TWI608833B - 視力矯正手術中之角膜標記 - Google Patents

Description

視力矯正手術中之角膜標記

本發明係關於用於施行視力矯正手術之系統及方法。

目前各種視力矯正手術可用以改良病人之視力。此等手術包含雷射輔助之角膜切削手術，其改變角膜之屈光性質以矯正眼睛內的晶狀體缺陷。一種常見的此類手術稱作LASIK(雷射輔助原位角膜磨鑲術)且用以矯正近視、散光或更複雜的屈光不正。此等手術還包含晶狀體去除手術，該手術使用不同方法來改變角膜之屈光性質以矯正眼睛內的晶狀體缺陷。一種常見的此類手術稱作SMILE(小切口微透鏡取出術)且可用以矯正亦可由LASIK矯正之屈光不正中的許多種，諸如近視。其他手術可矯正角膜缺陷或其他問題。此等手術可單獨使用，但一些亦可與其他視力矯正手術(諸如白內障手術)相容。舉例而言，用以矯正散光之LASIK經常與白內障手術結合。

在所有此類手術中，在角膜上之正確位置施行正確的手術以便提供最佳視力改良為重要的。然而，在許多此類手術期間，角膜自其正常形狀變形，從而使得難以在最佳位置施行手術。

此外，對於許多此類手術，外科手術中存在一個以上合適的位置，但不同的位置對病人提供不同的益處。當前，許多手術僅在一個合適的位置施行，從而使病人無法在各種不同益處之間進行選擇。

本發明係關於用於藉由一標記對角膜作標記以允許稍後偵測該角膜上之一選定位置的系統及方法，且係關於用於基於該標記施行視力矯正手術的方法之系統。

在一個實施例中，本發明提供一種藉由以下操作施行一視力矯正手術之方法：識別一眼睛之一角膜上的一選定位置；藉由一標記對該角膜之周邊作標記，該標記對應於該選定位置；使該角膜變形；基於該標記重新識別該變形之角膜上的該選定位置；及在該角膜變形時在該選定位置處施行一視力矯正外科手術。

在更具體的實施例中，該選定位置為該眼睛之一瞳孔中心，諸如一擴張之瞳孔或一未擴張之瞳孔的瞳孔中心。該選定位置可在處於與該外科手術期間不同之一擴張下的該眼睛之一瞳孔中心處。

在另一更具體的實施例中，該選定位置為角膜頂點。

在更具體的實施例中，該標記包括一圓或複數個子標記，該複數個子標記包含至少三個子標記。

在另一更具體的實施例中，在與該近似的角膜頂點相距8mm與11mm之間之處作該標記。

在其他更具體的實施例中，可使用一飛秒雷射器或一環形標記器來作該標記。

在另一更具體的實施例中，該標記包含一生物相容染料。

在更具體的實施例中，使該角膜變形包括壓平該角膜。

在另一更具體的實施例中，基於該標記重新識別變形之角膜上的該選定位置包含定位該標記，接著相對於該標記判定該選定位置。

在另一更具體的實施例中，該視力矯正外科手術包含雷射切削該角膜之在該選定位置的一部分，諸如在一LASIK手術中。

在又一更具體的實施例中，該視力矯正外科手術包含去除該角膜之在該選定位置的一微透鏡，諸如在一SMILE手術中。

除非清楚地互斥，否則以上較具體的實施例可彼此組合或與本文中描述之其他特徵組合。上述方法可與以下系統一起使用。

本發明亦提供一種用於視力矯正手術之系統，其包含：一眼科用偵測器，其可操作以識別一眼睛之一角膜上的一選定位置；一標記器，其可操作以藉由一標記對該角膜之周邊作標記，該標記對應於該選定位置； 一角膜抽吸或壓平裝置，其可操作以使該角膜變形；一外科手術裝置，其可操作以在該角膜變形時在該選定位置處施行一視力矯正外科手術；及一電腦，其藉由至少一用以識別該選定位置之演算法及一用以基於該標記使用由該眼科用偵測器提供之信息重新識別該選定位置之演算法程式化。

根據更具體的實施例，該標記器與外科手術裝置為同一裝置，例如其都可包含一飛秒雷射器。

根據另一更具體的實施例，該眼科用偵測器可包含能够將自該眼睛反射之光轉換為一數位影像的一感測器。

除非清楚地互斥，否則以上較具體的實施例可彼此組合或與本文中描述之其他特徵組合。上述系統亦可與上述方法一起使用。

10‧‧‧眼睛

20‧‧‧角膜

30a、30b‧‧‧瞳孔

40a、40b‧‧‧瞳孔中心

50a、50b、50c‧‧‧標記

60‧‧‧角膜頂點

100‧‧‧平台

110‧‧‧飛秒雷射器

120‧‧‧准分子雷射器

130‧‧‧角膜抽吸裝置

140‧‧‧手術數位顯微鏡

150‧‧‧電腦

160‧‧‧顯示器

為了較全面地理解本發明及其特徵及優點，現參照結合附圖進行的以下描述，附圖中：圖1A為未高度擴張之眼睛之瞳孔中心的示意圖；圖1B為高度擴張之眼睛之瞳孔中心的示意圖；圖1C為根據本發明之實施例的用以指示圖1A及圖1B之眼睛之瞳孔中心的標記的示意圖；圖1D為根據本發明之實施例的眼睛之角膜頂點及用以指示角膜頂點及圖1A之眼睛之瞳孔中心的標記的示意圖；及圖2為根據本發明之實施例的用於施行視力矯正手術之系統的示意圖。

本發明係關於用於藉由標記對眼睛之角膜作標記的系統及方法。標記允許稍後偵測角膜上之選定位置，諸如在給定擴張下之瞳孔的中心或角膜頂點，甚至在角膜已變形時亦如此。本發明進一步係關於用於使用標記施行視力矯正手術之系統及方法。角膜在此手術期間變形，但儘管變形，標記允許在選定位置施行手術，此通常在角膜返回至其不變形的形狀時改良視力矯正。標記進一步允許選定位置為給定擴張下的瞳孔中心， 或角膜頂點。在角膜頂點處而非瞳孔中心或在一個擴張而非另一擴張下的瞳孔中心處施行外科手術可提供不同的視力矯正。

在以下描述中，藉由實例闡述細節以便於論述揭示之標的。然而，對於一般熟習此項技術者應顯而易見，揭示之實施例為例示性的且並未窮舉所有可能的實施例。

視力矯正手術經常在處於手術期間發生之無論什麽擴張下的瞳孔中心處施行。若瞳孔始終完全對稱，則不管擴張如何瞳孔中心將保持相同。然而，少數瞳孔為完全對稱的，且另外，非對稱性隨著擴張而改變。因此，瞳孔中心亦隨擴張而改變。此可藉由參照圖1A及圖1B中所示的具有角膜20及瞳孔30之眼睛10的圖式來理解。圖1A中之瞳孔30a未高度擴張且具有瞳孔中心40a。圖1B中之瞳孔30b高度擴張且具有瞳孔中心40b，瞳孔中心40b與瞳孔中心40a並非相同位置。如圖1C所說明，角膜20之角膜周邊上的用以指示未擴張之瞳孔中心40a的標記50a因此與在角膜20之角膜周邊上所作的用以指示高度擴張之瞳孔中心40b的標記50b處於不同位置。

一些視力矯正手術旨在在角膜頂點處施行外科手術。角膜頂點為固定點之第一浦肯野影像與光學檢查儀器(諸如角膜地形影像儀)之光軸的交叉點。角膜頂點為角膜之中心部分，角膜在中心部分通常比在角膜周邊薄。角膜頂點由角膜周邊環繞，角膜周邊大體上亦為圓形的且延伸至角膜之邊緣。角膜頂點與瞳孔中心可在相同位置，但情况經常亦並非如此。如圖1D中所說明，角膜頂點60可在與任何瞳孔中心(諸如瞳孔中心40a)不同的位置，使得在角膜20之周邊區域上所作的用以指示角膜頂點60之標記50c與所作的用以指示瞳孔中心40a之標記50a不在相同位置。

其他視力矯正手術在與角膜頂點或給定擴張下的瞳孔中心不同的位置處施行手術。舉例而言，一些手術可沿著連接角膜頂點與給定擴張下之瞳孔中心的虛擬綫施行。

因此，本發明包含藉由標記對角膜作標記以準備進行視力矯正手術之方法。首先，選擇進行外科手術之位置。選定位置可為角膜頂點 或給定擴張下之瞳孔中心。可基於多種技術因素(諸如將施行之視力矯正手術的類型、尤其在角膜頂點處之角膜厚度、角膜頂點相對於一個或多個擴張下之瞳孔中心的位置，及瞳孔中心在不同擴張下之變化)選擇位置。亦可基於病人喜好因素(諸如最期望在亮光抑或微光下具有最佳視力)選擇位置。

一旦已選擇位置，其實際在眼睛上經識別。首先，在需要時使眼睛作好準備，例如藉由使瞳孔擴張至期望的擴張程度。接下來，將眼科用裝置用以識別選定位置。可使用能够執行此功能的任何眼科用裝置，包含手動及電腦輔助裝置及當前用於視力矯正之診斷或外科手術(諸如LASIK、SMILE)及白內障手術之裝置。裝置可包含顯微鏡或其他放大透鏡。若裝置為電腦輔助的，則其可包含捕獲自眼睛反射之光以形成數位影像之數位影像感測器，諸如光電二極體陣列。電腦輔助裝置亦可包含藉由演算法程式化之處理資源，該演算法定位瞳孔中心或角膜頂點。舉例而言，演算法可使用顏色偵測或圓形偵測演算法識別瞳孔以虹膜為邊界之處。瞳孔接著可以一個或多個橢圓或圓接近虹膜且定位彼等橢圓或圓之中心，該等中心經識別為在該擴張下之瞳孔中心。當偵測角膜頂點時，電腦輔助裝置可使用可見光、紅外光或其他光及感測器以偵測光。裝置可藉由演算法程式化以將光之級別或改變轉換為瞳孔中心相對於角膜頂點之改變，且根據外科醫生之輸入或其他輸入選擇選定位置或對選定位置作標記以用於稍後進行外科手術。

使用上述手術及裝置中之任一者，選定位置可為點，或具有定義之形狀及大小的區域，諸如具有定義之直徑的圓。

在識別選定位置之後，在角膜周邊上作標記，該標記可用以稍後重新識別選定位置。可在角膜周邊上任何位置作標記，但標記通常將與近似的角膜頂點相距至少8mm以避開角膜的內部部分，該等內部部分較薄且可能需要通過光。標記亦可與近似的角膜頂點相距不超過11mm以避免損壞角膜的外部區域(角膜在外部區域附接至鞏膜)或鞏膜本身。

標記可具有任何形狀或大小，其足以允許稍後重新識別選定 位置，即使角膜變形亦如此。舉例而言，標記可為中心處為選定位置之圓，或複數個子標記，諸如綫或點。通常，若標記為複數個子標記，則將存在至少三個此類子標記以允許選定位置之三角測量。

標記可對肉眼可見或處於用於視力矯正手術中之放大率下，或其可能僅可藉由電腦輔助偵測。

標記可位於角膜之表面上，或其可穿透角膜。在任一情况下，其經設計以按需要盡可能久地保留直至手術期間，但其亦可經設計以在稍後消失或治愈。舉例而言，標記可包含生物相容染料，或可僅為小切口。

可使用任何合適的儀器(諸如環形標記器、雷射器或小的針或手術刀)作標記。

可藉由外科醫生藉由手(諸如藉由外科醫生使用環形標記器)作標記，或可藉由外科醫生使用電腦輔助裝置或藉由電腦輔助裝置本身作標記。使用電腦輔助裝置以識別選定位置及作標記可導致更準確的標記置放。

在已作標記之後，外科醫生進行視力矯正手術。在手術期間，角膜變形，使得若在手術期間定位瞳孔中心或角膜頂點，則將無法準確地反映未變形角膜中之位置。舉例而言，至少一個角膜抽吸或壓平裝置可在手術期間應用於角膜，從而使角膜變形。

儘管角膜變形，但外科醫生使用標記以重新識別選定位置並在彼位置施行外科手術。外科醫生可使用肉眼或手術顯微鏡定位標記，且可在內心判定選定位置。然而，外科醫生使用電腦輔助裝置以定位標記並判定選定位置通常更準確。舉例而言，電腦輔助裝置可含有捕獲自眼睛反射之光以形成數位影像之數位影像感測器，諸如光電二極體陣列。電腦輔助裝置可藉由演算法程式化，該演算法分析數位影像以定位標記且進一步使用標記重新識別選定位置。電腦輔助裝置接著可向外科醫生傳達關於選定位置之信息，例如藉由將選定位置重疊於視覺顯示器上或藉由使用聲音或其他指示器以在儀器處於選定位置處之恰當位置時告知外科醫生。電腦輔助裝置亦可自己或藉由與另一電腦輔助裝置之通信將用於施行外科手術 之手術設備(諸如雷射器、鉗子或手術刀)定位於選定位置。電腦輔助裝置甚至可在選定位置處施行外科手術。

若手術顯微鏡或電腦輔助裝置用以對角膜作標記及重新識別選定位置，則同一裝置可用以執行兩個程序。同一裝置亦可用以自動地對角膜作標記，用以施行外科手術，或兩者。使用單一裝置可降低感染或身體傷害之風險，感染或身體傷害可在病人移動時發生。其亦可使整個手術較短。

在可與上述其他特徵中之任一者組合之實例實施例中，提供用於LASIK或SMILE手術之系統及方法。如圖2中說明之LASIK或SMILE系統包含平台100，病人在手術期間置於平台100上。其進一步包含飛秒雷射器110、准分子雷射器120(用於LASIK系統)角膜抽吸裝置130(其可包含壓平裝置，諸如壓平錐)、手術數位顯微鏡140、電腦150及顯示器160。

為了進行LASIK或SMILE手術，病人位於平台100上，其中病人之眼睛處於手術顯微鏡140下方。手術數位顯微鏡140含有放大透鏡及感測器，放大透鏡及感測器一起在顯示器160上產生眼睛之放大的數位影像。病人之眼睛先前已擴張至選定擴張程度或後來擴張至選定擴張程度，其中任一情形由外科醫生在視覺上確認。外科醫生接著指示電腦150執行演算法以定位瞳孔中心或角膜頂點，瞳孔中心或角膜頂點中任一者為選定位置。選定位置與建議之標記位置的視覺重疊顯示於顯示器160上的眼睛之影像上。外科醫生確認選定位置看起來為準確的。接下來，啟動飛秒雷射器110以在標記位置產生複數個(包含至少三個)子標記。此等子標記為角膜周邊中之小切口，該等切口與角膜中心相距大約8mm至11mm。子標記不可由外科醫生在視覺上偵測，但可藉由電腦使用演算法偵測，該演算法偵測在此等子標記處自角膜反射之光的改變。接下來，電腦150對眼睛之數位影像運行另一演算法以偵測子標記，且運行演算法以基於子標記重新識別選定位置。電腦150確認重新識別之選定位置對應於選定位置。若不對應，則通知外科醫生在作標記時已發生錯誤，且可推遲手術直至已治愈子標記，或可在不同位置作新的子標記。若重新識別之選定位置對應 於選定位置，則將此兩者之視覺重疊顯示於顯示器160上的眼睛之影像上，使得可由外科醫生在視覺上確認對應性。

接下來，將角膜抽吸裝置130應用於眼睛。此裝置將眼睛固持於適當位置，但其亦使角膜變形。通常，其導致角膜之壓平。電腦150對眼睛之數位影像運行演算法以偵測子標記，且運行演算法以基於子標記重新識別選定位置。重新識別之選定位置的視覺重疊顯示於顯示器160上的眼睛之影像上，使得外科醫生可確認其看起來為準確的。

若手術為LASIK手術，則外科醫生引導電腦150使用飛秒雷射器110在角膜中形成皮瓣，皮瓣大致位於選定位置中心。外科醫生接著提起此皮瓣且引導電腦150使用准分子雷射器120施行外科手術並切削選定位置之角膜組織。此切削可為標準切削、波前感測器導引切削，或另一形式之電腦輔助切削。在切削之後，電腦150可運行另一演算法以偵測切削是否恰當地施行，包含切削是否發生於選定位置，在需要時可使用標記重新識別該選定位置。

在任何沖洗及確認已正確地施行手術之後，可降低皮瓣且可去除角膜抽吸裝置130。電腦150可接著運行另一演算法以使用標記重新識別未變形之眼睛上的選定區域並確認切削發生於選定區域。

若手術為SMILE手術，則外科醫生接著引導電腦150使用飛秒雷射器110界定待去除之角膜內微透鏡。在限定微透鏡之後，電腦150可運行另一演算法以偵測微透鏡是否已恰當地形成，包含偵測其是否已形成於選定位置，在需要時可使用標記重新識別該選定位置。若微透鏡恰當地形成，則飛秒雷射器110接著用以在微透鏡邊緣形成小(通常為2mm或更小)切口且外科醫生接著藉由小切口自角膜去除微透鏡。在去除微透鏡之後，電腦150可運行另一演算法以偵測微透鏡已自恰當位置恰當地去除，其可包含使用標記重新識別該選定位置。

在已正確地施行手術之任何其他確認之後，可去除角膜抽吸裝置130。電腦150可接著運行另一演算法以使用標記重新識別未變形之眼睛上的選定區域並確認微透鏡自選定區域去除。

電腦150及本文中描述之任何其他電腦可包含能够運行指定演算法之至少一處理資源。其亦可包含記憶體及通信模組，通信模組用於與眼科用偵測器及視情况與其他系統組件(諸如顯示器及雷射器)通信。

一般熟習此項技術者可使用本文中之教示想像上述手術之變化，例如使用染料注射器或電腦控制之環形標記器以作標記。另外，一般熟習此項技術者亦可使用本文中之教示想像將上述手術與不同視力矯正手術(諸如白內障手術)結合之方法。

上文揭示之標的應視為說明性的而非限制性的，且隨附申請專利範圍意欲涵蓋落入本發明之真實精神及範疇內的所有此等修改、增强及其他實施例。因此，在法律允許的最大程度上，本發明之範疇應由以下申請專利範圍及其等效物之最廣泛容許解釋來判定，且不應受以上詳細描述約束或限制。

100‧‧‧平台

110‧‧‧飛秒雷射器

120‧‧‧准分子雷射器

130‧‧‧角膜抽吸裝置

140‧‧‧手術數位顯微鏡

150‧‧‧電腦

160‧‧‧顯示器

Claims (8)

1. 一種用於視力矯正手術之系統，其包括：一眼科用偵測器，其可操作以識別一眼睛之一角膜上的一選定位置，其中該選定位置為角膜頂點或沿著連接該角膜頂點與在一給定擴張下之一瞳孔中心的一虛擬綫；一標記器，其可操作以藉由一標記對該角膜之周邊作一標記，該標記對應於該選定位置；一角膜抽吸或壓平裝置，其可操作以使該角膜變形；一外科手術裝置，其可操作以在該角膜變形時在該選定位置處施行一視力矯正外科手術；及一電腦，其藉由至少一用以識別該選定位置之演算法及一用以基於該標記使用由該眼科用偵測器提供之信息重新識別在該經變形的角膜上之該選定位置之演算法來程式化；其中該標記器與外科手術裝置為同一裝置。
2. 如請求項1之系統，其中該標記器與外科手術裝置包括一飛秒雷射器。
3. 如請求項1或2之系統，其中該選定位置為該眼睛的一擴張之瞳孔或一未擴張之瞳孔的一瞳孔中心。
4. 如請求項3之系統，其中該選定位置在處於與該外科手術期間不同之一擴張下的該眼睛之一瞳孔中心處。
5. 如請求項1或2之系統，其中該標記包括以下各項中之一者或多者：一圓；複數個子標記，該複數個子標記包含至少三個子標記；一生物相容染料。
6. 如請求項1或2之系統，其中該標記係在與該近似的角膜頂點相距8mm與11mm之間之處所作的及/或係使用一飛秒雷射器所作的及/或使用一環形標記器所作的。
7. 如請求項1或2之系統，其中該演算法經組態以藉由定位該標記，接著 相對於該標記判定該選定位置以重新識別該選定位置。
8. 如請求項1或2之系統，其中該視力矯正外科手術包括雷射切削該角膜之在該選定位置的一部分及/或去除在該選定位置之一角膜微透鏡。