本披露涉及眼科手术和手术设备，更具体地涉及在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间处理和呈现图像的系统和方法。
相关技术说明
在眼科学中，每年对数万名患者的眼睛和附属视觉结构进行眼科手术以拯救和改善视力。然而，鉴于视力对于眼睛中的即使是很小的变化的敏感性以及许多眼结构的微小的和微妙的性质，眼科手术是难以进行的，并且即使是微小的或是不常见的手术错误的减少或手术技术的准确性的适度改善也可以在手术后对患者的视力产生巨大影响。
一种类型的眼科手术，屈光眼手术，用于矫正各种视力问题。一种常见的这种屈光手术被称为lasik(激光辅助原位角膜磨镶术)，并且用于矫正近视和远视、散光或更复杂的屈光不正。其他眼科手术可以矫正角膜缺陷或其他问题。例如，光治疗性角膜切削术(ptk)可以用于单独地或与lasik结合去除病变的角膜组织或角膜不规则性。另一种常见的眼科手术是去除白内障。
在lasik、ptk、白内障手术和其他眼科手术期间，通常在诸如角膜基质或晶状体之类的眼睛内部部分上而不是在眼睛表面上进行矫正性手术。这种做法倾向于通过使矫正性手术针对眼睛的最有效部分、通过保持角膜的外部保护部分大体上完整以及出于其他原因来改善手术结果。
可以以各种方式进入眼睛的内部部分，但是频繁进入牵涉到切削角膜中的膜瓣或以其他方式切削角膜。通常通过形成聚焦的超短脉冲的飞秒激光来进行角膜切削，消除了与较慢的激光相关的周围组织的附带损伤以及与诸如刀片之类的机械切削器械相关的并发症。因此，飞秒激光可以用于在微观水平上切开组织。
飞秒激光眼科手术通常包括对接、成像、分析以及激光治疗。
在对接期间，将患者的眼睛对接至吸附锥体，以便提供压力以使患者的角膜变平(被称为扁平化)并将其保持在激光治疗的位置。不会使角膜变平的弯曲锥体也可以用于对接过程。对接是敏感的过程，并且吸附锥体的正确放置对于成功的飞秒激光眼科手术是重要的。然而，当前通常通过使用者的视觉检查来引导吸附锥体的正确放置，这取决于经验和感知。
技术实现要素：
本披露提供了一种用于飞秒激光眼科手术的系统。所述系统包括：吸附锥体，控制装置，所述控制装置可操作用于使所述吸附锥体沿z方向上下移动；测量装置，所述测量装置可操作用于测量所述吸附锥体在所述z方向上的位置并生成与测量位置有关的数据；处理器，所述处理器可操作用于处理与所述吸附锥体的测量位置有关的数据，以基于所述吸附锥体在所述z方向上的位置来创建图形表示、直方图或其他图形；以及显示器，所述显示器可操作用于当从所述处理器发送所述图形表示、直方图或其他图形时接收所述图形表示、直方图或其他图形，并且在飞秒激光眼科手术期间呈现所述图形表示、直方图或其他图形。
在除非明确排除、否则可以彼此组合的另外的实施例中：所述测量装置包括挡光板、开关、距离测量装置或其组合；所述显示器包括屏幕、平视显示器或其组合，所述处理器可操作用于实时创建所述图形表示、直方图或其他图形，并且所述显示器可操作用于实时呈现所述图形表示、直方图或其他图形；所述处理器可操作用于处理与所述测量位置有关的信息数据，以基于所述吸附锥体在所述z方向上的位置来创建图形表示、直方图或其他图形中的至少两个，并且所述显示器可操作用于同时显示所述图形表示、直方图或其他图形中的至少两个；所述显示器呈现包括对应于所述吸附锥体在所述z方向上的至少一个阈值位置的阈值标记的图形表示；所述至少一个阈值位置包括静止阈值位置、低接触阈值位置、高接触阈值位置、理想工作区域阈值位置、以及z向限位止动阈值位置；所述显示器呈现包括对应于所有所述阈值位置的阈值标记的图形表示；当所述吸附锥体到达所述z向止动阈值位置时，所述显示器呈现警告指示；所述处理器进一步可操作用于确定所述吸附锥体何时到达z向止动阈值位置、并且当所述吸附锥体到达所述z向止动阈值位置时停止所述吸附锥体在所述z方向上的进一步向上移动；所述处理器进一步可操作用于创建眼睛的扁平化的图形表示，并且所述显示器进一步可操作用于呈现眼睛的扁平化的图形表示；所述系统进一步可操作用于记录所述吸附锥体随时间变化的测量位置，并且所述处理器进一步可操作用于创建所述吸附锥体随时间变化的测量位置的直方图，并且所述显示器进一步可操作用于呈现所述吸附锥体随时间变化的测量位置的直方图；并且所述处理器进一步可操作用于根据所述吸附锥体的测量位置而创建对搁置在眼睛上的负载进行描绘的图形表示、直方图或其他图形。
本披露还提供了一种在飞秒激光眼科手术中对接吸附锥体的方法。所述方法包括：使用测量装置来测量所述吸附锥体在z方向上的位置，使用所述测量装置来生成与所述吸附锥体的测量位置有关的数据，用处理器来处理与所述吸附锥体的测量位置有关的数据，以创建所述吸附锥体在所述z方向上的位置的图形表示、直方图或其他图形，并且将所述图形表示、直方图或其他图形从所述处理器发送至呈现所述图形表示、直方图或其他图形的显示器。
在除非明确排除、否则可以彼此组合的另外的实施例中：所述吸附锥体在所述z方向上的位置可以在所述吸附锥体在所述z方向上的至少一个阈值位置处测量；所述至少一个阈值位置包括静止阈值位置、低接触阈值位置、高接触阈值位置、理想工作区域阈值位置、以及z向限位止动阈值位置；当所述吸附锥体到达所述z向止动阈值位置时，所述显示器呈现警告指示；当所述吸附锥体已经到达所述z向止动阈值位置时，所述吸附锥体在所述z方向上的向上移动停止；所述吸附锥体随时间改变位置，所述处理器进一步处理与所述吸附锥体随时间变化的测量位置有关的数据以产生所述吸附锥体随时间变化的测量位置的直方图，并且所述显示器显示所述直方图；所述处理器使用与所述吸附锥体的测量位置有关的数据来确定搁置在眼睛上的所述吸附锥体的负载，并创建描绘该负载的图形，所述图形被发送至所述显示器并由所述显示器呈现。
以上系统可以与以上方法一起使用，反之亦然。另外，本文中描述的任何系统可以与本文中描述的任何方法一起使用，反之亦然。
附图说明
为了更加完整地理解本发明及其特征和优点，现在结合附图参考以下描述，这些附图并未按比例绘制，其中相同的附图标记表示相同的特征，在这些附图中：
图1是用于飞秒激光眼科手术的对接设备的示意性表示；
图2是用于飞秒激光眼科手术的系统的元件的示意性表示，包括诸如图1的对接设备；
图3a是吸附锥体在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间的示意性表示；
图3b是图3a的吸附锥体在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间相对于图3a在z方向上移动的示意性表示；
图3c是图3b的吸附锥体在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间相对于图3b在z方向上移动的示意性表示；
图4是示出了对应于吸附锥体在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间的位置的阈值标记的图形表示；
图5是示出了吸附锥体在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间在z方向上的位置的直方图；
图6是包括角膜在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间的变化形状的扁平化的图形表示；
图7是在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间、根据吸附锥体在z方向上的位置而得到的吸附锥体作用在眼睛上的负载的图形表示；
图8是示出了在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间、根据吸附锥体在z方向上的位置而得到的吸附锥体作用在眼睛上的负载的条形图；并且
图9是用于在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接的方法的流程图。
具体实施方式
在以下说明中，通过举例的方式对细节进行阐述以便于讨论所披露主题。然而，对于本领域普通技术人员而言明显的是，所披露的实施例是示例性的并且不是所有可能的实施例的穷举。
本披露提供了用于在飞秒激光眼科手术中将吸附锥体对接在眼睛上的系统和方法。所述系统在对接期间测量吸附锥体的位置，处理与测量位置有关的数据，并且基于测量位置而呈现图形表示或直方图，所述图形表示和直方图两者都可以伴随其他表示，诸如在对接期间的其他图形或角膜扁平化的图形表示。
在本披露中，z方向上的“更低”、“下”和“向下”是指更靠近患者眼睛的移动或位置。z方向上的“更高”、“上”和“向上”是指进一步远离患者眼睛的移动或位置。
图1是用于飞秒激光眼科手术的对接设备100的示意性表示。如所示出的，典型的对接设备100包括吸附环103，所述吸附环被吸附至患者眼睛101，其中患者接口104适配在吸附环103内。一系列的两个真空部，即第一真空部105和第二真空部106，附接至吸附环并用于在适当的时间吸附至患者眼睛101。
在对接期间，将吸附环103吸附至患者的眼睛101，使得吸附环与眼睛101接触。一旦吸附环103已经正确地定位在眼睛101上，将第一真空部105打开以提供初始吸附。对接设备100进一步包括配合到吸附环103中的吸附锥体107。吸附锥体包括平坦的玻璃板102。吸附锥体107可以通过控制装置108在z方向上降低到吸附环103内的患者接口104中，直到平坦的玻璃板102与眼睛101接触。可替代地，吸附锥体107可以保持静止，而患者眼睛101朝向吸附锥体107向上移动。这可以例如通过使患者朝向吸附锥体107向上移动而完成。一旦吸附锥体107的玻璃板102与眼睛101接触，则吸附锥体107可以与眼睛101一起在z方向上向上移动，以提供与患者眼睛101的不同水平的接触，直到吸附锥体107到达z方向上的阈值点。在到达此阈值点之后，接通第二真空部106，并且通过吸附至吸附环103而将吸附锥体107牢固地附接至眼睛101。这种与眼睛101的牢固附接提供足够的压力以使患者眼睛101的角膜变平，这是因为角膜的全部或一部分位于吸附环103内，这一过程被称为角膜的扁平化。一旦发生扁平化，则对接完成。
在对接期间正确放置吸附锥体对于成功的眼科手术是重要的。然而，在现有系统中，使用者被迫依靠经验和感知来正确地对接吸附锥体，这使其更难以达到正确放置并导致更多的放置错误。本披露提供了用于飞秒激光眼科手术的系统，其中所述系统包含诸如上述对接设备之类的对接设备、以及用于在对接期间测量吸附锥体在z方向上的位置的测量装置。所述测量装置可以包括或连接至处理器，所述处理器使用测量位置来创建吸附锥体在z方向上的位置或相对于角膜或相对于眼睛上的另一参考点的位置的图形表示、直方图或其他图形，或创建诸如眼睛上的吸附锥体的负载或角膜扁平化的负载之类的与测量位置有关的数据的图形表示、直方图或其他图形。可以在飞秒激光眼科手术期间实时呈现这些图形表示、直方图或其他图形中的一个或多个。另外，单个图像或显示器可以包括这些项目中的一个以上的项目。例如，单个图像可以包括图形表示和直方图两者。
现在参照图2，提供了用于飞秒激光眼科手术200的系统的元件的示意性表示，包括诸如图1的对接设备之类的对接设备100。这种系统可以用于测量吸附锥体107在z方向上的位置，并且其可以使用测量位置以基于测量位置而呈现图形表示、直方图或其他图形。如所示出的，所披露的对接设备包括：吸附锥体107；控制装置108，所述控制装置用于使吸附锥体107沿z方向上下移动；测量装置201，所述测量装置测量吸附锥体107的位置；处理器202或等效编程处理装置，其被包括在测量装置201中或连接至所述测量装置，并且其处理与测量位置有关的数据以创建吸附锥体107在z方向上的位置的图形表示、直方图或其他图形或者基于吸附锥体在z方向上的位置而创建图形表示、直方图或其他图形，并且其将图形表示、直方图或其他图形发送至显示器。显示器可以是屏幕203或平视显示器204的形式。所述系统可以将吸附锥体107在z方向上的位置的图形表示、直方图或其他图形或者将基于吸附锥体在z方向上的位置的图形表示、直方图或其他图形实时呈现给使用者，使得使用者可以使用控制装置108来相应地调节吸附锥体107的位置。实时可以意味着小于半秒、小于一秒、或者小于基于视觉信息的控制装置108的使用者正常反应时间。
测量装置201可以包括挡光板、开关、以及用于测量吸附锥体107在z方向上的位置的距离测量装置。作为非限制性实例，距离测量装置可以具有高分辨率，这是因为吸附锥体107在z方向上的可接受的可移动总距离在毫米或厘米的量级上。作为非限制性实例，挡光板和开关可能仅能够在离散位置处测量吸附锥体位置或以其他方式对吸附锥体位置做出反应。测量装置201还可以测量眼睛、角膜、眼睛中的另一参考点、或甚至外部参考点的位置。然后，处理器202可以使用所测量的一个或多个位置来创建吸附锥体107与眼睛101相比在z方向上的位置的图形表示，或者执行产生直方图或其他图形的计算或其他处理功能。
图3a、图3b和图3c提供了吸附锥体107在眼睛101上进行对接期间在z方向上从位置301通过一系列位置302、303、304和305中的至少几个位置的运动的示意性表示300。在图3a中，吸附锥体107位于位置302。在图3b中，吸附锥体107已经在z方向上向上移动至位置303。在图3c中，吸附锥体107已经在z方向上向上移动至位置305。患者眼睛101的a部分也在z方向上向上移动。
参照图1、图2和图3，当吸附锥体107首先降低到吸附环103中时，其移动至静止位置301，在此其与眼睛101接触。一旦吸附锥体107处于静止位置301处而与眼睛101接触，则吸附锥体在z方向上的位置可以通过测量装置201来测量，所述测量装置将z方向上的测量位置发送至处理器202，然后所述处理器使用与z方向上的测量位置相关的数据以创建吸附锥体107在z方向上的位置的图形表示，所述图形表示在显示器203/204上呈现给使用者，如参照图4进一步描述的。
接下来，吸附锥体107通常与患者眼睛101一起在z方向上向上移动。当在z方向上向上移动时，吸附锥体107可以到达多个阈值位置。手术系统200可以测量何时到达每个阈值位置、并且呈现相关信息，诸如图形表示300上的阈值标记。所述呈现可以是实时的。
具体地，当吸附锥体107与眼睛一起向上移动时，其到达位置302，在此与眼睛101的接触被认为是低接触。当经由测量装置201测量此位置时，显示器203/204将显示出吸附锥体107处于与眼睛101的低接触位置或“ec低”。吸附锥体107在此阈值位置处的示意性表示如图3a所示。
然后，吸附锥体107继续在z方向上向上行进，直到测量装置201测量到吸附锥体107已经到达与眼睛的高接触位置303(或“ec高”303)，这也被呈现。吸附锥体107在此阈值位置处的示意性表示形如图3b所示。第二真空部106自动接通或由于使用者激活而接通，并且吸附锥体107通过吸附至吸附环103而牢固地附接至眼睛101，所述吸附环已经通过来自于第一真空部105的吸力而吸附至眼睛101。一旦吸附锥体107到达位置303、并且第二真空部106启动，则会发生角膜的扁平化。然后，吸附锥体107可以在位置304内继续向上移动，其以阴影区域而不是线来表示，这是因为在该范围内在z方向上的任何位置都是可接受的位置。位置304被称为理想工作区域，在此眼睛101上有足够的压力用于扁平化，但压力不足以挤压眼睛。随着吸附锥体107在理想工作区域位置304内继续向上移动，吸附锥体107在z方向上的位置可以实时呈现给使用者。如果吸附锥体107在z方向上向上移动超过理想工作区域位置304，则存在太大的压力可能挤压眼睛101的危险。因此，阈值限位位置305(被称为z向限位止动)被定义在z方向内。吸附锥体107在此阈值位置处的示意性表示如图3c所示。当测量装置201测量到吸附锥体107已经到达此位置305时，这也经常是实时呈现的。使用者或系统应该停止z方向上的所有进一步的向上移动。系统200可以进一步防止z方向上的进一步的向上移动，特别是如果处理器202连接至控制装置108时。不是仅当吸附锥体107已经到达z向限位止动位置305时停止进一步向上移动，而是系统也可以配置成用于自动保持吸附锥体107仍处于理想工作区域304内的限定位置。
图4是图形表示的示例性屏幕显示器400，示出了如图3所描绘的吸附锥体107在飞秒激光眼科手术中在眼睛101上进行对接期间的位置。如所示出的，屏幕显示器400提供了吸附锥体107的图形表示401、以及对应于阈值位置302至305的图形表示阈值标记403至406。随着吸附锥体107在对接期间在z方向上向上或向下移动，吸附锥体的图形表示401将会经由相应的图形阈值标记而显示实际的吸附锥体107何时到达阈值位置。当吸附锥体107已经到达与眼睛101的低接触阈值位置302(“ec低”)时，显示器400将会显示吸附锥体在阈值标记403处的图形表示401。当吸附锥体107到达与眼睛101的高接触阈值位置303(“ec高”)时，显示器400将会显示吸附锥体在阈值标记404处的图形表示401。在此阈值位置，吸附锥体107已经到达理想工作区域304，并且将启动第二真空部106以提供用于角膜扁平化的吸附。当吸附锥体107保持在理想工作区域304内时，显示器400将会显示吸附锥体位于阈值标记406内的图形表示401。如果吸附锥体107已经到达z向限位止动阈值位置305，则显示器400将会显示吸附锥体位于阈值标记405处的图形表示401。此外，可以出现诸如闪光灯、图形表示的全部部件或一个部件的颜色变化、或者显示器400上的文本消息之类的警告指示器。
图形表示401可以同时呈现多于一个阈值标记403至406。例如，其可以同时呈现所有阈值标记403至406，如图4所描绘的。然而，图形表示401也可以仅呈现一个阈值标记，诸如最接近吸附锥体的测量位置的阈值标记。图形表示401还可以仅同时呈现阈值标记403至406的子集。例如，其可以呈现最近通过的阈值标记以及下一个接近的阈值标记，或者其可以呈现最接近测量位置的阈值标记以及其他重要阈值标记，诸如对应于z止动位置的阈值标记405。如果没有同时显示所有阈值标记，则随着吸附锥体在z方向上移动，被显示的那些阈值标记中的一个或多个可以在手术期间随时间改变。
利用测量装置201进行的测量也可以用于构造直方图500，示出了吸附锥体在飞秒激光眼科手术中在眼睛上进行对接期间在z方向上的位置，如图5中所示。为了构造这样的直方图，记录与测量位置有关的数据，使得直方图指示吸附锥体107随时间变化在z方向上移动。直方图可以实时更新或在治疗结束时显示为静态直方图。
除了用于在角膜上进行对接期间呈现吸附锥体107在z方向上的位置之外，由测量装置201测量的位置还可以用于确定在对接和启动期间角膜的弯曲界面和角膜的扁平化程度。这种信息也可以实时呈现。
现在参照图6，描绘了角膜在飞秒激光眼科手术中的对接期间的扁平化600。如所示出的，在与患者眼睛101初始接触之后，随着吸附锥体107在z方向上向上移动时，角膜的形状随着吸附锥体在z方向上向上移动而改变并且在眼睛上施加更多压力。当眼睛没有与吸附锥体107接触时，没有角膜变形，并且任何图形表示都将呈现眼睛101没有角膜变形601。随着吸附锥体107与眼睛101向上移动，当存在最小的角膜变形602时开始扁平化，这也可以呈现。当发生完全扁平化603时，角膜足够平坦以便开始飞秒激光治疗，这也可以呈现。作为呈现如图6所描绘的扁平化的图形表示的替代方案，显示器可以替代地呈现扁平化程度的另一指示，诸如何时开始扁平化的指示以及何时发生完全扁平化的指示。
由测量装置201测量的吸附锥体107的位置也可以用于通过处理器202来计算关于眼睛的其他信息，其可以呈现为图形表示或图形。例如，图7的示例性显示器根据吸附锥体107在对接期间的z方向位置而呈现了搁置在眼睛101上的负载的图形表示700。除了呈现吸附锥体107在对接期间在z方向上的位置的图形表示之外，由测量装置201测量的位置还可以用于确定在包括实时的任何给定时间来自于放置在眼睛101上的吸附锥体107作用在眼睛101上的负载量701。此负载可以例如以克或其他负载单元来进行测量，或者其可以简单地以相对量来描绘，例如通过颜色，如可接受的、接近不可接受的或不可接受的，或者作为诸如图8所示的条形图。如图7所示，在与眼睛101初始接触之后，随着吸附锥体107在z方向上向上移动时，吸附锥体107的z方向位置的测量值可以被转换为负载量701。
现在参照图9，如本文中所述，以流程图来描绘用于在飞秒激光眼科手术中进行对接的方法900。方法900可以与上述系统和设备结合使用。
方法900可以用于确保吸附锥体位于飞秒激光治疗的理想工作区域内。方法900中描述的某些操作可以是可选的，或者可以在使用本披露的系统和设备的变型飞秒激光眼科手术中重新安排。
在步骤901，可以通过将吸附锥体定位在患者眼睛上方来开始方法900。在步骤902，使用控制装置使吸附锥体在z方向上向下移动，直到其与患者的眼睛接触。
在步骤903，测量装置测量吸附锥体的位置并在显示器上呈现与位置有关的信息，使得使用者可以检测吸附锥体是否已经与患者的眼睛接触。如果已经接触眼睛，则所述方法移至步骤904。如果尚未接触眼睛，则继续步骤902，直到接触眼睛。
一旦已经接触眼睛，则在步骤904，使用控制装置使吸附锥体与患者的眼睛一起在z方向上向上移动。在步骤905，测量装置测量吸附锥体在z方向上的位置。在步骤906，测量装置将与测量位置有关的数据发送至处理器，处理器使用所述数据来基于数据而创建图形表示、直方图或其他图形，其可选地实时地显示在显示器上。图形表示还可以呈现一个或多个阈值标记，并且示出对接锥体相对于这些阈值标记的位置。阈值标记可以包括对应于低眼接触阈值位置、高眼接触阈值位置、理想工作区域阈值位置和z向限位止动阈值位置中的至少一者的阈值标记。
在步骤907，如果吸附锥体已经到达高眼接触阈值位置，则通过第二真空部施加吸附以启动患者角膜的扁平化步骤908。如果尚未达到此水平，则重复步骤904至906，直到达到高眼接触阈值点。一旦开始扁平化，则在步骤909，吸附锥体可以在理想工作区域内在z方向上向上移动，直到其到达z向限位止动阈值位置。在步骤910，如果吸附锥体已经到达z向限位止动阈值位置，则在步骤911，吸附锥体在z方向上的所有进一步的向上移动将停止。
除了测量吸附锥体位置之外，测量装置还可以测量眼睛的位置或另一参考点的位置。与这些位置有关的数据还可以用于基于所述数据而呈现图形表示、直方图或其他图形。
以上披露的主题应认为是展示性而非限制性的，并且所附权利要求书旨在覆盖所有这种修改、增强、以及落入本披露的真实精神和范围内的其他实施例。因此，为了被法律最大程度地允许，本披露的范围将由以下权利要求书及其等效物的最广泛允许的解读来确定并且不应受限于或局限于上述详细说明。