眼睛建模方法和器械的制作方法_4

文档序号:8450611阅读:来源:国知局
,例如使用上述参考 Dubbelman (The Thickness of the Aging Human Lens Obtained fromCorrected Scheimpflug Images)和 Rosales (Scheimpflug quantitative imaging of thecrystalline lens and intraocular lens)中所述的技术,或者任何其他适当的技术。在有些实施例中,移除患者的晶状体后,注入晶状体囊和前房中的流体体积可分别大约等于患者的晶状体和水的体积。416的确定可适当考虑任何该关系。
[0126]在418,方法400继续,对来自405e和405f的测得值作其对于在416确定的晶状体折射率的依赖的修正。可使用上述参考Dubbelman (The Thickness of the AgingHuman Lens Obtained from Corrected Scheimpflug Images)和 Drexler (Investigat1nof dispers1n effects in ocular media by multiple wavelength partial coherenceinterferometry)中所述的技术,或者使用任何其他适当的技术完成该步骤。因而,应明白,动作416和418可相互依赖,其在于416确定的晶状体折射率可取决于以下参数,即晶状体厚度、以及从晶状体的后表面至视网膜的距离,而测得的晶状体厚度以及从晶状体的后表面至视网膜的距离的值可依次取决于晶状体的折射率。因而,可重复任何次数动作416和418,从而提供由这些动作确定的数值的期望精度。然后,在412,可组合方法400期间确定的任何两个或更多参数值,从而确定角膜和晶状体的前和后表面的形状和位置。与方法300一样,应明白,方法400是这样的顺序的非限制性例子,图解的动作可依该顺序执行。然而,也可能有其他顺序,并且可平行执行一个或更多动作,因为本方法不限于该方面。
[0127]虽然方法300和400图解了利用不同仪器从而测量形状和折射率的方法200的非限制性实施,但是不是方法200的所有实施都限于该方面。例如,如上所述,依照有些实施例,方法200可使用这样的器械实施,该器械集成了干涉计、层析计和折射计的功能或任何其他功能。依照在此描述的技术的一方面,器械包含激光阵列源,使用后者从而测量表面形状和折射率。在图5中与图1中的眼睛100 —起图解该器械的一个非限制性例子。
[0128]如图所示,器械500包含光线跟踪器械502。光线跟踪器械502包含激光阵列源504,其产生一列激光束505a、505b...505η。另外,光线跟踪器械502包含基准光束发生器506以及干涉计源508,前者用于产生基准点光束507 (在此可替换地成为“固定激光”),后者用于产生干涉信号509。光线跟踪器械502中也可包括多个成像装置510a和510b。另外,可包括各种光学组件,用于引导/控制由器械502产生的各种光学信号,例如元件512 (如下所述,在有些情况下其可为透镜和/或反射镜)和光束分离器514a和514b。应明白,也可包括其他的光学组件,因为在此描述的器械不限于使用任何具体的光学组件引导/控制光学信号。器械500可进一步包含一个或更多处理器516,其親合器械502,从而接收并处理来自器械502的信号。依照有些实施例,处理器516可利用光线跟踪软件,或如下进一步所述的任何其他适当的处理技术。虽然未示出,但是器械502中可任选地包括虹膜识别技术,例如促进通过视觉轴的测量的重复性。
[0129]激光阵列源504可产生一列激光束505a、505b-505n,可将该激光束投射在眼睛100上。如下进一步详细描述,视需要,该列可经控制从而聚焦在眼睛的具体表面上,虽然不是所有的实施例都限于该方面。该列激光束505a、505b-505n可在其接触的每个表面上都产生激光点图案。图案的点之间的间距可用于确定图案所出现的表面的形状。点之间的间距也可用于确定该列激光束505a、505b...505η所穿过的眼睛材料的折射率。
[0130]激光阵列源504可包含任何数目的激光束505a…505η。具有大量光束的一列激光束可在基于相应于该列的激光点图案确定表面形状和折射率时提供更高的精度。然而,在此描述的实施具有激光阵列源的器械的各个方面不限于使用任何数目的激光束。依照有些实施例,激光阵列源504产生至少十二束激光束。依照一个实施例,激光阵列源产生十六束激光束。依照有些实施例,激光阵列源产生16-256束激光束
[0131]同样,激光阵列源504不限于产生任何具体数目的激光束。
[0132]激光束可具有任何适当的尺寸(例如直径)和横截面形状。依照一个实施例,激光束的直径尽量小(例如,小到可被成像装置510a和510b探测),其可促进在该列中包含大量的激光束。依照有些实施例,激光阵列可具有严格的点扩散函数。激光束可具有圆形横截面、椭圆形横截面、星形横截面、六边形横截面、或者任何其他适当的横截面。因此,应明白,在此描述的激光不限于具有任何具体的横截面形状。
[0133]激光束505a…505η可具有任何适当的波长。如将进一步所述,有些是用激光阵列测量的眼睛参数值可取决于该激光阵列的波长,以便测得值可经修正从而考虑其对波长的依赖。另外,通过利用多个波长(例如具有可变波长激光的激光源),可收集各种激光波长的另外的数据点,其可增加是用该激光阵列的折射率和形状的计算精度。例如,利用多个波长可能产生作为波长函数的折射率图。依照有些实施例,激光阵列可包括具有红外波长的激光,可使用该激光从而确定激光对其有重大影响的眼睛表面的表面温度的大概数值。依照有些实施例,该列激光束可包含两种或更多不同波长(例如红和绿波长)的激光束。然而,激光束505a…505η不限于具有任何具体的波长。依照有些实施例,激光具有短脉冲,从而促进提高激光阵列的分辨率。
[0134]依照一些实施例,可在眼睛上扫描该列激光束。在该实施例中,可使用任何适当的扫描时间。使用更短的持续扫描时间可降低利用该激光阵列测量中的眼睛运动的影响。
[0135]依照一个实施例,激光阵列源可调整,例如允许其关于眼睛100呈现不同的角度。通过从不同的角度将激光束投射到眼睛上,与将激光阵列源固定于单一位置相比,可收集另外的数据点。依照有些实施例,可依照沙伊姆弗勒原理设置并定角度激光阵列源和成像装置,虽然不是所有的实施例都限于该方面。
[0136]如上所述,该列激光束505a…505η可被引导至眼睛100的一个或更多表面上,例如角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面、视网膜或任何其他表面,引起这些表面上的激光点图案。可使用元件512和激光分离器514a和514b,从而控制激光束505a…505η影响眼睛的哪些表面,并且控制该激光束是否在这些表面上聚焦。例如,元件512可包含这样的透镜(例如非球面透镜),用于校准和/或会聚该列激光束505a…505η,例如如下进一步所述,将该列激光束聚焦在一个眼睛表面的单一点上。通过在眼睛的不同表面上会聚该列,就可收集不同的数据点,用于如下所述确定折射率和形状。使用该另外的数据点可增加折射率和形状的经确定数值的精度。虽然元件512可包含一个或更多透镜,但是其可替换地或另外可包含反射镜,在有些情况下该反射镜可为可变形反射镜,从而引导激光束505a…505η。
[0137]成像装置510a和510b可经配置并且用于捕捉由该列激光束505a…505η引起的,眼睛100的一个或更多眼睛表面上的激光点图案的图像。依照一个实施例,成像装置510a和510b可被在激光阵列的相对侧基本对称设置(例如,在右侧和左侧,顶部和底部,等等)。在有些实施例中,关于激光阵列对称设置成像装置可引起这样的结果,即成像装置被关于激光阵列源对称设置。另外,成像装置510a和510b可与眼睛100基本等距。
[0138]依照一些实施例,成像装置510a和510b可依照沙伊姆弗勒远离而设置。虽然成像装置510a和510b捕捉作为从不同角度成像图案引起的眼睛表面上的任何激光点图案的稍微不同图像,但是由两个成像装置捕捉的图像可经组合,从而确定眼睛表面的形状和/或眼睛材料的折射率。
[0139]依照一个实施例,成像装置510a和510b捕捉的同一激光点图案的图像的平均可产生这样的平局图像,可通过其确定图案所出现的表面的形状。该平均图像可基本相应于这样的图像,其将在以下情况下将被设置在激光阵列源504点的单一成像器捕捉,即如果可能将成像装置设置在该点,而激光阵列源不妨碍成像装置的视野。可从平均图像通过以下过程确定表面的形状,即适当处理平均图像的激光点之间的距离,并且比较平均图像中的距离与激光束在激光阵列源504的分离距离。依照有些实施例,使用最邻近点之间的距离。依照可替换实施例,使用单一点和阵列中每个其他点之间的距离。也可能有其他技术。依照一个实施例,光线跟踪软件(例如,任何上述类型,或任何其他适当的光线跟踪软件)可执行该处理。依照另一非限制性实施例,可使用以下文献中所述的技术,即PreussnerP, Wahl J, Kramann C.Corneal model.J Cataract Refract Surg 2003 ;29:471-477,其全部内容包括在此以供参考。
[0140]依照一个实施例,取得成像装置510a和510b捕捉的同一激光点图案的图像之间的差异可产生这样的差异图像,可通过其确定材料的折射率。例如,可通过把成像装置510a捕捉的图像从成像装置510b捕捉的图像减去而产生差异图像,反之亦然。依照一个实施例,该列激光束可大致聚焦在第一位置(例如,在第一眼睛表面上)的一点,而该列激光束在第二位置(例如,在第二眼睛表面上)形成激光点图案。可通过认识第一和第二位置之间的距离,并且然后处理第二位置上的图案差异图像中的激光点图案的激光点之间的距离而确定分隔第一和第二位置的材料的折射率。以下进一步详细描述一个例子。
[0141]成像装置510a和510b可为任何适当类型的成像装置。依照一个实施例,成像装置510a和510b为CXD成像器。然而,其可替换地为CMOS成像器,或任何其他适当类型的成像装置。依照有些实施例,成像装置510a和510b固定,以便其在器械500运行期间不移动。与利用转动或其他方式移动的相机的系统相比,器械500可通过该方式简化。依照有些实施例,成像装置可为光场相机。成像装置也可产生静止帧或视频图像,因为在此描述的各方面不限于该方面。
[0142]成像装置510a和510b可具有任何适当的分辨率。更高的分辨率可在确定眼睛的表面上的激光点位置时提供更高的精度,并且因此在有些实施例中适合。另外,具有足够高分辨率的成像装置使得能够使用单一反射激光束的放大图像,从而作为点扩散函数或用于该反射束的小颗粒光散射值的代替。
[0143]应明白,可在不同实施例中使用任何数目的成像装置。例如,虽然图5示出两个成像装置,但是有些实施例可使用可转动的单一成像装置。依照另一实施例,可使用四至十六个成像装置。也可能有其他数目。使用大量的成像装置可提高可被收集的数据的速度。可在眼睛的任何适当距离上和/或相对彼此的角度上设置成像装置。依照一个实施例,可在相对于眼睛的超过一个位置或角度设置一列成像装置(例如,包括成像装置510a和510b,以及另外的成像装置),其可允许计算眼睛反射的光线的向量的集中化和三角化。依照一个实施例,可通过基本圆形的构造布置六个成像装置。依照一个实施例,器械500可包含一列成像装置,包括成像装置510a和510b,可使用该列从而获得像差测量值。
[0144]源506可为折射计、像差计或任何产生适当的基准光束的适当源。基准光束可为成像装置510a和510b提供基准点,并且也可或可替换地在与器械相互作用时向患者提供参考。
[0145]如上所述,光线跟踪器械502进一步包含干涉计源508,其可用于测量眼睛100的距离/厚度。依照一个实施例,干涉计源508是单波长低或部分相干干涉计,以便干涉信号509可为单波长低或部分相干干涉信号。然而,不是所有的实施例都限于该方面,例如,干涉计源508可为多波长低或部分相干干涉计。可设置干涉计源508,以便干涉信号509由光束分离器514b分离,其中部分分离光束传至眼睛100。也可能有干涉计源508的其他构造。
[0146]依照一些实施例,激光阵列源和/或干涉计源可经配置,以便在眼睛100的视觉轴上集中具有其光学信号的测量值。依照可替换实施例,可配置激光阵列源和/或干涉计源,以便在眼睛100的几何轴上集中具有其光学信号的测量值。因此,应明白,可能有各种构造。
[0147]处理器516可通过连接518耦合光线跟踪器械502,从而由光线跟踪器械502接收输出。该信号可为成像装置510a和510b和/或干涉计源508的输出。处理器可执行任何适当类型的处理,例如产生来自成像装置510a和510b的上述平均图像、来自成像装置510a和510b的差异图像、执行捕捉图像的激光点之间的距离的计算、执行计算从而确定折射率、执行计算从而确定表面的形状、执行计算从而确定距离/厚度、或任何其他适当类型的处理。因此,处理器516可为任何适当类型的处理器。依照有些实施例,可使用超过一个处理器。依照有些实施例,处理器可集成光线跟踪器械502,而在其他实施例中,其可为不同的装置。
[0148]依照一些实施例,处理器516也可控制光线跟踪器械502。例如,处理器可控制基准光束源、激光阵列源、以及干涉计源中一个或更多组件的运行。处理器516可向这些组件发送命令或指令,指导其如何运转。然而,不是所有的实施例都限于具有展示控制光线跟踪器械502的功能的处理器。
[0149]依照一些实施例,处理器516可操作光线跟踪软件。依照有些实施例,处理器516可执行上述关于方法200所述的任何处理动作,并且在有些实施例中,可组合眼睛的参数,从而作为形成作为输出520的眼睛的一个或更多结构的模型。器械500和/或光线跟踪器械502在有些非限制性实施例中可为独立桌上型装置。依照其他实施例,其中器械500及光线跟踪器械502其中之一或两者可为手持装置。依照另一实施例,其中之一或两者可被包含进手术显微镜。也可能有其他构造。
[0150]现在关于图6A-6E和7A-7E描述激光束列505a…505η的操作的一些非限制性例子。应明白,这些仅为非限制性例子。
[0151]图6Α图解了激光阵列构造的这样一个非限制性例子,其关于眼睛100的角膜和晶状体的前和后表面。如图所示,激光阵列605包含多个激光束,在该非限制性例子中为十三个(虽然从图6A总不可见其所有),其穿过聚光透镜612到达角膜的前表面114a。然后,激光束继续到达角膜的后表面114b,并且大致会聚在晶状体前表面116a上的一点。图6B-6E示出角膜和晶状体的前和后表面上的
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