用于解决、减轻和逆转老花眼的激光方法和系统与流程

本申请根据35u.s.c.§119(e)(1)要求2018年3月2日递交的、申请号为62/637,452的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部公开内容在此通过引用并入。

本发明涉及用激光处理天然人晶状体的结构以解决各种医学状况(比如老花眼和屈光不正)的系统和方法。具体地，本发明的实施例涉及改善眼部光学系统从而改善视力、对视觉提供可感知的或明显的改进从而改善视力、和二者兼有的系统、方法以及激光传送图案。

背景技术：

已经知道，会客把戏(parlortricks)和视错觉，在大脑中创建可感知的图像，从而使个人实际上看到表面上的图像，这是基于大脑处理来自人眼光学系统的图像的方式。例如，把小纸管放在一只眼睛前面，然后把手放在另一只眼睛前面，将形成一个手上有洞的可感知的或明显的图像。从理论上讲，大脑将来自眼睛的这两个图像合并为一个。类似地，对截肢者使用镜子疗法通过可感知的图像来影响大脑的功能，从而影响人体的功能。镜子疗法是一种运动图像，其中镜子用来通过观察一个人未受影响的身体部分进行一系列运动，从而将视觉刺激传递到大脑。基本原理是，通过源自身体另一侧的视觉提示来刺激患肢的运动，当将其视为镜像时，会感知成是患肢。因此，人们认为这种治疗形式可证明对手臂或腿部丧失运动功能的患者(包括中风的患者)有用，并且对缓解幻觉痛有用。

在本发明的当前领域–眼科学，和用于改善人眼的视觉和威胁状况的激光系统，“欺骗”大脑以使其更好地看到的技术，已经得到了有限的应用。这种技术的一种常见用途是所谓的单眼视觉，其中使用者具有两种不同的接触方式或激光校正，一种用于远距离，一种用于近视力。大约1/3的患者的大脑会很容易结合并调整图像，使患者能够看到近处和远处的图像。

图8是眼睛的剖视图，眼睛的解剖结构总体上在图8中示出。巩膜131是围绕晶状体103(除了在角膜101处)的白色组织。角膜101是透明组织，包括眼睛的外表面，光首先通过该外表面进入眼睛。虹膜102是有色的，可收缩的膜，其通过改变在其中心(瞳孔)的圆形孔的大小来控制进入眼睛的光线的量。目镜或天然晶状体103，其更详细的图片显示在图8a中，(对于相似的结构使用相似的附图标记)紧接着位于虹膜102之后。本文中，术语目镜、天然晶状体、天然的晶状体，天然人晶状体，以及晶状体(当指代先前术语时)可互换使用，指的是与人眼的相同解剖学结构。

通常，目镜通过睫状肌108的作用而改变形状以允许视觉图像的聚焦。来自大脑的神经反馈机制使得通过附接小带(zonules)111来作用的睫状肌108能够改变眼晶状体的形状。一般来说，光通过角膜101和瞳孔进入眼睛，然后沿视轴104通过目镜103、穿过玻璃体110，在眼睛后部照射到视网膜105，在黄斑106处形成图像，由视神经107传递到大脑，从而出现视觉。角膜101和视网膜105之间的空间充满了前房109中称为房水117的液体，以及晶状体后房中的一种凝胶状透明物质--玻璃体110。

图8a大体上示出了典型的50岁个体的目镜103的组成部分和相关组成部分。晶状体103是多结构系统。晶状体103结构包括皮质113、核129和晶状体囊114。囊114是包裹晶状体的其他内部结构的外膜。晶状体上皮123在晶状体赤道121处形成，产生在目镜周围前后生长的带状细胞或原纤维。核129是由皮质113连续添加到核区域形成的。晶状体中的各层连续统一体，包括核129，可表征为若干层、核或核区域。这些层包括在子宫中发育的胚胎核122和胎儿核130，从出生经四年发育到平均约三岁的婴儿核124，从约四岁发育到青春期平均约12年的青少年核126，以及在约18岁及以上发育的成年核128。

胚胎核122的赤道直径(宽度)约为0.5mm，前后轴104(ap轴)直径(厚度)约为0.425mm。胎儿核130的赤道直径约为6.0mm，ap轴104直径约为3.0mm。婴儿核124的赤道直径约为7.2mm，ap轴104直径约为3.6mm。青少年核126的赤道直径约为9.0mm，ap轴104直径约为4.5mm。在约36岁时，成年核128的赤道直径约为9.6mm，ap轴104直径约为4.8mm。这些都是约50岁的典型成人晶状体在离体的调节状态下的平均值。因此，该晶状体(核和皮质)的赤道直径约为9.8mm，ap轴104直径约为4.9mm。因此，晶状体的结构是分层的或嵌套的，最老的层和最老的细胞朝向中心。

如图8和8a所示，晶状体是双凸形状。晶状体的前侧和后侧具有不同的曲率，并且皮质和不同的核一般来说遵循这些曲率。因此，晶状体基本上可视为是成层结构，其沿着赤道轴是不对称的，并且由端对端地布置以基本上形成同心或嵌套壳体的长月牙纤维细胞构成。这些细胞的末端对准以在中央和中央旁区域前和后均形成缝线。皮层和核二者中较老的组织具有降低的细胞功能，在细胞形成之后几个月失去了其细胞核和其他细胞器。

随着变老，发生晶状体紧縮。每年生长的晶状体纤维的数目在整个生命中是相对恒定。然而，晶状体的大小不会变得与根据新纤维生长预期的一样大。晶状体从出生生长到3岁，在仅3年中从6mm到7.2mm或有20％的生长。然后，在接下来的大约十年中，从7.2mm长到9mm，或有25％；然而，这9年超过3倍长的时期。在接下来的大约二十年中，从12岁到36岁，晶状体在24年中从9mm长到9.6mm，或有6.7％，显示出非常缓慢的可观察生长速率，但我们相信在这一期间纤维生长的速率是相对恒定的。最后，在上述最后大约二十年中，从36岁到54岁，晶状体在18年中的生长从9.6到9.8mm，或有2.1％，是其年轻时生长的很小一部分。尽管存在需要更多晶状体纤维来填充更大的外壳的几何效应，但是较老的晶状体的大小显著小于考虑了几何效应的纤维生长速率模型的预测。考虑包括核纤维紧缩在内的纤维紧缩，来阐释这些观察。

一般而言，老花眼是调节幅度的丢失。一般而言，屈光不正通常是由于眼睛的轴向长度的变化而引起的。近视是当眼睛太长时使得焦点落在视网膜之前。远视是当眼睛太短时使得焦点落在视网膜之后。一般而言，白内障是足以妨碍视觉的目镜的浑浊化区域。

老花眼通常表现为近视力的缺乏，无法读取小字印刷，尤其是在约40-45岁年龄后在暗光下。老花眼或者随年龄丢失调节幅度与眼睛无法改变自然晶状体的形状(改变自然晶状体的形状使得人能在远和近之间改变焦距)有关，并且基本上发生在100％的人口中。已经示出了调节幅度在生命的第五个十年间随着年龄而稳步下降。

如本文中使用的，除非另有说明，否则本文中数值范围的列举仅用作分别指代落入该范围中的每个单独数值的简写方法。除非本文另外指出，否则将范围中的每个单独数值并入说明书中，如同其在本文中被单独引用一样。

一般而言，除非另有说明，否则本文中使用的术语“约”意在涵盖±10％的方差或范围，与获得所述值相关的实验或仪器误差，并且优选地是这些中的较大者。

本发明背景部分旨在介绍本领域各个方面，这些方面能与本发明实施方式相关联。因此，本节中的前述讨论提供了用于更好地理解本发明的框架，并且不应被视为对现有技术的承认。

技术实现要素：

长期以来，存在解决老花眼，取代对双光眼镜的需要，以及使老年和老花眼患者同时恢复具有良好的近视和远视的能力的未满足的需求。除了其它方面，本发明通过提供本说明书、附图和权利要求书中阐述的制品、装置和方法解决了这些和其它需要。

因此，提供了一种用于执行激光操作以增加眼睛的调节幅度的激光系统，该激光系统具有：用于产生激光束的激光器；控制系统，所述控制系统具有激光束传送图案并且被配置为以激光传送图案方式将所述激光束传送到眼睛的晶状体；以及，所述激光束传送图案具有位于晶状体囊下方并完全在晶状体中的环形环；其中所述激光束传送图案避免接触晶状体材料的ap柱和晶状体材料的赤道柱；由此在传送所述激光束图案之后，未受激光影响的晶状体材料的ap柱和赤道柱能保持；由此，在传送激光束图案之后，在晶状体内形成环形的形状变化区，并且该环形的形状变化区延伸至并包括晶状体囊。

还提供了具有一个或多个以下特征的这些系统和方法：其中激光束传送图案具有第二环形环；其中激光束传送图案具有第二环形环；其中环形环遵循晶状体囊的形状，并且其中环形环不接触晶状体的赤道轴；其中激光束传送图案具有在晶状体囊处且在晶状体内具有预定功率密度的多次照射；并且其中ap柱具有约1mm至约2mm的横截面直径；其中激光束传送图案具有多次照射，其中激光照射具有脉冲长度并且在焦点处具有光斑尺寸；并且其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴同轴；其中激光束传送图案具有多次照射，其中激光照射具有脉冲长度并且在焦点处具有光斑尺寸；并且其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴不同轴；其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴不同轴并倾斜(titled)；其中激光束传送图案具有第二环形环；并且其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴不同轴；以及，其中激光束传送图案具有第二环形环；其中环形环遵循晶状体囊的形状，并且其中环形环不接触晶状体的赤道轴；并且其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴不同轴并倾斜。

还提供了一种用于进行激光操作以增加眼睛的调节幅度的激光系统，该激光系统具有：用于产生激光束的激光器；控制系统，该控制系统具有激光束传送图案并且被配置为以激光传送图案方式将激光束传送到眼睛的晶状体；并且，激光束传送图案具有位于晶状体囊下方并完全在晶状体内的环形环；其中激光束传送图案避免接触晶状体材料的ap柱和晶状体材料的赤道柱；由此在激光束图案传送之后，未受激光影响的晶状体材料的ap柱和赤道柱能保持；由此，在激光束图案传送之后，在晶状体内形成环形的形状变化区，并且该环形的形状变化区延伸至并包括晶状体囊；由此，环形环限定约4.0mm³至约75mm³的晶状体材料体积；以及表面积与体积之比为约2至约5。

还提供了具有一个或多个以下特征的这些系统和方法：其中体积为从约20mm³至约40mm³；其中表面积与体积之比为约3至约4；并且其中在该激光束照射图案中的所有激光束在晶状体囊处都低于liob。

另外，提供了一种在眼睛的晶状体内创建结构的方法，该方法包括：以激光束传送图案方式将激光束传送到眼睛的晶状体；激光束传送图案具有位于晶状体囊下方且完全在晶状体内的环形环；其中激光束传送图案避免接触晶状体材料的ap柱和晶状体材料的赤道柱；其中激光束在晶状体囊处低于liob，从而晶状体囊不被切削；激光束在晶状体中产生结构，晶状体具有ap柱、赤道柱和具有受激光影响的晶状体材料和晶状体囊的环形的形状变化区。

此外，还提供了具有一个或多个以下特征的这些系统和方法：其中，所述结构提供大于基于波前分析的聚焦深度的有效聚焦深度的增加；其中增加是至少1屈光度；其中增加是至少2屈光度；其中增加是至少3屈光度；其中环形的形状变化区限定约4.0mm³至约75mm³的体积晶状体材料；其中环形的形状变化区限定约2至约5的表面积与体积比；其中环形的形状变化区限定约4.0mm³至约75mm³的体积晶状体材料；表面积与体积比为约2至约5；其中激光束在晶状体囊的0.05mm中低于liob；其中激光束在晶状体囊的0.25mm中低于liob；以及其中激光束在晶状体囊的0.5mm中低于liob。

此外，提供了一种用激光束传送系统增强视觉的方法，该方法包括：从激光束传送系统以激光束图案方式将激光束传送到患者的眼睛；眼睛具有晶状体和小带；晶状体具有晶状体囊和晶状体囊内的晶状体材料；眼睛具有第一调节幅度；将激光束传送到眼睛的晶状体但不会切削破坏或弱化晶状体囊；并且不会切削、破坏或弱化晶状体材料的ap柱和赤道柱；其中激光束形成形状变化区；从而在小带的作用下，形状变化区从第一形状移动到第二形状，该第二形状将第一调节幅度增加到第二调节幅度。

还提供了具有一个或多个以下特征的这些系统和方法：其中第二调节幅度是从0.05屈光度到5屈光度；其中第二调节幅度是从1屈光度至5屈光度；其中第二调节幅度大于2屈光度；其中第二形状是凹形；其中第二形状基本上遵循晶状体的形状；其中激光束在晶状体囊中低于liob；并且其中激光束在晶状体囊、ap柱和赤道柱中从不超过liob。

此外，提供了一种使用激光束传送系统增强患者视力的方法，该方法包括：使患者相对于激光束传送系统定位；所述患者，在眼睛中，具有晶状体，晶状体具有晶状体囊和晶状体囊中的晶状体材料；将激光束传送到眼睛的晶状体而不会切削破坏或弱化晶状体囊；并且不会切削、破坏或弱化晶状体材料的ap柱和赤道柱；其中激光束形成形状变化区；该形状变化区能够从第一形状移动到第二形状，从而提供调节的幅度。

还提供了具有以下特征中的一个或多个的这些系统和方法：其中激光束在晶状体囊中不超过liob；其中激光束在晶状体囊和ap柱中不超过liob；其中，激光束在晶状体囊、ap柱和赤道柱中不超过liob；其中激光束传送图案具有第二环形环；其中激光束传送图案具有第二环形环；其中环形环遵循晶状体囊的形状，并且其中环形环不接触晶状体的赤道轴；其中ap柱具有约1mm至约2mm的横截面直径；其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴同轴；其中ap柱限定了轴线；并且ap柱轴线与眼睛的ap轴不同轴；其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴不同轴并倾斜；其中激光束传送图案具有第二环形环；并且其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴不同轴；以及，其中激光束传送图案具有第二环形环；其中环形环遵循晶状体囊的形状，并且其中环形环不接触晶状体的赤道轴；并且其中ap柱限定了轴线；ap柱轴线与眼睛的ap轴不同轴并倾斜。

附图说明

图1a至图1d为根据本发明的激光处理和激光图案的实施方式的横截面示意图。

图1e为根据本发明的眼睛的晶状体的未受影响部分的实施方式的示意透视图。

图2a至图2c是根据本发明的激光处理和激光图案的实施方式的横截面示意图。

图3是根据本发明的在眼睛的晶状体中的ap柱和赤道柱的实施方式的横截面示意图。

图4是根据本发明的在眼睛的晶状体中的ap柱和赤道柱的横截面示意图。

图5a和5c分别是根据本发明的激光照射图案的实施方式的截面图和透视图。

图5b和5c分别是根据本发明的激光照射图案的实施方式的截面图和透视图。

图6是根据本发明的激光系统的实施方式的示意图。

图7示出了根据本发明的网络激光系统的实施方式的示意图。

图8和图8a示出了人眼的截面。

图9是根据本发明的离轴激光照射图案的实施方式的透视图。

图10是图9的激光照射图案的截面图。

图11的局部剖切透视图示出了根据本发明的眼睛的晶状体中的激光照射图案的实施方式。

图12的图表示出了根据本发明的对使用激光照射图案实施方式的激光操作实施方式的近看(near)增加折光力。

图13的图表示出了根据本发明的对使用激光照射图案的实施方式的激光操作实施方式的负球面像差的增加。

图14的图表示出了根据本发明的使用激光操作实施方式的激光处理之前和之后的散焦曲线。

具体实施方式

一般而言，本发明的实施例提供了用于解决眼睛的自然晶状体的状况，特别是用于向眼睛传送激光束图案以解决、减轻和逆转这些状况的系统和方法。

总体上，本发明的实施例涉及系统、方法和包含在那些系统内并由那些系统提供的激光传送图案，这些激光传送图案在被传送至眼睛的晶状体时，将改善眼部光学系统从而改善视力、对视觉提供可感知的或明显的视力改善从而改善视力、或二者兼有。特别地，系统的实施方式及其提供的激光图案会改变晶状体的内部结构，导致作用在晶状体上、晶状体内或二者兼有的力改变晶状体的形状，从而提供或改善患者的视力具有更多调节。因此，大大改善了患者的实际的、视在的或可感知的调节以及调节的幅度，具有感知(perceive)2-7屈光度、3-5屈光度、3屈光度、4屈光度、5屈光度、6屈光度以及更大调节幅度的能力，更多更少的量和这些范围中的量都是可预期的。因此，使用基于年龄(调节幅度＝18.5–(0.3*年龄))的hofstetter的平均调节幅度公式)，本激光系统的实施例能使55岁人的视力恢复到50岁人的视力，到45岁人的视力，到40岁人的视力，到35岁或更年轻的人的视力。因此，这些系统和方法能将老花眼的效果有效逆转5到25年、5年或更长、10年或更长、15年或更长、以及20年或更长。

参见图1a至图1d，示出了晶状体的横截面，其中一实施方式的激光图案被传送至晶状体以限定一实施方式的内部结构。然后，这些图说明了激光图案的传送及其对晶状体调节幅度的影响。因此，在图1a中，提供了具有ap轴3001和赤道轴3002的晶状体3000。在图1b中，激光处理图案3300被传送到晶状体，但没有射到沿着ap轴3001的中心区域，沿着ap轴3001的该中心区域限定出ap柱结构3003(一种材料柱，沿着并围绕ap轴，此处没有传送激光束，不会烧蚀或去除材料，不会影响ap柱的结构和光学特性，以及优选地所有这些)。激光处理图案3300也没有射到沿着赤道轴3002的中心区域，沿着赤道轴3002的该中心区域限定出赤道柱结构3004，这是给定晶状体的形状为盘形。激光处理图案弱化表面附近的晶状体材料，并且优选地在晶状体囊的表面下方弱化至邻近柱3003、3004的点。

参见图1c，示出了当晶状体处于调节状态3000a时经激光处理的晶状体以及内部柱结构3003、3004。因此，调节的晶状体3000a具有凹痕或凹陷(在该实施例中将是环形的)，一个凹痕3005形成在前侧，而另一个凹痕3009形成在后侧。参见图1d，当晶状体处于非调节状态3000b时，小带对眼睛施加力，大体上如箭头3007所示。这样，凹痕展平为绷紧的环形区域3006、3008。因此，将调节的晶状体3000a和非调节的晶状体3000b的形状作比较，说明了提供有增加的调节幅度(超过未经处理的晶状体)的晶状体的变化。

参见图1e，出于说明目的，示出了与晶状体隔开的内部支撑结构3020(注意，实际上该内部结构不会从晶状体上移除)。内部支撑结构具有ap柱3003和赤道柱3004，它们形成了一体的内部支撑结构3020。

在图1a-d的实施方式中，内部支撑结构的端部伸出到并接触或包括晶状体囊。内部支撑结构已示出(出于图1e中的阐释目的，与晶状体材料隔开)。因此，ap柱3003将具有在前晶状体囊处的前端和在后晶状体囊处的后端。类似地，在该实施方式中，赤道柱3004虽然被称为柱，但是盘状的，其沿晶状体囊的赤道具有端部。因此可见，调节区域，例如3005-3006和3009-3008位于柱的端部之间。

为了进一步阐述相信在经处理以提供内部支撑结构的晶状体中会发生的力学理论，可参见图2a和图2b。图2a是处于调节状态3100a的晶状体3100的一部分的示意性横截面，具有凹痕3105。(如下面进一步详细讨论的，凹痕3105对应于，或者是，通过输送激光图案和柱形成的形状改变区域。)图2b是处于非调节状态3100b的晶状体3100的一部分的示意性横截面，具有绷紧部分3106。示出ap轴3101和一部分赤道轴3102作为参考。为了进一步解释晶状体的调节操作，可以设想晶状体3100中的束3103。当小带施加力时，束从其第一位置3103a(调节的)移动到其第二位置3103b(非调节的)。在从第一位置3103a移动到第二位置3103b时，晶状体囊被拉紧，从而产生拉紧区域3016，这里曾经是凹痕3105。

在调节期间，在实施例中，束3103可具有约5°的角度变化、约10°的角度变化、约20°的角度变化、约30°的角度变化、约40°的角度变化、约50°的角度变化、约45°、从5°至约50°的角度变化、约15°至约40°的角度变化、以及更大和更小的变化和在这些范围中的变化。

此外，本发明的基于内部支撑结构的调节提供了这样的优点，即只有少量的晶状体材料需要移动以使其有效调节(例如，患者可以注意到聚焦，阅读等方面的区别)。当通过改变晶状体的大区域、特别是沿着ap轴的区域来恢复调节，使得调节通过沿着ap轴改变晶状体的整个形状(即，整个晶状体变平，或高度增加)而发生时，必须移动大量晶状体材料(一般来说大体上比使用内部支撑结构更多)，以具有有效的调节。较少量(例如，质量、体积以及二者)的晶状体材料的移动能够实现更快的调节。

因此，在激光束图案实施方式的递送以及轴向柱和赤道柱实施方式的形成之后，在调节期间改变形状的晶状体材料的体积为从约10％至约80％，从约10％至约50％，从约5％至约30％，从约10％至约40％，从约5％至约25％，小于50％，小于40％，小于30％和小于20％。由激光照射图案处理并且在调节期间改变形状的这一体积的材料被称为晶状体材料的“激光作用调节体积”，或者对于改变形状的区域，称为晶状体组织的“激光作用调节面积”。

图3中示出了用于将激光束传送到眼睛的晶状体的激光传送图案的一实施方式。晶状体300具有输送到晶状体的激光传送图案，留出从前晶状体囊306延伸到后晶状体囊307的ap柱301，具有直径由箭头302所示的圆形横截面(在这些图中，注意该直径是柱的实际直径，即垂直于柱的轴线；而不是以某个角度。注意，这些附图中的箭头仅作为说明)。直径可以是从约1mm到约3mm，从约1mm到约5mm，并且优选地直径是2mm，并且优选地柱302的中心轴线与晶状体的ap轴同轴。应当理解，柱轴线可与ap轴离轴，柱可以具有变化的直径，并且柱横截面可以是不同于圆形的形状，例如正方形、矩形、保龄球瓶形和椭圆形。

赤道柱303是盘形的，并且具有在晶状体囊305附近更大的厚度304，和在柱303与ap柱301接合的地方更薄处310。应当理解，在其它实施方式中，赤道柱可在晶状体囊处具有均匀的厚度或具有更大的厚度；反之亦然。在图3的实施方式中，赤道柱303具有在晶状体的赤道轴(或中心平面)上，与晶状体的赤道轴(或中心平面)重合或共面的轴。在实施方式中，赤道柱的轴线可以在晶状体的中心赤道轴之上或之下。赤道柱的厚度可为从约0.25mm至约2mm，从约0.75mm至约3mm,0.25mm至约4mm，大于晶状体的1/3，在这些范围中的所有值，并且优选为从约0.5mm至1mm。优选地，赤道柱与晶状体赤道轴重合。在实施方式中，赤道柱也可置于赤道轴的前面或后面，或置于穿过半晶状体厚度的平面中。

实施方式中的环形激光束传送图案的宽度(从ap柱附近的环的内边缘到晶状体囊环附近的环的外边缘的距离)从约1.5mm到3.5mm，约2.0mm到约3.0mm，约3mm，约2.5mm，约2mm，约2.0mm到2.9mm，约1mm到约4mm，以及更大和更小的宽度，和这些范围中的所有宽度。环可以具有最大厚度(认识到，在环的实施例中，它可以是均匀的，环宽度的中心附近较厚，或者在环的一个或两个边缘处较厚)，厚度从约0.2mm到约1.5mm，约0.3mm到约1.0mm，以及更大和更小的最大厚度，和这些范围中的值。

激光束传送图案的体积可为从约4.0mm³至约75mm³，约10mm³至约50mm³，约20mm³至约40mm³，约25mm³，约30mm³，约40mm³及约50mm³以及更大及更小面积，和这些范围中的面积。激光束输送图案的表面积与体积比(“sa/vol”)可为从约2至约5，约2.5，约3，约3.5，约4，和约4.5mm³以及更大和更小表面积与体积比，以及在这些范围中的表面积与体积比。应当理解，当激光束传送图案具有两个环形环时，例如，一个在赤道轴的上方，一个在赤道轴的下方，总体积将是每个区域的总和。被激光束图案照射的晶状体材料大体上对应激光束传送图案的体积。

在优选实施方式中，ap柱和赤道柱的晶状体材料不会被激光束传送图案弱化、切削或烧蚀。在优选实施方式中，激光束传送图案不会传送到柱中。这些柱由激光束图案传送之后不被激光束改变的剩余材料形成，或者可视为激光束图案传送之后不被激光束改变的剩余材料，并且在结构上强于经激光处理的材料。在激光束传送到晶状体之前，这些柱基本上保持晶状体材料的原始强度和其它特性。

参见图4的实施方式，赤道柱比图3实施方式的赤道柱薄，并且在晶状体的赤道轴上方。

参见图5a和图5c，示出了激光束传送图案500的一实施方式的横截面和透视图。激光束传送图案500具有均匀激光照射形成的两个盘，上部500a和下部500b。图案500遵循晶状体囊520，即具有与晶状体囊520相同的形状。在该实施方式中，ap柱会具有均匀的直径，并且是圆形的。赤道柱会是盘形的，从ap柱伸出3mm(-1至-3和1至3，如图5a的x轴上所示)。赤道柱的表面会具有与晶状体相同的形状，即相同的曲率。该激光传送图案还会提供第三柱，一般而言在晶状体的区域510中，该第三柱可为加厚的环，该加厚的环围绕赤道柱延伸，或者在赤道柱的顶部和下方延伸。

参见图5b和图5d，示出了激光束传送图案501的一实施例的横截面和透视图。激光束传送图案具有栅格状照射，形成两个盘，即上盘图案501a和下盘图案501b。在该实施例中，图案由形成“制冰格”状图案的相交平面构成，可以认识到，在具体照射图案中可使用其他照射图案和布置。图案的上曲线和下曲线遵循晶状体囊，即具有与晶状体囊相同的形状。在该实施例中，ap柱会具有均匀的直径，并且是圆形的。赤道柱会是盘形的，从ap柱伸出3mm(-1至-3和1至3，如图55的x轴上所示)。赤道柱的表面(顶部和底部)会是平面的，即它们是平的，不是弯曲的，并且不遵循晶状体的曲率。该激光传送图案还会提供第三柱，一般而言在晶状体的区域511中，该第三柱可为加厚的环，该加厚的环围绕赤道柱延伸，或者在赤道柱的顶部和下方延伸。

图9是离轴激光束传送图案1001的透视图，其将提供离轴ap柱1101和离轴赤道柱1102。图10是图9的图案的横截面。图10示出了相对于ap轴1002、赤道轴1003和晶状体囊1004的离轴图案1001。

在实施例中，ap柱可为与ap轴离轴的，赤道柱可为与赤道轴离轴的，以及两者都是。

因此，在本发明实施方式中，在激光束图案的实施方式中，激光束到晶状体的传送通过留出不受激光束影响而产生ap柱和赤道柱，这些柱与环形区域相结合，该环形区域通过小带的力而具有变化的形状。这些形状变化的区域是围绕ap柱的圆环，并且可以在晶状体的前侧，晶状体的后侧，并且优选地在晶状体的两侧。这些形状变化的区域可以从(i)晶状体的曲率(预处理)过渡到(ii)基本上与晶状体的曲率相同(即，曲线的弧度在彼此至少90％之内)，过渡到(iii)直的，过渡到(iv)凹的。该过渡是可重复的，可以向前进行(i)至(iv)和向后进行(iv)至(i)以及这些的组合，例如(ii)至(iii)至(iv)至(i)。

形状变化的环形区域的宽度(从ap柱附近的环的内边缘至晶状体囊附近的环的外边缘的距离)为从约1.5mm至3.5mm，从约2.0mm至约3.0mm，约3mm，约2.5mm，约2mm，约2.0mm至2.9mm，以及更大和更小宽度，和在这些范围内的宽度。环可以具有最大厚度(认识到，在环的实施例中，它可以是均匀的，环宽度的中心附近较厚，或者在环的一个或两个边缘处较厚)，厚度从约0.2mm到约1.5mm，约0.3mm到约1.0mm，以及更大和更小的最大厚度，和这些范围中的值。

形状变化的环形区域的体积，即“形状变化区”的体积，可为从约4.0mm³至约75mm³，约10mm³至约50mm³，约20mm³至约40mm³，约25mm³，约30mm³，约40mm³及约50mm³以及更大及更小面积，和这些范围中的面积。形状变化区的表面积与体积比(“sa/vol”)可为从约2至约5，约2.5，约3，约3.5，约4，和约4.5mm³以及更大和更小表面积与体积比，以及在这些范围中的表面积与体积比。应当理解，当存在两个形状变化区时，例如，一个在赤道轴的上方，一个在赤道轴的下方，总体积将是每个区域的总和。

用于形状改变区域的这些体积和表面积与体积比允许非常快的调节速率，即，形状可以非常快速地改变，调节速率等于没有老花眼的眼睛(例如，14-20岁的眼睛)，并且速率等于或优于调节人工晶体(iols)。

在优选实施例中，激光图案的传送完全在晶状体内，并且穿过而不会另外影响、切削或破坏晶状体囊。因此，形状改变区域的产生不会用激光改变(例如，破坏，切削)晶状体囊。应当理解，晶状体囊是形状改变区域的一部分，因此形状变化区具有受激光影响的材料和未受激光影响的材料二者。

在实施例中，由应用本图案和激光处理的实施方式提供的调节可以完全是脑功能，在这种情况下，晶状体中没有实际移动的材料。在该实施例中，调节非常快，并且比其中晶状体改变形状的年轻眼睛(例如完全调节性眼睛)中的调节速率快得多。在晶状体形状或表面动态变化(例如移动)的其它实施方式中，调节速率主要基于控制小带的神经回路。

在本发明实施方式中，传送激光束图案和创建柱和形状改变区域提供了额外的好处，改变和增加了超出作为光学系统的眼睛的物理变化以外的“有效聚焦深度”。本文中使用的“有效聚焦深度”是患者所看到的聚焦深度，通过传统设备和技术，例如折射器和斯内伦视力表，测量得到。(优选地，由持证专业人员确定。)

在本发明实施方式中，作为光学系统，超出对眼睛物理改变，有效聚焦深度从约0.5屈光度增加到约3屈光度，约0.5屈光度，约1屈光度，约2屈光度，约3屈光度，约3.5屈光度，以及更大和更小的值，和这些范围内的值。这些增加是在眼睛作为物理光学系统能够基于诸如波前分析之类的光学测量系统的调节之上的，例如作为补充。因此，例如，如果在执行本实施方式激光操作之后，患者具有5屈光度的有效聚焦深度，并且眼睛的波前分析显示3屈光度的调节，则激光操作将得到在眼睛的光学系统上2屈光度的有效聚焦深度的变化(这里是增加)。

以这种方式，理论上本激光操作实施方式的一个结果是眼睛向大脑提供图像(例如，图像信号)，所述图像(例如，图像信号)是以这样的方式从眼睛处理的，即，相较于单独提供的光学部件(例如，具有形状改变区域和柱的晶状体)的光学改进，所述方式提供了增强的、例如更好的视觉。

本发明实施例的另一个好处是不会发生远视性漂移。因此，简单地“软化”晶状体材料以恢复调节的方法也将导致晶状体被区域力径向拉伸，引起平坦化和随之而来的晶状体光功率的下降；这将表现为对象视力的远视性漂移。通过使用柱来增加径向结构稳定性，可减少、最小化并且优选地防止远视性漂移。

图11是晶状体的部分剖面透视图，示出了提供ap柱和赤道柱的照射图案的实施方式。激光照射图案1150示于晶状体中，并且相对于晶状体囊1159的剖面(出于附图的目的)示出。激光图案1150具有一系列径向切口，例如1151，和一系列同心切口，例如1152。

参见图12，示出了从图11类型的图案(但没有径向切口)得到的屈光度的改进的图表。d是对照。2.8这条得到近看增加-0.4屈光度。3.5这条得到近看增加-1.20屈光度。这些测量结果是使用波前分析得到的。

参见图13，示出了从图11类型的图案(没有径向切口)得到的屈光度的改进的图表。在该图中，示出并分析了球面像差与折射的关系。d是对照。2.8这条得到球面像差增加-0.25屈光度。3.5这条得到球面像差增加-0.80屈光度。这些测量结果是使用波前分析得到的。

在图14中，示出了在激光处理之前和之后的散焦曲线的图表。

图6中笼统示出了用于执行本发明激光过程的、具有本激光图案实施方式的激光系统实施方式，其中提供了一种用于将激光束照射图案传送到眼睛晶状体的系统，包括：患者支撑件201；激光器202；用于传送激光束203的光学器件；用于以具体图案204将激光束传送到晶状体的控制系统，该控制系统204关联和/或对接由线205表示的系统的其它部件；用于确定晶状体相对于激光器206的位置的装置，该装置206接收眼睛的晶状体的图像211；以及激光患者接口207。

患者支撑件201将患者的身体208和头部209定位成与用于传送激光束203的光学器件对接。

一般来说，激光器202应提供波长传输通过角膜，房水和晶状体的光束210。光束应具有短的脉冲宽度，以及能量和光束尺寸，以产生光致破裂。因此，如这里所使用的，术语激光照射或照射是指被传送到导致光致破裂的位置的激光束脉冲。如本文所用的，术语光致破裂基本上是指通过激光将物质转化成气体。具体地，可采用约300nm至2500nm波长。可采用从约1飞秒到100皮秒的脉冲宽度。可采用约1纳焦耳至1毫焦耳的能量。脉冲速率(也称为脉冲重复频率(prf)和以赫兹为单位测量的每秒脉冲)可为从约1khz到若干ghz。通常，较低的脉冲速率对应于商用激光装置中较高的脉冲能量。根据脉冲宽度和能量密度，可使用多种激光器类型来产生眼组织的光致破裂。因此，这种激光器的示例可包括：delmarphotonics公司的支架-20，其为钛蓝宝石(钛：蓝宝石)振荡器，具有780至840nm的波长范围，小于20飞秒的脉冲宽度，约100mhz的脉波重复频率，具有2.5纳焦耳；clarkcpa-2161，其为放大的钛：蓝宝石，具有775nm的波长，小于150飞秒的脉冲宽度，约3khz的脉波重复频率，具有850微焦耳；imrafcpa(啁啾光纤脉冲放大)μ宝石d系列d-400-hr，其为yb：光纤振荡器/放大器，具有1045nm的波长，小于1皮秒脉冲宽度，约5mhz脉波重复频率，具有100纳焦耳；lumerastaccato，其为nd：yvo4，具有1064nm的波长，约10皮秒的脉冲宽度，约100khz的脉波重复频率，具有100微焦耳；以及，lumerarapid，其为nd：yvo4，具有1064nm的波长，约10皮秒的脉冲宽度，并且可包括一个或多个放大器，以在25khz至650khz之间的脉波重复频率下实现约2.5至10瓦的平均功率，并且还包括多脉冲能力，其可以选通两个单独的50mhz脉冲序列。以及imrafcpa(啁啾光纤脉冲放大)p宝石d系列d-400-nc，其为yb：光纤振荡器/放大器，具有1045nm的波长，小于100皮秒的脉冲宽度，约200khz的脉波重复频率，具有4微焦耳。这样，这些和其它类似的激光器可用作治疗激光器。

一般来说，用于将激光束203传送到眼睛的自然晶状体的光学装置应能够在x,y和z维度上以精确和预定的图案向自然晶状体提供一系列照射。光学器件还应该提供预定的束斑尺寸，以通过达到自然晶状体的激光能量产生光致破裂。因此，光学器件可包括但不限于：x-y扫描器；z对焦装置；以及聚焦光学器件。聚焦光学器件可以是传统聚焦光学器件，和/或平场光学器件和/或远心光学器件，各具有相应计算机控制聚焦，从而实现x,y,z维度上的校准。例如，x-y扫描仪可以是具有位置检测器反馈的一对闭环电流计。这种xy扫描仪的例子有剑桥技术公司6450型，scanlab的hurryscan和agresrhino扫描仪。这种z聚焦装置的例子有phsyik国际peizo聚焦单元型号eseez聚焦控制以及scanlab的varrioscan。

一般来说，用于传送激光束204的控制系统可以是能够选择和控制xyz扫描参数和激光发射的任何计算机、控制器和/或软件硬件组合。这些部件通常可以至少部分地关联接到xy扫描器，z聚焦装置和/或激光器的电路板。控制系统还可以(但不一定)具有控制系统的其它部件以及维护数据、获得数据和执行计算的其它能力。这样，控制系统可包含引导激光通过一个或多个激光照射图案的程序。

一般来说，用于确定晶状体相对于激光器206的位置的装置应该能够确定相对于激光器和晶状体的部分的相对距离，该距离通过患者接口207保持恒定。因此，该部件将提供确定晶状体在所有三个维度中相对于扫描坐标的位置的能力。这可以通过几种方法和设备来实现。例如，通过用共同瞄准线(co-boresighed)照相机系统和显示器来观察晶状体，或者通过使用直视光学装置，接着手动地将患者的眼睛定位到已知中心，可实现晶状体的xy对中。然后可以通过利用光学三角测量或激光和ccd系统(例如micro-epsilonoptoncdt1401激光传感器和/或aculuxlaserrangerlr2-22)的距离测量装置来确定z位置。还可以使用三维观察和测量设备来确定晶状体的x,y和z位置。例如，来自visionengineering的hawk3轴非接触测量系统可用于进行这些确定。可以用于确定晶状体位置的设备的又一个例子是三维测量设备。该设备将包括可观看参考和自然晶状体的照相机，并且还可将包括光源以照亮自然晶状体。这种光源可以是结构化光源，例如被设计成基于几何形状生成三维信息的狭缝照明。此外，可以将一个、两个、三个、四个或更多个光源定位在眼睛周围并且电子激活以在多个平面切片上提供眼睛(特别是角膜和晶状体)的多个视图，平面图像，所述多个平面切片可集成以提供关于那些结构的相对于激光系统的定位和位置信息的数据。

系统的另一部件是激光患者接口207。该接口应提供在该过程中自然晶状体和激光器之间的x,y,z位置保持固定，这包括确定xyz位置的测量步骤和以照射图案传送激光到晶状体的传送步骤二者。接口装置可包含光学透明压模。这种接口的一个例子是吸力环压模，其固定紧靠眼睛的外表面，然后定位紧靠激光光学外壳，从而固定激光器、眼睛和自然晶状体之间的距离。用于三维观察和测量设备的参考标记也可以置于该压模上。此外，在压模的下表面和角膜之间的接口可以是可观察到的，并且这种观察可以用作参考。激光患者接口的另一个例子是具有下环的装置，其具有将接口附接到眼睛的抽吸能力。该接口还具有平底，该平底压靠眼睛，使眼睛的形状变平。该平底由传送激光束并且还优选地(尽管不是必须地)在可见光谱内传送眼睛的光学图像的材料构成。上环具有一结构，该结构用于接合激光光学器件的外壳和/或沿着激光束的路径与激光器相距已知距离并相对于激光器固定的结构。

优选地，接口可为角膜形透明元件，由此角膜与接口直接接触或之间包含接口流体。美国专利申请公开号2010/0022994、2011/0022035和2015/0088175中公开和教导了患者接口装置的示例，其每一个的全部公开内容通过引用并入本文。

美国专利申请公开号2016/0302971、2015/0105759、2014/0378955和美国专利号8,262,646和8,708,491中公开和教导了用于在眼睛上进行激光操作的系统方法和设备，其每一个的全部公开内容通过引用并入本文。

图7中提供了用于进行本发明激光过程的网络系统的实施例。该实施例是一种网络，其中激光手术系统701与wi-fi路由器702通信。这可以通过以太网连接701a或wi-fi连接702a或二者来进行。路由器702依次与卡西尼地形仪(topographer)703、qnap服务器704、打印机705和or显微镜706通信。路由器分别沿着通信路径703a、704a、705a和706a链接到这些装置。这种通信可以通过wi-fi连接，以太网链路，其它自动或数据通信系统以及这些的组合和变化来完成。通过使用usb存储棒707或闪存驱动器708，可以在激光器701和卡西尼地形仪703以及or显微镜706之间交换数据。该网络可以可选地包括在医院或医疗办公室中有用的其它设备，包括个人计算机或移动设备。网络可以下载和/或上传患者的病历到远程服务器。该信息可以包括关于患者虹膜的先前获取数据，并且可以由系统使用以确保扫描的虹膜属于对其制定当前治疗计划的患者。本发明预期了该网络中的设备的组合的其它实施方式。

应注意，并不需要提供或解决作为本发明实施例的主题或与本发明实施例相关的新颖的和开创性的过程、激光操作、激光图案，增强的和改进的视觉、或其它有益的特征和特性的基础理论。然而，在本说明书中提供了各种理论以进一步推进本领域的技术。在本说明书中提出的理论，除非另有明确说明，否则决不限制或缩小所要求保护的发明的保护范围。许多这些理论不是利用本发明所必需或实践的。还应当理解，本发明可以产生新的、并且迄今为止未知的理论来解释本发明的方法、激光图案、激光操作、眼睛的功能、装置和系统的实施方式的功能特征；并且这种以后发展的理论不应限制本发明的保护范围。

除了附图的那些实施方式和本说明书中公开的之外，在本说明书中阐述的装置、系统、激光照射图案、活动和操作的各种实施方式，可以与各种测量、诊断、外科和治疗激光系统一起使用，或在其中使用，或通过其使用。本说明书中阐述的装置、系统、激光照射图案、活动和操作的各种实施方式可以与以下一起使用：将来可开发的其它测量、诊断、外科和治疗系统：现有的测量、诊断、外科和治疗激光系统，其可基于本说明书的教导(部分地)修改；以及其它类型的测量、诊断、外科和治疗系统。此外，在本说明书中阐述的设备、系统、激光照射图案、活动和操作的各种实施方式可以以不同的和各种组合彼此一起使用。因此，例如，本说明书的各个实施例中提供的配置可以彼此一起使用；并且本发明的保护范围不应限制于在具体实施方式、示例中或在具体附图中的实施方式中阐述的具体实施方式、配置或布置。

在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以不同于本文具体公开的其它形式来体现。所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的而不是限制性的。