用來減少不透明氣泡層的掃描方法和系統的製作方法

2023-05-20 02:52:11

用來減少不透明氣泡層的掃描方法和系統的製作方法
【專利摘要】在一些實施例中，減少不透明氣泡層(OBL)包括：接收對組織的組織區域進行描述的信息，其中雷射脈衝被施加到所述組織區域以在所述組織區域中產生雷射誘導光學擊穿(LIOB)。LIOB產生氣體氣泡。根據所述信息估計所述組織區域中氣體的濃度。響應於所述氣體的濃度來調節一個或多個雷射參數，以滿足臨界濃度規則。
【專利說明】用來減少不透明氣泡層的掃描方法和系統

【技術領域】
[0001] 本公開一般地涉及外科設備，並更具體地涉及用來減少不透明氣泡層的掃描方法 和系統。

【背景技術】
[0002] 在雷射外科手術中，可通過在組織中引起雷射誘導光學擊穿（LIOB)來改變（例如 摘除、切除或分離）生物組織。作為副產品，LIOB可以產生少量氣體或氣體氣泡，並且單體 的氣體氣泡可以進行組合，以產生充氣腔體。所述腔體可以在組織內引起壓迫並可能使組 織畸變，這可能會改變組織的透明度或其它光學性質，產生不透明氣泡層（OBL)。
[0003] 在一些情況中，由於氣體可引起某些問題，所以可能需要停止外科手術，直到氣體 擴散到組織中為止，這可能會耗費10到30分鐘。例如，氣體可以抑制追蹤眼睛的位置的眼 睛追蹤設備。再例如，氣體氣泡可以比實際的切割深度穿入得更深，這可影響後續的切割。
[0004] 某些已知的技術嘗試減少氣體氣泡的影響。一種技術切割出一條把氣體帶到組織 表面的通道。另一種技術產生氣體可以流入的口袋。


【發明內容】

[0005] 在一些實施例中，減少不透明氣泡層（OBL)包括接收對組織的組織區域進行描 述的信息，雷射脈衝被施加到所述組織區域以在所述組織區域中產生雷射誘導光學擊穿 (LIOB)。LIOB產生氣體氣泡。根據所述信息估計所述組織區域中氣體的濃度。響應於氣體 的濃度來調節一個或多個雷射參數，以滿足臨界濃度規則。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 現在將通過示例的方式參照附圖詳細描述本公開的示例性實施例，其中：
[0007] 圖1示出了根據一些實施例，被配置為減少在雷射外科手術期間形成的不透明氣 泡層（OBL)的設備的示例；
[0008] 圖2示出了正在溶解到組織中的氣體氣泡；
[0009] 圖3示出了根據一些實施例，可被用來減少不透明氣泡層（OBL)的方法的示例；
[0010] 圖4示出了氣泡的脈衝線的示例；以及
[0011] 圖5不出了擴散和橋的不例。

【具體實施方式】
[0012] 現在參見說明書和附圖，詳細示出了所公開的裝置、系統和方法的示例實施例。說 明書和附圖不旨在是詳盡無遺的，也不通過其它方式將權利要求限制或束縛到附圖中所示 的以及說明書中所公開的具體實施例。雖然附圖表示可能的實施例，但是附圖不是必然規 定了尺寸，而且一些特徵可被簡化、放大、移除或部分分割，以便更好的說明實施例。此外， 一些附圖可採用示意的形式。
[0013] 圖1示出了根據一些實施例，被配置為減少在雷射外科手術期間形成的不透明氣 泡層（OBL)的設備10的示例。在實施例中，設備10包括雷射設備和控制計算機。控制計 算機能夠接收對組織的組織區域進行描述的信息，其中由雷射設備將雷射脈衝施加到所述 組織區域以在所述組織區域中產生雷射誘導光學擊穿（LIOB)。控制計算機可以使用該信息 估計所述組織區域中氣體的濃度，並響應於氣體的濃度來調節一個或多個雷射參數，以滿 足臨界濃度規則。以這種方式調節參數將減少不透明氣泡層（OBL)。在其它實施例中，設備 10可以接收雷射指令，雷射指令包括以這種方式確定的雷射參數。
[0014] 在圖1的所示示例中，設備10在眼睛22的組織上進行外科手術。設備10包括激 光設備15、患者適配器20、控制計算機30和如所示例性地示出地耦合的存儲器32。雷射 設備15可包括雷射源12、掃描器16、一個或多個光學元件17和/或如所示例性地示出地 耦合的聚焦物鏡18。患者適配器20可包括接觸元件24 (其具有從樣本向外布置的鄰接面 26)和如圖所示地耦合的套筒28。存儲器32存儲控制程序34。眼睛22可以是生物組織， 比如眼睛組織，例如角膜組織。
[0015] 雷射源12生成具有超短脈衝的雷射束14。在本文中，光的"超短"脈衝指的是持 續時間短於納秒的光脈衝，比如具有納秒、皮秒（picosecond)、飛秒（femtosecond)或阿秒 (attosecodn)或更小的量級。雷射束14的焦點可在組織（比如角膜）中造成雷射誘導光 學擊穿（LIOB)。雷射束14可以是精確聚焦的，以使得能夠在角膜細胞層中精確地切割，這 可以減少或避免對其它組織不必要的損傷。
[0016] 雷射源12的示例包括納秒、皮秒、飛秒和阿秒雷射。雷射束14可具有任意的適合 波長，比如在300到500納米（nm)範圍內的波長，例如在300到650、650到1050、1050到 1250或1100到1500 (nm)範圍內的波長。雷射束14還可具有相對較小的焦點體積，例如直 徑20微米（ym)或更小，比如IOym或5ym或更小。在一些實施例中，雷射源12和/或 傳送通道可處於真空或接近真空，例如小於IOOmbar。
[0017] 掃描器16、光學元件17和聚焦物鏡在波束路徑中。掃描器橫向和縱向控制雷射束 14的焦點。"橫向"指的是與雷射束14的傳播方向垂直的方向，"縱向"指的是波束傳播的 方向。橫平面可被標示為x-y平面，縱向可被標示為Z-方向。在一些實施例中，患者適配 器20的鄰接面26位於x-y平面上。
[0018] 掃描器16可以通過任意合適的方式橫向指引雷射束14。例如，掃描器16可以包 括可繞相互垂直的軸傾斜的一對電流測定地激勵的掃描器鏡。再例如，掃描器16可包括能 夠通過電-光方式導引雷射束14的電-光晶體。掃描器16可以通過任意合適的方式縱向 指引雷射束14。例如，掃描器16可以包括可縱向調節的透鏡、具有可變折射能力透鏡或可 以控制波束焦點的Z-位置的可變形鏡。可以沿波束路徑（例如在相同或不同模塊化單元 中）以任意適合的方式布置掃描器16的聚焦控制組件。
[0019] -個或多個光學元件17將雷射束14指引向聚焦物鏡18。光學元件17可以是能 夠反射、折射和/或散射雷射束14的任意適合的光學元件。例如，光學元件17可以是不可 移動的偏向（deviating)鏡。聚焦物鏡18將雷射束14聚焦在患者適配器20上，並可分離 地耦合到患者適配器20上。聚焦透鏡18可以是能夠聚焦雷射放射的任意合適的光學元件 (比如f-theta物鏡）。
[0020] 患者適配器20與眼睛22的角膜相接。在本例中，患者適配器20具有耦合到接觸 元件24的套筒28。套筒28耦合到聚焦物鏡18。接觸元件24對於雷射放射可以是半透明 的或透明的，並且具有與眼睛22的角膜相接的鄰接面26,並且可以使角膜的一部分平整。 在一些實施例中，鄰接面26是平面並且在角膜上形成平面區域。鄰接面26可以位於x-y 平面上，從而平面區域也位於x-y平面上。在其它實施例中，鄰接面26不必是平面的，例如 其可以是凹面或凸面。
[0021] 控制計算機30根據控制程序34控制可控組件，例如雷射源12、掃描器16和一 個或多個光學元件。控制程序34包含計算機代碼，該計算機代碼指示可控組件將脈衝激 光放射聚焦在眼睛22的角膜的區域處，以便對所述區域中的至少一部分進行光致破裂 (photodisrupt)〇
[0022] 在一些操作示例中，掃描器16可以指引雷射束14來形成對任意合適的幾何結構 的切割。切割類型的示例包括平面叨割和側向切割。平面叨割是通常在x-y平面上的二維 切割。掃描器16可以通過將雷射束14聚焦在鄰接面26之下的恆定z值處並在x-y平面 中按圖樣移動所述焦點來形成平面切割。側向切割是從角膜表面之下（比如從平面切割） 延伸到表面的切割。掃描器16可以通過改變雷射束14的焦點的z值以及可選地改變X和 /或y值來形成側向切割。
[0023] 角膜的任意合適部分都可被光致破裂。角膜層中的任意一個或多個可被選擇用於 光致破裂。此外，可在Z-方向對細胞層的一部分進行光致破裂，但該細胞層的一部分可保 持在眼睛22的角膜上。此外，x-y平面中的具體區域（或"目標區域"）可被選擇用於光致 破裂。例如，形成平面切割的目標區域可被光致破裂。
[0024] 設備10可以通過任意合適方式對角膜層進行光致破裂。在一些實施例中，控制計 算機30可以指示雷射設備將雷射束14聚焦在鄰接面26之下的恆定z值處並在x-y平面 中按基本覆蓋目標區域的圖樣來移動所述焦點。可以使用任意合適的圖樣。例如，根據曲 折圖樣或線形圖樣，掃描路徑具有恆定y值並且在+X方向中移動。當掃描路徑達到目標區 域的邊界的點時，路徑移動到距之前的y值預定距離的下一y值，然後在-X方向移動，直到 其達到邊界的另一點為止。掃描路徑繼續，直到掃描了整個目標區域為止。再例如，根據螺 旋圖樣，掃描路徑起始於目標區域的中心或其附近，並且按照例如螺旋圖樣或同心圓環圖 樣移動，直到路徑達到目標區域中的邊界為止，反之亦然。
[0025] 圖2示出了正在溶解到組織82中的氣體80的氣泡84。在一些實施例中，組織82 可以是生物組織，例如眼睛組織，比如角膜組織，並且可以包括多個組織區域。組織82可 以包括組織結構和組織液，比如組織水。氣體80可以是由組織82中的雷射誘導光學擊穿 (LIOB)產生的氣體，並且氣泡84是一定量的氣體80。一般地，氣泡84的減少減少了不透 明氣泡層（OBL)的可能性。
[0026] 在所示的示例中，雷射設備15在組織82中的中點81處生成LI0B，並且還生成等 離子體膨脹。等離子體膨脹被描述為氣泡84。氣體80從氣泡84移動到組織82的鄰近氣 泡84的區域。從而氣體80的溶解部分通過擴散而移開。隨著氣體80離開氣泡84,氣泡 84的半徑（以及因此的體積）減小。通過下式給出半徑Rb (t)的減小：

【權利要求】
1. 一種方法，包括： 接收對組織的組織區域進行描述的信息，其中雷射脈衝被施加到所述組織區域以在所 述組織區域中產生多個雷射誘導光學擊穿"LIOB"，所述LIOB產生多個氣體氣泡； 根據所述信息估計所述組織區域中氣體的濃度；以及 響應於所述氣體的濃度來調節一個或多個雷射參數，以滿足臨界濃度規則。
2. 根據權利要求1所述的方法，根據所述信息估計氣體的濃度還包括： 計算由所述雷射脈衝中的一個或多個在先雷射脈衝導致的氣體的在先濃度； 計算離開所述組織區域的氣體的擴散；以及 根據所述氣體的在先濃度和所述離開所述組織區域的氣體的擴散來估計氣體的濃度。
3. 根據權利要求1所述的方法，根據所述信息估計氣體的濃度還包括： 使用仿真來仿真所述組織區域中的雷射誘導光學擊穿；以及 根據所述仿真來估計所述組織區域中的氣體的濃度。
4. 根據權利要求1所述的方法，根據所述信息估計氣體的濃度還包括： 測量所述組織區域中的氣體的濃度。
5. 根據權利要求1所述的方法，調節一個或多個雷射參數還包括： 增加至少兩個雷射脈衝之間的空間間隔。
6. 根據權利要求1所述的方法，調節一個或多個雷射參數還包括： 增加至少兩個雷射脈衝之間的時間間隔。
7. 根據權利要求1所述的方法，調節一個或多個雷射參數還包括： 增加至少兩個雷射脈衝之間的時間間隔；以及 減少所述至少兩個雷射脈衝之間的空間間隔。
8. 根據權利要求1所述的方法，調節一個或多個雷射參數還包括： 增加至少兩個雷射脈衝之間的空間間隔；以及 減少所述至少兩個雷射脈衝之間的時間間隔。
9. 根據權利要求1所述的方法，還包括： 選擇在所述組織區域以及所述組織的多個其它組織區域中滿足所述臨界濃度規則的 所述一個或多個雷射參數，以減少不透明氣泡層的出現。
10. 根據權利要求1所述的方法，還包括： 選擇在所述組織區域中滿足所述臨界濃度規則的所述一個或多個雷射參數，以減少不 透明氣泡層的出現；以及 選擇在所述組織的第二組織區域中不能滿足所述臨界濃度規則的所述一個或多個激 光參數，以允許不透明氣泡層的出現。
11. 根據權利要求1所述的方法，還包括： 使用成像設備檢測氣泡；以及 響應於檢測到所述氣泡，調節所述一個或多個雷射參數。
12. -種系統，包括： 雷射設備，被配置為將多個雷射脈衝施加到組織的組織區域以在所述組織區域中產生 多個雷射誘導光學擊穿"LIOB"，所述LIOB產生多個氣體氣泡；以及 控制計算機，被配置為： 接收對所述組織區域進行描述的信息； 根據所述信息估計所述組織區域中氣體的濃度；以及 響應於所述氣體的濃度來調節一個或多個雷射參數，以滿足臨界濃度規則。
13. 根據權利要求12所述的系統，根據所述信息估計氣體的濃度還包括： 計算由所述雷射脈衝中的一個或多個在先雷射脈衝導致的氣體的在先濃度； 計算離開所述組織區域的氣體的擴散；以及 根據所述氣體的在先濃度和所述離開所述組織區域的氣體的擴散來估計氣體的濃度。
14. 根據權利要求12或13所述的系統，根據所述信息估計氣體的濃度還包括： 使用仿真來仿真所述組織區域中的雷射誘導光學擊穿；以及 根據所述仿真來估計所述組織區域中的氣體的濃度。
15. 根據權利要求12-14中的任一項所述的系統，根據所述信息估計氣體的濃度還包 括： 測量所述組織區域中的氣體的濃度。
16. 根據權利要求12-15中的任一項所述的系統，調節一個或多個雷射參數還包括： 增加至少兩個雷射脈衝之間的空間間隔。
17. 根據權利要求12-16中的任一項所述的系統，調節一個或多個雷射參數還包括： 增加至少兩個雷射脈衝之間的時間間隔。
18. 根據權利要求12-17中的任一項所述的系統，調節一個或多個雷射參數還包括： 增加至少兩個雷射脈衝之間的時間間隔；以及 減少所述至少兩個雷射脈衝之間的空間間隔。
19. 根據權利要求12-18中的任一項所述的系統，調節一個或多個雷射參數還包括： 增加至少兩個雷射脈衝之間的空間間隔；以及 減少所述至少兩個雷射脈衝之間的時間間隔。
20. 根據權利要求12-19中的任一項所述的系統，所述控制計算機還被配置為： 選擇在所述組織區域以及所述組織的多個其它組織區域中滿足所述臨界濃度規則的 所述一個或多個雷射參數，以減少不透明氣泡層的出現。
21. 根據權利要求12-20中的任一項所述的系統，所述控制計算機還被配置為： 選擇在所述組織區域中滿足所述臨界濃度規則的所述一個或多個雷射參數，以減少不 透明氣泡層的出現；以及 選擇在所述組織的第二組織區域中不能滿足所述臨界濃度規則的所述一個或多個激 光參數，以允許不透明氣泡層的出現。
22. 根據權利要求12-21中的任一項所述的系統，所述控制計算機還被配置為： 使用成像設備檢測氣泡；以及 響應於檢測所述氣泡，調節一個或多個雷射參數。
【文檔編號】A61F9/008GK104487029SQ201280072985
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2012年8月28日 優先權日:2012年8月28日
【發明者】西爾維婭·舒馬赫, 米歇爾·穆羅辛, 克裡斯蒂安·威爾納, 克裡斯託夫·多尼斯基, 克勞斯·沃格勒 申請人:視樂有限公司