CN117729906A - 使用凸起接触表面形成角膜内切口的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于对眼睛进行激光手术的眼睛治疗系统，其包括激光光学系统。激光光学系统包括用于在眼睛角膜内三维扫描激光的激光束焦点的扫描系统。激光光学系统还包括聚焦光学系统。扫描系统位于激光源和聚焦光学系统之间的激光束的光路中。该眼睛治疗系统还包括接触元件，该接触元件位于聚焦光学系统和眼睛之间的激光束的光路中。接触元件具有用于接触眼睛角膜的接触表面。接触表面的至少一部分具有朝向角膜凸起的形状。

Description

使用凸起接触表面形成角膜内切口的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于在眼睛的角膜内形成切口的系统和方法。具体而言，本发明涉及用于将激光施加到暴露的基质表面上以形成铰接瓣或基质内微透镜的系统和方法。

背景技术

激光辅助原位角膜磨镶术(LASIK)是最常见的激光手术之一。手术包括形成铰接的角膜瓣。瓣的铰链允许向后剥离瓣，以建立到基质组织的通路，该基质组织将使用准分子激光束进行消融，该准分子激光束以校正屈光不正的图案直接聚焦到暴露的角膜基质上。

在既定的瓣形成手术中，使用机械微型角膜刀(其具有设计用于切割铰接瓣的振荡刀片)或聚焦飞秒激光束来形成瓣。飞秒激光比微型角膜刀手术更受欢迎，因为它具有更高的准确性和可预测性。具体而言，飞秒激光允许在预期瓣厚度和直径的狭窄范围内产生高度可预测、可再现和稳定的角膜瓣。相比之下，传统的微型角膜刀通常在中心产生比周边更薄的瓣，这可能导致扣眼穿孔。此外，飞秒激光允许形成具有更高程度基质床平滑度的切口。

然而，飞秒激光辅助LASIK仍具有并发症，这在微型角膜刀手术中不会发生。可能导致并发症的影响之一是出现空化气泡，这是由激光束焦点处角膜组织的光致破裂引起的。蒸发的组织形成空化气泡，其破裂并留下气泡，气泡的主要成分包括二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)和水(H₂O)。基质床表层中气泡的积聚会导致所谓的不透明气泡层(OBL)，这产生了弥漫性不透明。

过多的OBL会导致手术过程中的许多阶段的干扰，例如瓣创建、瓣提升、残余基质床测量和准分子激光消融过程的激光跟踪。与空化气泡相关的另一个复杂因素是垂直气体突破(VGB)的发生。VGB可能导致瓣和基质床之间不完全的分离切口，以至于当外科医生试图将瓣向后折叠时在瓣中产生孔。气泡也可能迁移到眼睛的前房中，在那里它们会干扰准分子激光眼睛跟踪器。

对于LASIK外科手术过程，还希望有激光过程，其允许形成平滑的基质床切口，为准分子激光消融提供轮廓分明的基质表面，并且足够快，使得外科手术过程不会对患者造成压力，并且不会增加由患者过度运动引起的错误的发生。

在形成基质内微透镜的过程中也存在类似问题，这些微透镜随后将通过小切口(小切口微透镜提取，以下简称为SMILE)或使用铰接瓣(飞秒微透镜提取，以下简称为FLEx)与角膜分离。角膜的层状部分被移植物替代的技术(例如层状角膜成形术)也有类似的问题。

因此，需要一种改进的激光系统和眼睛治疗方法，以克服一个或多个上述问题。

发明内容

本公开的实施例涉及用于对眼睛进行激光手术的眼睛治疗系统。该系统包括具有激光源的激光光学系统，该激光源配置成产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光。激光光学系统包括扫描系统，用于在眼睛角膜内三维扫描激光的激光束焦点。眼睛治疗系统还包括接触元件，该接触元件位于聚焦光学系统和眼睛之间的激光束的光路中。接触元件具有用于接触眼睛角膜的接触表面，其中接触表面的至少一部分具有朝向角膜凸起的形状。

根据一实施例，眼睛治疗系统包括聚焦光学系统，其中扫描系统位于激光源和聚焦光学系统之间的激光束的光路中。

激光系统可以配置用于对眼睛进行激光手术，特别是使用脉冲激光束在眼睛的角膜内产生切口。激光源可以配置成使得激光脉冲具有脉冲能量，使得激光束在角膜组织内产生光致破裂。光致破裂可能是由激光诱导光学击穿引起的。可替代地，激光脉冲的脉冲能量可以低于产生激光诱导光学击穿的阈值。举例来说，脉冲能量低于产生激光诱导光学击穿的阈值的多个脉冲可以重叠，从而在角膜内产生组织分离。

激光源可以配置为使得激光脉冲的脉冲能量大于1纳焦耳，或大于10纳焦耳，或大于50纳焦耳。脉冲能量可以小于20微焦耳，或小于15微焦耳，或小于10微焦耳。

脉冲激光束的脉冲持续时间可以小于800飞秒，或小于500飞秒，或小于300飞秒，或小于150飞秒，或小于100飞秒。脉冲持续时间可以大于10飞秒或大于50飞秒。脉冲激光束的重复率可以大于50kHz或大于80kHz。脉冲激光束的重复率可以小于10MHz或小于1MHz。

入射到眼睛上的脉冲激光束的中心波长可以在800纳米和1400纳米之间，或者在900纳米和1400纳米之间，或者在1000纳米和1100纳米之间，或者在1010纳米和1050纳米之间。

激光源可以包括预补偿器，用于至少部分地预补偿激光脉冲的群时延色散(GDD)的变化，该变化是由激光光学系统的部件引起的，这些部件位于激光源下游的激光束的光路中。如果激光脉冲具有正GDD，则较长波长的激光脉冲比较短波长的激光脉冲传播得更快。因此，正的群延迟色散对应于材料色散，这在透明介质中是典型的，因为红色波长与蓝色波长相比具有较低的折射率。预补偿器可以配置成减小群时延色散。举例来说，由预补偿器产生的减小的群时延色散可以具有更低的正或更负的群时延色散。

角膜内激光束焦点的横向直径可以小于10微米，或者小于6微米。直径可以大于3微米。横向直径可以在垂直于激光光学系统的光轴的方向上测量。横向直径可以测量为80％环绕的能量直径。

激光光学系统可以包括用于控制激光光学系统的控制器。控制器可以包括数据处理系统。数据处理系统可以包括具有处理器和用于存储可由处理器处理的指令的存储器的计算机系统。处理器可以执行操作系统。数据分析系统还可以包括用户界面，该用户界面配置成允许用户从数据处理系统接收数据和/或向数据处理系统提供数据。用户界面可以包括图形用户界面。

控制器可以配置为确定脉冲激光束的扫描路径，用于扫描角膜内的激光焦点。控制器可以配置成基于患者特定数据来确定扫描路径。举例来说，控制器可以配置成基于瓣参数来确定用于形成铰接瓣的扫描路径，所述瓣参数可以包括瓣的厚度、瓣的中心、瓣的铰链的位置、侧切割角(相对于激光光学系统的光轴测量)和瓣的尺寸(例如瓣的直径)中的一个或组合。

控制器可以配置成产生扫描图案，使得激光脉冲重叠或不重叠。相邻激光脉冲的横向位移可以小于30微米，或小于20微米，或小于10微米。该位移可以大于1微米或大于2微米。

眼睛治疗系统可以配置成扫描角膜内的激光焦点，以便形成至少部分与周围角膜组织分离的薄片。薄片可以是铰接的瓣。铰链可以配置成使得瓣可被向后折叠以暴露下面的角膜组织，该角膜组织被未折叠的瓣覆盖。暴露的角膜表面可被入射到眼睛上的消融激光束瞄准。暴露的角膜表面可以是基质表面。铰接瓣的铰链可以由组织部分形成，通过该组织部分，瓣与周围组织不分离。铰接瓣的前表面可以是角膜前表面的一部分。

可替代地，薄片可以是与周围角膜组织完全隔离的角膜的一部分，从而该隔离的薄片可以从眼睛中移除以被移植物替代。薄片的另一示例是完全位于角膜内的角膜内薄片。角膜内薄片的至少一部分可以是微透镜的形式。微透镜可以具有代表正或负光焦度的形状。举例来说，可以形成用于执行FLEx或SMILE手术的角膜内薄片。

薄片可以是角膜表面薄片。术语“角膜表面薄片”可被定义为表示(a)薄片前表面的至少一部分是角膜前表面的一部分(例如在LASIK手术中),或者(b)薄片后表面的至少一部分是角膜后表面的一部分(例如在后薄片角膜成形手术中)。角膜表面薄片可以是瓣，或者可以与周围角膜组织完全隔离。

这里使用的术语“接触表面”可被定义为接触元件的表面部分，其在治疗过程中与角膜接触。眼睛治疗系统可以配置成使得接触表面的直径等于或大于6毫米或者等于或大于8毫米。

接触元件可以可释放地附接或不可释放地附接至固定系统(例如抽吸环)，该固定系统配置为固定至患者，特别是固定至眼睛。还可以想到的是，接触元件和固定系统形成为单件。固定系统可以配置成使用真空固定到眼睛。另外或可替代地，激光系统可以包括耦合机构，用于相对于激光光学系统可拆卸地耦合接触元件。耦合机构可以配置成使得接触元件直接或间接地耦合到激光光学系统。

接触元件的至少一部分可以是透镜形状的。激光束可以穿过透镜形部分的至少一部分。接触元件的透镜形部分可以具有正的或负的光焦度，或者可以没有光焦度。接触元件的至少一部分，特别是接触元件的透镜形部分，对于脉冲激光束可以是透明的或基本透明的。透镜形部分还可以对眼睛治疗系统的光学相干断层扫描(OCT)系统的测量臂的光透明。OCT测量臂的中心波长可以在750和1400纳米之间的范围内。另外或可替代地，透镜形部分可以对于多个波长是透明的，这些波长在可见波长范围内，即在380纳米和750纳米之间的范围内。

举例来说，接触元件或透镜形部分可以至少部分由聚合物制成，例如环烯烃聚合物(COP)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。可替代地，接触元件或透镜形部分可以至少部分由玻璃制成。接触表面的至少一部分和/或透镜形部分的近侧表面的至少一部分可被涂覆。

接触元件，特别是透镜形部分可以是位于激光光学系统和眼睛之间的激光束的光路中的唯一部件，使得在激光光学系统和透镜形部分之间，激光束穿过空气或真空。可替代地，一个或多个另外光学元件可以位于透镜形部分和聚焦光学系统之间的激光束的光路中。

根据一实施例，扫描系统包括轴向扫描系统，用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点。扫描系统还可以包括光束偏转扫描系统，用于通过激光束的偏转来扫描激光束。轴向扫描系统可以位于激光源和光束偏转扫描系统之间的激光束的光路中。扫描系统可以提供三个自由度，用于对角膜中的焦点进行三维扫描。三个自由度中的一个可以由轴向扫描系统提供。扫描系统的剩余两个自由度可以由光束偏转扫描系统提供。

轴向扫描系统可以配置成通过改变激光束的发散角或会聚角来轴向扫描激光束的焦点。发散或会聚可以在沿着激光束的轴线的位置测量，在该位置激光束从轴向扫描系统射出。这里使用的术语“发散”或“会聚”可被定义为光束直径或半径随距离增加或减少的角度度量。除了激光焦点沿着激光束的轴线的扫描运动之外，轴向扫描系统还可以使激光束偏转，使得激光束的焦点在轴向运动的同时在角膜内进行横向运动。激光焦点的横向移动可能小于激光焦点的轴向移动。

使用光束偏转扫描系统执行的激光束偏转可以调整激光焦点相对于聚焦光学系统的光轴在角膜内的横向位置。

根据另一实施例，与平面平行压平板相比，接触元件配置成减小激光焦点的扫描平面的至少一部分的深度变化。深度可以相对于角膜的前表面来测量。另外或可替代地，扫描平面可以对应于轴向扫描系统的恒定扫描状态。

当平面平行压平板用于压平角膜并且轴向扫描系统处于相同的扫描状态时，深度变化的减少可以与角膜内扫描平面的深度变化相比较来测量。深度变化可被定义为扫描平面部分的深度值之间的最大差值。

平面平行压平板可以具有两个平行的相对表面，激光束穿过这两个表面。平面平行压平板可以位于激光束的光路中，代替接触元件的透镜形部分。压平板的相对表面可以垂直于激光光学系统的光轴取向。平面平行压平板可以由玻璃制成，该玻璃由与接触元件的透镜形部分相同或基本相同的材料制成。

平面平行压平板的厚度可以等于或小于40毫米，或者等于或小于30毫米，或者等于或小于20毫米，或者等于或小于10毫米。厚度可以等于或大于0.5毫米，或者等于或大于1毫米，或者等于或大于10毫米。与接触元件相比，平面平行压平板可以压靠在眼睛上，使得接触表面(即与眼睛前表面接触的压平板的表面)具有相同或基本相同的范围。

由接触元件引起的深度变化的减小可以至少对于扫描平面的距光轴的距离小于2毫米或小于4毫米或小于5.5毫米或小于6毫米的每个点产生。

扫描平面的未减小的深度变化(即当使用平面平行压平板时)可能至少部分由激光光学系统的场曲引起，特别是聚焦光学系统的场曲。

轴向扫描系统的扫描状态可被定义为表示轴向扫描系统的配置，其对应于激光焦点沿着激光束的轴线的轴向扫描位置和/或激光束在激光束离开轴向扫描系统的位置处的发散或会聚。

根据另一实施例，接触元件配置成使得扫描平面的深度变化至少对于距聚焦光学系统的光轴的距离小于2毫米或小于4毫米或小于5.5毫米或小于6毫米的每个点小于30微米或小于20微米或小于10微米或小于6微米或小于2微米。

根据一实施例，接触元件包括近侧表面，该近侧表面在激光束的光路中并且与接触表面相对。近侧表面的至少一部分可以具有朝向入射激光束凸起的形状。可替代地，近侧表面的至少一部分可以具有朝向入射激光束凹入的形状或者是平面形状。平面形状可以相对于激光光学系统的光轴垂直或基本垂直。近侧表面的凸起或凹入形状的局部曲率半径可以取决于激光光学系统的场曲。凸起形状的至少一部分可以具有大于10毫米或大于15毫米或大于30毫米或大于50毫米或大于100毫米或大于150毫米的曲率半径。近侧表面的曲率半径值可以取决于激光光学系统的光学设计。

具体地，至少对于近侧表面上距离近侧表面的顶点小于3毫米或小于4毫米或小于6毫米的每个位置，近侧表面的局部曲率半径可以大于10毫米或大于15毫米或大于30毫米或大于50毫米或大于100毫米或大于150毫米。

近侧表面部分的形状可以有助于减少扫描平面的深度变化。另外或可替代地，与近侧表面部分的平面形状相比，或者与平面平行压平板相比，近侧表面部分的形状可以减小激光焦点的横向焦点直径。焦点直径可被测量为80％环绕能量直径。

根据一实施例，激光束是多个激光束中的一个，其由激光光学系统使用眼睛治疗系统的光束倍增器产生。光束倍增器可以布置成使得脉冲激光照射在光束倍增器上。扫描系统可以配置成扫描角膜内的有序或无序的一维或二维焦点阵列，其由激光光学系统使用多个激光束产生。扫描系统可以同步扫描焦点阵列中的焦点。具体而言，可以在时间和空间上同步扫描焦点，其中焦点的扫描路径彼此横向和/或轴向移位。

光束倍增器可以包括有序或无序的一维、二维或三维透镜或透镜位置阵列，例如微透镜阵列。透镜可被脉冲激光束平行照射(即透镜没有被激光束连续穿过)。该阵列中的透镜的主平面可以布置或基本布置在一个平面中。另外或可替代地，光束倍增器可以包括有序或无序的反射镜阵列，特别是微反射镜阵列。反射镜可以布置在脉冲激光器的光路中，使得它们被平行照射。

另外或可替代地，光束倍增器可以包括相位掩模或空间光调制器(SLM)。SLM可以是透射的或反射的。SLM可以是仅振幅SLM、仅相位SLM或相位振幅SLM。

焦点阵列中的焦点可以位于从角膜前表面测量的恒定或基本恒定深度。

根据一实施例，对于焦点阵列中的每个焦点，与平面平行压平板相比，接触元件配置成减小相对于彼此的相应焦点和各个焦点的扫描平面的至少一部分的深度的变化。深度可以相对于前表面和扫描平面测量，和/或可以对应于轴向扫描系统的恒定扫描状态。

根据进一步实施例，对于焦点阵列中的每个焦点，深度变化至少对于距激光光学系统的光轴的距离小于2毫米或小于4毫米或小于5.5毫米或小于6毫米的每个点可以小于30微米，或小于20微米，或小于10微米，或小于6微米，或小于2微米。

根据另一实施例，轴向扫描系统包括具有负光焦度的第一光学系统。轴向扫描系统还可以包括具有正光焦度的第二光学系统。第二光学系统可以位于第一光学系统和偏转扫描系统之间的激光束的光路中。轴向扫描系统可以配置成使得第一光学系统和第二光学系统之间的距离可控地可变。第一和/或第二光学系统可以包括或由一个或多个透镜构成。该距离可以沿着轴向扫描系统的光轴测量。

根据一实施例，轴向扫描系统包括一个或多个可移位透镜，这些透镜位于激光束的光路中。轴向扫描系统可以配置成使得一个或多个可移位透镜在平行或基本平行于一个或多个可移位透镜的光轴的方向上可控地移位。眼睛治疗系统可以包括控制器，该控制器与轴向扫描系统的致动器进行信号通信。致动器可以配置成基于从控制器接收的信号来移位一个或多个可移位透镜。

根据一实施例，眼睛治疗系统配置用于形成角膜组织的薄片，特别是角膜瓣、角膜内微透镜或角膜表面薄片。激光系统可以包括控制器，该控制器配置为控制激光光学系统扫描角膜内的焦点，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将薄片与周围角膜组织隔离。表面下切口可以代表薄片的前表面或后表面的至少一部分。表面下切口可以代表至少50％或至少80％的薄片前表面或后表面。表面下切口可以在轴向扫描系统的恒定或基本恒定的扫描状态下形成。侧切口可以延伸或基本延伸到角膜的前表面。举例来说，侧切口可以延伸到上皮中，而不延伸到角膜的前表面，使得侧切口基本仅延伸到前表面。在替代实施例中，侧切口基本延伸或延伸到角膜的后表面。

薄片的前表面的至少一部分可以是角膜的前表面的一部分。可替代地，薄片的后表面的至少一部分可以是角膜的后表面的一部分。

根据一实施例，光束偏转扫描系统包括两个或三个扫描反射镜。每个扫描反射镜可以是检流计扫描仪的一部分，特别是扫描系统的谐振检流计扫描仪。每个扫描反射镜可被可旋转地支撑。至少两个扫描反射镜的旋转轴线可被定向为彼此不平行。

根据另一实施例，光束偏转扫描系统包括三个扫描反射镜。三个扫描反射镜中的第一个和第二个可以配置成提供光束偏转系统的两个角度扫描维度之一。第一和第二扫描反射镜可以配置成使得由第一和第二扫描反射镜产生的光束偏转使激光束围绕枢转点枢转，该枢转点在两个扫描反射镜下游的激光束的光路中。枢转点可以位于第三扫描反射镜的反射表面上，特别是在位于或基本位于第三反射镜的旋转轴线上的反射表面的一部分上。

根据另一实施例，激光系统配置成使得接触元件相对于激光光学系统可拆卸地耦合。接触元件可以是位于激光光学系统和眼睛之间的激光束的光路中的唯一光学元件。

接触元件可以包括或者可以附接到耦合部分，用于将接触元件耦合到由激光光学系统提供的或者刚性连接到激光光学系统的相应耦合部分。在替代实施例中，相应的耦合部分在平行于激光光学系统的光轴的方向上被可移位地支撑。

根据一实施例，激光光学系统包括光束组合器，其位于扫描系统和眼睛之间的激光束的光路中。

根据另一实施例，光束组合器配置用于将激光束的光路与眼睛治疗系统的成像系统的光路组合。成像系统可以包括图像传感器。图像传感器可以包括二维有序或无序的像素阵列。图像传感器可以对380纳米和950纳米之间的范围内或者380纳米和1400纳米之间的范围内的一个或多个波长敏感。成像系统可以配置成获取眼睛和/或接触元件的一部分的正面图像。另外或可替代地，成像系统可以包括光学相干断层扫描系统。光学相干断层扫描系统可以配置成获取角膜和/或眼睛的天然晶状体的至少一部分的横截面图像。

根据另一实施例，光束组合器可以配置成在朝向或基本朝向眼睛的方向上偏转脉冲激光束。光束组合器可以包括反射镜和/或棱镜。光束组合器可以配置为二向色光束组合器。光束组合器可以在聚焦光学系统下游、聚焦光学系统内或聚焦光学系统上游的激光束的光路中。在光束组合器的上游，激光器的光路可以在水平方向上延伸，或者可以基本在水平方向上延伸。在光束组合器的下游，激光束可以在垂直方向上延伸或基本延伸。

根据另一实施例，接触表面的凸起形状的至少一部分具有大于10毫米或大于50毫米或大于100毫米或大于150毫米的曲率半径。另外或可替代地，接触表面的凸起形状的至少一部分具有小于500毫米或小于300毫米或小于250毫米或小于200毫米的曲率半径。曲率半径可以是局部曲率半径。具体地，曲率半径可以在接触表面的凸起形状上变化。

根据一实施例，当从接触表面的顶点测量时，接触表面至少对于具有小于2毫米或小于4毫米或小于6毫米的距离的每个点具有凸起形状。

接触表面的凸起形状的横向范围可以对应于或基本对应于或大于薄片的后表面或前表面的横向范围。

根据另一实施例，至少对于接触表面上距离接触表面的顶点小于3毫米或小于4毫米或小于6毫米的每个位置，接触表面的局部曲率半径大于10毫米、或大于50毫米、或大于100毫米、或大于150毫米。另外或可替代地，局部曲率半径可以小于500毫米，或小于300毫米，或小于250毫米或小于200毫米。

根据另一实施例，激光系统配置成使得接触元件相对于激光光学系统可拆卸地耦合。在耦合状态下，接触元件可以相对于聚焦光学系统的光轴处于预定径向位置和/或预定倾斜度。举例来说，在耦合状态下，接触元件可以在平行于激光光学系统的光轴的方向上被可移位地支撑。可替代地，在耦合状态下，接触元件不仅可以处于预定径向位置，还可以处于相对于激光光学系统的预定三维位置。举例来说，接触元件可以与耦合部分刚性连接(或者可以与之形成单件),该耦合部分配置为与激光光学系统提供的相应耦合部分接合。

根据另一实施例，激光光学系统配置成使用激光束在角膜内产生基本横向延伸的表面下切口。凸起形状可以配置成使得由基本横向延伸的表面下切口的形成引起的气体基本在远离凸起形状的顶点和/或远离激光光学系统的光轴的方向上被引导。激光光学系统的光轴可以延伸穿过横向延伸的表面下切口。表面下切口可以位于相对于前表面恒定或不恒定的深度。在表面下切口与光轴相交的位置，表面下切口可以相对于光轴垂直或基本垂直地定向。

根据另一实施例，眼睛治疗系统包括控制器，该控制器配置成控制激光光学系统扫描角膜内的焦点，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将薄片与周围角膜组织隔离。表面下切口可以代表薄片的前表面或后表面的至少一部分，侧切口可以代表薄片的边缘的至少一部分。为了形成薄片，控制器可以配置成控制激光光学系统：在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口，其中对于每个气体释放切口，相应切口延伸到角膜的前表面或后表面，并且气体释放切口的至少一部分形成薄片的边缘的至少一部分；在形成一个或多个气体释放切口之后，形成表面下切口的至少一部分；并且在形成表面下切口之后完成侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。

至少一部分或全部表面下切口、侧切口和/或气体释放切口可以是穿孔的或连续的。这里使用的术语“穿孔切口”可被定义为一种切口，其包括多个角膜组织桥，这些桥连接两个相互相对的表面，这两个表面被切口分开。本文所用的术语“连续切口”可以定义为没有或基本没有桥的切口，即它是非穿孔的。

侧切口和/或边缘可以至少部分地围绕眼睛的光轴和/或激光光学系统的光轴。侧切口和/或边缘可以是周向开口或闭合的。侧切口和/或边缘的至少一部分可以延伸或可以基本延伸到角膜的前表面。举例来说，侧切口的至少一部分可以延伸到上皮中，而不延伸到角膜的前表面，使得侧切口仅基本延伸到前表面。边缘和/或侧切口可以将薄片的前表面与薄片的后表面连接。

薄片的前表面的至少一部分可以是角膜的前表面的一部分。可替代地，薄片的后表面的至少一部分可以是角膜的后表面的一部分。

眼睛的光轴和/或激光光学系统的光轴可以延伸穿过表面下切口。这里使用的术语“眼睛的光轴”可被定义为连接瞳孔中心和角膜曲率中心的轴线。侧切口可以是周向开口的，以限定铰接瓣的铰链。铰链的圆周范围(即侧切口打开的圆周区域)可以大于10度或大于30度。圆周范围可以小于120度或小于90度，或小于70度。侧切口的最小直径可以大于4毫米。

一个或多个气体释放切口可以配置为释放气体，该气体是由光致破裂引起的，特别是由激光束的聚焦区域中的激光诱导光学击穿引起的。气体可以由气体释放切口从表面下切口引导到角膜的前表面或后表面。利用接触表面的凸起形状在角膜的前表面上产生的每单位面积的局部压力p/A随着与凸起接触表面的顶点的径向距离r的增加而减小，这进一步导致气体通过气体释放切口被引导到角膜的前表面或后表面。

完成侧切口可以包括连接两个或更多个气体释放切口。两个以上气体释放切口可以串联连接。对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分可以代表侧切口的圆周部分。

根据另一实施例，在完成侧切口之后，对于用于从表面下切口释放气体的每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分是侧切口的一部分。具体地，每个气体释放切口可以完全形成侧切口的一部分。

根据另一实施例，薄片是铰接瓣，侧切口是铰接瓣的边缘。侧切口可以沿着侧切口的整个周边延伸到角膜的前表面，其中侧切口的周边是开放的或封闭的。在一实施例中，其中薄片的后表面的至少一部分是角膜的后表面的一部分，侧切口可以沿着侧切口的整个周边延伸到角膜的后表面，其中侧切口的周边是开放的或封闭的。

根据另一实施例，侧切口在表面下切口的外围部分连接到表面下切口。

根据另一实施例，沿着侧切口的圆周测量的一个或多个气体释放切口的组合圆周长度总计小于侧切口圆周长度的60％或小于50％。如果侧切口是周向开放的，这可能会减少其周长。周向开口的侧切口可能是由于侧切口不延伸穿过形成铰链的组织部分。

根据另一实施例，一个或多个气体释放切口中的至少一个或每个具有大于5度或大于10度的圆周范围。圆周范围可以小于120度，或小于90度，或小于60度，或小于45度，或小于20度。

根据另一实施例，形成表面下切口包括自动或交互地选择用于形成表面下切口的多个预定义扫描图案之一。控制器还可以配置成基于用于形成表面下切口的所选扫描图案来确定：i)对于至少一个气体释放切口，a)几何形状、b)位置和/或c)取向的参数，和/或ii)一个或多个气体释放切口的数量。几何形状可以是气体释放切口的固有几何形状，例如弯曲的或平面的。

扫描图案的交互式选择可以包括经由控制器的用户接口接收用户输入，该用户输入指示扫描图案的一个或多个参数和/或多个预定义扫描图案类型之一。每个预定义扫描图案类型可以由一个或多个数据结构来表示。数据结构可以使用一个或多个参数来配置。举例来说，预定义扫描图案类型可以包括扫描图案类型“曲折扫描图案”和扫描图案类型“螺旋扫描图案”。扫描图案的一个或多个参数可以例如包括曲折扫描图案的线间间距和/或扫描图案的起始点的参数。

根据另一实施例，控制器配置成控制激光光学系统以形成至少一个气体释放切口，使得气体释放切口在由扫描路径的初始部分扫描的位置处接触表面下切口，该初始部分对应于用于形成表面下切口的总扫描路径的小于60％或小于50％，或小于30％，或小于20％。

根据另一实施例，每个气体释放切口具有小于40度或小于20度或小于10度的周边范围，并且气体释放切口的数量可以大于5或大于10或大于20或大于50。

根据另一实施例，每个气体释放切口在接触表面接触角膜的位置通向角膜的前表面。

本公开的实施例涉及一种治疗眼睛以形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内薄片或角膜表面薄片的方法。该方法使用激光光学系统来执行，该激光光学系统具有激光源和扫描系统，该激光源配置成产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光束，该扫描系统用于扫描角膜内的激光束的焦点，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将薄片与周围的角膜组织隔离。表面下切口代表薄片的前表面或后表面的至少一部分，侧切口代表薄片的边缘的至少一部分。该方法包括使用激光光学系统在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口，其中对于每个气体释放切口，相应切口延伸到角膜的前表面或后表面。该方法还包括在形成一个或多个气体释放切口之后使用激光光学系统形成表面下切口的至少一部分。该方法还包括在形成表面下切口之后，使用激光光学系统完成侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。

附图说明

图1示意性地示出了根据第一示例性实施例的用于治疗人眼角膜的系统；

图2是根据图1所示的第一示例性实施例的激光系统的进一步示意图；

图3A是根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统的接触元件、抽吸环和耦合部分的示意图，如图1和2所示；

图3B是根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统的接触元件的剖视图；

图4A是根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统的接触元件的透镜形部分在透镜形部分与角膜接触的状态下的剖视图；

图4B是示出曲线的图，其示出了如果平面平行压平板用于接触角膜，第一示例性实施例的激光光学系统的不同扫描平面的深度变化；

图4C是示出曲线的图，其示出了如果接触元件用于接触角膜，第一示例性实施例的激光光学系统的不同扫描平面的深度变化；

图5A是根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统释放系统的轴向扫描系统的示意图；

图5B是根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统的光束偏转扫描系统的示意图；

图5C是根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统的光束组合器、聚焦光学系统、接触元件和成像系统的示意图；

图6A是使用根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统在形成表面下切口的过程中产生的气泡如何被引导远离眼睛治疗系统的光轴的示意图；

图6B是使用根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统的接触元件施加在角膜前表面上的单位面积力的径向依赖性的示意图；

图7是用于接收气泡的角膜内袋的示意图，使用根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统的接触元件引导气泡远离光轴；

图8A和8B是用于将气泡释放到外部的气体释放切口的示意图，其中使用根据第一示例性实施例的眼睛治疗系统的接触元件引导气泡远离光轴；

图9A至12是不同扫描图案的示意图，其用于通过根据示例性实施例的眼睛治疗系统产生表面下切口。

图13是根据第二示例性实施例的眼睛治疗系统的示意图。

具体实施方式

图1是根据示例性实施例的用于对眼睛进行激光手术的眼睛治疗系统1的示意图。系统1包括安装在外壳2内的激光源和激光光学系统。激光光学系统配置成将激光束引导至患者的眼睛，患者被安置在具有头枕4的患者支撑结构3上，患者头部支撑在头枕4上。在示例性实施例中，激光源配置成发射具有脉冲能量和脉冲持续时间的脉冲激光束，该脉冲激光束足以在患者眼睛的角膜内产生激光诱导光学击穿(LIOB)。由激光脉冲产生的激光诱导光学击穿导致光致破裂，从而一系列连续的重叠或紧密定位的激光脉冲在角膜组织内的位置产生切口。光致破裂是非热光致破裂过程，它分离角膜内的基质层。激光光学系统包括扫描系统，该扫描系统配置为扫描角膜内的脉冲激光束的焦点，以形成穿孔切口或连续(即非穿孔)切口。穿孔切口可以通过施加不重叠的激光脉冲来产生，而实心切口可以使用重叠的激光脉冲来产生。

在图1所示的示例性实施例中，激光光学系统配置成使得入射到患者眼睛上的激光束具有小于1ps或小于800飞秒的脉冲持续时间。脉冲持续时间可以大于1飞秒或大于20飞秒。

另外或可替代地，还可以想到的是，示例性实施例的激光系统配置成使得激光脉冲被施加到角膜，该激光脉冲具有低于产生LIOB的阈值的能量。举例来说，脉冲能量低于产生LIOB的阈值的多个激光脉冲可以引起组织分离的方式重叠。

角膜切口可用于进行各种不同的激光外科手术。举例来说，为了执行激光辅助原位角膜磨镶术(LASIK),激光系统可以配置用于形成切口，该切口部分地隔离角膜薄片，使得该薄片形成表面瓣。该瓣通过起铰链作用的组织部分连接到角膜。使用铰链，瓣可被向后折叠以暴露基质组织的表面。然后，准分子激光器(其可以是图1所示的激光系统的一部分，或者可以在单独的激光系统中实现)以一种图案在暴露的基质表面上扫描，该图案被计算成以至少部分矫正眼睛屈光不正的方式消融基质组织。

在另一示例中，切口在角膜内形成表面下角膜内微透镜，其与周围组织完全隔离。微透镜以这样的方式成形，使得它的提取至少部分地校正眼睛的折射误差。例如，微透镜的提取可以通过小切口进行，例如在“小切口微透镜提取”(SMILE)手术中，或者通过LASIK型铰接瓣进行，例如在“飞秒微透镜提取”(FLEx)手术中。可以使用图1的激光系统的激光外科手术的其他示例是薄片角膜移植技术。

已经表明，在角膜组织内足够快地形成切口是有利的，从而可以在短时间内进行外科手术。因此，手术对病人来说压力较小。此外，这减少了由患者过度运动引起的错误的发生。

另一方面，随着扫描速率的增加，对用于引导激光束的激光扫描仪提出了更高的要求。具体而言，用于控制扫描运动的激光扫描仪可能会在增加的扫描速率下开始在焦点定位中引入机械滞后误差。

然而，如下面更详细解释，本发明人已经证明，使用飞秒激光可以显著减少形成角膜切口所需的时间。还表明，可以形成具有相对较高光滑度的切口，这改善了视觉效果和手术后的自愈过程。

另一个可能导致并发症的影响是气泡的出现，这是由激光束焦点处角膜组织的激光诱导光学击穿引起的。蒸发的组织形成空化气泡，空化气泡破裂并留下气泡，气泡的主要成分包括二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)和水(H₂O)。当气泡被困在角膜内时，可能会产生不透明气泡层(OBL)。过多的不透明气泡层会导致在手术过程的许多阶段中的干扰，例如瓣产生、残余基质床测量和用于在LASIK手术中定位准分子激光的眼睛跟踪。

如果在前角膜中存在异常，例如Bowman膜中的异常，则气泡有可能垂直迁移，并朝向Bowman膜并通过上皮向上剥离(垂直气体突破)。这会导致LASIK手术留下疤痕，因此手术应终止。气泡也可以迁移到前房中，在那里它们可以干扰准分子激光器的眼睛跟踪器，该准分子激光器用于LASIK手术过程中的消融。

然而，如下面进一步详细描述，本发明人已经证明，可以有效地从用于形成角膜薄片的表面下切口中去除气泡，从而可以有效地最小化上述并发症。

图2是根据示例性实施例的激光系统的另一示意图，其在图1中示出。激光源5产生激光束9，激光束9穿过扫描系统43，扫描系统43包括轴向扫描系统6和光束偏转扫描系统7。轴向扫描系统6配置成在沿着激光束的光轴的方向上扫描眼睛内激光束的焦点。光束偏转扫描系统7配置成在两个角度维度上角度偏转激光束。

因此，轴向扫描系统和光束偏转扫描系统一起提供了具有三个自由度的扫描系统，从而可以在眼睛内三维扫描激光焦点。在根据示例性实施例的眼睛治疗系统中，光束偏转扫描系统7设置在轴向扫描系统6下游的光路中。然而，注意，本公开不限于这种配置，并且还可以想到的是，光束偏转扫描系统7设置在激光源5和轴向扫描系统6之间的光路中。

在图2所示的示例性实施例中，从光束偏转扫描系统7射出的激光束部分入射到聚焦光学系统8上。激光束9穿过聚焦光学系统8和接触元件10，接触元件10与患者角膜的前表面直接接触。如图2进一步所示，眼睛治疗系统还包括控制器11，用于控制激光源5和激光光学系统43，以可控地扫描患者眼睛角膜内的激光束9的激光焦点。

图3A在分解图中示意性地示出了示例性实施例的眼睛治疗系统的接触元件10和其他部件，这些部件用于一方面相对于激光光学系统，另一方面相对于患者的眼睛46耦合接触元件10。眼睛治疗系统1包括耦合部分11，该耦合部分11可以与激光光学系统刚性连接，或者可以在平行于激光光学系统的光轴的方向上可移位地支撑。接触元件10和耦合部分11配置成使得接触元件10可拆卸地耦合到耦合部分11。在耦合状态下，接触元件10可以相对于激光光学系统处于基本预定位置，并且相对于激光光学系统的光轴A处于预定倾斜度。可替代地，在接触元件10在平行于激光光学系统的光轴的方向上被可移位地支撑的实施例中，在耦合状态下，接触元件10相对于光轴处于预定径向位置，并且相对于光轴A具有预定倾斜度。接触元件10使用包括抽吸源45的抽吸机构附接到耦合部分11。

眼睛治疗系统1还包括抽吸环12，该抽吸环可以固定到眼睛46，并且接触元件10可以刚性地附接到该抽吸环。抽吸环12包括形成凹槽的裙部，该凹槽在裙部和眼睛46的前表面之间限定抽吸通道。因此，使用真空源44在真空通道中产生真空将抽吸环12固定地附着到眼睛46的前表面。

抽吸环12刚性附接到夹紧机构14，或者与夹紧机构14一起形成为单件。夹紧机构14用于将接触元件10固定到抽吸环12。文献US2007/0093795A1中公开了这种夹紧机构14的一个示例，该文献的内容通过引用结合于此。然而，本发明不限于使用夹紧机构将接触元件10固定到抽吸环12的结构。具体而言，可以想到的是，接触元件10和抽吸环12一体形成，例如形成为单件或集成为一件式组件。

在示例性实施例中，接触元件10一体形成为单件或一件式组件。然而，接触元件10也可以由多个可分离件制成。在示例性实施例中，接触元件10具有透镜形部分17，其由对脉冲激光束的激光透明或基本透明的材料制成。举例来说，患者接口由环烯烃聚合物(COP)制成。然而，也可以想到，接触元件由不同的材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、聚碳酸酯、聚酯或聚碳酸酯。

图3B是接触元件10的放大剖视图。接触元件10的透镜形部分17包括接触表面15，用于接触角膜的前表面。接触表面15具有朝向眼睛凸起的形状。在使用抽吸环12将接触元件10附着到眼睛46上之后，接触表面15的凸起形状使角膜的前表面变形，使得前表面的一部分是凹入的。

发明人已经证明(并且结合图4A更详细地解释),凸起形状允许形成接触表面15和透镜形部分17的近侧表面18，从而可以在角膜中产生表面下切口，该切口具有距前表面恒定或基本恒定的深度，而不改变轴向扫描系统的扫描状态。换句话说，仅通过使用光束偏转扫描系统(在图2中用附图标记7表示)而不使用轴向扫描系统(在图2中用附图标记6表示)改变激光焦点的轴向位置，就可以形成表面下切口。

图4A示意性地示出了沿眼睛的光轴A截取的截面图，该图示出了接触元件的透镜形部分17在透镜形部分17与眼睛的角膜20接触的状态下的截面。横向延伸的点划线(用附图标记18表示)示意性地示出了穿过弯曲平面的横截面，其表示对于轴向扫描系统的恒定扫描状态和对于光束偏转系统的不同偏转角度，激光束9的激光焦点的位置。因此，弯曲平面代表扫描平面18，其对应于轴向扫描系统的恒定扫描状态。

轴向扫描系统的恒定状态在角膜20内产生弯曲扫描平面18的原因是，激光光学系统，特别是聚焦光学系统，具有场曲，使得对于轴向扫描系统的恒定扫描状态和光束偏转扫描系统的不同偏转角度，激光焦点在角膜20内的弯曲平面内。

发明人已经证明，可以配置接触元件的透镜形部分17，使得接触元件减小扫描平面18的至少一部分的深度变化，其中深度是相对于角膜20的前表面19测量的。因此，扫描平面18的部分位于从角膜20的前表面19测量的恒定或基本恒定的深度d处。

使用接触元件的透镜形部分17来至少部分地减小扫描平面18的至少一部分的深度变化具有以下优点：不需要在激光光学系统中或者在激光光学系统和接触元件的透镜形部分17之间的激光束的光路中提供额外的校正光学器件。

接触元件的透镜形部分17可以配置成使得扫描平面18的深度变化小于30微米、或小于20微米、或小于10微米、或小于6微米、或小于2微米，至少对于距激光光学系统的光轴A的距离s小于2毫米、或小于4毫米、或小于5.5毫米、或小于6毫米的每个点。

这种精度允许形成具有恒定预期厚度的瓣。具体而言，预期厚度可以大于70微米或大于100微米。预期厚度可以小于170微米或小于150微米。形成的瓣的厚度可以在预期瓣厚度的+/-10％的范围内或+/-5％的范围内。

具体地，发明人已经证明，当设计激光光学系统和透镜形部分时，可以选择接触表面的起始表面的曲率半径，使得当透镜形部分被平面平行压平板代替时，它基本等于或等于扫描平面的曲率半径。然后，可以使用边界条件来优化激光光学系统和透镜形部分，该边界条件设置扫描平面的深度变化的极限，该深度变化通过光学计算相对于角膜的前表面进行测量。该优化可以是一个或多个参数的优化。一个或多个优化参数之一可以是或可以取决于角膜中激光束的焦点直径。

还示出了扫描系统43(图2所示)的布置，其包括在一方面的激光源5和另一方面的聚焦光学系统8之间的轴向扫描系统6和光束偏转扫描系统7，减小了接触表面15(图4所示)的凸起形状所需的曲率(即它增加了曲率半径),从而眼内压的增加，其由接触表面15的凸起形状产生，保持在患者可接受的范围内。已经进一步表明，由于所需曲率减小，接触表面的凸起形状优化后的剩余深度变化更小。

举例来说，参照图3B，至少对于接触表面15上距离接触表面15的顶点21小于3毫米或小于4毫米或小于6毫米的每个位置，接触表面15的局部曲率半径大于10毫米、或大于15毫米、或大于30毫米、或大于50毫米、或大于100毫米、或大于150毫米。

顶点21可被定义为接触表面15的凸起部分的最远端部分，如沿着激光光学系统的光轴所见，其在透镜形部分上游的光路中。在接触元件10相对于激光光学系统耦合的状态下，激光光学系统的光轴(在图4A中用附图标记A表示)可以穿过顶点21。

如果轴向扫描系统的扫描状态在形成表面下切口的时间段内是恒定的，则切口可以在相对较短的时间段内形成。一般来说，较短的手术时间对患者来说压力较小，并且可以减少由于患者过度运动而引起的错误的可能性。此外，避免了切口的形状不规则性，这种不规则性可能由使用轴向扫描系统沿光束轴移动激光焦点而引入。因此，接触表面的凸起形状产生了平滑切口，这可以改善视觉效果。

此外，由于扫描过程是时间高效的，因为轴向扫描系统不需要或仅需要较小的调整，所以有可能使用曲折扫描图案或光栅扫描图案，否则其时间效率会低得多，但其允许产生更平滑的表面下切割。换句话说，轴向扫描系统的恒定扫描状态也允许曲折扫描图案和光栅扫描图案具有更快的扫描速度，因此与螺旋或圆形治疗图案相比，消除了治疗速度所需的降低。

根据示例性实施例的接触元件也可以有利地用于形成横向延伸的表面下切口，该切口不具有恒定深度，但相对于恒定深度具有相对较小的偏差。当仅需要较小的屈光矫正时，这种表面下切口可以例如用于FLEx或SMILE外科手术。发明人已经证明，这种切口也可以相对较高的速度形成，因为用于调节焦点沿激光束轴线的位置的轴向扫描系统的调节次数和/或程度相对较小。

图4B的图示出了第一示例性实施例的激光光学系统的扫描平面的深度变化，在该配置中，使用平面平行压平板代替接触角膜的透镜形部分。如图4B的图的图例所示，每条曲线代表轴向扫描系统的不同扫描状态，因此每条曲线代表相对于角膜前表面并沿光轴测量的扫描平面的不同深度。x轴表示距激光光学系统光轴的距离。曲线沿y轴偏移，以便于它们之间的比较。

图4C的图示出了如果接触元件的透镜形部分用于接触角膜的第一示例性实施例的激光光学系统的扫描平面的深度变化的曲线。通过比较图4B的曲线和图4C的相应曲线可以看出，与平面平行压平板相比，接触元件的透镜形部分减小了扫描平面深度的变化。具体地，即使对于位于500微米深度(由方形表示)的扫描平面，对于距光轴的距离小于5.5毫米的每个点，扫描平面的深度变化小于6微米。

因此，已经表明，通过使用具有透镜形部分的接触元件，可以针对扫描平面的各种深度校正场曲。已经进一步表明，聚焦光学系统上游的扫描系统与具有凸起接触表面的接触元件的透镜形部分一起的布置允许对更宽范围的不同深度进行更好的场曲校正。因此，对于宽范围的不同深度位置，可以产生相对于角膜前表面位于恒定深度的表面下切口，并且该切口具有减小的深度变化。举例来说，在LASIK治疗手术中，这允许形成不同瓣厚度的瓣，其中每个瓣具有更恒定的瓣厚度和更加改进的瓣床切口平滑度。

如结合图2解释，在示例性实施例的激光系统中，光束偏转扫描系统7位于轴向扫描系统6和聚焦光学系统8之间的激光束9的光路中。因此，穿过轴向扫描系统的激光束是未偏转的(即它沿着或基本沿着光轴延伸)，使得轴向扫描系统6的光学元件可以配置成具有相对较小的有效直径。这增加了轴向扫描系统的扫描速度，因为在扫描过程中被移位的透镜具有相对较小的质量。这对于在LASIK外科手术中形成瓣的边缘切口尤其有利，因为形成边缘切口需要激光焦点沿着光轴移位，以在不同深度产生光致破裂，从而将瓣床切口连接到角膜的前表面。

轴向扫描系统6的配置如图5A所示。轴向扫描系统6包括第一光学系统25(其包括透镜或透镜组件)，其具有负光焦度。从第一光学系统25出射的激光束部分入射到具有正光焦度的第二光学系统26(包括透镜或透镜组件)上。轴向扫描系统6配置成使得沿着光轴移位焦点包括改变第一光学系统25和第二光学系统26之间的距离a。举例来说，第一光学系统25和/或第二光学系统26使用致动器(图5A中未示出)沿着轴向扫描系统6的光轴B可控地移位，该致动器与眼睛治疗系统的控制器进行信号通信。第一和第二光学系统25、26配置成使得第一和第二光学系统25、26之间的距离a的变化改变从轴向光束扫描系统6出射的激光束部分的发散角或会聚角。

在示例性实施例中，第一光学系统25沿着光轴可控地移位，而第二光学系统26是固定的。因此，为了改变轴向扫描系统6的扫描状态，只有有效直径小于第二光学系统26的第一光学系统25被移位，以改变轴向扫描系统的扫描状态。这甚至更加增加了轴向扫描系统的扫描速度。

图5B是根据示例性实施例的眼睛治疗系统的光束偏转扫描系统7的示意图，其配置为提供两个角度扫描维度。光束偏转扫描系统7是三反射镜系统。然而，本公开不限于这种光束偏转扫描系统。具体而言，还可以想到的是，光束偏转扫描系统是双反射镜系统，其中每个扫描反射镜配置成提供一个角度扫描维度。

在图5B所示的三反射镜扫描系统中，两个扫描反射镜39和40提供第一角度扫描维度，第三扫描反射镜41提供第二角度扫描维度。每个扫描反射镜围绕固定的旋转轴线可旋转地安装。图5B示出了光束偏转扫描系统的两种扫描状态，其中激光束被第一和第二扫描反射镜偏转不同的量，因此图5B示出了激光束9的两个不同的光路9a、9b。第一和第二扫描反射镜39和40配置成以协调的方式偏转扫描光束，使得激光束围绕枢转点42枢转，枢转点42位于第一和第二扫描反射镜39、40的下游。具体来说，如图5B所示，枢转点42可以位于第三扫描反射镜的表面上，特别是位于或基本位于第三扫描反射镜41的旋转轴线的位置。

发明人已经证明，扫描系统7的这种三反射镜配置减小了激光光学系统的曲率场，并优化了角膜中的光斑尺寸。因此，可以提供接触元件的接触表面，其具有相对较大的曲率半径，从而在外科手术中，眼内压保持在患者可接受的范围内。

图5C示意性地示出了眼睛治疗系统的光束组合器56，其也在图2中示出。光束组合器56位于扫描系统43和接触元件10之间的激光束9的光路中。如图5C所示，光束组合器56可以位于聚焦光学系统的两个部件8A和8B之间的激光束的光路中。部件8A和8B中的每个可以包括一个或多个光学元件，例如透镜。然而，本公开不限于这样的配置。还可以想到，光束组合器56或者在扫描系统43和聚焦光学系统8之间的激光束9的光路中，或者在聚焦光学系统8和接触元件10之间的激光束9的光路中。

光束组合器可以包括半透明反射镜或棱镜。半透明反射镜或棱镜可以配置为二向色反射镜或棱镜。如图2和5C中示意性示出的，光束组合器56配置为一方面将激光束9的光路与光学相干层析成像系统57的测量光路61组合，另一方面与具有二维光敏成像传感器的成像系统58的观察光路60组合。光敏图像传感器可以具有光敏像素的二维阵列。光学相干成像系统可以配置成获取眼睛的角膜和/或天然晶状体的横截面图像。具有成像传感器的成像系统可以配置成获取眼睛的二维正面图像。

眼睛治疗的控制器可以配置成基于所获取的眼睛的总图像和/或基于使用光学相干系统所获取的横截面图像来确定薄片的位置和/或取向，特别是铰接瓣相对于眼睛的位置和/或取向。

在根据示例性实施例的眼睛治疗系统中，使用第二光束组合器59组合光学相干系统57的测量光路和成像系统58的观察光路，第二光束组合器59在脉冲激光束9的光路之外。第二光束组合器可以包括反射镜或棱镜。

由于扫描系统(在图2中用附图标记43表示)位于聚焦光学系统8上游的激光束9的光路中，所以可以将成像系统58和/或光学相干成像系统57的光路与治疗激光束9的光路结合，如图5C所示。

如下所述，当在角膜内形成表面下切口时，接触表面15的凸起形状具有进一步的有利效果。如上所述，在角膜内形成表面下切口的过程中，由角膜组织的光致破裂引起的气泡会导致不期望的效果，例如不透明气泡层、垂直气体突破或前房中的气泡。然而，发明人已经证明，使用接触表面的凸起形状，可以至少部分地从表面下切口中去除气泡和/或将气泡移向表面下切口的外围部分。这将参照图6A至12进行更详细的解释。

如图6A和6B所示，由于接触表面15的凸起形状，在角膜的前表面上产生每单位面积的局部压力p/A，该压力随着距凸起形状接触表面15的顶点21的径向距离r的增加而减小。图6B中的曲线图示意性地示出了每单位面积的局部压力p/A随着径向距离r的增加而减小。

由于每单位面积的压力p/A减小，气泡(在图6A中用空心圆示意性地表示，例如气泡27)在表面下切口31内沿着远离凸起接触表面15的顶点21的基本径向方向28被引导，该顶点21可以位于光轴A上朝向表面下切口的外围部分32。因此，接近顶点21的表面下切口31的中心区域可以保持没有气泡，否则当产生表面下切口31的中心区域时，气泡会导致患者视线中的不透明气泡层。

发明人还证明了使用具有凸起接触表面15的接触元件10从表面下切口31去除气泡是可能的。

具体地，如图7所示，激光系统可以配置成形成储库切口33，其是表面下切口并且用作气泡的储库，气泡被引导远离表面下切口31的中心部分。储库切口33可以完全或部分包围表面下切口31。储库切口33可以与表面下切口31气体流体连通。还可以想到的是，提供多个储库切口33，它们围绕表面下切口31周向分布。如图7所示，储库切口33从表面下切口31的外围部分开始，并沿径向方向延伸到角膜内的更深处。然而，本公开不限于储库切口33的这种构造。还可以想到的是，储库切口33沿径向方向延伸到较小的深度，或者位于与表面下切口31相同或基本相同的深度。

另外或可替代地，眼睛治疗系统配置成产生气体释放切口，其与表面下切口流体连通并且延伸到角膜的前表面。因此，气体可以释放到眼睛外部。举例来说，如图8A和8B所示，在形成用于形成铰接瓣的瓣床的表面下切口31的过程中，在形成表面下切口31之前，形成气体释放切口24和/或50，它们延伸到角膜20的前表面19。

图8A是沿眼睛的光轴截取的横截面图，图8B是俯视图，示出了瓣和气体释放切口的特征。虚线51表示形成基质床的表面下切口31的范围，点划线53表示角膜20的前表面19的范围，其中前表面19接触接触元件10的曲面15。

从图8B中可以看出，气体释放切口50设置在组织区域23中，组织区域23用作瓣的铰链。由于气体释放切口50在接触表面15不接触角膜20的前表面19的位置通向前表面，气泡直接释放到周围大气中，如图8A和8B中箭头52示意性所示。透镜形元件的远端表面和角膜的前表面19之间的空间(气体释放切口50在此处通向角膜的前表面19)可以填充有液体(例如生理液体，比如盐溶液)。当产生气体释放切口50时，液体允许获得更小的激光束9的焦点直径。然而，在没有液体的情况下，即当空气在透镜形元件的远端表面和角膜的前表面19之间的空间中时，可以获得足够令人满意的结果，其中气体释放切口50通向前表面19。可替代地，气体释放切口50可以配置成使得气体释放切口50在接触表面15接触角膜20的位置处与角膜的前表面19气体流体连通，例如图8A中对于气体释放切口24所示。

另一方面，气体释放切口24设置在组织区域中，该组织区域稍后将形成瓣的侧切口，并因此在接触元件10的接触表面15与角膜20的前表面19接触的位置通向角膜20的前表面19。

对于气体释放切口24，发明人已经证明，由于接触表面15的弯曲形状，可以通过前表面19和接触表面15之间的界面49更有效地将气体释放到周围大气中，如图8A和8B中的箭头48所示。应当注意，为了经由界面49将气体释放到外部，接触表面不必具有凸起形状。然而，发明人已经证明接触表面的凸起表面允许气体更有效地释放到外部。

应当注意，图8A和8B中所示的气体释放切口24、50的形状仅仅是示例性的。具体地，气体释放切口24可能不相对于角膜20的前表面19垂直布置，而是倾斜布置。

在图中未示出的另一示例性实施例中，薄片配置成使得薄片的后表面的至少一部分是角膜的后表面的一部分。举例来说，这种薄片可被形成用于执行激光内皮角膜成形术过程。薄片可以是利用激光束与周围角膜组织部分隔离的瓣，或者是利用激光束与周围角膜组织完全隔离的微透镜。

可以使用代表薄片的前表面的至少一部分的表面下切口和代表薄片的边缘的至少一部分的侧切口来形成薄片。

眼睛治疗系统的控制器可以配置成控制激光光学系统以在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口。每个气体释放切口延伸到角膜的前表面或后表面。举例来说，延伸到角膜前表面的气体释放切口可以配置为用于手术器械进入的进入切口，所述手术器械例如是用于从角膜分离微透镜和/或用于从眼睛移除微透镜的器械。

在形成一个或多个气体释放切口之后，使用表面下切口形成薄片的前表面的至少一部分。延伸到前表面的气体释放切口在角膜的表面下切口和前表面之间提供气体传导连接，延伸到后表面的气体释放切口在角膜的表面下切口和后表面之间提供气体传导连接。

然后，在形成表面下切口之后，完成形成薄片边缘的至少一部分的侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。

在下文中参照图9A至12更详细地讨论一个或多个气体释放切口的形成，所述气体释放切口以与图8A和8B中的气体释放切口24相同的方式布置。注意，尽管图9A至12的描述涉及瓣，其代表前表面薄片(例如LASIK瓣)，但该描述的特征也适用于基质内薄片(例如在SMILE和FLEx手术中)和后表面薄片(例如在内皮角膜成形术中)。因此，对于气体释放切口也可以获得结合图9A至12描述的效果优点，该气体释放切口延伸到角膜的后表面，使得气体从表面下切口释放到眼睛的前房中。图9A至9B中的每个都表示角膜的俯视图，其中形成基质床的表面下切口31的横向范围由虚线34表示。铰链所在的组织部分用附图标记23表示。双线箭头表示沿着曲折扫描图案的线扫描方向的扫描运动，用于使用光束偏转扫描系统形成表面下切口31。箭头35示意性地示出了用于在连续线扫描之间移动激光焦点的扫描图案的扫描方向。

图9A示意性地示出了光栅扫描过程的初始部分55，而图9B示意性地示出了光栅扫描过程的最终部分。在形成表面下切口31之后，形成侧切口(在图9C中用附图标记38表示),该侧切口与表面下切口31相连，并且可以在其整个圆周上延伸到角膜的前表面。在替代实施例中，侧切口延伸到上皮中，而没有完全延伸到角膜的前表面，使得侧切口的部分仅基本延伸到角膜的前表面。在形成铰链的组织区域23处没有形成侧切口。

回到图9A，在用于形成表面下切口31的曲折或光栅扫描过程开始之前，激光系统产生气体释放切口36a和36b。气体释放切口36a和36b延伸到角膜的前表面，并且配置成使得在形成表面下切口31之后，表面下切口31与气体释放切口36a、36b中的每个气体流体连通，使得气体释放切口36a、36b可以将气体释放到角膜的前表面，这些气体是通过形成表面下切口31而产生的。

如图9A所示，气体释放切口36a和36b布置成使得基本在用于形成表面下切口31的整个扫描过程中，在表面下切口31的形成过程中产生的气体可被释放到外部。这由图9A和9B中的箭头37a和37b示意性地示出。具体地，眼睛治疗系统的控制器配置为控制激光光学系统以形成气体释放切口37a、37b中的至少一个，使得气体释放切口接触表面下切口的位置被扫描路径的初始部分55扫描，该初始部分55对应于用于形成表面下切口31的总扫描路径的小于60％或小于50％或小于30％或小于20％。

如图9C所示，在形成表面下切口31后，眼睛治疗系统形成侧切口38。从图9C可以看出，激光系统配置成形成侧切口38，使得气体释放切口32a和32b形成口瓣的侧切口38的一部分。通过比较图9A和9B与图9C可以看出，每个气体释放切口32a和32b形成或包括侧切口38的圆周部分。

因此，在角膜中形成瓣之后，不再保留额外的切口，这些切口是为了在形成表面下切口31的过程中向外部释放气体而形成的。发明人已经证明，这导致角膜在瓣形成后具有更高的稳定性。具体地，由于气体释放切口形成了后面将要形成的侧切口38的一部分，所以可以形成更多气体释放切口或者形成具有更大直径的气体释放切口，从而气体可以更有效地释放到外部而不会使角膜不稳定。因此，气泡可以更有效地从表面下切口中去除。从图9A和9B中可以看出，气体释放切口36a和36b的组合圆周长度(即它们的圆周长度之和，沿着侧切口的圆周测量)小于侧切口38的圆周长度的60％或小于50％。

图10示出了瓣形成过程的另一示例性实施例，其中光栅扫描图案的初始部分55位于与铰链23相对的横向位置。因此，形成气体释放切口36c，使得气体释放切口36c在至少一个位置接触表面下切口31，该位置由扫描图案的初始部分55扫描，其对应于用于形成表面下切口31的总扫描路径的小于60％、或小于50％、或小于30％、或小于20％。

图11是瓣形成过程的另一示例性实施例，其中使用螺旋扫描图案形成表面下切口。扫描图案的初始部分55(如上定义为总扫描路径的百分比)形成表面下切口31的外围部分，并且扫描图案朝着表面下切口31的中心前进。由于扫描图案的初始部分形成表面下切口31的外围部分，所以每个气体释放切口36d、36e、36f、36g和36h位于扫描路径的初始部分55。螺旋扫描图案还具有优点，由于接触元件10的弯曲接触表面15具有顶点(在图3B中用附图标记21表示)，气泡被有效地沿着径向路径引导到表面下切口31的外围部分。从图11中可以进一步看出，例如提供了五个气体释放切口，它们通过后面要形成的侧切口串联连接。在铰链23所在的螺旋或环形扫描图案的圆周部分65，激光束被消隐。然而，也可以设想，释放切口以不连续的扫描图案单独产生。

控制器可以配置用于自动或交互地选择多个预定义或可配置的扫描图案之一(例如结合图9A至11描述的扫描图案之一)以形成表面下切口31。控制器还可以配置成基于用于形成表面下切口的所选扫描图案来确定：i)对于至少一个气体释放切口，a)几何形状、b)位置和/或c)取向的参数。另外或可替代地，控制器可以确定一个或多个气体释放切口的数量。

举例来说，如果控制器交互地或自动地选择图10的扫描图案，控制器确定提供了单个气体释放切口，例如图10所示的气体释放切口36c，其位于扫描图案的初始部分。进一步举例来说，如果控制器自动地或交互地选择图9A和9B的扫描图案，则控制器确定提供两个气体释放切口(例如图9A和9B中所示的气体释放切口36a和36b)，每个设置在铰链23处或附近。

扫描图案可以由一个或多个数据结构表示，基于该数据结构，眼睛治疗系统产生用于控制扫描系统的控制信号。数据结构可以使用用户输入来配置，用户输入是通过眼睛治疗系统的用户界面接收的。用户输入可以包括扫描图案的一个或多个参数，例如扫描图案的线间间距(例如曲折扫描图案的线间间距)和/或扫描图案的起始点。

图12是瓣形成过程的又一示例性实施例，其中形成大量气体释放切口，例如气体释放切口36i。在形成表面下切口31之后，气体释放切口围绕瓣床切口的周边周向分布。每个气体释放切口具有小于40度或小于20度或小于10度的周边范围。此外，气体释放切口的数量相对较大。举例来说，气体释放切口的数量大于5或大于10或大于20或大于50。发明人已经证明，相对大量的气体释放切口有助于气体释放到外部。具体而言，由于存在大量气体释放切口，这些气体释放切口围绕表面下切口31的外周周向分布，所以沿径向方向迁移的气泡具有相对较高的概率被直接引导至气体释放切口之一。此外，气体释放切口的组合横截面相对较大。如图9C所示，在表面下切口31形成后，气体释放切口被连接以形成侧切口。

图13是根据第二示例性实施例的眼睛治疗系统1a的示意图。图13的第二示例性实施例中的元件与图1至图5C所示的第一示例性实施例中的元件相似，用带有后缀字母“a”的相似附图标记来标识，以将第二示例性实施例中的元件与第一示例性实施例中的相应元件区分开。

第二示例性实施例的眼睛治疗系统1a具有激光光学系统63a，其包括光束倍增器60a，该光束倍增器60a布置在激光源5a的下游以接收由激光源5a发射的脉冲激光。光束倍增器60a配置成产生多个光束62a。从图13可以看出，激光光学系统63a配置成产生三个光束。然而，本公开不限于产生三个光束的眼睛治疗系统。具体地，可以想到的是，眼睛治疗系统1a配置为产生2、4或更多个光束。光束62a的数量可以小于500，或者小于200，或者小于100。当在垂直于激光手术系统63a的光轴的平面中观察时，光束可以代表有序或无序的一维、二维或三维阵列。

光束倍增器60a配置为有序或无序的透镜阵列，例如微透镜阵列。透镜的主平面布置或基本布置在公共平面中。因此，透镜被入射激光束9a平行地(即不连续地)照射。应当注意，第二示例性实施例不限于光束倍增器60a的这种配置。具体地，另外或可替代地，光束倍增器60a可以包括有序或无序的反射镜阵列，特别是微镜阵列。反射镜可以布置在脉冲激光的光路中，使得它们被入射的脉冲激光束平行照射。另外或可替代地，光束倍增器60a可以包括相位掩模或空间光调制器(SLM)。

如图13进一步所示，激光光学系统63a包括扫描系统43a，用于在患者眼睛的角膜20内三维扫描每个光束62a。扫描系统43a可以包括轴向扫描系统和光束偏转扫描系统(图13中未示出)。类似于结合第一示例性实施例所描述，光束偏转扫描系统可以包括两个或三个反射镜，其中每个扫描反射镜接收每个光束62a，使得光束通过光束偏转扫描系统在两个角度维度上同步角度偏转。对于每个光束62a，轴向扫描系统可以包括第一光学系统和第二光学系统，它们可以相对于彼此移位，使得第一和第二光学系统之间的距离可控地变化。第一和第二光学系统可以已经结合第一示例性实施例描述的方式配置。具体而言，第一光学系统可以具有负光焦度，第二光学系统可以具有正光焦度。

举例来说，轴向扫描系统可以包括第一透镜阵列，其为每个光束62a提供第一光学系统。此外，轴向扫描系统可以包括第二透镜阵列，其为每个光束62a提供第二光学系统。第一和第二透镜阵列相对于彼此可控地移位，使得对于每个光束62a，第一和第二光学系统之间的距离可控地变化。当包括激光光学系统63a(从这里称为1a)时，眼睛治疗系统1还可以包括致动器，用于可控地改变轴向扫描系统的第一和第二透镜阵列之间的距离，使得对于每个光束62a，相应光束的焦点沿着相应光束的轴线移位。因此，可以在角膜20内同步地轴向扫描光束62a的焦点。在根据第二示例性实施例的眼睛治疗系统1a中，轴向扫描系统可以在激光源5a和光束偏转扫描系统之间的脉冲激光中。然而，本公开不限于扫描系统43a的这种配置，并且还可以设想，光束偏转扫描系统在激光源5a和轴向扫描系统之间的脉冲激光中。

因此，眼睛治疗系统1a的扫描系统43a配置为在眼睛的角膜内三维地同步扫描光束62a的焦点。

从图13中可以进一步看出，在激光源5a和扫描系统43a之间，负场透镜64a设置在光束62a的光路中。负场透镜64a配置成使得从负场透镜64a出射的光束62a的部分相互发散。从负场透镜64a出射的光束62a的相互发散的部分入射到准直透镜65a上，准直透镜65a配置成将光束62a的相互发散的部分转换成相互平行的部分。然而，已经表明，没有场透镜64a和准直透镜65a也可以获得具有足够性能的眼睛治疗系统。

从图13中还可以看出，接触元件10a布置在激光光学系统63a和患者眼睛的角膜20之间的光路中。为了简化说明，图13中仅示出了接触元件10a的透镜形部分17a。第二示例性实施例的眼睛治疗系统的接触元件10a的配置和接触元件10a相对于激光光学系统63a和眼睛的角膜20耦合的方式对应于已经结合第一示例性实施例的眼睛治疗系统1a解释的配置和变型。

如已经结合第一示例性实施例的眼睛治疗系统1a所解释，接触元件10a配置成使得对于每个光束62a，接触元件10a减小相应光束的焦点的扫描平面的至少一部分的深度变化，其中扫描平面对应于轴向扫描系统的恒定扫描状态。

第二示例性实施例的眼睛治疗系统1a配置成使得光束62a的扫描平面基本相同或匹配要产生的侧切口或气体释放切口或储库切口的斜率。在这些配置中的每个中，对于平滑切口表面和合理的速度来说，有效地补偿场曲是必不可少的，否则场曲会以依赖于距顶点的当前距离的方式使点相对于彼此偏移。因此，已经表明，使用具有凸起形状接触表面的接触元件，对于每个光束和相对于彼此的光束，可以有效地减小相应激光束的扫描平面的深度变化。

因此，第二示例性实施例的眼睛治疗系统1a允许在角膜内更快地形成表面下切口。

该眼睛治疗系统可以配置成可在用于形成表面下切口的多焦点模式和用于形成侧切口的单焦点模式之间切换。具体而言，眼睛治疗系统可以配置成使得切换包括选择性地将孔径和/或光束倍增器插入光路或从光路缩回。

另外或可替代地，眼睛治疗系统可以配置成使用多个焦点形成气体释放切口和/或侧切口。具体地，光束倍增器可以配置成产生焦点线，其中焦点布置或基本布置在以恒定深度延伸的直线或曲线上，其中深度可以使用轴向扫描系统来调整。举例来说，焦点可以基本布置在曲线上，使得曲线的曲率半径对应于侧切口的曲率半径。举例来说，曲线的曲率半径和侧切口的曲率半径具有在4和4.9毫米之间的范围内的值。

该眼睛治疗系统可以包括可旋转安装的相位板、微镜阵列和/或微透镜阵列，用于调节焦平面内的焦点线的取向。当形成侧切口时，眼睛治疗系统可以配置成将焦点线的取向调整到侧切口的不同圆周位置，从而产生圆形或基本圆形的侧切口。

在替代实施例中，焦点位于不同的深度，从而可以在不同的深度同时形成侧切口。此外，在该替代实施例中，眼睛治疗系统可以包括相位板、微镜阵列和/或微透镜阵列，用于调节规则或不规则焦点阵列相对于轴线的取向，该轴线沿着或平行于激光系统的光轴延伸，使得焦点阵列的取向可调节到侧切口的不同圆周位置。

在继续陈述权利要求之前，首先陈述描述本公开的某些实施例的一些突出特征的以下条款：

1.一种用于对眼睛进行激光手术的眼睛治疗系统,包括：具有激光源的激光光学系统，该激光源配置成产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光；其中，激光光学系统包括：扫描系统,用于在眼睛角膜内三维扫描激光的激光束焦点；以及聚焦光学系统，其中扫描系统位于激光源和聚焦光学系统之间的激光束的光路中；其中，眼睛治疗系统还包括接触元件，该接触元件位于聚焦光学系统和眼睛之间的激光束的光路中；其中，接触元件具有用于接触眼睛角膜的接触表面，其中接触表面的至少一部分具有朝向角膜凸起的形状。

2.根据条款1所述的眼睛治疗系统，其中，所述扫描系统包括：轴向扫描系统,用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点；以及光束偏转扫描系统，用于通过激光束的偏转来扫描激光束。

3.根据条款1或2所述的眼睛治疗系统，其中，与平面平行压平板相比，所述接触元件配置为减少所述激光焦点的扫描平面的至少一部分的深度变化；其中相对于前表面测量深度，并且扫描平面对应于扫描系统的用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点的轴向扫描系统的恒定扫描状态。

4.根据前述条款1至3中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述接触元件配置为使得至少对于距所述激光光学系统的光轴的距离小于2毫米或小于4毫米或小于5.5毫米或小于6毫米的每个点，所述激光焦点的扫描平面的深度变化小于30微米或小于20微米；其中扫描平面对应于眼睛治疗系统的配置用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点的轴向扫描系统的恒定扫描状态。

5.根据条款2至4中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述轴向扫描系统位于激光源和光束偏转扫描系统之间的激光束的光路中。

6.根据前述条款2至5中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述轴向扫描系统包括：第一光学系统，其具有负光焦度；以及第二光学系统，其具有正光焦度；其中，第二光学系统位于第一光学系统和偏转扫描系统之间的激光束的光路中；其中，轴向扫描系统配置成使得第一光学系统和第二光学系统之间的距离可控地可变。

7.根据前述条款1至6中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述眼睛治疗系统包括用于通过激光束的偏转来扫描激光束的光束偏转扫描系统，其中光束偏转扫描系统包括三个扫描反射镜。

8.根据前述条款1至7中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光系统配置为使得所述接触元件能够相对于所述激光光学系统可拆卸地耦合；其中，所述眼睛治疗系统配置成使得接触元件是在激光光学系统和眼睛之间的激光束的光路中的唯一光学元件。

9.根据前述条款1至8中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光光学系统包括光束组合器，该光束组合器位于扫描系统和眼睛之间的激光束的光路中。

10.根据前述条款1至9中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述眼睛治疗系统包括光束组合器，所述光束组合器配置用于将激光束的光路与眼睛治疗系统的成像系统的光路组合。

11.根据前述条款1至10中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述接触表面的凸起形状的至少一部分具有以下曲率半径：大于10毫米，或大于50毫米；和/或小于500毫米，或小于300毫米。

12.根据前述条款1至11中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述接触表面至少对于距接触表面的顶点的距离小于2毫米或小于4毫米或小于6毫米的每个点具有凸起形状。

13.根据前述条款1至12中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光系统配置为使得所述接触元件能够相对于所述聚焦光学系统可拆卸地耦合，其中，在耦合状态下，接触元件处于相对于聚焦光学系统的光轴的预定径向位置和/或相对于激光光学系统的光轴的预定倾斜度。

14.根据前述条款1至13中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光光学系统配置成使用所述激光束在所述角膜内产生基本横向延伸的表面下切口；其中，所述凸起形状配置成使得由基本横向延伸的表面下切口的形成引起的气体基本在远离凸起形状的顶点的方向上被引导。

15.根据前述条款1至14中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光束是多个激光束中的一个，所述多个激光束由所述激光光学系统使用所述眼睛治疗系统的光束倍增器产生，其中，光束倍增器布置成使得所述脉冲激光照射在光束倍增器上，并且所述扫描系统配置成扫描所述角膜内的有序或无序的一维、二维或三维焦点阵列，所述阵列由激光光学系统使用多个激光束产生。

16.根据前述条款1至15中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光系统配置用于形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内微透镜或角膜表面薄片；其中，所述眼睛治疗系统包括控制器，所述控制器配置为控制所述激光光学系统扫描角膜内的焦点，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将所述薄片与周围角膜组织隔离；其中，所述表面下切口代表所述薄片的前表面或后表面的至少一部分，并且所述侧切口代表所述薄片的边缘的至少一部分，其中为了形成所述薄片，控制器配置为控制激光光学系统：在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口，其中对于每个气体释放切口，相应切口延伸到角膜的前表面或后表面，并且气体释放切口的至少一部分形成薄片的边缘的至少一部分；在形成一个或多个气体释放切口之后，形成表面下切口的至少一部分；以及在形成表面下切口之后完成侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。

17.一种用于形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内薄片或角膜表面薄片的眼睛治疗系统，该眼睛治疗系统包括：具有激光源的激光光学系统，所述激光源配置成产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光束；和控制器，其配置为控制激光光学系统扫描角膜内的激光束的焦点，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将薄片与周围角膜组织隔离；其中，表面下切口代表所述薄片的前表面或后表面的至少一部分，并且所述侧切口代表所述薄片的边缘的至少一部分；其中，为了形成所述薄片，控制器配置为控制激光光学系统：在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口，其中对于每个气体释放切口，相应切口延伸到角膜的前表面或后表面，并且气体释放切口的至少一部分形成薄片的边缘的至少一部分；在形成一个或多个气体释放切口之后，形成表面下切口的至少一部分；以及在形成表面下切口之后完成侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。

18.根据条款16或17所述的眼睛治疗系统，其中，对于一个或多个或每个气体释放切口，相应气体释放切口包括所述侧切口的圆周部分。

19.根据条款16至18中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述一个或多个气体释放切口中的至少一个具有以下的圆周范围：小于120度或小于90度；和/或大于5度或大于10度。

20.根据条款16至19中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，在完成所述侧切口之后，对于用于从所述表面下切口释放气体的每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分是侧切口的一部分。

21.根据条款16至20中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述薄片是铰接瓣，并且所述侧切口是铰接瓣的边缘。

22.根据条款16至21中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述侧切口在所述表面下切口的外围部分处连接至表面下切口。

23.根据条款16至22中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，沿着所述侧切口的圆周测量，所述一个或多个气体释放切口的组合圆周长度总计小于侧切口的圆周长度的60％或小于50％。

24.根据条款16至23中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，形成所述表面下切口包括自动或交互地选择用于形成表面下切口的多个预定义扫描图案中的一个；其中，所述控制器还配置成基于用于形成表面下切口的所选择的扫描图案来确定：i)对于至少一个气体释放切口，a)几何形状、b)位置和/或c)取向的参数，和/或ii)一个或多个气体释放切口的数量。

25.根据条款16至24中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述控制器配置为控制所述激光光学系统以形成至少一个气体释放切口，使得气体释放切口在至少一个位置处接触所述表面下切口，所述至少一个位置由所述扫描路径的初始部分扫描，所述初始部分对应于用于形成表面下切口的总扫描路径的小于60％或小于50％。

26.根据条款16至25中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，沿着所述侧切口的圆周测量，每个气体释放切口具有小于40度或小于20度或小于10度的圆周范围；并且其中气体释放切口的数量大于5或大于10或大于20或大于50。

27.根据条款16至26中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述眼睛治疗系统包括接触元件，所述接触元件位于所述激光光学系统和眼睛之间的激光束的光路中，所述接触元件具有接触表面，所述接触表面接触角膜并且朝向角膜凸起以形成顶点；其中每个气体释放切口在接触表面接触角膜的位置通向角膜的前表面。

28.一种用于形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内薄片或角膜表面薄片的眼睛治疗系统；其中，眼睛治疗系统包括：具有激光源的激光光学系统，所述激光源配置成产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光束；接触元件，其位于激光光学系统和眼睛之间的激光束的光路中，其中接触元件具有接触角膜的接触表面，其中接触表面朝向角膜凸起以形成顶点；控制器，其配置为当接触元件与角膜接触时，控制激光光学系统扫描角膜内的激光束的焦点，以使用表面下切口至少部分地将薄片与周围角膜组织隔离；其中，控制器还配置成控制激光光学系统，以在形成表面下切口之前在角膜中形成一个或多个气体释放切口，其中，每个气体释放切口在接触表面接触角膜的位置与角膜的前表面气体流体连通。

29.根据条款27或28所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光光学系统包括扫描系统，用于三维扫描眼睛内的激光束的焦点；并且其中，扫描系统包括：轴向扫描系统，用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点；以及光束偏转扫描系统，用于通过激光束的偏转来扫描激光束。

30.根据条款27至29中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，与平面平行压平板相比，所述接触元件配置为减少所述激光焦点的扫描平面的至少一部分的深度变化；其中相对于所述前表面测量深度，并且扫描平面对应于眼睛治疗系统的配置用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点的轴向扫描系统的恒定扫描状态。

31.根据条款27至30中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述接触元件配置为使得至少对于距所述激光光学系统的光轴的距离小于2毫米或小于4毫米或小于5.5毫米或小于6毫米的每个点，所述激光焦点的扫描平面的至少一部分的深度变化小于30微米或小于20微米，其中，扫描平面对应于眼睛治疗系统的用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点的轴向扫描系统的恒定扫描状态。

32.根据条款27至31中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光光学系统包括用于扫描所述角膜内的激光束的焦点的扫描系统，其中，扫描系统位于所述聚焦光学系统和眼睛之间的激光束的光路中。

33.根据条款27至32中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述凸起形状的至少一部分具有以下曲率半径：大于10毫米或大于50毫米；和/或小于500毫米或小于300毫米。

34.根据条款27至33中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述凸起形状配置成使得在形成所述表面下切口期间产生的气体基本在远离凸起形状的顶点的方向上被引导。

35.根据条款1至34中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述接触元件包括近侧表面，所述近侧表面位于所述激光束的光路中并且与所述接触表面相对，其中，所述近侧表面的至少一部分具有朝向入射激光束凸起或凹入的形状，或者是平面形状。

36.一种治疗眼睛以形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内薄片或角膜表面薄片的方法，使用：激光光学系统，其具有配置为产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光束的激光源和用于扫描角膜内的激光束的焦点的扫描系统，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将薄片与周围角膜组织隔离；其中，表面下切口代表所述薄片的前表面或后表面的至少一部分，并且侧切口代表所述薄片的边缘的至少一部分；其中，该方法包括：使用激光光学系统在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口，其中对于每个气体释放切口，相应切口延伸至角膜的前表面或后表面；在形成一个或多个气体释放切口之后，使用激光光学系统形成表面下切口的至少一部分；以及在形成表面下切口之后，使用激光光学系统完成侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。

上述实施例仅是说明性的，并不旨在限制本发明的技术方法。尽管参考优选实施例详细描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明权利要求的保护范围的情况下，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (36)

1.一种用于对眼睛进行激光手术的眼睛治疗系统(1),包括：

具有激光源(5)的激光光学系统，该激光源配置成产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光；

其中，激光光学系统包括：

扫描系统(43)，用于在眼睛角膜内三维扫描激光的激光束焦点；以及

聚焦光学系统(8)，其中扫描系统(43)位于激光源(5)和聚焦光学系统(8)之间的激光束的光路中；

其中，眼睛治疗系统还包括接触元件(10)，该接触元件位于聚焦光学系统(8)和眼睛之间的激光束的光路中；

其中，接触元件(10)具有用于接触眼睛的角膜(20)的接触表面(15)，其中接触表面(15)的至少一部分具有朝向角膜(20)凸起的形状。

2.根据权利要求1所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述扫描系统(43)包括：

轴向扫描系统(6)，用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点；以及

光束偏转扫描系统(7)，用于通过激光束的偏转来扫描激光束。

3.根据权利要求2所述的眼睛治疗系统(1)，其中，与平面平行压平板相比，所述接触元件(10)配置为减少所述激光焦点的扫描平面(18)的至少一部分的深度变化；

其中，相对于前表面(19)测量深度，并且扫描平面(18)对应于所述轴向扫描系统(6)的恒定扫描状态。

4.根据权利要求3所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述接触元件(10)配置为使得至少对于距所述激光光学系统的光轴(A)的距离小于2毫米或小于4毫米或小于5.5毫米或小于6毫米的每个点，所述深度变化小于30微米或小于20微米。

5.根据权利要求3或4所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述轴向扫描系统(6)位于所述激光源(5)和光束偏转扫描系统(7)之间的激光束的光路中。

6.根据权利要求5所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述轴向扫描系统(6)包括：

第一光学系统(25)，其具有负光焦度；以及

第二光学系统(26)，其具有正光焦度；

其中，第二光学系统(26)位于第一光学系统(25)和偏转扫描系统(7)之间的激光束的光路中；

其中，轴向扫描系统(6)配置成使得第一光学系统(25)和第二光学系统(26)之间的距离可控地可变。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述光束偏转扫描系统(7)包括三个扫描反射镜。

8.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述激光系统配置为使得所述接触元件(10)能够相对于所述激光光学系统可拆卸地耦合；

其中，所述眼睛治疗系统(1)配置成使得接触元件(10)是在激光光学系统和眼睛之间的激光束的光路中的唯一光学元件。

9.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述激光光学系统包括光束组合器(56)，所述光束组合器位于所述扫描系统(43)和眼睛之间的激光束的光路中。

10.根据权利要求9所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述光束组合器(56)配置用于将所述激光束的光路与所述眼睛治疗系统的成像系统(58)的光路组合。

11.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述接触表面(15)的凸起形状的至少一部分具有以下曲率半径：

大于10毫米，或大于50毫米；和/或

小于500毫米，或小于300毫米。

12.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述接触表面(15)至少对于距接触表面(15)的顶点(21)的距离小于2毫米或小于4毫米或小于6毫米的每个点具有凸起形状。

13.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛治疗系统(1)，其中，所述激光系统配置为使得所述接触元件(10)能够相对于所述聚焦光学系统可拆卸地耦合，其中，在耦合状态下，接触元件(10)处于相对于聚焦光学系统的光轴(A)的预定径向位置和/或相对于激光光学系统的光轴(A)的预定倾斜度。

14.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛治疗系统(1)，

其中，所述激光光学系统配置成使用所述激光束(9)在所述角膜(20)内产生基本横向延伸的表面下切口；

其中，所述凸起形状配置成使得由基本横向延伸的表面下切口的形成引起的气体基本在远离凸起形状的顶点(21)的方向上被引导。

15.根据前述权利要求1至14中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光束是多个激光束中的一个，多个激光束由所述激光光学系统使用所述眼睛治疗系统的光束倍增器产生，其中，光束倍增器布置成使得所述脉冲激光照射在光束倍增器上，并且所述扫描系统配置成扫描所述角膜内的有序或无序的一维、二维或三维焦点阵列，所述阵列由激光光学系统使用多个激光束产生。

16.根据前述权利要求1至15中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光系统配置用于形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内微透镜或角膜表面薄片；

其中，所述眼睛治疗系统包括控制器，所述控制器配置为控制所述激光光学系统扫描角膜内的焦点，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将所述薄片与周围角膜组织隔离；

其中，表面下切口代表所述薄片的前表面或后表面的至少一部分，并且侧切口代表所述薄片的边缘的至少一部分，其中为了形成所述薄片，控制器配置为控制激光光学系统：

在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口，其中对于每个气体释放切口，相应切口延伸到角膜的前表面或后表面，并且气体释放切口的至少一部分形成薄片的边缘的至少一部分；

在形成一个或多个气体释放切口之后，形成表面下切口的至少一部分；以及

在形成表面下切口之后完成侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。

17.一种用于形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内薄片或角膜表面薄片的眼睛治疗系统，该眼睛治疗系统包括：

具有激光源的激光光学系统，所述激光源配置成产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光束；和

控制器，其配置为控制激光光学系统扫描角膜内的激光束的焦点，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将薄片与周围角膜组织隔离；

其中，表面下切口代表所述薄片的前表面或后表面的至少一部分，并且侧切口代表所述薄片的边缘的至少一部分；

其中，为了形成所述薄片，控制器配置为控制激光光学系统：

在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口，其中对于每个气体释放切口，相应切口延伸到角膜的前表面或后表面，并且气体释放切口的至少一部分形成薄片的边缘的至少一部分；

在形成一个或多个气体释放切口之后，形成表面下切口的至少一部分；以及

在形成表面下切口之后完成侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。

18.根据权利要求16或17所述的眼睛治疗系统，其中，对于一个或多个或每个气体释放切口，相应气体释放切口包括所述侧切口的圆周部分。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述一个或多个气体释放切口中的至少一个具有以下的圆周范围：小于120度或小于90度；和/或大于5度或大于10度。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，在完成所述侧切口之后，对于用于从所述表面下切口释放气体的每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分是侧切口的一部分。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述薄片是铰接瓣，并且所述侧切口是铰接瓣的边缘。

22.根据权利要求16至21中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述侧切口在所述表面下切口的外围部分处连接至表面下切口。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，沿着所述侧切口的圆周测量，所述一个或多个气体释放切口的组合圆周长度总计小于侧切口的圆周长度的60％或小于50％。

24.根据权利要求16至23中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，形成所述表面下切口包括自动或交互地选择用于形成表面下切口的多个预定义扫描图案中的一个；

其中，所述控制器还配置成基于用于形成表面下切口的所选择的扫描图案来确定：i)对于至少一个气体释放切口，a)几何形状、b)位置和/或c)取向的参数，和/或ii)一个或多个气体释放切口的数量。

25.根据权利要求16至24中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述控制器配置为控制所述激光光学系统以形成至少一个气体释放切口，使得气体释放切口在至少一个位置处接触所述表面下切口，所述至少一个位置由所述扫描路径的初始部分扫描，所述初始部分对应于用于形成表面下切口的总扫描路径的小于60％或小于50％。

26.根据权利要求16至25中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，沿着所述侧切口的圆周测量，每个气体释放切口具有小于40度或小于20度或小于10度的圆周范围；并且其中气体释放切口的数量大于5或大于10或大于20或大于50。

27.根据权利要求16至26中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述眼睛治疗系统包括接触元件，所述接触元件位于所述激光光学系统和眼睛之间的激光束的光路中，所述接触元件具有接触表面，所述接触表面接触角膜并且朝向角膜凸起以形成顶点；其中每个气体释放切口在接触表面接触角膜的位置通向角膜的前表面。

28.一种用于形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内薄片或角膜表面薄片的眼睛治疗系统；

其中，眼睛治疗系统包括：

具有激光源的激光光学系统，所述激光源配置成产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光束；

接触元件，其位于激光光学系统和眼睛之间的激光束的光路中，其中接触元件具有接触角膜的接触表面，其中接触表面朝向角膜凸起以形成顶点；

控制器，其配置为当接触元件与角膜接触时，控制激光光学系统扫描角膜内的激光束的焦点，以使用表面下切口至少部分地将薄片与周围角膜组织隔离；

其中，控制器还配置成控制激光光学系统，以在形成表面下切口之前在角膜中形成一个或多个气体释放切口，

其中，每个气体释放切口在接触表面接触角膜的位置与角膜的前表面气体流体连通。

29.根据权利要求27或28所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光光学系统包括扫描系统，用于三维扫描眼睛内的激光束的焦点；并且

其中，扫描系统包括：轴向扫描系统，用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点；以及光束偏转扫描系统，用于通过激光束的偏转来扫描激光束。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，与平面平行压平板相比，所述接触元件配置为减少所述激光焦点的扫描平面的至少一部分的深度变化；其中相对于所述前表面测量深度，并且扫描平面对应于眼睛治疗系统的配置用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点的轴向扫描系统的恒定扫描状态。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述接触元件配置为使得至少对于距所述激光光学系统的光轴的距离小于2毫米或小于4毫米或小于5.5毫米或小于6毫米的每个点，所述激光焦点的扫描平面的至少一部分的深度变化小于30微米或小于20微米，其中，扫描平面对应于眼睛治疗系统的用于沿着激光束的轴线扫描激光焦点的轴向扫描系统的恒定扫描状态。

32.根据权利要求27至31中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述激光光学系统包括用于扫描所述角膜内的激光束的焦点的扫描系统，其中，扫描系统位于所述聚焦光学系统和眼睛之间的激光束的光路中。

33.根据权利要求27至32中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述凸起形状的至少一部分具有以下曲率半径：大于10毫米或大于50毫米；和/或小于500毫米或小于300毫米。

34.根据权利要求27至33中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述凸起形状配置成使得在形成所述表面下切口期间产生的气体基本在远离凸起形状的顶点的方向上被引导。

35.根据权利要求1至34中任一项所述的眼睛治疗系统，其中，所述接触元件包括近侧表面，所述近侧表面位于所述激光束的光路中并且与所述接触表面相对，其中近侧表面的至少一部分具有朝向入射激光束凸起或凹入的形状，或者是平面形状。

36.一种治疗眼睛以形成角膜组织薄片，特别是角膜瓣、角膜内薄片或角膜表面薄片的方法，使用：

激光光学系统，其具有配置为产生脉冲持续时间小于1皮秒的脉冲激光束的激光源和用于扫描角膜内的激光束的焦点的扫描系统，以使用表面下切口和侧切口至少部分地将薄片与周围角膜组织隔离；

其中，表面下切口代表所述薄片的前表面或后表面的至少一部分，并且侧切口代表所述薄片的边缘的至少一部分；

其中，该方法包括：

使用激光光学系统在角膜中形成一个或多个气体传导气体释放切口，其中对于每个气体释放切口，相应切口延伸至角膜的前表面或后表面；

在形成一个或多个气体释放切口之后，使用激光光学系统形成表面下切口的至少一部分；以及

在形成表面下切口之后，使用激光光学系统完成侧切口，使得对于每个气体释放切口，相应气体释放切口的至少一部分形成侧切口的一部分。