用于眼科手术激光的光学系统技术方案

一种用于眼科手术的激光系统包括：激光源，用于产生脉冲激光束；XY扫描器，用于接收所述脉冲激光束，且用于输出在横断Z方向的两个方向上扫描的XY扫描光束；在扫描器外壳中的Z扫描器，用于接收所述XY扫描光束，且用于输出附加地在所述Z方向上扫描的XYZ扫描光束；反射镜，用于使从所述Z扫描器接收的所述XYZ扫描光束偏转；以及在物镜外壳中的物镜，用于接收偏转的XYZ扫描光束，且用于将所接收的XYZ扫描光束聚焦到目标区域上，其中，所述扫描器外壳与所述物镜外壳分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于利用飞秒激光进行对眼的前段的手术的系统，更具体而言，涉及在扫描并将激光束聚焦到眼中的同时使激光束的光学畸变最小化的实施例。
技术介绍
本申请描述了用于在眼的前段内通过激光脉冲造成的光离解(photodisruption) 对晶状体进行激光手术的技术和系统的实例和实施例。用于去除晶状体的各种晶状体手术过程利用各种技术，以将晶状体破碎为可通过小切口从眼中取出的小碎片。这些过程使用人工设备、超声波、加热的流体或激光并倾向于具有显著的缺点，这些缺点包括需要用探头进入眼中以实现破碎，以及与这样的晶状体破碎技术相关的有限的精度。光离解激光技术可将激光脉冲传送到晶状体中以光学地破碎晶状体而无需探头的插入，因而可提供改善的晶状体取出的潜力。激光诱导的光离解已经被广泛用于激光眼科手术，且Nd:YAG激光已经常被用作激光源，包括通过激光诱导的光离解实现的晶状体破碎。一些现有系统利用具有数mj的脉冲能量的纳秒激光(E. H. Ryan等人，Americal Journal ofOphthalmology 104 :382-386,1987 年 10 月;R. R. Kruger 等人，Ophthalmology 108 :2122-2129,2001)，以及具有数十 μ J 的皮秒激光(A. Gwon 等人，Cataract Refract Surg. 21,282-286,1995)。这些相对长的脉冲将相对大量的能量提供到手术点，导致对精确度和对过程的控制的显著限制，同时产生了相对高程度的不想要的结果的风险。相似地，在角膜手术的相关领域，认识到通过使用数百(hundredsof)飞秒持续时间的脉冲替代纳秒和皮秒脉冲，可以实现更短的脉冲持续时间和更佳的聚焦。飞秒脉冲在每脉冲提供更少的能量，显著提高了精确度和过程的安全性。目前多家公司将用于角膜眼科手术(例如，LASIK瓣(flap)和角膜移植)的飞秒激光技术商业化。这些公司包括美国IntralaseCorp./Advanced Medical Optics、德国 20/10Perfect Vision Optische GerMte GmbH、德国 Carl Zeiss Meditec, Inc.以及瑞士 Ziemer OphthalmicSystems AG。然而，根据角膜手术的要求设计这些系统。关键地，激光聚焦的深度范围典型地小于约1_，即，角膜的厚度。因此，这些设计不能提供解决方案以用于在眼的晶状体上进行手术的重大挑战。
技术实现思路
简要地且概括地，一种用于眼科手术的激光系统包括激光源，用于产生脉冲激光束；XY扫描器，用于接收所述脉冲激光束，且用于输出在横断Z方向的两个方向上扫描的XY 扫描光束；在扫描器外壳中的Z扫描器,用于接收所述XY扫描光束，且用于输出附加地在所述Z方向上扫描的XYZ扫描光束；反射镜(mirror),用于使从所述Z扫描器接收的所述XYZ 扫描光束偏转；以及在物镜外壳中的物镜，用于接收偏转的XYZ扫描光束，且用于将所接收的XYZ扫描光束聚焦到目标区域上，其中，所述扫描器外壳与所述物镜外壳分离。在实施方式中,所述扫描器外壳在机械上和功能上的至少一者上与所述物镜外壳分离。在实施方式中，所述Z扫描器包括第一扩束器块；以及可移动光束扫描器,其中， 所述第一扩束器块可以为固定块和可移动块中的一种。在实施方式中，所述Z扫描器被配置为在5mm到IOmm的Z扫描范围内在所述目标区域中扫描所输出的XYZ扫描光束的Z焦深。在实施方式中，所述Z扫描器被配置为在0_ 到15mm的Z扫描范围内在所述目标区域中扫描所输出的XYZ扫描光束的Z焦深。在实施方式中，所述Z扫描器操作为基本上独立地修改所输出的XYZ扫描光束的数值孔径NA和所输出的XYZ扫描光束的Z焦深。在实施方式中，所输出的XYZ扫描光束具有几何像差、衍射像差以及总像差，所述总像差等于所述几何像差与所述衍射像差的和；所述总像差在关于Z焦深的最优数值孔径 NAopt (z)处具有最优值，其中，所述Z扫描器的所述数值孔径NA能够被调整到关于对应的Z 焦深的所述最优数值孔径ΝΑ_ (ζ)。在实施方式中，所述最优总像差由最优像差量度表征，所述最优像差量度为下列之一 =Strehl比率S的最大值或者焦斑半径rf、RMS波前误差ω和球面像差系数α 4(|中的一个的最小值。在实施方式中，所述最优像差量度对应于在位置(z，r)处的五个参考点Pl = (O, 0)、P2= (2，6)、P3= (5，0)、P4= (8，0)、P5= (8,3)中的一个，这些坐标全都以毫米为单位并处于任意方位角Φ，其中，z表示沿所述光轴的距离，r表示对应的径向柱坐标，且所述柱坐标系统的(0,0)表示所述目标区域的前中心点。在实施方式中，所输出的XYZ扫描光束具有几何像差、衍射像差以及总像差，所述总像差等于所述几何像差与所述衍射像差的和；且所述Z扫描器的数值孔径NA能够被调整为使在Z焦深处所述激光系统的所述总像差与这样的相似激光系统的总像差相比至少减小P(ScannerBeforeObjective)百分比,该相似激光系统的Z扫描器并非在与所述物镜外壳分离的外壳中；其中，所述P(ScannerBeforeObjective)百分比为205^30 ^40%和 50%中的一个。在实施方式中，所述总像差由像差量度表征，所述像差量度为焦斑半径rf、RMS波前误差ω和球面像差系数α4(ι中的一个。在实施方式中，所述总像差量度对应于在位置(z,r)处的五个参考点Pl = (0,0)、 P2 = (2，6)、P3= (5，0)、P4= (8，0)、P5= (8,3)中的一个，这些坐标全都以毫米为单位并处于任意方位角Φ，其中，z表示沿所述光轴的距离，r表示对应的柱坐标；且所述柱坐标系统的(0,0)表示所述目标区域的前中心点。在实施方式中，所述物镜的质量与这样的相似眼科激光系统的质量相比至少减小 P (mass)百分比，该相似眼科激光系统通过调整所述物镜的光学特性而在所述Z方向上扫描所述光束，其中，P (mass)为10%、50%和100%中的一个。在实施方式中，通过下列中的至少一者来调整所述光学特性整合到所述物镜中的所述Z扫描器；整合到所述物镜中的可移动扩束器；以及整合到所述物镜中的一个或多个可移动扫描透镜。在实施方式中，所述Z扫描器被配置为使所述数值孔径随所述焦深的增加而减小。附图说明图I不例了手术激光传输系统I ;图2示例了高斯波前G和有像差的波前(aberrated wavefront) W ；图3A-B示例了在最优和扫描焦平面处的光线；图3C示例了焦斑半径的定义；图4示例了 Strehl比率S与RMS波前误差ω之间的关系；图5示例了眼科手术的参考点；图6Α-Β概念性地示例了预补偿器200的操作；图7Α-Β示例了有效Z扫描功能的各种应用；图8A-D示例了预补偿器200的实施方式；图9不例了具有两个Z扫描器的激光传输系统I的实施方式；图10示例了包含O、I或2个Z深度扫描器和O、I或2个NA修改器的配置的表；图IlA-C示例了具有2、3和4个扫描反射镜的XY扫描器；图12A-D示例了作为数值孔径的函数的像差以及作为Z焦深(focaldept本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·拉克希，J·巴克，
申请(专利权)人：爱尔康蓝斯克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：