用于通过非线性的交互作用借助组织处理进行眼科治疗的系统技术方案

一种利用治疗辐射(4、6)借助非线性的交互作用通过处理组织(39)进行眼科治疗的系统，针对该系统设置了提供所述治疗辐射的激光机构(3、5)。所述治疗辐射被聚焦机构(10)在视域中会聚，xy‑扫描器(9)以及z‑扫描器(7、8)使得焦点沿横向移动和在治疗空间内在深度方面移动。所述治疗辐射要么是第二短脉冲辐射(6)，要么是第一短脉冲辐射(4)，这些短脉冲辐射分别在由短脉冲特性给定的波长范围(37、38)内具有重心波长(30、31)。该系统在纵向色差(Z)和横向色差(F)方面经过特殊修正，从而两种色差的光谱特性曲线(25、33)在这些波长范围内分别具有局部的极值，其中，在这些波长范围内不超过一定的容限(27、35)，特性曲线(25、33)因而非常扁平。

Systems for ophthalmic treatment with tissue processing through non-linear interactions

A system for ophthalmic treatment using therapeutic radiation (4, 6) and processing organization (39) by means of non-linear interaction is described. A laser mechanism (3, 5) providing the therapeutic radiation is set up for the system. The therapeutic radiation focusing mechanism (10) converges in the field of view, and the XY scanner (9) and the Z scanner (7, 8) cause the focus to move horizontally and in depth within the therapeutic space. The therapeutic radiation is either the second short pulse radiation (6) or the first short pulse radiation (4), which has the center of gravity wavelength (30, 31) within the wavelength range (37, 38) given by the short pulse characteristics, respectively. The system has been specially modified in the aspect of longitudinal color difference (Z) and transverse color difference (F), so that the spectral characteristic curves (25, 33) of the two kinds of color difference have local extremums in these wavelength ranges, where the tolerance limits (27, 35) are not exceeded in these wavelength ranges, and the characteristic curves (25, 33) are very flat.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过非线性的交互作用借助组织处理进行眼科治疗的系统
本专利技术涉及一种利用治疗辐射通过非线性的交互作用借助组织处理进行眼科治疗的系统，其中，该系统具有：提供治疗辐射的激光机构；具有位于治疗空间内的视域的聚焦机构，治疗辐射朝向视域中的焦点会聚，从而在组织内部可通过非线性的交互作用产生处理；置于聚焦机构之前的xy-扫描机构，用于沿横向在视域中移动焦点；z-扫描机构，其在治疗空间内移调焦点的深度位置；控制机构，其控制xy-扫描器和z-扫描器。
技术介绍
眼科治疗系统的应用范例是激光辅助的屈光眼科手术或激光辅助的白内障手术。在屈光眼科手术时，借助激光辐射在角膜内产生切割面，这些切割面将一个空间隔离开并且去除。该空间以如下方式构成，使得其距离以补偿先前产生的屈光不正的方式改变角膜曲率。在白内障手术时，利用人造的人工晶状体(IOL)来代替原有的、变得模糊的眼睛晶状体。为此，在眼睛晶状体的囊袋内在其正面切出一个孔。经由该孔，晶状体在事先破碎之后被去除，并植入人造的人工晶状体(IOL)。为了必需的进入前庭，在角膜和/或巩膜上开设出切口。附加地，为了减小角膜散光，可以将角膜切开，例如切成弧形切口。在手术之后，在所谓的“继发性白内障”情况下，需要完全地或部分地去除后侧的囊袋。为了在囊袋上(在其正面和/或背面)开设出切口，这里采用了术语“囊腔切割”。在此采用了短脉冲-激光，以便例如借助光破坏来“切割”眼睛组织。为了利用激光辐射在组织内部实现处理效果，激光辐射即使在组织内部也必须发挥出其交互作用。因此在眼科学中采用如下激光辐射，对于该激光辐射来说，组织其实是透明的，并且，该激光辐射在空间上很有限的焦点中产生引起处理效果的能量密度。在这种情况下通常产生一种光学的切割，该切割在本文中也称为光破坏。通常采用短脉冲激光辐射，其会聚到窄小的焦点上。焦点大小是一个重要的参数。这也适用于焦点的深度位置和深度延展距离。这两个参数在通常的烧蚀技术中是不相关的，因为烧蚀技术对材料的表面逐层地剥离，即并非在材料内部起作用。在US6325792B1中提出，使飞秒激光的脉冲聚焦到眼睛晶状体中，以便切割囊袋。在US5246435中公开到，使得短脉冲激光的脉冲以三维的切割样式聚焦到眼睛的原有的晶状体中，以便通过切割和随后的起泡将该晶状体破碎成小碎块，并由此液化。为了使得飞秒激光转向，一方面采用了固定不动的物镜和快速的反射镜扫描器，用于使得激光束在眼睛中沿横向x/y-转向，且采用了可缓慢地移调的透镜，用于沿着眼睛的光学轴线使得焦点位置z-转向。这种系统比如在US2006/195076A1或US2009/131921A1中有所记载。另一方面，也已知如下系统：在这种系统中，物镜沿横向缓慢移动，其中，采用了快速移动的透镜，用于使得焦点沿着眼睛的光学轴线z-转向。这种系统也进行所谓的物镜扫描，并且例如记载在DE102011085046A1中。在利用飞秒激光的聚焦脉冲来治疗眼睛时，焦点必须沿着一定的深度移调范围清晰地成像。在应用在眼睛角膜上时，必须实现介于0.5mm和2mm之间的焦点行程。若既应用在眼睛晶状体上又应用在角膜上，则需要直至15mm的焦点行程。对于很多光学应用来说，都希望能在两种不同的波长下工作。为了通过非线性的与治疗辐射的交互作用来处理组织或者为了观察眼睛，在眼睛治疗中已知采用要么红外线的要么紫外线的飞秒脉冲。为了实现用于非线性的交互作用的能量密度或者为了实现高的观察质量，必须相应地修正初级色差(纵向色差和横向色差)。由于辐射的短脉冲特性，不仅对于重心波长需要修正，而且对于因短脉冲特性而产生的波长范围也需要修正。波长范围的边缘是副波长，对于副波长始终都需要良好地修正色差。如果未消除色差，在经过光学机构时fs-脉冲就会出现发散，于是在焦点空间中将无法实现对于手术所需要的功率密度。在采用UV辐射时，重心波长例如为405nm，波长范围为400nm至410nm。对系统的传统的消色差-在两种波长即例如400nm和410nm的副波长下-对于该光谱范围的波长(即例如1030nm至1050nm)导致严重的残差。这些残差起因于在技术上可用的镜片的独特的发散。使用具有非常规发散性的所谓的特殊镜片，有时可以针对其它波长(例如1040nm的第一平均波长)修正纵向色差和横向色差。于是需要针对很多波长即400nm、410nm、1030nm和1050nm进行修正(超级复消色差修正)。这在理论上可以通过繁琐的镜片选择用计算机实现，但实际上只能以很高昂的技术代价来实施。该传统的解决方案的障碍还有：对于很多波长来说，必须同时既修正纵向色差，又修正横向色差。在有些系统部分中，使用特殊镜片导致对两种色差都有修正效果，也就是说，所用的特殊镜片无论对纵向色差还是对横向色差都有积极的效果。然而，在中间图像之后或者在光瞳平面之后，对横向色差的效果逆转直下，以至于直到下一个中间图像或者直到下一个光瞳平面，所用的特殊镜片对于两种色差之一来说会干扰修正。这导致进一步的代价，修正效果在第一次提及的系统部分中已经耗尽。该问题的一种替代的解决方案是，如果不能在不同的波长范围情况下同时进行工作，则更换整个光学系统(枢转光学机构)。这在机械和光学机构上引起高昂的代价。特别是对于扫描系统-这些系统使得焦点在视域内部沿横向移动-来说，横向色差尤为干扰，因为横向色差与图像高度有关，该图像高度对于扫描系统来说是由扫描器的横向偏移引起的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，对开篇所述类型的系统加以设计，使得在两个间隔比较远的重心波长情况下，可以在组织内部通过非线性的交互作用进行处理。本专利技术在权利要求1中规定。该系统被设计用于眼睛治疗，其中，通过与治疗辐射的非线性的交互作用来处理组织。激光机构提供治疗辐射。聚焦机构具有置于治疗空间中的视域，并使得治疗辐射在视域中会聚成焦点。该焦点和激光机构以如下方式构成，使得在组织内部通过非线性的交互作用进行处理。在聚焦机构之前设有xy-扫描机构。该xy-扫描机构使得焦点在视域内沿横向移动。此外，系统具有z-扫描机构，该z-扫描机构在治疗空间中移调焦点的深度位置。xy-扫描器和z-扫描器受控制机构控制。激光机构提供治疗辐射。第一短脉冲辐射处于第一重心波长。第二短脉冲辐射处于第二重心波长，该第二重心波长与第一重心波长相隔至少300nm、优选500nm。两个短脉冲辐射由于特别是处于1ps和1fs之间的脉冲长度范围内的脉冲长度而覆盖包含相应的重心波长的波长范围。该系统具有至少两种工作模式。在第一工作模式下，该系统以第一短脉冲辐射工作，在第二工作模式下以第二短脉冲辐射工作。该系统在纵向色差和横向色差方面以如下方式构成，使得系统在两个重心波长中的至少一个重心波长情况下具有纵向色差。在第一和第二波长范围内，纵向色差的光谱特性曲线基本上水平地伸展。该特性曲线在纵向色差容限内是恒定的。该系统在横向色差方面进一步地以如下方式构成，使得聚焦机构在两个重心波长中的至少一个重心波长情况下表现出横向色差。在两个波长范围内，横向色差的光谱特性曲线在横向色差容限内是恒定的。因而该特性曲线在这些波长范围内基本上表现出水平的走势。控制机构被设计用于以如下方式控制xy-扫描机构，使得通过对应焦点的横向移动的相应的偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用治疗辐射(4、6)借助非线性的交互作用通过处理组织(39)进行眼科治疗的系统，其中，所述系统(1)具有：提供治疗辐射(4、6)的激光机构(3、5)；具有位于治疗空间内的视域的聚焦机构(10)，治疗辐射(4、6)朝向视域中的焦点(36)会聚，从而在组织(38)内部能够通过非线性的交互作用产生处理；置于聚焦机构(10)之前的xy‑扫描机构(9)，用于沿横向在视域中移动焦点(36)；z‑扫描机构(7、8)，其在治疗空间内移调焦点(36)的深度位置；控制机构(S)，其控制xy‑扫描机构(9)和z‑扫描机构(7、8)，其特征在于，作为治疗辐射，激光机构(3、5)提供处于第一重心波长(30)的第一短脉冲辐射(4)和处于第二重心波长(31)的第二短脉冲辐射(6)，该第二重心波长与第一重心波长(30)相隔至少300nm，其中，第一短脉冲辐射(4)由于脉冲长度而覆盖处在第一重心波长(30)周围的第一波长范围(37)，第二短脉冲辐射(6)由于脉冲长度而覆盖处在第二重心波长(31)周围的第二波长范围(38)，其中，所述系统(1)要么以第一短脉冲辐射(4)工作，要么以第二短脉冲辐射(6)工作，所述系统(1)在纵向色差(Z)和横向色差(F)方面以如下方式构成，使得所述系统(1)在两个重心波长(30、31)中的至少一个重心波长情况下具有纵向色差(Z)，其中，在两个波长范围(30、31)内，纵向色差(Z)的光谱特性曲线(25)分别在纵向色差容限(27)内是恒定的，所述系统(1)在两个重心波长(30、31)中的至少一个重心波长情况下具有横向色差，其中，在两个波长范围(30、31)内，横向色差(F)的光谱特性曲线(33)分别在横向色差容限(35)内是恒定的，控制机构(S)被设计用于以如下方式控制xy‑扫描机构(9)使得通过对应焦点(36)的横向移动的相应的偏转函数(34)来补偿横向色差。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.18 DE 102016213095.1;2017.04.12 DE 10201711.一种利用治疗辐射(4、6)借助非线性的交互作用通过处理组织(39)进行眼科治疗的系统，其中，所述系统(1)具有：提供治疗辐射(4、6)的激光机构(3、5)；具有位于治疗空间内的视域的聚焦机构(10)，治疗辐射(4、6)朝向视域中的焦点(36)会聚，从而在组织(38)内部能够通过非线性的交互作用产生处理；置于聚焦机构(10)之前的xy-扫描机构(9)，用于沿横向在视域中移动焦点(36)；z-扫描机构(7、8)，其在治疗空间内移调焦点(36)的深度位置；控制机构(S)，其控制xy-扫描机构(9)和z-扫描机构(7、8)，其特征在于，作为治疗辐射，激光机构(3、5)提供处于第一重心波长(30)的第一短脉冲辐射(4)和处于第二重心波长(31)的第二短脉冲辐射(6)，该第二重心波长与第一重心波长(30)相隔至少300nm，其中，第一短脉冲辐射(4)由于脉冲长度而覆盖处在第一重心波长(30)周围的第一波长范围(37)，第二短脉冲辐射(6)由于脉冲长度而覆盖处在第二重心波长(31)周围的第二波长范围(38)，其中，所述系统(1)要么以第一短脉冲辐射(4)工作，要么以第二短脉冲辐射(6)工作，所述系统(1)在纵向色差(Z)和横向色差(F)方面以如下方式构成，使得所述系统(1)在两个重心波长(30、31)中的至少一个重心波长情况下具有纵向色差(Z)，其中，在两个波长范围(30、31)内，纵向色差(Z)的光谱特性曲线(25)分别在纵向色差容限(27)内是恒定的，所述系统(1)在两个重心波长(30、31)中的至少一个重心波长情况下具有横向色差，其中，在两个波长范围(30、31)内，横向色差(F)的光谱特性曲线(33)分别在横向色差容限(35)内是恒定的，控制机构(S)被设计用于以如下方式控制xy-扫描机构(9)使得通过对应焦点(36)的横向移动的相应的偏转函数(34)来补偿横向色差。2.如权利要求1所述的系统，其中，第一波长范围内的波长用作纵向色差(Z)的基准波长，控制机构(S)被设计用于以如下方式控制z-扫描机构(7、8)，使得在利用第二短脉冲辐射(4)工作时，通过焦点(36)的深度位置的相应的偏差来补偿纵向色差(Z)。3.如权利要求1或2所述的系统，其中，第一波长范围内的波长用作纵向色差(Z)的基准波长，所述系统(1)具有仅作用到第二短脉冲辐射(4)上的或者仅仅在利用第二短脉冲辐射(4)工作时才激活的重新聚焦部件(15)，所述重新聚焦部件通过焦点(36)的深度位置的相应的偏差来补偿纵向色差。4.如前述权利要求中任一项所述的系统，其具有仅作用到第二短脉冲辐射(4)上的或者仅仅在利用第二短脉冲辐射(4)工作时才激活的重新聚焦部件(15)，所述重新聚焦部件实现：在第二波长范围(38)中纵向色差(Z)的特性曲线(25)在纵向色差容限(27)内是恒定的。5.如前述权利要求中任一项所述的系统，其具有用于第一短脉冲辐射(4)的第一输入光路和用于第二短脉冲辐射(6)的第二输入光路和置于聚焦机构(10)之前的合束器(18)，所述合束器使得两个输入光路会集或者在这两个输入光路之间切换，其中，第一输入光路和聚焦机构(10)共同地实现纵向色差(F)在第一波长范围(37)内恒定的光谱特性曲线(25)，其中，在光路中在合束器(18)之后设置由控制机构控制的修正元件(15b、15c)，所述修正元件能够在修正效果方面去激活，且在修正效果激活时，实现了纵向色差(Z)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·诺比斯，马尔科·汉夫特，马克·毕绍夫，
申请(专利权)人：卡尔蔡司医疗技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE