用於眼部外科手術治療的系統和方法以及校準該系統的方法

2023-06-25 20:27:01 1

用於眼部外科手術治療的系統和方法以及校準該系統的方法
【專利摘要】一種用於眼部外科手術治療的系統（10）包括雷射裝置（12），所述雷射裝置（12）被設計為：發射波長和重複頻率均適於眼部外科手術治療的光。所述系統（10）進一步包括溫度檢測器（14），所述溫度檢測器（14）被設計為：檢測受到雷射裝置（12）發出的光作用的對象（26）的溫度。
【專利說明】用於眼部外科手術治療的系統和方法以及校準該系統的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於眼部外科手術治療的系統和方法，尤其是使用高重複頻率雷射。本發明進一步涉及對這種用於眼部外科手術治療的系統進行校準的方法。
【背景技術】
[0002]在通過光切除眼角膜來治療視力缺陷的屈光眼部手術中，目前通常使用發射波長為193nm的紫外線的氟化気準分子雷射器(argon-fluoride excimer lasers)。由於眼角膜在此波長範圍內顯示出很高的吸收性，可以在鄰近組織層受到最小壓迫的情況下精確地切除眼角膜組織。在此情況下，通過對脈衝能量的適當控制來對切除深度(即，由雷射切除的眼角膜組織層的厚度)進行控制，其中關係到對脈衝能量進行監視並以此方式可靠地避免由於與待切除的眼角膜組織鄰近的組織中的改變而對患者造成的傷害。
[0003]當前使用的準分子雷射器系統工作在200Hz到750Hz之間。然而，雷射頻率的增加能夠縮短治療的持續時間，藉此可以最大程度地減少手術期間眼角膜的併發症以及脫水。因此，在屈光眼部手術中試圖使準分子雷射器系統在增大至1050Hz的重複頻率下工作。然而，雷射器系統頻率的升高必須考慮到對脈衝能量的控制，否則無法可靠地排除對待治療的眼部的損傷。

【發明內容】

[0004]本發明的目標在於提出一種用於眼部外科手術治療的系統和方法，所述系統和方法能夠避免與雷射 切除的組織層鄰近的組織層中的不良改變。此外，本發明的目標在於實現一種對用於眼部外科手術治療的系統進行校準的方法。
[0005]此目標通過具有權利要求1的特徵的用於眼部外科手術治療的系統、具有權利要求6的特徵的眼部外科手術治療的方法以及具有權利要求11的特徵的對所述特徵的眼部外科手術治療的系統進行校準的方法來實現。
[0006]根據本發明的用於眼部外科手術治療的系統包括雷射裝置，所述雷射裝置適於發射具有適合於眼部外科手術治療的波長和重複頻率的光。例如，雷射裝置可包括準分子雷射器，尤其是發射波長為193nm的紫外光的氟化氬準分子雷射器。大體來說，在使用雷射裝置的情況中，以200Hz至750Hz的重複頻率工作的常規雷射裝置可能是一個問題。然而，優選地，所述雷射裝置應能夠實現更高的重複頻率(例如，1050Hz甚至更高)。
[0007]此外，治療系統包括溫度記錄設備，所述溫度記錄設備適於記錄待受到雷射裝置的光作用的對象的溫度。溫度記錄設備可以是任何能夠記錄待受到雷射裝置的光作用的對象的溫度的測量設備。正如下文中將要詳述的，所述對象可以是患者的待治療的眼睛，但也可以是能夠受到雷射裝置的光的作用從而對眼部外科手術治療的系統進行校準的測試對象。由溫度記錄設備記錄的溫度可以是待受到雷射裝置的光作用的對象在雷射裝置向其施加光之前的溫度，也可以是待受到雷射裝置的光作用的對象在雷射裝置向其施加光期間的溫度。
[0008]根據本發明的治療系統使得能夠以一種有利的方式在雷射裝置向對象施加光期間將受到雷射裝置發射的光作用的對象的溫度考慮在內。例如，在根據本發明的系統的幫助下，能夠在使用雷射裝置的光對眼部或者測試對象進行處理的過程中考慮到待治療的眼部或者測試對象的初始溫度(即，在使用雷射裝置發射的光之前，眼部或者測試對象的溫度)。替代性地或者附加地，根據本發明的治療系統能夠記錄雷射裝置的光對受到雷射裝置的光作用的對象的溫度的影響。具體而言，藉助於溫度記錄設備能夠記錄由於雷射裝置施加的光而引起的對象溫度的升高。
[0009]所以，根據本發明的治療系統能夠最小化或者避免由於過高的溫度而對正在治療的眼部造成的損傷。由此也減小了眼部外科手術治療過程中出現併發症的風險。由於雷射裝置的高的重複頻率會造成受到雷射裝置的光作用的對象的溫度升高，為用於眼部外科手術治療的系統配備溫度記錄設備(尤其是，當系統包含能夠發射具有諸如1050Hz的高重複頻率的光的雷射裝置時)是很明智的。然而，有利地，溫度記錄設備也能夠用於裝備有常規雷射裝置(例如，具有200Hz至750Hz的重複頻率的雷射裝置)的治療系統中，以在避免對治療的眼部造成熱損傷的同時優化治療程序。
[0010]根據本發明的治療系統的溫度記錄設備適於記錄待受到雷射裝置的光作用的對象在雷射裝置向其施加光之前的溫度。換句話說，溫度記錄設備適於測量待受到雷射裝置的光作用的對象的初始溫度。然而，附加地或者替代性地，溫度記錄設備也適於在雷射裝置向對象施加光期間記錄受到雷射裝置的光作用的對象的溫度。尤其是，溫度記錄設備適於實現在將雷射裝置向對象施加光期間對受到雷射裝置的光作用的對象的溫度進行連續地記錄。 [0011]溫度記錄設備可以包括傳感器(優選地，所述傳感器工作在非接觸方式下)，以對受到雷射裝置的光作用的對象的溫度進行記錄。替代性地，也可以為溫度記錄設備配備:用於記錄從受到雷射裝置的光作用的對象回射的紫外光的設備，根據此設備可以對受到雷射裝置的光作用的對象的溫度進行估計。然而，優選地，溫度記錄設備配備熱成像相機。
[0012]由於熱成像相機並不妨礙雷射裝置向對象施加光並且能夠毫無困難的對溫度進行實時的記錄，所以熱成像相機是更有利的，尤其是當溫度記錄設備被用於在雷射裝置向對象施加光期間對受到雷射裝置的光作用的對象的溫度進行記錄時，熱成像相機是更有利的。從受到雷射裝置的光作用的對象發射出的紅外輻射可以被直接傳導至熱成像相機。然而，當需要或者有要求時，至少一個轉向設備(例如轉向鏡或類似設備)也可以被布置在受到雷射設備的光作用的對象所發射的紅外輻射的光束路徑上。
[0013]優選地，根據本發明的用於眼部外科手術治療的系統進一步包括控制設備，所述控制設備適於接收溫度記錄設備輸出的溫度信號並且根據此溫度信號來控制雷射裝置。例如，控制設備適用於接收溫度信號，所述溫度信號以受到雷射裝置的光作用的對象在限定的區域(例如，可能具有20mmX20mm的大小)內的平均溫度為特徵。控制設備可以用於根據待受到雷射裝置的光作用的對象的初始溫度來控制雷射裝置，所述初始溫度在雷射裝置向對象施加光之前測量得到。例如，控制裝置適於將雷射裝置的脈衝能量調整為測得的受到雷射裝置的光作用的對象的初始溫度。然而，代替性地或者附加地，控制裝置適於在雷射裝置向對象施加光期間根據溫度記錄設備輸出的溫度信號來控制雷射裝置。[0014]具體來說，控制設備適於:在溫度記錄設備所記錄的受到雷射裝置的光作用的對象的溫度超過預設的限制值的情況下，減小雷射裝置的脈衝能量或者在一定時間後再重新對準切除區域。當需要或者要求時，控制設備還適於:在溫度記錄設備所記錄的受到雷射裝置的光作用的對象的溫度超過預設的限制值的情況下，關閉雷射裝置。憑藉根據本發明的治療系統的這種配置，能夠減小或者完全避免由不良的溫度增加造成的對待治療的眼部的損傷。因此能夠保護患者不會受到諸如一個或者兩個掃描器(所述掃描器引導雷射束掃過要治療的眼睛的表面)的故障導致的眼部的損傷。
[0015]在眼部外科手術治療的過程期間，眼部受到雷射裝置發射的光的作用，所述光具有適用於眼部外科手術治療的波長和重複頻率。例如，雷射裝置發射的光可能是波長為193nm的紫外光。雷射裝置的重複頻率可以配置為200Hz至750Hz之間，但是也可以明顯地更高(例如，在1050Hz附近或者更高)。此外，在眼部外科手術治療的過程期間，記錄受到雷射裝置的光作用的眼部的溫度。
[0016]在眼部受到雷射裝置的光作用之前或者期間，能夠憑藉溫度記錄設備來記錄受到雷射裝置的光作用的眼部的溫度。如果在雷射裝置向眼部施加光之前對溫度進行記錄(即，如果已確定了眼部的初始溫度)，則可進行測量(如果需要)以將受到雷射裝置的光作用的眼部的溫度調節到指定溫度。例如，在雷射裝置施加光之前對眼部(尤其是眼角膜)進行冷卻以降低其溫度。
[0017]優選地，藉助於熱成像相機以非接觸方式記錄受到雷射裝置的光作用的眼部的溫度。
[0018]在用於眼部外科手術治療的方法的一個優選實施例中，根據溫度記錄設備輸出的溫度信號來控制雷射裝置。 例如，雷射裝置的控制被調節為測得的受到雷射裝置的光作用的眼部的初始溫度。附加地或者替代性地，在眼部外科手術治療過程中(例如，眼部受到雷射裝置的光作用時)，根據溫度 記錄設備輸出的溫度信號來控制雷射裝置。
[0019]具體來說，在受到雷射裝置的光作用的眼部的記錄溫度超過預設的限制值的情況下，雷射裝置的脈衝能量可以被減小或者可以在一定時間後再對準切除區域。由此，由過高的溫度引起的對待治療的眼部的損傷能夠被降到最低或者是完全避免。如果需要，則在受到雷射裝置的光作用的眼部的溫度超過預設的限制值的情況下，雷射裝置也可以被完全關閉。
[0020]在校對用於眼部外科手術治療的系統的方法中，測試對象受到雷射裝置發射的光的作用，所述光具有適用於眼部外科手術治療的波長和重複頻率。例如，雷射裝置發射的光可以是波長為193nm的紫外光。雷射裝置的重複頻率可以配置為200Hz至750Hz之間，但是也可以明顯更高(例如，在1050Hz附近或者更高)。此外，記錄受到雷射裝置的光作用的眼部的溫度。例如，測試對象可由塑料材料構成，尤其是可由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)構成，所述聚甲基丙烯酸甲酯的特徵在於對雷射裝置發射的光具有高吸收率。
[0021]在以下時期記錄所述待受到所述雷射裝置的光作用的對象的溫度:所述雷射裝置向眼部施加光之前；以及/或者所述雷射裝置向眼部施加光期間。換句話說，在用於眼部外科手術治療的系統進行校準的方法中，將測試對象的初始溫度考慮在內以及/或者在將雷射裝置的光施加於測試對象期間將測試對象的溫度考慮在內。
[0022]優選地，藉助於熱成像相機以非接觸方式來記錄受到雷射裝置的光作用的測試對象的溫度。
[0023]根據待受到雷射裝置的光作用的測試對象的初始溫度來調整測試對象的指定的切除深度。
[0024]根據溫度記錄設備輸出的溫度信號來建立用於在眼部外科手術治療過程中用於監視雷射裝置的監視程序的一組參數。例如，根據溫度記錄設備輸出並表示測試對象的初始溫度特徵的溫度信號來建立用於監視程序的一組參數。附加地或者替代性地，在建立用於監視程序的一組參數的過程中，在雷射裝置施加光期間由溫度記錄設備輸出並表示測試對象的溫度特徵的溫度信號被考慮在內。
[0025]具體來說，在眼部外科手術治療期間用於監視雷射裝置的監視程序中，根據溫度記錄設備輸出的溫度信號來確定雷射裝置取得理想治療效果所必須的脈衝能量。例如，獲得預期的切除深度(即，由雷射裝置的光切除的組織層的厚度)所要求的雷射裝置的脈衝能量可以被保存在監視程序中。為此，在用於對治療系統進行校準的方法的範圍內，雷射裝置的功率和獲得的切除深度之間的關係可根據溫度來確定，並且隨後可以在考慮測試對象或者待治療的眼睛部分(例如，眼角膜)的材料屬性的情況下對這些數據進行修正。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]根據附加的示意圖對本發明的優選的示例性實施例進行更加詳細的說明，其中:
[0027]圖1示出了眼部外科手術治療系統的示意圖；以及
[0028]圖2示出了對眼部治療系統進行校準的方法的步驟進行說明的流程圖，以及眼部外科手術治療的方法。
【具體實施方式】
[0029]圖1中所示的用於眼部外科手術治療的系統10包括具有氟化氬準分子雷射器的雷射器裝置12，該雷射器裝置12發射波長為193nm的紫外光。雷射器裝置12以1050Hz的重複頻率工作。然而，具有較低重複頻率(例如，200Hz到750Hz之間)的雷射器也可以在系統10中工作。
[0030]此外，系統10裝配有溫度記錄設備14。溫度記錄設備14包括基於紅外輻射的熱成像相機16，這使得溫度記錄設備14能夠以非接觸方式執行溫度測量。此外，溫度記錄設備14包括用於將紅外輻射轉向到熱成像相機16的轉向裝置18。在圖1中所示的眼部外科手術治療系統10的示例性實施例中，轉向裝置18由塗覆有銀、鋁或金的鏡子組成，該鏡子被放置在導向到熱成像相機16的紅外輻射的光束路徑上。
[0031]雷射裝置12包括控制設備20，控制設備20用於控制雷射器裝置12的運行並且尤其是控制雷射器裝置12的脈衝能量。此外，控制設備20對裝配有兩個轉向軸的掃描器22進行控制。掃描器22用於將雷射器裝置12發射的光線(即，雷射束L)移動到待被雷射器裝置12發射的光線(即，雷射束L)作用的物體26的表面之上。
[0032]在下文中將對圖1中所示的用於眼部外科手術治療的系統10的校準和操作進行說明。如圖2中所示，在系統10啟動之後需要檢查是否需要對系統10進行校準。例如，當系統10首次打開時或者在系統10進行了所限定的次數的治療之後又或者在系統10運行了預設的小時數之後，系統10的校準被認為是必要的。此外，由系統10輸出的錯誤信息可以使得系統必須校準。最終，還能夠想到，系統10的操作者可以決定進行系統10的校準。[0033]在上文說明的測試步驟中，如果確定了需要對系統10進行校準，則執行下述的校準方法。在此校準方法的範圍內，首先通過熱成像相機16記錄測試對象的初始溫度。例如，應用由塑料材料(尤其是聚甲基丙烯酸甲酯)組成的測試對象。隨後，測試對象受到雷射裝置12發射的雷射束L的作用。在向測試對象施加雷射束L期間，通過熱成像相機16連續地記錄測試對象的溫度。[0034]正如在向測試對象的限定區域(例如,其尺寸顯示為20mmX20mm)施加雷射束L期間對測試對象的溫度進行連續地記錄一樣，在記錄測試對象的初始溫度期間進行溫度的測量。對於每一次溫度測量，以(例如)5秒為時間間隔，以(例如)0.5秒為時長進行三次測量，並且對測量值進行平均。從這三個值中得到的平均值於是被視為測試對象在各時刻的溫度值。[0035]此外，所取得的測試對象的切除深度被記錄為雷射裝置12的脈衝能量的函數，並且這些值與測量的測試對象的溫度值相關。最終，考慮到測試對象的溫度，所使用的校準測量根據雷射裝置12的脈衝能量與測試對象的切除深度之間的關聯來建立一組用於監控程序的參數以對雷射裝置12進行監控。換句話說，建立一組參數使得能夠控制雷射裝置12，特別是控制雷射裝置12的脈衝能量，以此在獲得理想的切除深度的同時不超過要求的眼部最大溫度。需要理解的是，在參數的建立過程中，考慮到測試對象以及待治療的眼睛部分(例如，眼角膜)的機體特性，必須對記錄在校準測量的範圍內的針對測試對象的數據進行修正。因此，系統10的校準結果為一組參數，這些參數使得能夠在考慮到雷射束L對使用雷射束L進行治療的眼部的溫度的影響的前提下控制雷射裝置12的脈衝能量以獲得理想的切除深度。[0036]在圖2右手側的方法的執行過程中，對於眼部外科手術治療而言，首先記錄待治療的眼部的初始溫度(尤其是眼角膜的初始溫度)。此溫度測量藉助熱成像相機16來進行。如果需要或者要求，可以調整眼部的初始溫度(例如，通過對眼部或者眼角膜進行冷卻來降低溫度)。[0037]隨後，雷射束L作用於眼部，在將雷射裝置12發射的雷射束L施加到眼部期間藉助熱成像相機16來連續記錄眼部的溫度。在此情況下，通過在上述校準過程的範圍內建立的一組參數來控制雷射裝置12的脈衝能量。此外，如果眼部的溫度超過了預先設定的限制值，則通過控制設備20來降低雷射裝置12的脈衝能量或者稍後再對準切除區域。以此方式能夠可靠地避免對眼部的熱損傷。
【權利要求】
1.一種用於眼部外科手術治療的系統(10)，所述系統(10)具有雷射裝置(12)，所述雷射裝置(12)適於發射波長和重複頻率均適用於眼部外科手術治療的光，其特徵在於， 溫度記錄設備(14)，適用於記錄待受到所述雷射裝置(12)的光作用的對象(26)的溫度。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於， 所述溫度記錄設備(14)適於在以下時期記錄所述待受到所述雷射裝置(12)的光作用的對象(26)的溫度: 所述雷射裝置(12)向所述對象(26)上施加光之前；以及/或者 所述雷射裝置(12)向所述對象(26)上施加光期間。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於， 所述溫度記錄設備(14)包括熱成像相機(16)。
4.根據權利要求1至3中一項所述的系統，其特徵在於， 控制設備(20)，適於接收由所述溫度記錄設備(14)輸出的溫度信號並且根據所述溫度信號來控制所述激 光裝置(12)。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於， 所述控制設備(20)適於:在所述溫度記錄設備(14)所記錄的受到所述雷射裝置(12)的光作用的所述對象(26)的溫度超過預設的限制值的情況下，減小所述雷射裝置(12)的脈衝能量或者在一定時間後再重新對準切除區域。
6.一種用於眼部外科手術治療的方法，包括: 使雷射裝置(12)所發射的光作用於對象(26)，所述光具有適用於眼部外科手術治療的波長和重複頻率，其特徵在於， 記錄待受到所述雷射裝置(12)的光作用的所述對象(26)的溫度。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於， 在以下時期記錄所述待受到所述雷射裝置(12)的光作用的對象(26)的溫度: 所述雷射裝置(12)向眼部施加光之前；以及/或者 所述雷射裝置(12)向眼部施加光期間。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其特徵在於， 藉助於熱成像相機(16)來記錄待受到所述雷射裝置(12)的光作用的所述對象(26)的溫度。
9.根據權利要求6至8中一項所述的方法，其特徵在於， 根據所述溫度記錄設備(14)輸出的溫度信號來控制所述雷射裝置(12)。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於， 在受到所述雷射裝置(14)的光作用的所述對象(26)的溫度超過預設的限制值的情況下，減小或增加所述雷射裝置(12)的脈衝能量。
11.一種對用於眼部外科手術治療的系統進行校準的方法，包括: 將雷射裝置(12)發射的光作用於測試對象，所述光具有適合於眼部外科手術治療的波長和重複頻率，其特徵在於， 記錄待受到所述雷射裝置(12)的光作用的所述測試對象的溫度。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，在以下時期記錄所述待受到所述雷射裝置(12)的光作用的測試對象(26)的溫度: 所述雷射裝置(12)向所述測試對象施加光之前；以及/或者 所述雷射裝置(12)向所述測試對象施加光期間。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其特徵在於， 藉助於熱成像相機(16)來記錄待受到所述雷射裝置(12)的光作用的所述測試對象的溫度。
14.根據權利要求11至13中一項所述的方法，其特徵在於， 根據待受到所述雷射裝置(12)的光作用的所述測試對象的初始溫度來調整所述測試對象的特定切除深度。
15.根據權利要求11至14所述的方法，其特徵在於， 根據所述溫度記錄設備(14)輸出的溫度信號來建立在所述眼部外科手術治療過程中用於監視所述雷射裝置(12)的監視程序的一組參數。
16.根據權利要求15所述的過程，其特徵在於， 在所述一組參數中，根據所述溫度記錄設備(14)輸出的溫度信號來確定所述雷射裝置(12)取得理想治療效果所必須的脈衝能量。
【文檔編號】A61F9/008GK103619289SQ201180070875
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2011年5月16日 優先權日:2011年5月16日
【發明者】阿敏·韋爾赫費爾, 克裡斯託夫·德尼茨基 申請人:威孚萊有限公司