激光脉冲消融角膜组织的分层扫描方法和装置制造方法及图纸

一种激光脉冲消融角膜组织的分层扫描方法，包括下列步骤：　　　　（１）在计算机装置的存储器中，存储角膜屈光手术过程中被消融的角膜表面上的所有位置的完备信息；　　　　（２）划分激光脉冲片层：按照激光脉冲光斑在同一层内的排列方式来决定每层的消融厚度，排列方式决定于两个脉冲点的Ｘ向距离ΔＸ和Ｙ向距离ΔＹ，从而将整个角膜的消融组织划分成若干层；　　　　（３）确定激光脉冲光斑位置：每层激光脉冲光斑的位置由两个脉冲点的Ｘ向距离ΔＸ和Ｙ向距离ΔＹ决定，层与层之间的光斑位置于Ｘ、Ｙ双向随机错位；　　　　（４）计算机装置根据随机分层点的位置信息，从中抽取点并发射出激光脉冲扫描到角膜组织上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光脉冲消融角膜组织的分层扫描方法和装置。
技术介绍
要使外界物体在视网膜上能够形成清晰的象，就要使来自物体的光在进入眼球后产生生理的光学作用，使被屈折后的光在视网膜的感光层联合起来结成清晰的物象以后，由视路把象的信息传到视觉分析器，才能产生视觉。光进入眼球后的路程变化系由角膜、房水、晶状体、玻璃体以及它们的各个屈光介面所组成的屈光系统所决定的。角膜是眼屈光系统的重要组成都分，角膜屈光度占整个眼球屈光度的四分之三。改变角膜前表面曲率半径对眼球屈光度影响很大。因此改变角膜前表面曲率半径以改变眼球屈光力是一种可行且有效的方法，并且角膜前表面的曲率是一个较容易被操纵的可变参数。例如，如图1所示，将角膜前表面曲率半径从7.7mm增加到8.7mm，屈光度可以减少5.6D；如果曲率半径从7.7mm减少到6.7mm，屈光度可以增加7.3D。用准分子激光对角膜表面或基质内进行精确的定量切除，改变角膜的曲度，从而改变术眼的屈光状态，达到矫治屈光不正的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光脉冲消融角膜组织的分层扫描方法和装置，该装置产生的激光束以每秒发射5-500个脉冲的频率高速扫描角膜组织，在程序控制下，使激光脉冲在设定的作用区域内按程序设定的算法进行两个方向的扫描以到达角膜组织上特定的点，该方法要求激光脉冲的光斑为小光斑，激光光斑的直径大小为0.4mm～1.2mm之间，而且激光光斑可呈柱状、球状、椭圆状等等，根据角膜组织的情况，自动调整光斑大小和形状，能完成最复杂最精细的角膜组织整形，从而为消融角膜组织提供不同的切削方案，使被消融的角膜组织表面尽可能光滑，以矫正屈光不正和消除象差。本专利技术的技术方案是一种激光脉冲消融角膜组织的分层扫描方法，包括下列步骤 (1)在计算机装置的存储器中，存储角膜屈光手术过程中被消融的角膜表面上的所有位置的完备信息；(2)划分激光脉冲片层按照激光脉冲光斑在同一层内的排列方式来决定每层的消融厚度，排列方式决定于两个脉冲点的X向距离ΔX和Y向距离ΔY，从而将整个角膜的消融组织划分成若干层；(3)确定激光脉冲光斑位置每层激光脉冲光斑的位置由两个脉冲点的X向距离ΔX和Y向距离ΔY决定，层与层之间的光斑位置于X、Y双向随机错位；(4)计算机装置根据随机分层点的位置信息，从中抽取点并发射出激光脉冲扫描到角膜组织上。一种如上所述的激光脉冲消融角膜组织的扫描装置，该装置包括计算机装置和激光脉冲装置，激光脉冲装置将产生的激光束通过聚焦装置变换脉冲后引入X向扫描和Y向扫描器，X向扫描和Y向扫描器按照一定的扫描轨迹将变换后的脉冲扫描角膜组织表面，从而消融角膜组织，计算机装置产生激光脉冲的位置信息控制X向扫描和Y向扫描器按照扫描轨迹扫描角膜组织表面，并使激光脉冲装置和X向扫描和Y向扫描器同步工作。本专利技术的优点是本专利技术可以适当选取光斑间距，使角膜表面的切削凹坑的深度小于1μm级。在临床应用中，这样的光滑程度是相当高的。如果用于矫正屈光和消除象差的手术，提高角膜手术面的光滑程度，在一定程度上可以减小手术后视力回退的后遗症。附图说明下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述图1为角膜曲率变化对屈光率影响的示意图；图2为本技术的工作流程图；图3为角膜上的扫描区域示意图；图4为角膜组织消融区域示意图；图5为激光脉冲片层划分示意图；图6为激光脉冲片层之间的定点叠加位置关系示意图；图7为激光脉冲片层之间的错层叠加位置关系示意图。其中1计算机装置；2激光脉冲装置；3聚焦装置；4X向扫描；5Y向扫描器；6角膜。具体实施例方式实施例一种激光脉冲消融角膜组织的分层扫描方法，包括下列步骤第一阶段计算机装置产生随机分层点的位置信息。在计算机装置(1)的存储器中，存储角膜屈光手术过程中被消融的角膜表面上的所有位置的完备信息。图4为角膜组织消融区域的示意图，根据个体的情况不同，消融区的形状和大小有所不同。由于每个脉冲的消融深度有限，将所需消融的角膜组织，按片层分开。图5为激光脉冲片层划分方法。按照激光脉冲在同一层内的排列方式(决定于ΔX，ΔY)决定每层的消融厚度，从而将整个角膜的消融组织划分层若干层。每层激光脉冲的位置，两个脉冲点的X向的距离是ΔX，Y向的距离是ΔY。ΔX与ΔY的大小与激光脉冲光斑的形状、大小、激光的能量密度有关，每层的深度与激光光斑的形状、大小、单个脉冲的消融深度、光斑的叠加方式有关，可以通过理论计算和实验取得将沿z轴方向传播的高斯光束解析表达式描述如下ζ(r,z)=A0ω0ω(z)e-r2/ω2(z)e-i{k-Ψ}---(1)]]>z轴坐标原点设在光束的腰处。ω0为高斯光束的腰斑半径。式中R(z)，ω(z)——分别表示z坐标处高斯光束的等相位面曲率半径及等相位面上的光斑半径。高斯光束在任一z轴坐标处，其横向振幅分布为高斯分布，光斑半径随z坐标而变，即ω(z)=ω01+(zz0)2;]]>沿高斯光束轴线每一点处的等相位面都可以视为球面，曲率半径也随z坐标而变，即R(z)=z0(zz0+z0z);]]>Ψ=tg-1zz0]]>为高斯光束相位因子。此公式完整描述了高斯光斑大小与光斑内各点的能量密度分布及各点的相位。在角膜的切削过程中，高斯光斑内各点的切削量与能量密度有关，相位部分对角膜的切削量几乎不产生任何影响。因此，基模高斯光束能量密度表达式简化为E0(r)=Epe-2r2/ω2(z)---(2)]]>其中，Ep为峰值能量密度。在我们的系统中采用固定光斑大小，对此，给定Z值，可进一步简化高斯光束能量密度表达式E0(r)=Epe-2r2r02---(3)]]>根据参考文献，激光的蚀除深度与入射激光强度的关系表示为d=1αlnE0Eph---(4)]]>其中d为蚀除深度(μm)，E0为入射激光能量密度(mJ/cm2)，Eph为临界切削能量密度(阈值)；α为角膜能量吸收系数(μm-1)。在峰值能量密度Ep处产生最大切削量 Ep＝Eph时，无切削量；若给定Ep＝e2Eph，则在r＝r0处切削量为零。将公式(3)代入公式(4)得到d(r)=1α---(5)]]>公式(5)描述了单脉冲高斯光束切削角膜轮廓的数学描述。当-2(r2r02)+lnEpEph=0,]]>即rr0=±12lnEpEph]]>时，切削深度为零，例如，采用的激光能量为每个脉冲的能量13mJ，实际衰减后激光到达角膜的能量为2～3mJ，光斑近似1.2mm的正方形，因此能量密度Ep＝130～200mJ/cm2，角膜的吸收系数为大约介于3.7～3.99μm-1之间，临界切削能量密度为40mJ/cm2～60mJ/cm2。因而根据公式(4)理论可以得到，单个激光脉冲角膜切削量应在0.18μm～0.43μm。经过实验，一种激光器的单个激光脉冲角膜切削量为0.22μm。假如激光器发射的准分子激光经光学系统变换后到达角膜表面的矩形光斑直径d为0.9mm，光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖文和，沈建新，林振能，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，苏州六六视觉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：