用于人眼外科手术的装置和方法

用于人眼外科手术的装置和方法
【专利摘要】一种用于人眼外科手术的装置，该装置包括由控制程序控制的激光设备，通过激光辐射使其能够在角膜中产生切口形状，所述切口形状界定待去除的角膜组织体积。所述控制程序被设计为：为了产生所述切口形状，在多个叠置的平面中连续地移动辐射焦点而不进行沿辐射传播方向的运动控制。所述控制程序为每个平面提供了弯曲化扫描路径，所述弯曲化扫描路径至少在其转向点的区域中延伸出所述组织体积。此外，所述控制程序被设计为：在各个平面中，至少用于产生所述第一切口的辐射脉冲被允许。所述控制程序还被设计为：至少在一部分平面中，切断至少一部分被分配至弯曲化扫描路径的距离第一切口一定距离的区域的辐射脉冲。
【专利说明】用于人眼外科手术的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及人眼的激光外科手术治疗，并且尤其涉及在角膜基质中产生三维切口形状。
【背景技术】
[0002]在一段时间内，使用聚焦脉冲激光辐射在角膜组织或人眼的其它组织部分中产生切口是人眼学科中的热烈研究的主题。市场上已经有提供这种通过激光辐射来产生切口的功能的仪器。通常对于这一点，脉冲持续时间在飞秒范围内的超短脉冲激光辐射获得应用。但是，本发明不限制于此；在本发明的范围内也可使用更短或更长脉冲持续时间在眼角膜中产生切口，这同样被本发明包含；例如，在阿托秒范围内的脉冲持续时间或在皮秒、数十皮秒或数百皮秒范围内脉冲持续时间。
[0003]利用脉冲激光辐射产生切口的过程中使用的物理效果是所谓的激光感应光学穿透(laser-1nduced optical breakthrough),这导致所谓的光致破裂,其量级被粗略地限制于辐射焦点在辐射的腰点(waist point)的程度。并行使用数个这种光致破裂的可在人眼组织中产生不同的切口形状以及相当复杂的切口形状。
[0004]通过脉冲激光福射来产生切口的典型应用被称为错射视力矫正手术(laserin-situ keratomileusis,LASIK)。在外科手术过程(通常被归类为屈光手术，即，手术的目的在于消除或至少改善人眼的成像性能缺陷)中，首先将人的角膜水平地切开(从倾斜的病人的视点)，借此产生形成一个小的覆盖物(在专业领域内通常被称为瓣)，所述覆盖体可被折叠到一旁。在瓣被折叠到一旁之后，通过激光辐射(例如波长为193nm的准分子辐射)在角膜的基质(已经以这种方式暴露)中实现所谓的切除，即，根据针对患者事先计算出的切除轮廓来移除基质组织。在所述小的覆盖体被折回后，相对无痛且快速的进行愈合过程。在介入治疗后角膜具有不同的成像性能，其中，在最好的情况下实现极大的消除之前的示例缺陷。
`[0005]在以前的“经典”过程中，通过机械式微型角膜刀来实现瓣的切割，但是使用激光技术来切割瓣也在近期被计划使用。对此，目前的经常使用的方案是通过抵靠接触元件的平坦的抵接表面来使角膜的前表面被压平(平整)，所述接触元件对于激光辐射透明，于是瓣由位于固定深度处基部切口(bed incision)和从基部切口延伸直至角膜表面的侧面切口(lateral incision)。平整角膜使得允许基部切口被实施为二维切口，因此仅需控制垂直于辐射传播方向的平面(用常用符号标记为χ-y平面)内的辐射焦点位置，而不需对沿激光福射传播方向的福射焦点位置米取控制(根据常用符号，这一方向被标记为Z-方向)。为了产生基部切口，辐射焦点沿着例如弯曲化扫描路径移动，即沿一弯曲的路径移动，所述弯曲的路径由多个以并行的方式处于相互邻接的直线路径部分，这些直线路径部分在其端部处通过转向部分相互连接，所述转向部分以弓形的方式或成角度的方式弯曲。为了产生侧面切口，辐射焦点沿着例如从基部切口上升至角膜表面的螺旋或盘旋的路径移动或沿几个叠置的圆形路径移动。由于脉冲重复率不变，基部切口的弯曲化扫描路径的转向部分内的连续辐射脉冲的间隔减小，在PCT/EP2009/003730中，提出选择性地切断位于侧面切口外部的弯曲化扫描路径的区域中的辐射脉冲。通过这种方法，旨在避免弯曲化扫描路径的转向部分的热损伤。
[0006]另一种形式的手术是激光辅助角膜透镜体取出术，其中通过脉冲激光在角膜中产生切口。在这种情况下，在角膜的基质中，组织体积(例如具有小的盘状的形状)被自由地切割下，该组织体积随后可通过辅助切口取出。取决于病征的不同(例如，近视，远视)，被移除的透镜体可具有不同的形状。为了自由地切下透镜体，现今的过程经常是:首先在角膜中产生界定透镜体下侧(透镜体后侧)的下部切口，并且随后在角膜中产生界定透镜体上侧(透镜体前侧)的上部切口，这两个切口通常为三维的并且需要控制辐射焦点的Z方向。对于这两个切口而言，辐射焦点沿例如弯曲化扫描路径移动；在弯曲化扫描路径的各点处，辐射焦点的Z位置被设置为所考虑的切口的位置。在扫描弯曲化扫描路径期间，可根据需要来多次重复，以便沿Z-方向调整辐射焦点，其中，在某些情况下从辐射脉冲到辐射脉冲的连接必须是连续的。
[0007]在使用激光技术的情况中经常能注意到一种相似的过程是角膜移植切口，即，通过该切口取出一片患病或受伤的角膜组织，或通过该切口自由地切下一片供体眼睛的眼角膜作为捐献材料。在这点上尤其应提及的是，内皮(endothelial)和上皮(epithelial)角膜移植切口。在角膜移植术中，必要的角膜移植切口偶尔会相当复杂。如果尝试通过单独的弯曲化扫描路径来产生三维切口，这导致辐射焦点的相当频繁的z调整。
[0008]对于辐射焦点的χ-y调整，可使用足够快的扫描器(例如，所述扫描器与检流控制的扫描镜合作)。另一方面，可使用的Z-扫描器(即，能沿z方向移动焦点的扫描器)与检流镜扫描器相比常常较 慢。根据待产生的切口的形状的复杂程度(即，根据扫掠限定切口的表面时实施的Z-焦点的移动的程度)，产生切口所必需的时间以及整个手术的持续时间可因此过于长。

【发明内容】

[0009]为了对抗这一背景，本发明的一个目标是说明一种方法，通过该方法使得使用激光技术在眼角膜中产生切口(即使相对复杂的三维切口形状)可在一段可接受的较短的时间内完成。
[0010]为了实现这一目标，根据本发明的一方面，提供了一种用于人眼外科手术的装置，该装置包括提供脉冲聚焦激光辐射的激光设备，该激光设备被控制程序控制为:通过激光辐射能够在待治疗的眼睛的角膜中产生切口形状，并且所述切口形状包括界定待去除的角膜组织体积的第一切口。在这种情况下产生第一切口需要沿辐射的传播方向对辐射焦点进行运动控制。控制程序被设计为:为了产生切口图案，辐射焦点在多个叠置的平面中连续的移动，其中，在任何例子中可不对辐射焦点的移动进行沿辐射传播方向(Z-方向)的运动控制。对于每个平面，控制程序提供例如辐射焦点的一条弯曲化扫描路径，所述弯曲化扫描路径至少在其转向部分的区域中延伸出组织体积。控制程序被设计为:在各个平面中，至少用于产生第一切口的辐射脉冲被允许通至眼睛。此外，控制程序被设计为:至少在一部分平面中，在任何例子中切断至少一部分(即，部分数量的)被分配至弯曲化扫描路径的距离第一切口一定距离的区域的辐射脉冲。[0011]本发明基于下述理念:为了产生三维角膜切口形状，提供了多个叠置的扫描平面(切口平面)，辐射脉冲在所述扫描平面中沿预定的扫描路径移动，所述扫描路径不依赖于所述切口的具体形状，辐射脉冲被允许穿过平面中待产生光致破裂处(即，尤其是待产生的切口与平面相交处)。同时根据本发明的装置具有可控制的切断单元，所述可控制的切断单元使得能够选择性地切断单独的辐射脉冲，所以这些脉冲不会到达眼睛。也可以称之为光学开关的所述切断单元可包括:例如，光电调制器或声光调制器(electro-optical oracousto-optical modulator)或普克尔斯盒(Pockels cell)。通过提供这种类型的切断机构，在各个平面中，可在不计划发生光致破裂处(换言之，例如切口待产生于其中的区域的外部，以及所讨论的平面，例如水平平面，相交平面)切断辐射脉冲。
[0012]对于各个平面，可预定扫描路径的相同的路径图样，其中在上文中已经提及了弯曲化扫描路径。应指出的是，本发明在原理上不限于弯曲化扫描路径；所讨论的平面中可以实现的自身是任意的其它类型的扫描路径同样是可行的，所以在需要时可在平面中产生大面积的连续切口。可设想作为弯曲化扫描路径的替代的是，例如螺旋扫描图样。对于所有平面而言，优选相同的扫描路径图样。
[0013]在各个平面中，能够以不对辐射焦点进行Z-控制的方式来扫描预定的扫描路径。如果一个平面的扫描路径仅在辐射脉冲移动到另一平面之前被完全扫掠，那么可使产生切口所需的辐射焦点的Z-位移被保持的较小，进而将所述Z-焦点位移所导致的延时保持在可接受的限度内。已经显示出的是，传统的检流式χ-y扫描器的速度优势可轻松地补偿本发明增加的χ-y扫描效果，从而可预期更短的治疗时间。根据本发明的理念将切口的产生拆分在多个平面上进行，附加地，这能使切口自身的几何形状是任意的。
[0014]根据一种配置，所述控制程序可被配置为:在至少一部分的平面中、如果需要则在每个平面中，在任何情况下仅仅用于产生所述第一切口的辐射脉冲被允许通至眼睛。如上文所限定的，第一切口是 切口形状的限定待去除的角膜组织体积的元素。上述的配置保证:至少在一部分平面中，光致破裂仅产生在第一开口与所讨论的平面相交处。这一理念可被应用至所有平面，使得整体的切口形状只包括第一切口，并且在各个平面中光致破裂仅产生在第一切口的表面和所讨论的平面的交线处。这样，整个待去除的组织体积可被作为一个单独的、连续的组织片切除。
[0015]但是，在一个替代性的配置中，可设想对待去除的体积组织进行分割，即，将其再分为多个(至少两个)单独的、能够取出的部分体积。为此，所述切口形状可包括至少一个另外的切口，所述另外的切口将以所述第一切口为边界的组织体积再分为彼此分离的部分体积。在这种情况下所述控制程序被设计为:在所述平面中，至少用于产生所述至少一个另外的切口的辐射脉冲被允许通至眼睛。
[0016]通过将整体待去除的组织体积分割成部分体积可简化组织的去除，因为较小的体积部分可被连续地取出(例如通过抽吸术和/或冲洗法)从而替代一次完全取出一大片体积。
[0017]所述至少一个另外的切口包括至少一个第二切口，所述至少一个第二切口用于沿所述平面中的一个平面分割所述体积组织。为了产生所述第二切口，控制程序将在以第一切口为边界的组织体积内按照弯曲化扫描路径冲击眼睛的所有辐射脉冲传输至眼睛。这样，被第一切口围绕的整个区域可在所讨论的平面中被切除。优选地，在这一区域的外部切断所有辐射脉冲。因此优选地，所述第二切口(或一般为:用于分割组织体积的每个另外的切口)仅仅到达恰好远至第一切口限定的待去除的组织体积的包络轮廓。为此，所述控制程序可被配置为:在切口形状提供所述第二切口的平面中，切断所有被分配至所述弯曲化扫描路径的位于所述组织体积外部的区域的辐射脉冲。但是在本发明的范围内，原则上不排除使用于分割组织体积的至少一个另外的切口不直接终止于第一切口处，而是通过一些光致破裂使其延伸超过所述第一切口。例如，在邻近第一切口和所讨论的平面之间的交线处，前两个、三个或四个辐射脉冲可被允许通至眼睛。
[0018]取决于待去除的组织体积的尺寸以及所需的分割程度，所述至少一个另外的切口包括以多个平面之间的相互距离叠置的多个第二切口是有帮助的。
[0019]替代性或附加地，所述至少一个另外的切口可包括至少一个以横向于所述平面的方式延伸的第三切口。通过在横跨多个平面的组织体积内选择性的传输单独的辐射脉冲，可产生分割所述组织体积的切口(例如，垂直于所述平面)。当待去除的组织体积沿χ-y方向具有相对较大范围时，所述横向于地延伸的切口尤其有用，使得通过产生一个或多个第三切口可形成具有可接受的χ-y尺寸的分割部分。举例而言，通过产生适当数量的第二切口和第三切口，可设想将作为整体的待去除的体积组织以立方体的方式再分割。
[0020]有利地，所述控制程序被设计为:按照平面叠置排列的顺序使用辐射焦点扫掠所述平面，并且仅在完成对一个平面的所述弯曲化扫描路径的扫掠之后才移动辐射焦点至下一平面。
[0021]根据本另一方面，本发明还实现了用于人眼激光外科手术治疗的方法，所述方法包括:
[0022]-实现具有辐射焦点的脉冲激光辐射，
[0023]-利用所述激光辐射在待治疗的眼睛的角膜中产生切口形状，所述切口形状包括界定待去除的角膜组织体积的第一切口，以及
[0024]-去除所述组织体积。
[0025]在这情况下，产生所述第一切口需要沿辐射的传播方向(Z-方向)对辐射焦点进行运动控制，产生所述切口形状包括:
[0026]-在多个叠置的平面中连续地移动辐射焦点，其中在任何情况下可不对辐射焦点的移动进行沿Z-方向或沿辐射传播方向的运动控制，使得在每个平面中所述辐射焦点沿弯曲化扫描路径移动，所述弯曲化扫描路径至少在其转向点的区域中位于所述组织体积的外部。
[0027]-在每个平面中，至少用于产生所述第一切口的辐射脉冲被允许作用于眼睛。
[0028]至少在一部分平面中，在任何情况下切断至少一部分被分配至所述弯曲化扫描路径的距离所述第一切口一定距离的区域的辐射脉冲。
[0029]所述待去除的组织体积可完全位于角膜内，即，所述第一切口是自身闭合的三维切口。举例而言，这一情景发生在用于视力缺陷的屈光校正的角膜透镜体取出术的情况下。替代性地，所述待去除的组织体积可远至到达角膜的前表面或角膜的后表面，例如在角膜上皮移植术或角膜内皮移植术中。 于是所述第一切口具有位于角膜的前表面或角膜的后表面上的边缘。【专利附图】

【附图说明】
[0030]在下面将参考示意性附图来详细地说明本发明。其中:
[0031]图1为根据示例性实施例的用于眼科手术治疗的激光装置的元件的示意性框图；
[0032]图2a为根据示例性实施例的产生用于近视校正的角膜内透镜体；
[0033]图2b为用于根据图2a的产生透镜体的扫描平面中的示例性的切削图样；
[0034]图2c为用于根据图2a的产生透镜体的另一扫描平面中的示例性的切削图样；
[0035]图3图示地示出产生用于远视校正的角膜内透镜体；
[0036]图4图示地示出产生用于近视校正的具有慧形补偿的角膜内透镜体；
[0037]图5a图示地示出用于近视校正的角膜内透镜体，并且根据本发明的示例性对所述透镜体进行了分割。
[0038]图5b为用于根据图5a的产生透镜体的扫描平面中的示例性的切削图样；
[0039]图5c为用于根据图5a的产生透镜体的另一扫描平面中的示例性的切削图样；
【具体实施方式】
[0040]图1中示出的激光装置(本文中通常用10标记)包括能够提供脉冲激光束14的激光源12，其中辐射脉冲的脉冲持续时间适于使用激光束14来在待治疗患者的眼睛16的角膜组织中产生切口。例如，激光束14的辐射脉冲的脉冲持续时间在飞秒或阿托秒范围内。激光源12所提供的激光束14具有如所考虑的应用所要求的脉冲重复率，即，由激光装置10发射并且被定向至眼睛16的辐射脉冲的重`复率对应于激光源12的输出处的辐射脉冲的重复率，除非在取决于针对眼睛16预定的切削轮廓的方式下，通过布置在激光束14的光束路径中的光学开关将一部分由激光源12发射的辐射脉冲切断。这种被切断的辐射脉冲因此未抵达眼睛16。
[0041]在一种未示出但是已知如下的方式中，激光源12可包括例如激光振荡器(例如，固态激光振荡器)、预放大器、后续的脉冲采集器、功率放大器以及脉冲压缩器；所述预放大器增大激光振荡器发射的激光脉冲的脉冲功率并且同时临时性地扩张；所述脉冲采集器从预放大的激光脉冲中选择单独的脉冲，以便以这种方法将重复率降低至所需的速率；所述功率放大器将所选择的仍处于暂时扩张的脉冲放大至应用所需的脉冲能量；所述脉冲压缩器将来自功率放大器的脉冲临时性地压缩至应用所需的脉冲持续时间。
[0042]举例而言，还可被设计为脉冲调制器的光学开关18可被设计为声光调制器或光电调制器。通常，光学开光18可包括光学启动元件，所述光学启动元件能够迅速切断单独的激光脉冲。举例而言，光学开关18可包括在20处图示地指示的射束收集器，所述射束收集器用于吸收待切断的辐射脉冲，被切断的辐射脉冲将不会到达眼睛16。光学开关18可将待切断的辐射脉冲偏转出激光束14的辐射脉冲的光束路径之外并将其导向至射束收集器20。
[0043]在激光束14的光束路径中，布置有另外的光学部件，在所示的示例中所述光学部件包括Z-扫描器22、x-y扫描器24以及聚焦物镜26。聚焦物镜用于将激光束14聚焦至眼睛16上的所需的切割位置，尤其是角膜中所需的切割位置。Z-扫描器22用于对激光束14的焦点的位置进行纵向控制；另一方面，x-y扫描器24用于对焦点的位置进行横向控制。对此而言，“纵向”表不光束传播的方向；这一方向以常用符号Z-方向标记。另一方面，“横向”表不横向于激光束14传播方向的方向；依照常用符号,横向平面被标记为x-y平面。出于说明的目的，在图1中绘出了代表眼睛16区域中x-y-z方向的坐标系。
[0044]为了横向偏转激光束14, x-y扫描器24例如可包括一对检流驱动扫描镜,所述检流驱动扫描镜能够绕相互垂直的轴线倾斜。另一方面，Z-扫描器22例如可包含可纵向调节的透镜或折光能力可变的透镜或可变形的反光镜，借此使得激光束14分散并且因此可支配光束焦点的Z-位置。例如，所述透镜或反光镜可包含在光束扩张器中，所述光束扩张器未详细示出并且对激光源12发射的激光束14进行扩张。例如，光束扩张器可被构造为伽利略目镜(Galilean telescope)。
[0045]聚焦物镜26优选为f- Θ物镜(f-theta objective),并且优选地，在其光束出口侧与患者接合器28可拆卸地联接，所述患者接合器28构成眼睛16的角膜的抵接界面。为此，患者接合器28提供了接触元件30，所述接触元件30对于激光辐射是透明的并且在其朝向眼睛的下侧提供了角膜的抵接界面32。在所示的示例中，抵接界面32被认为是平面表面并且用于平整角膜；所述平整角膜通过使用适当的压力使接触元件30压靠眼睛16实现，或通过负压使角膜被抽吸至抵接表面32来实现。在平面平行设计的情况下，接触元件30通常被指定为压平平面，所述接触元件30被安装在呈锥形渐宽的载运套筒34的狭窄的端部上。接触元件30和载运套筒34之间的连接可以是永久的，例如通过粘合；或接触元件30和载运套筒34之间的连接可以是可拆卸的，例如通过螺纹联接。在一未详细示出的方式中，载运套筒34在其较宽的套筒端部(在图中为上端)具有合适的联接结构以便联接至聚焦物镜26。
[0046]应理解的是，光学开关、Z-扫描器22、x_y扫描器24以及聚焦物镜26的顺序不必一定如图1所示的那样。例如，光学开关18可容易地布置在光束路径中、Z-扫描器22的下游处。就这点而言，图1中所示的那些部件的顺序在任何情况下不应理解为限制性的。
[0047]激光源12、光学开关18和两个扫描器22，24(如果需要，所述扫描器22，24整合在一个单独的结构单元中)由控制计算机36控制，所述控制计算机36根据储存在存储器38中的控制程序40运作。控制程序40包含由控制计算机36执行的指令(程序编码)，使得对压靠接触元件30的眼睛16的角膜中的激光束14的光束焦点位置进行控制，出现的切口形状将周围的角膜组织完整分割，待去除的角膜组织体积在角膜透镜体取出术或角膜移植术的范围内。如果需要，所述切口形状可将组织体积分割成多个相互分离的单独的体积部分。
[0048]对于角膜透镜体取出术的第一示例性实施例，将参考图2a。待治疗的眼睛的角膜(已经压靠接触元件30的抵接表面32)在此以42图示地示出；其前表面用44标记。此外，绘出了基质内透镜体46，所述基质内透镜体46适用于近视校正的并且周围被自身闭合的三维切口 48完全环绕的所述基质内透镜体46与角膜组织隔开，并且能够通过通道切口(未详细示出)将所述基质内透镜体46从角膜42中取出。在去除透镜体46之后，位于腔穴下游前部角膜区域产生下落直至该腔穴的(后)底面，以及/或者后底面发生朝向该腔穴的前侧的上升。这伴随着对角膜的前部表面44的矫形，因此可消除或至少减弱待治疗的眼睛16的近视。
[0049]为了产生切口 48 (本发明的意义上的第一切口)，图1中所示的激光装置的激光束14的光束焦点被控制为:使得其连续行经多个平面(扫描平面)，并且在每个平面中扫描一预定的扫描图样，所述扫描图样不依赖于待去除的组织体积(此处为透镜体46)的具体形状。无论平面中的扫描图样与待产生的切口 48的表面相切或是相交，通过光学开关18允许激光脉冲通过，从而在这些点处发生光致破裂。在扫描图样的其余区域中激光脉冲被阻断(即，通过光学开关18阻断)，因而在这些区域中没有激光脉冲到达眼睛并且因此不发生光致破裂。当扫描图样在一个平面中被完全扫描之后，光束焦点被移动至下一个相邻的平面，并且在其上重复这一过程。以这种方式，光束焦点连续行经所有平面。在整个行经所有平面之后，切口 48完全产生并且透镜体46被自由切除。便利地，这些平面沿从后到前的方向被一个接着一个地行经，即从处于最下面的平面开始直到与角膜的前部表面44最接近的平面。以这种方式，折光效应被可避免，当激光束经过其中已经生成有切口的平面被聚焦至处于较下方的组织区域可能会发生折光效应。
[0050]在图2a中，仅为了图示的目的，用SO1至506来指示一些平面。扫描平面的典型特征是:在各个平面中，光束焦点以仅被x-y扫描器恰当控制的方式移动；但是对于平面中的焦点移动无需Z-扫描器22的控制。在使用f-θ物镜制成的聚焦光学器件26(即，平面场(plane-field)光学器件)的情况下，光束焦点可在其中移动而无需z_控制的平面是二维的x-y平面。但是，如果不采用平面场光学器件来对激光束14进行聚焦，可设想的是，任何例子中光束焦点在其中按照预定的扫描图样移动的平面是弯曲的。
[0051]此外，在图2a中绘出了多个用黑色填充的圆圈52，所述黑色填充的圆圈52各自示出了光致破裂。这些光致破裂52位于扫描平面5(V" 506与(预期的)切口 48相交的点处。相继的扫描平面之间的间距被选择为:通过斜接不同平面中的光致破裂，可产生横跨多个扫描平面的切口。假定光致破裂52的尺寸对应于(至少粗略地近似于)激光束14的腰径(焦点直径)，则相继的扫描平面之间的间距例如大约为数Pm的量级，例如介于Iyn^lJ5μηι之间。考虑到透镜体46的最大厚度,例如大约100 μ m的最大厚度(这在通过基质内透镜体取出术来进行近视校正的情况下不是一个非典型的值)，需要提供至少大约20个扫描平面(任何例子中光束焦点在所述扫描平面中沿预定的扫描图样扫描)。
[0052]为了更详细地说明示例性的扫描图样，接下来参考图2b和图2c ;其中，图2b是一个扫描平面的Z-方向的俯视图，其中透镜体46具有较大的直径；并且图2c是是一个扫描平面的Z-方向的俯视图，其中透镜体46具有较小的直径。为此在示例性的方式中，指示了图2b的扫描平面504和图2c的扫描平面50lt)
[0053]示例性实施例中使用的扫描图样是弯曲化扫描路径54，所述扫描路径54包括一个接着一个的彼此平行的多个直线路径部分56，在所述直线路径部分56在其端部区域由转向部分58连接从而形成折回的路径。转向部分58可按圆弧的方式弯曲或被构造为成角度的方式。按照与扫描平面相互隔开相似的方式，处于相邻的直线部分56之间的间距大约为焦点直径的量级，所以在扫描平面中通过邻接的路径部分56中的光致破裂可产生行经这些路径部分56的一维或二维切口(线或区域)。应理解的是，图2b和图2c中的弯曲化扫描路径56的图示未反应真实的尺寸比例。清楚的是，图示的问题仅出于说明的目的。
[0054]弯曲化扫描路径54的转向部分58位于带产生的透镜体46的外部，换言之，在以切口 48为边界的组织体积的外部。优选地，所有的光致破裂仅产生于扫描路径54的从属于直线路径部分56的区域中。因此，在激光源14发射的辐射脉冲的脉冲重复率不变的前提下，连续的焦点位置的局部间距(至少在直线路径部分56上)是恒定的，这样可避免对组织不利的加热或依靠局部增加光致破裂的密度来是组织分离。[0055]如图2a、图2b和图2c中所示，光致破裂52以用黑色填充的圆圈指示。所示的未经填充的圆圈60，即，在其位置处辐射脉冲被切断的、沿弯曲化扫描路径的焦点位置。这些位置还可被称为切断位置。为了布局的清晰性，仅仅示出了一小部分切断位置。可容易地理解，为了在各个扫描平面中产生切口 48，被切断的辐射脉冲的数量比允许通过的辐射脉冲的数量大得多。
[0056]根据图2b和图2c中所示，在所有扫描平面中弯曲化扫描路径54是相同的，即，尤其是横跨扫描平面的直线路经部分54的长度是相同的。但这不是必须的。根据透镜体46在扫描平面中的直径，可设想使得直线路径部分56的长度更短或更长以及/或者改变直线路径部分56的数量，以便用这种方式将扫描图样构造的更宽或更窄。但是，连续的直线路径部分56彼此之间的间距在各个扫描平面中仍然保持相同。
[0057]在接下来的附图中示出了另一些示例性实施例，相同或相同作用的元素以与图2a至图2c中相同的参考符号进行标记，但是通过小写字母进行补充。除非下文中另有说明，则出于说明的目的，那些相同或相同作用的元素指的是上文中已经提及的元素。
[0058]图3示出基质内的透镜体46a的一个示例，所述基质内的透镜体46a适用于远视校正。与图2a相比，图2a中的透镜体46近似为盘状并且大致在其中间位置处具有最大厚度，图3中的透镜体46a在其中间位置处表现出显著的厚度减小，厚度的减小通过切口 48a的后部的凹状构造产生。和图2a中所示的示例性实施例一样，切口 48a的前部被构造为凸状的。当然，替代性的透镜体形状也是可能的。
[0059]同样能够以之前所说明的用于图2a中示出的镜体46的方式来产生切口 48a，即，通过使辐射焦点在 多个叠置的扫描平面50a^"50aj中移动产生，在所述扫描平面50a^..50aj中都能够在任何情况下仅通过x-y控制沿预定的扫描路径(尤其是沿弯曲化扫描路径)进行扫描，所述预定的扫描路径不依赖于透镜体的形状，并且仅在平面中的(待产生的)切口 48a与扫描平面相交的位置处允许将辐射脉冲通至眼睛。其它位置处，辐射脉冲被切断。
[0060]作为另一示例，图4示出待取出的基质内的透镜体46b，所述基质内的透镜体46b以自身闭合的切口 48为边界并且适用于使用慧形组成部分(comatic component)的近视校正。此外，指示了扫描平面501ν..5(Λ」并且还指示了位于这些扫描平面中的光致破裂52b。透镜体46b被构造成与图2a中所示的透镜体46相似，但是考虑到慧形组成部分，在透镜体46b的(后部)下侧具有偏心的凹陷612b。
[0061]容易理解的是，通过所描述的过程，在多个叠置的扫描平面中连续地扫描预定的扫描路径，三维切口(自身是任意的)以及角膜中相应组织体积(自身形状是任意的)能够被自由地切除。就这一点而言，如图2a至图4所示的示例性实施例那样，膜组织内的问题组织体积可整个处于深处。替代性地，如在上皮或角膜内皮移植术中，待自由切除的组织体积可以角膜的前部表面的一部分为边界或以角膜的后部表面的一部分为边界。
[0062]在之前的示例中，假定光致破裂仅处于待取出的体积组织的外缘处，即，在切口48、48a或48b的表面上。换言之，假定待取出的体积组织作为单独的、连续的组织体以外科手术去除。这可能是不恰当的，尤其是当组织体积相对较大时。因此提出了一种变形，当行经不同的扫描平面时，光致破裂不仅仅位于待自由切除的体积组织的外缘处而且还位于体积组织的内部，从而以这种方式来实现分割，组织体积通过分割被再分成多个部分体积。为了说明这一变形，将示例性的方式参考图5a、图5b和图5c。[0063]图中所表示的内容基于纯粹示例性的假设，该假设为:待被移除的作为一个整体的组织体积适用于近视校正。根据图5a至图5c中所示的示例性实施例，尽管待被移除的作为一个整体的组织体积不再显示为一个完整的透镜体而是被分成多个部分体积，每个所示部分体积能够被单独取出，但是整个组织体积用46c来标记。围绕组织体积46c的切口用48c标记。此外，在图5a中绘出了示例性的扫描平面50Cl至50c7。在这些扫描平面中的每一个平面中(通常，在所有平面中)，光束焦点沿相同的扫描图样移动，优选地，所述扫描图样的尺寸也相同；在此处，光束焦点沿一条弯曲化扫描路径移动。
[0064]在图5a所示的示例性情况下，组织体积46c以立方体或正六面体的形式被分割，为了这一目的，在一部分扫描平面中产生了完全切割体积组织体积46c的切口。在图5a所示的示例性情况下，在扫描平面50c2和50c4中组织体积被完全横切。在任何例子中，产生在这些平面中的切口是本发明意义上的第二开口 ；根据图5b(图5b以示例性的方式示出了扫描平面50c2)，通过所有位于组织体积46c内(B卩，在切口 48c形成的边界内)的辐射脉冲在允许通过的扫描平面中产生这些切口，因此，以这种方法在所述扫描平面中产生至少远至切口 48c但优选不超出切口 48c的切口。这一切口在图5b中用62c来标记。优选地，那些在扫描平面中位于切口 48c外部的辐射脉冲被完全切断。尤其在扫描平面的弯曲化扫描路径54c的转向区域58c中没有辐射脉冲被通至眼睛。
[0065]根据例如组织体积46c的厚度，可足以在一个单独的扫描平面中产生切口 62c，或在任何例子中必须在多个扫描平面中产生所述切口 62c。在第二种情况下，其中产生有切口 62c的一对扫描平面之间布置有多个其中未产生有切口 62c的扫描平面。例如，两个相邻的切口 62c可被十位数的或百位数的扫描平面彼此隔开。
[0066]在图5a至图5c所示的示例性实施例中，其余的扫描平面中(B卩，在没有产生切口62c的平面中)，对作用于组织体积46c辐射脉冲的通过控制使得允许通过一部分辐射脉冲，具体来说，即以这种方式在扫描平面中产生一条或多条切口线(一连串光致破裂)。所述切口线在图5c (图5c以示例性的方式示出了平面50c5)中指示为64c。原则上，可产生任意数量和任意形状的切口线64c。在图5c中示出的示例性情况中，总共提供了多条切口线64c，这些切口线64c共同形 成网格。如果切口线64c的网格产生在多个扫描平面中，可实现对位于体积46c内的组织的分割(例如，以立方体或正六面体的形式)。在这种情况下产生的切口由切口线64c形成，所述切口是本发明意义上的第三切口 ；这些第三切口在图5a中用66c标记。它们可被定向为平行于Z-方向,但是如果需要也可以和Z-方向成斜角。
[0067]在仅出于说明性目的图5a中，在扫描平面50c1、50c3、50c5以及50c7中产生直线切口 64c，所述直线切口 64c使得形成切口 66c。
[0068]通过在x-y平面对组织体积46的分割(通过切口 62c和/或66c分害lj)能够产生所述部分体积，例如，最大边缘长度从0.1mm至Imm,就此而言应当理解的是,这些数值在任何情况下都不是限制性的。举例而言，同样可以假设沿Z-方向的分割尺寸为相似的数值。
[0069]取代交叉网格(如图5c所示并且由多条彼此交叉的切口线64c形成，例如，以成直角的形式相交)的是，任何情况下同样可以在单独的扫描平面中产生直线网格，所述直线网格仅由以一定间距依次延伸并且彼此不交叉的切口线64c形成。
[0070]本发明能够通过在透镜体体积中并置多个光致破裂(通过激光感应光学穿透产生)以及穿过透镜体的切口(例如，切口 6 2c，66c)的合适的小间距来近似连续地分裂所需的角膜透镜体，经分裂的角膜组织(其自身可具有任意的三维形状)可经由基质中极小的切口被移除，例如通过抽吸取出。
[0071] 这种对透镜体的近似连续地光致破裂分裂可通过焦点位置之间的合适间距以及所需的透镜体体积内的切口平面来实现。通过在用于产生透镜体的控制程序中对激光脉冲的开通和阻断，可在角膜中产生大范围的可任意选择的切口轮廓。根据一种配置，激光脉冲的接通仅涉及控制程序中规定的限定透镜体的轮廓的激光脉冲，(例如，参照根据图2至图4的实施例)。替代性地，所述接通可额外涉及控制程序中规定的针对透镜体体积轮廓之内和/或之外的激光(例 如，参照根据图5a至图5c的实施例)。
【权利要求】
1.一种用于人眼外科手术的装置，包括用于提供脉冲聚焦激光辐射的激光设备(10)，所述激光设备被控制程序(40)控制为通过所述激光辐射能够在待治疗的眼睛(16)的角膜(42)中产生切口形状，所述切口形状包括限定待去除的角膜组织体积(46)的第一切口(48)， 其中，产生所述第一切口需要沿所述辐射的传播方向对辐射焦点进行运动控制， 其中，所述控制程序(40)被设计为:为了产生所述切口图案，所述辐射焦点在多个叠置的平面(5(ν..506)中连续地移动，其中，在任何情况下可不对所述辐射焦点的移动进行沿所述辐射的传播方向的运动控制， 其中，对于每个平面，所述控制程序提供所述辐射焦点的弯曲化扫描路径(54)，所述弯曲化扫描路径至少在其转向点(58)的区域中延伸出所述组织体积(46)， 其中所述控制程序被设计为:在各个平面中，至少用于产生所述第一切口(48)的辐射脉冲被允许通至眼睛；其中，所述控制程序被进一步设计为:在至少一部分数量的平面中，在任何情况下，切断至少一部分数量的被分配至所述弯曲化扫描路径(54)的距离所述第一切口(48) —定距离的区域的辐射脉冲。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制程序(40)被设计为:在至少一部分数量的平面中、如果需要则在每个平面中，在任何情况下仅仅用于产生所述第一切口(48)的辐射脉冲被允许通至眼睛。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述切口形状包括至少一个另外的切口(62c，66c)，所述另外的切口(62c，66c)将以所述第一切口(48c)为边界的所述组织体积(46)再分为彼此分离的部分体积；其中，所述控制程序被设计为:在平面中，至少用于产生所述至少一个另外的切口的辐 射脉冲被允许通至眼睛。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述至少一个另外的切口包括至少一个第二切口(62c)，所述至少一个第二切口(62c)沿所述平面中的一个平面分割所述体积组织(46)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述控制程序被设计为:在所述切口形状提供第二切口(62c)的平面中，切断所有被分配至所述弯曲化扫描路径(54c)的位于所述组织体积(46c )外部的区域的辐射脉冲。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述至少一个另外的切口包括多个第二切口(62c)，在任何情况下所述多个第二切口(62c)以所述多个平面间的相互距离叠置。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的装置，其中所述至少一个另外的切口包括至少一个第三切口(66c),所述至少一个第三切口(66c)以横向于所述平面的方式延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述控制程序(40)被设计为:按照所述平面叠置排列的顺序用所述辐射焦点扫掠所述平面，并且仅在完成对一个平面的所述弯曲化扫描路径(54)的扫掠之后才将所述辐射焦点移动至下一平面。
9.用于人眼激光外科手术治疗的方法，包括: -提供具有辐射焦点的脉冲激光辐射， -利用所述激光辐射在待治疗的眼睛的角膜中产生切口形状，所述切口形状包括限定待去除的角膜组织体积的第一切口，以及 -去除所述组织体积， 其中，产生所述第一切口表 面需要沿辐射的传播方向对辐射焦点进行运动控制，并且其中，产生所述切口形状包括: -在多个叠置的平面中使辐射焦点连续地移动，其中，在任何情况下可不对辐射焦点的移动进行沿所述辐射的传播方向的运动控制，使得在每个平面中所述辐射焦点沿弯曲化扫描路径移动，所述弯曲化扫描路径至少在其转向点的区域中位于所述组织体积的外部； -在各个平面中，使至少用于产生所述第一切口的辐射脉冲能够通至眼睛； -至少在一部分平面中，在任何情况下切断至少一部分被分配至所述弯曲化扫描路径的距离所述第一切口一定距离的区域的辐射脉冲。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，产生所述切口形状包括: 在至少一部分平面中，在任何情况下仅仅将用于产生所述第一切口(48)的辐射脉冲通至眼睛。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，产生所述切口形状包括: 在所有平面中，在所有情况下仅仅将用于产生所述第一切口的辐射脉冲施加至眼睛。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述切口形状包括至少一个另外的切口，所述另外的切口将以所述第一切口为边界的所述组织体积再分为彼此分离的部分体积；其中，产生所述切口形状包括: 在所述平面中，使至少用于产生所述至少一个另外的切口的辐射脉冲能够通至眼睛。
13.根据权利要求1 2所述的方法，其中，所述至少一个另外的切口包括至少一个第二切口，所述至少一个第二切口沿所述平面中的一个平面分割所述体积组织。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，产生所述切口形状包括: 在所述切口形状提供第二切口的平面中，切断所有被分配至所述弯曲化扫描路径的位于所述组织体积外部的区域的辐射脉冲。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个另外的切口包括多个第二切口，在任何情况下所述多个第二切口以所述多个平面间的相互距离叠置。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个另外的切口包括至少一个第三切口，所述至少一个第三切口以横向于所述平面的方式延伸。
17.根据权利要求9所述的方法，包括: 按照所述平面叠置排列的顺序用所述辐射焦点扫掠所述平面，其中仅在完成对一个平面的所述弯曲化扫描路径的扫 掠之后才将所述辐射焦点移动至下一平面。
【文档编号】A61F9/008GK103889375SQ201180074223
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2011年10月10日 优先权日:2011年10月10日
【发明者】克里斯托夫·德尼茨基, 克劳斯·沃格勒 申请人:威孚莱有限公司