CN102026601A - 生成眼科手术控制数据的方法，以及眼科手术治疗仪和治疗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生成眼科手术治疗设备(1)的控制数据的方法，其借助于激光设备(E)分离眼角膜(5)中的组织层，其中，激光设备(E)操作期间，具有接触表面的接触镜片(25)使角膜(5)变形为接触表面的形状，为了该目的，接触表面首先设置在接触表面顶点处的角膜顶点上并随后压其使角膜变形，该方法包括以下步骤：生成激光设备(E)的控制数据，以便该数据为激光设备(E)指定位于角膜(5)的目标点(28)的坐标，在目标点坐标的生成中，考虑激光设备(E)操作期间存在的由接触镜片(25)引起的角膜(5)的变形，其中，本发明提供了为了确定由变形引起的未变形的角膜(5)中点P的位移，在考虑变形时实施所述几个步骤。

Description

生成眼科手术控制数据的方法，以及眼科手术治疗仪和治疗方法

技术领域

本发明涉及一种生成眼科手术治疗仪的控制数据的方法，其借助于激光设备将眼角膜的组织层分离，其中，在激光设备操作期间，具有接触表面的接触镜片使角膜变形为接触表面的形状，为了该目的，首先将具有接触表面顶点的接触表面设置在角膜顶点上，并且为了使角膜变形的目的，随后接触面挤压后者，该方法包括以下步骤：激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，在目标点坐标的生成中，考虑激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形。

本发明还涉及一种眼科手术治疗仪，其包括：激光设备，用于将眼角膜的组织层分离，接触镜片，其具有接触表面并在激光设备操作期间使角膜变形为接触表面的形状，为了该目的，首先将具有接触表面顶点的接触表面设置在角膜顶点上，并且为了使角膜变形的目的，随后接触表面挤压后者，以及控制设备，其以此方式生成激光设备的控制数据，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，并且其在目标点坐标的生成中，考虑激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形。

本发明还涉及一种眼科手术治疗方法，其借助于激光设备将眼角膜的组织层分离，其中首先设置具有接触表面的接触镜片，在角膜顶点上，接触表面具有接触表面定点，并且为了使角膜变形的目的，随后接触表面挤压后者，使得接触镜片使角膜变形为接触表面的形状，激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，并且在目标点坐标的生成中，考虑激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形。

最后，本发明还涉及一种眼科手术治疗方法，其借助于激光设备将眼角膜的组织层分离，其中，为了变形的目的，具有接触表面的接触镜片挤压角膜，使得接触镜片将角膜变形为接触表面的形状，激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，并且在目标点坐标的生成中，考虑激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形。

背景技术

很长时间，眼镜已经构成了校正人眼缺陷视力的经典方式。但是，现在越来越多使用的是进行屈光手术，它通过修正眼角膜来校正缺陷视力。在这种情况中，所有操作方法的目的是为了改变光的折射有目的地修正角膜。为这个目的，不同的操作方法众所周知。非常普及的是所谓的准分子激光原位角膜磨镶术，也缩写为LASIK。在这种情况中，角膜瓣首先在一侧从角膜表面分开并折叠向该侧。该瓣可借助于机械切割器被分开，或者也可借助于所谓的激光角膜刀，例如，如同美国埃尔文Intralase公司所售出的。

后者通过激光辐射在角膜中产生切割表面。在这种情况中，激光辐射引发的多个进程在组织中连续进行。如果辐射的功率密度大于阈值，发生光学击穿，在角膜产生等离子体气泡，光学击穿发生之后，由于膨胀的气体而生成等离子体气泡。如果光学击穿没有修护，等离子体气泡中产生的气体由周围的物质吸收，气泡再次消失。也有可能的是发生没有等离子体气泡的组织分离效应。简单起见，所有这些进程在“光学击穿”条件下在此组合，也就是说，该条件会包括不止光学击穿，也有由此在角膜中产生的效应。

为了产生光学击穿的目的，以脉冲调制的方式施加激光辐射，脉冲宽度小于1ps。结果，对于各个脉冲，激发光学击穿所需要的功率密度只有在受限制的空间区域获得。US5984916在这一方面清楚地示出了光学击穿的(在该情况中，所产生相互作用的)空间区域高度取决于脉冲持续时间。激光束高的聚焦度，结合上述的短脉冲，从而使光学击穿能够非常精确地应用在角膜中。

为了产生薄瓣的目的，借助于激光角膜刀随后在预定点产生一连串的光学击穿，以便实现在后者下面从角膜将瓣分开的切割表面。

瓣被分开并折叠向该侧之后，在LASIK操作的情况下，提供使用准分子激光器，它通过切除将现在所暴露的角膜组织移走。位于角膜的堆积(volume)以这种方式蒸发之后，角膜瓣再次折叠回原始的位置。LASIK方法已经作为激光角膜刀在使用，它也被称作飞秒-LASIK，从而显示一个帽状的角膜瓣，向后折叠后者并借助于切除激光切除所显示的组织。

现有技术中也提到了缺陷视力的校正是由于角膜组织中透镜状的部分堆积借助于脉冲激光辐射分离而产生。该描述公开在，例如WO 2005/011545 A1中。但是，设备并不是市场中相应可获得的。

当然，切割表面产生的精度最终对光学校正起决定作用。尤其用于校正缺陷视力的先进的激光手术方法中，其中位于角膜的堆积通过三维切割表面分离并从而可移除地提供。不同于激光角膜刀的情况，切割表面的位置与光学校正直接相关。在常规的LASIK方法的情况中，相比之下，毫无例外地激光切除操作的精度对光学校正的质量很重要，从事实来看更加明显，在多种多样的手术中，角膜瓣的产生正在或已经受到借助于操作相对不精确的机械刀片的影响。

从WO 2005/011547 A1中进一步了解到眼角膜压在其上的接触镜片可以用在激光手术仪的情况中。接触镜片用来赋予固定的、确定的形状给角膜，并同时对眼睛定位。接触镜片上的按压引起角膜的变形，其在目标点坐标的确定中被考虑，原因是在坐标转换中考虑按压和变形，其在WO公开文本中被称作“接触压力转换”并允许目标点的位移。印刷公开文本给出了用于球形接触镜片和球形角膜前表面结合的情况的转换等式。尽管公开文本提到了借助于校正条件进一步的补充是可能的，但是没有描述该条件。其中提到的转换等式从而唯一地应用到球形接触镜片和球形角膜前表面，但是，不总是这种情况。

发明内容

因此本发明基于说明一种用于生成控制数据的改进方法，一种改进的治疗设备和一种改进的治疗方法的目的，甚至超出了WO2005/01157 A1所给出的边界条件，能可靠地考虑由接触镜片引起的角膜变形，以及因此提供一个更精确的激光外科手术结果。

在本发明的第一个变型中，这一目的得以实现是借助于生成眼科手术治疗仪的控制数据的方法，其借助于激光设备将眼角膜的组织层分离，其中，激光设备操作期间，具有接触表面的接触镜片使角膜变形为接触表面的形状，为了该目的，接触面按压角膜，该方法包括以下步骤：用于激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜中的目标点的坐标，在目标点坐标的生成中，考虑激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形，为了确定未变形角膜中点P的位移，该位移是由变形引起的，考虑变形中进行以下步骤：

1a)在未变形角膜的参考表面V上，关于点P，以使通过点O的曲面法线通过点P的方式确定点O的位置，参考表面是前表面本身或者通过前表面径向收缩弯曲线位移(bend line displacement)L获得的表面，

1b)确定参考面顶点S和点O之间的距离

距离是参考表面上的弧长，

1c)在接触镜片参考表面上确定点O′，其位于距离接触表面顶点

处，接触镜片参考表面是接触表面本身或者通过接触表面径向收缩弯曲线位移和/或角膜上液体膜(fluid film)的厚度F′获得的表面，

1d)在表面法线上，在点O′确定点P′，点P′与点O′的距离与点P与点O的距离相同，以及

1e)点P′作为因变形而移位的点P；

和/或为了确定变形角膜中点Q′的位移，该位移是由松弛引起的，考虑变形的情况下进行以下步骤：

2a)在接触镜片参考表面上，关于点Q′，以使通过点O′的表面法线通过点Q′的方式确定点O′的位置，

2b)确定顶点S和点O′之间的距离

距离

是接触镜片参考表面上的弧长，

2c)在参考表面上确定点O，其位于与顶点S距离

处，

2d)在表面法线上，在点O确定点Q，点Q与点O的距离与点Q′与点O′的距离相同，以及

2e)点Q作为因松弛而移位的点Q′。

在本发明的第二个变型中，该目的得以实现是借助于生成眼科手术治疗仪的控制数据的方法，通过激光设备将眼角膜的组织层分离，其中，激光设备操作期间，具有接触表面的接触镜片使角膜变形为接触表面的形状，该方法包括以下步骤：激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，而且在目标点坐标的生成中，考虑到激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形，与未变形角膜相关的球面坐标系

和抵靠接触镜片设置并由此变形的角膜的球面坐标系

之间，使用以下转换：

${\mathrm{\α}}^{\′}\·R^{\′}=R\·(\mathrm{\α}+\frac{c_5}{40}{\mathrm{\α}}^5-\frac{c_7}{84}{\mathrm{\α}}^7+K_1)$

$r^{\′}=R_{\mathrm{KGL}}+r-R_{\mathrm{cv}}(1+\frac{f_4}{8}{\mathrm{\α}}^4-\frac{f_6}{12}{\mathrm{\α}}^6+K_2)$

其中，R_KGL是接触表面的半径，R_CV是角膜未变形前表面的半径，c₅，c₇，f₄和f₆是实验确定的近似等于1的校正系数，K₁是α的高奇数次的可选校正项，K₂是α的高奇数次的可选校正项。

在本发明的第三个变型中，该目的得以实现是借助于生成眼科手术治疗仪的控制数据的方法，其通过激光设备将眼角膜的组织层分离，其中，激光设备操作期间，具有接触表面的接触镜片使角膜变形为接触表面的形状，该方法包括以下步骤：激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，在目标点坐标的生成中，考虑到激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形，与未变形角膜相关的球面坐标系和抵靠接触镜片设置并变形的角膜的球面坐标系

之间，使用以下转换：

α′(R_KGL-F′-L)＝α(R_CV-L)

R′＝R+R_KGL-R_CV

其中，R_KGL是接触表面的半径，R_CV是角膜未变形前表面的半径，F′是角膜和按压它的接触表面之间的液体膜的厚度，且L是角膜表面到角膜内部的眼角膜弯曲线的位移，该位移已经在实验上确定，F′或L也可以近似等于零。

在本发明的第一个变型中，该目的得以实现也可以借助于眼科手术治疗方法，其借助于激光设备将眼角膜的组织层分离，具有接触表面的接触镜片使用后者按压角膜，以便接触镜片使角膜变形为接触表面的形状，激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，在目标点坐标的生成中，考虑到激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形，为了确定未变形角膜中点P的位移，该位移是由变形引起的，考虑变形中进行以下步骤：

1a)在未变形角膜的参考表面上，关于点P，以使穿过点O的表面法线穿过点P的方式确定点O的位置，参考表面是前表面本身或者通过前表面径向收缩弯曲线位移L获得的表面，

1b)确定参考表面顶点S和点O之间的距离

距离

是参考表面上的弧长，

1c)在接触镜片参考面表上确定点O′，其位于距离接触表面顶点

处，接触镜片参考表面是接触表面本身或者通过接触表面径向收缩弯曲线位移和/或角膜上液体膜的厚度F′[获得的表面]，

1d)在表面法线上，在点O′确定点P′，点P′与点O′的距离与点P与点O的距离相同，以及

1e)点P′作为因变形而移位的点P；

和/或为了确定变形角膜中点Q′的位移，该位移是由松弛引起的，考虑变形的情况下进行以下步骤：

2a)在接触镜片参考表面上，关于点Q′，以使穿过点O′的表面法线穿过点Q′的方式确定点O′的位置，

2b)确定顶点S和点O′之间的距离

距离

是接触镜片参考表面上的弧长，

2c)在参考表面上确定点O，其位于与顶点S距离

处，

2d)在表面法线上，在点O确定点Q，点Q与点O的距离与点Q′与点O′的距离相同，以及

2e)点Q作为因松弛而移位的点Q′。

在本发明的第二个变型中，该目的得以实现同样可借助于眼科手术治疗方法，其通过激光设备将眼角膜的组织层分离，其中，为了变形的目的，具有接触表面的接触镜片挤压角膜，以便接触镜片使角膜变形为接触表面的形状，用于激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，在目标点坐标的生成中，考虑到激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形，与未变形角膜相关的球面坐标系

和用于抵靠接触面设置并变形的角膜的球面坐标系

之间，使用以下转换：

${\mathrm{\α}}^{\′}\·R^{\′}=R\·(\mathrm{\α}+\frac{c_5}{40}{\mathrm{\α}}^5-\frac{c_7}{84}{\mathrm{\α}}^7+K_1)$

$R^{\′}=R_{\mathrm{KGL}}+R-R_{\mathrm{cv}}(1+\frac{f_4}{8}{\mathrm{\α}}^4-\frac{f_6}{12}{\mathrm{\α}}^6+K_2)$

其中，R_KGL是接触表面的半径，R_CV是角膜未变形的前表面的半径，c₅，c₇，f₄和f₆是实验确定的近似等于1的校正系数，K₁是α的高奇数次的可选校正项，K₂是α的高奇数次的可选校正项。

最后，在第三个变型中，该目的得以实现也可以通过眼科手术治疗方法，其通过激光设备将眼角膜的组织层分离，其中，为了变形的目的，具有接触表面的接触镜片按压角膜，以便接触镜片使角膜变形为接触表面的形状，用于激光设备的控制数据以此方式生成，它为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，在目标点坐标的生成中，考虑到激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形，与未变形角膜相关的球面坐标系

和用于抵靠接触表面设置并变形的角膜的球面坐标系之间，使用以下转换：

α′(R_KGL-F′-L)＝αR_CV-L)

R′＝R+R_KGL-R_CV

其中，R_KGL是接触表面的半径，R_CV是角膜未变形的前表面的半径，F′是角膜和挤压它的接触表面之间的液体膜的厚度，L是角膜表面到角膜内部的眼角膜弯曲线的位移，该位移已经在实验上确定，F′或L也可以近似等于零。

该目的也可以借助于眼科手术治疗仪来实现，其包括：激光设备，用于将眼角膜的组织层分离，接触镜片，其具有接触表面并在激光设备操作期间使角膜变形为接触表面的形状，为了该目的，首先将具有接触表面顶点的接触表面设置在角膜顶点上，并且为了使角膜变形的目的，随后接触表面按挤后者，以及控制设备，其以此方式生成用于激光设备的控制数据，控制数据为激光设备指定位于角膜的目标点的坐标，并且其在目标点坐标的生成中，考虑了激光设备操作期间存在的由接触镜片引起的角膜变形，控制设备根据所涉及的三个发明变型之一执行该方法。

因此，本发明不再假设眼角膜是球形的，或者弯曲线严格位于眼角膜表面以及泪膜厚度可以忽略。根据本发明的方法使避免切割的预期过程和达到的过程之间的区别成为可能，尤其在操作区域的边界地带。在该情况中，提高的精确度具有这样的结果，其可能对具有相当明显曲率的接触镜片或接触表面有效，反之，到目前为止的现有技术倾向于使角膜尽可能的变得平坦，虽然出于各种原因这都是不利的，尤其由于眼内压的增加。

在这种情况中，本发明的第一个变型具有优点，它也可以应用于任一形状，尤其是非球面或非回转对称的接触镜片的情况中，因为在变形眼的情况中，也就是说，眼抵靠接触表面设置，裸角膜(freecomea)中每个点P关于其坐标转换为相当于点P的点P′。在这种情况中，第一个变型的方法步骤描述了对于未变形角膜中每个给定点，角膜变形之后相对应的坐标是如何确定的。这构成了所谓的正向转换。但是，类似的过程也对这样的点产生逆转换，该点在变形角膜的坐标是已知的，且其在未变形角膜的相应的坐标待定，例如通过移走接触镜片引起的松弛之后。权利要求1及相对应的被包括的或平行的权利要求由步骤1a)-1e)确定正向转换，以及由步骤2a)-2e)确定逆转换。根据本发明，在第一个变型中，进行两者中的一个。

第一个变型的方法具有通用于任意表面的优点。

对于角膜前表面的抛物面与接触镜片的球形接触面相结合的特殊情况，第二个变型指定了一种坐标变换的简单近似。为了更好的适应，该情况中所使用的校正系数可以从实验数据确定，简单起见，它们也可以等于1。

能产生由根据控制数据所预期的位置偏转的切割表面的实际位置的另一个因素是液体膜的厚度，即使当角膜处于变形状态时，也能在角膜前表面和接触镜片的接触面之间产生充满液体的间隙。这种液体无需等同于自然泪膜，因为在手术的情况中，眼睛通常由局部麻醉剂(以滴状形式)麻醉并使用人造泪液。泪膜的自然厚度因此不是自动存在的。此外，液体厚度还由按压和变形改变。因此本发明的第三个变型考虑了这种液体膜的厚度F′。该厚度F′的典型范围是5-20μm。

进一步地，可选择地，也可能考虑到以下事实，在角膜变形中，弯曲线，也就是说变形的中性相位不是精确地沿着角膜前表面，而是可能移位到角膜内，也就是，向内部。该位移可以由实验数据确定。在简化的变型中，假定弯曲线位于角膜的中间厚度，也就是说，该位移相当于角膜厚度的一半。

进一步地，液体膜厚度或弯曲线位移的考虑也可以用于其它变型。

附图说明

参考附图，通过实施例，在后面更充分的说明本发明，其中：

图1示出了治疗仪，或用于校正缺陷视力的治疗装置的示意图，

图1a示出了关于图1中治疗装置结构的示意图，

图2示出了关于借助于图1的治疗装置将脉冲激光辐射引入校正缺陷视力的眼睛内的基本图示；

图3示出了图1中治疗装置的又一个示意图，

图4示出了解释图1中治疗装置中接触镜片功能的示意图，

图5-7示出了关于导致眼角膜变形的接触镜片的效果示意图，

图8示出了校正缺陷视力的准备和进行过程的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于眼科手术方法的治疗装置1，其类似于EP1159986A1或US 5549632中描述的装置。借助于治疗激光辐射2，治疗装置1在病人4的眼睛3上实施缺陷视力的校正。缺陷视力可能包括远视、近视、老花眼、散光、混合散光(散光中一个方向远视且其直角方向近视)、非球面误差(aspheric errors)和高阶像差。在描述的实施方式中，治疗激光辐射2用作聚焦眼睛3内的脉冲激光束。在该情况中，脉冲持续时间例如在飞秒范围内，且激光辐射2借助于角膜内的非线性光学效应起作用。例如，激光束具有脉冲重复频率在10和500kHz之间的50到800fs的短激光脉冲(优选100-400fs)。在所描述的具体实施例中，设备1的模块由集成控制单元控制，但很清楚地，该控制单元也可以作为独立的单元。

在治疗仪使用之前，眼睛3的缺陷视力借助于一种或更多种测量设备测量。

图1a概略示出了治疗装置1。在该变型中，它至少具有两个设备或模块。激光设备E将激光束2发射向眼睛3。在该情况中激光设备E的操作是全自动的，也就是说，基于相应的起始信号，激光设备E开始使激光束2偏斜并由此产生切割表面，以待描述的方式，切割表面形成并隔离眼角膜中的堆积。手术所需的控制数据预先由激光设备E从计划设备P通过没有特别详细描述的控制线获得，作为控制数据集。该数据优先传输至激光设备E的操作。明显地，通信也可以无线实施。作为直接通信的一个供替代的选择，也可设置计划单元P以便它与激光设备E空间分离，以及提供一个相应的数据传输通道。

优选地，控制数据集传输至治疗装置1，进一步优选地，激光设备E的操作被限制，直到有效的控制数据集出现在激光设备E。原则上，有效的控制数据集可以是适合治疗仪1的激光设备E使用的控制数据集。但此外，有效性也可与进一步测试的通过相关，例如额外储存在控制数据集中关于治疗装置1，如装置序列号，或关于病人，如病人身份证号的信息是否与其它信息相一致，例如，病人位于激光设备E操作的校正位置时在治疗仪处已经分别读出或输入的信息。

为了进行手术的-目的，使激光设备E可用的控制数据集由计划单元P从测量数据和为待治疗的眼睛已经确定的缺陷视力数据生成。该数据通过界面S提供给计划单元P，而且在所描述的具体实施例中，它起始于之前为病人4的眼睛进行测量的测量设备M。明显地，测量设备M可将相应的测量和缺陷视力数据以任一方式传输给计划设备M。

图2概略说明了激光束2的功能。治疗激光束2借助于没有特别详细描述的光学组件(optical train)聚焦在眼睛6的角膜5内。因此在角膜5内产生覆盖斑点(spot)6的焦点，且在该处激光辐射的能量密度如此大以使与脉波长相结合，在眼睛内产生非线性效应。例如，在各个斑点6处，脉冲激光辐射2的每个脉冲会在眼角膜5内产生光学击穿，该击穿依次引发等离子体气泡，如图2中概略说明。结果，借助于激光脉冲角膜5内组织被分离。虽然产生击穿的条件只在焦点中达到，基于等离子体气泡的发展，组织层分离包括比激光辐射2焦点所覆盖的斑点6更大的区域。为了每个激光脉冲产生光学击穿，激光辐射的能量密度，也就是积分通量，必须大于特定的阈值，该阈值取决于脉波长。本领域技术人员从，例如DE 69500997 T2中了解该关联。

二者择一地，组织分离效果也可以通过脉冲激光辐射产生，因为多个激光辐射脉冲发射进入一个区域，斑点6覆盖多个激光辐射脉冲。然后多个激光辐射脉冲一起作用以达到组织分离效果。

但是，治疗装置1所使用的组织分离的本质与该描述没有进一步的关联。只有治疗装置1在组织中实现形状由组织中的点特征化的切割表面，它才具有实质性。这些点可以指定，例如焦点位置的目标点，一个或更多个在目标点处发射的激光脉冲。组织/材料中点的定义对于下面所阐述的且要特别详细描述的方法和仪器很重要。该描述基于点，仅通过实施例，用于脉冲激光辐射的目标点。

为了进行缺陷视力校正，脉冲激光辐射用于将物质由角膜5内区域移走，因为组织层在其中分离，其将物质隔离并随后使物质被移走。物质的移走引起角膜堆积被改变，导致角膜5的光学成像作用改变，这种改变经精确的计算使之前确定的缺陷视力在可能的范围内由此被/变为被校正。为了隔离待移走的堆积，激光辐射2直接聚焦在角膜5的目标点上，通常在位于上皮细胞和前弹性层(Bowman′smembrane)下方且后弹性层(Decemet′s membrane)和内皮上方的区域。为了该目的，治疗装置1具有调整角膜5内激光辐射2的焦点位置的机构。图3中概略示出。

在图3中，仅在理解焦点调整所需的程度示出了治疗装置1的原理。如同已经提及的，激光辐射2射入(bundle in)角膜5的焦点7，并调整角膜的焦点7的位置，以便为了产生切割表面的目的，激光辐射脉冲的能量在各个位置以焦点对准的方式引入角膜5的组织。激光器8提供激光辐射2作为脉冲辐射。在变型中，通过两个实质上正交的偏转检流计反光镜(denecting galvanometric mirrors)实现了xy扫描仪9，其实现了来自激光器8的激光束的二维偏转，所以在xy扫描仪9之后，出现了偏转的激光束10。因此扫描仪9引起焦点7的位置被调整到实质上垂直于激光辐射2入射到角膜5内的主方向。除了xy扫描仪9，提供了z扫描仪11来调整深度位置，其作为例如可调整的望远镜实施。z扫描仪11用于改变焦点7的z位置，也就是说，它在光入射轴上的位置。z扫描仪11可以设置在xy扫描仪9之前或之后。后面x，y，z所指示的坐标与焦点7的位置偏转有关。

空间方向单个坐标的分配不受角膜5内点的定义限制；但在后面，为简单描述，沿着辐射2的光入射轴的坐标始终由z指示，而x和y指示垂直于激光束入射方向的平面内彼此相互正交的两个坐标。明显地，本领域技术人员了解到角膜5内点的位置也可以通过其它坐标系进行三维描述，尤其是不需要是直角坐标系的坐标系。同样地，由xy扫描仪9来偏转彼此成直角的轴不是完全必要的；还有，可能使用在不存在光辐射的入射轴的平面内能够调整焦点7的任一扫描仪。因此斜角(Oblique-angled)坐标系也是可能的。

此外，非笛卡尔坐标系也可以用来描述或控制焦点7的位置，这在后面也会做进一步的解释。类似的坐标系的例子有球坐标(也称为球面坐标)和柱坐标。

为了控制焦点7的位置在目标点上，共同实现三维焦点调整设备的实际实施例的xy扫描仪9和z扫描仪11由控制设备12通过没有特别详细指示的线路控制。同样适用于激光器8。控制设备12提供了激光器8和三维焦点调整设备的合适地同步操作，示例性地通过xy扫描仪9和z扫描仪11实现，因此，角膜5内焦点7的位置以这样的方式进行调整，使得最终地，确定的物质堆积被隔离，随后堆积的移除实现了期望的缺陷视力校正。

控制设备12根据所指定的控制数据操作，控制数据确定了用于焦点调整的目标点。控制数据通常组合成控制数据集。在一个具体实施方式中，控制数据集将目标点的坐标指定为一个图案，控制数据集中目标点的顺序指定焦点位置的连续设置，最后即为轨迹线(在此简言之也指路径)。在一个具体实施方式中，控制数据集包括作为焦点位置调整机构，例如xy扫描仪9和z扫描仪11的实际校正变量值的目标点。为了准备眼科手术方法，也就是说，在实际操作方法可以进行之前，目标点以及优选它们在图案中的顺序被确定。必须对操作预先计划以确定用于治疗仪1的控制数据，在应用时，治疗仪1实现对病人4的缺陷视力的光学校正。

控制数据最终引起要产生的切割表面，因为目标点由适当的方式指定在角膜内。现有技术中描述了，例如WO 2005/011546，为了在眼角膜产生切割表面的目的，可以使用专门的螺旋(spirals)，其沿着实质上垂直于光轴(z轴)的主轴旋转，例如以螺旋方式。使用将扫描点成排设置的扫描图案也是已知的(比照WO 2005/011545)。明显地，这些可能性可以用于产生以上说明的切割表面并可用于后面解释的转换。

眼角膜焦点位置的调整借助于三维偏转设备实现，图3中概略描述，为了在z方向调整焦点的目的，三维偏转设备使用透镜位移或其它光学作用原理。

目标点的确定中，当然，尤其在缺陷视力校正的情况中，必需考虑要移走的堆积是最终眼睛处于正常状态下确定的。因此最终有益的切割表面与正常眼睛相关。但是，必需考虑到，由于定位眼睛的原因，治疗装置1与接触镜片2结合使用，如图4所示，接触镜片25位于眼角膜5的前表面15上。但是，关于治疗装置1或与之相关的准备和/或进行手术操作的方法的现有描述，已经构成多个专利公开(参考是示例性地，例如WO 2005/048895)主题的接触镜片25只对将确定的曲率给予角膜前表面15的这一方面有益。但是，关于接触镜片25接触面的球面曲率，此处描述的方法与例如WO 2003/002008中描述的方法显著不同，其使用将眼角膜压平的平面接触镜片。

当眼睛被压在具有球形接触表面的接触镜片25上时，出现眼睛的空间变形。按压对应于如图5中示例性地描述的眼睛坐标系到图6中实施例所示的接触镜片的坐标系的转换。本领域技术人员从WO2005/011547了解到这一关系，其所公开的内容以参考的方式并入于此。图5和6中，标记有撇号的坐标指示与接触镜片25或与面向眼睛的接触镜片下侧26相关的量的坐标。当压在接触表面25(图7，左侧)上时，裸角膜(图5)中特定点P对应于角膜中的点P′。

但是，接触镜片具有进一步的优点。通过压在接触镜片下侧26上，角膜前表面15也自动为球形。当接触镜片已经压上时，以恒定距离位于角膜前表面15下方的表面因此同样为球形，所以控制相当简单。由于该原因，迄今为止一直都在尝试使用具有球形接触镜片下侧26的接触镜片25，并至少为一个切割表面指定目标点，目标点将该切割表面确定为以恒定距离位于角膜前表面15下方的球形面。

图5和6中的描述示出了由于接触镜片的设置或移走发生在眼睛上的坐标转换。它们包括关于曲面(角膜前表面15，或接触镜片下侧26)原点的球面坐标

和关于角膜前表面15、或接触镜片下侧26的顶点的柱面坐标

该顶点由光轴OA的穿过点(through-passage point)限定。

但是，如果裸(或受压)眼角膜的点已经给定且要在受压(或裸)眼中描述，那么产生的坐标转换独立于所选择的坐标系。

图7中描述的与裸眼相关的坐标系到根据图7的接触镜片相关的受压眼的坐标系的坐标转换情况中，弧长，也就是说α·R，径向厚度(R_CV-R)和角度

被保持。作为自然眼的基础，也就是说，图7的坐标系中的目标点转换，是为三维焦点调整设备计算控制量的重要步骤。它的实现从根本上不同于平面接触镜片，例如，其中球形面退化为了平面。

图7描述了眼睛3的角膜5压到球形弯曲接触镜片下侧26上。右侧的描述概略示出了接触镜片下侧26只在顶点处与角膜前表面15相接触的情况。角膜仍然未变形。为了说明几何关系的目的，图7中角膜前表面15示意性地描绘成了圆。接触镜片25压到角膜5上实现了到图7左侧情况的转换，该转换由箭头27体现。接触镜片25的移走实现了眼睛3朝反向于箭头27的方向的松弛。

由于所描述的边界条件，对于眼角膜5的每个点，坐标从图5描述的***转换到图6的***。因为角膜前表面15的位置(placing-on)通常通过负压的方式由吸力实现，后面的转换称为吸引转换(suctiontransformation)。

下面的方法提供了一种松弛眼(不受吸力)的点P的坐标到承受吸力的眼的相应点P′的坐标的普通转换。随后会描述逆转换。这种普通方法不需要任何特殊几何形状的接触镜片或角膜前表面，但是它使用角膜前表面，其是没有泪液的角膜的前表面：

1.在任一坐标系中，角膜的前表面15使用实验决定的数字性或分析性描述，如果必要时，使用适当的滤波方法。考虑角膜的前表面15下方距离L处的弯曲线(或中线相位)的位置的情况中，吸引转换的情况下，相对于前表面15放射状收缩L的参考表面V代替前表面15使用。如果弯曲线不予以考虑，参考表面V与角膜5的前表面15相同。

2.在任一坐标系中，接触镜片25的接触表面26使用实验决定的数字性或分析性描述，如果必要时，使用适当的滤波方法。在转换中，接触表面26被认为是由受压眼的角膜5的前表面15所假定的表面。但是，考虑到液体膜厚度F′和/或弯曲线位移L的情况中，相对于接触表面26放射状收缩F′+L的接触镜片参考表面G替代接触表面26使用。如果液体膜厚度F′和/或弯曲线位移L不予以考虑，那么在同样的情况中，接触表面26和接触镜片参考表面G相一致。

3.转换中原点A的确定，该原点位于参考表面V上且转换期间不改变其坐标。该点优选为光轴和参考表面V的交叉点或参考表面V的几何顶点。在此，这些点组合在术语“顶点”下。

4.接触镜片参考表面G上点M的确定，其在吸引后距离原点A最近。很好的近似为A＝M。

5.点

位于其表面法线上的参考表面V上的所有点的确定。该情况中表面法线理解为垂直于参考表面V并包括点O_i的直线。

6.确定点O∈O_i，对该点线段

是最小值。因而这就是表面法线和参考表面V之间的交叉点。

7.计算由圆柱角

的相交面中从O到A的曲线长度

8.计算点O′∈G，对该点，下式是适用的：

9.计算点

对该点，适用于

和

10.下式一直适用：

逆转换使用以下步骤进行：

1.数值性或分析性描述以类似于上面点1和2的方式。

2.上面第三项陈述的方法用于原点。

3.接触镜片参考表面G上点M的确定，其距离转换中原点A最近。很好的近似为A＝M。

4.点

位于其表面法线上的参考表面G上的所有点

的确定。表面法线还是垂直于接触镜片参考表面G并包括点O_i′的直线。

5.确定点O′∈O_i′，对该点线段

是最小值。

6.计算由圆柱角

确定的交叉面中从O′到A′的曲线长度

7.计算点O∈V，对该点，下式是适用的：

8.计算点

对该点，适用于和

9.下式一直适用：

上述方法可以用于进行角膜前表面15和接触镜片接触表面26中任一表面形式的吸引转换。

如果待转换的点与各自的参考表面的距离小于参考表面的局部曲率半径，正向转换中的第5点和逆转换中的第4点可以忽略。局部曲率半径从相应点处最佳匹配球体获得，并以简单化的方式可以近似为表面的最小曲率半径。在眼科手术的情况中，因为角膜明显比其曲率半径薄，忽略第5点或第4点的情形通常能实现。

对于角膜前表面的抛物状表面和球形接触镜片形状的特定情形有特定解决方法，其示出了放射状双象中的抛物线。对任一给定的球体，抛物线对眼睛5的自然形状的对应或多或少比与现有技术中已知解决方法的对应更好。

明显节约计算的该特定方法的简化由后面吸引转换的扩展提供，从WO 2005/011547获知，吸引转换用于球形接触镜片上球形角膜前表面到抛物线形角膜前表面：

${\mathrm{\α}}^{\′}\·{\left(}^{R\′-F^{\′}-L}=(R-L)\·(\mathrm{\α}+\frac{c_5}{40}{\mathrm{\α}}^5-\frac{c_7}{84}{\mathrm{\α}}^7+K_1)$

$R^{\′}=R_{\mathrm{KGL}}+R-R_{\mathrm{cv}}(1+\frac{f_4}{8}{\mathrm{\α}}^4-\frac{f_6}{12}{\mathrm{\α}}^6+K_2)$

从而改进已知的球形方法，以便考虑角膜5(或接触镜片25)的前表面15从理想球形向抛物线形的偏离。

有时候，分析推理的前因子必需经过基于实验数据的进一步的适应。实验确定的除了1之外的数值可以分配给前因子c_i，f_i，以便考虑角膜前表面15由抛物面在球体或椭圆体方向的偏离。

在受压状态下，如果考虑到液体膜厚度F′和从角膜5的前表面15向内位移距离L的弯曲线，用于球形接触镜片和球形角膜前表面的吸引转换可以写成以下形式。

α′·(R_KGL-F′-L)＝α·(R_CV-L)

R_KGL-R′＝R_CV-R

多种测量设备测量角膜前表面15的曲率半径，包括自然泪膜厚度T，因为上述等式基于R_CV，从而直接提供必须相应地校正的R_CV+T的值。明显地注意到该方法可以与所描述的转换相结合。还有，T，F和/或L为简单起见可以忽略。

图8中概要地例示了应用于缺陷视力眼科手术操作的情况中的设备1的准备顺序。步骤S1中，进行眼睛3的测量。该步骤中，为病人4的缺陷视力获得校正参数。步骤S2中编辑的参数随后用于步骤S3中，以确定校正必需的角膜5的新曲率。当在步骤S3中完成这一计算时，为了改变曲率必须从角膜移走的堆积在S4中确定。为了该目的，在步骤S5中，确定了限制堆积的切割表面。一旦获得这些表面相对应的功能性描述，当眼睛由吸力吸引到接触镜片上时产生的吸引转换在步骤S6中被考虑。以上描述的关系之一在该情况中使用。

接下来是轨迹线坐标的确定，切割面由轨迹线组成。在步骤S7中通过R，

z示例性的说明了这一点。步骤S7的最后，获得具有点的坐标的点图案，激光辐射脉冲可以毫不费力地应用于此。在这个阶段，为了简化计算量，目标点的密度可以减小。

使用由此确定的控制参数，实际操作随后在步骤S8中进行，要移走的堆积由切割表面限制。

Claims (8)

1.用于生成眼科手术治疗仪(1)的控制数据的方法，其借助于激光设备(E)将眼角膜(5)内的组织层分离，其中，在所述激光设备(E)操作期间，具有接触表面(26)的接触镜片(25)使所述角膜(5)变形为所述接触表面的形状，为了该目的，所述接触表面按压所述角膜，所述方法包括以下步骤：

-用于所述激光设备(E)的所述控制数据以此方式生成，使得其为所述激光设备(E)指定位于所述角膜(5)内的目标点(28)的坐标，以及

-在所述目标点坐标的生成中，考虑所述激光设备(E)操作期间存在的由所述接触镜片(25)引起的所述角膜(5)的所述变形，其特征在于，

考虑到所述变形执行下述步骤，用以确定未变形角膜(5)中点P的位移，所述位移由变形引起：

1a)所述未变形角膜(5)的参考表面V上，相对于所述点P，以这样的方式确定点O的位置，使得通过所述点O的表面法线通过所述点P，所述参考表面V是前表面(15)本身或者通过所述前表面(15)径向收缩弯曲线位移L获得的表面，

1b)确定所述参考表面(V)的顶点S和所述点O之间的距离所述距离

是所述参考表面(V)上的弧长，

1c)在接触镜片参考表面(G)上确定点O′，其位于距离所述接触面顶点

处，所述接触镜片参考表面(G)是所述接触表面(26)本身或者通过所述接触表面(26)径向收缩所述弯曲线位移L和/或所述角膜(5)上液体膜的厚度F′获得的表面，

1d)在所述点O′处的表面法线上，确定点P′，点P′到O′的距离与所述点P到所述点O的距离相同，以及

1e)所述点P′作为因所述变形而移位的点P；

和/或考虑到所述变形执行以下步骤，用以确定所变形的角膜中点Q′的位移，该位移是由松弛引起：

2a)在所述接触镜片参考表面(G)上，相对于所述点Q′以这样的方式确定点O′的位置，使得通过所述点O′的表面法线通过所述点Q′，

2b)确定所述顶点S和所述点O′之间的距离

所述距离

是所述接触镜片参考表面(G)上的弧长，

2c)在所述参考表面(V)上确定点O，其位于与所述顶点S距离处，

2d)在所述点O处的表面法线上确定点Q，点Q到O的距离与所述点Q′到所述点O′的距离相同，以及

2e)所述点Q作为因所述松弛而移位的点Q′。

2.用于生成眼科手术治疗仪(1)的控制数据的方法，其借助于激光设备(E)将眼角膜(5)内的组织层分离，其中，在所述激光设备(E)操作期间，具有接触表面(26)的接触镜片(25)将所述角膜(5)变形为所述接触表面的形状，所述方法包括以下步骤：

-所述激光设备(E)的所述控制数据以此方式生成，其为所述激光设备(E)指定位于所述角膜(5)内的目标点(28)的坐标，以及

-在所述目标点坐标的生成中，考虑所述激光设备(E)操作期间存在的由所述接触镜片(25)引起的所述角膜(5)的所述变形，

其特征在于，

与未变形角膜(5)相关的球面坐标系和抵靠所述接触镜片设置并由此变形的所述角膜(5)的球面坐标系

之间，使用以下转换：

${\mathrm{\α}}^{\′}\·R^{\′}=R\·(\mathrm{\α}+\frac{c_5}{40}{\mathrm{\α}}^5-\frac{c_7}{84}{\mathrm{\α}}^7+K_1)$

$R^{\′}=R_{\mathrm{KGL}}+R-R_{\mathrm{cv}}(1+\frac{f_4}{8}{\mathrm{\α}}^4-\frac{f_6}{12}{\mathrm{\α}}^6+K_2)$

其中，R_KGL是所述接触表面的半径，R_CV是所述角膜(5)的未变形前表面(15)的半径，c₅、c₇、f₄和f₆是实验确定的可以近似等于1的校正系数，K₁是α的较高奇数次的可选校正项，K₂是α的较高奇数次的可选校正项。

3.用于生成眼科手术治疗仪(1)的控制数据的方法，其借助于激光设备(E)将眼角膜(5)内的组织层分离，其中，在所述激光设备(E)操作期间，具有接触表面的接触镜片(25)将所述角膜(5)变形为所述接触表面的形状，所述方法包括以下步骤：

-所述激光设备(E)的所述控制数据以此方式生成，其为所述激光设备(E)指定位于所述角膜(5)内的目标点(28)的坐标，以及

-在所述目标点坐标的生成中，考虑所述激光设备(E)操作期间存在的由所述接触镜片(25)引起的所述角膜(5)的所述变形，

其特征在于，

与未变形角膜(5)相关的球面坐标系和抵靠所述接触镜片设置并变形的角膜(5)的球面坐标系之间，使用以下转换：

α′(R_KGL-F′-L)＝α(R_CV-L)

R′＝R+R_KGL-R_CV

其中，R_KGL是所述接触表面的半径，R_CV是所述角膜(5)的未变形前表面(15)的半径，F′是所述角膜(5)和按压它的所述接触表面之间的液体膜的厚度，以及L是所述角膜表面到所述角膜(5)内部的所述眼角膜弯曲线的位移，该位移已经在实验上确定，F′或L也可以近似等于零。

4.眼科手术治疗仪，其包括：

-激光设备(E)，用于将眼角膜(5)的组织层分离，

-接触镜片(25)，其具有接触表面并在所述激光设备(E)操作期间使所述角膜(5)变形为所述接触表面的形状，为了该目的，首先将具有接触面顶点的所述接触表面设置在角膜顶点上，并且为了使所述角膜变形的目的，随后所述接触表面按压后者，

-控制设备，其以此方式生成用于所述激光设备(E)的控制数据，使得所述控制数据为所述激光设备(E)指定位于所述角膜(5)内的目标点(28)的坐标，并且其在所述目标点坐标的生成中，考虑了所述激光设备(E)操作期间存在的由所述接触镜片(25)引起的所述角膜(5)的所述变形，

其特征在于，

所述控制设备根据上述方法权利要求之一执行所述方法。

5.用于眼科手术治疗的方法，其借助于激光设备(E)将眼角膜(5)的组织层分离，

-具有接触表面的接触镜片(25)按压所述角膜，以便所述接触镜片使所述角膜(5)变形为所述接触表面的形状，

-用于所述激光设备(E)的控制数据以此方式生成，使得其为所述激光设备(E)指定位于所述角膜(5)内的目标点(28)的坐标，以及

-在所述目标点坐标的生成中，考虑所述激光设备(E)操作期间存在的由所述接触镜片(25)引起的所述角膜(5)的所述变形，

其特征在于，

考虑到所述变形执行以下步骤，用以确定未变形的角膜(5)中点P的位移，所述位移由变形引起：

1a)所述未变形的角膜(5)的参考表面V上，相对于所述点P以这样的方式确定点O的位置，使得通过点O的表面法线通过所述点P，所述参考表面V是前表面(15)本身或者通过所述前表面(15)径向收缩弯曲线位移L获得的表面，

1b)确定所述参考表面(V)的顶点S和所述点O之间的距离

所述距离

是所述参考表面(V)上的弧长，

1c)在接触镜片参考表面(G)上确定点O′，其位于距离所述接触表面顶点

处，所述接触镜片参考表面(G)是所述接触表面(26)本身或者通过所述接触表面(26)径向收缩所述弯曲线位移L和/或所述角膜(5)上液体膜的厚度F′[获得的表面]，

1d)在所述点O′处的表面法线上确定点P′，点P′到O′的距离与所述点P到所述点O的距离相同，以及

1e)所述点P′作为因所述变形而移位的点P；

和/或考虑到所述变形执行以下步骤，用以确定所变形的角膜中点Q′的位移，该位移由松弛引起：

2a)在所述接触镜片参考表面(G)上，相对于所述点Q似这样的方式确定点O′的位置，使得通过所述点O′的表面法线通过所述点Q′，

2b)确定所述顶点S和所述点O′之间的距离

所述距离

是所述接触镜片参考表面(G)上的弧长，

2c)在所述参考表面(V)上确定点O，其位于与所述顶点S距离

处，

2d)在在所述点O的表面法线上确定点Q，所述点Q到O的距离与所述点Q′到所述点O′的距离相同，以及

2e)所述点Q作为因所述松弛而移位的点Q′。

6.用于眼科手术治疗的方法，其借助于激光设备(E)将眼角膜(5)的组织层分离，其中

-为了变形的目的，具有接触表面的接触镜片(25)按压所述角膜，以便所述接触镜片将所述角膜(5)变形为所述接触表面的形状，

-用于所述激光设备(E)的控制数据以此方式生成，使得其为所述激光设备(E)指定位于所述角膜(5)内的目标点(28)的坐标，以及

-在所述目标点坐标的生成中，考虑所述激光设备(E)操作期间存在的由所述接触镜片(25)引起的所述角膜(5)的所述变形，

其特征在于，

与未变形角膜(5)相关的球面坐标系

和抵靠所述接触面设置并变形的角膜(5)的球面坐标系之间，使用以下转换：

${\mathrm{\α}}^{\′}\·R^{\′}=R\·(\mathrm{\α}+\frac{c_5}{40}{\mathrm{\α}}^5-\frac{c_7}{84}{\mathrm{\α}}^7+K_1)$

$R^{\′}=R_{\mathrm{KGL}}+R-R_{\mathrm{cv}}(1+\frac{f_4}{8}{\mathrm{\α}}^4-\frac{f_6}{12}{\mathrm{\α}}^6+K_2)$

其中，R_KGL是所述接触表面的半径，R_CV是所述角膜(5)的未变形前表面的半径，c₅、c₇、f₄和f₆是实验确定的可以近似等于1的校正系数，K₁是α的较高奇数次的可选校正项，K₂是α的较高奇数次的可选校正项。

7.根据权利要求2或6所述的方法，其特征在于，为了考虑所述角膜(5)上液体膜的厚度F′和/或弯曲线位移L的目的，在所述第二个等式中，半径R′减小(F′+L)且半径R减小L。

8.用于眼科手术治疗的方法，其借助于激光设备(E)将眼角膜(5)的组织层分离，其中

-为了变形的目的，具有接触表面的接触镜片(25)按压所述角膜，使得所述接触镜片将所述角膜(5)变形为所述接触表面的形状，

-用于所述激光设备(E)的控制数据以此方式生成，使得其为所述激光设备(E)指定位于所述角膜(5)内的目标点(28)的坐标，以及

-在所述目标点坐标的生成中，考虑所述激光设备(E)操作期间存在的由所述接触镜片(25)引起的所述角膜(5)的所述变形，

其特征在于，

与未变形的角膜(5)相关的球面坐标系

和抵靠所述接触镜片设置并变形的角膜(5)的球面坐标系

之间，使用以下转换：

α′(R_KGL-F′-L)＝α(R_CV-L)

R′＝R+R_KGL-R_CV

其中，R_KGL是所述接触表面的半径，R_CV是所述角膜(5)的未变形前表面的半径，F′是所述角膜(5)和按压它的所述接触表面之间的液体膜的厚度，以及L是所述角膜表面到所述角膜(5)内部的所述眼角膜弯曲线的位移，该位移已经在实验上确定，F′或L也可以近似等于零。

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