在眼睛内部中产生切口的制作方法

本发明涉及一种用于在眼睛的内部中产生切口的设备，该设备具有：激光束源，该激光束源设计用于输出具有进入到眼睛的角膜中的波长的脉冲式激光辐射；射束成形装置，该射束成形装置具有射束光学装置，该射束光学装置在眼睛的内部中将脉冲式激光辐射聚集到焦点中；和射束偏转装置，该射束偏转装置移动辐射的焦点，其中设有控制装置，该控制装置设计用于驱控激光束源和射束成形装置，以便在眼睛的内部中产生至少一个切割面。本发明还涉及一种用于在眼睛的内部中产生切口的方法，其中在眼睛的内部中规定至少一个切割面，并且通过输出脉冲式激光辐射来产生该切割面，其中使用脉冲式激光辐射，该脉冲式激光辐射具有进入角膜中的波长并且在眼睛的内部中移动激光辐射的焦点。

背景技术：

1、眼角膜正面的形状对于眼睛的成像特性是重要的。因此，长期以来已知：为了校正屈光不正而改变角膜，以该目的修改眼角膜正面并因此修改其屈光特性并由此补偿屈光不正。在现有技术中，为此开发了手术方法，该手术方法在眼角膜处剥离瓣，将该瓣折叠并且然后从眼角膜的由此暴露的内部去除材料。然后再将瓣折回，眼角膜由于材料的去除而具有不同造型的正面。该校正原理在现有技术中还缩写为lasik。这种方法在下文中称为瓣剥离屈光不正矫正。在早期的实施方式中，借助于机械角膜刀使瓣脱离。眼角膜由扁平的触目镜压平并借助于机械角膜刀实施生成瓣的切割。在一个改进方案中，当时使用所谓的激光角膜刀。为此，尤其已知瑞士波特的股份公司ziemer ophthalmic systems的激光角膜刀。该激光角膜刀鉴于其射束偏转而设计用于产生要翻下的瓣。第一个激光角膜刀由美国的当时隶属于美国伊利诺伊州的abbott实验室的intralase公司开发。两种激光角膜刀均利用脉冲式激光辐射工作，其中重复率和脉冲能量不同。

2、手术方式的屈光不正校正被进一步开发成在角膜中隔离和摘除材料的方法。该材料通常具有晶状体的形状，因此该方法在此涉及晶状体摘除方法或设备。即使在特定应用情况中要隔离和摘除非晶状体形的体积，也为了简明而使要隔离和摘除的体积具有名称“晶状体”。

3、前文提到的设备和方法涉及晶状体摘除的原理。晶状体摘除设备和方法的优点在于：角膜的正面在小得多的区域中受损。不再需要在角膜正面处产生几乎完全环形的切入口，而其对于脱离用于暴露角膜内部的瓣是必需的。更确切地说，必要时在事先缩小隔离的材料之后，边缘处的小的切入口是足够的，该切入口被引导至隔离的体积并且可以通过该切入口提取隔离的体积。然而，晶状体摘除的原理需要的是：在角膜内部中高度精确地产生隔离晶状体的切割面。为了实现校正屈光不正，为了使组织消耗尽可能小，限定晶状体的切割面中的至少一个应该位于距角膜的正面非恒定的间距。在此也存在与脱离和翻下角膜瓣的方案的区别，因为在那里唯一的且产生瓣的切割面可以毫无问题地距角膜正面有恒定的间距，即平行于角膜的正面。如果在产生瓣的切割中借助扁平的触目镜压平角膜的正面，则仅必须产生一个切割面，该切割面除了边缘部段之外都平行于触目镜的面并且在其侧面也是平的。

4、在wo 2004/105660和wo 2004/105661中基本描述了摘除晶状体的屈光不正校正。此外，在现有技术中已知改进方案。因此，wo 2005/011547公开将等高线应用为用于快速隔离晶状体的焦点聚焦轨迹，wo 2008/055697说明计算规则，即能够如何选择晶状体的边界面、也就是产生的切割面。从所述文献中尤其已知：对晶状体限界的切割面被划分成前皮瓣面和后晶状体面，前皮瓣面位于距眼角膜正面恒定的间距中，后晶状体面不位于距角膜正面的恒定间距中。面彼此间的间距以及其形状影响角膜在校正值和的曲率。

5、wo 2008/055705和wo 2008/055706致力于处理在使用非平坦的触目镜和产生用于外科手术方法的控制数据时图像场弯曲的问题。

6、切割面通常由脉冲式激光辐射产生。在此，激光辐射的目标点沿着轨迹曲线设置，轨迹曲线位于切割面中并且最后预设切割面。wo 2008/055698描述了沿轨迹曲线设置目标点，其中提出：不对每个输出到眼角膜中的激光辐射脉冲也预设目标点。

7、wo 2008/131878涉及以下问题：在中止或结束激光外科手术干预后如何进行考虑到角膜中已经存在的切口的进一步治疗。

8、wo 2007/022993描述了如下的触目镜，其可以借助负压固定在眼睛的角膜或巩膜处。该触目镜用于：确保治疗激光和眼睛之间的固定的坐标关系，并在此防止眼睛移动，移动会再次消除该关系。为了患者的安全，通常设有力传感器，该力传感器防止在患者移动时触目镜损坏眼睛(例如wo 2005/048895)。

9、在现有技术中，对于晶状体摘除方法已知卡尔蔡司梅迪泰克股份公司(carlzeiss meditec ag)的飞秒激光角膜刀其使用飞秒光纤激光器，该飞秒光纤激光器在红外光谱范围中发射并以500khz的脉冲重复率输出激光脉冲，激光脉冲聚焦到角膜中。

10、还已知借助fs(飞秒)激光器在眼睛内部、例如晶状体、玻璃体或视网膜的内部中产生切口(例如de 199 40 712)，这例如在所谓的fs白内障治疗中使用。

11、在已知的用于在眼睛中产生切口的系统中常见的是：操作者(医生)借助于用于同时观察的手术显微镜或者通过由相机和显示屏构成的装置(这两者在de 10 2005 013 949中描述)以视觉监测手术的进度。

12、对于屈光不正校正的质量和对于患者接收度而言，产生切割面的持续时间是非常重要的。随着手术的持续时间增加，提高了干扰性的眼睛移动的风险，眼睛移动降低了切割面产生的精度或者甚至会导致完全不再能产生连续的切割面，并且必须中断该方法。持续时间更长的手术对于患者也是不期望的负担。对于晶状体摘除的视力矫正的结果质量而言，切割面在眼角膜中的精确定位反而非常重要。由于通过沿着轨迹调节脉冲式激光辐射的焦点位置(焦点)来产生切割面，所以最后焦点在眼睛内部中的位置精度很重要。

13、因此，从申请人的de 10 2013 204 496中已知一种系统，该系统在精度高的同时实现快速产生切割面。

14、由此可以实现：在几秒(约5s)内执行例如至今为止在30s内执行的激光治疗。由此提高了对操作者的观察能力和反应速度的要求。由此相对于当今的治疗标准会扩大对于患者的特定的治疗风险。

15、作为针对操作者的支持解决方案已知：

16、·在激光治疗期间记录相机的视频信号(视频日志)，

17、·记录关于激光治疗进度的控制信号(例如扫描仪日志、能量日志)，

18、·基于挤压力的测量值自动调节患者眼睛与触目镜之间的挤压力，

19、·用于延续或恢复激光治疗的自动的工作流程，

20、·产生自动生成的文档(治疗报告)，该文档总结对于患者的重要的治疗参数和所达到的治疗进度。

21、在现有技术中，操作者的任务是开始治疗并遵循治疗过程，并且必要时如果操作者认为正确的话就中断治疗。操作者为此目的评估大量信息，操作者主要从在显微镜目镜的同时观察中或通过显示屏显示来视觉观察治疗过程中获得的该信息。如果例如患者眼睛的真空固定从触目镜(例如患者界面)脱离(“失吸现象”)，则操作者通过例如操作脚踏开关的方式停止激光治疗。该人工的监测功能的有效性对于患者安全至关重要。

22、尽管一方面在激光治疗的更快的过程中减小了由不利事件(例如患者活动、眼睛移动)引起干扰的频率，但是同时在干扰情况下提高了患者的影响，因为在出现干扰直至由操作者采取有效对策(反应时间)之间的时间内实现更大的且通常不利的处理效果。因此，在治疗过程受干扰的情况下，存在显著危害或者实际伤害患者的风险。

23、在此，患者眼睛真空固定的脱离或减弱(失吸现象)证实为尤其关键的，因为由此存在如下风险，即眼睛相对于治疗装置的光学轴线移动以及预期的切割中断和/或在错误部位处继续/实施。因此，在wo 2016/148 754中提出：借助附加的第二压力传感器来监测固定的负压。

技术实现思路

1、本发明的目的是改善对于在眼睛处的激光治疗的监测。

2、根据本发明，该目的通过一种用于在眼睛的内部中产生切口的设备来实现，该设备具有：

3、-激光束源，该激光束源设计用于输出飞秒范围内的脉冲式激光辐射，

4、-射束光学装置，该射束光学装置具有图像场并且在眼睛的内部中将脉冲式激光辐射聚集到焦点中，该焦点位于图像场之内，

5、-射束偏转装置，该射束偏转装置在图像场之内移动焦点，

6、-控制装置，该控制装置设计用于驱控激光束源和射束成形装置，以便通过预设轨迹在眼睛的内部中产生至少一个切口，

7、-图像拍摄装置，该图像拍摄装置设计用于拍摄图像场的至少一部分

8、-图像评估装置，该图像评估装置设计用于评估图像拍摄装置的拍摄并且产生用于控制装置和/或操作者的信号。

9、根据本发明，该目的通过一种用于在眼睛的内部中产生切口的方法来实现，其中，

10、-在眼睛的内部中规定至少一个切割面，

11、-规定位于切割面中的轨迹，

12、-将在飞秒范围内的、具有进入到角膜中的波长的脉冲式激光辐射输出到眼睛的内部中，

13、-使用射束光学装置，该射束光学装置具有图像场并且在眼睛的内部中将脉冲式激光辐射聚集到焦点中，该焦点位于图像场之内，

14、-焦点在眼睛的内部中并且在图像场之内移动，

15、-将图像拍摄装置用于拍摄图像场的至少一部分，

16、-图像评估装置评估图像拍摄装置的图像并且产生用于控制装置和/或操作者的信号。

17、在此特别有利的是：激光束源输出具有1.2mhz至10mhz的脉冲频率的脉冲式激光辐射。还有利的是：脉冲能量处于1nj至200nj之间。

18、优选地，焦点通过射束成形装置聚集，使得焦点位于图像场内并且具有小于3μm的最大直径。

19、特别优选的是：波长处于1030nm至1060nm的范围内。

20、优选地，将所提及的激光参数选择成，使得不仅发生材料变化，还可以至少在处理之后直接光学检测该材料变化。在此尤其优选地将参数选择成，使得激光辐射与组织的相互作用引起气泡的形成，由此可以观察到气泡结构。

21、图像评估装置优选地通过图像识别或图像测量来评估图像拍摄装置的图像。在此，能够以例如计划的治疗流程的理论图像为基础。可选地或并行地，可以识别或测量切割产生的可光学检测的结果，以便识别与理论流程的可能的偏差。

22、因此，根据本发明的问题的解决方案在于：在监测治疗过程中以机器支持操作者。在此，支持的程度可以实现直至对治疗过程的全自动的监测。于是，在最佳情况下对于操作者仅保留如下任务，即启动和监测自动的治疗过程。

23、在此，本发明提供以下可能性：

24、1.在治疗的常规方面以视频实现自动图像识别功能(通过图像处理进行机器监测)并且在识别到干扰的情况下自动中断治疗，

25、2.在治疗的常规方面的自动测量功能(通过信号监测进行的机器监测)并且在识别到干扰的情况下自动中断治疗，

26、3.操作者继续已自动中断的治疗的可行性，即有意地使自动监测功能失效，忽略其推荐功能或者校正或覆写其措施。

27、为此，图像评估装置需要特殊的功能。其在此是用于数字图像处理的功能，该功能用于评估处理的正确性。当所产生的切口在如下位置处形成时才将处理称为是正确的，在该位置处应当根据由操作者借助机器支持进行的计划形成该切口。为此，图像评估装置使用图像处理算法(例如边缘滤波、霍夫变换、平滑滤波、对比度增强、亮度变化、傅立叶滤波、作差、图像相关、分割、光流计算等)。在最简单的情况下，通过将所测量的图像实际参数与预设定的图像理论参数进行比较来评估正确性。

28、在一个优选的变体方案中，图像检测系统与视频检测系统连接，在激光治疗结束之后，还在晶状体摘除之前允许观察治疗过程。

29、在此，与先前的图像拍摄相比，视频检测系统(例如数字视频拍摄器)在图像再现的速度相同、提高或减小的情况下实现视觉化处理过程。通过减小图像再现的速度，对于操作者(医生)还能更容易地观察激光治疗的过程并且其可以在晶状体摘除的后续步骤中对激光治疗的所观察的过程做出反应。在此，可以将所描述的技术用于图像处理并且推导出用于晶状体摘除的其他的工作步骤。

30、因此，例如可以识别具有错位的气泡结构的区域，该区域排除后续的晶状体分离，由此避免对患者的伤害。

31、在其他情况下，可以告知操作者有关具有偏差的气泡结构的区域，这些区域能够导致更难分离的组织区域。于是，操作者可以通过调整其人工外科手术技术对此做出反应，由此增加治疗成功率。这由可通过图像评估方法或图案比较方法获得支持。

32、同样地，通过在失吸的情况下以减小的速度观察所记录的处理视频，可以重复地观察处理视频的时间进程。可以查明无错的激光治疗的、直至失吸的时间点的时间范围。

33、在角膜的视频图像中存在气泡适合当作成功激光组织交互作用的证明(基于光剥离的激光切割)。在此，在激光治疗期间，气泡图案的形成和消失以及气泡的可观察持续时间与所使用的参数、例如激光能量、脉冲持续时间和聚焦相关。

34、因此，可能很难由操作者识别短暂存在的气泡。相反，在以高速度拍摄并且随后以降低的速度进行后续观察(慢动作效应)的情况下，该气泡对于操作者是可观察到的，并且操作者因此可以获取关于激光治疗切口存在的信息。

35、一个特别合适的实施方式是在共同的激光治疗系统中提供视频图像。因此，在晶状体摘除的工作步骤期间，可以由医生在不同的时间点(时间戳)查询对相应工作步骤重要的、在激光治疗期间获得的信息。

36、在晶状体摘除期间将该信息嵌入到操作者的观察场中也是有利的。

37、在本发明的一个优选的变体方案中，将关于通过激光与组织交互作用产生的图案、尤其气泡图案的可预期的造型的预知知识用于自动分析，以便利用机器并因此快速地检测和评估可预期的图案。例如，在图像中查找气泡图案的预期的圆形或椭圆形的形状，并测量结构的中心。如果结构的中心在处理的任何时间点移动，则可以推断出眼睛在触目镜处滑动，并且然后可以通过图像评估装置向控制装置发送相应的信号以自动中断治疗。

38、在本发明的一个改进方案中，不使用已知的规则，而是通过归纳方法首先利用机器寻找规则。为此，相应地对大量常规和不常规的治疗进行分类，并且由图像评估装置在检测的学习阶段中进行分析，或者从外部将相应的学习图案输送给图像评估装置。随后，如此求出的暗含的规则或规律性用于对新图像进行自动的分类。学习图案也可以被复制，进而可以产生相同的预处理的系统。

39、在本发明的另一改进方案中，在自动检测到偏差时，例如通过简单的外推，自动地估算直至到达临界误差水平的时间，并且还在可预期的机器处理时间或机器处理的关键部分运行完毕的时间方面进行评估。如果例如在晶状体面切割结束之前20ms检测到5μm的位移，并且在该切割结束前10ms检测到10μm的位移，则首先不中断治疗，而是仍完成晶状体面的关键切割(预测评估)。随后才停止治疗并且由治疗仪器提示操作者：主动地决定继续的方式和方法。对于继续或中断机器处理的决定，规定了决定标准(例如呈参数向量的形式)和允许的偏差的极限值(例如呈极限值向量的形式)，并且由制造商或操作者将其存储在仪器中。然后，将参数向量或预测的参数向量与极限值向量进行比较以实现快速机器决定。通过在结束关键的方法步骤的时间点对参数向量的移动方程求解，低耗费地计算预测的参数向量。因此，以晶状体切割的所描述的实例，根据参数向量的变化速度在晶状体切割结束的已知的时间点计算参数向量。通过将如此预测的参数向量与极限值向量进行比较，然后评估是否可以接受预期的偏差或是否必须立即中断治疗。在所描述的示例中，在假设匀速运动的情况下，则计算出15μm的参数向量。如果假设此处极限值向量为20μm，则在评估之后不触发自动的治疗中断。

40、在本发明的另一设计方案中，治疗仪器然后可以自动地(优选基于所测量的参数向量)也推荐偏离于原始治疗计划(标准流程)的治疗计划。在所描述的情况下，例如可以实施与原始设置相比具有略小直径和更大深度(轴向延伸)的晶状体边缘面的切割，以便以该方式实现对晶状体片切割的无缝连接。为此，确定标准流程的变化和其与偏差的相关性并且由制造商或操作者将其存储在仪器中。

41、在本发明的另一变体方案中，不检测气泡图案，而是对触目镜边缘检测结缔组织的吸住情况。在检测这种过程的情况下，同样可以使用本发明的所有上面提到的改进方案。监测不限制于所提到的特征(气泡图案/触目镜边缘)，而是也可以考虑其他光学可检测的特征，这些特征也可以查看眼睛的其他解剖结构(前房、晶状体、虹膜、玻璃体、视网膜)。

42、在本发明的另一改进方案中，对于自动光学识别治疗流程中的偏差，附加或可选地可以基于适当的检测器的测量值来做出机器决定。为此需要至少一个用于信号检测的传感器、用于产生测量值的信号处理模块和用于评估测量值的常规的评估模块。测量值例如可以是力测量值，将其评估用于得出关于治疗的正确性的决定。于是，当测量值位于预先规定的或从初始值中计算的测量值区间中时，将治疗称作为是正确的。在该情况下，同样可以使用预测评估的上述原理。

43、本发明在解决问题方面的效果在于：相对于通过操作人员仅仅人工检测，自动的检测系统更快地做出反应。为了与至少200ms至500ms的人工反应时间相比实现显著的改善，小于200ms、优选小于100ms的机器反应时间是有利的。

44、偏差识别的精度对于反应的速度也是有作用的。通常，失吸情况始于眼睛在触目镜/患者界面处的缓慢滑脱。在此也识别小的误差，从而实现：一方面快速地做出反应，而另一方面也具有用于估算时间发展和评估过程足够的时间(预测评估)。因此提出：通过图像处理识别误差的精度优于50μm，优选地其小于20μm，在最佳情况下为仅5μm。对于至少11mm的扩展的观察场，因此为图像拍摄装置优选使像素数大于或等于2200×2200，特别优选大于或等于4000×4000。

45、不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和以下要阐述的特征不仅能以指定的组合使用，还能以其他组合使用或单独使用。