CN118159231A - 减少激光手术期间的视网膜辐射曝光量 - Google Patents

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Abstract

在某些实施例中，一种用于治疗眼睛的玻璃体中的漂浮物的眼科激光手术系统，包括漂浮物检测系统、激光装置、以及计算机。漂浮物检测系统确定眼睛的玻璃体中的漂浮物的位置。激光装置将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物。计算机获取激光束的三维扫描图形，该三维扫描图形产生激光脉冲的三维脉冲图形。三维脉冲图形在三维脉冲图形的后侧具有气泡盾脉冲图形。气泡盾脉冲图形形成气泡盾，减少眼睛的视网膜处的激光辐射曝光量。计算机指示激光装置根据三维扫描图形将激光束引导向漂浮物。

Description

减少激光手术期间的视网膜辐射曝光量
技术领域
本披露总体上涉及激光玻璃体消融术系统，更具体地涉及减少激光手术期间的视网膜辐射曝光量。
背景技术
在激光玻璃体消融术中，激光束被引导到玻璃体中来治疗玻璃体眼睛漂浮物。眼睛漂浮物是微小的胶原纤维，其容易结块并在视网膜上投下阴影，从而干扰患者的视力。激光束会将漂浮物瓦解，从而改善视力。
发明内容
在某些实施例中，一种用于治疗眼睛的玻璃体中的漂浮物的眼科激光手术系统，包括漂浮物检测系统、激光装置、以及计算机。漂浮物检测系统确定眼睛的玻璃体中的漂浮物的位置。激光装置将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物。计算机获取激光束的三维扫描图形，该三维扫描图形产生激光脉冲的三维脉冲图形。三维脉冲图形在三维脉冲图形的后侧具有气泡盾脉冲图形。气泡盾脉冲图形形成气泡盾，减少眼睛的视网膜处的激光辐射曝光量。计算机指示激光装置根据三维扫描图形将激光束引导向漂浮物。
实施例可以不包括以下特征或者可以包括以下特征中的一个、部分或全部：
*计算机指示激光装置扫描三维扫描图形的后部部分然后扫描三维扫描图形的前部区域。
*眼科激光系统包括xy扫描仪，其：接收来自漂浮物检测系统的检测光束，并将检测光束沿着检测光束路径引导向漂浮物的xy位置；以及接收来自激光装置的激光束，并将激光束沿着检测光束路径引导向漂浮物的xy位置。
在某些实施例中，治疗眼睛的玻璃体中的漂浮物的方法包括通过漂浮物检测系统确定眼睛的玻璃体中的漂浮物的位置。计算机可以获取激光束的三维扫描图形，该三维扫描图形产生激光脉冲的三维脉冲图形。三维脉冲图形包括位于图形的后侧的气泡盾脉冲图形。气泡盾脉冲图形形成气泡盾，减少眼睛的视网膜处的激光辐射曝光量。计算机指示激光装置根据三维扫描图形将激光束引导向漂浮物。激光装置将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物。
实施例可以不包括以下特征或者可以包括以下特征中的一个、部分或全部：
*指示激光装置根据三维扫描图形将激光束引导向漂浮物包括指示激光装置扫描三维扫描图形的后部部分然后扫描三维扫描图形的前部区域。
*来自漂浮物检测系统的检测光束由xy扫描仪接收，并沿着检测光束路径被引导向漂浮物的xy位置。来自激光装置的激光束由xy扫描仪接收，并沿着检测光束路径被引导向漂浮物的xy位置。
在某些实施例中，一种用于治疗眼睛的玻璃体中的漂浮物的眼科激光手术系统，包括漂浮物检测系统、激光装置、以及计算机。漂浮物检测系统确定眼睛内的漂浮物的位置。激光装置将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物。计算机：根据漂浮物的z位置与眼睛的部件之间漂浮物到部件的距离计算部件处的辐射曝光量；根据辐射曝光量计算安全系数，该安全系数描述辐射曝光量与最大曝光量之间的数学关系；根据安全系数的预定边界确定是否可允许将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物；以及如果允许的话，指示激光装置沿着激光束路径将激光束引导向漂浮物。
实施例可以不包括以下特征或者可以包括以下特征中的一个、部分或全部：
*安全系数等于最大曝光量与辐射曝光量的比率。
*辐射曝光量描述眼睛的视网膜处的辐射曝光量，以及最大辐射曝光量描述视网膜处单个脉冲的最大辐射曝光量。
*辐射曝光量描述眼睛的视网膜处的辐射曝光量，以及最大辐射曝光量描述视网膜处的最大平均功率。
*辐射曝光量描述眼睛的晶状体处的辐射曝光量，以及最大曝光量描述晶状体处的最大辐射曝光量。
*计算机通过以下方式根据漂浮物的z位置计算眼睛的部件处的辐射曝光量：确定激光束在部件上的激光光斑大小；以及根据激光束的激光光斑大小和漂浮物到部件的距离计算辐射曝光量。
*鉴于激光束的激光脉冲能量，计算机计算能够治疗眼睛的最近的漂浮物到部件的距离。
*鉴于所述漂浮物到部件的距离，计算机计算能够治疗眼睛的最大激光脉冲能量。
*如果不允许将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物，则计算机阻止激光装置将激光束引导向漂浮物。
在某些实施例中，用于治疗眼睛中的漂浮物的方法包括通过漂浮物检测系统确定眼睛中的漂浮物的位置。计算机根据漂浮物的z位置与眼部的部件之间漂浮物到部件的距离来计算部件处的辐射曝光量。计算机根据辐射曝光量计算安全系数。安全系数描述辐射曝光量与最大曝光量之间的数学关系。计算机根据安全系数的预定边界确定是否允许将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物。如果允许的话，计算机指示激光装置将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物。激光装置将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物。
实施例可以不包括以下特征或者可以包括以下特征中的一个、部分或全部：
*安全系数等于最大曝光量与辐射曝光量的比率。
*辐射曝光量描述眼睛的视网膜处的辐射曝光量，以及最大辐射曝光量描述视网膜处单个脉冲的最大辐射曝光量。
*辐射曝光量描述眼睛的视网膜处的辐射曝光量，以及最大辐射曝光量描述视网膜处的最大平均功率。
*辐射曝光量描述眼睛的晶状体处的辐射曝光量，以及最大曝光量描述晶状体处的最大辐射曝光量。
*根据漂浮物的z位置计算眼睛的部件处的辐射曝光量包括：确定激光束在部件上的激光光斑大小；以及根据激光束的激光光斑大小和漂浮物到部件的距离计算辐射曝光量。
*鉴于激光束的激光脉冲能量，计算机计算能够治疗眼睛的最近的漂浮物到部件的距离。
*鉴于漂浮物到部件的距离，计算机计算能够治疗眼睛的最大激光脉冲能量。
*如果不允许将激光束沿着激光束路径引导向漂浮物，则计算机将阻止激光装置将激光束引导向漂浮物。
附图说明
图1图示了根据某些实施例的眼科激光手术系统的示例，该眼科激光手术系统可以用来治疗眼睛内的漂浮物；
图2是图示了可以通过图1的系统生成的视网膜图像的示例；
图3、图4A和图4B图示了根据某些实施例可以通过图1的系统创建的三维(3D)脉冲图形的示例；以及
图5图示了根据某些实施例的可以通过图1的系统执行的用于通过三维(3D)扫描图形使漂浮物破碎的方法的示例。
具体实施方式
现在参考说明书和附图，来详细示出所披露的装置、系统和方法的示例实施例。说明书和附图不旨在是穷举的或以其他方式将权利要求限制为附图中所示和说明书中所披露的具体实施例。尽管附图代表了可能的实施例，但附图不一定是按比例绘制的，并且某些特征可以被简化、夸大、移除或部分剖切以更好地说明实施例。
执行激光玻璃体消融术以去除眼睛漂浮物。然而，必须注意不要让视网膜过度接触激光辐射。因此，眼科激光手术系统通过创建气泡盾来保护视网膜以防过度曝光来减少视网膜的曝光量。另外，该系统使用多个激光脉冲来更高效地使漂浮物破碎，并降低漂浮物不可预测的运动的可能性。另外，该系统还计算安全系数，这些安全系数可以用于评估手术是否会导致视网膜曝光量过多。
图1图示了根据某些实施例的可以用来治疗眼睛内的漂浮物的眼科激光手术系统10的示例。在实施例中，漂浮物检测系统确定眼睛中漂浮物的位置。计算机指示激光装置将三维(3D)图形的激光脉冲引导向漂浮物。该图形包括气泡盾，该气泡盾减少眼睛视网膜的辐射曝光量。激光装置根据该图形将激光束引导向漂浮物。
总体而言，系统10包括如图所示耦接的漂浮物检测系统19、激光装置22、一个或多个共享部件24以及计算机26。漂浮物检测系统19包括扫描激光检眼镜(SLO)装置20和干涉仪装置21。激光装置22包括如图所示耦接的超短脉冲激光器30和z聚焦部件32。共享部件24包括如图所示耦接的xy扫描仪40、xy编码器41以及光学元件(比如反射镜42和透镜44和46)。计算机26包括如图所示耦接的逻辑50、存储器52(其存储计算机程序54)和显示器56。
作为系统10的操作的概述，xy扫描仪40从SLO装置20接收SLO光束并将SLO光束沿SLO光束路径引导向眼睛。SLO装置20生成漂浮物投射到视网膜上的漂浮物阴影的SLO图像。SLO装置20还提供漂浮物阴影的xy位置，其中xy位置与xy扫描仪40相关。干涉仪装置21提供漂浮物与视网膜之间的z距离(其可以称为z位置)。激光装置22的z聚焦部件32从干涉仪装置21接收漂浮物的z位置，并将激光束的焦点聚焦到漂浮物的z位置上。计算机26指示激光装置22将三维(3D)图形的激光脉冲引导向漂浮物。该图形包括气泡盾，该气泡盾减少眼睛视网膜的辐射曝光量。xy扫描仪40接收来自激光装置的激光束并根据3D图形将激光束沿着SLO光束路径引导向漂浮物阴影的xy位置。
转到系统的各部分，漂浮物检测系统19包括一个或多个对漂浮物和/或漂浮物在视网膜上投射的漂浮物阴影进行检测、定位和/或成像的检测装置。为了对漂浮物和/或漂浮物阴影进行检测、定位和/或成像，检测装置将检测光束沿检测光束路径引导向眼睛的内部。该内部反射检测光束，装置检测反射光并对漂浮物和/或漂浮物阴影进行检测、定位和/或成像。
在某些实施例中，漂浮物检测系统19包括SLO装置20和干涉仪装置21。SLO装置20利用共焦激光扫描来生成眼睛内部的图像。在某些实施例中，SLO装置20生成漂浮物在视网膜上投射的漂浮物阴影的图像并以编码器单位提供漂浮物阴影的xy位置。干涉仪装置21提供漂浮物相对于视网膜的z位置。干涉仪装置21具有任何合适的干涉仪，例如，利用快速傅里叶变换(FFT)的傅里叶域类型(比如扫频源或谱域类型)。干涉仪装置21的示例包括光学相干断层扫描(OCT)装置(比如，扫频源OCT装置)和扫频源A扫描干涉仪(SSASI)装置(其中SASSI装置仅执行A扫描)。扫频源OCT和SSASI装置的测量范围高达约30毫米(mm)，可以测量从角膜到视网膜的整个眼睛长度内的深度(即，相对于视网膜的z位置)。
转到激光装置22，激光器30可以生成超短激光脉冲。与目前用于激光玻璃体消融术的YAG激光器不同，使用超短脉冲激光器不会损害视网膜。一方面，YAG激光器发射更长的脉冲，具有更高的脉冲能量(例如，5毫焦耳(mJ))。然而，较高的脉冲能量产生的视网膜曝光量超过了在漂浮物与视网膜的距离下ANSI视网膜最大允许曝光量(MPE)，在漂浮物与视网膜的距离下，临床上显著的漂浮物通常位于距离视网膜约3mm或更近的位置。例如，假设脉冲能量PE＝5mJ，激光束数值孔径NA＝0.1，漂浮物与视网膜的距离D＝3毫米(mm)＝0.3厘米(cm)，则视网膜上的能量密度ED为大致ED＝PE/(D*2NA)2＝5mJ/(0.3cm*0.2)2＝1.39J/cm2。纳秒脉冲的ANSI视网膜最大允许曝光量MPE为MPE＝0.020J/cm2。因此，在距离D＝3mm下使用YAG激光器的曝光量超过了MPE，ED/MPE＝1.39/0.02≈70倍。
另一方面，超短脉冲激光器使用较低的脉冲能量来治疗漂浮物。激光击穿能量的阈值与脉冲持续时间的平方根成正比。例如，3纳秒激光器的能量阈值是300飞秒激光器的能量阈值的10000×0.5＝100倍。因此，飞秒激光器能够以10-30微焦耳(μJ)(比如15-20μJ)的脉冲能量治疗漂浮物，这是YAG激光器的脉冲能量的约1/100。较低的脉冲能量产生较低的视网膜曝光量，可以满足ANSI视网膜最大允许曝光量(MPE)，即飞秒脉冲的MPE＝0.008J/cm2。假设脉冲能量PE＝20μJ且激光束数值孔径NA＝0.1，满足MPE的漂浮物到视网膜的距离D为D>(20μJ/(0.008J/cm2*0.22))0.5＝2.5mm。即，20μJ飞秒脉冲在距视网膜2.5mm处满足MPE，而在距视网膜3mm处，5mJ纳秒YAG脉冲超过MPE 70倍。除了提供满足MPE的治疗外，较低的脉冲能量还允许进行多脉冲治疗，从而更有效地使漂浮物破碎，并且较低的脉冲能量不太可能导致漂浮物不可预测地跳跃。
在某些实施例中，激光装置22或光学输送系统包括自适应光学器件。自适应光学器件矫正激光束的相位前沿误差，以使激光束的光斑大小最小化，进而使所需的脉冲能量(例如，几微焦耳(μJ)到纳焦耳(nJ)范围)和视网膜的辐射曝光量最小化。在某些实施例中，自适应光学器件用于在治疗之前优化激光束。在实施例中，使用亚阈值能量级将激光束引导到漂浮物附近。检测来自玻璃体的反馈信号(例如，双光子荧光或二次谐波反馈信号)。激光束路径上的自适应光学器件(例如自适应反射镜)用于最大化反馈信号的强度，以使眼睛和光学系统的像差最小化。
在某些实施例中，激光装置22包括形成贝塞尔或类贝塞尔长焦距光束的光学元件，这样可以提高漂浮物破坏的效率。一般而言，与高斯光束相比，贝塞尔光束的光斑大小小1.6倍，焦距更长(从而缩短治疗时间)，发散度更大(在视网膜上产生更大的光斑大小，降低视网膜损伤风险)。形成贝塞尔或类贝塞尔长焦距光束的光学元件的示例包括轴棱镜、圆形光栅、适当的相位板、空间光调制器(SLM)和法布里-珀罗干涉仪。
z聚焦部件32纵向引导激光束的焦点到漂浮物阴影方向上的特定位置。在某些实施例中，z聚焦部件32从干涉仪装置21接收漂浮物的z位置(并且可以经由计算机26接收该位置)，并且将激光束引导向漂浮物的z位置。z聚焦部件32可以包括屈光力可变的透镜、机械可调透镜、电可调透镜(例如，Optotune透镜)、电可调或机械可调望远镜。在某些实施例中，激光装置22或光学输送系统还包括与z聚焦部件32配合使用的快速xy扫描仪，例如，用来创建3D焦斑图形。这样的扫描仪的示例包括振镜扫描仪、MEMS扫描仪、共振扫描仪或声光扫描仪。
共享部件24将来自SLO装置20、干涉仪装置21和激光装置22的光束引导向眼睛。因为SLO、干涉仪和/或激光束共享部件24，因此这些光束会受到相同光学畸变(例如，扫描仪的扇形畸变、扫描仪透镜的桶形或枕形畸变、眼睛内表面的屈光畸变和其他畸变)的影响。这些畸变以相同的方式影响光束，因此光束沿着相同的路径传播。这样就可以将激光束精确地瞄准漂浮物。
作为共享部件24的操作的概述，反射镜42将光束(SLO光束、干涉仪光束和/或激光束)引导向xy扫描仪40，该扫描仪将光束横向引导向透镜44。透镜44和46将光束引导向眼睛。共享部件24还可以提供SLO光束、干涉仪光束和激光束的光谱和偏振耦合和去耦合，以允许光束共享相同的路径。
转到共享部件24的细节，在某些实施例中，xy扫描仪40从SLO装置20接收漂浮物阴影的xy位置，并将SLO光束、干涉仪光束和/或激光束引导向该xy位置。Xy扫描仪40可以是任何合适的xy扫描仪，其在x和y方向上横向引导光束的焦点并且改变光束进入瞳孔的入射角。例如，xy扫描仪40包括可以关于相互垂直的轴线倾斜的一对振镜致动的扫描镜。作为另一个示例，xy扫描仪40包括可以声光地操纵光束的声光晶体。作为另一个示例，xy扫描仪40包括快速扫描仪(例如，振镜扫描仪、共振扫描仪或声光扫描仪)，其可以创建例如2D激光光斑矩阵。
xy编码器41检测xy扫描仪40的角度位置并且将该位置报告为以角度单位测量的xy位置。例如，xy编码器41检测以编码器单位的、xy扫描仪40的检流计反射镜的角度方向。xy编码器41可以向SLO装置20、干涉仪装置21、激光装置22和/或计算机26报告以编码器单位的位置。由于SLO装置20、干涉仪装置21和激光装置22共享xy扫描仪40，因此计算机26可以使用编码器单位来指示系统20和装置22将其光束瞄准何处，从而无需执行从编码器单位到诸如毫米的长度单位的计算机密集型转换。xy编码器41以任何合适的速率报告位置，例如每5-50毫秒(ms)一次，比如每10-30ms或大致每20ms一次。
共享部件24还包括光学元件。一般而言，光学元件可以作用于(例如，透射、反射、折射、衍射、准直、调节、成形、聚焦、调制和/或以其他方式作用于)激光束。光学元件的示例包括透镜、棱镜、反射镜、衍射光学元件(DOE)、全息光学元件(HOE)和空间光调制器(SLM)。在该示例中，光学元件包括反射镜42以及透镜44和46。反射镜42可以是三色反射镜。透镜44和46可以是SLO装置的扫描光学器件。
计算机26根据计算机程序54控制系统10的部件。计算机程序54的示例包括漂浮物阴影成像、漂浮物阴影跟踪、图像处理、漂浮物评估、视网膜曝光量计算、患者教育和保险授权程序。例如，计算机26控制部件(例如，漂浮物检测系统19、激光装置24和共享部件24)对漂浮物进行成像以及将激光束聚焦在漂浮物处。计算机程序54可以包括根据扫描图形创建激光脉冲图形的指令。计算机26可以与部件分离，或者可以以任何合适的方式分布在系统10中，例如，在漂浮物检测系统19、激光装置24和/或共享部件24内。在某些实施例中，计算机26的控制漂浮物检测系统19、激光装置24和/或共享部件24的部分可以分别是漂浮物检测系统19、激光装置24和/或共享部件24的一部分。
在某些实施例中，计算机26使用图像处理程序54来分析图像的数字信息以从图像中提取信息。在某些实施例中，图像处理程序54分析漂浮物阴影的图像以获得关于漂浮物的信息。例如，程序54通过检测图像中的较暗形状(例如使用边缘检测或像素分析)来检测漂浮物，该较暗形状可能是漂浮物阴影。作为另一个示例，程序54检测漂浮物阴影的形状和大小，其指示漂浮物的大小和形状。作为另一个示例，程序54检测漂浮物阴影的色调或亮度，其指示漂浮物的密度。在某些实施例中，计算机26使用跟踪程序54来跟踪漂浮物阴影。
在某些实施例中，计算机26根据指向特定z位置的激光脉冲确定视网膜的辐射曝光量。该确定可以考虑任何合适的因素，例如激光脉冲能量、激光辐射波长、激光脉冲数、激光脉冲持续时间、聚焦激光束的锥角和到视网膜的焦点。例如，可以利用激光束的激光光斑大小以及漂浮物与视网膜之间的距离来计算曝光量。辐射曝光量应小于最大辐射曝光量，最大辐射曝光量可以根据公认的标准确定。例如，可以根据ANSI Z80.36-2016设置最大辐射曝光量。如果辐射曝光量超过视网膜、晶状体和/或IOL的最大辐射曝光量，则计算机26可以改变任何合适的因素(例如，降低脉冲能量)、向用户提供通知和/或作为重要的安全特征阻止发射激光束。
在某些实施例中，计算机26计算指示相对于最大曝光量标准的辐射曝光量的安全系数。例如，安全系数SF可以采用以下形式：SF＝E/ME，式中，E表示在眼部组织(例如，视网膜或晶状体)处的曝光量，以及ME表示最大曝光量，其可以通过标准来定义。在某些情况下，标准允许超过最大曝光量。例如，ANSI Z80.36-2016不适用于眼部组织治疗的辐射，并且规定的MPE极限是实验确定的视网膜损伤阈值的约1/10。如果治疗优势证明视网膜曝光量的风险说得过去，医生可以超过ANSI极限。安全系数可以指示医生决定优势是否证明该风险说得过去。
计算机26根据存储在计算机26处的值(例如，脉冲能量)、脉冲持续时间、脉冲串中的脉冲数、激光束数值孔径、激光束波长、重复率、激光焦点的位置(例如，相对于视网膜、晶状体和/或IOL)和其他参数来计算安全系数。计算机26可以在手术期间向医生输出安全系数。如果安全系数超过预定量(例如，10)，计算机26可以通知医生和/或阻止手术。
安全系数的示例包括：
(1)单脉冲视网膜安全系数RSFSP＝RE/MPESP，式中，RE表示视网膜曝光量，MPE表示单脉冲最大曝光量极限，例如ANSI Z80.36-2016设置的极限。
(2)平均视网膜曝光量安全系数SFARE＝RE/ARE，式中，RE表示视网膜曝光量，ARE表示视网膜处每单位面积的最大平均功率。最大平均功率可以是例如ANSI Z80.36-2016设置的极限或根据数据确定的值。例如，根据来自一百万例飞秒激光辅助白内障手术(FLACS)的得出数据，11.0W/cm2功率密度被认为是安全的。
(3)晶状体安全系数SFL＝LE/LMPE，式中，LE表示晶状体曝光量，以及LMPE表示最大曝光量。ANSI没有设置晶状体(自然镜片和IOL)的安全极限，但由于晶状体对激光辐射的敏感度低于视网膜，因此对视网膜安全的值对晶状体来说也应该是安全的。
不自主和自主的眼睛运动(例如，扫视和微扫视运动、漂移和震颤)会使激光治疗变得困难。为了减少运动，可以在治疗期间用任何合适的方式稳定眼睛，以减少眼睛的运动。例如，可以使用注视光来稳定接受治疗的眼睛和/或另一只眼睛。作为另一个示例，可以使用患者接口或手持式手术隐形眼镜来机械稳定眼睛。此外，可以用任何合适的方式跟踪接受治疗的眼睛和/或另一只眼睛的运动。可以跟踪眼睛的任何合适部分(例如，瞳孔、瞳孔边缘、虹膜、血管)和/或眼睛的反射(例如，浦肯野反射)。
图2图示了图1的系统10可以生成的视网膜图像60的示例。图像60显示了眼睛的视网膜62，其具有中央凹区域(或中央凹)64和旁中央凹区域(或旁中央凹)66。通常，中央凹64具有大致+/-1度的视角，而旁中央凹66具有大致+/-7度的视角。图像60还显示了漂浮物投射在视网膜62上的漂浮物阴影68(68a、68b、68c)。一般而言，不动的阴影不是由漂浮物引起的，而可能是由例如角膜或晶状体混浊或视网膜解剖学变化等引起的，因此漂浮物治疗与不动的阴影无关。
如果漂浮物可能导致视觉障碍，则可以认为漂浮物在临床上明显，这可以根据漂浮物阴影的任何适当特征来确定，这些特征例如是阴影的大小和/或密度、阴影与中央凹和/或旁中央凹的接近度、和/或阴影相对于中央凹和/或旁中央凹的轨迹。作为示例，如果漂浮物永久或暂时地在中央凹64上投射阴影68，则漂浮物可能导致视觉障碍，或者如果漂浮物永久或暂时地在旁中央凹66上投射阴影68，则漂浮物可能导致注意力分散或烦恼。相应地，如果漂浮物阴影落入中央凹64和/或旁中央凹66内或者预测会在中央凹和/或旁中央凹内移动，则可以将漂浮物指定为临床上明显的。作为另一个示例，漂浮物阴影68可以用于估计漂浮物的大小和密度。漂浮物较大、较密集更容易引起视觉障碍。因此，大于临界阴影大小的阴影68能够指示存在临床上明显的漂浮物。对比度相对于背景较高的阴影68可以指示临床上明显的漂浮物。
图3、图4A和图4B图示了根据某些实施例的可以由图1的系统10创建的三维(3D)脉冲图形134的示例。图3示出了眼睛内的脉冲图形134。图4A示出了脉冲图形134的正面视图，以及图4B示出了相对于视网膜138的脉冲图形134。在某些实施例中，三维(3D)脉冲图形可以更有效地使漂浮物110破碎，并且可以包括气泡盾，减少眼睛视网膜处的视网膜辐射曝光量。
3D脉冲图形134的激光脉冲产生快速膨胀的空化气泡，将漂浮物110瓦解。例如，20微焦耳(μJ)飞秒激光脉冲产生的空化气泡的最大瞬时直径为大致400微米(μm)，空化气泡膨胀并在约38毫秒(ms)内崩溃。气泡壁与组织界面的加速度为大致107米/秒2(m/s2)，即大致1,000,000G，其作用犹如一次剧烈的爆炸，将漂浮物的胶原纤维瓦解。空化气泡会扩张和收缩数次，每次重复都会变得越来越小。经过几次重复后，气泡内的水蒸气凝结成水，并且一些气体(例如，氢、氧、CO2和NOX)留在气泡内。30秒到几分钟后，气泡在玻璃体中溶解，向上的力将气泡抬离视野。当活跃时，后气泡会形成气泡盾，一种不透明的层，可以防护视网膜以防受到随后的前脉冲的曝光。
3D脉冲图形134可以具有任何适合的大小和形状。在某些实施例中，图形134可以是脉冲长方体(例如，立方体)。侧面可以具有任何合适的尺寸(例如，10-2000μm，比如100-1500μm)以及任何合适的脉冲间隔(例如，10-1000μm，比如100-500μm)。脉冲的后层(例如，正面层)充当气泡盾136，保护视网膜138。图形134可以以任何合适的方式形成，例如，从后层开始到前层。在一些实施例中，后层(例如气泡盾)以较低的重复率(例如，1000-2000赫兹(Hz)，比如1080Hz)和/或较低的脉冲能量(例如，10-15μJ)形成以保护视网膜，然后前层以较高的重复率(例如，2000-100,000Hz，比如15,000-50,000Hz)和/或较高的脉冲能量(例如，15-35μJ，比如20-30μJ)形成。
脉冲图形134的示例包括：
(1)脉冲图形134是3×3×3脉冲矩阵，脉冲间隔400微米(μm)。第一平面的九个脉冲以较低的重复率(例如，1080赫兹(Hz))在漂浮物后部形成气泡盾。气泡盾防护视网膜以防剩余的18个脉冲，因此这些脉冲可以以更高的重复率(例如5000Hz)输送。总治疗时间为大致12毫秒(ms)。
(2)脉冲图形134是10×10×10的脉冲矩阵，脉冲间隔100μm。该图形可治疗1mm的漂浮物。第一平面的100个激光脉冲以较低的重复率(例如541Hz)和较低的脉冲能量(例如10微焦耳(μJ))在漂浮物后方约300μm处形成气泡盾。气泡盾防护视网膜以防剩余的900个脉冲，因此这些脉冲可以以更高的重复率(例如，5000Hz)和/或脉冲能量(例如，20μJ)输送。总治疗时间为大致0.365秒。
(3)脉冲图形134是15×15×8矩阵，由1800个脉冲组成，脉冲在x方向和y方向上间隔100μm，并且在z方向上间隔200μm。该图形可治疗1.5mm的漂浮物。重复率为50,000Hz，并且激光脉冲能量为10μJ。治疗时间为大致0.036秒。
(4)脉冲图形134是15×15×15＝3375个脉冲的3D矩阵，脉冲间隔100um。该图形可治疗1.5mm的漂浮物。重复率为50,000Hz时，治疗时间为3375/50,000＝0.0675秒。
在某些实施例中，3D脉冲图形134提供视网膜的安全的单位面积平均激光功率(APD)。根据来自数百万例FLACS手术的数据，单位面积平均激光功率APD＝11.0W/cm2看起来是安全的。3D脉冲图形134可以满足该值。例如，假设脉冲能量为20微焦耳(μJ)，重复率为1080赫兹(Hz)，漂浮物到视网膜的距离为2.5毫米(mm)，以及全角数值孔径为0.2，则APD＝1080Hz*20μJ/[(2.5mm*0.2)2*π/4]＝～11.0W/cm2。作为另一个示例，假设脉冲能量为30μJ，重复率为15,000Hz，漂浮物到视网膜的距离为12mm，全角数值孔径为0.2，则APD＝15,000Hz*30μJ/[(12mm*0.2)2*π/4]＝～10W/cm2。
图5图示了根据某些实施例的可以通过图1的系统10执行的用于通过三维(3D)扫描图形使漂浮物破碎的方法的示例。比如医生的用户可以使用3D脉冲图形来使患者眼睛内玻璃体内的漂浮物破碎。3D脉冲图形包括气泡盾，该气泡盾减少眼睛视网膜处的视网膜辐射曝光量。
该方法从步骤210开始，在该步骤中，计算机26获取激光脉冲的3D扫描图形。扫描图形可以存储在存储器52中。在步骤212，漂浮物检测系统19向用户提供漂浮物的图像。该图像可以帮助用户定位出漂浮物。在步骤214，计算机26计算并输出安全系数。安全系数指示眼睛中相对于最大曝光量极限的辐射曝光量。安全系数指示用户决定手术的优势是否证明视网膜辐射曝光量的风险说得过去。在步骤215，治疗可以是可允许的。如果治疗是可允许的，则该方法进行到步骤216。如果不允许，则该方法结束。
在步骤216，计算机26向激光装置22发送指令，以根据扫描图形将脉冲引导向眼睛。可以使用例如如本文所述的任何合适的3D扫描图形。在步骤218，激光装置22将激光脉冲引导向眼睛以在玻璃体内形成气泡盾。气泡盾减少眼睛视网膜处的视网膜辐射曝光量。在步骤220，漂浮物检测系统19向用户提供气泡盾的图像。该图像可以允许用户检查气泡盾是否足够不透明以保护视网膜。在步骤222，激光装置22引导激光脉冲以从后层到前层形成各层，从而使漂浮物破碎。
本文披露的系统和装置的部件(比如控制计算机)可以包括接口、逻辑和/或存储器，其中任何一个可以包括计算机硬件和/或软件。接口可以接收给部件的输入和/或从部件发送输出，并且通常用于在例如软件、硬件、外围装置、用户以及这些的组合之间交换信息。用户接口是用户可以用来与计算机通信(例如，向计算机发送输入和/或从计算机接收输出)的一种类型的接口。用户接口的示例包括显示器、图形用户接口(GUI)、触摸屏、键盘、鼠标、手势传感器、麦克风和扬声器。
逻辑可以执行部件的操作。逻辑可以包括处理数据(例如，执行用于由输入生成输出的指令)的一个或多个电子设备。这种电子设备的示例包括计算机、处理器、微处理器(例如，中央处理单元(CPU))和计算机芯片。逻辑可以包括对能够由电子设备执行以执行操作的指令进行编码的计算机软件。计算机软件的示例包括计算机程序、应用程序和操作系统。
存储器可以存储信息，并且可以包括有形的、计算机可读的和/或计算机可执行的存储介质。存储器的示例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、大容量存储介质(例如，硬盘)、可移除存储介质(例如，光盘(CD)或数字视频或通用盘(DVD))、数据库、网络存储装置(例如，服务器)和/或其他计算机可读介质。特定实施例可以涉及用计算机软件编码的存储器。
尽管本披露是根据某些实施例来描述的，但对本领域技术人员而言，对这些实施例的修改(比如改变、替换、添加、省略和/或其他修改)将是显然的。相应地，可以在不脱离本发明范围的情况下对实施例进行修改。例如，可以对本文披露的系统和装置进行修改。系统和装置的部件可以是集成的或分开的，或者系统和装置的操作可以由更多、更少的部件或其他部件来执行，这对于本领域技术人员来说是显然的。作为另一个示例，可以对本文披露的方法进行修改。这些方法可以包括更多、更少的步骤或其他步骤，并且这些步骤可以以任何合适的顺序执行，这对于本领域技术人员来说是显然的。
为了帮助专利局和读者理解权利要求，申请人不旨在让任何权利要求或权利要求要素援引35U.S.C.§112(f)，除非在特定权利要求中明确使用词语“用于……的装置”或“用于……的步骤”。申请人理解，在权利要求内使用任何其他术语(例如，“机构”、“模块”、“设备”、“单元”、“部件”、“元件”、“构件”、“装置”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”)是指相关领域技术人员已知的结构，并且不旨在援引35U.S.C.§112(f)。

Claims (15)

1.一种用于治疗眼睛的玻璃体内漂浮物的眼科激光手术系统，包括：
漂浮物检测系统，所述漂浮物检测系统被配置为确定所述眼睛的玻璃体内的漂浮物的位置；
激光装置，所述激光装置被配置为将激光束沿着激光束路径引向所述漂浮物；以及
计算机，所述计算机被配置为：
获取所述激光束的三维扫描图形，所述激光束的三维扫描图形产生激光脉冲的三维脉冲图形，所述三维脉冲图形包括位于所述三维脉冲图形的后侧处的气泡盾脉冲图形，所述气泡盾脉冲图形形成气泡盾，减少所述眼睛的视网膜处的激光辐射曝光量；以及
指示所述激光装置根据所述三维扫描图形将所述激光束引导向所述漂浮物。
2.如权利要求1所述的眼科激光系统，所述计算机被配置为通过以下方式指示所述激光装置根据所述三维扫描图形将所述激光束引导向所述漂浮物：
指示所述激光装置扫描所述三维扫描图形的后部部分然后扫描所述三维扫描图形的前部区域。
3.如权利要求1所述的眼科激光系统，进一步包括xy扫描仪，被配置为：
接收来自所述漂浮物检测系统的检测光束，并将所述检测光束沿着所述检测光束路径引导向所述漂浮物的xy位置；以及
接收来自所述激光装置的激光束，并将所述激光束沿着所述检测光束路径引导向所述漂浮物的xy位置。
4.一种用于治疗眼睛的玻璃体内的漂浮物的方法，包括：
通过漂浮物检测系统确定所述眼睛的玻璃体内的漂浮物的位置；
通过计算机获取激光束的三维扫描图形，所述激光束的三维扫描图形产生激光脉冲的三维脉冲图形，所述三维脉冲图形包括位于所述三维脉冲图形的后侧处的气泡盾脉冲图形，所述气泡盾脉冲图形形成气泡盾，减少所述眼睛的视网膜处的激光辐射曝光量；
由所述计算机指示所述激光装置根据所述三维扫描图形将所述激光束引导向所述漂浮物；以及
通过所述激光装置将所述激光束沿着激光束路径引导向所述漂浮物。
5.如权利要求4所述的方法，指示所述激光装置根据所述三维扫描图形将所述激光束引导向所述漂浮物包括：
指示所述激光装置扫描所述三维扫描图形的后部部分然后扫描所述三维扫描图形的前部区域。
6.如权利要求4所述的方法，进一步包括：
通过xy扫描仪接收来自所述漂浮物检测系统的检测光束，并沿着所述检测光束路径将所述检测光束引导向所述漂浮物的xy位置；以及
通过所述xy扫描仪接收来自所述激光装置的激光束，并将所述激光束沿着所述检测光束路径引导向所述漂浮物的xy位置。
7.一种用于治疗眼睛内的漂浮物的眼科激光手术系统，包括：
漂浮物检测系统，所述漂浮物检测系统被配置为确定所述眼睛内的漂浮物的位置；
激光装置，所述激光装置被配置为将激光束沿着激光束路径引向所述漂浮物；以及
计算机，所述计算机被配置为：
根据所述漂浮物的z位置与所述眼睛的部件之间漂浮物到部件的距离计算所述部件处的辐射曝光量；
根据所述辐射曝光量计算安全系数，所述安全系数描述所述辐射曝光量与最大曝光量之间的数学关系；
根据所述安全系数的预定边界确定是否可允许将所述激光束沿着所述激光束路径引导向所述漂浮物；以及
如果允许的话，指示所述激光装置沿着所述激光束路径将所述激光束引导向所述漂浮物。
8.如权利要求7所述的眼科激光系统，所述安全系数等于所述最大曝光量与所述辐射曝光量的比率。
9.如权利要求7所述的眼科激光系统，其中：
所述辐射曝光量描述所述眼睛的视网膜处的辐射曝光量；以及
所述最大辐射曝光量描述所述视网膜处单个脉冲的最大辐射曝光量。
10.如权利要求7所述的眼科激光系统，其中：
所述辐射曝光量描述所述眼睛的视网膜处的辐射曝光量；以及
所述最大辐射曝光量描述所述视网膜处的最大平均功率。
11.如权利要求7所述的眼科激光系统，其中：
所述辐射曝光量描述所述眼睛的晶状体处的辐射曝光量；以及
所述最大曝光量描述所述晶状体处的最大辐射曝光量。
12.如权利要求7所述的眼科激光系统，所述计算机被配置为通过以下方式根据所述漂浮物的z位置计算所述眼睛的部件处的辐射曝光量：
确定所述激光束在所述部件上的激光光斑大小；以及
根据所述激光束的激光光斑大小和所述漂浮物到部件的距离计算所述辐射曝光量。
13.如权利要求7所述的眼科激光系统，所述计算机被配置为：
鉴于所述激光束的激光脉冲能量，计算能够治疗所述眼睛的最近的漂浮物到部件的距离。
14.如权利要求7所述的眼科激光系统，所述计算机被配置为：
鉴于所述漂浮物到部件的距离，计算能够治疗所述眼睛的最大激光脉冲能量。
15.如权利要求7所述的眼科激光系统，所述计算机被配置为：
如果不允许将所述激光束沿着所述激光束路径引导向所述漂浮物，则阻止所述激光装置将所述激光束引导向所述漂浮物。
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