用激光改善人晶狀體調節幅度并增大屈光力的系統和方法

專利名稱：用激光改善人晶狀體調節幅度并增大屈光力的系統和方法
技術領域：
本申請是2006年5月1日提交的序號為11/414，838的Frey等人的未決申請的部分延續和2006年5月1日提交的序號為11/414,819的Frey等人的未決申請的部分延續，這兩個申請都是2006年1月20日提交的序號為11/337，127的Frey等人的未決申請的部分延續，其公開內容通過引用而結合于此。本發明涉及利用激光來治療自然的人晶狀體的結構以解決諸如老花、屈光不正和白內障以及這些的組合之類的各種醫學狀況的系統和方法。
背景技術：
眼睛的解剖結構在圖1中被一般地示出，圖1是眼睛的剖視圖。鞏膜131是圍繞晶狀體103中除了角膜101處之外的地方的白色組織。角膜101是包括眼睛的外表面的透明組織，光通過其首先進入眼睛。虹膜102是有色的可收縮的膜，其通過改變在其中心處的圓孔(瞳孔)的大小來控制進入眼睛的光量。眼睛晶狀體或自然晶狀體103的更詳細的圖在圖IA(對類似的結構采用類似的參考標號)中示出，其剛好位于虹膜102后面。術語眼睛晶狀體、自然晶狀體和自然的人晶狀體和晶狀體(當指前述術語時)在這里被可互換地使用，并且指人眼的同一解剖結構。一般而言，眼睛晶狀體通過睫狀肌108的動作來改變形狀，以允許視覺圖像的聚焦。來自大腦的神經反饋機制允許通過小帶(zonuleUll的附著來進行動作的睫狀肌108 改變眼睛晶狀體的形狀。一般而言，當光通過角膜101和瞳孔進入眼睛、然后沿著視軸104 通過眼睛晶狀體103并通過玻璃體110、在眼睛的后部觸及視網膜105時發生視覺，在黃斑 (macula) 106處形成圖像，該圖像被通過視神經107傳輸到大腦。角膜101和視網膜105之間的空間在前房109中填充有稱為房水117的液體，并在晶狀體103后面的房中填充有玻璃體110(凝膠狀透明物質)。圖IA 一般地圖示出通常為50歲的個人的晶狀體103的或與之相關的組分。晶狀體103是多結構系統。晶狀體103的結構包括皮層113、核1 和晶狀體囊114。囊114 是包絡晶狀體的其他內部結構的外部膜。晶狀體上皮123形成于晶狀體赤道121上，產生在眼睛晶狀體周圍的前面和后面生長的帶狀細胞或纖絲。核1 是由皮層113向核區的連續增加而形成的。晶狀體中的層的連續體(包括核129)可以被表征為若干層、核或核區。 這些層包括胚核122、胎核130、嬰幼兒核124、青少年核1 和成人核128，胚核122和胎核 130這兩者在子宮中生長，嬰幼兒核IM從出生到四歲的平均大約三年的時間中生長，青少年核1 從大約四歲到青春期生長，成人核1 在大約18歲及以上生長。胚核122的赤道直徑(寬度)大約為0. 5mm,前后軸104 (AP軸)直徑(厚度)大約為0. 425mm。胎核130的赤道直徑大約為6. 0mm, AP軸104直徑大約為3. 0mm。嬰幼兒核124的赤道直徑大約為7. 2mm, AP軸104直徑大約為3. 6mm。青少年核126的赤道直徑大約為9. 0mm, AP軸104直徑大約為4. 5mm。成人核1 在大約36歲時的赤道直徑大約為9. 6mm, AP軸104直徑大約為4. 8mm。這些都是大約50歲的典型成年人晶狀體在調節后的狀態下的平均值(體外)。因此，該晶狀體(核和皮層)的赤道直徑大約為9. 8mm, AP軸 104直徑大約為4. 9mm。因此，晶狀體的結構是分層或嵌套的，最老的層和最老的細胞朝向中心。如圖1和圖IA所示，晶狀體是雙凸形狀的。晶狀體的前側和后側具有不同的曲率， 并且皮層和不同的核一般遵循這些曲率。因此，晶狀體基本上可以被看作是成層結構，其沿著赤道軸是不對稱的并且由端對端地布置以基本上形成同心或嵌套殼體的長月牙纖維細胞構成。這些細胞的末端對準以在中心和中心旁區域的前面和后面形成縫線。皮層和核兩者中的較老的組織具有降低的細胞功能，在細胞形成之后的幾個月丟失了它們的細胞核和其他細胞器。隨著變老而發生晶狀體的緊縮。每年所生長的晶狀體纖維的數目在整個生命中相對恒定。然而，晶狀體的大小不會根據新纖維生長而變得與預期一樣大。晶狀體從出生到3歲生長，在僅3年中有從6mm到7. 2mm即20%的生長。然后，在接下來的大約十年中， 從7. 2mm長到9mm，即25% ；然而，這多于3倍長的時期9年。在接下來的大約二十年中，從 12歲到36歲，晶狀體在M年中從9mm長到9. 6mm,即6. 7%，示出非常緩慢地觀察到的生長速率，但是我們相信在這一時期期間存在纖維生長的相對恒定速率。最后，在所述的最后大約二十年中，從36歲到M歲，晶狀體在18年中的生長是其年輕時生長的很小一部分，從 9. 6mm到9. 8mm,即2. 1%。盡管存在需要更多晶狀體纖維來填充更大的外部殼體的幾何效應，但是較老的晶狀體的大小顯著小于考慮了幾何效應的纖維生長速率模型的預測。考慮包括核纖維緊縮在內的纖維緊縮來說明這些觀察。一般而言，老花是調節幅度的丟失。一般而言，屈光不正通常是由于眼向軸長度的變動而引起的。近視是當眼睛太長時使得焦點落在視網膜之前。遠視是當眼睛太短時使得焦點落在視網膜之后。一般而言，白內障是足以妨礙視覺的眼睛晶狀體的渾濁化的區域。本發明所針對的其他狀況包括但不限于眼睛晶狀體的渾濁化。老花通常表現為近視力的缺乏，無法讀取小字印刷，尤其是在大約40-45歲的年齡之后在暗光下。老花或者調節幅度隨年齡的丟失與眼睛無法改變自然晶狀體的形狀有關并且發生在幾乎100%的人口中，改變自然晶狀體的形狀的能力允許人在遠和近之間改變焦距。已經示出了調節幅度在生命的第五個十年中隨著年齡而不斷地下降。歷史上，研究一般將調節的丟失歸結于晶狀體隨著年齡的硬化，更具體地，歸結于晶狀體材料的楊氏彈性模量aoung，s Modulus ofElasticity)的增長。近來的研究檢查了關于核和皮層之間的材料屬性的相對改變的老化效應。這些研究提供了關于晶狀體的硬化的各種理論和數據。一般而言，這種研究基本上提出了以下理論撓性的丟失是核和/或皮層材料的楊氏彈性模量的增長的結果。這種研究將該硬化視為調節幅度隨著年齡而丟失并因此引起老花的主因素。本說明書假定了如何發生晶狀體撓性的這種丟失以引起老花的不同理論，但本發明并不受此約束。一般而言，假定晶狀體的結構(而非晶狀體的材料屬性)在撓性的丟失
4和所產生的老花方面比以前所理解的起更大的作用。因此，與上面給出的本領域中的現有研究的教導相反，材料彈性不是老花的支配性起因。相反，假定晶狀體的結構和該結構隨著年齡的改變是老花的支配性起因。因此，在不被該理論限制或約束的情況下，本發明公開了各種方法和系統，這些方法和系統至少部分地基于晶狀體的結構和晶狀體隨著老化而發生的結構改變，提供激光治療以增大晶狀體的撓性。本發明還公開了提供激光治療以增大晶狀體的撓性，這些激光治療主要基于晶狀體的結構和晶狀體隨著老化而發生的結構改變。因此，通過查看和檢查簡單的假設模型，可以出于示例性目的來說明本說明書的假定理論。還應了解，該假設模型僅僅用于說明當前的理論，而不是預測晶狀體將如何對激光脈沖作出反應和/或結構改變。為了理解結構本身可以是如何重要，考慮非常薄的木板， 即4英尺乘4英尺見方但0. 1英寸厚的木板。該薄木板不是很堅固并且如果在一端受到穩固的保持，不費很大力氣就能顯著彎曲該薄板。現在考慮摞起來的五個相同的這種0. 1英寸厚的板，但它們并未緊固或綁在一起。強度可能增大，對于相同的力，會發生略小的偏轉。 現在考慮采用這五個相同的板并利用許多螺絲釘或通過利用非常強力的膠將它們緊固在一起，或者通過利用許多C型夾將它們綁定(bind)在一起。所綁定的板的強度高的多并且由同一力所造成的偏轉將小的多。不必說，該簡單模型反映了晶狀體的復雜行為，我們一般假設當考慮(尤其是接近兩極(AP軸)的)晶狀體材料的體積(其基本上被由于老化所引起的增大的摩擦和緊縮所綁定)時，將那些綁定層分成基本上未綁定的層將會增大那些層針對同一施加力的偏轉并因此增大晶狀體的撓性。然而，申請人并不認為要被當前理論所綁定，其僅被提供用于提升技術，并且不應認為且不會限制或縮小本發明的范圍。因此，進一步利用用于說明目的的該模型，在對老花的現有理論和治療之下，方向主要針對材料屬性(即堆疊材料的模量)，而非堆疊的結構(即這些層是否被綁定在一起)。另一方面，當前所假定的理論集中于結構特征和改變這些特征對撓性所產生的影響。一般而言，當前的老花治療趨于集中于用于增大自然晶狀體的調節幅度的可替換物。這些治療包括被設計用于改變眼睛內的位置的新一類的人工調節眼內鏡頭(I0L’ s)， 例如Eyeonics CRYSTALENS ；然而，其僅提供物方測量的調節幅度的大約1個屈光度，而許多從業者認為需要3個或更多個屈光度來恢復對近處和遠處物體的正常視覺功能。此外， 研究者在尋找利用合成材料來再填充晶狀體囊的技術和材料。另外，當前的用于植入人工調節I0L’ s的外科技術是針對白內障的更嚴重狀況所開發的技術。相信由于該侵入外科技術的風險，從業者當前不愿對可以簡單地佩戴閱讀眼鏡來矯正近視力缺乏的患者利用調節IOL來替代患者的清晰但老花的自然晶狀體。然而，可植入的器件和填充材料的發展可能提供更大級別的調節幅度。為了更好地利用這種器件改進，并增大現有可植入器件的調節幅度，這里提供了改進的外科技術作為本發明的一部分。通常由于眼睛的長度太長(近視)或太短(遠視)所引起的屈光不正是影響大約一半人口的另一非常常見的問題。由iTrokel和L’ Esperance所提出并由Frey等人所改進的對角膜的激光手術的確提供了對屈光不正的有效治療，但是諸如更高程度的屈光不正 (尤其是遠視)、薄角膜或者例如由老花所引起的隨著時間而改變的屈光不正之類的因素大大限制了激光角膜手術的臨床使用。白內障或者在自然晶狀體變得不透明時的狀況或朦朧視覺每年發生在數百萬人身上，并被利用諸如30年前由Kelman所開創的超聲波晶狀體乳化之類的外科技術有效治療。盡管技術在這些年已被精煉，但是從來自眼睛外傷的安全考慮(尤其對于來自擊破硬化的白內障所需要的超聲波能量的角膜內皮)來看是不利的；尤其對于那些危及角膜內皮的人，例如那些具有富克斯氏營養不良(Fuchs Dystrophy)的人。此外，在白內障治療中對激光的使用具有進一步的問題。白內障散射包括激光在內的光，因此可能妨礙激光治療束獲得所期望的組織效果。因此，如本說明書中所詳細提供的，這里提供了對用于白內障組織的激光遞送的改進。

發明內容
這里提供的是本發明的實施例。因此，提供了以多個圖案將激光束遞送到眼睛的晶狀體的系統和方法，該系統和方法一般包括提供激光器，提供用于將來自激光器的激光束定向到眼睛的晶狀體的光學路徑，以第一圖案將激光束定向在眼睛的晶狀體的第一部分上，第一圖案一般遵循眼睛的晶狀體的外表面的形狀，以第二圖案將激光束定向在眼睛的晶狀體的第二部分上，第二圖案具有用于覆蓋眼睛的晶狀體的第二部分的特定體積的圖案，并且其中第一圖案和第二圖案的關系使得第一圖案位于晶狀體內比第二圖案更接近晶狀體外表面處；并且，第一和第二圖案都位于眼睛的晶狀體內以使得它們避開了眼睛的晶狀體的中心部分。在該系統和方法中，第二圖案可以是立方的，第一發射圖案(shot pattern)可以是多個嵌套殼體，第一發射圖案可以包括遵循眼睛的晶狀體的前表面的多個嵌套殼體，或者是這里所公開和教導的圖案的其他組合。這些發射圖案還可以被以隨機方式遞送到眼睛的晶狀體。這些發射圖案還可以具有被避開的中心區域，其中被避開的中心區域具有中心大約在晶狀體的光軸上的大約Imm的寬度，其中被避開的中心區域是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大于大約Imm的直徑，其中被避開的中心區域具有中心大約在晶狀體的光軸上的大約1. 5mm的寬度，其中被避開的中心區域是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大于大約1.5mm的直徑，其中被避開的中心區域具有中心大約在晶狀體的光軸上的大約0. 2mm至大約4mm的寬度，其中被避開的中心區域是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大約0. 2mm至大約4mm的直徑，其中被避開的中心區域是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大約0. 2mm至大約4mm的直徑，其中被避開的中心區域具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大約0. 5mm至大約3mm的直徑，其中被避開的中心區域是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大約2mm的直徑，且其中第二圖案不同于第一圖案，以及在詳細描述中提供的其他變體。這些發射圖案還可以被以隨機方式遞送到眼睛的晶狀體。還提供了增大人視力的景深的系統和方法，該系統和方法一般包括提供用于眼睛的晶狀體的孔；該孔是由包括人晶狀體材料的渾濁化環面的材料形成的。在該系統和方法中，環面可以是大約100%渾濁化的，大約90%渾濁化的，大約50%至大約100%渾濁化的， 大約20%至大約100%渾濁化的，以及這里所教導的這些數量之間和附近的其他渾濁化數量。此外，增大人視力的景深的方法和系統一般可以包括在眼睛的晶狀體內提供渾濁化材料的環面，該環面離晶狀體的外表面至少大約0. 25mm。在另一系統和方法中，環面產生直徑大約2mm的孔，以及詳細描述中所提供的其他變體。另外，提供了用于通過增大人晶狀體的撓性和眼睛的景深這兩者來治療老花的方法和系統。因此，可以提供用于眼睛的晶狀體的孔，該孔是由包括人晶狀體材料的渾濁化環面的材料形成的，并且提供用于增大晶狀體的撓性的激光發射圖案。在詳細描述中提供了該方法和系統的進一步和更詳細的實現方式。這些發射圖案還可以被以隨機方式遞送到眼睛的晶狀體。這里還提供了用于從眼睛的晶狀體來創建渾濁化材料的環面的系統，該系統一般包括激光器、用于提供激光發射的激光聚焦光學裝置、掃描儀和控制系統，該控制系統包括用于以環形圖案將多個激光發射定向到眼睛的晶狀體的一部分的圖案，以使得被如此定向的激光發射被預定為將晶狀體材料渾濁化。在該系統中，環形圖案可以具有從大約0. 5mm 至大約3mm的內直徑，環形圖案的中心可以大約在眼睛的光軸上，激光發射可以被預定為將晶狀體材料渾濁化為從大約20%至大約100%的渾濁化，以及詳細描述中所提供的其他變體。這些發射圖案還可以被以隨機方式遞送到眼睛的晶狀體。此外，提供了使用該系統來治療老化的系統和方法，一般包括激光器和用于提供激光發射的激光聚焦光學裝置，掃描儀；以及控制系統，該控制系統包括用于以環形圖案將多個激光發射定向到眼睛的晶狀體的一部分的第一圖案；以及用于將多個激光發射定向到眼睛的晶狀體的一部分的第二圖案，并且其中，被以第一圖案如此定向的激光發射被預定為將晶狀體材料渾濁化，并且被以第二圖案如此定向的激光發射被預定為增大晶狀體的撓性。在該系統和方法中，第一和第二圖案可以被基本同時地、或同時地提供給眼睛的晶狀體，第二圖案可以提供嵌套殼體的圖案，并且第二圖案可以被預定為避開將任何激光發射置于晶狀體的中心部分中。此外，被避開的中心區域可以具有中心大約在晶狀體的光軸上的大約Imm的寬度，被避開的中心區域可以是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大于大約Imm的直徑，被避開的中心區域可以具有中心大約在晶狀體的光軸上的大約1. 5mm的寬度，被避開的中心區域可以是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大于大約1. 5mm的直徑，被避開的中心區域可以具有中心大約在晶狀體的光軸上的大約0. 2mm至大約4mm的寬度，被避開的中心區域可以是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大約0. 2mm至大約4mm的直徑，被避開的中心區域可以是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大約0. 2mm至大約4mm的直徑，被避開的中心區域可以具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大約0. 5mm至大約3mm的直徑，被避開的中心區域可以是圓柱形的并且具有中心大約在晶狀體的光軸周圍的大約2mm的直徑，環形圖案可以具有從大約0. 2mm至大約4mm的內直徑，以及詳細描述中所提供的其他變體。這些發射圖案還可以被以隨機方式遞送到眼睛的晶狀體。還提供了用于治療老花的方法和系統，一般包括向眼睛的晶狀體的一部分提供激光束，該部分基本由去核的材料構成。因此，該系統可以包括激光器、激光聚焦光學裝置、掃描儀以及控制系統，該控制系統包括用于以一圖案將來自激光器的多個激光脈沖定向到眼睛的晶狀體的一部分的圖案，所述部分基本由去核的材料構成。還提供了用于治療老花的方法，一般包括以發射圖案向眼睛的晶狀體的一部分提供激光束，晶狀體具有細胞器退化區域和細胞器空閑區域，發射圖案基本由被朝著眼睛的晶狀體的細胞器退化區域和/或細胞器空閑區域所定向的發射構成。還提供了用于治療老花的系統和方法，一般包括以發射圖案向眼睛的晶狀體的一部分提供激光束，晶狀體具有細胞器空閑區域，發射圖案基本由被朝著眼睛的晶狀體的細胞器空閑區域所定向的發射構成。這些發射圖案還可以被以隨機方式遞送到眼睛的晶狀體。而且，提供了用于以一圖案將激光突發串遞送到眼睛的晶狀體的系統和方法，該系統和方法一般包括用于提供激光脈沖的激光器、用于提供激光脈沖的多個突發串的激光光學裝置、掃描儀和控制系統，所述多個突發串中的突發串包括多個個體激光脈沖，所述掃描儀具有掃描速率，所述控制系統包括用于將激光定向到眼睛的晶狀體的一部分的預定激光發射圖案，該發射圖案包括多個點，其中所述掃描速率使得多個突發串的任何一個突發串中的脈沖的至少多數被放置得比離發射圖案中的其他點而言更接近一個點。此外，提供了用于將激光束遞送到眼睛的晶狀體同時增大實現LIOB(如具體實施方式
中所定義的)的概率并降低瑞利范圍效應的系統和方法，一般包括用于提供激光脈沖的激光器、激光光學裝置、掃描儀和控制系統，激光脈沖的能量密度被預定為位于或接近LIOB閾值，激光光學裝置用于提供激光脈沖的多個突發串，這多個突發串中的突發串包括多個個體激光脈沖，掃描儀具有掃描速率，控制系統包括用于將激光定向到眼睛的晶狀體的一部分的預定激光發射圖案，該發射圖案包括多個發射，其中一個突發串中的脈沖數目至少大到足以使在晶狀體中與發射圖案中的一個發射相對應的斑點處獲得LIOB至少有 90%機會。還提供了用于以一圖案將激光突發串遞送到眼睛的晶狀體的方法和系統，包括用于提供激光脈沖的激光器、激光光學裝置、掃描儀和控制系統，激光脈沖被隔開時間t1; 激光光學裝置用于提供激光脈沖的多個突發串，這多個突發串中的突發串包括多個個體激光脈沖，突發串被隔開時間t3，控制系統包括用于將激光定向到眼睛的晶狀體的一部分的預定激光發射圖案，該發射圖案包括多個發射。此外，可以使得其中時間、是大約5納秒至大約20納秒，時間t3是大約5 μ秒至大約33 μ秒，并且掃描儀具有大約30kHz至大約 200kHz的掃描速率。這些發射圖案還可以被以隨機方式遞送到眼睛的晶狀體。還提供了用于以多個圖案將激光束遞送到眼睛的晶狀體的系統和方法，一般包括激光器、光學路徑和控制系統，光學路徑用于將來自激光器的激光束定向到眼睛的晶狀體，控制系統至少用于以發射圖案在眼睛的晶狀體中定向激光束，所述圖案被以基本上隨機的方式布置在眼睛的晶狀體中。還提供了用于以一圖案將激光束遞送到眼睛的晶狀體的系統和方法，一般包括激光器、光學路徑和控制系統，光學路徑用于將來自激光器的激光束定向到眼睛的晶狀體，并且具有大于或等于大約1.5的F/#，控制系統至少用于以發射圖案在眼睛的晶狀體中定向激光束，所述圖案基本上由垂直布置的發射的圖案構成。在該系統中，F/^可以大于或等于大約2。此外，提供了用于以一圖案將激光束遞送到眼睛的晶狀體的系統，一般包括激光器、 光學路徑和控制系統，光學路徑用于將來自激光器的激光束定向到眼睛的晶狀體并且提供激光斑點大小X，控制系統至少用于以發射圖案在眼睛的晶狀體中定向激光束，所述圖案基本上由垂直布置的發射的圖案構成，所述垂直圖案中的所述發射被隔開小于3x。基于在這些說明書和附圖中給出的教導，本領域普通技術人員將會認識到有這些教導的各種實施例和實現方式來實踐本發明。因此，發明內容中的實施例不是要以任何方式來限制這些教導。


圖1和圖IA是人眼的剖視圖。
圖2是根據本發明教導的一種用于將激光束發射圖案遞送到眼睛的晶狀體的系統的示意框圖。圖2A是根據本發明教導的形成用于將激光束發射圖案遞送到眼睛的晶狀體的系統的一部分的示例性組件的示意框圖。圖3是晶狀體的與AP軸正交的前表面的圖，其圖示出具有花狀形狀的激光束發射圖案，該形狀的輪廓一般大約遵循從纖維末端的纖維長度的最后15%。圖4A、4B、4C、4D和4E的圖表示基于胎核(三縫分支核)的結構的、用于激光發射圖案的開發的幾何形狀在其從后視圖4A旋轉直至前視圖4E時的正視圖。圖5A、5B和5C的圖分別表示基于嬰幼兒核(六縫分支核)的結構的、用于激光發射圖案的開發的幾何形狀的后面、側面和前面正視圖。圖6A、6B和6C的圖分別表示基于青少年核(九縫分支核)的結構的、用于激光發射圖案的開發的結合形狀的后面、側面和前面正視圖。圖7A、7B和7C的圖分別表示基于成人核(12縫分支)的結構的、用于激光發射圖案的開發的幾何形狀的后面、側面和前面正視圖。圖8和圖8A是成年人晶狀體的透視剪切圖，其表示根據本發明教導的基本上同心殼體的布置。圖9是與Burd所開發的模型有關的晶狀體的剖視圖。圖10是基于Burd所開發的模型的晶狀體的剖視圖。圖11是基于Burd所開發的模型的晶狀體的剖視圖。圖12是基于Burd所開發的模型的晶狀體的剖視圖。圖13-21是圖示出激光發射圖案的晶狀體的剖視圖。圖22是激光脈沖和突發串的圖。圖23-24是圖示出垂直激光發射圖案的晶狀體的剖視圖。
具體實施例方式—般而言，本發明提供了用于增大自然晶狀體的調節幅度和/或改變自然晶狀體的屈光力和/或允許去除自然晶狀體的清晰或白內障晶狀體材料的系統和方法。因此，如圖2所一般地示出，提供了用于將激光束發射圖案遞送到眼睛的晶狀體的系統，其包括患者支撐物201 ；激光器202 ；用于遞送激光束的光學裝置203 ；用于以特定圖案將激光束遞送到晶狀體的控制系統204，該控制系統204與線205所表示的系統其他組件相關聯和/或與其有接口連接；用于確定晶狀體相對于激光的位置的裝置206，該裝置206接收眼睛的晶狀體的圖像211 ；以及激光患者接口 207。患者支撐物201安置患者身體208和頭209，以與用于遞送激光束的光學裝置203
接口連接。一般而言，激光器202應當提供具有一定波長的束210，該波長經過角膜、 房水和晶狀體透射。該束應當具有短脈沖寬度并具有能量和束大小以產生光分裂 (photodisruption)0因此，這里使用的術語激光發射或者發射(shot)指的是被遞送到產生光分裂的位置的激光束脈沖。這里所使用的術語光分裂基本上指的是由激光使物質向氣體的轉換。具體而言，可以采用大約300nm至2500nm的波長。可以采用從大約1費秒至100皮秒的脈沖寬度。可以采用從大約1納焦至1毫焦的能量。脈沖速率(也稱為脈沖重復頻率(PRF)和以赫茲為單位測量的每秒的脈沖)可以從大約IKHz至幾GHz。一般而言，在商業激光設備中，較低的脈沖速率對應于較高的脈沖能量。取決于脈沖寬度和能量密度，可以使用各種激光器類型來引起眼睛組織的光分裂。因此，這種激光器的示例將包括=Delmar Photonics Inc.的iTrestlesIO,其是具有范圍在780至840nm的波長范圍、小于20費秒的脈沖寬度、大約100MHz PRF和2. 5納焦的鈦寶石(Ti:藍寶石)振蕩器；Clark CPA-2161，其是具有775nm的波長、小于150費秒的脈沖寬度、大約3KHz PRF和850微焦的經放大的Ti 藍寶石；IMRA FCPA (光纖啁啾脈沖放大)μ Jewel D系列D-400-HR，其是具有1045nm的波長、小于1皮秒的脈沖寬度、大約5MHz PRF和100納焦的光纖振蕩器/放大器；Lumera Maccato，其是具有1064nm的波長、大約10皮秒的脈沖寬度、大約IOOKHz PRF和100微焦的Nd:YV04 ；Lumera Rapid，其是ND: YV04，具有1064nm的波長、大約10皮秒的脈沖寬度并且可以包括一個或多個放大器以在25KHz至650KHz之間的PRF上實現大約2. 5至10瓦的平均功率，并且還包括可以對兩個分離的50MHz脈沖列進行門控(gate)的多脈沖能力；以及IMRA FCPA (光纖啁啾脈沖放大)μ Jewel D系列D-400-NC，其是具有1045nm的波長、小于100皮秒的脈沖寬度、大約200KHz PRF和4微焦的光纖振蕩器/放大器。一般而言，用于將激光束遞送到眼睛的自然晶狀體的光學裝置203應當能夠在χ、 y和ζ維度上以精確和預定的圖案來向自然晶狀體提供一系列的發射。該光學裝置還應當提供預定的束點大小以利用到達自然晶狀體的激光能量來引起光分裂。因此，該光學裝置可以包括但不限于x y掃描儀、ζ聚焦設備、聚焦光學裝置。該聚焦光學裝置可以是傳統的聚焦光學裝置和/或平面場光學裝置和/或遠心光學裝置，這些裝置各自具有相應的計算機控制的聚焦，以使得實現x、y、z維度上的校準。例如，χ y掃描儀可以是一對具有位置檢測器反饋的閉環電流計。這種χ y掃描儀的示例可以是Cambridge Technology Inc. Model 6450、SCANLAB hurrySCAN和AGRES Rhino掃描儀。這種ζ聚焦設備的示例可以是Phsyik International Peizo 聚焦單元 Model ESee Z 聚焦控制和 SCANLAB varrioSCAN。一般而言，用于遞送激光束的控制系統204可以是任何計算機、控制器和/或能夠選擇并控制X y Z掃描參數和激光點火的軟件硬件組合。這些組件通常可以至少部分地與電路板相關聯，這些電路板與χ y掃描儀、ζ聚焦設備和/或激光器有接口連接。控制系統也可以(但不是必須)進一步具有對系統的其他組件進行控制以及維護數據、獲得數據和執行計算的能力。因此，控制系統可以包含程序，這些程序對激光進行指引使其通過一個或多個激光發射圖案。一般而言，用于確定晶狀體相對于激光的位置的裝置206應當能夠確定關于激光和晶狀體的各部分的相對距離，該距離被患者接口 207維持為恒定。因此，該組件將提供用于確定所有三個維度上晶狀體相對于掃描坐標的位置的能力。這可以通過若干方法和裝置來實現。例如，晶狀體的xy對中可以通過下述方式來實現利用共同瞄準線 (co-boresighed)相機系統和顯示器觀察晶狀體，或者通過利用直接查看光學裝置然后人工地將患者的眼睛定位到已知的中心。然后可以通過利用光學三角測量或激光和ccd系統的測距設備(例如Micro-Epsilon opto NCDT 1401激光傳感器和/或Aculux Laser Ranger LR2-22)來確定ζ位置。三維查看和測量裝置的使用也可以用于確定晶狀體的x、y 和ζ位置。例如，來自Vision Engineering的Hawk三軸非接觸測量系統可以用于進行這
10些確定。可以用于確定晶狀體的位置的裝置的又一示例是三維測量裝置。該裝置可以包括可查看基準和自然晶狀體的相機，并且還可以包括用于照明自然晶狀體的光源。這種光源可以是結構化光源，例如被設計為基于幾何形狀來生成三維信息的裂隙(slit)照明。系統的另一個組件是激光患者接口 207。該接口應當在包括確定χ y ζ位置的測量步驟和以發射圖案來向晶狀體遞送激光的遞送步驟在內的過程期間，使自然晶狀體和激光之間的X、y、Z位置保持固定。該接口設備可以包含透光夷平器(applanator)。該接口的一個示例是抽吸環夷平器，該抽吸環夷平器被固定到眼睛的外表面，然后被定位到激光光學機殼，從而固定激光、眼睛和自然晶狀體之間的距離。用于三維查看和測量裝置的基準標記可以被置于該夷平器上。激光患者接口的另一個示例是具有下環(lower ring)的設備，該設備具有使接口附到眼睛上的抽吸能力。該接口還具有扁平底部，該扁平底部壓向眼睛以使眼睛的形狀變平。該扁平底部由透射激光束并且優選地(盡管不是必要的)在可見光譜中透射眼睛的光學圖像的材料構成。上環(upper ring)具有用于與激光光學裝置的機殼相接合的結構，和/或沿著激光束的路徑與激光具有已知距離并且相對于激光固定的某種結構。扁平底部還具有由三個基準標記組成的基準。盡管在該實施例中提供三個標記用于構成基準，但是該基準可以僅由單個標記或者若干標記組成。這種設備的其他示例在 US D462442, US D46M43和USD459807S中被一般地公開，其公開內容通過引用結合于此。 作為夷平器的替換物，接口可以是角膜形透明元件，借助該角膜形透明元件，角膜直接與接口接觸或者在其間包含接口流體。在圖2A中部分地示出例如利用用于遞送激光束的專門光學裝置203和用于確定晶狀體的位置的裝置206的示意性組合。圖2A是圖2的系統配置的更詳細示意圖。因此， 圖2A的示例提供了激光器202和用于遞送激光束的激光光學裝置203，該光學裝置包括擴束器望遠鏡220、ζ聚焦機構221、合束器222、χ y掃描儀223和聚焦光學裝置224。圖2A 中還提供了中繼光學裝置230、具有縮放和聚焦的相機光學裝置231和ccd相機232，這些組件形成三維查看和測量裝置的一部分。此外，這些組件230、231和232與光源233、基準標記212和掃描儀223 —起用作用于確定晶狀體的位置的裝置206。圖2A的這種組合在僅用單個ccd相機232的情況下利用χ y掃描儀223來創建晶狀體的立體視覺圖像。眼睛213的光學圖像211，具體而言是眼睛213的自然晶狀體103 的光學圖像，被沿著路徑211傳遞。該路徑211與激光束210沿著同一路徑，從自然晶狀體 103至激光患者接口 207、聚焦光學裝置224、x y掃描儀223和合束器222。圖2A的這種組合還包括激光患者接口 207，其具有基準標記212 ；以及光源233，其例如可以是均勻照明、 裂隙照明或者其他被設計為提高三維精度的結構化光源。該光源出于確定晶狀體的三維位置的目的而部分地提供患者眼睛的自然晶狀體的照明。因此，來自相機的立體視覺圖像和 /或信息被發送到控制器和/或計算機(圖加中未示出)，以供進一步處理和用于確定晶狀體的三維位置。立體圖像可以被通過命令掃描儀轉到名義左邊位置并在該位置處暫停來生成，然后以電子方式觸發相機和控制器以捕捉并存儲左邊圖像；然后命令掃描儀/相機/ 控制器類似地捕捉并存儲右邊圖像。可以以周期性方式來重復該順序。這些左邊和右邊圖像可以由處理器來處理以生成晶狀體的位置和形狀。左邊和右邊圖像可以利用立體視頻監視器來顯示。相機圖像或立體圖像也可以用于測量患者晶狀體中的縫(suture)幾何形狀和方向，其可以用于確定基于縫的發射圖案的參數并將基于縫的發射圖案與患者的晶狀體
11縫幾何形狀和方向對準。圖2A所示的組合提供了可以用于確定晶狀體的形狀(包括其前后表面)的三維信息。該信息也可以用于使晶狀體的結構(包括縫)可視化。此外，關于從圖2A的組合獲得的晶狀體的信息還可以用于確定激光發射圖案和相對于晶狀體形狀和 /或結構的激光發射布置。圖2和圖2A是示意框圖，因此其中所圖示的組件的相對位置和間隔是示例性的。 因此，這些組件彼此的相對布置可以變更，并且它們的功能和組件的全部或一部分可以被組合。圖4A-E圖示出在晶狀體的胎核415中所發現的結構的環境中的三分支形即Y形縫。因此，這些圖提供了如層130所示結構(其包括圖IA的層122)的更詳細視圖。在圖 4A-E中，晶狀體的內部層的視圖被從晶狀體的后側圖4A逐步旋轉到前側圖4E。因此，晶狀體的該層具有三條后縫線401、402和403。該層還具有三條前縫線412、413和414。前縫線比后縫線長，并且當沿著前后(AP)軸411來查看時，這些線是交錯的。晶狀體纖維形成核的層，并由線404示出，應當理解，這些僅是示例性線，在晶狀體的實際自然層中將會存在更多倍的纖維。為了幫助圖示核的該層的結構和幾何形狀，代表性的纖維405、406、407、 408,409和410已被夸大并在圖4A-E中被各個畫上陰影。因此，當晶狀體核的視圖從這些代表性纖維的后面旋轉到前面時，它們彼此的關系和它們與縫線的關系被圖示。前側的縫線的長度大約是它們所在的層或殼體的赤道半徑的75%。后側的縫線的長度大約是相應前縫線的長度的85%，即該殼體的赤道半徑的64%。這里所使用的術語“基本上遵循”可以描述晶狀體的外表面和胎核415形狀的關系。胎核是雙凸形狀的。晶狀體的前側和后側具有不同的曲率，前側更平。這些曲率大體上遵循晶狀體的皮層和外部層和一般形狀的曲率。因此，晶狀體可以被視為成層結構，其由端對端地布置以基本上形成同心或嵌套殼體的長月牙纖維細胞構成。如下面的段落中通過以下示例所更詳細說明的，本發明利用晶狀體層、纖維和縫線的這種和進一步提出的幾何形狀、結構和定位來提供激光發射圖案，以增大晶狀體的調節幅度。盡管不受該理論約束，但是目前相信，與晶狀體和晶狀體纖維的材料屬性相比，是晶狀體和晶狀體纖維的結構、定位和幾何形狀引起了調節幅度的丟失。因此，這些圖案被設計來改變和影響該結構、定位和/或幾何形狀以增大調節幅度。圖5A-C圖示出在晶狀體的核515的嬰幼兒層中所發現的結構的環境中的六分支或星形縫幾何形狀。因此，這些圖提供了如圖IA的層IM所示結構的更詳細視圖。在圖 5A-C中，晶狀體的層的視圖被從后側圖5A旋轉到側視5B并旋轉到前側圖5C。因此， 核的該層具有六條后縫線501、502、503、504、505和506。核的該層還具有六條前縫線509、 510、511、512、513和514。前縫線比后縫線長，并且當沿著AP軸508來查看時，這些線是交錯的。晶狀體纖維形成核的層，并由線507示出，應當理解，這些僅是示例性線，在晶狀體的實際自然層中將會存在更多倍的纖維。晶狀體的外表面形狀基本上遵循嬰幼兒核515，其是雙凸形狀的。因此，晶狀體的該層的前側和后側具有不同的曲率，前側更平。這些曲率一般遵循晶狀體的皮層和外部層和一般形狀的曲率。這些曲率一般也遵循胎核415的曲率。因此，晶狀體可以被視為成層結構，其由端對端地布置以基本上形成同心或嵌套殼體的長月牙纖維細胞構成，嬰幼兒核515 將胎核415嵌套在其中。隨著經過青少年期的繼續發展，另外的纖維層生長，其包含的縫在6條和9條縫之間。圖6A-C圖示出在晶狀體的核611的青少年層中所發現的結構的環境中的九分支或星形縫幾何形狀。因此，這些圖提供了如圖IA的層1 所示結構的更詳細視圖。在圖 6A-C中，晶狀體的層的視圖被從后側圖6A旋轉到側視6B并旋轉到前側圖6C。因此， 核的該層具有九條后縫線601、602、603、604、605、606、607、608和609。核的該層還具有九條前縫線612、613、614、615、616、617、618、619和620。前縫線比后縫線長，并且當沿著AP 軸610來查看時，這些線是交錯的。晶狀體纖維形成核的層，并由線621示出；應當理解，這些僅是示例性線，在晶狀體的實際自然層中將會存在更多倍的纖維。角膜的外表面遵循青少年核611，其是雙凸形狀的。因此，該層的前側和后側具有不同的曲率，前側更平。這些曲率一般遵循晶狀體的皮層和外部層和一般形狀的曲率。這些曲率一般也遵循被嵌套在青少年核611中的胎核415和嬰幼兒核515的曲率。因此，晶狀體可以被視為成層結構，其由端對端地布置以基本上形成同心或嵌套殼體的長月牙纖維細胞構成。隨著經過成人期的繼續發展，另外的纖維層生長，其包含的縫在9條和12條縫之間。圖7A-C圖示出在晶狀體的核713的成人層中所發現的結構的環境中的十二分支或星形縫幾何形狀。因此，這些圖提供了圖IA中所示的成人層128的更詳細視圖。在圖 7A-C中，晶狀體的層的視圖被從后側圖7A旋轉到側視7B并旋轉到前側圖7C。因此， 核的成人層具有十二條后縫線 701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711 和 712。 核的該層還具有十二條前縫線714-725。前縫線比后縫線長，并且當沿著AP軸7 來查看時，這些線是交錯的。晶狀體纖維形成核的層，并由線7 示出；應當理解，這些僅是示例性線，在晶狀體的實際自然層中將會存在更多倍的纖維。成人核713是雙凸形狀的，其遵循晶狀體的外表面。因此，該層的前側和后側具有不同的曲率，前側更平。這些曲率一般遵循晶狀體的皮層和外部層和形狀的曲率。這些曲率一般也遵循基本上與成人核713同心并且被嵌套在成人核713中青少年核611、嬰幼兒核 515和胎核415的曲率。因此，晶狀體可以被視為成層結構，其由端對端地布置以基本上形成同心或嵌套殼體的長月牙纖維細胞構成。在一些40歲之后的個人中也可能存在具有15條縫的隨后成人層。該隨后成人層在總體結構上與稍后的成人層713類似，并且具有這樣的認識該隨后成人層將具有包含更多縫的幾何形狀，并且將包含稍后的成人層713 ；這樣，隨后成人層將是核的最外層，并且因此是離核的中心更遠的層并且是年齡上最年輕的層。一般而言，本發明提供激光束以圖案方式的遞送，所述圖案利用或者至少部分地基于晶狀體縫的幾何形狀和/或晶狀體曲率和/或核內的各層；和/或核內的各層的曲率； 和/或核內的各層的縫的幾何形狀。作為本發明的一部分，提供了將前切除(ablation)的曲率與前囊的特定曲率相匹配的概念，盡管對后切除具有不同的曲率，但是其又匹配晶狀體的后面曲率。前面和后面曲率可以基于Kuszak老年晶狀體模型、Burd的數字建模、Burd 等人的Vision Research (視覺研究)42 (2002) 2235-2251，或者基于特定晶狀體測量，例如可以從用于確定晶狀體相對于激光的位置的裝置獲得的那些測量。因此，一般而言，這些激光遞送圖案全部和/或部分地基于與晶狀體的形狀、晶狀體的層的形狀、縫圖案、縫的位置和/或縫的幾何形狀有關的實際觀察數據和數學建模。
此外，如更詳細地給出的，不一定要使晶狀體的自然縫線或晶狀體的層的自然布置被激光發射圖案精確地復制在晶狀體中。實際上，這些自然結構被激光發射圖案的精確復制盡管也在本發明的范圍內，但不是必需的，并且優選為不需要，以實現調節幅度的增大。相反，本發明部分地試圖仿效自然晶狀體幾何形狀、結構和定位和/或其一些部分，并且通過使用這里所描述的激光發射圖案來建立、修改并重新定位這種自然發生的參數。因此，可以采用在晶狀體中切割了一系列基本上同心的(S卩，嵌套的)殼體的激光束遞送圖案。優選地，殼體可以基本上遵循晶狀體的前面和后面曲率。因此，在晶狀體中創建了一系列的切割，其類似于圖4、5、6和7的核層。這些切割可以遵循這些層的同一幾何形狀(即，形狀和離中心的距離)，或者可以僅遵循該幾何形狀的一部分。在圖8中圖示出這些殼體的一個示例，其提供了晶狀體103、第一殼體切割801、第一殼體802、第二殼體切割803、第二殼體804和第三殼體切割805。還提供了成人核1 和皮層113。因此，術語殼體指的是晶狀體材料，并且術語殼體切割指的是激光束遞送圖案和隨后根據該圖案在晶狀體中對激光束發射的布置。可以利用更多或更少的殼體切割和殼體。此外，切割可以使得它們實際上創建了完整的殼體，即該殼體和殼體切割完全包含晶狀體材料的體積。切割也可以使得小于完整的殼體被形成。因此，可以采用通過利用部分殼體切割對部分殼體的創建。這種部分切割例如僅是殼體的一部分，例如前四分之一、前半個、后四分之一、堆疊的環圈、交錯的環圈和/或其組合。這種部分殼體和部分切割可以是三維形式的任何部分，包括橢圓體、球狀體和其組合(這些術語在其最廣的意義下被使用)，所述三維形式一般遵循晶狀體、囊、皮層、核和/或包括核的層在內的晶狀體的層的輪廓。此外，完整和部分的殼體和殼體切割的使用可以用在單個晶狀體中。因此，后一點比如，第一切割801和第二切割803 是環形切割，而第三切割是完全切割。部分殼體的另一種使用是使殼體的形狀遵循縫線的幾何形狀和/或布置。因此， 通過使用部分派(partial pie)形狀的殼體切割，創建了部分派形狀的殼體。這些切割可以被置于晶狀體的各層的縫線之間。這些部分殼體可以遵循晶狀體的輪廓，即具有彎曲形狀，或者它們可以是更加扁平的并且具有更加平坦的形狀或者是扁平的。這些派形殼體的另一種使用是以類似縫的方式來創建這些切割，但是不遵循晶狀體中的自然縫布置。因此， 在晶狀體中作出了切割的縫狀圖案。其遵循自然晶狀體縫線的一般幾何形狀，但是不是它們在晶狀體中的精確位置。除了派形切割之外，可以采用其他形狀的切割，例如一系列橢圓、矩形平面或方形。部分殼體和/或平面部分殼體的另一種使用是通過利用重疊的交錯部分殼體切割來創建一系列重疊的交錯部分切割。在這種方式下，晶狀體材料的基本上完整且不間斷的層被分裂，創建了晶狀體的平面狀剖面，這些剖面可以使一個在另一個之上滑動從而增大調節幅度。這些部分殼體可以直接位于彼此之上(當沿著AP軸查看時)，或者它們可以被輕微地交錯、完全交錯或者其任何組合。除了殼體和部分殼體的使用之外，線也可以被切割到晶狀體中。這些線可以遵循各條自然縫線的幾何形狀和/或幾何形狀和位置。因此，提供了一種激光發射圖案，該激光發射圖案將發射置于圖4、5、6和7所示的晶狀體的一個或多個自然層的一個或多個自然縫線的幾何形狀以及置于15縫線層中，或者其可以遵循晶狀體的層的連續體中的任何其他圖案。這些發射圖案可以遵循自然縫線的一般幾何形狀，即一系列的星形，每個星中的腿的數目隨著它們的布置從晶狀體的中心離開而增大。這些星形發射圖案可以遵循晶狀體的層的自然縫圖案的精確幾何形狀；或者其可以在自然晶狀體中所在的或通過自然晶狀體的建模所確定的相同距離處，遵循縫的精確幾何形狀和布置。在星圖案的所有這些利用中，一個或多個星可以被切割。星的腿的線的長度可以更長、更短或者與自然縫線一樣長。此外，如果該長度短于縫線的自然長度，則其可以被朝向星形的中心(即，線彼此接合的點)或者朝向縫線的末端(即，縫線上離接合點最遠的點)放置。此外，如果切割朝向縫線的末端，則其可以延伸超過縫線或者可以與其共終點。此外，可以使用部分星形切割，例如具有“V”形狀或者垂直或者水平或者其間具有角度的切割。上面所討論的這些線性切割在這里一般指的是激光創建的縫線。此外，激光創建的縫線可以被分組在一起，從而實際上形成殼體或部分殼體。目前在理論上，對在縫線末端附近的切割的使用將對增大調節幅度具有最大影響，這是因為認為接近晶狀體的前極和后極(AP軸與晶狀體交叉的點)的纖維末端比接近赤道的纖維部分更自由地移動，在所述赤道處存在更多數目的使纖維面綁定的縫隙接合。 目前，假定纖維長度的大約最后15%是具有高調節幅度的年輕晶狀體中最自由的。而且在理論上，由于纖維層的上述生長所引起的表面粗糙度的增長和緊縮的組合，纖維層趨于變得隨著年齡而受到綁定。因此，如圖3所圖示，發射圖案301被提供給晶狀體的層302的前面部分。該發射圖案301具有輪廓303，輪廓303遵循由線304所表示的纖維的纖維長度的大約最后15%的輪廓。因此，該殼體切割類似于花的形狀。另外，花形殼體中的花瓣數目應當對應于該生長層處的縫線305的數目。因此在理論上，該部分殼體切割和/或多個切割將具有使層解除綁定并且將晶狀體返回到更加年輕的更大調節幅度的效果。類似地，利用部分殼體，出于相同原因可以采用該一般區域(即，在縫線的末端處或附近的一般區域)中的環形部分殼體或平面部分殼體。該理論是出于提供進一步的教導并提升技術的目的而被提出的。然而，實施本發明不需要該理論；并且這里的發明和權利要求不由該理論約束或者限制，或者局限到該理論。對包括星形圖案在內的激光創建的縫線的使用可以結合殼體、部分殼體和平面部分殼體來使用。在特定的激光發射圖案或者一系列的發射圖案的情況下，采用這些形狀中的每一個的要素。這些圖案可以基于圖4-7所示的幾何形狀以及這里所討論的15縫線幾何圖形；它們可以整個或部分地精確遵循該幾何形狀；并且/或者它們可以整個或部分地遵循該幾何形狀并遵循晶狀體中該幾何形狀的位置。盡管在自然晶狀體中已知最多15條縫線，但是也可以采用多于15條由激光創建的縫線。此外，這里所稱的晶狀體具有多個層， 且連續縫線的范圍從3到15，因此，本發明不限于圖4-7的縫專利，而是覆蓋從3到15的任何數目(包括其分數)的縫線。進一步提供了用于去除晶狀體材料的發射圖案的遞送。提供了一種發射圖案，該發射圖案將晶狀體切割成小立方體，這些立方體然后可被從晶狀體囊中去除。立方體的邊長的大小范圍在大約100 μ m至大約4mm的長度，大約500 μ m至2mm是優選大小。另外，本發明不限于形成立方體，可以采用類似的普通大小的其他體積形狀。在另一個實施例中，激光還用于在晶狀體囊的晶狀體前表面中創建小開口(撕囊術(capsulorhexis))以去除所分割的立方體。因此，該過程可以用于治療白內障。該過程也可以用于去除具有渾濁化 (其還未發展到白內障的程度)的晶狀體。該過程還可以用于去除清晰但丟失了調節能力的自然晶狀體。在所有上述情形中，應當理解，在去除晶狀體材料之后，晶狀體囊隨后將容納合適的替換物，例如I0L、調節IOL或者合成晶狀體再填充材料。此外，撕囊術的大小和形狀是可變的且被精確地控制，并且優選地對于晶狀體再填充應用是2mm或更小的直徑，且對于IOL是大約5mm。用于提供撕囊術的過程的另一實現方式是僅提供部分環形的切割并因此使囊的一部分附接到晶狀體，以創建鉸接襟翼狀結構。因此，該過程可以用于治療白內障。還提供的是，晶狀體的體積去除可以被執行以矯正眼睛的屈光不正，例如近視、遠視和散光。因此，激光發射圖案使得晶狀體材料的選定體積和/或形狀被通過光分裂而從晶狀體去除。這種去除具有改變晶狀體形狀并因此降低和/或矯正屈光不正的效果。可以結合為了增大調節幅度而提供的各種發射圖案來執行晶狀體組織的體積去除。在這種方式下，可以通過同一發射圖案和/或一系列發射圖案來解決老花和屈光不正這兩者。晶狀體組織的體積去除的進一步應用在于改進患者的矯正誤差，這些患者已經進行了之前的角膜激光視力矯正(例如LASIK)和/或其角膜太薄或太脆弱以致于無法進行激光角膜手術。在這里所提供的所有激光發生圖案中，優選的是，激光發射圖案大體遵循晶狀體的形狀，并且圖案中各個發射相對于相鄰發射的布置彼此足夠近，以使得當圖案完整時，晶狀體材料的足夠的連續層和/或線和/或體積已被去除；產生影響調節幅度和/或屈光不正的結構改變和/或晶狀體材料從囊中的去除。這里想到了更小或更大距離的發射間隔， 并且其包括獲得希望的結果所需要的重疊。發射間隔考慮包括氣泡消散、體積去除效率、排序效率、掃描儀性能和解理效率(cleaving efficiency)等。例如，作為示例，對于具有足以引起光分裂的能量的5 μ m大小的斑點而言，20 μ m或更大的間隔產生個體氣泡，這些個體氣泡與利用具有相同能量的近發射間隔(其產生氣泡聚結)相比，不被聚結并且消散得更快。隨著發射間隔更靠近在一起，體積效率增大。隨著發射間隔更靠近在一起，氣泡聚結也增加。此外，形成這樣的點，在該點處，發射間隔變得如此接近以致于體積效率急劇下降。 例如，作為示例，對于450費秒脈沖寬度和2微焦能量以及大約5 μ m斑點大小和10 μ m分離，導致透明眼睛組織的解理。這里所使用的術語解理(cleaving)的意思是基本上將組織分離。此外，前述那些發射間隔考慮在或大或小的程度上是相互關聯的，并且本領域技術人員將知道如何基于本公開的教導來評估這些條件以實現這里的目的。最后，考慮到圖案中的各個發射相對于相鄰發射的布置一般可以使得它們盡可能接近，這通常由大小和光分裂物理的時間框架來限制，光分裂物理包括前一發射的氣泡膨脹等。這里所使用的光分裂物理的時間框架指的是圍繞光分裂所發生的效應，例如等離子體形成和膨脹、沖擊波傳播以及氣泡膨脹和收縮。因此，對順序脈沖進行定時使之比這些效應的一些、其要素或其全部更快地定時，可以增大體積去除和/或解理效率。因此，我們提議使用從50MHz到5GHz的脈沖重復頻率，這可以通過具有以下參數的激光器來實現腔長度從3米到3em的模式鎖定激光器。這種高PRF激光器可以更容易地產生覆蓋一個位置的多個脈沖，從而允許每個脈沖的較低能量可以實現光分裂。這里所使用的術語第一、第二、第三等是相對術語，必須在使用它們的環境中來查看。它們不涉及定時，除非具體這樣提及。因此，第一切割可以在第二切割之后進行。一般而言，優選地一般從激光圖案的后面點向前面點來點火激光發射，以將從以前激光發射所產生的氣泡的影響避免和/或最小化。然而，由于這里提供了各種激光發射圖案，所以不要求遵循嚴格的后面到前面的發射順序。此外，在白內障的情況下，由于激光基本無法刺穿白內障，因此可以有利地從前面到后面來發射。無需進一步詳細描述，相信本領域技術人員利用前文的描述可以在最完整的限度地利用本發明。因此，下面的具體實施例被提供作為本發明的示例，并且應當被解釋為僅作為說明，無論如何也不是以任何方式來限制這里的發明或公開的范圍。以下示例基于所測量的晶狀體數據和通過利用Burd建模而獲得的晶狀體數據， i^HMi Burd ^AW Numerical modeling of the accommodating lens (
數字建模)，Vision Research (視覺研究)42 (2002) 2235-2251中給出。Burd模型提供了用于前面和/或后面形狀的以下算法Z = aR5+bR4+cR3+dR2+f用于該算法的系數在表II中給出。表 II
1權利要求
1.一種用于對眼睛進行治療的系統，包括a.激光器，用于提供激光脈沖，所述激光脈沖包括激光脈沖的多個突發串，所述多個突發串中的每個突發串包括多個個體激光脈沖；b.掃描儀，該掃描儀具有掃描速率；以及c.控制系統，該控制系統以激光發射圖案把所述多個突發串以及它們相應的多個個體激光脈沖經過所述掃描儀而定向到眼睛，所述圖案具有從由下列項構成的組中選擇的特性1)所述多個突發串的任何一個突發串中的脈沖的至少大多數被放置得離所述圖案中的一個點比離所述圖案中的其他點更近；以及2)突發串中的脈沖數目至少大到足以給在與所述圖案中的發射相對應的所述晶狀體中的斑點處獲得LIOB并降低瑞利范圍效應提供至少90%機會。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述圖案具有下述特性所述多個突發串的任何一個突發串中的脈沖的至少大多數被放置得離所述圖案中的一個點比離所述圖案中的其他點更近。
3.如權利要求2所述的系統，其中，所述激光脈沖的能量小于大約20μ J。
4.如權利要求2所述的系統，其中，所述激光脈沖的能量小于大約10μJ。
5.如權利要求2所述的系統，其中，所述掃描速率從大約30kHz到大約200kHz。
6.如權利要求1所述的系統，其中，所述圖案具有下述特性突發串中的脈沖數目至少大到足以給在與所述圖案中的發射相對應的所述晶狀體中的斑點處獲得LIOB并降低瑞利范圍效應提供至少90%機會。
全文摘要
本申請涉及用激光改善人晶狀體調節幅度并增大屈光力的系統和方法。一般而言，提供了用于以多個圖案將激光束遞送到眼睛的晶狀體的方法和系統，其引起晶狀體的增大的調節幅度和/或屈光力。還提供了通過增大人晶狀體的撓性和眼睛的景深這兩者來治療老花的系統和方法。
文檔編號A61F9/008GK102423275SQ20111031445
公開日2012年4月25日 申請日期2007年1月19日 優先權日2006年1月20日
發明者加里·P·格雷, 杰羅米·R·庫茲扎克, 魯多非·W·弗里 申請人:雷薩公司