眼睛建模方法和器械的制作方法
【专利说明】眼睛建模方法和器械
[0001]本申请是申请日为2010年3月26日、名称为“眼睛建模方法和器械”的中国专利申请2010800189988的分案申请。
技术领域
[0002]在此描述的技术涉及眼睛建模(ocular modeling) ο
【背景技术】
[0003]眼科程序通常改变眼睛的一个或更多结构，例如角膜、晶状体或视网膜。有些程序包括移除或代替眼睛的一个或更多结构，或者增加植入体。例如，晶状体置换手术包括移除患者现有的晶状体，并且以新晶状体代替现有晶状体。有些程序，例如激光视力矫正手术不移除或替换患者眼睛的现有结构，或者向眼睛增加植入体，而是使现有结构再成形。不管是进行改变类型(例如移除、替换、插入或变更)，眼睛的光学性能都通过眼睛结构的变更而变更。
【发明内容】
[0004]依照在此参考附加权利要求描述的技术的某些方面，描述这样的器械和方法，从而促进眼睛的一个或更多结构的建模。该结构可为眼睛的角膜、晶状体或任何其他结构。
[0005]依照本发明，提供一种为眼睛的晶状体建模的方法，该方法包含:
[0006]测量眼睛角膜的前形状；
[0007]确定眼睛的角膜的至少一个参数的直接光学测量值，以及眼睛的晶状体的至少一个参数的直接光学测量值；
[0008]确定角膜的折射率；
[0009]修正光学测量值，从而考虑直接光学测量值上的角膜折射率影响；
[0010]测量眼睛的像差；
[0011]通过合并修正的测量值和像差计算晶状体的折射率；以及
[0012]进一步修正晶状体的光学测量值，从而考虑直接光学测量值上的晶状体折射率影响。
[0013]可使用形状层析法或干涉法(topography or interferometery)做直接光学测量。
[0014]优选，眼睛角膜的至少一个参数包含以下至少一个参数:即角膜厚度、后角膜形状、以及从角膜的后面至晶状体的前面的距离，并且眼睛晶状体的至少一个参数包含以下至少一个参数:即前晶状体形状、后晶状体形状、晶状体厚度、以及从晶状体的后面至视网膜的距离。可使用折射计确定角膜的折射率(折射率)。
[0015]优选，通过合并眼睛角膜的直接光学测量值确定角膜的折射率。可使用折射计测量像差。可通过使晶状体的复合折射率和晶状体的光学测量值与眼睛的总复合折射或总复合像差匹配，计算晶状体的折射率。
[0016]直接光学测量值可进一步包含在无晶状体情况下的总的眼睛折射和像差，总的水体积；或者晶状体囊和前房中有流体时的总折射和像差。直接光学测量值可进一步包含从角膜的后面至眼睛的视网膜的距离，在没有眼睛晶状体的情况下测量该距离。直接光学测量值可进一步包含水的体积。直接光学测量值可进一步包含眼睛的像差和从角膜后面至视网膜的距离，其为没有眼睛晶状体的情况下，在晶状体囊和前房中有流体的情况下测量。
[0017]可使用包含一束或更多束激光的激光阵列源测量以下数据:角膜的折射率、晶状体的折射率、以及角膜和晶状体的前和后形状。测量眼睛角膜的前形状可包含:捕捉由激光阵列源在角膜的前表面上产生的一幅或更多幅激光点图案；从经捕捉的图像形成平均图像；以及比较经平均的图像和激光阵列源的激光的间距及布置。
[0018]测量眼睛角膜的后形状可包含:捕捉由激光阵列源在角膜的后表面上产生的一幅或更多幅激光点图案；从经捕捉的图像形成平均图像；以及比较经平均的图像和激光阵列源的激光的间距及布置。
[0019]计算前晶状体形状可包含:捕捉由激光阵列源在晶状体的前表面上产生的一幅或更多幅激光点图案；从经捕捉的图像形成平均图像；以及比较经平均的图像和激光阵列源的激光的间距及布置。
[0020]计算后晶状体形状可包含:捕捉由激光阵列源在晶状体的后表面上产生的一幅或更多幅激光点图案；从经捕捉的图像形成平均图像；以及比较经平均的图像和激光阵列源的激光的间距及布置。可使用不同的图像确定晶状体的折射率，该不同的图像由以下方法确定，即使用出现在前晶状体上的一个激光点，以及出现在后晶状体上的相应点的反射。
[0021]本发明进一步提供一种基于自然晶状体的有效位置确定替代人工晶状体/眼内晶状体(intraocular lens)的最佳位置的方法，所述自然晶状体具有前表面和后表面，该方法包含使用上述为眼睛晶状体建模的方法为自然晶状体的前和后表面建模；将前和后表面推延至交叉点；并且确定最佳位置，从而插入/位于(line)连接所述交叉点的地点。
[0022]本发明进一步提供一种基于自然晶状体的有效位置确定替代人工晶状体的最佳位置的可替换方法，所述自然晶状体具有前表面和后表面，该方法包含:使用上述为眼睛晶状体建模的方法为自然晶状体的前和后表面建模；将前和后表面推延至直径；使用所述直径确定自然晶状体的弧长；以及确定最佳位置，从而位于弧长中点。
[0023]本发明进一步提供一种基于自然晶状体的有效位置确定替代人工晶状体的最佳位置的可替换方法，所述自然晶状体具有前表面和后表面，该方法包含:使用以下数据估计后表面的最佳拟合曲线(fit curve)，即如晶状体表面、晶状体厚度以及如和后晶状体曲率的历史比率。
[0024]依照本发明，其也提供一种用于为眼睛晶状体建模的器械，该器械包含:
[0025]测量眼睛角膜前形状的装置；
[0026]确定眼睛角膜至少一个参数以及眼睛晶状体至少一个参数的直接光学测量值的装置；
[0027]确定角膜的折射率的装置；
[0028]修正光学测量值，从而考虑直接光学测量值上的角膜的折射率影响的装置；
[0029]测量眼睛的像差的装置；
[0030]通过结合/合并经修正的测量值和像差而计算晶状体的折射率的装置；
[0031]进一步修正晶状体的光学测量值，从而考虑直接光学测量值上的晶状体折射率影响的装置。
[0032]确定直接光学测量值的装置可利用层析法或干涉法。眼睛角膜的至少一个参数可包含以下参数中的至少一个:即角膜厚度、后角膜形状、以及从角膜的后面至晶状体的前面的距离，并且其中眼睛晶状体的至少一个参数可包含以下参数中的至少一个:即前晶状体形状、后晶状体形状、晶状体厚度、以及从晶状体后面至视网膜的距离。确定角膜的折射率的装置可包含折射计。确定角膜的折射率的装置可包含用于合并眼睛角膜的直接光学测量值的装置。测量眼睛的像差的装置可包含折射计。计算晶状体的折射率的装置可适合使晶状体的复合折射率和晶状体的光学测量值与总复合折射或眼睛的总复合像差相匹配。直接光学测量值可进一步包含在无晶状体的情况下的总的眼睛折射和像差，总的水体积；或者晶状体囊和前房中有流体时的总折射和像差。直接光学测量值可进一步包含从眼睛的角膜后面至视网膜的距离，在无眼睛晶状体的情况下测量该距离。直接光学测量值可进一步包含水体积。直接光学测量值可进一步包含眼睛的像差和从角膜后面至视网膜的距离，其为没有眼睛晶状体的情况下，在晶状体囊和前房中有流体的情况下测量。
[0033]测量角膜折射率、晶状体折射率以及角膜和晶状体前后形状的装置可包含激光阵列源，激光阵列源包含一束或更多束激光。
[0034]测量眼睛角膜前形状的装置可包含:捕捉由激光阵列源在角膜的前表面上产生的一幅或更多幅激光点图案的装置；从经捕捉的图像形成平均图像的装置；以及比较经平均的图像和激光阵列源的激光的间距及布置的装置。测量眼睛角膜后形状的装置可包含:捕捉由激光阵列源在角膜的后表面上产生的一幅或更多幅激光点图案的装置；从经捕捉的图像形成平均图像的装置；以及比较经平均的图像和激光阵列源的激光的间距及布置的装置。计算前晶状体形状的装置可包含:捕捉由激光阵列源在晶状体的前表面上产生的一幅或更多幅激光点图案的装置；从经捕捉的图像形成平均图像的装置；以及比较经平均的图像和激光阵列源的激光的间距及布置的装置。计算后晶状体形状的装置可包含:捕捉由激光阵列源在晶状体的后表面上产生的一幅或更多幅激光点图案的装置；从经捕捉的图像形成平均图像的装置；以及比较经平均的图像和激光阵列源的激光的间距及布置的装置。
[0035]确定晶状体的折射率的装置可适合使用不同的图像，该不同的图像使用出现在前晶状体上的一个激光点，以及出现在后晶状体上的相应点的反射来确定。
[0036]本发明进一步提供一种基于自然晶状体的有效位置确定替代人工晶状体的最佳位置的器械，所述自然晶状体具有前表面和后表面，该器械包含:
[0037]使用上述为眼睛晶状体建模的本发明器械为自然晶状体的前和后表面建模的装置；
[0038]将前和后表面推延至交叉点的装置；以及
[0039]确定最佳位置，从而位于连接所述交叉点的地点的装置。
[0040]本发明进一步提供一种基于自然晶状体的有效位置确定替代眼内晶状体的最佳位置的器械，所述自然晶状体具有前表面和后表面，该器械包含:
[0041]使用上述为眼睛晶状体建模的本发明器械为自然晶状体的前和后表面建模的装置；
[0042]确定天然晶状体直径的装置；
[0043]将前和后表面推延至直径的装置；
[0044]使用所述直径确定自然晶状体的弧长的装置；
[0045]以及确定最佳位置，从而位于弧长中点的装置。
[0046]本发明进一步提供一种基于自然晶状体的有效位置确定替代人工晶状体的最佳位置的器械，所述自然晶状体具有前表面和后表面，该器械包含:
[0047]使用上述为眼睛晶状体建模的本发明器械为自然晶状体的前和后表面建模的装置；
[0048]使用以下数据估计后表面的最佳拟合曲线(fit curve)的装置，即前晶状体表面、晶状体厚度以及前和后晶状体曲率的历史比率。依照本发明的一方面，提供确定眼内晶状体位置的一种方法。本方法包含使用干涉计确定从角膜的前表面至晶状体的前表面的第一距离。本方法进一步包含修正第一距离，从而考虑角膜的折射率，产生第二距离。本方法进一步包含使用干涉计，确定从晶状体的前表面至晶状体的后表面的第三距离。本方法进一步包含修正第三距离，从而考虑晶状体的折射率。
[0049]依照本发明的另一方面，其提供这样一种方法，该方法包含使用激光阵列源朝着眼睛表面投射一列激光束，因而在眼睛表面上产生激光点图案。本方法进一步包含从激光点图案至少部分确定眼睛表面或者眼睛材料的光学参数。
[0050]依照本发明的另一方面，提供这样一种器械，其包含用于产生多个激光束的激光阵列源，激光阵列源经配置从而将多个激光束投射在表面上，多个激光束在表面上产生激光点图案。该器械进一步包含第一成像装置和第二成像装置，其经配置从而捕捉激光点图案的图像。第一成像装置和第二成像装置关于多个激光束大约对称设置。
[0051]本发明进一步提供至少一个以指令编码的计算机可读存储媒介，该指令当被执行时，完成这样的方法，即从眼睛表面上的激光点图案至少部分确定眼睛表面或眼睛材料的光学参数。
[0052]此外，本发明提供一种使用直接或间接测量确定天然晶状体或晶状体赤道部的三维位置和/或几何形状的方法。如果天然晶状体赤道部可由光学或超声方法获取，可使用直接测量，如果天然晶状体赤道部不可由类似方法获取，则可使用间接测量，并且修正由以下不同引起的失真的测量值，即不同媒介中光和声速的不同，例如光学方法情况下的折射率，以及超声方法情况下的声速。任何间接测量例如都可包括测量、计算和/或以下参数的历史相关，即前晶状体曲率、后晶状体曲率、晶状体厚度和/或晶状体直径与天然晶状体赤道部的三维位置和形状的相关。任何使用光方法的测量都可包括这样的技术，其包括但不限于以下光技术的组合和交换，即浦肯野成像、沙伊姆弗勒成像、干涉法、光学相干层析技术、像差和/或量测折射法。
[0053]应明白，可在手术之前或手术期间通过测量而确定位置。这些测量值可包括:从角膜的前表面至晶状体的前表面的第一距离；从角膜的后表面至晶状体前表面的第二距离；从晶状体的前表面至晶状体的后表面的第三距离；从晶状体的后表面至视网膜的前表面的第四距离；从视网膜的前表面至视网膜的后表面的第五距离。
[0054]当确定几何形状时，可获取以下测量值，其包括:角膜前表面的第一曲率；角膜后表面的第二曲率；晶状体的前表面的第三曲率；晶状体的后表面的第四曲率；视网膜的前表面的第五曲率；视网膜的后表面的第六曲率。
[0055]应明白，由于光学像差，这些测量值将变化。本发明也可包括对于任何/所有测量值失真的修正，并且可包括使用上述至少一种方法，使用历史均值或计算声速或折射率。
[0056]应明白，本发明提供一种在手术前，或手术期间确定三维眼睛晶状体位置的方法，以及所述实施例的任何组合和交换。依照一个实施例，本方法可包含将前和后表面推延至交叉点以及确定最佳位置，从而在第二实施例中位于连接所述交叉点的地点；确定天然晶状体直径，并将前和后表面推延至直径的，因此使用所述直径确定自然晶状体的弧长，以便在第三实施例中确定最佳位置，从而位于弧长中点；使用以下数据估计后表面的最佳拟合曲线，即前晶状体表面、晶状体厚度以及前和后晶状体曲率的历史比率，和/或天然晶状体的直径。
[0057]可在手术之前，和/或在手术期间通过注入固定量的流体而执行确定天然晶状体的直径。可在手术之前，尤其是例如如果晶状体视觉不透明而移除该晶状体之后，执行确定晶状体的后曲率和/或从角膜的后表面至晶状体后表面的距离。
[0058]应明白，本发明可包含改变预测眼膜图像，并且可包含一些或所有的上述光学方法；除了计算光(像)源的坐标之外；随着光穿过连续界面而计算每个眼睛表面上光源的坐标；计算这样的坐标，在该坐标上，光源到达关于视网膜的中心(中心凹)的视网膜后表面；改变以下参数的任何交换和组合，即折射率、晶状体或任何眼睛表面的距离和/或曲率，从而实现期望的眼膜图像。
[0059]在此使用的光学参数可为眼睛表面的形状。该光学参数也可为从一个眼睛表面至另一个眼睛表面的距离。该光学参数可为眼睛材料的折射率。眼睛表面可为第一眼睛表面。改变预测眼膜图像也可包含:将该列激光束集中至第二眼睛表面上的一点，同时在第一眼睛表面上形成激光点图案。本方法也可包含:通过第一成像装置捕捉激光点图案的第一图像，以及通过第二成像装置捕捉激光点图案的第二图像。本方法也可包含通过合并第一图像和第二图像而产生组合图像。从激光点图案至少部分确定光学参数可包含从组合图像至少部分确定该光学参数。组合图像可为第一图像和第二图像的平均，并且其中光学参数可为眼睛表面的形状。
[0060]组合图像可与第一图像和第二图像不同，并且其中该光学参数为眼睛材料的折射率。第一成像装置和第二成像装置可关于该列激光束大致对称设置。
[0061 ] 本发明的器械可进一步包含至少一个处理器，其经配置从而接收来自第一