用于影响结缔组织的生物机械学性质的系统和方法
【技术领域】
[0001]本文公开的主题大体涉及用于影响结缔组织的生物机械学性质的系统和方法，并且更具体地涉及用于治疗结缔组织以更改结缔组织的基础和生物机械学性质的系统和方法。
【背景技术】
[0002]结缔组织是支撑和连接身体的其它组织和部分的组织。结缔组织(诸如眼睛的巩膜组织)的基础和生物机械学性质可能随其寿命而改变。这些基础和生物机械学组织具有以下性质，包括但不限于其结构、功能、免疫学、弹性、冲击吸收、回弹性、机械潮湿、柔韧性、硬度、刚性、配置、对准、变形、迀移性、体积、生物化学以及结缔组织适当且最新新陈代谢的结缔组织的分子遗传学。这些性质的更改可以导致结缔组织的低等级压力/应变的累积。这可能通过剧烈损伤或者作为老化的通常渐变过程而发生。结缔组织的这些性质的更改可能改变结缔组织的总体期望性质并且还可能不合期望地影响周围的组织、结构、器官或者涉及结缔组织的系统。这样的不合期望的影响的示例是增加的张力、灵活性的丢失、挛缩、纤维症或硬化症，其中任一个可能阻止结缔组织或者涉及结缔组织的结构执行其期望的功會K。
[0003]基础和生物机械学性质中的自然更改，尤其是眼睛的巩膜的柔韧性和弹性可能影响眼睛聚焦的能力。这些更改可能由组织的病变或年龄相关改变引起。巩膜组织的这些更改还可能贡献于眼内压力的增加以及眼睛或眼睛的视场的对比敏感度的丢失。巩膜的生物机械学和结构更改可能影响折射能力以及眼睛的稳态功能的效率，诸如眼内压力、水产生、pH、平衡、血管动力学、新陈代谢和眼睛器官功能。此外，巩膜组织的更改可能贡献于组织层中的机械性刺激感受器、光感受器或感官感受器以及与巩膜组织直接或间接相关的结构的损坏。附加地，巩膜组织的基础和生物机械性更改还可能是大脑皮层对用于将视觉信号处理成准确视觉感知所必要的准确视觉刺激进行处理的能力方面的贡献因素。
[0004]远视眼是影响眼睛的聚焦能力的状态，尤其是在年老者中。远视眼是调节-通过近到远对象的范围聚焦的能力-的丢失。远视眼的一些原因被视为晶状体中的弹性的丢失以及眼睛的睫状肌中的强度的丢失。尽管自然地发生，但是远视眼影响人的视力，包括增加的眼压、低或调暗照明中的能见度问题以及小物体上的聚焦问题。因此，远视眼引起调节的丢失。
[0005]因此合期望的是提供具有尚未教导的优势的用于更改结缔组织的生物机械学性质的改进的系统和方法。
【发明内容】
[0006]本文描述了用于更改结缔组织的生物机械学性质的系统和方法，其克服上文指出的限制。
[0007]—般地，公开了一种用于给予医学治疗的设备，其包括用于生成激光辐射射束的激光器、外壳、外壳内的与激光器通信并且可操作成控制在应用于目标材料中的激光辐射射束的质量的控制器、可操作成将激光辐射射束聚焦到目标材料上的透镜、以及可操作成将电力提供给激光器和控制器的电源。
[0008]本发明的其他特征和优点将从以下结合附图考虑的更详细描述变得清楚，所述附图通过示例的方式图示当前描述的发明的原理。
【附图说明】
[0009]在(多个)附图中图示了本发明的最佳模式实施例中的至少一个。在这样的(多个)图中:
图1图示了根据本发明的实施例的使用激光器的医学治疗系统的概图；
图2图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统；
图3图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统；
图3A图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统；
图3B图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统；
图3C图示了根据本发明的实施例的相机校正系统；
图3D图示了根据本发明的实施例的基于相机的眼睛追踪器过程的流程图；
图3E图示了根据本发明的实施例的用于激光消融过程的流程图；
图4图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统；
图4A图示了根据本发明的实施例的包括消融孔深度的激光治疗系统；
图4B图示了根据本发明的实施例的基于OCT的深度控制的流程图；
图5A图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统透镜放置；
图5B图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统透镜放置；
图5C图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统透镜放置；
图6图示了根据本发明的实施例的示出相关子系统的关系的激光治疗系统组件图；
图7图示了根据本发明的实施例的激光治疗系统；
图8图示了根据本发明的实施例的眼睛治疗图；
图9图示了根据本发明的实施例的孔矩阵的正视图；
图10图示了根据本发明的实施例的孔矩阵的正视图；
图11图示了根据本发明的实施例的孔矩阵的后视图；
图12图示了根据本发明的实施例的孔矩阵；
图13图示了根据本发明的实施例的孔矩阵；
图14图示了根据本发明的实施例的孔矩阵；
图15图示了根据本发明的实施例的孔矩阵；
图16图示了根据本发明的实施例的孔矩阵深度；
图17图示了根据本发明的实施例的孔矩阵深度；
图18图示了根据本发明的实施例的孔矩阵；
图19图示了根据本发明的实施例的孔矩阵；
图20图示了根据本发明的实施例的螺旋形式的孔矩阵；
图21图示了根据本发明的实施例的螺旋形式的孔矩阵； 图22图示了根据本发明的实施例的同心圆形式的孔矩阵；以及图23图示了根据本发明的实施例的散布圆形式的孔矩阵。
图24A图示了示出眼睛的肌肉移动的经调节和未经调节的眼睛。
图24B图示了眼睛中的睫状肌的三个部分及其相互关系。
图24C示出了睫状肌的收缩及其对眼睛的影响。
图25示出了根据本发明的至少一个实施例的配置，其中射束给予系统在眼睛之上以“测角计”运动进行扫描。
图26示出了以泊松比0.5经受沿X轴线的张力的各项同性线性弹性材料。立方形不受应变而矩形由于y和z方向上的收缩和张力而在X方向上扩展。
【具体实施方式】
[0010]以上描述的各图图示了其优选的最佳模式实施例中的至少一个中的所述发明，其还在以下描述中详细地限定。本领域普通技术人员可能能够对本文所描述的内容做出更改和修改而不脱离其精神和范围。尽管该发明易受许多不同形式的实施例的影响，但是在图中示出并且将在本文中详细描述本发明的优选实施例，以理解到本公开内容要被视为本发明的原理的示例并且不意图将本发明的宽方面限于所图示的实施例。因此，应当理解到，所图示的内容仅出于示例的目的而阐述并且不应当被视为对本发明的范围的限制，因为本公开内容的范围将仅由所附权利要求限制。
[0011]如本文中和所附权利要求中所使用的，单数形式的“一(a、an)”和“该”包括复数引用，除非上下文以其它方式清楚指示。
[0012]本文所讨论的出版物仅仅出于其在本申请的提交日之前公开而提供。在本文中没有什么内容要被解释为准许本公开内容无权凭借早先公开而居先于这样的出版物。另外，所提供的出版物的日期可以不同于真实的出版日期，这可能需要单独地确认。
[0013]应当指出的是，关于本文提供的任何实施例所描述的所有特征、元件、组件、功能和步骤意图与来自任何其它实施例的那些自由地可组合和可替换。如果某些特征、元件、组件、功能或步骤是仅关于一个实施例描述的，则应当理解到，该特征、元件、组件、功能或步骤可以与本文描述的每一个其它实施例一起使用，除非以其它方式明确地陈述。该段落因此充当用于在任何时间引入权利要求的先行基础和书面支持，其组合来自不同实施例的特征、元件、组件、功能和步骤并且将来自一个实施例的特征、元件、组件、功能和步骤替换为另一个的那些，甚至是以下描述并没有在具体实例中清楚地陈述到这样的组合或替换是可能的情况下。清楚地认识到，每一个可能的组合和替换的明确引述是极度繁琐的，尤其是给定每一个这样的组合和替换的准许性将由本领域普通技术人员容易地认识到的情况下。
[0014]一般地，如上文讨论的，结缔组织(诸如眼睛的巩膜组织)的基础和生物机械学性质可能随其时间而改变。这些基础和生物机械学组织具有以下性质，包括但不限于其结构、功能、免疫学、弹性、冲击吸收、回弹性、机械潮湿、柔韧性、硬度、刚性、回弹能力、配置、对准、变形、迀移性、体积、生物化学以及结缔组织适当且最新新陈代谢的结缔组织的分子遗传学。这些性质的更改可以导致结缔组织的低等级压力/应变的累积。这可能通过剧烈损伤或者作为老化的通常渐变过程而发生。结缔组织的这些性质的更改可能改变结缔组织的总体期望性质并且还可能不合期望地影响周围的组织、结构、器官或者涉及结缔组织的系统。这样的不合期望的影响的示例是增加的张力、灵活性或弹性的丢失，连同挛缩、纤维症或硬化症一起，其中任一个可能阻止结缔组织或者涉及结缔组织的结构执行其期望的功會K。
[0015]例如，在人类眼睛中，基础和生物机械学性质中的自然更改，尤其是眼睛的巩膜组织的回弹性、柔韧性和弹性，可能影响眼睛聚焦的能力。巩膜是眼睛的外层并且包含胶原质和弹性纤维。其通常被称为“白眼球”并且是不透明的，并且保护眼睛。这些更改可能影响睫状肌和复合体在晶状体上施加力以影响中央光功率(COP)的能力。巩膜组织的这些更改还可能贡献于眼内压力以及眼睛或眼睛视场的对比敏感度的丢失。巩膜的生物机械学和结构更改可能影响折射能力以及眼睛的稳态功能的效率，诸如眼内压力、水产生、pH、平衡、血管动力学、新陈代谢和眼睛器官功能。此外，巩膜组织的更改可能贡献于组织层中的机械性刺激感受器、光感受器或感官感受器以及与巩膜组织直接或间接相关的结构的损坏。附加地，巩膜组织的基础和生物机械性更改还可能是大脑皮层对用于将视觉信号处理成准确视觉感知所必要的准确视觉刺激进行处理的能力方面的贡献因素。
[0016]结缔组织可以是任何期望的结缔组织。例如，在眼睛中，孔矩阵可以应用于结膜；角膜(包括所有其层和隔膜)；虹膜；睫状体；睫状肌；前室；睫状小带；脉络膜层压环状韧带，晶状体囊，外肌及其相关联的结缔组织，隔膜和带；后室；晶状体以及所有其相关联的层，组织，囊和隔膜；巩膜窦，小梁网和所有其相关联的层，组织，囊和隔膜；锯齿缘；玻璃体；视神经乳头；视神经；筛状板；脉络膜；巩膜；玻璃质及相关联的隔膜；视网膜；眼睛中的所有上皮细胞层；眼睛中的脉管结构；眼睛的附属器官；以及眼睛的淋巴管以及甚至围绕眼睛的视神经乳头的筛状板多骨结构。
[0017]本文描述的本发明涉及老化结缔组织中的一个或多个孔矩阵的创建以便恢复结缔组织的丢失生物机械学性质。这样的恢复包括但不限于弹性、回弹性、冲击吸收、柔韧性、结构整体性和/或迀移性、左右器官或系统功能方面的增加。孔(或穿孔)可以经由激光消融或其它类似措施形成，并且可以经由愈合抑制剂的使用而保持在结缔组织中。优选地，矩阵形成在眼睛的巩膜组织中。然而，将领会到，本发明可以适用于其它结缔或非结缔组织，如情况可以是应用一个或多个矩阵以向组织恢复丢失的生物机械学性质。在至少一些实施例中，如将在本文进一步解释的，一个或多个矩阵可以形成结缔组织中的棋盘格图案的孔。在至少一个实施例中，至少一个矩阵包括以下中的至少一个:各向异性图案、不规则碎片形图案、随机纳米图案或者现在已知的或随后开发的任何其它图案，其可以更改结缔组织的性质以改建其生物机械学。
[0018]多个平面中的多个矩阵相互之间的关系创建影响组织弹性、柔韧性以及优选地老化结缔组织的粘弹性性质的生物机械学性质方面的改变，并且创建“负硬度”。更加物理地解释，结缔组织生物机械学性质通过创建结缔弹性的矩阵以具体且唯一的方式改变。这种多个矩阵的应用的第二生物机械学影响在于组织性质已经对泊松比具有具体影响一一即改变成负泊松比值。泊松比(PR)是对截面面积对抗张伸展率的相对改变的比率近似的基础机械参数。这些多个矩阵的应用的第三生物机械学影响在于物理和生物机械学改变对结缔组织具有重新塑造影响。多个矩阵的应用的第四生物机械学影响在于物理和生物机械学性质改变具有负泊松比结构，其具有两个维度中的最小者中的机械各项同性。当经受纵轴上的正应变时，材料中的横向应变可能实际是正的(即其将增加截面面积)。
[0019]激光外科系统
现在将特别地参照图1-15讨论根据至少一个优选实施例的用于治疗结缔组织的外科激光系统102。
[0020]如例如在图1中所图示的，激光系统102可以用于通过消融巩膜组织以形成其中的穿孔来移除巩膜组织。正常组织愈合可以至少部分地被影响以维持巩膜组织中的穿孔或孔。换言之，形成穿孔可以抑制、中断、限制或以其它方式引起组织偏离愈合、修复或以符合日常或普通自然规则的方式再生，从而在其中产生可观察缺陷。
[0021]外科激光系统102包括耦合到诸如激光给予光纤120之类的连接器的一端的激光头106，所述连接器的相反端连接到诸如手件之类的给予装置。
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