与前囊的特定曲率相匹配，而后切除具有不同的曲率，这又与晶状体的后曲率相匹配。前后曲率可以参照Kuszak的老化晶状体模型、Burd的数值模型、Burd等人的视觉研究(Vision Research)42(2002)2235-2251或者特定晶状体测量，例如可以从用于确定晶状体相对于激光器的位置的装置获得的曲率。因此，一般来说，在晶状体的形状，晶状体的层的形状，缝线图案以及缝线图案的位置和/或缝线的几何形状方面，这些激光传输图案全部和/或部分地基于数学建模和实际观察数据。
此外，如更详细地所阐述的，晶状体的自然缝线或晶状体层的自然布置不必通过激光发射图案精确复制在晶状体中。事实上，在本发明的范围内通过激光发射图案精确地复制这些自然结构是不必要的，并且优选不需要实现调节幅度的增加。相反，本发明的实施例部分地寻求通常通过使用激光发射图案来模拟自然晶状体几何形状、结构及其定位和/或部分，以及通过本文描述的晶状体发射图案的使用来建立、修改和重新定位这些自然存在的参数。
在本文提供的激光发射图案的实施例中，通常优选的是，激光发射图案通常遵循晶状体的形状，并且相对于图案中的相邻发射的各个发射的放置足够靠近彼此，使得当图案完成时，已经去除了足够连续的层和/或行和/或体积的晶状体材料；这引起影响调节幅度和/或屈光不正的结构性变化。本文构想更小或更大距离的发射间距，并且包括为了获得期望的结果而必要的重叠。发射间距考虑因素包括气泡消散、体积去除效率、测序效率、扫描仪性能和裂解效率等。作为示例，对于具有足以引起光致破裂的能量的5μm尺寸的光斑，相比于具有相同能量的紧密发射间距(其导致气泡结合)，20μm或更大的间距导致单独的气泡，其不会结合并消散得更快。随着发射间距越来越接近，体积效率提高。随着发射间距越来越接近，体积效率提高。随着发射间距更加紧密，泡沫结合也增加。此外，存在一个点，其中发射间距变得如此接近，使得体积效率显着降低。例如，作为示例，对于450飞秒脉冲宽度和2微焦耳能量以及带有10μm间隔的约5μm的光斑尺寸，导致透明眼组织的裂解。如本文所用，术语“切割”意味着将组织基本上分离。此外，在更小或更大的程度上来说，前述的发射间距考虑因素是相关联的，并且本领域技术人员基于本公开的教导将了解如何评估这些条件以实现本文的目的。最后，可以构想，单个发射点相对于图案中相邻发射点的放置通常可以使得它们尽可能靠近，通常受到光致破裂物理学的尺寸和时间框架的限制，这还将包括先前发射点的气泡膨胀。如本文所使用的，光致破裂物理学的时间框架指的是围绕光致破裂产生的效应，例如等离子体形成和膨胀、冲击波传播以及气泡膨胀和收缩。因此，连续脉冲被定时为使得它们快于这些效应的某些、一些元素或全部，这样可以增加体积去除和/或切割效率。因此，我们提出使用50MHz至5GHz的脉冲重复频率，这可以通过具有以下参数的激光器实现：腔体长度为3米至3厘米的模式锁定激光器。这样的高PRF激光器可以更容易地产生与允许每脉冲更低能量的位置重叠的多个脉冲以实现光致破裂。
如本文所使用的术语第一、第二、第三等是相对术语，并且必须在使用它们的上下文中来考虑。它们与时序无关，除非特别提及。因此，可以在第二切割之后进行第一切割。通常，优选地以从激光图案的后点到前点的方式发射激光发射，以避免和/或最小化由先前的激光发射产生的气泡的影响。然而，由于本文提供的各种激光发射图案，不要求遵循严格的前到后的发射顺序。此外，在白内障的情况下，从前向后发射可能是有利的，因为激光基本上不能穿透超过白内障。
可以采用区块图案。这种图案将包括立方体图案、该立方体图案的形状和尺寸的变型、同心圆柱体、径向平面、水平平面和竖直平面、部分壳体和壳体及其组合。如描述这些图案所使用的，竖直是指基本上平行于光轴，即AP轴。这些区块图案用于特定成形体积内或包括特定成形体积。因此，这些区块图案可用于提供正或负折射校正的成形体积。此外，这些成形图案可以用于导致成形结构弱化的成形体积，这导致形状改变并导致正或负折射校正。此外，成形结构弱化也可能导致调节幅度增加。
此外，这些图案可以在晶状体中的各个位置处彼此结合使用，即竖直和水平或者隔离地，即仅竖直或水平地，这些位置可以完全分离、略微重叠、重叠。此外，通过选择性地布置这些图案的放置和密度和/或主要竖直和主要水平图案的组合，可使得晶状体中的局部结构以变化和预定的量而变弱，这可导致选择灵活性和形状变化。因此，通过这种选择性放置和密度测定可以实现结构弱化。
该系统能够在角膜中进行径向切割，其位于更中心的位置并且将给予外科医生执行小于1.5-2D球面调整的能力，要么在白内障手术期间进行且带有或不带有弧形切口，要么作为单独的白内障手术之后的增强手术。该系统优选地将做出长度为1至2mm的小切口。小切口可能在在光学活性区域内或外。切口的作用是改变角膜的形状。优选地，这些可以在白内障手术之后进行，以解决或微调折射问题。这些切割优选在基质内进行。它们可能是一个、二个、三个、四个或更多个切口。优选地，它们径向均匀间隔开1mm到约1-2mm，然而可以使用更大或更小的距离。
在一些实施例中，弧形通道可以放置在基质或角膜中。这些弧形通道可以优选地在角膜之下50-300微米，或更优选地在角膜之下约200微米。所述通道可用于保持基质内角膜环以及其他现在已知或以后研发的其他环形结构。
该系统还具有在完全或部分扁平的眼睛中形成切口的功能，而在角膜切开期间避免尖锐的角度。系统可以这样做是因为它使得切口的角度成圆角。这柔化了切口的角度。通过使角度成圆角，插入角膜嵌体导致撕裂组织或需要使用更大力量的可能性较小。该系统进一步允许确定用于在平坦的、完全扁平的角膜中切割弧形通道或袋囊(pocket)的图案，其提供袋囊在组织中的特定的、预定的和均匀的放置，特别是相对于眼睛在在压平后恢复到其自然形状时与角膜表面的距离而言。因此，该系统能够具有遵循角膜外表面的曲率、角膜内表面的曲率或其他预定形状或切口的自定义袋囊和通道。这些袋囊和通道允许以微创的方式插入嵌体和基质内角膜环。
该功能还允许系统形成切口，该切口允许将基质内角膜环段插入深角膜基质，以改善近视患者的视力以及治疗圆锥角膜。
在形成角膜切口以优选地插入工具以移除晶状体而用于插入IOL的情况下，系统允许切割图案延伸到但不破坏角膜的表面。因此，一旦患者处于无菌环境中，则该系统允许空气进入切口中。然后空气将允许切口打开并且在受控区域中破坏角膜的表面。这样就不需要激光来破坏角膜的表面。
激光发射图案可以基于测量的晶状体数据和通过使用Burd建模获得的晶状体数据，在Burd等人的“调节晶状体的数值建模”(Visions Research42(2002)2235-2251)中阐述了该模型。Burd模型为前和/或后形状提供了以下算法：
Z＝aR5+bR4+cR3+dR2+f
该算法的系数列于表I中。
表I
另外，变量Z和R由附图图3限定。
系统和方法的实施例涉及晶状体的梯度折射率变化。Moffat、Atchison和Pope的Vision Research 42(2002)1683-1693显示，自然晶状体包含折射行为的梯度折射率，该折射行为遵循晶状体壳结构并且显着地有助于整体晶状体光学能力。这些还表明，随着晶状体老化而导致晶状体光学能力降低，该梯度显着减小或变平。梯度折射率随着老化的损失最可能解释所谓的晶状体悖论(Lens Paradox)，该悖论表明这样的难题，即，已知老化晶状体会长到更陡峭的曲率形状，这将导致更高的光学能力，而老化的晶状体具有与年轻晶状体类似的功率。本质上假设，由于形状变化引起的光学能力增加被梯度折射率损失引起的光学能力损失所抵消。年轻的与老化的梯度折射率行为的例子如图4A-D所示，附图提供了从同一团体Jones、Atchison、Meder和Pope的Vision Research 45(2005)2352-236的最新文章获取的数据。从这些图可以看出，老的晶状体3101在径向上具有平的折射率行为3102，而年轻的晶状体3103在径向上具有从中心的大约1.42到接近晶状体的外壳的1.38的径向缩小的折射率3104。因此，基于该数据，提出在晶状体纤维材料中产生小空隙的情况下使用光致破裂激光器，该晶状体纤维材料然后将填充有房水流体，房水流体具有较低折射率并且通过面积加权或体积加权来降低特定区域的净折射率。因此，如果在嵌套式的壳体积中布置不同的空隙密度，则这将以与年轻的晶状体类似的方式减小基本同心区域的平均折射率。
系统和方法的实施例提供梯度折射率变化，其具有放置在嵌套体积中的不同空隙密度，如图5所示。因此，提供了一系列嵌套发射图案2602和晶状体外表面2601，其中每个图案在晶状体材料中产生以递增方式的不同空隙密度。例如，如果在最密集治疗的区域中获得了额定的25％的加权效率，则以1.38的房水折射率填充该体积，其余的75％的晶状体材料的折射率为1.42，则平均得到的折射率将为0.25*1.38+0.75*1.42或1.41，我们从图4A-D可看到，这将恢复从中心到2毫米半径的梯度，这是用于视觉功能的最中心的光学区域。因此，图5示出了从晶状体中心到晶状体周边的密度增加的分布式区域治疗。
在激光系统的实施例中，提供了供接受白内障手术的患者使用的用于摘除晶状体的眼科手术激光器，所述使用将包括前囊切开术、激光晶状体粉碎术、以及在角膜中产生全厚度和部分厚度的单平面和多平面弧切/切口等等，其中每一个可以在同一手术过程中单独地或连续地实施。在系统的实施例中，锁模Yb：YAG激光器在IR范围内产生一系列低能量脉冲。优选地，脉冲频率在皮秒和飞秒范围内，例如约0.35×10-12至约2.5×10-12，并且可以为约1.5×10-12秒。波长可以为约990nm至约1200nm，优选为约1035nm。该系统设计成以最小的附带损伤通过等离子体介导的切除机制和束聚焦处的靶组织的光致破裂来切割晶状体、晶状体囊和角膜组织。通过计算机控制的扫描激光束聚焦的位置，在目标位置以三维图案产生精密切口。激光能量通过一次性的患者接口装置(PID)传输到眼睛，该装置由负压吸引环和开口环臂组成，负压吸引环被固定至眼睛并且是允许激光通过折射率匹配单元耦合至眼睛的精密石英玻璃窗口，开口环臂扩展并锁定到负压吸引环中，从而在整个手术过程中固定眼睛。折射率匹配光耦合允许将聚焦的激光脉冲精确地传输到自然晶状体内的目标位置。
激光系统的实施例可以包括以下：脉冲激光器，用于使自然晶状体光致破裂或切割自然晶状体、晶状体囊和/或角膜以进行治疗；光束传输系统，用于将激光脉冲传输到晶状体、晶状体囊和角膜内的目标位置；可移动光学头，以允许激光器移动到一定的位置来对接患者接口装置；患者接口装置和可控力对接机构，其对患者的眼睛进行定位和机械稳定；生物测定成像系统，用于测量晶状体和角膜的位置和形状以及白内障程度和位置，使得可以准确地布置光致破裂图案；相机系统，用于在眼睛对接操作期间向用户提供眼睛的视图，以提供用于虹膜配准的高分辨率虹膜图像，以及提供晶状体和角膜的不间断快照而允许系统和用户监视激光治疗；运动系统(locomotion system)，允许在手术室或设施内对系统进行机动或被动重新定位；内置测试(BIT)功能，以在使用之前验证系统性能；软件控制系统，用于控制激光、射束传输、患者定位以及生成和存储患者和治疗信息；以及用户界面，以允许用户管理系统的所有方面；以及无线网络接口，以支持远程诊断、在线购买程序证书和导入/导出患者诊断和治疗数据。
在系统的实施例中，所述系统具有温度稳定硬件和软件以控制温度敏感系统、部件和设备的温度。例如，电阻加热器和硬件控制回路可用于将相机机架保持在恒定温度下。这提供了一些益处，包括系统预热时间的减少、工作温度范围的增加和测量精度的提高。在优选实施例中，使用双重冗余温度传感器和安全特征来检测、减轻和控制有问题的温度状况，例如加热器故障、缺热、过热和控制器失控。
在系统的实施例中，提供了材料特性确定计算组件；例如生物测定确定系统或生物测定系统。材料特性确定组件具有确定眼睛结构的材料特性的能力，例如浑浊度、密度、韧性、弹性。该材料特性确定组件还能够针对眼睛结构内的离散区域(例如体积)进行这些材料性质确定。因此，例如可以确定眼睛的晶状体的各个区域的密度。优选地，可以确定具有该材料特性的晶状体的该区域的材料特性和绝对位置(即相对于激光束路径和治疗激光束的位置)以及相对位置(即与其他结构的距离，例如距离AP轴、晶状体囊或两者的距离)。可以确定小于约100mm3、小于约50mm3、小于约20mm3、小于约10mm3、小于约1mm3的体积的材料特性，应当理解，构想了更大或更小的体积。因此例如，生物测定系统可以确定白内障和围绕白内障的晶状体材料的不同部分的密度。生物测定系统可以通过计算将密度确定与白内障的等级或其他度量相关联。密度确定可以基于或由材料的浑浊度导出。
该系统可将白内障归为五个等级之一。它们是1)检测不到核的白内障，2)可检测到核但核不致密的白内障，3)具有致密核的白内障，4)具有非常致密核的白内障，以及5)没有光可透射通过材料的白内障。当对白内障分级时，系统确定这些等级之间的边界是基于系统检测到的白内障位置和光散射程度，如由系统检测并由系统本身的成像软件处理的。优选结合形成从眼睛获取的晶状体部分使用数据的理论模型以及基于理论眼睛模型的算法的使用来进行该分级。因此优选地，使用实际的、观察到的散射的分级系统优选地通过与晶状体有关的计算和建模的信息来增强。
白内障的等级将帮助系统确定能够用于提供去除材料所需的最小量的光致破裂的功率、重复频率和脉冲宽度。因此，提供了自定义的激光传输图案，包括针对各种白内障密度的自定义脉冲长度重复频率和功率，其中较致密的材料具有较大的功率，而较不致密的材料需要较小的功率。在下文中描述了部分地基于白内障等级的这些自定义的激光传输图案的产生。
一旦白内障已经被分级了，激光发射图案就可以传输到眼睛、特别是眼睛的晶状体。激光发射图案可以包含在系统的控制系统的存储器中，并且可以由控制系统基于生物测定确定来选择，可以由医生基于生物测定确定来选择或者以两者组合的方式来选择。例如，控制系统可以基于系统对白内障的分级来建议激光图案，医生具有接受和使用系统建议的能力。以这种方式，至少部分地基于晶状体材料特性的生物测定来对激光系统分级并且提供激光发射图案。
此外，激光图案发射的激光发射可以具有不同的功率、间距以及它们的组合和变型。例如，可以改变激光束的功率，使得预定的激光发射图案包括在该图案内的激光发射的预定激光功率。此外，在光致破裂过程中，可以改变激光发射间距、功率以及它们的组合和变型。例如，以这种方式，较高的激光功率、较大的发射密度以及它们的组合和变型可以用于较致密的晶状体中的区域，而较低的激光功率、较不密集间隔开的激光脉冲以及它们的组合和变型可以用于较不密集的区域。较不密集的区域可以例如位于晶状体囊附近。以这种方式，优选地利用单个治疗激光器的系统能够将具有较高激光功率的激光发射(和发射图案)传输到较高密度的晶状体的区域，并且将另一个激光发射(和发射图案)传输到较低密度的晶状体的不同区域。优选地，可以通过材料特性确定计算组件来确定较致密区域及其相对和绝对位置，例如生物测定确定系统或生物测定系统。应当理解，该组件可以是激光系统的组成部分，可以是单独的独立系统，以及它们的组合和变型。
因此，生物测定确定系统可以确定并提供关于晶状体的材料特性以及晶状体的特定区域中的材料特性的信息，然后该信息可以全部或部分地形成为激光发射图案的传输(包括以一定功率发射的激光功率)根据。以这种方式，呈激光图案的激光发射的激光功率可以与晶状体的材料特性相匹配。
在集成到激光系统中的生物测定系统的实施例中，生物测定系统具有光学成像计算机(例如，硬件、处理器、软件)，该光学成像计算机可包含在激光系统的控制系统中或者是激光系统的控制系统的一部分，或者可以是执行晶状体密度的分析的单独的或整体的处理和计算单元。晶状体密度图像的分析(优选地，其可以在对接PID期间执行)允许系统选择外科医生的预定治疗图案，例如，外科医生可以具有一个、两个、三个、四个或更多个外科医生预定治疗图案。这通过尽可能减少外科医生在手术过程期间响应于观察到的晶状体密度调整手术图案的需要来减少患者对接时间。优选地，该系统使得外科医生能够对要使用的精确手术图案进行最终确定/确认。
在实施例中，激光系统具有对接辅助组件或系统，其提供在对接期间对系统图像(例如从生物测定系统获得)的实时图像处理的能力，以确定相对于最佳对接位置的角膜位置。当角膜处于最佳对接区域内时，提供指示器，例如视觉指示器，例如黄色角膜顶点参考线变为绿色。以这种方式，该系统向外科医生提供视觉反馈。
在系统的实施例中，能够基于由生物测定系统提供的信息辅助对接。在对接辅助系统的实施例中，在对接过程期间进行角膜的生物统计系统图像的实时图像处理。该系统跟踪角膜顶点，并通过诸如视觉指示器的指示器(例如使得GUI、显微镜或观察者中的引导线从黄色切换到绿色)而向外科医生通知适当的放置。如果外科医生在对接方面对系统确定进行不正确的选择(基于系统确定)，例如在选择“对接完成”而系统信息表明并非如此时，将出现警告信息，指示对接太高或太低，并且指导外科医生调整对接。如果根本没有检测到角膜，外科医生可以继续使用当前支持的对接过程；然而，在继续之前，将提供警告信息来验证对接高度是否正确。
在系统的实施例中，能够基于由生物测定系统提供的信息进行自定义破碎。在具有自定义破碎能力的系统的实施例中，图像处理功能分析晶状体图像密度并将其分类为四个类别之一。在实施例中，外科医生将已经预先定义要用于每个类别的自定义外科手术图案。自动选择与生物测定系统算法识别的分类匹配的图案。优选地，外科医生然后可以基于他自己对图像的判断或任何先前的诊断来接受或改变所选择的图案。
在激光系统的实施例中，使用了虹膜定位系统或组件。虹膜定位系统，例如，美国专利申请14/444,366(其全部公开内容以引用的方式并入本文中)公开和教导的虹膜定位系统提供了改进的人体工程学，系统借此分析虹膜的实时图像，并且将该图像与由诊断系统提供的患者虹膜的图像旋转匹配(即“定位”)。这允许系统自动将部分厚度弧形切口的轴旋转到由诊断系统指定的散光轴。这通过不再需要外科医生手动旋转治疗图案以与墨水标记对准来减少患者对接时间。优选地，该系统使得外科医生能够对弧形切口的自动布置进行最终确定、调整或确认。
如图8中示意性示出，激光治疗系统100包括激光源102、激光光学器件103和与其通信的激光控制系统104。激光源102产生治疗激光束106，该激光束106经由光学器件103被引导到患者眼睛108。激光束106用于对眼睛108实施各种医疗手术过程，例如囊切开术、晶状体破碎术以及角膜切口。控制系统104通过其与光学器件103和激光源102的通信来控制激光束的多个参数，诸如方向、脉冲宽度和脉冲频率。在美国专利8,262,646和8,465,478(其全部内容通过引用并入本文)中公开了可能的激光源102、光学器件103和激光控制系统104的示例。
与激光源102和激光控制系统104通信的是分析器110。分析器110包括照明眼睛108的光源112。一个或多个检测器或相机114接收从眼睛108反射的光并产生眼睛108的图像。眼睛108的一个图像是预治疗图像，因为它是在患者眼睛108经受治疗激光束106之前拍摄的。眼睛108的第二图像是治疗图像，并且大体上是在由治疗激光束106治疗眼睛108时拍摄的。预治疗图像和治疗图像被存储在诸如存储器116的记录介质中，并且在处理器118中进行处理，处理器118与控制器104、存储器116和光源112通信。可以使用的分析器110的示例是由总部位于日本的Topcon生产的Topcon CA-200F角膜分析仪。
处理器118执行存储在存储器116中的指令，以便用一种与现有算法所用的方式截然不同的方式执行算法。这里所提出的算法是一种全局相关算法，其中配准是基于为预处理和治疗图像而定义的相关函数，而无需选择虹膜中的特定点。在操作中，分析器110在药物引起扩张之前，对眼睛108成像。然后使用激光源102和激光控制系统104对眼睛108进行激光手术(例如白内障手术)。图9示出了以下用于过程或算法200的基本步骤/流程：
202-检测两个图像中的瞳孔-虹膜和虹膜-巩膜边界以及任何眼睑干扰；
204-过滤和展开两个图像中的虹膜；
206-将展开的图像从像素表示转换为特征表示，其中每个像素产生一
个特征向量；
208-测量每个可能的旋转角的特征图之间的全局相关强度；
210-采用具有最强相关的角度；以及
212-相应地转动坐标系。
在操作中，与上述流程202-212相关的算法作为计算机可执行的指令存储在存储器116中，其中处理器118执行这些指令以处理预治疗和治疗图像以产生能够校正治疗激光束朝向的信号。该信号被发送到控制器104，控制器104控制光学器件102和激光源103以产生朝向正确的激光束106。
边界检测–流程202
最容易找到的边界是瞳孔-虹膜边界，因为这个边界非常明显而且瞳孔本身是均匀的黑色。首先利用直方图方法逼近中心来建立边界椭圆拟合，从该中心对利用标准的Canny算法提取的边缘进行径向边缘滤波，利用RANSAC算法提取多达4个圆，并将相匹配的圆组合成一个椭圆拟合。用另外一种算法进一步对结果进行微调，该算法基本上就是Active Contours或Snakes的简化实施。该算法在将图像和先前建立的椭圆拟合输入到瞳孔边界时进行，并且在几个θ值处“探查(exp lores)”边界附近的图像，对于每个θ找到图像中强度值梯度的径向分量最大化的位置。这将构建一组在极坐标中逐点描述边界点的点(原点依然是先前建立的椭圆的中心)。然后在这组点上进行简单的高斯平滑以实现连续性。接下来将这组平滑后的点作为瞳孔边界。
为了在图10中的诊断图像中找到虹膜-巩膜边界，例如使用圆弧样条算法，该算法遍历适当限制的三维参数空间(圆的中心和半径)分别处理不同的角域，力图使圆弧样条的梯度和向外法线之间的点积最大化。基本算法结构可以表述为：对于中心和半径的每个选择，形成一个圆，并根据渐变的径向分量为每个角域分配该圆的分数；其中对于用该圆获得的分数高于该角域的先前得分的每个角域，存储新的高分数和使其得到该分数的圆。这产生一组圆弧样条，然后过滤这些圆弧样条，去除与其他样条拟合地不好的样条。图10中的图像使用了八个样条，因此，渲染八个独立的45度角域。
为了在治疗图像中找到虹膜-巩膜边界，通过根据两个相机的不同分辨率缩放椭圆的两个半径而将描述诊断图像中的角膜缘的椭圆转移到治疗图像，假设在放置椭圆轴时没有进行循环，并且假设在治疗图像中，角膜缘将与扩张的瞳孔大致同轴。这构成了很好的初始近似，然后通过首先使用用于瞳孔边界的相同的Snakes算法，然后将椭圆拟合到所得到的一组点来进行改进。
通常，在诸如分析器110的诊断装置拍摄的图像中会有一定程度的盖住了虹膜的一部分的眼睑或睫毛干扰。如图13(a)所示，为了在配准算法中考虑这些区域，必须在从分析器110获得的图像中分割眼睑/虹膜边界。分割的第一步是检测图像中的所有小的闪光，因为在眼睑/虹膜边界附近会有几个这些小的闪光。接下来，应用经验参数化的高斯差分(DOG)滤波器以从图像中去除眼睑/虹膜边界(即，包含边界的区域变暗)，并将图像(a)从图13转换成图13(b)的图像。然后将图像转换为反转的二进制图像-将低于某个阈值的所有像素变成白色，并且所有其他像素变成黑色，得到图像13(c)。然后将属于小闪光的像素“填入”(即，变成白色)。所得到的图像具有非常厚的白色边缘，表示眼睑或睫毛对虹膜的干扰，以及一些外来的较小的白色边缘。然后通过利用积分图像概念的新型算法将这些无关的边缘滤出，产生图13(d)中的图像。基本概念类似于通常用于消除小外部的边缘簇的经典的“腐蚀(erode)”算法，不同之处在于，由白色像素的“邻域”中的平均强度而不是其白色的邻域的数量决定是否被保留或删除该像素。“邻域”根据对眼睑的预期而成形。眼睑可以由低曲率圆形表示，该第曲率圆形可以通过“梯形顶部”形状粗略地近似。因此，每个像素有三次通过整体图像测试的机会：如图11所示，一个水平矩形，一个对于两个倾斜45°的平行四边形中的每一个。
如果在这三次测试中的任一个中满足最小平均强度的阈值，则该像素保持为白色；否则像素变黑。然后，应用圆形掩模来遮蔽那些太靠近要考虑的图像的顶部和底部边界的区域，应用经典腐蚀算法来淡化眼睑/睫毛干扰区域，并且去除任何持续的留存的不想要的边缘，产生图13(e)中的图像。首先使用新型的“腐蚀式”算法的原因是因为这里描述的“腐蚀式”算法消除了绝大多数的不想要的边缘，同时基本上完全不影响感兴趣的边缘的完整性，使得经典的腐蚀算法可以简单地完成工作。如果跳过该算法仅使用经典的腐蚀算法，则不可能具有消除所有外来边缘的阈值，而不会消除大块的眼睑/睫毛干扰区域。基本上，这种算法允许去除或滤除微小的外来边缘和淡化厚边界的去耦合。
最后，将自下向上的过滤器应用于上眼睑区域，得到图13(f)的图像并且将自上向下的过滤器应用到下眼睑区域，并且在所得图像上使用RANSAC圆查找算法来提取每个眼睑的最佳圆。RANSAC算法仅限于瞳孔上方的上眼睑区域和瞳孔下方的下眼睑区域(换句话说，瞳孔被遮住)。如果RANSAC不能找到至少包含经验确定的像素数的曲线，则假定没有(或仅有可忽略的)眼睑干扰。如果发现眼睑干扰，则可以从虹膜巩膜边界检测算法和配准算法中遮盖干扰区域。眼睑/睫毛干涉检测的结果示于图14A-B。
过滤和展开虹膜-过程204
扩张期间的虹膜通过橡胶片模型模拟，使得非扩张的眼睛中的虹膜基本上是扩张眼中的虹膜的展开版本。在该模拟中，执行伪极映射以将虹膜展开成矩形图像，其中尺寸表示与内(瞳)边界的角度和距离。如果边界检测是完美的，那么该图像的顶行将完美地表示瞳孔边界，底行将完美地表示巩膜边界。用于填充展开图像中的每个像素的平均区域的大小随着距离瞳孔中心的距离而线性增加。显然，这种方法会导致技术上的信息丢失，信息损失量随着与瞳孔中心的距离而增加。然而，这种损失没有任何明显的影响，实际上在这些图像上而不是原始图像上运行配准算法，能够获得更干净的实施和更快的运行时间。
在激光系统的一个实施例中，首先通过无线网络从角膜地形图仪导入患者的诊断数据来实现虹膜定位。导入的数据包括相对于患者虹膜图像的散光轴。沿着激光束路径的这种光学组件系统同样产生虹膜的图像。软件算法旋转图像以找到虹膜特征与虹膜的诊断图像相关性最高的位置。一旦找到了，散光轴可相对于激光系统确定，并且可相应地调整治疗切口轴。该特征无需将治疗轴手动调整到由外科医生所作的墨水标记的位置并且缩短了手术时间。优选地，该系统使得外科医生能够进行最终确定以批准或推翻弓形切口的虹膜定位特征的落点。
在激光系统的一个实施例中利用了目标损耗检测系统。该系统可以检测与系统的P ID，对接和其他功能相关的水的损耗，吸入损耗或不利条件。在该系统的一个实施例中，系统连续地分析图像以获得其特征、条件、指示等，这些特征、条件、指示是已知的吸引环与眼睛分离和/或PID失水的前兆。该系统可以提供报警、指示，可以停止治疗、以及上述各项的组合和变化。
在激光系统的实施例中，通信网络与激光系统一起使用。以这种方式，激光系统可以是网络的一部分，其中激光系统与系统的其他部件通信，系统的其他部件可以是例如医疗记录存储装置，例如数据存储装置、存储器和服务器、计费系统、企业数据系统、激光系统制造商、经销商或服务商的系统。这些网络和系统的实施例可以是例如集成系统、具有子系统的系统、部分集成的系统、作为分布式控制网络的系统、作为控制网络的系统和独立系统、以及这些和其他配置的组合和变化。这些系统可以是无线的、有线的以及它们的组合和变体。网络和系统可以是例如基于以太网的网络、无线网络、专用或指定的基于自动化和控制的网络、例如采用可商用的协议、光纤网络以及这些和其他类型的自动化数据的组合和变体、数据管理、计费和控制网络。可以沿着这个网络提供激光软件的升级。并且数据可以向网络上的各个位置推送或从网络的各个位置获取。
在激光系统的网络系统的实施例中，激光系统中包括无线以太网路由器。这可以是例如用于在激光系统和网络服务器之间进行通信的商用的现成设备，或者位于不同位置的服务器，包括位于手术设备处，诸如医生办公室或激光系统的使用位置的网络服务器。无线路由器支持例如以下功能：
远程诊断：将系统日志自动传输到激光系统供应商的服务器(例如，制造商的服务器、服务提供商的服务器或其他实体，以升级、操作、服务和维护激光系统)以允许进行访问和诊断。手动传输(仅通过用户请求)加密的病人/程序数据，以支持系统性能分析。优选地，在传输之前移除患者标识。优选地，激光系统包含远程诊断的能力，远程诊断可以与主要的外科手术应用程序分开执行。
证书购买：通过例如用户界面直接访问供应商的服务器来在线购买程序证书。优选地，这提供了激光系统用户私人数据的安全通信的能力。
患者/诊断数据导入：为了支持综合办公室环境患者数据，包括来自角膜地形图的诊断数据，以及手术治疗方案可以从诸如单独的网络存取存储(NAS)设备的存储设备导入。这支持离线患者计划，通过消除手术时的手动数据输入，提高吞吐量并减少人为错误。患者数据导入具有允许系统检测是否正在为患者使用适当的治疗方案的附加功能。具体来说，系统可以使用导入的数据，包括先前获取的有关患者虹膜的数据，以确定被扫描的虹膜是否属于该治疗计划制定时的目标患者。该系统还可以将患者的病史上传并进行交叉检查作为额外的保护措施。如果患者的虹膜与治疗计划中存储的虹膜不匹配，系统可能会提醒外科医生或以其他方式阻止手术发生。
病人治疗数据导出：为了支持集成的办公环境，患者的治疗数据可以输出到一个单独的网络接入存储(NAS)设备。此外，数据的硬拷贝可以发送到位于网络上的无线打印机设备。某些实施例使得可以自动为患者及其针对该过程的保险开账单。在上述实施方案中，在所述实施例中，联网系统将使用在手术期间获得的数据以及患者的履历数据和病历来自动向病人的保险提供者，医疗保险(Medicare)和/或医疗补助(Med icaid)收费。
在激光系统的一个实施例中，优选地在制定治疗方案时，系统使得外科医生能够选择是否要像现在那样根据生物测定法和其他患者因素来计划弓形切口并且将该方案保留在激光系统中或者通过网络与激光系统相关联的存储设备中。
在该特征的一个实施例中，有一个具有计划图形的GUI，其使得操作者，例如外科医生，能够计划弓形切口以及其他切口和程序，其中包括导入生物测量值测量结果到弓形切口GUI，如计划表。弓形切口计划表可包括由外科医生输入的参数，以基于个体患者生物测量以及由外科医生定义的其他因素定义外科医生预期的弓形切口的位置、深度和范围。除了其他方面，该程序使得外科医生能够通过将生物特征测量导入弓形切口计划页来减少转录错误的可能性，并允许外科医生基于这些测量来定义其弓形切口的位置、深度和范围。此外，弓形切口设计能力、存储能力和两者的结合使得外科医生能够保留他们的个人计划供以后使用。除了其他方面，这种能力通过减轻、减少和优选地避免在每次手术之前重复输入相同参数的需要而提高了手术室效率。可以存储和利用的其他信息可以包括优选的透明角膜切口尺寸或晶状体囊切开直径信息。
此外，如图20A、21A和22所示，系统允许使用规划表告知外科医生角膜中弓形切口的位置，以解决由外科手术(如白内障手术)引起的陡轴变化引起的诱发散光。这些计划表可以是诺谟图，包括但不限于Johnson和Woodcock诺谟图。此外，可以预期机器学习可以应用于从计划表获得的信息，使得机器能够优化表和过程。这在应用于具有某些特征的群体的情况下具有特别的优点。。
图6A-D，20B-E和21B-E表示GUI的实施例，该GUI与规划表一起使用以协助外科医生制定手术方案。
在外科医生表GUI的实施例中，系统利用触摸屏。因此，例如，如图6E所示，一旦这些点已被添加到调节器表中，操作者(例如外科医生)能够在触摸屏上将调节器值拖放到其期望值。
在外科医生表GUI的实施例中，系统使得外科医生能够根据需要输入附加调节器。例如，外科医生调节器屏幕不会被预先填充，由外科医生添加调节器。图6F-G示出了外科医生如何根据需要添加额外的调节器的例子。图6F包含空白的调节器表，例如，在左侧未填充和已填充屏幕上，例如，图6G的右侧显示了具有年龄调节器的填充区域。
图7中示出了利用激光系统的网络系统的实施例。该实施例是无线网络，其中LENSAR激光器701与Wi-Fi路由器702通信701a。这可以是以太网或Wi-Fi连接。路由器702又与Cassini角膜地形图仪703、QNAP服务器704、打印机705和OR显微镜706通信。路由器分别沿着通信路径703a、704a、705a和706a链接到这些设备。该通信也可以通过Wi-Fi连接或以太网链路完成。可以通过使用USB记忆棒707在LENSAR激光器701和Cassini角膜地形图仪703和OR显微镜706之间交换数据。本领域普通技术人员将理解，该网络可以可选地包括在医院中使用的其他装置或医疗机构，包括个人电脑或移动设备。网络可以从远程服务器下载病人的病史和/或将病人的病史上传到远程服务器。这些信息可以包括先前获取的关于患者虹膜的数据，并且可以供系统使用以确保扫描的虹膜属于该治疗计划制定时的目标患者。本领域技术人员知晓该网络中的设备可以有其他的组合。
在网络的一个实施例中，可防止来自可能在激光系统附近运行的其他无线网络或无线设备的干扰或激光系统的无线的中断。防止这些网络和设备干扰或以其他方式意外地或无意地影响激光系统和激光系统网络。在用于激光手术系统的无线网络的示例的优选实施例中，无线技术可以是IEEE 802.11n Wi-Fi，其提供600兆比特每秒(Mbps)的最大净数据速率，并且向后兼容IEEE 802.11g Wi-Fi以及IEEE 802.11 b。也可能使用其他Wi-Fi技术、数据速率和功能。
可以例如通过具有相对于尺寸相对较小的每个患者数据而言丰富的带宽，使用TCP/IP，以及有线数据传输或通过USB记忆棒的数据传输的备用配置的可用性来维持实施例中的服务质量(QoS)。此外，在优选的实施例中，所有无线导入功能、证书购买和远程诊断仅在操作者(例如外科医生)请求之后发生。类似地，在一个实施例中，输出功能，包括打印，优选为仅在程序完成之后才发生。在一个实施例中，在扫描或治疗患者期间不发送或接收无线数据。应当理解，可以利用这些通信特征和安全保护，其他通信特征，其他安全保护和其他协议，以及以上各项的变化和组合。
提供了一种用于增加自然晶状体材料的调节幅度和/或改变折射力的系统和方法。通常，提供了用于将激光束以多个截面样式传送到眼睛的晶状体导致晶状体的成形结构弱化的方法和系统。
提供了一种用于软化、切片和切割天然晶状体的系统和方法。通常，该系统包括激光器，用于传送激光束的光学器件和用于以特定样式将激光束传送到晶状体的控制系统。还提供了一种用于确定晶状体相对于激光器的形状和位置的装置。还提供了一种用于以预定的发射图案将激光束传送至眼睛的晶状体的方法和系统，其利用形成壳切割、部分壳切割、激光缝合切割和/或体积形状去除的一系列发射，其中可以基本上遵循晶状体的缝合层的形状。
因此，提供了用于以多个截面样式将激光束传送到眼睛的晶状体的方法和系统，使得激光束以第一预定样式朝向眼睛的晶状体的第一部分并且激光束以与第一样式不同的第二预定截面样式指向眼睛的晶状体的第二部分，其中第一和第二截面样式的组合和配置导致晶状体的成型结构弱化。
还提供了一种用于向眼睛的晶状体的不同部分提供导致镜片的成形结构弱化的第一和第二截面样式的方法和系统，例如对晶状体的选择性切割、切片及其组合。
此外，可以改变第一和第二发射图案传送的定时，使得第一和第二发射图案被组合成单个样式，在第二发射图案之前将第一发射图案传送到晶状体，第二发射图案在第一发射图案之前传送到晶状体，第一和第二发射图案的传送穿插进行，例如，第一发射图案的一次或多次发射之后是第二发射图案的一次或多次发射，然后是第一样式的一次或多次发射。
因此，提供了用于将激光束以多个截面样式传送到眼睛的晶状体的方法和系统，使得激光束在第一预定截面样式中朝向眼睛的晶状体的第一部分并且激光束以与第一样式不同的第二预定截面样式指向眼睛的晶状体的第二部分，其中第一和第二截面样式的组合和设置导致晶状体的成形的结构弱化。
屈光不正的变化可以是已经确定的预测误差或实际误差。此外，可以改变第一和第二发射图案传送的定时，使得第一和第二发射图案被组合成单个样式，在第二发射图案之前将第一发射图案传送到晶状体，第二发射图案在第一发射图案之前传送到晶状体，第一和第二发射图案的传送穿插进行，例如，第一发射图案的一次或多次发射之后是第二发射图案的一次或多次发射，然后是第一样式的一次或多次发射。
还提供了一种用于确定眼睛晶状体中与屈光度治疗有关的屈光不正的调整方法和系统，该方法和系统包括用于将激光传送到眼睛的晶状体以提高晶状体的调节幅度的第一发射图案，用于将激光传送到眼睛的第二发射图案，使得第二发射图案至少部分地基于第一发射图案引起的任何折射误差的变化，其中第一发射图案被传送到晶状体，通过在传送第一发射图案之后观察晶状体来确定折射率误差的变化，并且然后至少部分地基于所述观察到的折射改变来选择第二发射图案。因此，第二发射图案可以被传送到眼睛的晶状体或眼睛的角膜。此外，用于传送第一发射图案的激光器和用于传送第二发射图案的激光器可以不同。如本文所使用的，除非另有具体规定，用于描述“第一发射图案”和“第二发射图案”的术语“第一”和“第二”不涉及激光器的定时，样式序列或类似或差异。这些术语仅表示有两种样式，一种样式可能与另一种样式不同。
提供了一种用于以多个样式将激光束传送到眼睛的晶状体的系统和方法的实施例，该系统和方法通常包括提供激光器，提供用于将激光束从激光器引导至眼睛的晶状体的光路，将具有第一样式的激光束引导至以眼睛的晶状体的第一部分，其中第一样式通常遵循眼睛的晶状体的外表面的形状，以及将具有第二样式的激光束引导至眼睛的晶状体的第二部分，第二样式覆盖眼睛的晶状体的第二部分的特定体积，并且其中第一样式与第二样式的关系为第一样式位于晶状体内比第二样式更靠近晶状体外表面的位置；并且第一和第二样式都位于眼睛的晶状体内使得它们避开了眼睛的晶状体的中心部分。在该系统和方法中，第二样式可以是立方体，第一发射图案可以是多个嵌套的外壳，第一发射图案可以包括跟随眼睛的晶状体前表面的多个嵌套外壳，或其他组合以及本文公开和教导的样式。这些发射图案还可以以随机的方式传送到眼睛的晶状体。这些发射图案还可以具有回避的中心区域，其中回避的中心区域的中心大约位于晶状体的光轴上并且其宽度约为1mm，其中回避的中心区域为大约以晶状体的光轴为中心的圆柱形并且直径大于1mm，其中回避的中心区域的中心大约位于晶状体的光轴上并且其宽度约为1.5mm，其中回避的中心区域为大约以晶状体的光轴为中心的圆柱形并且直径大于1.5mm，其中回避的中心区域的中心大约位于晶状体的光轴上并且其宽度约为0.2mm-4mm，其中回避的中心区域为大约以晶状体的光轴为中心的圆柱形并且直径约为0.2mm-4mm，其中回避的中心区域为大约以晶状体的光轴为中心的圆柱形并且直径约为0.2mm-4mm，其中回避的中心区域大约以晶状体的光轴为中心并且其直径约为0.5mm-3mm，其中回避的中心区域为大约以晶状体的光轴为中心的圆柱形并且直径约为2mm，并且其中第二样式不同于第一样式以及其它样式。这些发射图案可以进一步以随机的方式传送到眼睛的晶状体。
除了说明书中所公开的这些附图中所示的实施例以外，本说明书中阐述的装置、系统、激光发射图案、活动和操作的各种实施例可以与各种测量、诊断、手术和治疗激光系统一起使用，或由这些系统使用。本说明书中阐述的装置、系统、激光发射图案、活动和操作的各种实施例可以与以下应用一起使用：未来可能开发的其他测量、诊断、外科和治疗系统；现有的测量、诊断、手术和治疗激光系统，其可以基于本说明书的教导进行部分地修改；以及其他类型的测量、诊断、手术和治疗系统。此外，本说明书中阐述的装置、系统、激光发射图案、活动和操作的各种实施例可以彼此以不同的组合使用。因此，例如，可以使用本说明书的各种实施例中提供的配置；并且本发明的保护范围不限于特定实施例、示例或特定图中的实施例所阐述的某个特定实施例、配置或布置。
在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以其他不同于本文具体公开的形式来体现。无论从哪方面来看，上述的实施例仅应被视作说明性的而非限制性的实施方式。

Claims (12)

1.一种用于实施激光白内障手术的系统，其包括：用于确定眼睛结构的材料特性的装置，用于至少部分地基于所确定的材料特性提供治疗激光图案的装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括无线网络。
3.一种确定激光发射图案的方法，所述激光发射图案包括具有不同功率的激光发射，所述方法包括：
a.确定自然晶状体的第一区块的材料特性；
b.确定所述自然晶状体的第二区块的材料特性；
c.重复步骤b多次(n)，以确定所述晶状体的n-2个区块的材料特性；
d.选择即将以一定的激光图案被传输到所述区块中的至少一个区块的激光发射的激光功率，其中所选择的激光功率至少部分地基于所确定的材料特性。
4.根据权利要求3所述的方法，其中n＝4。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述确定步骤包括拍摄所述自然晶状体的平面图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述材料特性是浑浊度。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述材料特性是密度。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述材料特性是白内障级别。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述治疗激光器能够提供不同功率的激光发射，所述激光发射能够诱导LOB。
10.根据权利要求3所述的方法，还包括对白内障进行分级。
11.一种用于实施激光白内障手术的系统，其包括：用于确定眼睛的结构的材料特性的装置，其中所述结构包括白内障并且所述材料特性包括多个预定的白内障级别之一；和用于至少部分地基于所确定的材料特性提供治疗激光图案的装置，其中所述激光图案针对白内障等级是预定的；以及，其中所述多个白内障级别选自五个等级；其中一级由检测不到核的白内障组成，二级由可检测到核但核不致密的白内障组成，三级由具有致密核的白内障组成，四级由具有非常致密核的白内障组成，五级由没有光可透射通过材料的白内障组成。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统还包括无线网络，并且能够访问患者EMR和能自动向所述患者及针对该过程的保险开账单。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3318227B1 (de) * 2016-11-04 2019-01-09 IROC Services AG System für die fragmentierung eines augenlinsenkerns
CN111134613B (zh) * 2019-11-21 2022-04-05 明灏科技（北京）有限公司 一种基于图像识别的角膜塑形镜验配方法及系统
AU2021316903A1 (en) * 2020-07-31 2023-02-02 Alcon Inc. Systems and methods for eye cataract removal
CN115969311A (zh) * 2023-03-09 2023-04-18 汕头大学·香港中文大学联合汕头国际眼科中心 一种激光囊膜切开术辅助系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5439462A (en) * 1992-02-25 1995-08-08 Intelligent Surgical Lasers Apparatus for removing cataractous material
US6566627B2 (en) * 2000-08-11 2003-05-20 Westar Photonics, Inc. Laser method for shaping of optical lenses
US8394084B2 (en) * 2005-01-10 2013-03-12 Optimedica Corporation Apparatus for patterned plasma-mediated laser trephination of the lens capsule and three dimensional phaco-segmentation
CN101553280A (zh) * 2005-09-19 2009-10-07 眼科医疗公司 用于产生处理图案的系统和方法
US9375349B2 (en) * 2006-01-20 2016-06-28 Lensar, Llc System and method for providing laser shot patterns to the lens of an eye
US10842675B2 (en) * 2006-01-20 2020-11-24 Lensar, Inc. System and method for treating the structure of the human lens with a laser
US10213340B2 (en) * 2006-01-20 2019-02-26 Lensar, Inc. Methods and systems to provide excluded defined zones for increasing accommodative amplitude
US8262646B2 (en) * 2006-01-20 2012-09-11 Lensar, Inc. System and method for providing the shaped structural weakening of the human lens with a laser
US8088124B2 (en) * 2007-01-19 2012-01-03 Technolas Perfect Vision Gmbh System and method for precise beam positioning in ocular surgery
US20080184629A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Kruk Paul G Gutter and Siding Protection Device and System
CN101631522B (zh) * 2007-03-13 2014-11-05 眼科医疗公司 用于创建眼睛手术和松弛切口的装置
US8480659B2 (en) * 2008-07-25 2013-07-09 Lensar, Inc. Method and system for removal and replacement of lens material from the lens of an eye
DE102009012873B4 (de) * 2009-03-12 2021-08-19 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmologisches Lasersystem und Steuereinheit
US8465478B2 (en) * 2009-07-24 2013-06-18 Lensar, Inc. System and method for performing LADAR assisted procedures on the lens of an eye
US10684449B2 (en) * 2011-04-01 2020-06-16 Lensar, Inc. System and method for laser generated corneal and crystalline lens incisions using a variable F/# optical system with aspheric contact interface to the cornea or rotating and adaptive optics
US20130103012A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Robert Edward Grant System and Method for Obviating Posterior Capsule Opacification
US9066784B2 (en) * 2011-12-19 2015-06-30 Alcon Lensx, Inc. Intra-surgical optical coherence tomographic imaging of cataract procedures
JP6264770B2 (ja) * 2013-08-01 2018-01-24 株式会社ニデック 眼科用レーザ手術装置

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