激光产生的角膜和晶状体制造技术

一种激光系统，包括产生激光束的激光源以及接收激光束且选择性地将激光束发送到快速路径或慢速路径的光开关，其中位于快速路径中的激光束有第一F/#，位于慢速路径中激光束具有第二F/#，第二F/#的值高于第一F/#的值。该激光系统还包括位于慢速路径中的无焦光学系统，以及接收来自慢速路径的第一激光束或来自快速路径的第二激光束的x‑y扫描仪。该激光系统进一步包括接收来自x‑y扫描仪的扫描激光束的扫描透镜系统，所述扫描透镜系统对由快速路径激光束产生的扫描激光束进行Z‑扫描。

Laser produced cornea and lens

A laser system, including laser source of laser beam and receiving laser beam and selective laser beam is transmitted to the optical switch fast path or slow path, which is located in the laser beam in the fast path first F/#, located in the slow path laser beam with second F/#, second F/# value is higher than the first value of F/#. The laser system also includes a afocal system located in the slow path, and is received from a first laser beam or a slow path from the fast path of the second laser beam X Y scanner. The system further includes a laser scanning lens system receives the scanning laser beam from the X Y scanner, the scanning lens system Z scanning of scanning laser beam from the laser beam path fast.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光产生的角膜和晶状体本申请依据35U.S.C§(e)(1)的规定，要求于2011年4月1日递交的美国临时专利61/479,734和于2011年10月21日递交的美国临时专利61/550,101的优先权，这两个专利申请揭露的全部内容作为本申请的参考。
本专利技术涉及一种利用激光产生角膜和晶状体切口的系统和方法。
技术介绍
目前，在不同的眼科手术中，飞秒激光系统正在替代人工在角膜和晶状体中产生切口。例如，由美国的AbbottMedicalOpticsofAbbottPark制造和销售的IntralaseFS激光器和IFS高级飞秒激光器，以及由加拿大的LenSxLasersofAlisoViejo制造和销售的LenSx飞秒激光器。所述激光器通过将超短激光脉冲聚焦到一个非常精准的焦点上产生切口，在焦点处的组织上引起等离子（plasma）介导的光致破裂（photodisruption）。通过在所需要切口的图像（pattern）中设有一系列连续的脉冲来产生所述切口。脉冲图像的联合效应是在目标平面上切割组织。通过所述激光器可以产生任何复杂的切口图像。此外，人们认为飞秒激光器产生的切口比手动形成的切口更加精准和一致。如前面描述的飞秒激光系统，光束传递光学系统的图像空间F/#被定义为相对于所述系统孔径的焦距（F/#=f/D，其中f代表光束传递光学系统的焦距，D代表入射光瞳（entrancepupil）直径）。光速传递系统所形成的激光斑点的直径与系统的F/#成正比。因此，一般情况下，为了在眼睛中获得小的焦点，因此在焦平面上最大化空间峰值辐照度（peakirradiance），需要低F/#光束传递光学系统。这使得产生光致破裂所需的激光能量减少，导致较小的冲击波、较小的间接损伤区域和更少的热量转移到相邻的组织。此外，由于光致破裂发生处的组织区域小，低F/#系统可以用复杂的图像进行高精度的切割。然而，当激光束通过光学系统和眼睛的透明组织时，低F/#系统很容易受到光学像差（aberrations）的影响。所述像差改变焦点处的空间辐照度分布，减少了峰值辐照度。此外，在低F/#系统中，像差随着眼睛内部焦点位置的改变而改变。例如，在一般情况下，激光束的聚焦点在组织的越深处，激光束的聚焦点越偏离聚焦光学轴，像差越大。当激光束必须穿过两种不同折射率的透明材料之间的弯曲界面时，像差也会显著的增加。由于在角膜或晶状体上产生切口时需要相对深的组织处和距离轴线一定距离处聚焦，还要穿过两种透明材料之间的弯曲界面，因此，设计一个利用低F/#系统使得激光束在眼睛内的大三维操作空间内聚焦而在整个三维空间中保持相对无像差的焦点的光学系统具有很大的挑战性。目前，有眼科手术系统利用低F/#光束传递光学系统专门切割角膜，例如，由美国的AbbottMedicalOpticsofAbbottPark制造和销售的IntralaseFS系统，由加拿大的CarlZeissMeditechofDublin制造和销售的VisuMax飞秒系统，以及由德国的TechnolasPerfectVisionofMunchen制造和销售的Technolas飞秒工作系统。然而，这些系统紧紧覆盖有限的三维操作空间。特别是，虽然必须偏离轴线形成激光束焦点，但切口的深度不能超过角膜的深度，角膜深度约600μm。另外，在一些系统中需要将角膜展平以消除像差，比如通过弯曲角膜的激光束造成的彗差（coma）和散光。当前还没有一个系统能完全解决这个挑战性的问题，即产生锐利和微小像差的光束焦点以在角膜的全直径及角膜和晶状体的全深度内产生切口。换句话说，目前的系统，例如前面提到的低F/#光束传递光学系统，当利用低F/#光学系统覆盖（covering）眼睛内大的三维操作空间时，没有包括任何特定的方法以减少像差。
技术实现思路
本专利技术一方面涉及一种激光系统，该激光系统包括产生激光束的激光源，以及接收激光束并选择性地发送激光束到快速路径（fastpath）或慢速路径（slowpath）的光开关（opticalswitch），其中，在快速路径中激光束有第一F/#，在慢速路径中激光束有第二F/#，第二F/#值比第一F/#值高。所述激光系统进一步包括处于慢速路径中并接收来自光开关的激光束的远焦光学系统（afocalopticalsystem）以及接收来自慢速路径的第一激光束或来自快速路径的第二激光束的x-y扫描仪。激光系统包括扫描透镜系统（scanlenssystem），所述扫描透镜系统接收来自x-y扫描仪的扫描激光束，并仅在扫描激光束由快速路径里的激光束产生的情况下为扫描激光束执行z-扫描（z-scan）。激光系统进一步包括接收来自扫描透镜系统的激光束的非球面病人界面设备（asphericpatientinterfacedevice）。本专利技术第二方面涉及一种手术修复眼睛的方法，包括产生激光束，以及有选择性地发送激光束到快速路径或慢速路径，其中在快速路径中激光束有第一F/#，在慢速路径中激光束有第二F/#，第二F/#值比第一F/#值高。该方法包括具有处在慢速路径中，并对慢速路径中的第一激光束或快速路径中的第二激光束进行x-y扫描的远焦光学系统。该方法进一步包括使扫描透镜系统（scanlenssystem）接收来自x-y扫描仪的扫描激光束，并仅在扫描激光束由快速路径里的激光束产生的情况下为扫描激光束执行z-扫描（z-scan）。该方法进一步包括使非球面病人界面设备接收来自扫描透镜系统激光束，其中非球面病人界面设备与眼睛角膜接触，并引导扫描透镜系统中的激光束到1）角膜（只在扫描激光束由快速路径里的激光束产生的情况下）或者2）眼睛晶状体（只在扫描激光束由慢速路径里的激光束产生的情况下）。本专利技术的第三方面涉及一种在手术修复眼睛的过程中减少像差的方法，该方法包括放置一个非球面病人界面设备以接触眼睛角膜，其中所述角膜在定位的过程中没有展平，角膜契合非球面病人界面设备底面的形状。该方法包括引导激光束穿过非球面病人界面设备到眼睛区域内，其中所述的激光束在到达眼睛区域时没有发生像差。本专利技术第四方面涉及一种扫描透镜系统，所述扫描透镜系统包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜彼此相连。另外，第二透镜和第三透镜中的每一个都被置于第一透镜和第四透镜之间，其中第二透镜和第三透镜相对于彼此静止，第一和第四透镜可以相对于第二和第三透镜同步移动。本专利技术第五方面涉及一种无焦系统（afocalsystem），所述无焦系统包括第一负透镜（negativelens）和第二负透镜，第一正透镜（positivelens）和第二正透镜，其中所述的第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜和第二正透镜彼此相连。另外，第一正透镜和第二正透镜固定在适当位置，而第一负正透镜和第二负透镜可以相对于第一正透镜和第二正透镜同步地向彼此移动。本专利技术第六方面涉及一种激光系统，包括沿着快速路径产生激光束的激光源，其中所述快速路径中的激光束的F/#的数值范围在F/l.5到F/4之间。激光系统进一步包括接收来自于激光源的激光束的非球面病人界面设备，其中非球面病人界面设备与眼睛角膜接触，并引导激光束到角膜。本专利技术第七方面涉及一种激光系统，包括产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光系统，包括：产生激光束的激光源；接收所述激光束且选择性地将所述激光束发送到快速路径或慢速路径的光开关，其中所述快速路径中的所述激光束有第一F/#，所述慢速路径中的所述激光束具有第二F/#，所述第二F/#的值高于所述第一F/#的值,其中F/#指相对于所述系统孔径的焦距；位于所述慢速路径中且接收来自所述光开关的所述激光束的无焦光学系统；接收来自所述慢速路径的第一激光束或来自所述快速路径的第二激光束的x‑y扫描仪；接收来自所述x‑y扫描仪的扫描激光束的扫描透镜系统，所述扫描透镜系统仅在所述扫描激光束由所述快速路径中的所述激光束产生的情况下对所述扫描激光束进行Z‑扫描；以及接收来自所述扫描透镜系统的激光束的非球面病人界面设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.01 US 61/470,734;2011.10.21 US 61/550,1011.一种激光系统，包括：产生激光束的激光源；接收所述激光束且选择性地将所述激光束发送到快速路径或慢速路径的光开关，其中所述快速路径中的所述激光束有第一F/#，所述慢速路径中的所述激光束具有第二F/#，所述第二F/#的值高于所述第一F/#的值,其中F/#指相对于所述系统孔径的焦距；位于所述慢速路径中且接收来自所述光开关的所述激光束的无焦光学系统；接收来自所述慢速路径的第一激光束或来自所述快速路径的第二激光束的x-y扫描仪；接收来自所述x-y扫描仪的扫描激光束的扫描透镜系统，所述扫描透镜系统仅在所述扫描激光束由所述快速路径中的所述激光束产生的情况下对所述扫描激光束进行Z-扫描；以及接收来自所述扫描透镜系统的激光束的非球面病人界面设备。2.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的光开关包括彼此相连的λ/2波片和偏振分束器立方。3.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的光开关包括转镜，所述转镜能够旋转到第一位置从而使得所述激光束被引导到所述慢速路径，所述转镜能够旋转到第二位置从而使得所述激光束被引导到所述快速路径。4.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的光开关包括声光偏转器。5.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的光开关包括自适应光学偏转器。6.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的光开关包括常规的分束器。7.如权利要求1所述的激光系统，进一步包括位于快速路径中的光束扩大器，所述光束扩大器接收来自所述光开关的所述激光束。8.如权利要求7所述的激光系统，其中所述光束扩大器产生的激光束的放大倍数等于第一F/#与第二F/#的比值。9.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的非球面病人界面设备与眼睛角膜接触，并引导所述扫描透镜系统中的所述扫描激光束到1)所述角膜，仅在所述扫描激光束由所述快速路径中的所述激光束产生的情况下；或者2)所述眼睛的晶状体，仅在所述扫描激光束由所述慢速路径中的所述激光束产生的情况下。10.如权利要求9所述的激光系统，其中所述的非球面病人界面设备包括弯月非球面精密玻璃模制透镜。11.如权利要求10所述的激光系统，其中所述弯月非球面精密玻璃模制透镜具有以下特征：a)2mm中心厚度；b)弯月形状；c)BK-7玻璃；以及d)18mm直径。12.如权利要求10所述的激光系统，其中所述的非球面病人界面设备包括用偶次非球面方程进行描述的顶表面以及用二次曲线方程进行描述的底表面。13.如权利要求9所述的激光系统，其中当利用来自所述快速路径的激光束在所述角膜的不同径向位置和不同深度切割所述角膜时，所述的扫描透镜系统和所述非球面病人界面设备减少了像差。14.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的扫描透镜系统包括彼此相连的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。15.如权利要求14所述的激光系统，其中所述的第二透镜和第三透镜位于所述的第一透镜和第四透镜中间，其中所述第二透镜和第三透镜相对于彼此静止，所述第一透镜和第四透镜能够相对于所述第二透镜和第三透镜同步移动。16.如权利要求15所述的激光系统，其中所述的扫描透镜系统进一步包括驱动器，以同步移动所述第一透镜和所述第四透镜。17.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的无焦光学系统通过改变所述慢速路径中的所述激光束的发散度对眼睛进行z-扫描。18.如权利要求1所述的激光系统，其中所述的无焦系统包括：第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜和第二正透镜，其中所述的第一正透镜位于第一负正透镜和第二正透镜之间，所述的第二负透镜位于第一正透镜和第二正透镜之间。19.如权利要求18所述的激光系统，其中所述的第一正透镜和所述的第二正透镜位置固定，所述的第一负透镜和所述的第二负透镜相对于所述的第一正透镜和所述的第二正透镜同步移动。20.如权利要求1所述的激光系统,其中所述第一F/#的数值范围在F/1.5到F/4之间。21.一种激光系统，包括：产生沿着路径的激光束的激光源；位于所述路径中并接收来自所述激光源的所述激光束的无焦光学系统；位于所述路径中并改变所述激光束从而使得所述激光束具有第一F/#值或第二F/#值的F/#变换元件；其中F/#指相对于所述系统孔径的焦距；接收具有所述第一F/#值或所述第二F/#值的所述已改变激光束的x-y扫描仪；接收来自所述x-y扫描仪的扫描激光束的扫描透镜系统，所述扫描透镜系统仅在所述已改变激光束具有所述第一F/#值的情况下对所述扫描激光束进行z-扫描；以及接收来自所述扫描透镜系统的激光束的非球面病人界面设备。22.如权利要求21所述的激光系统，其中所述的F/#变换元件包括可变的光束扩大器。23.如权利要求21所述的激光系统，其中所述的F/#变换元件包括可变的孔径。24.如权利要求21所述的激光系统，其中所述的非球面病人界面设备与眼睛角膜接触，并引导所述扫描透镜系统中的所述扫描激光束到1)所述角膜，仅在所述扫描激光束由快速路径中的所述激光束产生的情况下；或者2)所述眼睛的晶状体，仅在所述扫描激光束由慢速路径中的所述激光束产生的情况下。25.如权利要求24所述的激光系统，其中所述的非球面病人界面设备包括弯月非球面精密玻璃模制透镜。26.如权利要求25所述的激光系统，其中所述弯月非球面精密玻璃模制透镜具有以下特征：a)2mm中心厚度；b)弯月形状；c)BK-7玻璃；以及d)18mm直径。27.如权利要求26所述的激光系统，其中所述的非球面病人界面设备包括用偶次非球面方程进行描述的顶表面以及用二次曲线方程进行描述的底表面。28.如权利要求21所述的激光系统，其中当利用来自快速路径中的所述激光束在角膜的不同径向位置和不同深度切割所述角膜时，所述的扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·克里斯蒂安·库拉图，鲁道夫·W·弗雷，约翰·厄尔·麦克沃特，史蒂文·E·博特，
申请(专利权)人：雷萨公司，
类型：发明
国别省市：美国,US