專利名稱：使用地形學(xué)和激光系統(tǒng)界面的交互式眼球矯正手術(shù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和一種方法，用來矯正角膜的不規(guī)則，通過眼角膜的再成形來得到預(yù)期的矯正后的角膜曲率。本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括一種用來詳細繪制角膜的不規(guī)則和表面偏差的地形學(xué)(topography，形貌學(xué))設(shè)備；和一種界面系統(tǒng)，用來接收和處理地形學(xué)數(shù)據(jù)，并為激光系統(tǒng)或類似系統(tǒng)提供方向來完成在諸如角膜疊層的基片上的預(yù)定的仿形切削，并且還可提供多種真實的和模擬的手術(shù)前后的視覺感受。該界面系統(tǒng)為外科醫(yī)生或類似醫(yī)生提供一種工具，其允許外科醫(yī)生針對包括不規(guī)則的眼球形狀和不規(guī)則的角膜表面等多種角膜疾病估計和模擬多種可能的、供選擇的外科手術(shù)。
許多年以來，人類一直在探尋矯正視力問題的方法。這可以從隱形眼鏡的發(fā)展中看出，最初是硬的鏡片，到后來是軟的和可任意使用的軟鏡片。盡管這些光學(xué)輔助器可以使患者戴上它們時看得很清楚，但是它們不能永久性治愈視力紊亂或視力疾病；而且在某些情況下，例如，局部的、高度不規(guī)則形狀的角膜疾病，即使是眼鏡和隱形眼鏡也不能達到完全矯正的效果。
大約在二十年前，永久性矯正近視和散光的外科手術(shù)技術(shù)作為成就提出來。放射狀的角膜切削術(shù)程序是用鉆石手術(shù)刀將角膜的前表面或“眼睛的窗戶”切開一個缺口。盡管這種技術(shù)相對來說使用得很好，但是仍然存在視力長期穩(wěn)定性的問題，以及作為傷口的后遺癥經(jīng)常形成95％的角膜混濁而使角膜功能變?nèi)醯膯栴}。
更近一些年來，這些老技術(shù)由激光治療技術(shù)替代，激光治療技術(shù)用計算機控制的激光替代了外科手術(shù)刀對角膜的形狀進行逐步地、反復(fù)地雕刻，而不用對角膜進行切割或使視力變?nèi)?，在大多?shù)應(yīng)用中。這些激光技術(shù)具有代表性的是通過使用準分子激光器的光吸收處理來實現(xiàn)的。
準分子激光器主要應(yīng)用于計算機微芯片的制造中，用來蝕刻電路板。然而，激光的極度的精確性和低的熱影響使得它很適合作為治療眼睛的激光器。也就是說，許多治療眼睛的激光有極度的精確性，而且每脈沖僅有0.25微米(1/4000th毫米)的細胞移走。在反復(fù)的雕刻中，準分子激光器輕輕地“蒸發(fā)”或使得細胞蒸發(fā)；這里沒有燃燒或切割。在多數(shù)病例中，依靠折射誤差的嚴重程度，激光治療僅需要20到45秒。快的治療時間的重要性在于，對一些步驟，過于延長的治療時間會減慢手術(shù)后治愈過程的速度，從而降低最終得到的視力水平。
對于正常的眼睛，光線進入眼睛后在視網(wǎng)膜上準確地聚焦，并形成清晰的圖像。對于在角膜處發(fā)生彎曲或聚焦的大部分光線，眼睛內(nèi)自然的透鏡就能很好地調(diào)整。如果光線不能在視網(wǎng)膜上聚焦，就稱之為眼睛存在折射誤差。一般的折射誤差包括近視、遠視和散光。準分子激光器作為一種成就應(yīng)用于矯正近視、遠視和散光，通過反復(fù)雕刻角膜，以使角膜曲面能使光線在視網(wǎng)膜上正常聚焦。
對于近視，光線總是聚焦在視網(wǎng)膜的前面，而不是視網(wǎng)膜的后面。這就導(dǎo)致了視力的模糊，尤其是當(dāng)注視遠處的物體時。近視是由于眼球的長度過長或角膜過度彎曲引起的。
對于遠視，光線聚焦在視網(wǎng)膜的后面。導(dǎo)致視力的模糊，尤其是在注視近處的物體時。遠視是由于眼球的長度過短或角膜過于扁平造成的。
對于散光，角膜、或者“眼睛的窗戶”，具有不規(guī)則的曲率形狀更象橄欖球，而不象英式足球。光線聚焦在不同的點上。一個人經(jīng)常會同時有一定程度的近視和散光，或遠視和散光。由于不規(guī)則導(dǎo)致光線偏離視網(wǎng)膜上預(yù)期的聚焦點，任何表面輪廓不規(guī)則都會導(dǎo)致眼睛聚焦的不合適。
在激光矯正近視的方法中，使角膜變得更扁平以使光線更好地在視網(wǎng)膜上正常聚焦；相反矯正遠視是使角膜變得更彎曲。對于散光，反復(fù)雕刻角膜的表面使其有一個規(guī)則的曲率。
老花眼是一個受關(guān)注的問題，它是由于眼睛的自然透鏡老化而造成的，并且因而不會發(fā)生上面所提到的近視、遠視和散光同樣的折射誤差，盡管存在老花眼和一種或多種的折射誤差一起發(fā)生的可能性。屬于Dr.Luis.A.Ruiz的美國專利No.5,533,997描述了矯正老花眼的儀器和方法，包括在老花眼矯正中用激光系統(tǒng)從眼睛移走細胞這一已由發(fā)明人證明是有效的模式。
現(xiàn)有技術(shù)中的一種激光治療方法通稱為圖像折射角膜切削術(shù)(PRK)，其中上皮細胞的薄表面層移走后(例如，通過用溶劑擦拭、初步的激光治療或者是較少的磨損)，激光束直接作用在角膜表面上。在激光直接反復(fù)雕刻角膜之后，留下角膜上裸露的區(qū)域，將花幾天時間(例如2到6天)來愈合，并且會感到不舒服。愈合的過程有時會導(dǎo)致衰退(一些折射誤差會恢復(fù))或者留下疤痕(會使視力變得模糊不清)，尤其是對于有較大折射誤差的患者。盡管仍在矯正低度的近視和遠視中使用，對于同樣的病癥LASIK方法通常會取代PRK，在LASIK方法中，激光治療作用在角膜保護瓣下面。在“Laser in situKeratomileusis”(LASIK)的治療中，頂起一個象活板門似的保護角膜的薄瓣。準分子激光器對露出的角膜前表面進行治療。最終結(jié)果使角膜按照允許光線正常聚焦在視網(wǎng)膜上所確定的方式進行改變。在治療結(jié)束時，保護瓣完全放回原處。LASIK技術(shù)保留了角膜原始表面實質(zhì)上的完整無缺，因而，沒有導(dǎo)致疼痛的裸露區(qū)域。此外，適度的治愈過程只會有最小限度的衰退，避免留下疤痕等問題。
對于上面所描述的現(xiàn)有技術(shù)中的PRK和LASIK激光治療的仿形切削建立在數(shù)學(xué)方程式和公式的基礎(chǔ)上，在把眼睛假想為一個理想的光學(xué)體或者是假想眼睛是遵守一定光學(xué)模式的有著非常規(guī)則的球形?，F(xiàn)有技術(shù)中的仿形切削沒有考慮每一個眼睛都是獨特的而且都有許多個性化的和常規(guī)的小和大的不規(guī)則這樣一個事實。由于現(xiàn)有技術(shù)的仿形切削是建立在固定的和規(guī)則的切削模式上，就會造成移走過多的細胞或者不足的細胞的情形。例如，在某個散光情況中它的一側(cè)會比其沿直徑正對的一側(cè)有更大的病癥。因此，在正常的現(xiàn)有技術(shù)的仿形切削模式作用于這種情況時(橢圓形的仿形切削)，切削模型將會把導(dǎo)致病癥的細胞和與病癥沒有關(guān)系的細胞一塊移走，因此會在治療之后導(dǎo)致眼睛新的病癥的可能。
同樣的，角膜表面也不是一個非常光滑的殼體，有大的也有小的地形不規(guī)則。在現(xiàn)有激光系統(tǒng)內(nèi)，用來矯正近視、遠視和散光等缺陷的公式和模式?jīng)]有考慮到這些表面不規(guī)則。因此，對眼睛的仿形切削的最終結(jié)果將在某種程度上偏離外科大夫預(yù)定的對眼睛的最終切削結(jié)果；并且這對于具有高度不規(guī)則表面的眼睛確實是真的，其中缺陷僅僅是轉(zhuǎn)移給更低的角膜高度和從而產(chǎn)生新的缺陷，這在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中通常是不可預(yù)見的。這是一個事實在以前的PRK和LASIK治療中，激光所切削眼睛的深度在眼睛地形學(xué)的任何凹陷區(qū)域處較預(yù)計的為深和在眼睛地形學(xué)的任何頂點或突起區(qū)域處較預(yù)計切削的深度為淺。在使用LASIK方法中，微型角膜刀用來在切削或均夷作用處理的過程中通過向下壓的方式移走一定厚度的片狀物，將會使在裸露的角膜疊層之下的角膜外表面的地形加倍。
由于現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)依靠建立在標準光學(xué)模型上的剛性的模式和公式，在確定要執(zhí)行的仿形切削的過程中這些系統(tǒng)限制了外科醫(yī)生充分發(fā)揮臨床專家的作用。換句話說，這些系統(tǒng)不允許外科醫(yī)生定制一個最合適于患者矯正需要的外科臨床評估的仿形切削。
現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)也不適合于許多視力矯正，它們需要詳細的、或需要獨特定制切削的視力矯正病例，諸如外傷、一些先天病癥和由于眼科手術(shù)過程中的意外事故而導(dǎo)致的病癥。
下面的文獻、專利和專利申請?zhí)峁┢渌尘靶畔ⅲ谶@里將它們引入?yún)⒏奈墨I美國專利No.4,721,370(L’Esperance)；No.4,995,716(Warnicki et.al)；No.5,133,726(Ruiz et al)；No.5,159,361(Cambier et al)；No.5,318,046(Rozakis)；No.5,533,997(Ruiz et al)；No.5,843,070(Cambier et al)和屬于Luis A.Ruiz的美國專利No.5,533,997和No.5,928,129。
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本發(fā)明的目的在于一種用于眼外科手術(shù)的系統(tǒng)和方法，其允許醫(yī)生利用他的手術(shù)經(jīng)驗和對病人的了解來設(shè)計一個很好地滿足條件的仿形切削。因此本發(fā)明向外科醫(yī)生提供一個特別多用途的工具，其向外科醫(yī)生敞開一個寬范圍的手術(shù)程序選擇并且由此使得外科醫(yī)生能夠定制每個手術(shù)來進行在該情況下對病人來說最好的臨床手術(shù)處理。在提供的高度定制化的系統(tǒng)中，本發(fā)明避免將外科醫(yī)生限制在剛性的仿形切削中，在一些情況下剛性的仿形切削對于改善病人的視力來講實質(zhì)上僅僅導(dǎo)致額外的缺陷或失敗。在本發(fā)明中，外科醫(yī)生能夠?qū)す馐M行導(dǎo)向來制造特定的激光模型，該激光模型可以看作是最適合移去眼球的細胞來由外科醫(yī)生實現(xiàn)最好的臨床結(jié)果。
另外，本發(fā)明提供一種高度精確的系統(tǒng)，其考慮到執(zhí)行各種各樣的角膜曲率校正時根據(jù)病人的不同而變化的角膜表面的地形不規(guī)則。通過考慮到個體的特定的角膜地形，能夠更好地避免一種可能性，即在手術(shù)后的狀態(tài)中可能保留了有害地改變了所希望的手術(shù)效果的角膜地形學(xué)的不規(guī)則。并且，因為外科醫(yī)生能夠消除不同病人的地形不規(guī)則，保證了對于不同病人的更精確和規(guī)則的結(jié)果。
本發(fā)明也提供一種方法和裝置，用來對在執(zhí)行激光仿形切削中的激光束的操作進行校準和圖形化，包括基片的使用，該基片呈現(xiàn)不同的視覺顏色提示來代表在執(zhí)行該激光束表面時激光束將要到達的程度反饋給激光控制系統(tǒng)。
本發(fā)明包括一個地形學(xué)裝置，能夠提供角膜表面地形的數(shù)據(jù)特性。最好該地形學(xué)裝置是一種立面地形圖裝置，其以立面圖的形式為病人的外角膜輪廓的地形圖提供數(shù)據(jù)特性，通過相對于X-Y平面的足夠數(shù)量的高度點表示來提供眼球?qū)嶋H地形的精確表示。然后用于該立面圖的數(shù)據(jù)特性輸出給本發(fā)明的界面系統(tǒng)。
該界面系統(tǒng)包括一個地形儀(topographer，形貌儀)/界面輸入系統(tǒng)，其接收來自地形學(xué)裝置的輸出數(shù)據(jù)。該地形儀/界面輸入系統(tǒng)從由地形儀接收到的輸出數(shù)據(jù)中抽取數(shù)據(jù)(例如，x，y，z數(shù)據(jù)〕，并且最好以容易由界面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理的矩陣方式存儲這些數(shù)據(jù)。
該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)確定一個合適的參考球體，其相對于實際地形的頂點和低谷是一個平均的或中間的球體(例如，一個具有相同體積的組織的球體，或球上的諸頂點的體積和非組織的體積或位于球下面的谷的體積一樣〕。可以利用多種技術(shù)來形成一個合適的參考球體，例如遞歸仿樣剖分或Bezier曲線技術(shù)。
該界面系統(tǒng)包括一個與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連接的圖形化系統(tǒng)，使得在由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，該圖形化系統(tǒng)提供多個圖形化的和互動式的屏幕，使得外科醫(yī)生能夠計算和定制仿形切削來得到一個特定的輪廓，外科醫(yī)生認為該特定的輪廓對于特定的病人來說是最好的切削輪廓。在本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理/圖形化系統(tǒng)的組合下，外科醫(yī)生能夠看到作為可能的解決方案的各種不同的切削輪廓，和能夠看到每個假定的切削輪廓的仿真的術(shù)后情況。
該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括一個參考部分或模塊和考慮由地形學(xué)裝置確定的地形輪廓與由界面系統(tǒng)和參考裝置接收的例如前面確定的合適的參考球體之間的相互關(guān)系來處理數(shù)據(jù)。用所存儲的高度數(shù)據(jù)(例如對于所有實際輪廓和合適的參考球體的數(shù)據(jù)矩陣)，為所有實際地形結(jié)構(gòu)和合適的參考球體提供沿著多個可能的眼球軸中的任何一個軸的二維和/或三維的圖形化描述。該合適的參考球體在圖形化系統(tǒng)的二維視窗中表示成一條直線，其最初(當(dāng)選擇中間的合適的參考球體作為最初的參考時)位于以二維方式顯示的地形輪廓的最上面的高度之下。該合適的參考球體的二維顯示可以用來作為外科醫(yī)生的開始或參考點，來開始計算和觀察為從地形學(xué)輪廓降到合適的參考球體移走細胞所需要的不同切削輪廓。該界面系統(tǒng)提供裝置用來根據(jù)實際的地形輪廓改變該合適的參考球體的相對位置。上述兩者之間的偏差最好通過改變在二維格子中代表合適的參考球體的直線的高度來表示，同時該實際地形輪廓的二維輪廓描述(沿同一個軸)固定在該格子上。同時，多個屏幕顯示該切削輪廓和模擬的手術(shù)后眼球輪廓如何看作為在參考線位置的每個變化(例如，沿屈光度的海拔刻度的變化)。該切削輪廓和得到的眼球輪廓描述最好是都在二維格子和三維描述中用三維描述最好是彩色地形描述來作為眼球輪廓的屈光度偏差和穿過眼球角膜表面的切削輪廓。從而外科醫(yī)生能夠在全部完成的眼球輪廓和使用一特定參考平面時為得到該最終的輪廓所需要的切削輪廓的描述和深度的基礎(chǔ)上確定仿真結(jié)果。
例如，外科醫(yī)生可以相對于實際的眼球地形圖象降低該合適的參考球體，該描述在二維視屏中作為相對于沿同一、預(yù)定的眼球軸選取的二維地形輪廓的參考線的降低出現(xiàn)。如果，例如外科醫(yī)生將參考線降低到一個相應(yīng)于地形輪廓的最低點的高度，該外科醫(yī)生將能夠確定為了進行至少沿注視時的軸移走全部地形偏離的矯正所需要的最大切削深度。然而，在特殊情況下，例如在眼球的地形中有一個局部的、非常深的低谷，可能需要太深和/或太大數(shù)量的切削如沒有那么多的角膜深度以至于不能做到(在早期的手術(shù)中發(fā)生的手術(shù)矯正后的意外)。因此盡管該切削輪廓最適合去除眼球的地形輪廓上的全部不規(guī)則，設(shè)定的與眼球表面上最低的地形點相符合的參考線可能不會很好地適合該病人。這時觀測員可以利用他的外科經(jīng)驗和對病人的了解來將該參考線升高到代表這種情況下最好的臨床切削輪廓的位置處。例如，外科醫(yī)生可以將參考線向上升高幾個屈光度(例如，向上5屈光度)從而移去該參考球體上的大比例的眼球不規(guī)則同時避免任何過切削引起的問題。本發(fā)明使得操作者在可能存在潛在的問題時容易作出決定。例如，將一個特定的顏色分配給任何將要超出更低范圍點(例如，0.170mm深)的切削深度，從而視屏將提供一個關(guān)于潛在問題的已經(jīng)識別的警告。還會提供帶有關(guān)于這樣的輪廓是否是所需要的這一問題的單獨彈出的視窗框。還可能出現(xiàn)這樣一種情況，即為了在該基礎(chǔ)上選擇假定的最好的臨床球體的高度認為最好不使用最深的低谷點作為基礎(chǔ)，它可能是臨床更需要的通過將假定的最好的臨床球體在高度上向上頂起來和依靠更局部定制的意在消除任何保留在所選擇的最好臨床參考球體下面的殘留偏差的經(jīng)驗方法來取走更少數(shù)量的組織伴隨著顯示參考線和地形輪廓內(nèi)部關(guān)系的二維視屏，最好提供一個可調(diào)整的高度偏差按鈕和刻度標識，它們可以由計算機鼠標控制來根據(jù)地形輪廓容易地改變參考線的高度。最好還提供一個類似的可調(diào)整的刻度以及數(shù)字指示器，其中可調(diào)整的刻度水平地安置允許操作者改變假定的最好的臨床球體的直徑，數(shù)字指示器用于最好的臨床球體的半徑、曲率和與合適的參考球體的相對位置。因此，根據(jù)外科醫(yī)生按照哪種曲率對于矯正眼球是最好的、沒有引起任何明顯的有害的術(shù)后缺陷和在這種情況下最好移走最少數(shù)量的細胞的臨床估算，外科醫(yī)生還能夠很容易地改變假定的最好的臨床球體的形狀來得到一個更扁平的曲面特征或更陡峭的最好的臨床球體特征。為合適的參考球體顯示半徑值的視窗的個數(shù)、合適的參考球體的屈光度值和從合適的參考球體的初始位置到現(xiàn)在所顯示的高度位置之間的深度或高度是彼此相關(guān)的，使得在一種中所作的變化導(dǎo)致在另一種中的變化，該變化是通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和在顯示區(qū)域內(nèi)顯示的相應(yīng)數(shù)值自動地作出的。由于初始的合適的參考球體和實際的地形輪廓之間的高度對于每個X-Y參考點是已知的并且由于假定的最好的臨床球體的高度相對于合適的參考球體的變化對于每個點也是已知的，已經(jīng)用高度偏差監(jiān)測裝置確定了地形輪廓和通常(但不總是)位于初始的合適的參考球體下面的假定的最好的臨床球體之間在高度上的差別(和所需要的總的切削量)。由患者的獨特的地形輪廓和伴隨有所希望輸入的外科醫(yī)生的經(jīng)驗的通常的眼球形狀決定對于該患者什么是最好的臨床球體。
參考部分還包括一個眼球軸線選項提供器，允許操作者確定和選擇哪個眼球軸(具體是N-T(0°)軸、上面/下面軸(90°)、45°-225°軸和135°-315°軸之間的選擇)。由于它允許操作者將假定最好的臨床球體切削輪廓的仿真術(shù)后效果沿各種不同的軸圖形化，將該選項設(shè)計成與本發(fā)明的最好臨床球體確定裝置一起使用。例如，外科醫(yī)生可能面對一個沿上面/下面的軸有散光輪廓的患者，這從術(shù)前眼球的用顏色區(qū)分的屈光輪廓的基礎(chǔ)視屏的顯示中看出來。認為這個就是最適合初始最好臨床球體判斷的軸，該操作者可以選擇該上面/下面軸，在其上觀察實際地形、最初確定的合適參考球體和假定的最好的臨床球體位置之間的二維和三維顯示的不同關(guān)系。將提供為了取走散光不規(guī)則所需要的這種切削輪廓的良好顯示。然而該眼球可能還有一個不屬于沿所選擇的參考軸的任何一處的很深的局部缺陷。如果選擇沿該下面/上面軸表示的假定的最好的臨床球體輪廓，則該局部的缺陷將被忽略和保留使得由于角膜表面的這一特征還會保留一些視力下降。如果進行一個沿附加軸例如45度軸的檢測并且該很深的局部低谷屬于該軸，外科醫(yī)生可以按照該最好的臨床球體切削輪廓是否落入局部低谷的最低深度點或其是否能產(chǎn)生切削深度輪廓來作出臨床決定，從而保證位于中間的最好臨床球體高度某些在最低深度點上和在為上面/下面軸確定的高度之下。因而，例如通過在經(jīng)驗和所顯示的最初地形的基礎(chǔ)上確定選擇哪個或哪些軸來觀察仿真結(jié)果、以及確定最好的臨床球體是否位于地形輪廓的最低點、或包括設(shè)定在這種情況下認為哪個合適于臨床的一些改變，外科醫(yī)生能夠與本發(fā)明交互作用來決定適合于所涉及的特定病人的最好臨床球體。
進而，該最好的臨床球體切削輪廓可以單獨使用，如果外科醫(yī)生根據(jù)病人的情況認為這樣足夠了，也可以與附加的切削特征組合使用。作為一個例子，如果患者有一個散光產(chǎn)生的將用最好的臨床球體組來除去的病癥，但是該切削輪廓同時會在眼球的矯正上產(chǎn)生遠視，在一個切削輪廓的基礎(chǔ)上通過增加附加的切削輪廓來得到一個更近視結(jié)果的眼球可以避免這種情況，該切削輪廓要么是一個標準臨床或“正?！陛喞词峭饪漆t(yī)生在定制步驟中自己產(chǎn)生的，例如通過選擇不同的系數(shù)來改變切削輪廓或通過選擇已存儲的輪廓(包括早先外科醫(yī)生自己創(chuàng)建的可以使用的輪廓的文件或由界面系統(tǒng)原始提供的輪廓)。


圖1為在本發(fā)明系統(tǒng)中數(shù)據(jù)從患者到激光系統(tǒng)的流動的方框圖；圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的硬件部分的方框圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)給出的滯留的表面不規(guī)則和有限的仿形切削作用的示意圖；圖4為本發(fā)明給出的除去表面不規(guī)則和仿形切削的不受限制的作用的示意圖；圖5A、5B和5C說明由本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供的幾種處理模塊和它們之間可能的一些循環(huán)的流程圖；圖6是增加了一些可能的選擇和執(zhí)行的循環(huán)的圖5A、5B和5C的流程圖的壓縮圖；圖6A是切削控制裝置的一個實施例；圖7是在本發(fā)明的界面系統(tǒng)的一個參考模塊中進行的處理步驟的流程圖；圖8是用于參考模塊的優(yōu)選的、主要的視屏，說明重點沿90°軸的不規(guī)則眼球地形，伴隨有一個重疊的子視窗說明沿同一個軸的角膜輪廓的剖面圖，以及已經(jīng)移動到一個位置的假定的最好的臨床球體定位的參考切削線，由此得到8.6mm的直徑和24微米的深度以初始的合適的參考球體(由于該初始參考線已經(jīng)向下移動到假定的最好的臨床切削位置而沒有顯示出該線)為標準和這樣一個假定的切削輪廓設(shè)計一個所希望的術(shù)后曲率半徑為8.03mm和39.5屈光度的折光度。
圖8A顯示沿角膜地形的單一軸的二維輪廓、合適的參考球體的二維輪廓、向下降低的假定的最好的臨床球體的二維輪廓、和在參考/近視矯正組合的情況下額外移去的細胞的輪廓；圖9為與圖8相同的視屏，除了假定的最好的臨床球體切削輪廓已經(jīng)在用修正的切削輪廓仿真中進行外并且該仿真的術(shù)后結(jié)果顯示在左側(cè)的子視窗部分；圖10為在主參考模塊窗口上彈出的多個窗口，除了它們說明了用于顯示假定的最好臨床球體的假定位置的參考線的不同的高度選擇以外，它們與圖8相似；圖11為在主參考模塊窗口上彈出的多個窗口，顯示相對于地形輪廓在同一高度水平的假定的最好的臨床球體的參考線，但是沿由參考模塊提供的不同選擇的軸(0°，45°，90°，135°)；圖12說明在本發(fā)明的系統(tǒng)的參考模塊部分中的組合的外科手術(shù)操作的仿真，描述一個用于散光和規(guī)則近視輪廓的所需要的組合外科手術(shù)過程，因為高度不規(guī)則的中央散光矯正將導(dǎo)致近視，基于對于該患者不需要將角膜變扁平因而需要一個近視補償來將角膜變陡峭回到它的最初形狀，其中右側(cè)顯示用于散光矯正的仿真的參考切削結(jié)果和左側(cè)顯示兩種假定的外科手術(shù)的組合；圖13顯示參考的切削與規(guī)則的近視模型在導(dǎo)致近視的90度軸的矯正的事實上的組合，并且右側(cè)顯示的是參考的切削和左側(cè)顯示的是組合治療的結(jié)果；圖14顯示作用在同一個眼球上的+5屈光度的兩種近視治療之間的比較，其中視屏的右側(cè)顯示球形的輪廓和左側(cè)顯示在同一個眼球上的非球形切削的同一個手術(shù)；圖15中在視屏的右側(cè)為+10屈光度的球形切削輪廓和左側(cè)為對同一個眼球的同樣是+10屈光度但是非球形的輪廓，并且在底部顯示的是對兩個外科手術(shù)輪廓所做的相應(yīng)的比較；圖16為通過仿真的交互式散光現(xiàn)象用于散光的矯正，是一個參考切削的數(shù)學(xué)變換用所代表的缺點，預(yù)測的地形結(jié)果不是很規(guī)則，因為外科手術(shù)很大程度上取決于一個基礎(chǔ)公式中許多因素的使用；圖17為右側(cè)的散光處理基礎(chǔ)上的仿真公式和左側(cè)的仿真參考切削之間的比較；圖18A和18B顯示與圖9中的同一個患者的另一只眼睛(右眼)的主視屏，其中圖18A位于一個假定的最好的臨床球體高度水平并且圖18B位于不同的高度水平；圖19顯示兩個最終的切削輪廓來得到同一個眼球上的兩個不同定位的假定的最好的臨床球體，其中左側(cè)的最好的臨床球體比右側(cè)的低大約20微米；圖20顯示對于不同患者的如圖19中的在高度上彼此分開大約20微米的兩個假定的最好的臨床球體；圖21是與圖20相類似的視圖，但是該視圖已經(jīng)向上旋轉(zhuǎn)來得到該切削輪廓的不同角度的視圖，其代表適于傳遞給激光系統(tǒng)的高度；圖22A和22B為作用的激光脈沖的示意圖，將其控制為僅切削由最終的切削輪廓決定的感興趣的那些區(qū)域，和將其設(shè)計成作用隨機發(fā)射的脈沖(避免局部受熱)來移走角膜的細胞層(這些層通常涉及不同的周邊輪廓)，當(dāng)作用完成時移走例如由圖21中所選擇的切削輪廓所確定的細胞量；圖23A、B、C和D顯示本發(fā)明的基片上的激光校準結(jié)果(顯示的是相紙試紙)，具有不同顏色的材料層來顯示從本發(fā)明的界面系統(tǒng)輸出的切削輪廓矩陣所產(chǎn)生的激光深度的不同程度；圖24說明在球形切削公式的基礎(chǔ)上部分切削的切削輪廓，其中中間凹陷部分的形狀由外科醫(yī)生輸入的球體半徑和切削輪廓的中央凹面的地帶或開口的寬度所控制；圖25說明在非球形切削公式的基礎(chǔ)上部分切削的切削輪廓(對于切削輪廓的多曲率的內(nèi)壁)，其中非球形切削輪廓的最終形狀由外科醫(yī)生輸入的數(shù)值決定；圖26為圖25中所示的非球形切削輪廓與圖24中所示的球形切削輪廓之間的比較；圖27A至H顯示各種各樣可能的散光切削輪廓，外科醫(yī)生可對多個不同的散光輪廓連同附屬的、外科醫(yī)生的可變的公式快速制作一個臨床方案可以作為參考源使用；圖28為打開的“表面處理”文件的主窗口；圖29為顯示地形數(shù)據(jù)的各個個體文件的重疊的子窗口；
圖30是為了從多個選擇處理過程中選出一個選擇處理程序而彈出的窗口圖31為正常視窗框；圖32是在表面處理中用來輸入切削數(shù)據(jù)的操作框；圖33提供一個在圖32所示的視窗框中輸入的正常(球形)參數(shù)的直線描述；圖34是具有與表面處理過程的非球形部分相關(guān)的多個可調(diào)整的區(qū)域的對話框；圖35和36是分別與圖33和34相近似的示意圖，但是在“非球形”處理設(shè)置下的；圖37是有用于輸入切削數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)域的“非球形”對話框；圖38顯示包括從彈出的選擇部分中選取所需要的參考軸的切削數(shù)據(jù)的輸入步驟；圖39是相對于圖38中所示的參考軸的直線輪廓；和圖40是有“輸入切削數(shù)據(jù)”部分的遠視眼對話框；圖1為在本發(fā)明的系統(tǒng)中數(shù)據(jù)從患者到激光系統(tǒng)的流動的方框圖。如圖1所示，患者的獨特的眼球地形由合適的角膜地形儀掃描和繪成地圖。所使用的地形儀最好提供足夠的數(shù)據(jù)點來為下面將要說明的界面系統(tǒng)執(zhí)行的后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供好的數(shù)據(jù)源。在本發(fā)明的一個優(yōu)選系統(tǒng)中，如由美國猶他州鹽湖城的Orbscan Inc.公司制造的“ORBSCAN II”系統(tǒng)等立面地形系統(tǒng)，在沿X-Y軸10微米為一個單位采集的高度點的基礎(chǔ)上提供一個數(shù)字化的地形圖并且通常高度的分辨率在1-5微米內(nèi)變化。該ORBSCAN II系統(tǒng)依靠來自裂隙燈和Placido磁盤搜索兩種方法的數(shù)據(jù)。也可以使用例如僅使用Placido磁盤和裂隙燈兩種技術(shù)之一的其它地形儀，盡管更高的精度組合最好是來自為本發(fā)明的界面系統(tǒng)的后續(xù)計算提供好的數(shù)據(jù)源的標準點。
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)40的方框圖，該系統(tǒng)包括地形學(xué)系統(tǒng)42、界面系統(tǒng)44和激光系統(tǒng)46。界面系統(tǒng)44包括一個圖形化系統(tǒng)48，其與用來執(zhí)行后面詳細說明的功能的數(shù)據(jù)處理器50連接。最好該界面系統(tǒng)44進一步包括輸入接口52和輸出接口54，用來使數(shù)據(jù)在從地形儀中提取數(shù)據(jù)和為驅(qū)動激光系統(tǒng)46輸出數(shù)據(jù)時滿足格式要求(如果需要的話)。在由該界面系統(tǒng)執(zhí)行的多種功能中，界面系統(tǒng)以所需要的形式如矩陣存儲數(shù)據(jù)。該矩陣可以存儲用于包括作為將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成彩色地圖的基礎(chǔ)等多種用途，其中為不同的高度分配不同的顏色來說明圖形化系統(tǒng)48中存儲的矩陣。由外科醫(yī)生接著進行系統(tǒng)的計算和定制直到得到所需要的切削輪廓(如后面詳細說明的)，該最終的切削輪廓以合適的格式如矩陣來說明和放置并且通過輸出接口的通道輸出給所使用的激光系統(tǒng)。該輸出接口提供任何所要求的轉(zhuǎn)換來使得最終的切削數(shù)據(jù)格式與激光系統(tǒng)46的驅(qū)動參數(shù)相兼容。
激光系統(tǒng)46包括控制裝置(例如二元X-Y掃描鏡)和輔助的控制軟件和硬件用來改變激光束在眼球的接觸位置，與如準分子激光器等激光產(chǎn)生裝置一起使用，盡管也可以依賴其它合適的角膜去除技術(shù)(例如，流體噴射或機械材料去除裝置)。激光系統(tǒng)46的控制裝置和激光系統(tǒng)的激光束定位裝置設(shè)計成接收定制的、詳細說明的切削輪廓和執(zhí)行由界面系統(tǒng)輸出的指令例如前面提到的X-Y-Z最終切削輪廓矩陣。最好該準分子激光器具有陶瓷頭的特征能夠在200HZ或更高的脈沖重復(fù)頻率下操作和具有穩(wěn)定的、可控制的功率輸出，可以從1mm到2mm調(diào)整的可調(diào)整光束點。在一個優(yōu)選實施例中，激光系統(tǒng)是一個二元掃描鏡裝置，該裝置在X和Y軸上移動準分子束，并且連同具有2000到4000HZ或更高的掃描速度的眼球跟蹤系統(tǒng)和手術(shù)前保持激光束停留在目標中心(例如，瞳孔中心)的定心裝置一起工作，來保證在開始手術(shù)時激光相對于切削輪廓精確地瞄準和精確地觸發(fā)。
提供一個例如Lasersight Inc.公司(美國弗羅里達州奧蘭多市)的Lasersight2000或Lasersight LSX1等的激光系統(tǒng)，其能夠提供與由本發(fā)明的界面系統(tǒng)輸出的切削輪廓方向相一致的激光定位。雖然具有比優(yōu)選的低的速度。作為前面已有的激光系統(tǒng)的另一個實施例也可以使用Chiron-Technolas GmbH的Chiron-Technolas Keracor 117和217激光系統(tǒng)。
圖3和圖4給出了現(xiàn)有技術(shù)中非定制的、非精確說明的切削技術(shù)和本發(fā)明的定制的、能夠詳細安排的一部分之間的比較。圖3中顯示出一個處于激光下的眼球(例如，PRK或LASIK處理)，其中單一直徑的光束根據(jù)矯正的光學(xué)公式例如近視矯正作用在眼球上，沒有考慮每個個體的眼球相對于地形輪廓的獨特性。同樣的也可以說成是另一個現(xiàn)有技術(shù)的切削技術(shù)例如沿著一個光學(xué)公式路徑(例如，圓路徑或橢圓路徑)的飛點掃描技術(shù)。圖3說明由于眼球具有不光滑的地形，結(jié)果的眼球在術(shù)后狀態(tài)中具有與它在術(shù)前狀態(tài)中同樣的地形不規(guī)則。例如，在PRK處理中，由于使用的激光設(shè)計成在穿過直徑上具有通常恒定的能量級，它將沿處理的角膜表面切削走恒定的厚度，并且因此眼球在術(shù)前狀況中具有頂點的部分將在術(shù)后狀況中具有這些同樣的頂點，并且相對于地形凹點通常同樣是真的。同樣的情況對于LASIK治療來說也是真實的。因為在薄片處理中微型角膜刀向下擠壓在角膜上并且從而隨著壓力和單一厚度的薄片層的移開，任何峰點都會重現(xiàn)在露出的基體表面上。圖4說明與治療后的角膜表面(基質(zhì)或更外面的層)的實際地形相一致的激光的應(yīng)用，通過使用作用在模型中的上千個小的微光束和切削或移去眼球的不規(guī)則地形的深度，使得產(chǎn)生如圖4中右側(cè)所顯示的光滑繪制的角膜地形。
圖5A、5B、5C和6說明在本發(fā)明的界面系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例中提供的多種處理模塊和它們之間的一些可能的循環(huán)的流程圖。如圖5A所示，在開始處，界面系統(tǒng)44讀取由地形儀輸出的數(shù)據(jù)。如圖6所示最好的合適球體的公式(例如相對于眼球的實際地形的中間球體)最好作為緊跟著在來自地形儀的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的矩陣公式的初始化步驟來執(zhí)行。該最好的合適球體用來作為起始點是一個優(yōu)選的參考定位，但是如后面所說明的不可避免地其對于患者不是最好的臨床球體。該最好的合適球體是一個在不規(guī)則表面例如眼球的不規(guī)則地形中內(nèi)插一個表面的數(shù)學(xué)方法?？梢允褂梅聵忧婕夹g(shù)或Bezier技術(shù)等多種數(shù)學(xué)方法。
下面給出的是參照圖28至40的界面系統(tǒng)的優(yōu)選圖形化系統(tǒng)的輸出。
圖28說明打開的表面處理文件的主窗口。附屬的步驟包括從地形學(xué)機器中讀取數(shù)據(jù)，如圖29所示的重疊的子窗口所示該數(shù)據(jù)可以存儲在單獨的文件中。
該從地形學(xué)機器中讀取的數(shù)據(jù)提供一個讀數(shù)結(jié)構(gòu)，其結(jié)果在于在眼球表面的10mm*10mm的矩形面積上得到一個100*100網(wǎng)點的數(shù)據(jù)矩陣。這意味著在每100微米的一個步驟中讀取一個網(wǎng)點。該步驟允許操作者選擇不同的眼睛病例記錄來保證外科醫(yī)生執(zhí)行不同的處理或易變的仿真，為了在激光機器上做手術(shù)將產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)文件。然后可以執(zhí)行來自多個選擇處理部分中的一個選擇處理步驟。圖30說明一個選擇處理步驟。
該選擇處理對應(yīng)于表面處理菜單條中的Simulation選項并且允許使用者選擇三個不同的選項INTERACTIVE切削，REFERENCE切削和PRESBYOPIA。
INTERACTIVE切削還有三個選項Normal，Aspherical和Astigmatic。這些選項將外科醫(yī)生指引到三個基本處理。
Normal是一種允許操作者用稱之為正常的球形參數(shù)來進行或模擬切削的程序。這種程序矯正近視和遠視。
圖31顯示的是Normal視窗框。在表面處理中，還提供如圖32中的處理框所表示的切削數(shù)據(jù)的輸入。圖33提供一個在圖32中的視窗框中輸入的正常(球形)參數(shù)的直線繪圖。
該最后的處理框是一個屬性對話框，含有幾個要填充的參數(shù)來確定切削的輪廓和深度。
Correction是第一個區(qū)域。該區(qū)域接受負數(shù)和正數(shù)，其中負數(shù)定義近視模型，并且正數(shù)定義遠視模型。該區(qū)域的單位是Diopters(屈光度)。
Zone Diameter是下一個區(qū)域并且定義切削范圍和函數(shù)例如邊界。
Radius of Curvature是最后一個區(qū)域并且允許根據(jù)特定的眼球曲率選擇具有同一個Diopter值的不同曲率輪廓。
Aspherical是一個選項，允許與參數(shù)直接相互作用來進行近視和遠視矯正但是用非球形輪廓。
圖34說明具有下述區(qū)域的對話框Correction以Diopter來表示，它包括一個用于近視的負數(shù)和用于遠視的正數(shù)。
Factor是適宜的參數(shù)，允許為了到達希望的輪廓而改變方程式形式。
Zone Diameter是下一個區(qū)域并且定義切削范圍和函數(shù)例如邊界。
Radius of Curvature是最后一個區(qū)域并且允許根據(jù)特定的眼球曲率選擇具有同一個Diopter值的不同曲率輪廓。
Interior Diameter是一個只在遠視眼治療中使用的參數(shù)并且指示不應(yīng)該接觸到的內(nèi)層。
圖35和36顯示與圖33和34相似的視窗，但是是在“Aspherical”處理狀態(tài)下。
Exterior Diameter以與前面的區(qū)域同樣的方式只在遠視眼治療中使用并且允許根據(jù)曲面輪廓截去外面的效果。
Astigmatic是最后的選項并且與含有繪圖按鈕的對話框相關(guān)，提供圖形的不同曲面輪廓表示之間關(guān)系說明。
圖37說明帶有下面所說的用于切削數(shù)據(jù)輸入的數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)域的Astigmatic對話框。
Correction以Diopter來表示，定義要移去的細胞的精確數(shù)量。
Zone定義切削范圍和函數(shù)例如邊界。
Radius of Curvature是最后一個區(qū)域并且允許根據(jù)特定的眼球曲率選擇具有同一個Diopter值的不同曲率輪廓。
另外圖37說明對應(yīng)于系數(shù)的區(qū)域，取決于所選擇的按鈕和操作例如輪廓修正。
REFERENCE是一個選項，基本上允許沿不同的軸觀察角膜輪廓。這些主要的軸是0，45，90，135度。一旦選擇了最陡峭或最扁平的軸，外科醫(yī)生可以進行不同的處理來達到根據(jù)他的經(jīng)驗是最好的操作。
圖38說明輸入切削數(shù)據(jù)的步驟，包括從彈出的選項中選出所希望的參考軸，同時圖39顯示對應(yīng)于圖38中選擇的參考軸的外形輪廓。
通過Apply選項可以在指定的軸中放大角膜輪廓，和顯示一個交互式圖形，其允許操作者在角膜輪廓上滑動一直線和模擬一個刀片，能夠假想地移走哪些圖中所示的細胞。
進而，該模式提供其它交互參數(shù)來改變切削環(huán)、過渡環(huán)的直徑和顯示該特定輪廓的平均曲率和半徑。
PRESBYOPIA是最后的選項，有一個具有四個參數(shù)的對話框，允許操作者細微地改變切削輪廓。
圖40說明具有輸入切削數(shù)據(jù)部分的遠視對話框。
Diopters基本上表示切削深度。
Factor是適宜的參數(shù)，允許為了得到希望的輪廓而改變方程式形式。
Interior Diameter是指示不能接觸的內(nèi)層的參數(shù)。
Exterior Diameter允許根據(jù)曲面輪廓截去外面的效果。
如圖3、5A-C、6和7中具體顯示的，外科醫(yī)生具有選擇本發(fā)明的參考模塊的權(quán)利。涉及最好的臨床球體的確定和使用的參考模塊特別好地適合于涉及散光或近視矯正的高度不規(guī)則眼球特征，但也很好地適用于更典型的散光和近視眼矯正和如所示的來提供一個更可預(yù)言的結(jié)果，來與例如散光矯正基礎(chǔ)上的公式相比較。
激光切削控制裝置的典型的方框圖如圖6A所示?？梢岳斫鈭D中用方框表示的各種裝置最好用軟件來完善，并且因此這些裝置可以與用來完善該裝置的軟件編程的單片機制成一體。然而，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員還會理解圖中用方框表示的每個裝置能夠另外配備有有線電路。
圖6A所示的裝置包括地形數(shù)據(jù)搜索裝置，其接收來自地形儀的角膜表面立面地圖。該搜索到的角膜地形數(shù)據(jù)可以通過角膜表面顯示裝置顯示。最好是，該表面顯示成彩色編碼的表面立面地圖。一個最好的合適球體計算裝置產(chǎn)生一個地形數(shù)據(jù)搜索裝置所需要的數(shù)據(jù)的球形配合。該球形配合沿由用戶選取的軸進行或者在預(yù)成形的缺陷軸的基礎(chǔ)上形成。在搜索到的地形數(shù)據(jù)和所選取的最好的合適球體的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生一個參考切削輪廓和交互地改變該輪廓來得到一個外科手術(shù)可以接受的參考切削輪廓。用戶也可以選擇和個性化其它切削輪廓來使該用于個人角膜的輪廓最優(yōu)化。該裝置具有用來以交互方式產(chǎn)生這些輪廓的裝置。該優(yōu)選實施例中包括一個交互式球形切削輪廓裝置、交互式非球形切削輪廓裝置和交互式散光切削輪廓裝置。
切削輪廓選擇、比較和顯示裝置允許用戶選擇進行切削處理所要顯示和考慮的一種切削輪廓。還可以顯示一個、兩個或更多的切削輪廓使得用戶可以對輪廓有個直觀的對比。預(yù)測的角膜形狀顯示裝置準備和顯示如果選擇的切削輪廓作用給患者的角膜時會出現(xiàn)的預(yù)測的角膜表面立面地圖。該預(yù)測由角膜地形數(shù)據(jù)減去切削輪廓計算出來和能夠包括以角膜的物理屬性和角膜的治療屬性的生理模型為基礎(chǔ)的矯正。如果預(yù)測的角膜形狀是滿意的，該切削輪廓寫入到激光控制數(shù)據(jù)裝置來允許執(zhí)行角膜切削。在一些情況中，最好是把一個參考切削輪廓與其它切削輪廓的參考切削輪廓相合并。上述情況的一個例子會在用一個參考切削執(zhí)行散光矯正時出現(xiàn)并且導(dǎo)致一個近視角膜。在這種情況中，遠視切削輪廓能夠與參考切削輪廓合并來得到一個合并后的切削輪廓，它能夠以不產(chǎn)生近視的方式來矯正散光。該合并后的切削輪廓的執(zhí)行結(jié)果可以通過與由預(yù)測的角膜形狀裝置提供的角膜表面立面地圖之間的比較來預(yù)測。如前所述，如果預(yù)測的角膜形狀是滿意的，確定該切削輪廓然后寫入給激光控制數(shù)據(jù)裝置來允許執(zhí)行角膜切削。
圖8說明用于參考模塊的優(yōu)選的、主要的視屏，說明重點沿90°軸的不規(guī)則眼球的地形，有一個說明沿同一個軸的角膜輪廓的剖面圖的重疊的子視窗，以及假定的最好的臨床球體定位的參考切削線已經(jīng)移動到一個位置，由此參照初始的合適的參考球體得到8.6mm的直徑和24微米的深度。該最好的臨床切削參考線顯示為基本上在該地形輪廓沿90度軸的最低點。同樣重疊的子窗口出現(xiàn)在圖11的左下角，其中圖11進一步提供其它重疊的子窗口，用于顯示同樣的假定最好的臨床球體外形但是沿一個低于本發(fā)明的參考模塊的可以利用的軸。另一方面圖10顯示假定最好的臨床球體的多個不同外形。在圖10中位于左上角的重疊的窗口顯示一個假定的最好的合適臨床球體參考線，其已經(jīng)相對于圖10左下角的窗口中給出的最初確定的最好的合適參考球體向上升高了。在每個重疊的子窗口中出現(xiàn)的“deep”標志表示升起的假定最好的臨床球體參考線和最初的最好的合適球體參考線之間的高度差別。因而在左下腳的子窗口中“deep”顯示為0，表示假定的最好的臨床球體與最初的最好的合適球體位于同一水平。左上角的子窗口中deep的值為正數(shù)76，表示假定的最好的臨床球體參考線位于最初的參考線之上。與深度值一起，圖10中的每個彈出的子窗口顯示假定的最好的臨床球體的半徑和曲率(以屈光度為單位)。通過使用每個子窗口中輪廓網(wǎng)格的右側(cè)的滑動刻度很容易地改變參考線的高度。另外，水平方向滑動的刻度允許外科醫(yī)生控制該假定的最好的臨床球體切削輪廓的直徑。
圖8A說明沿角膜地形的單一軸的二維輪廓100(例如，表示一個露出的角膜基質(zhì)地形)、合適的參考球體102的二維繪圖和升起后的假定最好的臨床球體的二維繪圖。另外，圖8A的106顯示的是在組合情況下可能需要額外移走的細胞，其中一個增加的補償遠視用的環(huán)形切削被看作是為了任何潛在的矯正變化補償所需要的，在參考模塊中選用的最好的臨床球體切削的仿真中顯示的。在眼球表面的主地形視窗的底部，顯示有“Diff”。該值等于在X-Y平面上的任何一點處的高度差，具體等于實際地形減去合適的參考球體的差值加上該合適的參考球體減去所選擇的最好的臨床球體的高度差值(即，Diff＝(地形-合適的參考球體)+(合適的參考球體-最好的臨床手術(shù)球體))?？梢酝ㄟ^移動光標到所需要的位置并點擊來沿中間主地形地圖上的地形位置上的任何位置選擇該值。設(shè)定點的直徑(以2乘以從瞳孔出來的光標的半徑為基礎(chǔ))和屈光度值也在主地形地圖的下面顯示。圖18A顯示將光標移動到主地圖的特定位置的一個例子。
圖8A還顯示前面所提到的“deep”值110，表示合適的參考球體外形和最好的臨床球體外形之間相對于沿同一個軸的特定點的差值。圖8A還顯示一種組合情況，涉及與在界面系統(tǒng)的參考部分選擇的最好的臨床球體切削相組合的增加的切削(例如，遠視眼均分輪廓)。后面將給出有關(guān)組合切削輪廓的更詳細的討論。輸出給激光系統(tǒng)的最終切削輪廓坐標或數(shù)據(jù)在遠視切削環(huán)確定的增加的方程式的已知參數(shù)的基礎(chǔ)上確定(例如，另一個矩陣是以選擇的二維遠視切削剖面的360度旋轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的)。由于該地形矩陣(或其它在可工作的介質(zhì)中固定標志的手段)、合適的參考球體矩陣、最好的臨床球體矩陣、和旋轉(zhuǎn)的遠視輪廓的高度矩陣是已知的，通過使用這些已確定的參數(shù)可以確定整個切削輪廓(代表要移去的細胞)矩陣(用115表示的一個高度值)。例如，切削量由已知的地形矩陣和最好的臨床球體矩陣之間的距離112加上增加的深度113，或者已知的地形和合適的參考球體之間的高度差116加上合適的參考球體和最好的臨床球體之間的高度差110加上距離113的組合來確定。還可以顯示和/或利用各種其它值例如增加的遠視切削環(huán)和合適的參考球體之間的距離114。
根據(jù)認為什么對于圖10中所示的每個子視窗中顯示的同一個90度軸輪廓的各種假定的最好的臨床球體高度是最好的，外科醫(yī)生作出初始的決定。如果作出的決定是認為更低的高度或-24深度的深度值最適合該條件，然后外科醫(yī)生可以繼續(xù)考慮如何沿0、45和135度的其他軸選項執(zhí)行初始選擇的最好的臨床球體。如上所述，圖11顯示沿四個軸選項中的每個選取的最初認為是最好的臨床球體。在該方式中，外科醫(yī)生可以考慮當(dāng)它相對于眼球的實際地形的定位是在不同的軸定位下分析時該最初認為是最好的臨床球體是否仍被認為是最好的。在確定了負面的缺陷沒有影響最初認為的最好的臨床球體后，然后外科醫(yī)生可以激活“apply”功能鍵來看最好的臨床球體上的全部細胞已移走的模擬的術(shù)后眼球是什么樣，提供一個設(shè)計成生產(chǎn)一個所希望的8.03mm的術(shù)后曲面半徑和39.5屈光度的折射率的切削輪廓。
圖9顯示根據(jù)上面描述的作用的最好的臨床球體輪廓確定該apply功能激活的結(jié)果。圖9以更大的地形視圖顯示該實際的眼球地形矩陣，其中視圖的左側(cè)顯示沿兩個軸(此處是0和90度)的角膜輪廓和上面的兩個圖是模擬的結(jié)果眼球輪廓，和待完善的切削地形和切削輪廓來移走細胞，這些細胞是為移走在更大的地形顯示中表示的眼球的表面和所選取的最好的臨床參考球體之間的全部細胞所需要的。模擬輸出通常顯示為接近綠色或非彩色“0”的調(diào)和顏色。
圖12說明另一個例子，外科醫(yī)生能夠使用本發(fā)明來使所采用的切削輪廓符合最適合患者個人的需要，在該種情況下涉及組合的參考和標準切削輪廓，其組合是由該界面系統(tǒng)作出的例如形成一個單獨的切削輪廓在導(dǎo)引該激光系統(tǒng)中使用(例如，該系統(tǒng)決定在一個單一激光器中形成的最好的單一切削輪廓，該激光器是在輔有所作用的最好臨床球體和所需要的輔有切削深度的即使是更低的高度值和認為正常方程式矯正所需要的特征的矩陣值的基礎(chǔ)上驅(qū)動的)。圖12中特定的組合仿真顯示一個用于散光的外科手術(shù)過程，和因為在參考切削到達了該病人不需要的程度的過程中由于角膜的扁平化該高度不規(guī)則的中間散光矯正會導(dǎo)致遠視而需要的規(guī)則的遠視眼輪廓。也就是說，在該情況中參考切削固有地產(chǎn)生一個近視矯正，其導(dǎo)致一定程度的有害遠視，并且該有害的遠視可以通過遠視矯正(環(huán)形切除帶)的切削來使角膜陡峭回到原始形狀。圖12中的右側(cè)顯示模擬的參考切削結(jié)果和左側(cè)顯示提議的兩個手術(shù)的組合。以同樣的方式外科醫(yī)生可以將參考切削與近視和遠視組合，外科醫(yī)生在本發(fā)明中用公式可以對散光作同樣的操作。
圖13顯示參考切削和規(guī)則近視模式的組合，該模式基于在90度軸上，在矯正導(dǎo)致近視的事實的基礎(chǔ)上。換句話說，在移走屬于所選取的最好的臨床球體上的細胞的過程中作為角膜一部分上的切削處理的一部分部分遠視矯正環(huán)固有地形成。因而，提供一個近視矯正模型用于補償。圖14的右側(cè)顯示該參考切削并且左側(cè)顯示組合治療的結(jié)果。通過近視矯正模式移走的中間部分可以通過中央顯示來看到，該中央顯示由沿0度軸選取的切削輪廓在標題“角膜輪廓”下的左上視圖中說明，同時實現(xiàn)移走的中央細胞部分的相應(yīng)的切削輪廓最好由沿同一軸的切削輪廓顯示，該軸出現(xiàn)在左下角的視圖中。
如圖5A的流程圖所示，外科醫(yī)生能夠確定所涉及的眼球矯正，不主張單獨使用該參考模塊或者使用其與涉及正常、非球形、散光的交互式模塊的子模塊之一的組合，但是相反主張單獨使用交互式子模塊。例如，在術(shù)前角膜地形基本上規(guī)則的情況下，使用一個以球形或非球形公式為基礎(chǔ)的切削輪廓能夠矯正遠視眼和近視眼的光學(xué)缺陷。在散光角膜的情況下，通過為矯正散光特別創(chuàng)建和優(yōu)化的特定庫函數(shù)的一部分能夠產(chǎn)生一個切削輪廓。這些是被外科醫(yī)生認為不屬于不規(guī)則角膜地形條件的類別的情況，其中產(chǎn)生一個用來矯正地形不規(guī)則的參考切削輪廓和與球形、非球形或散光輪廓合并來矯正遠視、近視和散光等通常的角膜缺陷。參考和散光模式矯正的組合并非不可能然而如后面進一步說明的由于參考模塊足以應(yīng)付大多數(shù)散光矯正的要求。如上所述，這樣的組合合并的結(jié)果是一個用來控制切削激光器的單一切削輪廓。接下來，這種合并輪廓的使用結(jié)果在于得到一個移走最少量的基質(zhì)細胞的成功的角膜矯正。圖24顯示的是球形遠視切削輪廓的三維剖視圖。圖25顯示的是非球形遠視切削輪廓的三維剖視圖。球形切削輪廓上的非球形切削輪廓的表面越光滑得到的角膜治療效果越好和提高了矯正的長時間的穩(wěn)定性。
圖26顯示用于遠視眼矯正的球形切削輪廓和非球形切削輪廓之間的比較。輪廓1顯示典型的球形切削輪廓其中該輪廓的中央凹陷部分的形狀由給定的球體半徑和凹陷部分的開口的寬度控制。半徑和寬度參數(shù)可以相互獨立地由醫(yī)生選擇來給特定的角膜定制切削輪廓。輪廓2顯示一個非球形切削輪廓，其中形狀由用于遠視眼或近視眼的相應(yīng)的函數(shù)決定并且過渡區(qū)域的形狀由對選來為特定角膜定制切削輪廓的區(qū)域尺寸的參數(shù)、曲率半徑、內(nèi)直徑和外直徑的恰當(dāng)選擇所控制。該非球形函數(shù)本身是一個建立在雙平方分量和反正切函數(shù)基礎(chǔ)上的公式。
當(dāng)角膜是散光的但整個角膜地形是規(guī)則的時候，能從函數(shù)庫中選擇特定的函數(shù)。散光矯正的函數(shù)庫中含有的函數(shù)的一個例子如圖27所示。圖27中每個庫的表面上是代表由相應(yīng)的函數(shù)確定的切削輪廓的數(shù)學(xué)表達式。通過外科醫(yī)生調(diào)整系數(shù)a、b、c、d、f、h等可以使散光矯正函數(shù)適合于特定的角膜。注意在屏幕標題“simulated ablation”的下面還有散光參考切削庫的更早的描寫和說明，并伴有用來在外科醫(yī)生輸入的值的控制下改變特定參數(shù)的工具。
如圖27A-H所示，每個等式有一個共同的基礎(chǔ)“(ax2-bx4-cy4+d)”加上不同的等式末端，其中一些有相同的分量和在+或-之間變化。如圖27H所示，雙丘地形是一種可能的結(jié)果。
通過從角膜的地形學(xué)地圖減去切削輪廓可以得到預(yù)測的切削處理結(jié)果并且可以顯示預(yù)測的角膜表面結(jié)果。圖14和15顯示球形切削和非球形切削比較的屏幕圖形。圖形化的角膜地形學(xué)地圖顯示在每個圖的中間。右下圖是所選擇的球形切削輪廓。右上圖是根據(jù)球形切削輪廓緊隨著角膜基質(zhì)的激光切削的預(yù)測的角膜地形。左下圖顯示非球形切削輪廓。上述非球形切削輪廓(左上角)是根據(jù)非球形切削輪廓緊隨著角膜基質(zhì)的激光切削的預(yù)測的角膜地形。
圖14顯示兩個+5屈光度的近視眼治療之間的對比。在一些例子中切削輪廓的非球形特征在提供更光滑的過渡上是有益的，但是由于在每個中移走的細胞輪廓不同，對于外科醫(yī)生來說為將每個眼球仿真的結(jié)果圖像化是有幫助的。圖14中的對比視屏為外科醫(yī)生提供這樣一個對比工具來便于根據(jù)特定的患者需要作出臨床判斷。圖15提供該非球形切削輪廓之間的對比模式的優(yōu)點的另一個例子，其中顯示一個非球形通道避免被認為是過切削的圓環(huán)(右下角)，其對于非球形通道的同樣的+10屈光度計算是不會發(fā)生的。
圖16的中間是圖形化的角膜地形學(xué)地圖和左下角是用于散光矯正的切削輪廓。左上角的圖形是根據(jù)散光函數(shù)切削輪廓緊隨著角膜基質(zhì)的激光切削的預(yù)測的角膜地形。圖16還顯示能夠比較病人以前的術(shù)后狀態(tài)和增加的治療的模擬，將根據(jù)新的切削輪廓向患者前面治療過的眼球提供額外的治療或者是被認為最適合比較的前面完成的模擬。圖16的結(jié)果還顯示，由于在子交互式散光模塊下的數(shù)學(xué)方法中的多個相關(guān)系數(shù)的控制，數(shù)學(xué)確定的切削治療的預(yù)測的地形結(jié)果比參考方案更不可預(yù)知。
圖17顯示在參考方案與特定切削模型之間對比的一個例子和根據(jù)散光子模塊的交互式方案的使用。窗口的左側(cè)顯示參考方案并且右側(cè)顯示本方案的方法，它對外科醫(yī)生判斷哪個方法更適合于該情況也是有幫助的(清楚地該參考通道產(chǎn)生一個對特定的患者來說更好的結(jié)果)。
圖18A和18B為圖9中的同一個患者的另一只眼睛(右眼)的主視窗口，其中圖18A位于與假定最好的臨床球體相同高度水平上和圖18B位于不同的高度水平。圖19顯示兩個交替的最終切削輪廓來在同一個眼睛上實現(xiàn)兩個不同定位的假定最好的臨床球體，其中左邊最好的臨床球體的定位比右邊的低20微米。圖20顯示，對于不同的病人，與圖19中所看到的兩個假定最好的臨床球體設(shè)定在相差約20微米的高度的視圖相近似。這些描述可以在一個圖形化的屏幕上提供來允許醫(yī)生進一步觀察情況?？赡馨ㄐD(zhuǎn)輪廓的視圖的能力來得到在圖21中打算對圖20中的切削輪廓進行切削的細胞量的一個不同的觀察角度。伴隨有最終確定的切削輪廓的矩陣經(jīng)過輸出借口由界面系統(tǒng)傳送給激光系統(tǒng)來控制激光束的活動來產(chǎn)生眼球中所希望的切削。
圖22A和22B顯示優(yōu)選的激光脈沖作用的方式的示意圖，包括控制優(yōu)選的激光定位控制裝置，該裝置最好是X-Y基礎(chǔ)的掃描控制系統(tǒng)，其較好地適合于沿上面所提到相對于X-Y平面的Z軸的優(yōu)選的立面繪圖。該切削輪廓數(shù)據(jù)包(例如，一個有最終切削輪廓決定的文件)提供所需要的信息用于控制激光束的運動來只切削由最終切削輪廓確定的感興趣的這些區(qū)域。在該優(yōu)選實施例中，首先引導(dǎo)激光在對應(yīng)于切削輪廓的一個或多個基礎(chǔ)區(qū)域的角膜上的一個或多個區(qū)域上作用一系列隨機脈沖。通過在對應(yīng)于落入在切削輪廓的一個高度限幅內(nèi)細胞區(qū)域上作用激光模型依次重復(fù)該處理。該切削技術(shù)簡要地如圖22A所示，其中，在開始處，一系列脈沖沿用L1表示的單個X-Y細胞平面作用(為避免局部受熱，以隨機的方式穿過X-Y軸平面)，并且其形狀由如圖20中所似的切削輪廓代表的相應(yīng)的一個或多個邊緣控制。在由基礎(chǔ)平面表示的第一個區(qū)域完成后，激光器沿下一個切削輪廓級別在該級別的X-Y限幅的一個或多個邊緣內(nèi)重復(fù)脈沖的隨機作用(下一個脈沖單元捆由圖22A中落在級別L2內(nèi)的象磚一樣的方塊表示)。一直重復(fù)直到在切削輪廓圖中不再遺留有任何超出高度限幅的細胞(L1、L2、L3.....Ln)。
圖5A-C還包括一個遠視模塊，這是一個外科醫(yī)生可以選擇的選項來代替其它參考和交互式的模塊選項(盡管如在前面所說的組合方式中的參考/遠視公式的組合方式也是可能的)。在該模塊下外科醫(yī)生能夠治療遠視，通過作用一個與前面所提到的和與美國專利No5,533,997和5,928,129含有的全部設(shè)定的參數(shù)相一致的遠視矯正切削輪廓。遠視矯正也可以作為一個緊隨著更早進行的折射切削操作例如散光矯正的單獨的切削操作進行。
圖23A-D說明由本發(fā)明的界面裝置確定的切削輪廓控制的多個切削校準操作和要接近的或完成的切削。圖23A-D的圖形化窗口(圖像部分)中顯示的基片材料顯示一個基片，其包括一個能夠顯示激光跟隨著接收到的切削輪廓將要移走的細胞的深度的材料。在一個優(yōu)選實施例中，已經(jīng)曝光和隨后變黑的相紙置于激光輪廓之下并且揭開或不揭開不同顏色薄層的相紙取決于激光曝光的程度，使得這些經(jīng)受重復(fù)脈沖作用的面積顯示出與沒有經(jīng)受這些作用的面積相比不同的顏色。因而基片為將要形成眼球的切削模型提供好的圖形(與現(xiàn)有技術(shù)中的作用在黑的單一色的相紙上的只顯示出切削輪廓的基礎(chǔ)層的輪廓相對比)。該基片也可以形成為使得所顯示的顏色層通常與在地形學(xué)地圖上出現(xiàn)的顏色相一致從而使用相似的圖像代碼。圖23A-D的每個視窗的左下角還可以提供有預(yù)測的或確定的全部切削周期時間(例如，對于圖23A是15秒)和一個更大的和集中的時間說明，用來給出激光器已經(jīng)驅(qū)動到達圖中所示的切削顏色模型的實際時間(例如，圖23A中為14秒)。
在執(zhí)行一個患者眼球的切削中，驅(qū)動激光器來從眼球上移走由切削輪廓數(shù)據(jù)包指示的一定數(shù)量的細胞。該數(shù)據(jù)包可以直接傳遞給相連接的激光系統(tǒng)或界面系統(tǒng)可以以循環(huán)的方式使用。例如地形學(xué)數(shù)據(jù)文件可以在計算機磁盤等合適的媒介上轉(zhuǎn)換并且磁盤送到一個放置有界面系統(tǒng)的遠離位置，和/或該數(shù)據(jù)包能夠通過其它方式例如發(fā)送e-mail來傳遞。在界面系統(tǒng)定位處的外科醫(yī)生可以處理得到的地形學(xué)數(shù)據(jù)和在界面系統(tǒng)的幫助下判斷什么是最好的臨床方案。然后該切削輪廓數(shù)據(jù)包可以傳送到實際進行外科手術(shù)的設(shè)備上。在這種方式中具有更多經(jīng)驗和專長的外科醫(yī)生能提供切削輪廓包。由本發(fā)明作出的其它可能的優(yōu)點在于它允許一個外科醫(yī)生為了用該界面系統(tǒng)準備一個仿形切削向擁有本發(fā)明的界面系統(tǒng)的另一個外科醫(yī)生傳送數(shù)據(jù)來得到一些建議或改進。此外，由于本發(fā)明的通用特性，地形儀/界面系統(tǒng)的組合可以獨立于激光系統(tǒng)，和定位在遠離的位置的激光系統(tǒng)或地形儀可以定位在遠離界面系統(tǒng)和/或激光系統(tǒng)的位置處。
本發(fā)明很好地適合于在LASIK處理中使用，其具體涉及一個處理包括麻醉患者和切削角膜的至少一部分來露出角膜基質(zhì)。然后使用該激光系統(tǒng)切削角膜基質(zhì)的一部分，該激光系統(tǒng)執(zhí)行由界面系統(tǒng)確定的臨床切削輪廓指示的切削。
權(quán)利要求
1.一種界面系統(tǒng)，用來提供眼球再成形數(shù)據(jù)，包括用來接收眼球輪廓數(shù)據(jù)的裝置；用來提供臨床參考切削輪廓數(shù)據(jù)的裝置；和根據(jù)操作者的交互式輸入，用來調(diào)整所說臨床參考切削輪廓數(shù)據(jù)和所說眼球輪廓數(shù)據(jù)之間的相對差別的裝置，從而改變用所說臨床的和眼球輪廓數(shù)據(jù)之間的相對差別表示的眼球體積數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的界面系統(tǒng)，進一步包括用來向交互式操作者提供信息的裝置，所述信息是關(guān)于因所說臨床參考切削輪廓數(shù)據(jù)和所說眼球輪廓數(shù)據(jù)之間的相對差別中的調(diào)整而產(chǎn)生的眼球體積數(shù)據(jù)變化。
3.如權(quán)利要求2所述的界面系統(tǒng)，其中所說用來提供臨床參考切削輪廓數(shù)據(jù)的裝置包括用來最初提供所說眼球輪廓數(shù)據(jù)的合適的參考球體的裝置，并且所說的調(diào)整裝置包括用來根據(jù)最初的合適的參考球體的位置調(diào)整合適的參考球體樣品的裝置，并且該最初的合適的參考球體代表調(diào)整前的臨床參考切削輪廓和經(jīng)過調(diào)整的合適的參考球體樣品表示一個調(diào)整過的臨床示范輪廓。
4.如權(quán)利要求3所述的界面系統(tǒng)，其中所說的用來提供合適的參考球體的裝置包括在由所說用來接收所說眼球輪廓數(shù)據(jù)的裝置接收到的所說眼球輪廓數(shù)據(jù)。從所說的眼球輪廓之后，數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個合適的參考球體。
5.如權(quán)利要求4所述的界面系統(tǒng)，其中所說眼球輪廓數(shù)據(jù)是來自眼球的露出表面的地形學(xué)數(shù)據(jù)和所說合適的參考球體是考慮到眼球的露出表面中的谷中的頂點形成的最好的合適的參考輪廓為基礎(chǔ)的。
6.如權(quán)利要求5所述的界面系統(tǒng)，其中用來形成所說的最好的合適的參考球體的所說裝置確定一個平均或中間的球體，涉及仿樣剖分和Bezier曲面技術(shù)中的一個或全部。
7.如權(quán)利要求3所述的界面系統(tǒng)，進一步包括用來根據(jù)所說眼球輪廓數(shù)據(jù)提供眼球外形輪廓的裝置，和其中用來向交互式操作者提供信息的所說裝置包括圖形化裝置，并且所說圖形化裝置包括用來描繪眼球外形輪廓、所說合適的參考輪廓和相對于所說臨床示范的輪廓和所說眼球外形輪廓在位置上的相對調(diào)整的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的界面系統(tǒng)，其中所說圖形化系統(tǒng)在開始參考定位時描繪合適的參考輪廓并且在操作所說調(diào)整裝置時該臨床示范輪廓相對于所說的眼球外形輪廓描述運動地顯示出來。
9.如權(quán)利要求8所述的界面系統(tǒng)，其中所說圖形化系統(tǒng)在同一圖形化屏幕內(nèi)提供該眼球外形輪廓和臨床表示輪廓的相對定位視圖，其中所說臨床示范輪廓相對于固定的眼球外形輪廓可以上下移動，并且所說的圖形化系統(tǒng)進一步包括裝置，用來根據(jù)所說眼球外形輪廓和所說臨床表示輪廓之間的一定數(shù)量的眼球細胞層來圖像化地描述切削模型。
10.如權(quán)利要求9所述的界面系統(tǒng)，其中所說圖形化系統(tǒng)在同一圖形化屏幕內(nèi)提供眼球外形輪廓、合適的參考球體和臨床示范輪廓的相互之間定位的視圖。
11.如權(quán)利要求9所述的界面系統(tǒng)，其中所說合適的參考輪廓是最好的合適球體的直線描述和所說臨床示范是最好的臨床合適球體的直線描述。
12.如權(quán)利要求4所述的界面系統(tǒng)，進一步包括用于所說臨床代表輪廓的輪廓計算的裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的界面系統(tǒng)，其中所說臨床代表輪廓包括球體的一個輪廓部分和所說用于輪廓計算的裝置包括改變所說輪廓部分的曲率的裝置。
14.如權(quán)利要求7所述的界面系統(tǒng)，進一步包括將眼球外形輪廓數(shù)據(jù)和臨床示范輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地形彩色數(shù)據(jù)的裝置，和所說進行圖形化的裝置包括裝置，用來表示當(dāng)位于臨床代表輪廓上的眼球材料移去時在眼球輪廓上得到的結(jié)果的仿真的術(shù)后彩色地形說明。
15.如權(quán)利要求14所述的界面系統(tǒng)，其中所說圖象化系統(tǒng)包括裝置，用來表示由所說代表輪廓和眼球外形輪廓之間的一定數(shù)量的眼球材料表示的切削輪廓。
16.如權(quán)利要求14所述的界面系統(tǒng)，其中所說圖形化系統(tǒng)進一步包括裝置，用來同時表示所說的仿真術(shù)后彩色地形圖和眼球外形數(shù)據(jù)的彩色地形圖。
17.如權(quán)利要求7所述的界面系統(tǒng)，其中所說圖形化裝置包括裝置，用來同時表示說明相對于眼球外形輪廓的多個不同定位的臨床示范輪廓的多個圖形化圖象。
18.如權(quán)利要求7所述的界面系統(tǒng)，其中在所說調(diào)整裝置將所說臨床示范輪廓進一步朝遠離眼球中心和所說合適參考輪廓之上移動下，所說圖形化裝置在所說合適參考輪廓位置上面的一個位置描繪所說臨床示范輪廓，和在所說調(diào)整裝置將所說臨床示范輪廓進一步朝接近眼球中心和所說合適參考輪廓之下移動下，所說圖形化裝置在所說合適參考球體輪廓位置下面的一個位置描繪所說臨床示范輪廓。
19.如權(quán)利要求2所述的界面系統(tǒng)，其中所說眼球外形數(shù)據(jù)是以由X、Y和Z共同設(shè)定代表的眼球外形數(shù)據(jù)組的方式出現(xiàn)，并且所說用來提供臨床參考切削輪廓的裝置包括用于表示由X、Y和Z共同設(shè)定的臨床代表輪廓數(shù)據(jù)組的裝置，和所說調(diào)整裝置包括裝置，用來改變所說臨床代表輪廓在一個操作者基于相對于所說眼球外形數(shù)據(jù)組的調(diào)整輸入的數(shù)據(jù)組。
20.如權(quán)利要求19所述的界面系統(tǒng)，其中所說眼球外形數(shù)據(jù)包括地形數(shù)據(jù)和所說用來提供臨床參考切削輪廓的裝置包括裝置，該裝置用于以一個初始基礎(chǔ)參考輪廓表示在所說眼球外形數(shù)據(jù)中地形變化的中間參考輪廓，和所說調(diào)整裝置包括伴隨所說基礎(chǔ)參考輪廓的數(shù)據(jù)的Z軸計算。
21.如權(quán)利要求1所述的界面系統(tǒng)，進一步包括裝置，用來對比所說眼球外形數(shù)據(jù)組和所說代表臨床輪廓數(shù)據(jù)組的相對數(shù)據(jù)設(shè)定位置相對于穿過眼球外形輪廓和所說代表臨床輪廓延伸的一個垂直平面的剖面。
22.如權(quán)利要求21所述的界面系統(tǒng)，進一步包括軸調(diào)整裝置，其含有用來改變代表性的垂直平面的位置來提供數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是關(guān)于所說眼球外形輪廓和所說代表臨床輪廓之間在垂直間距中的相對差別。
23.如權(quán)利要求22所述的界面系統(tǒng)，進一步包括裝置，用來相對于另一個沿所說垂直剖面的平面的多個位置直觀地描述所說輪廓。
24.如權(quán)利要求23所述的界面系統(tǒng)，進一步包括裝置，用來描述所說示范臨床輪廓相對于每個所說垂直剖面的平面位置的調(diào)整。
25.如權(quán)利要求1所述的界面系統(tǒng)，進一步包括裝置，用來確定緊隨所說臨床代表性的輪廓數(shù)據(jù)組的調(diào)整的切削數(shù)據(jù)組，根據(jù)所說眼球外形數(shù)據(jù)組和所說調(diào)整的代表性的臨床數(shù)據(jù)組的值之間的差別。
26.如權(quán)利要求25所述的界面系統(tǒng)，進一步包括裝置，用來根據(jù)所說切削數(shù)據(jù)組直觀地說明切削外形。
27.如權(quán)利要求25所述的界面系統(tǒng)，進一步包括裝置，用來向眼球再成形裝置輸出所說切削數(shù)據(jù)組。
28.如權(quán)利要求1所述的界面系統(tǒng)，進一步包括裝置，用來根據(jù)預(yù)先確定的輪廓輸入進一步的矯正數(shù)據(jù)組，和裝置，用來將所說代表性的臨床數(shù)據(jù)組和所說進一步的矯正數(shù)據(jù)組混合。
29.一種切削數(shù)據(jù)產(chǎn)生系統(tǒng)，包括一個地形學(xué)系統(tǒng)，含有用于提供眼球表面地形數(shù)據(jù)的裝置；一個界面系統(tǒng)，具有用來接收來自所說地形學(xué)系統(tǒng)的地形學(xué)數(shù)據(jù)的裝置，所說界面系統(tǒng)包括用來提供基礎(chǔ)參考輪廓數(shù)據(jù)組的裝置，和所說界面系統(tǒng)包括根據(jù)操作者的交互式輸入，用來改變所說基礎(chǔ)參考輪廓數(shù)據(jù)組和所說眼球表面地形學(xué)數(shù)據(jù)組之間的相對數(shù)據(jù)值的裝置，和所說界面系統(tǒng)進一步包括裝置用來比較變化的相對數(shù)據(jù)值來決定一個切削模型數(shù)據(jù)組，和所說界面系統(tǒng)進一步包括裝置用來輸出所說切削模型數(shù)據(jù)組。
30.一種系統(tǒng)，用于再成形眼球，包括一個地形學(xué)系統(tǒng)，含有用于提供眼球表面地形數(shù)據(jù)的裝置；一個激光系統(tǒng)，具有眼球切削裝置；一個界面系統(tǒng)，具有用來接收來自所說地形學(xué)系統(tǒng)的地形學(xué)數(shù)據(jù)的裝置，所說界面系統(tǒng)包括用來提供基礎(chǔ)參考輪廓數(shù)據(jù)組的裝置，和所說界面系統(tǒng)包括用來改變所說基礎(chǔ)參考輪廓數(shù)據(jù)組和所說眼球表面地形學(xué)數(shù)據(jù)組之間的相對數(shù)據(jù)值差的裝置，和所說界面系統(tǒng)進一步包括裝置用來比較變化的相對數(shù)據(jù)值差來決定一個切削模型數(shù)據(jù)組，和所說界面系統(tǒng)進一步包括裝置用來輸出所說切削模型數(shù)據(jù)組給激光系統(tǒng)使得所說激光的所說眼球切削裝置帶出眼睛中與輸出切削模型數(shù)據(jù)組相對應(yīng)的切削模型圖型。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所說用來改變相對數(shù)據(jù)的裝置包括裝置，用來通過操作者的交互式輸入改變所說基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)組。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進一步包括裝置，用來為操作者圖形化地表示信息來改變數(shù)據(jù)值的差值。
33.一種試紙，用來提供眼球的切削模型的直觀記錄，包括一個基片，用所說基片支持圖形化材料，該圖形化材料相對于作用在所說圖形化材料上的激光能量的不同級別顯示出不同顏色的表示，從而提供將要作用在眼球上的切削模型的直觀記錄。
34.一種界面系統(tǒng)，用來開發(fā)眼球再成形數(shù)據(jù)，包括裝置，用來接收眼球地形輪廓數(shù)據(jù)；裝置，用來向界面系統(tǒng)的操作者表示所說眼球地形輪廓數(shù)據(jù)；裝置，用來相對于所說眼球地形輪廓數(shù)據(jù)設(shè)定參考數(shù)據(jù)；裝置，用來向操作者表示和所說眼球地形輪廓數(shù)據(jù)組相組合的參考數(shù)據(jù)組；裝置，用來確定代表落入所說參考數(shù)據(jù)組和所說眼球地形輪廓數(shù)據(jù)組之間的眼球材料的相對體積的眼球體積數(shù)據(jù)；裝置，用來通過操作者的計算改變眼球體積數(shù)據(jù)，該計算導(dǎo)致在所說眼球地形輪廓數(shù)據(jù)組和所說參考數(shù)據(jù)組之間的數(shù)據(jù)差別閥中的變化。
35.如權(quán)利要求34所述的界面系統(tǒng)，其中所說用來代表所說眼球地形學(xué)外形數(shù)據(jù)的裝置包括在第一個眼球軸平面中以輪廓方式描繪眼球地形輪廓數(shù)據(jù)組的圖形化裝置，和代表也由所說圖形化裝置沿第一個眼球軸平面以輪廓方式顯示參考數(shù)據(jù)組的所說裝置，和所說圖形化裝置進一步包括顯示在所說用于改變的裝置的操作下在所說輪廓之間的相對位置的調(diào)整的裝置。
36.一種操作界面系統(tǒng)的方法，開發(fā)接下來在眼球再成形系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)，包括向所說界面系統(tǒng)的眼球地形輪廓數(shù)據(jù)輸入部提供眼球地形輪廓數(shù)據(jù)；分析由所說眼球地形輪廓數(shù)據(jù)輸入部接收到的眼球地形輪廓數(shù)據(jù)和在由所說眼球地形輪廓數(shù)據(jù)代表的非球形形狀的基礎(chǔ)上建立一個參考數(shù)據(jù)組；確定地形數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)組之間的相對差值和建立一個差別數(shù)據(jù)組；在差別數(shù)據(jù)組的基礎(chǔ)上建立一個切削數(shù)據(jù)。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，進一步包括進一步提供來自矯正的眼球形狀數(shù)據(jù)源的矯正的眼球形狀數(shù)據(jù)來和所說差別數(shù)據(jù)組組合使用；和根據(jù)進一步的矯正的眼球形狀數(shù)據(jù)建立切削數(shù)據(jù)組。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，進一步包括為接下來在驅(qū)動激光控制系統(tǒng)中使用向當(dāng)?shù)氐幕蜻h處的存儲媒介輸出切削數(shù)據(jù)組。
39.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所說參考數(shù)據(jù)是在相對于所說眼球地形輪廓數(shù)據(jù)的最好的合適參考球體的基礎(chǔ)上確定的。
40.如權(quán)利要求36所述的方法，進一步包括在調(diào)整眼球地形輪廓數(shù)據(jù)組和參考數(shù)據(jù)組之間的相對差值的基礎(chǔ)上建立一個調(diào)整數(shù)據(jù)組。
41.如權(quán)利要求36所述的方法，其中提供矯正的眼球形狀數(shù)據(jù)包括提供一個或多個遠視、老花眼、散光和近視矯正數(shù)據(jù)包。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括通過在所說調(diào)整數(shù)據(jù)基礎(chǔ)組和所說矯正數(shù)據(jù)基礎(chǔ)組中編入一個單一的數(shù)據(jù)組包建立一個矯正切削數(shù)據(jù)組，和所說矯正數(shù)據(jù)組設(shè)計成用來抵消不想要的眼球形狀缺陷，如果單獨作用所說調(diào)整數(shù)據(jù)組會產(chǎn)生上述不想要的缺陷。
全文摘要
一種系統(tǒng)和一種方法,用來矯正角膜的不規(guī)則,通過眼角膜的再成形來得到預(yù)期的矯正后的角膜曲率。本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括一種用來詳細繪制角膜的不規(guī)則和表面偏差的地形學(xué)設(shè)備;和一種界面系統(tǒng),用來接收和處理地形學(xué)數(shù)據(jù),并為激光系統(tǒng)或類似系統(tǒng)提供方向來完成在諸如角膜疊層的基片上的預(yù)定的仿形切削,并且還可提供多種真實的和模擬的手術(shù)前后的視覺感受。
文檔編號A61F9/007GK1268340SQ0010839
公開日2000年10月4日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月10日
發(fā)明者路易斯·安東尼奧·魯伊茲 申請人:路易斯·安東尼奧·魯伊茲