散光軸的牛頓環測量和散光軸的雷射打標的製作方法

2023-07-31 23:45:26 1

專利名稱：散光軸的牛頓環測量和散光軸的雷射打標的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於執行散光測量以校正散光的系統。本發明還涉及使用雷射生成的標記對經測量的散光軸進行標記。
背景技術：
在已知的散光校正手術中，例如緣松解切ロ、LASIK或復曲面IOL植入，使相應治療或裝置對齊使之相對於眼睛的散光軸精確對準是很重要的。雖然在每一次手術執行時患者都採取臥位，但是術前的散光測量按照慣例是在患者採取坐位時進行的。在患者從坐位移動到臥位的過程中，一般會發生自旋(眼睛繞著其光軸旋轉)。因此，必需在進行手術之前校正自旋。自旋補償通常是通過在患者採取坐位時使用油墨打標器在眼睛上做出對齊標記來進行。對齊打標器用在患者採取治療臥位吋，以調整散光軸可能發生的任何旋轉。油墨標記的使用減少了自旋對散光治療的影響；然而，因為這要求患者獨自坐在裂隙燈下，所以這是不便的，並且由於在人工放置初始標記過程中不可避免的誤差而使得準確度有限，而且在淚液膜與標記油墨發生反應時標記會「散開」。

發明內容
本發明的ー個方面涉及ー種雷射治療系統，所述雷射治療系統包括用於測量患者眼睛的角膜的散光軸的構件以及用於在所述測量構件已測量了散光軸之後將雷射束施加到眼睛的構件。本發明的第二個方面涉及ー種散光軸測量系統，所述散光軸測量系統包括用於朝向患者眼睛的角膜導引光的構件以及用於基於從所述角膜反射離開的光來測量角膜的散光軸的構件。本發明的第三個方面涉及ー種散光軸測量系統，所述散光軸測量系統包括用於測量患者眼睛的角膜的散光軸的構件以及用於確定角膜的頂點的構件。本發明的第四個方面涉及ー種散光軸測量系統，所述散光軸測量系統包括產生朝向患者眼睛的角膜導引的光束的環狀源以及用於接收從角膜反射的光的檢測器。處理器用於接收來自檢測器的信號並且確定角膜的散光軸。本發明的第五方面涉及ー種識別患者的角膜或眼睛的散光軸的方法，所述方法包括朝向患者眼睛的角膜導引環狀光束以及接收從角膜反射的光。所述方法進ー步包括基於所接收到的光來確定角膜的散光軸。本發明的第六個方面涉及ー種關於角膜的散光軸存在的位置而對眼睛進行標記的方法，所述方法包括確定角膜的散光軸以及用雷射束對眼睛進行標記以在眼睛上形成識別散光軸的標籤。本發明的第七個方面涉及ー種雷射治療系統，所述雷射治療系統包括用於產生朝向患者眼睛的角膜的導引光束的構件以及用於接收從角膜反射的光的構件。所述系統進ー步包括用於基於接收到的光來確定角膜的形狀的構件以及用於在所述用於確定角膜的形狀的構件已確定了角膜的形狀之後將雷射束施加到眼睛的構件。本發明的第八個方面涉及ー種雷射治療系統，所述雷射治療系統包括產生朝向患者眼睛的角膜的導引光束的多個環狀源以及用於接收從角膜反射的光的檢測器。所述系統進ー步包括用於接收來自檢測器的信號以及基於接收到的光確定角膜的形狀的處理器。所 述系統包括基於由處理器確定的角膜的形狀來將雷射束施加到眼睛的雷射器。本發明的第九個方面涉及ー種測量角膜形狀的方法，所述方法包括產生朝向患者眼睛的角膜的導引光束並且接收從角膜反射的光。所述方法進ー步包括基於接收到的光來確定角膜的形狀並且基於角膜的所確定的形狀而將雷射束施加到眼睛。本發明的ー個或多個方面使眼睛能快速對齊並固定不動。


附圖被併入本文中而且構成本說明書的一部分，並與上文所給出的一般描述和下文所給出的詳細描述一起用來解釋本發明的特徵。在附圖中圖I示意性地繪示了根據本發明的用於在對患者眼睛進行眼科手術之前對角膜散光軸進行測量的測量系統的實施例；圖2示意性地繪示了根據本發明的與圖I的測量系統一起使用的用於牛頓環測量的遠心檢測系統的實施例的操作；圖3繪示了在使用根據本發明的圖I中的測量系統來確定眼睛的角膜散光軸並使用治療雷射對所述散光軸進行標記之後，在眼睛中植入的普通復曲面人工晶狀體(IOL)的圖片；以及圖4示意性地繪示了在用「標籤」對通過根據本發明的圖I中的測量系統測量的散光軸進行標記的情況下，在晶狀體前囊膜切割中的雷射切割囊膜開ロ。
具體實施例方式圖I示意性地繪示了用於測量角膜散光軸以及用於對患者的眼睛102進行眼科手術的測量和治療系統100。系統100包括用於牛頓環(Placido Ring)測量的遠心檢測系統200、基於沙氏原理(Scheimpflug)的晶狀體和角膜定位系統300，以及包括治療雷射104的治療雷射系統。在使用中，患者通常是躺在輪床或躺臥式手術椅上，所述手術椅滾動到在治療雷射104的光學頭下方的位置處。遠心檢測系統200以及基於沙氏原理的晶狀體和角膜定位系統300可設計成對在治療雷射系統下方採取臥位的患者起作用，因為採取此臥位，眼睛的自旋已經發生，眼睛的自旋是在採取坐位(例如，以允許進行常規散光測量)的患者換到臥位時發生。將牛頓環檢測系統200以及基於沙氏原理的晶狀體和角膜定位系統300定位成使得患者對於測量和雷射治療都可維持固定也是有利的，因為這會消除或縮減為了進行隨後的雷射治療而將患者與雷射重新對準這個耗時步驟。在単獨使用基於牛頓環的測量或者通過由分離的獨立測量系統對角膜頂點位置的測量而強化基於牛頓環的測量，從而找到角膜散光軸之後，可以用以下美國專利申請中描述的雷射系統來進行醫學手術 第11/337，127號；第12/217，285號；第12/217，295號；第12/509，412號;第12/509,021號；第12/509,211號和第12/509，454號，所述各專利申請以全文引用的方式併入本文中。雷射系統將要進行的用以校正或減少散光的可能手術是進行緣松解切ロ或LASIK。另ー可能的手術是使用治療雷射來輔助白內障切除以及隨後植入復曲面IOL或另ー種I0L。測量系統100的操作包括使患者躺在病床上的適當位置中以進行雷射手木。接下來，使用對三軸運動控制系統進行控制的操縱杆，使治療雷射104的光學頭與患者的角膜對準。治療雷射系統的光學頭容納牛頓環檢測系統200以及基於沙氏原理的晶狀體和角膜定位系統300以及用以引導治療雷射束的光學元件。因此，使這個光學頭相對於患者對準起到使所有三個系統(200 ;300和治療雷射系統)同時相對於患者眼睛對準的作用，因此， 不那麼需要耗費時間來重新對準以便進行隨後的操作。傳感器(未圖示)檢測z位置(沿著平行於通過牛頓環光發生器203的雷射束的軸線的方向的位置，如圖I所示)何時正確到可以進行散光軸測量；所述傳感器在眼睛處於牛頓環光發生器203下方的正確距離處時產生信號。攝像機系統和顯示器監視器(未圖示)位於發生器203上方並通過光發生器203的中心向下直視眼睛，所述攝像機系統和顯示器監視器提供了從上往下看的眼睛的圖像，從而允許治療雷射104的光學頭的X、y位置在眼睛上居中。軟體標度線疊置在攝像機的監視器上眼睛的圖像上，以輔助對定中心的評估。在確定了治療雷射104的光學頭的z位置，且牛頓環光發生器203在眼睛正上方居中之後，接著使用用於牛頓環測量的遠心檢測系統200進行散光軸的測量。在審閱了圖2之後能理解系統200的操作。如所示，來自光發生器203的ー個或多個同心環形源202的光201指向眼睛102的角膜，並且接著反射光214指向物鏡204。請注意，環形源202相對於通過光發生器203的開ロ的治療雷射束的軸線同心。另外，環形源可以是呈圓形形狀的單個光元件或位於ー個圓上的多個、離散光元件。接下來，通過遠心光闌206來導引來自物鏡204的光，遠心光闌206位於鏡頭204的焦平面處。光闌206包括開ロ 208，開ロ 208位於鏡頭204的焦點處，使得僅允許從角膜反射的最初平行於物鏡的軸線的光通過開ロ 208且在檢測器212的視頻圖像平面210上被接收到。如圖I所示，可以使用額外光學元件，例如束掃描系統216、束組合器218和束分裂器220，來將反射光214朝向鏡頭204導引。將上述原理應用於檢測系統200，將ー個或多個同心(相對於來自光學頭104的雷射束的軸線，所述軸線與圖2中的物鏡204的軸線在同一直線上)發散光束201從環狀源202朝向眼睛102的角膜導引。如果角膜的形狀是完美球面，那麼光束201在從角膜反射到平行於物鏡204的軸線的方向之後，便會通過遠心光闌孔徑208且在視頻圖像平面210上形成光的同心圓。如果角膜是散光的，那麼其形狀將會稍偏離完美球面的形狀，以致牛頓環照明源的反射的圖像具有近橢圓形形狀。在視頻圖像平面210上形成的近橢圓形圖像的形狀的測量，使用例如以下文獻中描述的那些方法的標準數值法詹森.特魯溫納(Turuwhenua, Jason)在2008年3月第85卷第3期的「驗光與視覺科學」第E211-E218頁上發表的「改善的用於角膜重建的低階方法(An Improved Low Order Method for CornealReconstruction) 」，角膜的形狀可以通過處理器來確定。請注意，如果使用多個環狀源202，例如總共12到24個，那麼可以測量角膜的整體形狀。可選擇地，如果只需要散光軸，那麼可以使用類似方法來從視頻圖像平面210上的牛頓環光發生器203的反射光圖像的形狀對散光軸進行數值提取。如果只需要散光軸，那麼從反射圖像提取散光軸的簡單方法是使用簡單最小ニ乘曲線擬合技術來確定橢圓形的半長軸的角度。請注意，如果單獨使用系統200，那麼有可能發生偏心誤差。牛頓環相對於與角膜頂點同心的位置偏心可能是散光軸測量不準確的主要原因。為了校正此偏心，在使用沙氏系統300進行角膜頂點測量的同時或幾乎同時使用系統200進行測量，從而校正系統200所做的散光軸測量中的偏心誤差。如圖I所示，超輻射發光二極體(SLD) 240將光束朝向束掃描系統216投影，束掃描系統216轉而將光束投影到眼睛上。束掃描系統216受計算機控制。掃描系統216按順序地掃描光束以便產生通過眼睛的一「片」光；所述「片」含有束掃描器216的主軸並且垂直於圖I的頁面平面。來自所述一片光的由角膜前表面散射的光經稜鏡302反射到攝像機304中，攝像機304存儲從每ー經掃描線散射的圖像。針對一「片」或多「片」額外的光來重複所述過程，姆一片光都平行於第一片光且相對於第一片光向左或 向右移置。每一「片」光的攝像機304圖像形成眼睛的縱截面，其中角膜的位置在眼睛的頂部處呈現為亮弧。每ー縱截面都相對於彼此移置。所述縱截面可能被視覺化為被切蛋器分段的雞蛋的截面。接著將攝像機304重新定位到圖I的頁面平面外的一點，使得由攝像機鏡頭軸線與束掃描系統216的主軸界定的平面垂直於圖I的頁面平面。在這個第二攝像機位置中，重複前述過程，其中經掃描的多「片」光現在是平行於圖I的頁面平面。從近球面角膜前表面散射的光在攝像機304上形成圓形圖像。使用光線跟追，可以使用來自攝像機圖像的縱截面來找到角膜沿著每ー縱截面的角膜弧相對於系統300而且也相對於系統200和治療雷射(因為這三者相對於彼此的位置是已知的)的位置。通過使用簡單最小ニ乘擬合將這些各種弧擬合到球面形狀，可以找到整個角膜的位置以及直接得到角膜頂點的位置。在通過系統200和300進行先前描述的牛頓環測量之後,直接向上移動治療雷射104的光學頭，將其移動旁邊，以允許接近患者眼睛102以便施加吸環。在操作中，將吸環(未圖示)人工施加到患者眼睛102上。在施加了吸環之後，使用先前描述的操縱杆來對治療雷射104的光學頭進行對接。由於患者眼睛102未曾移動並且由於治療雷射104以及散光測量系統200和300彼此對準，因此，基於先前描述的散光軸確定和/或角膜形狀確定，使用緣松解切ロ或LASIK，使散光治療與測量到的散光軸對準，從而現在可以使用治療雷射104來校正或減少眼睛102的散光。上述對準系統和過程現在也可應用於涉及到植入復曲面人工晶狀體(IOL)以治療散光的手木。請注意，IOL是在白內障晶狀體移除之後植入到眼睛中的囊袋中的合成晶狀體。IOL通過用有適當屈光度的透明晶狀體來部分替換不透明的白內障晶狀體來恢復視力。常規IOL只具有球面屈光度。復曲面IOL具有球面屈光度和圓柱屈光度，並且因此可校正眼睛的散光。在復曲面IOL隨後被植入以治療散光的情況下，可以使用治療雷射104來對散光軸進行標記，隨後用於使IOL 405的散光軸410(圖3中所示)的軸線(使用用於將IOL 405錨定在囊袋中的觸角406)與眼睛102的經標記的散光軸對準。在白內障手術中，在晶狀體前囊膜中人工撕開或通過雷射切出圓形開ロ。通過所述開ロ移除白內障晶狀體，且將IOL放置到囊袋中，通常是在囊膜開ロ後面居中。可以使用治療雷射104來切出小的「標籤」作為圓形囊膜切開400的部分。「標籤」提供可見的參考標記，沿著所述參考標記，可對準IOL410的散光軸。如圖4所示，囊膜開口中的「標籤」430可向內或向外地定位。「標籤」是沿著囊膜切開切ロ切成平滑彎曲，以避免在白內障手術期間徑向囊膜撕裂的風險。「標籤」的可能平滑形狀示意性地繪示於近視圖425中。這種通過在囊膜切開中併入「標籤」來對散光軸進行標記的方法允許散光標記，即，「標籤」理想地放置，以在對準IOL的散光軸的過程中使用。「標籤」很接近IOL上 的散光標記且實際上可能直接在IOL上的散光軸標記的上方，從而避免在將IOL標記與(例如)鞏膜上的油墨標記(離IOL有相當長的距離)對準時可能發生的任何對齊誤差。總言之，「標籤」提供可見標記，使得植入復曲面IOL的外科醫生可將IOL的散光軸與眼睛102的經標記的散光軸對直。為了避免在將吸環放置在眼睛102上以便與治療雷射104的光學頭對接時可能發生的眼睛102的散光軸的任何可能變形，可以在如上文所述般測量了散光軸之後立即在晶狀體囊膜的中央通過雷射做出小標籤，例如線。接著，在附接吸環並且使眼睛102對接到光學頭之後，可以使用在囊膜中央的標記，人工地或使用建置在電腦程式中的自動圖像辨識技術，來設置「標籤」標記的雷射切割囊膜切開的位置，以用在復曲面IOL植入中。用治療雷射對散光軸進行標記的又ー種可選擇的方法將必需以全能量或減少的能量在囊緣處對準散光軸的位置射出若干槍雷射，以做出持久可見的參考標記。由於治療雷射104的光學頭的X、y位置是在散光軸測量步驟期間預先對準的，因此很少需要進行調整從而將光學頭與吸環對接。請注意，遠心檢視系統200也用作一般檢視系統，以在治療雷射104的光學頭與吸環對接時輔助與所述光學頭相關聯的雷射系統。將測量系統100與上述雷射系統一起使用是有利的。例如，測量系統100將允許在原位測量散光軸、在患者躺於治療床上時測量散光軸、剛好在雷射治療前測量散光軸，因此消除了對預先操作的眼睛標記的需要。在進行緣松解切ロ的情況下，通過系統100自動測量散光軸增加了緣松解切ロ的放置的準確性，進而提高了治療效率。所述方法也可與雷射結合使用，從而對散光軸進行標記以用於復曲面IOL的自旋對齊。不管所述方法在治療散光軸的便利且更準確的自動放置中的益處，不存在當前將散光測量系統併入裝置中的雷射散光治療裝置。本發明消除了人工對眼睛進行標記的需要，並且阻止人工放置標記所固有的不準確性以及眼睛的淚液膜使油墨標記散開。與治療雷射所做的標記的使用結合的整體的散光測量可以用來對散光軸進行標記，以用於復曲面IOL的隨後對齊或用於需要知道散光軸的對眼睛的任何隨後折射治療。由於測量裝置建置在治療雷射104的光學頭中，因此測量100與眼睛102的對準減少了稍後使眼睛與雷射治療系統對準所需的時間。在手術的眼睛對接和發射雷射部分期間，系統100也將攝像機212和環形光源202既用於散光測量又用於對眼睛的一般檢視。所屬領域的技術人員將了解，在不脫離上述實施例的廣義發明性概念的情況下，可對上述實施例進行改變。因此，應理解，本發明不限於所掲示的具體實施例，而是意在涵蓋由權利要求書所界定的本發明的精神和範圍內的修改。
權利要求
1.一種雷射系統,其包括 用於測量患者眼睛的角膜的散光軸的構件；以及 用於在所述測量構件已測量了所述散光軸之後將雷射束施加到所述眼睛的構件。
2.根據權利要求I所述的雷射系統，其中所述用於將雷射束施加到所述眼睛的構件對所述眼睛進行治療。
3.根據權利要求I所述的雷射系統，其中所述用於將雷射束施加到所述眼睛的構件對所述眼睛進行標記以識別所述散光軸。
4.一種散光軸測量系統，其包括 用於將光朝向患者眼睛的眼角膜導引的構件；以及 用於基於反射離開所述角膜的光來測量所述角膜的散光軸的構件。
5.一種散光軸測量系統，其包括 用於測量患者眼睛的角膜的散光軸的構件；以及 用於確定所述角膜的頂點的構件。
6.一種散光軸測量系統，其包括 環狀源，其產生朝向患者眼睛的角膜導引的光束； 檢測器，其用於接收從所述角膜反射的光； 處理器，其用於接收來自所述檢測器的信號並且確定所述角膜的散光軸。
7.根據權利要求6所述的系統，其進一步包括第二檢測器，所述第二檢測器接收從所述角膜反射的其它光並且確定所述角膜的頂點。
8.一種識別患者的角膜或眼睛的散光軸的方法，所述方法包括 朝向患者眼睛的角膜導引環狀光束； 接收從所述角膜反射的光；並且 基於所述接收到的光來確定所述角膜的散光軸。
9.根據權利要求8所述的方法，進一步包括用雷射束對所述眼睛進行標記以在所述眼睛上形成識別所述散光軸的標籤。
10.一種關於角膜的散光軸存在的位置而對眼睛進行標記的方法，所述方法包括 確定所述角膜的散光軸；並且 用雷射束對所述眼睛進行標記以在所述眼睛上形成識別所述散光軸的標籤。
11.一種雷射治療系統，其包括 用於產生朝向患者眼睛的角膜導引的光束的構件； 用於接收從所述角膜反射的光的構件； 用於基於所述接收到的光來確定所述角膜的形狀的構件；以及用於在所述用於確定所述角膜的所述形狀的構件已確定了所述角膜的所述形狀之後將雷射束施加到所述眼睛的構件。
12.—種雷射治療系統，其包括 多個環狀源，所述環狀源產生朝向患者眼睛的角膜導引的光束； 檢測器，用於接收從所述角膜反射的光； 處理器，用於接收來自所述檢測器的信號並且基於所述接收到的光確定所述角膜的形狀；以及雷射器，所述雷射器基於由所述處理器確定的所述角膜的所述形狀而將雷射束施加到所述眼睛。
13.—種測量角膜形狀的方法，其包括 產生朝向患者眼睛的角膜導引的光束； 接收從所述角膜反射的光； 基於所述接收到的光來確定所述角膜的形狀；並且 基於所述角膜的所述確定的形狀而將雷射束施加到所述眼睛。
全文摘要
一種雷射治療系統，其包括用於測量患者眼睛的角膜的散光軸的構件以及用於將雷射束施加到所述眼睛的構件。所述系統包括用於朝向患者眼睛的眼角膜導引光的構件；以及用於基於從所述角膜反射離開的光來測量所述角膜的散光軸的構件。所述系統進一步包括用於測量患者眼睛的角膜的散光軸的構件以及用於確定所述角膜的頂點的構件。
文檔編號A61B3/107GK102843956SQ201180007921
公開日2012年12月26日 申請日期2011年1月31日 優先權日2010年2月1日
發明者R·W·弗雷, S·E·博特 申請人:雷薩公司