激光眼科手術系統的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用 本申請要求享有2013年3月13日提交的美國申請N〇.61/780,736的優先權，其內容 出于所有目的通過引用并入本文。在此明確保留完整巴黎公約優先權。
技術領域
[0002] 激光眼科手術系統已經變得普遍存在并且有意變化。例如，激光眼科手術系統可 以被配置成經由切除（ablation)重塑角膜的前表面以實現屈光矯正。激光眼科手術系統 還可以被配置成創建角膜瓣以暴露角膜的底層部分，使得底層部分可以經由切除來重塑并 且然后利用所述瓣來恢復。最近開發的激光眼科手術系統可以被配置成創建角膜或角膜緣 中的一個或多個切口以重塑角膜、創建角膜中的一個或多個切口以提供用于白內障手術儀 器的通路和/或提供用于人工晶狀體（intraocular lens)的植入的通路、在晶狀體前囊中 切割囊切開術（capsulotomy)以提供用于移除白內障晶狀體的通路、對白內障晶狀體分段 和/或在晶狀體前囊中切割囊切開術。
[0003] 許多激光眼科手術系統經由激光束源生成一系列激光束脈沖。激光束脈沖沿到患 者眼睛的光學路徑傳播。光學路徑典型地包括諸如掃描機構和/或聚焦機構之類的可控元 件以相對于患者控制所發射的激光束脈沖的方向和/或位置。
[0004] 一些激光眼科手術系統被配置成追蹤眼睛移動(例如眼睛的觀看方向的改變)，使 得可以實現對所發射的激光束脈沖的方向和/或位置的控制以便計及眼睛移動。例如，激 光眼科手術系統可以在光學上追蹤眼睛中的特征，諸如自然特征或添加到眼睛的基準標記 (fiduciary marker)，以便追蹤眼睛的移動。
[0005] 相比之下，其他激光眼科手術系統可以被配置成抑制眼睛移動。例如，可以采用直 接接觸角膜的前表面的接觸透鏡以便限制眼睛移動。然而，這樣的限制可能導致相關聯的 患者不適和/或焦慮。
[0006] 除了眼睛移動之外，許多激光眼科手術系統被配置成抑制患者與激光眼科手術系 統之間的相對移動。例如，激光眼科手術系統可以包括諸如專用支撐組件(例如座椅或床） 之類的多少有些堅固的患者限制特征，其可以包括被配置成抑制患者相對于支撐組件的移 動的限制特征。這樣的專用支撐組件可以包括患者通過其可以被移動以相對于激光眼科手 術系統的光學路徑定位患者眼睛的定位機構。此外，激光眼科手術系統可以被配置成剛性 支撐確定激光脈沖的光學路徑位置的部件以便基本上防止光學路徑相對于專用支撐組件 的移動，從而還抑制患者的眼睛相對于所發射的激光脈沖的相對移動。然而，專用支撐組件 和光學路徑部件的剛性支撐可能顯著增加激光眼科手術系統的復雜度和有關成本。此外， 光學路徑部件的剛性支撐和專用患者支撐組件的使用可能未能排除患者與激光眼科手術 系統之間的某個水平的顯著相對移動的可能性。
[0007] 因此，具有關于患者移動的改進特性的激光手術系統和有關方法將是有益的。
【發明內容】
[0008] 提供了成像系統和有關方法，其可以在合適的激光手術系統(諸如例如激光眼科 手術系統)中使用。在許多實施例中，用于對患者的眼睛進行成像的系統被配置成適應患者 的相對移動，同時保持患者的眼睛與至少部分地用于對眼睛進行成像的掃描電磁輻射射束 之間的對準。在許多實施例中，成像系統被配置成對由患者移動所引起的光學路徑長度變 化是不敏感的。通過適應患者移動，可以避免與試圖限制患者的移動相關聯的附加系統復 雜度和有關成本。此外，可以采用對患者移動的適應來增加激光手術系統的使用簡易性，諸 如通過將激光手術系統配置成由可以鄰近于現有患者支撐組件(例如諸如床之類的非專用 患者支撐組件）移動的可重定位推車來支撐。
[0009] 因此，在一個方面中，提供了一種在適應患者的移動的同時對眼睛進行成像的方 法。該方法包括使用射束源來生成電磁輻射射束。該電磁輻射射束沿著可變光學路徑從射 束源到掃描儀進行傳播，該光學路徑具有響應于眼睛的移動而變化的光學路徑長度。電磁 輻射射束在眼睛內的位置處被聚焦到焦點。掃描儀用來將焦點掃描到眼睛內的不同位置。 從焦點位置反射的電磁輻射射束的部分沿著可變光學路徑傳播回到傳感器。該傳感器用來 生成強度信號，所述強度信號指示從焦點位置反射并且傳播到傳感器的電磁輻射射束的部 分的強度。
[0010] 在該方法的許多實施例中，使用一個或多個光學路徑有關部件來適應患者移動。 例如，該方法可以進一步包括使用第一支撐組件來支撐掃描儀以便適應掃描儀和第一支撐 組件之間的相對移動，以便適應眼睛的移動。該方法可以包括使用第二支撐組件來支撐第 一支撐組件以便適應第一支撐組件和第二支撐組件之間的相對移動，以便適應眼睛的移 動。該方法可以包括使用第一支撐組件來支撐第一反射器，所述第一反射器被配置成反射 電磁輻射射束以便沿著可變光學路徑的部分傳播到掃描儀。該方法可以包括使用底座組件 來支撐第二支撐組件以便適應第二支撐組件和底座組件之間的相對移動，以便適應眼睛的 移動。該方法可以包括使用第二支撐組件來支撐第二反射器，所述第二反射器被配置成將 電磁輻射射束反射成沿著可變光學路徑的部分傳播以便入射在第一反射器上。
[0011] 在該方法的許多實施例中，從除焦點外的位置反射的電磁輻射射束的部分被阻擋 以確保僅從焦點反射的電磁輻射射束的部分被用來生成強度信號。例如，使用傳感器來生 成強度信號可以包括使電磁輻射射束的經反射部分穿過孔口來阻擋從除焦點位置外的位 置反射的電磁福射射束的部分。
[0012] 偏振敏感設備(例如偏振射束分離器/組合器）可以用來將從焦點反射的電磁輻 射射束的部分引導成入射在配置成生成強度信號的檢測器上。例如，該方法可以進一步包 括使電磁輻射射束穿過偏振敏感設備。該方法可以進一步包括修改以下中的至少一個的偏 振：電磁輻射射束和從焦點位置反射的電磁輻射射束的部分。該方法可以進一步包括使用 偏振敏感設備來反射從焦點位置反射的電磁輻射射束的部分以便入射在傳感器上。
[0013] 在該方法的許多實施例中，電磁輻射射束可以被配置成以便不修改組織。例如，電 磁輻射射束可以具有低于針對組織修改的閾值水平的能量水平。替代地，電磁輻射射束可 以被配置成修改組織。
[0014] 電磁輻射射束可以具有任意合適的配置。例如，電磁輻射射束可以包括具有在320 納米和430納米之間的波長的多個激光脈沖。作為另一個示例，電磁輻射射束可以包括具 有在800納米和1100納米之間的波長的多個激光脈沖。
[0015] 在另一個方面中，提供了一種眼科手術系統。該系統包括眼睛接口設備、掃描組 件、射束源、自由浮動機構和檢測組件。眼睛接口設備被配置成與患者的眼睛對接。掃描組 件支撐眼睛接口設備并且可操作為將電磁輻射射束的焦點掃描到眼睛內的不同位置。射束 源被配置成生成電磁輻射射束。自由浮動機構支撐掃描組件并且被配置成適應眼睛的移動 以及提供用于電磁輻射射束和從焦點位置反射的電磁輻射射束的部分的可變光學路徑。可 變光學路徑被布置在射束源和掃描儀之間并且具有響應于眼睛的移動而改變的光學路徑 長度。檢測組件被配置成生成強度信號，該強度信號指示從焦點位置反射的電磁輻射射束 的部分的強度。
[0016] 在該系統的許多實施例中，掃描組件包括一個或多個掃描設備。例如，掃描組件可 以包括z掃描設備和xy掃描設備。z掃描設備可以可操作為在電磁輻射射束的傳播方向上 改變焦點的位置。Xy掃描設備可以可操作為與電磁輻射射束的傳播方向橫切地改變焦點的 位置。
[0017] 在該系統的許多實施例中，自由浮動機構包括射束偏轉設備。例如，自由浮動機構 可以包括第一射束偏轉設備和第二射束偏轉設備。第一射束偏轉設備可以被配置成將在第 一方向上傳播的電磁輻射射束偏轉成在不同于第一方向的第二方向上傳播。第二射束偏轉 設備可以被配置成將在第二方向上傳播的電磁輻射射束偏轉成在不同于第二方向的第三 方向上傳播。第一射束偏轉設備也可以被配置成將從焦點位置反射并且與第三方向相反地 傳播的電磁福射射束的部分偏轉成與第二方向相反地傳播。第二射束偏轉設備也可以被配 置成將從焦點反射并且在與第二方向相反地傳播的電磁輻射射束的部分偏轉成與第一方 向相反地傳播。以下中的至少一個可以被改變以適應眼睛的移動：（1)第一射束偏轉設備 和第二射束偏轉設備之間的距離，以及（2)第一射束偏轉設備和第二射束偏轉設備之間的 旋轉取向。
[0018] 自由浮動機構可以包括第三射束偏轉設備。第三射束偏轉設備可以被配置成將在 第三方向上傳播的電磁輻射射束偏轉成在不同于第三方向的第四方向上傳播。第三射束 偏轉設備也可以被配置成將從焦點位置反射并且與第四方向相反地傳播的電磁輻射射束 的部分偏轉成與第三方向相反地傳播。以下中的至少一個可以被改變以適應眼睛的移動： (1)第二射束偏轉設備和第三射束偏轉設備之間的距離，以及（2)第二射束偏轉設備和第三 射束偏轉設備之間的旋轉取向。
[0019] 在系統的許多實施例中，檢測組件包括被配置成生成強度信號的傳感器。檢測組 件可以包括孔口，該孔口被配置成阻擋從除焦點外的位置反射的電磁輻射射束的部分到達 傳感器。
[0020] 在許多實施例中，該系統包括偏振敏感設備和偏振設備。偏振敏感設備可以沿著 射束源和自由浮動機構之間的電磁福射射束的光學路徑來布置。電磁福射射束可以在電磁 輻射射束從射束源到自由浮動設備的傳播期間穿過偏振敏感設備。偏振設備可以用來修改 以下中的至少一個的偏振：電磁福射射束和從焦點位置反射的電磁福射射束的部分。偏振 敏感設備可以反射從焦點反射的電磁輻射射束的部分以便入射在配置成生成強度信號的 傳感器上。偏振設備可以包括例如四分之一波片。
[0021] 在該系統的許多實施例中，電磁輻射射束可以被配置成以便不修改組織。例如，電 磁輻射射束可以具有低于將修改組織的閾值水平的能量水平。替代地，電磁輻射射束可以 被配置成修改組織。
[0022] 電磁輻射射束可以具有任意合適的配置。例如，電磁輻射射束可以包括具有在320 納米和430納米之間的波長的多個激光脈沖。作為另一個示例，電磁輻射射束可以包括具 有在800納米和1100納米之間的波長的多個激光脈沖。作為進一步的示例，電磁輻射射束 可以包括具有在100飛秒和15飛秒之間的脈沖持續時間的多個激光脈沖。
[0023] 為了對本發明的本質和優點的更完整的理解，應當對隨后的詳細描述和附圖做出 參照。本發明的其他方面、目的和優點將根據隨后的附圖和詳細描述而顯而易見。
[0024] 通過引用的合并 在本說明書中提及的所有公開物、專利和專利申請通過引用在如同每一個單獨的公開 物、專利或專利申請被特定地且單獨地指示為通過引用并入的相同程度上以其整體并入本 文。
【附圖說明】
[0025] 在隨附權利要求中以特定性闡述本發明的新穎特征。本發明的特征和優點的更好 理解將通過對闡述其中利用本發明的原理的說明性實施例的以下詳細描述和附圖的參考 而獲得，以及在附圖中： 圖1是依照許多實施例的激光手術系統的示意圖，其中患者接口設備經由掃描組件和 支撐掃描組件的自由浮動機構而耦合到激光器組件和檢測組件。
[0026] 圖2是圖1的激光手術系統的實施例的示意圖。
[0027] 圖3A示出了圖1的自由浮動機構和掃描組件的實施例的等距視圖。
[0028] 圖3B示意性圖示了可以被用于圖1的自由浮動機構和掃描組件的實施例中的相 對移動。
[0029] 圖4是依照許多實施例的成像和/或修改眼內目標的方法的動作的簡化框圖。
[0030] 圖5、6和7是依照許多實施例的可以在圖4的方法中完成的可選動作的簡化框 圖。
[0031] 圖8是圖1的激光手術系統的實施例的示意圖。
[0032] 圖9是圖示了依照許多實施例的校準板的平面圖，該校準板可以用來校準圖1的 激光手術系統。
[0033] 圖10是圖示了使用圖9的校準板來校準圖1的激光手術系統的相機的示意圖。
[0034] 圖11是圖示了使用圖9的校準板來校準圖1的激光手術系統的掃描組件的示意 圖。
[0035] 圖12是圖示了使用熒光材料來校準圖1的激光手術系統的掃描組件的示意圖。
[0036] 圖13是圖示了使用可重定位的反射表面來校準圖1的激光手術系統的掃描組件 的示意圖。
[0037] 圖14圖示了使用圖13的反射表面所生成的信號相對于用于圖1的激光手術系統 的z掃描設備的控制參數在強度方面的變化。
[0038] 圖15示出了依據許多實施例的囊切開術切口定位器的平面圖和示出囊切開術切 口定位器在晶狀體前囊上的投影的截面圖。
[0039] 圖16示出了依據許多實施例的限定了橫切晶狀體前囊的封閉邊界切口表面的囊 切開術切口區域和眼睛的截面圖。
[0040] 圖17是依據許多實施例的用于相對于眼內目標的邊界來適應性地掃描電磁輻射 射束的焦點的方法的動作的簡化框圖。
[0041] 圖18圖示了依據許多實施例的當按照跨越眼內目標的邊界的掃描模式掃描電磁 輻射射束的焦點時所生成的信號在強度方面的變化。
[0042] 圖19是圖示了依據許多實施例的重復使用用于焦點的掃描模式跨越眼內目標邊 界的位置以確定針對用于焦點的后續掃描模式的深度上限和/或深度下限的示意圖。
[0043] 圖20是圖示了依據許多實施例的可以用于切割橫切眼內目標邊界的表面的一系 列掃描模式的示意圖。
[0044] 圖21和圖22是圖示了可以與圖20的掃描模式一起使用的掃描方向的實施例的 示意圖。
[0045] 圖23至25圖示了依據許多實施例的可以由圖1的激光手術系統形成的角膜的弧 形切口的各方面。
[0046] 圖26至31圖示了依據許多實施例的可以由圖1的激光手術系統形成的角膜的主 白內障手術通路切口的各方面。
[0047] 圖32至圖36圖示了依據許多實施例的可以由圖1的激光手術系統形成的角膜的 側口（sideport)白內障手術通路切口的各方面。
[0048] 圖37和38是依據許多實施例的用于控制可以在圖1的激光手術系統中使用的電 磁輻射射束的強度的方法的動作的簡化框圖。
[0049] 圖39是依據許多實施例的在晶狀體囊中定位的IOL和玻璃體的前玻璃狀表面的 相鄰部分的側視圖。
[0050] 圖40是示出了依據許多實施例的相對于圖39的IOL被取代的玻璃體的前玻璃狀 表面的相鄰部分和可以由圖1的激光手術系統形成的橫切晶狀體后囊的封閉邊界切口表 面的側視圖。
[0051] 圖41是示出了依據許多實施例的折射率改變側視圖，該折射率改變可以由圖1的 激光手術系統在IOL中引起。
[0052] 圖42至44圖示了依據許多實施例的可以由圖1的激光手術系統形成的晶狀體破 碎切口的各方面。
[0053] 圖45圖示了依據許多實施例的晶狀體破碎模式。
[0054] 圖46是依據許多實施例的可以由圖1的激光手術系統形成的角膜瓣的透視圖。
[0055] 圖47是在圖46的角膜瓣的外圍和邊緣已經被圖1的激光手術系統切割之后的角 膜的截面圖。
[0056] 圖48是在圖46的角膜瓣的外圍和邊緣已經被圖1的激光手術系統切割之后的角 膜的平面圖。
[0057] 圖49是示為從角膜剝離的圖46的角膜