CN1794945A - 对准眼睛的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在优选用于光烧蚀折射外科手术的一种眼激光系统中，一种用于测量角膜厚度的优选为光学相干断层成像装置的组成装置，在检测到OCT探针光束的第一和第二普肯野反射时进行其测量，否则，反射信号的强度不足以进行OCT测量。系统治疗激光的光束轴线与OCT探针光束相互对准。当检测到OCT探针光束的第一和第二普肯野反射时，OCT装置产生信号并将信号发送到系统的眼睛追踪器部分，开始眼睛追踪器的工作。这客观上使眼睛追踪器自动接合以及患者光轴对准治疗轴线或诊断光束轴线。

Description

对准眼睛的方法和装置

技术领域

本发明一般地涉及折射外科领域，更具体地涉及对准眼睛和眼睛追踪器接合的系统、装置和方法。

背景技术

无论何时进行外科手术，通常都需要极高的准确度。当对具有无意识动作的一部分身体进行外科手术时，这种需求很重要。在即时发明的优选领域中，按普通程序对患者眼睛进行折射外科手术，例如公知的LASIK，或者类似于诸如PRK或LASEK的程序。在所述这些情况下，通常使用波长193nm的激光束，将暴露角膜表面的部分体积光烧蚀掉，形成角膜表面的一种新形状，从而校正视力缺陷。

一般地，对准患者眼睛是一个问题。眼睛进行快速眨动，这是一个小幅度的快速无意识动作。人们可能在手术过程中有意移动其注视，并且眼睛位置的稳定性受到患者心跳和其它生理因素的影响。此外，对于什么是激光折射外科手术中眼睛对准的恰当基准轴，仍存在争论。一些外科医生，例如，喜欢识别瞳孔中心，但是，瞳孔中心位置取决于瞳孔尺寸。一些外科医生使用眼睛普肯野(Purkinje)轴，在治疗系统中对准眼睛。这是有问题的，因为普肯野轴是通过将来自角膜的照明激光束的几个反射重叠进行表征的。对于对准轴更加详细的描述，有兴趣的读者可以参考：Uozato and Guyton，American Journal of Ophthamology，103：264-275，1987年3月，其全部内容在最大允许程度上在此引用作为参考文献。

在校正折射缺陷的典型激光眼科系统中，利用系统的眼睛追踪器部分在手术过程中追踪眼睛运动，并且当不能保持追踪时中断供应治疗激光束。从商业上可以获得不同的眼睛追踪器技术，但在此实际上与下面这里所述的本发明没有密切关系。但是，当眼睛追踪器锁定在眼睛上的所需基准点时，必需接合眼睛追踪器。常常是，当“看上去”眼睛追踪器恰当对准时，外科医生将手工接合眼睛追踪器。这种主观技术易于产生误差，这可以导致偏心烧蚀以及对满足视力校正的其它不足。因此，本发明者已经认识到需要眼睛对准更加可靠和准确，特别是它应用于成功激光眼睛手术。

发明内容

根据本发明的一个实施例，眼激光手术系统包括沿光束轴输出光束的治疗激光和眼睛追踪器，该系统具有协同操作部分，它放射出光轴与治疗光束共同对准并同心的探针光束，并在第一和第二普肯野(Purkinje)反射共同对准并同心时，根据探针光束的第一普肯野反射和探针光束的第二普肯野反射发出一个信号。该信号用于触发眼睛追踪器的操作。

在另一个实施例中，当诊断部分检测从来自患者眼睛的探针光束的第一普肯野反射和第二普肯野反射同心共同对准时，根据接收从一个协同操作的单独诊断部分发出的信号，自动接合在眼睛手术过程中监视患者眼睛运动的眼睛追踪器系统，诊断部分起到适当地检测来自角膜的探针光束的至少两个不同反射。

本发明的另一个实施例涉及将患者眼睛的光轴与眼睛治疗装置的治疗轴和/或眼睛诊断装置的诊断轴对准的方法，包括如下步骤：将传播轴线与治疗轴线和/或诊断轴线相互对准并同心的探针光束照射到眼睛上，检测探针光束的第一普肯野反射，检测探针光束的第二普肯野反射，根据从眼睛检测的第一和第二普肯野反射的同心相互对准，建立患者光轴与治疗轴线和/或诊断轴线的对准。在此实施例的一个方面，另外的步骤包括根据检测的第一和第二普肯野反射的同心相互对准产生一个信号。在另一个方面，方法包括使用信号接合眼睛追踪器装置，使其与眼治疗装置和/或眼诊断装置协同配合。

另一个实施例涉及测量和/或校正患者眼睛视力缺陷的眼睛系统，包括测量视力缺陷的诊断部分，或者优选的校正视力缺陷的治疗部分，以及眼睛追踪部分，它与诊断部分和/或治疗部分协同配合，用于在测量和/或校正视力缺陷时监视眼睛运动，其中当患者眼睛的光轴与诊断部分和/或治疗部分的光束轴线对准时，实现眼睛追踪部分的配合是通过提供与系统协同配合的一个装置部分，它将探针光束发射到光轴与诊断部分和/或治疗部分的光束轴线相互对准并同心的眼睛中，当第一和第二普肯野反射相互对准并同心时，检测探针光束的第一普肯野反射和探针光束的第二普肯野反射，并且根据检测产生信号，使用此信号触发眼睛追踪部分的工作。

在所述上述实施例中，光学相干断层成像(OCT)装置的优选部分和装置是用于产生探测光束，检测普肯野反射，以及产生触发眼睛追踪器的信号。

从下面的详细描述可以更加容易地清楚本发明的这些和其它目的。但是，应该理解的是，详细说明和特定例子，在表示本发明优选实施例的同时，其给出仅仅是为了解释，在本发明的精神和范围内的多种变化和修改，根据这里以及权利要求的说明和图示，对于本领域一般技术人员是明显的。

附图说明

图1是眼睛剖面示意图；

图2是根据本发明的一个系统实施例的示意图；以及

图3是根据本发明一个实施例的触发信号的曲线图。

具体实施方式

本发明涉及一种装置和方法，用于客观地将患者眼睛的光轴与折射视力校正手术系统的诊断或治疗部分，例如，受激准分子激光器的光束轴对准。本发明的一个实施例还涉及在此系统中眼睛追踪器的自动接合或触发。本发明是根据检测患者眼睛的第一和第二普肯野反射的共同对准，如图1所示。在图1中，示意性表示出眼睛100的剖面，包括前角膜表面12、后角膜表面14、前晶状体表面16、后晶状体表面18和视网膜表面19(为了说明的目的以直的虚线表示)。本领域的一般技术人员早就认识到，当输入光束20适当地照到眼睛时，可以检测到四个普肯野反射。第一普肯野反射22定义为前角膜表面12反射的光线形成的虚像。第二普肯野反射24是后角膜表面14反射形成的输入光线的图像。未在前角膜表面或后角膜表面反射的光穿过角膜和房水，并穿过眼睛的晶状体到达视网膜19。第三普肯野反射26是从前眼晶状体表面16反射的输入光20形成的虚像，而第四普肯野像是由后晶状体表面18反射的光在其与玻璃体的界面上形成的。感兴趣的读者可以参考：P.N.Cornsweet and H.D.Crane，J.Opt.Soc.Am.，63，921(1973)，其中更加详细讨论普肯野像形成，其全部内容在此引用作为参考文献。

眼睛测厚，特别是角膜测厚(角膜厚度测量)，例如，是诸如折射视力校正的眼睛外科手术中的重要测量参数。已经开发了几种技术测量角膜厚度，包括超声波测量和光学相干断层成像(OCT)。

OCT的原理是为本领域的一般技术人员所熟悉的，对于本发明的目的，包括光学相干反射计和可以用于得到角膜测量的其它形式的光学干涉测量。感兴趣的读者可以参考：Hitzenberger，“Measurement of Corneal Thickness by Low CoherenceInterferometry”，Applied Optics，Vol.31，No.31(1992年11月)，在适用法律和法规许可的程度上其内容整体在此引用作为参考文献。实质上，OCT装置的信号产生仅仅是在测量表面反射的OCT探针放射的光束路线等于OCT装置建立的基准光束路线，并且在相应于OCT放射的临时相干长度的距离内。为了测量角膜的中心厚度，OCT装置必须识别与第一普肯野反射22对应的前角膜表面12的探针光束的反射，与第二普肯野反射24对应的后角膜表面14的反射。如图3所示，直到在310检测到第一和第二普肯野像重合反射前，测厚信号330基本为零。在该点，用此装置测量了角膜厚度，并且根据本发明，此信号用于触发眼睛追踪器装置，所述眼睛追踪器装置用于在诊断或治疗过程期间监视眼睛运动或其它眼睛追踪器功能。在传统眼睛追踪器系统中，患者可以被要求注视照明源，同时将与治疗光束轴重合的可见激光束引导到患者角膜上。根据外科医生对可见激光光束相对于角膜位置的观察，外科医生将利用他或她对角膜位置的最佳判断手工接合眼睛追踪器。有优势的是，根据本发明，眼睛追踪器现在可以自动地和更加准确地被触发，因为OCT信号仅仅在患者光轴恰当对齐时产生。

一个本发明系统的实施例示意性表示在图2中。系统200代表一个光烧蚀眼睛外科系统，用于重新成形患者角膜，角膜由前角膜表面12和后角膜表面14代表。系统包括OCT部分30，它发出穿过分光镜26并朝眼睛传播的探针光束34。光束被公知的孔径装置36遮光，优选地将探针光束直径限制在约200到300微米之间。其优势在于它限制了在小的横向尺寸上探针光束扫描，导致OCT信号的较快检测。系统还包括治疗激光部分50，它发出具有图中52所示传播轴线的治疗光束。OCT部分30的探针光束34在角膜表面与治疗光束轴52对准并重合。在治疗过程中，治疗光束轴52在角膜表面的位置由眼睛追踪器40控制，其方式是本领域内一般技术人员公知的。即，由于有意识或无意识动作造成的眼睛运动被实时监视，用治疗光束调节角膜的烧蚀。根据本发明，当前角膜表面12的探针光束反射22和后角膜表面14的探针光束反射24相互对准时，根据检测这两个反射由OCT得到中心角膜厚度值。反射22和24分别代表第一和第二普肯野反射。在成功测量角膜厚度的瞬间，OCT部分30接收的测量信号在38提供到眼睛追踪器40，眼睛追踪器40由信号38触发并通过信号42与激光器50通讯。

虽然选择了不同优点的实施例解释本发明，但本领域内一般技术人员应该理解的是，在不偏离权利要求限定的本发明范围的情况下可以做出不同的变化和修改。

Claims (25)

1.在一个激光眼睛外科手术系统中，所述系统包括产生具有治疗光束轴线的治疗激光光束的激光器装置，以及用于监视眼睛运动的具有对准轴线的眼睛追踪器，其中所述眼睛追踪器的动作与所述激光器装置协同配合，

改进的特征在于：

一种与所述激光眼睛外科手术系统协同配合的装置，该装置适于发出具有与治疗光束轴线相互对准并同心的光轴的探针光束，并且适于在所述第一和第二普肯野反射相互对准并同心时，根据所述装置检测的探针光束第一普肯野反射和探针光束第二普肯野反射发出信号，其中所述信号用于触发眼睛追踪器的工作。

2.如权利要求1所述的系统，还包括一个具有孔径的部分，用于限制探针光束与角膜相交的前角膜表面上的区域大小。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述孔径的直径在约200到300μm之间。

4.如权利要求1到3中任一项所述的系统，其中所述装置是OCT装置。

5.如权利要求1到4中任一项所述的系统，其中探针光束是光谱的IR区。

6.如权利要求1到5中任一项所述的系统，其中探针光束的相干长度在约5到8μm之间。

7.一种眼外科手术系统，包括：

治疗激光器部分，用于提供具有治疗光束轴线的光束；

眼睛追踪器部分，用于监视患者眼睛的运动，将治疗光束定位在眼睛上；以及

提供具有与治疗光束轴线相互对准并同心的光轴的探针光束的一个装置部分，所述装置部分在所述第一和第二普肯野反射相互对准并同心时，根据所述装置部分检测的探针光束第一普肯野反射和探针光束第二普肯野反射发出信号，其中所述信号用于触发眼睛追踪器的工作。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述装置部分是OCT装置。

9.如权利要求7或8所述的系统，其中探针光束是在光谱的IR区内。

10.如权利要求7到9中任一项所述的系统，其中探针光束的相干长度在约5到8μm之间。

11.如权利要求7到10中任一项所述的系统，其中所述装置部分具有一个孔径，用于限制探针光束与角膜相交的前角膜表面上的区域大小。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述孔径的直径在约200到300μm之间。

13.一种眼睛追踪器系统，用于在眼手术过程中监视患者眼睛的运动，其中当一个协同工作的单独诊断部分检测照射到患者眼睛的光束的第一普肯野反射和第二普肯野反射的同心相互对准时，所述眼睛追踪器系统在接收所述部分发出的信号时自动接合。

14.如权利要求13所述的系统，其中协同工作部分是OCT装置。

15.如权利要求14所述的系统，其中OCT装置发出光束，所述光束的相干长度在约5到8μm之间。

16.一种将患者眼睛的光轴与眼治疗装置的治疗轴线和/或眼诊断装置的诊断轴线对准的方法，包括：

将其传播轴线与治疗轴线和/或诊断轴线相互对准并同心的探针光束照射到眼睛上；

检测探针光束的第一普肯野反射；

检测探针光束的第二普肯野反射；以及

检测眼睛的第一和第二普肯野反射的同心相互对准，其中，所述同心相互对准建立患者光轴与治疗轴线和/或诊断轴线的对准。

17.如权利要求16所述的方法，包括从OCT装置产生所述探针光束。

18.如权利要求17所述的方法，包括所述探针光束经过直径约200到300μm的孔径到达患者眼睛前表面。

19.如权利要求17或18所述的方法，包括产生相干长度在约5到8μm之间的所述探针光束。

20.如权利要求16到19中任一项所述的方法，还包括根据检测第一和第二普肯野反射的同心相互对准产生信号。

21.如权利要求20所述的方法，包括使用信号接合眼睛追踪器装置，使其与眼治疗装置和/或眼诊断装置协同配合。

22.在测量和/或校正患者眼睛视力缺陷的眼睛系统中，包括至少一个测量视力缺陷的诊断部分和校正视力缺陷的治疗部分，并且包括眼睛追踪部分，它与诊断部分和/或治疗部分协同配合，用于在测量和/或校正视力缺陷时监视眼睛运动，一种当患者眼睛的光轴与诊断部分和/或治疗部分的光束轴线对准时与眼睛追踪部分接合的方法，包括：

提供与所述系统协同配合的一个装置部分，所述装置部分将探针光束发射到其光轴与诊断部分和/或治疗部分的光束轴线相互对准并同心的眼睛中；

当所述第一和第二普肯野反射相互对准并同心时，用所述装置部分检测探针光束的第一普肯野反射和探针光束的第二普肯野反射；以及

根据所述检测产生信号，并使用所述信号触发眼睛追踪部分的工作。

23.如权利要求22所述的方法，包括提供产生探针光束的OCT装置。

24.如权利要求22或23所述的方法，包括所述探针光束经过直径约200到300μm的孔径到达患者眼睛前表面。

25.如权利要求22到24中任一项所述的方法，包括产生相干长度在约5到8μm之间的所述探针光束。

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