一种激光撕囊装置的制作方法

1.本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种激光撕囊装置。


背景技术：

2.在晶状体替换手术领域如白内障手术和老花眼手术，需要将患者原来的晶状体替换为人工晶状体，达到改善视力的目的。而晶状体替换手术中最核心的步骤为撕囊，现有技术主要是医生手动手术撕囊的方式。目前超声乳化技术十分成熟，医生手工碎核的技术也十分成熟，在晶状体替换领域最大的难点就是撕囊环节。圆形囊袋一旦偏心或太小时，在术后囊袋则会收缩成直径偏小的连续圆形囊袋，使得人工晶状体发生偏心的情况，导致囊袋收缩综合征发生。一旦发生囊袋收缩综合征，人工晶状体的材料对患者形成刺激，导致炎性反应的发生，使得患者房水屏障破裂，导致前囊下的上皮细胞出现纤维细胞，促使纤维化及增殖生长，导致术后出现撕囊区域面积减少、人工晶状体偏心、囊袋收缩变窄等，患者屈光不正、视觉功能障碍、炫光等不良症状。
3.撕囊的关键在于对所撕囊膜形状、大小、切割边缘光滑程度的控制。医生依靠经验完成手动手术撕囊操作不确定性大，撕囊均一性难保证，撕囊形状及大小精度低，所撕囊膜边缘较为粗糙，严重时可能会引起术后不良症状。
4.激光属于脉冲式能量，每个能量脉冲持续时间为10-15s，即飞秒级，切割精度可达微米级，瞬时功率大，在能量作用期间可瞬间释放百万亿瓦的能量。激光穿过透明材料时能量损耗小，对眼部周围组织损伤小。激光辅助前囊膜切开的连续性显著优于手动撕囊。
5.无人眼接口情况下受到人眼相对位置变化及人眼角膜像差的影响，人眼内聚焦光斑的位置及能量分布会随之变化导致撕囊操作不确定性大的技术难题。
6.目前，现有的晶状体置换手术设备都需要人眼接口装置或者其他类似能实现固定人眼的装置来保证人眼在接受手术的过程中始终保持相对固定。此类固定人眼的装置均需要制造真空负压使得装置与人眼的接触面贴合并吸附，这就造成了人眼在手术的过程中眼压升高并引起一系列的手术副作用，对患者健康不利，且此类固定人眼的装置与患者人眼直接接触增大了手术感染的风险。


技术实现要素：

7.鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种能够实时精准地实现前囊膜的切割及撕囊手术的激光撕囊装置。
8.为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：本技术提供了一种激光撕囊装置，包括：激光器（1）、高速光开关（101）、激光能量调节器（102）、光学中继系统（103）、第一扩束系统（2）、第一反射镜（3）、反射式空间光调制器（4）、第二反射镜（5）、第一镜头组（801）、第二镜头组（802）、第一振镜（6）、第三镜头组（7）、第四镜头组（8）、第一二向色镜（9）、物镜（10）、人眼（11）、成像系统（12）、双模式光学相干层析系统（13）、第二振镜（14）、第二二向色镜（15）、计算机（16）及人眼照明系统（17），所
述计算机（16）与所述激光器（1）、所述高速光开关（101）、所述激光能量调节器（102）、所述空间光调制器（4）、所述第一振镜（6）、所述第一镜头组（801）、所述第二镜头组（802）、所述成像系统（12）、所述双模式光学相干层析系统（13）及所述第二振镜（14）均电性连接，其中：所述双模式光学相干层析系统（13）对获取的人眼（11）的空间位置、姿态、角膜信息进行分析以获得人眼空间位姿、角膜像差、角膜地形图及角膜三维数据并存储在所述计算机（16）中；所述激光器（1）根据所述计算机（16）存储的数据并在其控制下发射出第一激光；所述第一激光依次所述高速光开关（101）、所述激光能量调节器（102）、所述光学中继系统（103）及所述第一扩束系统（2）后入射至所述第一反射镜（3），所述第一反射镜（3）将入射的所述第一激光反射至所述反射式空间光调制器（4），所述反射式空间光调制器（4）对激光波前进行定量调制形成第二激光；所述第二激光经所述第二反射镜（5）反射后垂直入射到所述第一镜头组（801），再依次经所述第二镜头组（802）、所述第一振镜（6）及所述第四镜头组（8）进行扩束再传输至所述第二二向色镜（15），所述第二二向色镜（15）将部分光传输至反射至所述物镜（10）并在所述人眼（11）内聚焦成光斑，所述第二二向色镜（15）中的部分光与所述人眼照明系统（17）发射的可见光再依次经所述物镜（10）、所述第二二向色镜（15）及所述反射镜（15）传输至所述成像系统（12），所述成像系统（12）获得人眼在所述物镜（10）的像平面上的坐标数据后进行转换并上传至所述计算机（16）；所述第一二向色镜（9）的另一部分光经所述反射镜（15）后调整入射方向经所述第三镜头组（7）传输至所述第二振镜（14），再进入所述双模式光学相干层析系统（13），所述成像系统（12）和所述双模式光学相干层析系统（13）实时检测人眼空间位姿和图像并传递获取的数据传输至所述计算机（16）；所述计算机（16）根据所述双模式光学相干层析系统（13）检测到的人眼空间位姿信息和所述成像系统（12）获取的人眼在像平面上的偏移量信息进行综合处理，调整所述激光器（1）发出的激光入射的光斑位置和光斑质量偏离。
9.在其中一些实施例中，所述光学中继系统（103）为导光臂或光纤传输。
10.在其中一些实施例中，所述第一镜头组（801）及所述第二镜头组（802）为可移动调节式镜头组，通过对所述第一镜头组（801）及所述第二镜头组（802）的可调节镜头组的调节，实现对飞秒激光聚焦光斑沿着所述物镜（10）的光轴方向的位置调控。
11.在其中一些实施例中，所述第一镜头组（801）及所述第二镜头组（802）的可调节镜头组的位置调整变量之间的映射关系为一一映射。
12.在其中一些实施例中，所述第三镜头组（7）与所述物镜（10）组合成双远心系统，实现对人眼内部结构的相干层析成像。
13.在其中一些实施例中，所述双模式光学相干层析系统（13）为谱域光学相干层析系统或扫频光学相干层析系统或其组合，所述双模式光学相干层析系统（13）通过对人眼前节三维成像获取角膜地形图及前囊膜空间位置并监测手术时人眼的空间位置。
14.在其中一些实施例中，所述人眼前节包括角膜或前房或虹膜或睫状体。
15.本技术采用上述技术方案具备下述效果：本技术提供的激光撕囊装置，包括：激光器（1）、高速光开关（101）、激光能量调节
器（102）、光学中继系统（103）、第一扩束系统（2）、第一反射镜（3）、反射式空间光调制器（4）、第二反射镜（5）、第一镜头组（801）、第二镜头组（802）、第一振镜（6）、第三镜头组（7）、第四镜头组（8）、第一二向色镜（9）、物镜（10）、人眼（11）、成像系统（12）、双模式光学相干层析系统（13）、第二振镜（14）、第二二向色镜（15）、计算机（16）及人眼照明系统（17），上述激光撕囊装置，利用自适应光学的技术完成对由于人眼相对位置变化及人眼角膜像差引起的光学通路上激光波前的变化，通过光学相干层析系统实现对人眼波前像差的检测及人眼相对空间位姿的检测，并将获得的检测数据上传至计算机，并结合自适应光学系统实现闭环控制及调节，解决了传统技术依靠人眼对接接口固定人眼，医生手术中手动撕囊时，撕囊形状、大小、位置精度难以保证的难题，实时、动态、精准地实现前囊膜的切割，精准而安全地完成撕囊手术，大大提高了手术的精准度和可靠性，且手术均一度好，大大降低了对执行手术的医生的经验的要求。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例1提供的激光撕囊装置的结构示意图。
18.图2为本发明实施例2提供的激光撕囊装置的工作流程图。
具体实施方式
19.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
23.实施例1请参阅图1，为本技术提供的激光撕囊装置的结构示意图，包括：激光器（1）、高速光开关（101）、激光能量调节器（102）、光学中继系统（103）、第一扩束系统（2）、第一反射镜（3）、反射式空间光调制器（4）、第二反射镜（5）、第一镜头组（801）、第二镜头组（802）、第一振镜（6）、第三镜头组（7）、第四镜头组（8）、第一二向色镜（9）、物镜（10）、人眼（11）、成像系
统（12）、双模式光学相干层析系统（13）、第二振镜（14）、第二二向色镜（15）、计算机（16）及人眼照明系统（17）。
24.以下详细说明各个部件的工作方式及其连接关系。
25.具体地，激光器（1）作用是提供激光光源。可以理解，激光器（1）在计算机（16）的控制下发出或关闭激光，激光的单脉冲能量、脉冲时间长度、重复频率可在计算机（16）的控制下实时调节。
26.具体地，高速光开关（101）的作用是在外光路中实时控制飞秒激光的通过或关闭，给作用在人眼（11）上的飞秒激光脉冲串控制，同时控制手术切削过程中作用点的激光脉冲填充率以及在紧急情况下关闭飞秒激光通路，保证手术的安全性。
27.可选地，高速光开关（101）为调q开关或声光调制器。
28.具体地，激光能量调节器（102）的作用是根据术中使用飞秒激光能量要求的不同，实时控制飞秒激光的作用能量大小，在保证手术效果的同时尽量减小激光能量的使用。
29.具体地，光学中继系统（103）为导光臂或光纤传输。可以理解，在光学中继系统（103）的作用下使得物镜（10）的光轴在与人眼对接过程中，部分光学模块需要伴随移动，利用导光臂或光纤的输入端和输出端的位置可协调变化且对光学传输质量影响小的特点，保证在光学组件在发生部分相对位置变化的情况下，激光能量传输过程能够平顺地进行。
30.具体地，所述第一扩束系统（2）的作用是将激光器（1）发出的激光进行扩束，使得激光光束尽可能多地在反射式空间光调制器（4）的液晶面阵上覆盖更多的像素单元。
31.具体地，第一镜头组（801）、第二镜头组（802）为中间部分镜片单元可移动调节式镜头组，通过对第一镜头组（801）、第二镜头组（802）的可调节镜头组的调节，实现对飞秒激光聚焦光斑沿着物镜（10）的光轴方向的位置调控。
32.进一步地，第一镜头组（801）、第二镜头组（802）的可调节单元的位置调整变量之间的映射关系为一一映射。
33.具体地，振镜（6）的作用是对入射到人眼（11）的光束方向进行调整，可控地约束入射到人眼（11）内的光斑在x/y/z轴方向位置。
34.进一步地，振镜（6）与物镜10的光轴同轴，且由人眼（11）指向成像系统（12）的方向为系统控制的z轴方向。
35.具体地，第三镜头组（7）的作用是与物镜（10）组合成双远心系统，实现对人眼内部结构的相干层析成像。
36.具体地，第四镜头组（8）的作用是对入射光束进行扩束，提高聚焦在人眼内的光斑质量。
37.具体地，所述第一二向色镜（9）表面镀膜，保证第二二向色镜（15）对所述激光器（1）和所述双模式光学相干层析系统（13）发出光线的大比例反射及对人眼照明系统（17）发射出的可见光的大比例透射，将红外光（激光、双模式光学相干层析系统（13）发出的光）与可见光（人眼照明系统发出的光）进行分离或合束。
38.具体地，第二二向色镜（15）的作用是将双模式光学相干层析系统的光路合并进主观测光路。
39.具体地，物镜（10）的作用是将激光光束精准地聚焦，以及充当双模式光学相干层析系统（13）的聚焦透镜，还作为成像系统12的成像镜头。
40.具体地，人眼照明系统（17）的作用是对成像系统（12）和物镜（10）构成的视频监视系统提供照明。
41.可选地，人眼照明系统（17）为稳频无闪烁led照明光源。
42.具体地，成像系统（12）的作用是实时监视手术进程供医生参考，同时对人眼在像平面的位置进行检测，供计算机（16）进行计算处理。
43.具体地，双模式光学相干层析系统（13）包括谱域光学相干层析系统和扫频光学相干层析系统耦合而成为谱域光学相干层析系统（sd-oct）、扫频光学相干层析系统（ss-oct）或其组合，通过对人眼前节三维成像获取角膜地形图及前囊膜空间位置并监测手术时人眼的空间位置。
44.进一步的，所述人眼前节包括：角膜、前房、虹膜、睫状体等。
45.可以理解的是，双模式光学相干层析系统（13）针对人眼角膜空间位姿的测量，利用与相机采集获得的人眼位置数据融合获得人眼实时位置及姿态，所述计算机（16）根据所述人眼实时位置及姿态并结合所述振镜（14）采集的数据以及术前获得的人眼角膜地形图及角膜像差数据分析得到经过成像镜头后入射在人眼角膜光学通路上的角膜波前数据。
46.具体地，所述第二振镜（14）的作用是控制双模式光学相干层析系统（13）发出光线的入射方向，配合双模式光学相干层析系统（13）内部的参考臂的变化，从而实现人眼的三维空间扫描。
47.具体地，所述计算机（16）与所述激光器（1）、所述高速光开关（101）、所述激光能量调节器（102）、所述空间光调制器（4）、所述第一振镜（6）、所述第一镜头组（801）、所述第二镜头组（802）、所述成像系统（12）、所述双模式光学相干层析系统（13）及所述第二振镜（14）均电性连接，用于提供计算、控制、人机交互界面等。
48.本技术上述实施例1提供的激光撕囊装置，其工作方式如下：所述双模式光学相干层析系统（13）对获取的人眼（11）的空间位置、姿态、角膜信息进行分析以获得人眼空间位姿、角膜像差、角膜地形图及角膜三维数据并存储在所述计算机（16）中。
49.所述激光器（1）根据所述计算机（16）存储的数据并在其控制下发射出第一激光。
50.所述第一激光依次所述高速光开关（101）、所述激光能量调节器（102）、所述光学中继系统（103）及所述第一扩束系统（2）后入射至所述第一反射镜（3），所述第一反射镜（3）将入射的所述第一激光反射至所述反射式空间光调制器（4），所述反射式空间光调制器（4）对激光波前进行定量调制形成第二激光。
51.所述第二激光经所述第二反射镜（5）反射后垂直入射到所述第一镜头组（801），再依次经所述第二镜头组（802）、所述第一振镜（6）及所述第四镜头组（8）进行扩束再传输至所述第二二向色镜（15），所述第二二向色镜（15）将部分光传输至反射至所述物镜（10）并在所述人眼（11）内聚焦成光斑，所述第二二向色镜（15）中的部分光与所述人眼照明系统（17）发射的可见光再依次经所述物镜（10）、所述第二二向色镜（15）及所述反射镜（15）传输至所述成像系统（12），所述成像系统（12）获得人眼在所述物镜（10）的像平面上的坐标数据后进行转换并上传至所述计算机（16）。
52.所述第一二向色镜（9）的另一部分光经所述反射镜（15）后调整入射方向经所述第三镜头组（7）传输至所述第二振镜（14），再进入所述双模式光学相干层析系统（13），所述成
像系统（12）和所述双模式光学相干层析系统（13）实时检测人眼空间位姿和图像并传递获取的数据传输至所述计算机（16）。
53.可以理解的是，所述第一振镜（6）对激光的入射方向和所述第二振镜14入射至所述双模式光学相干层析系统13的方向在所述计算机16的控制下进行实时、快速调整，使得手术期间可以不间断的实时调整激光束的方向，获得人眼实时空间位姿和图像信息。
54.可以理解的是，成像系统（12）与第一二向色镜（9）、物镜（10）、人眼照明系统（17）组成的光学系统在人眼照明光源（17）的照明下对人眼进行实时成像。成像系统（12）获取人眼11的图像后，由成像系统（12）自带芯片或者上传至计算机（16）计算获得人眼（11）在物镜（10）的像平面上的坐标数据。
55.所述计算机（16）根据所述双模式光学相干层析系统（13）检测到的人眼空间位姿信息和所述成像系统（12）获取的人眼在像平面上的偏移量信息进行综合处理，调整所述激光器（1）发出的激光入射的光斑位置和光斑质量偏离。
56.具体的，经过处理得到人眼的实时空间位置及姿态参数及光学通路上的角膜像差信息，再结合所述第一振镜6的数据获得经过物镜10入射到人眼11的会聚光束在人眼角膜的光学通路；通过上述光学通路上的角膜像差信息及三维结构信息获得空间光调制器4的波前校正信息并传递至所述空间光调制器4，所述空间光调制器4加载校正波前实现对所述光学通路上角膜像差引起的入射到人眼内的光斑位置和光斑质量偏离校正灰度图像。本技术上述实施例提供的激光撕囊装置，利用自适应光学的技术完成对由于人眼相对位置变化及人眼角膜像差引起的光学通路上激光波前的变化，通过光学相干层析系统实现对人眼波前像差的检测及人眼相对空间位姿的检测，并将获得的检测数据上传至计算机，并结合自适应光学系统实现闭环控制及调节，解决了传统技术依靠人眼对接接口固定人眼，医生手术中手动撕囊时，撕囊形状、大小、位置精度难以保证的难题，实时、动态、精准地实现前囊膜的切割，精准而安全地完成撕囊手术，大大提高了手术的精准度和可靠性，且手术均一度好，大大降低了对执行手术的医生的经验的要求。
57.实施例2请参阅图2，为本技术实施例2提供的激光撕囊装置的工作方法的步骤流程图，包括下述步骤：步骤s110：所述双模式光学相干层析系统（13）对获取的人眼（11）的空间位置、姿态、角膜信息进行分析以获得人眼空间位姿、角膜像差、角膜地形图及角膜三维数据并存储在所述计算机（16）中；步骤s120：所述激光器（1）根据所述计算机（16）存储的数据并在其控制下发射出第一激光；步骤s130：所述第一激光依次所述高速光开关（101）、所述激光能量调节器（102）、所述光学中继系统（103）及所述第一扩束系统（2）后入射至所述第一反射镜（3），所述第一反射镜（3）将入射的所述第一激光反射至所述反射式空间光调制器（4），所述反射式空间光调制器（4）对激光波前进行定量调制形成第二激光；步骤s140：所述第二激光经所述第二反射镜（5）反射后垂直入射到所述第一镜头组（801），再依次经所述第二镜头组（802）、所述第一振镜（6）及所述第四镜头组（8）进行扩束再传输至所述第二二向色镜（15），所述第二二向色镜（15）将部分光传输至反射至所述物
镜（10）并在所述人眼（11）内聚焦成光斑，所述第二二向色镜（15）中的部分光与所述人眼照明系统（17）发射的可见光再依次经所述物镜（10）、所述第二二向色镜（15）及所述反射镜（15）传输至所述成像系统（12），所述成像系统（12）获得人眼在所述物镜（10）的像平面上的坐标数据后进行转换并上传至所述计算机（16）；步骤s150：所述第一二向色镜（9）的另一部分光经所述反射镜（15）后调整入射方向经所述第三镜头组（7）传输至所述第二振镜（14），再进入所述双模式光学相干层析系统（13），所述成像系统（12）和所述双模式光学相干层析系统（13）实时检测人眼空间位姿和图像并传递获取的数据传输至所述计算机（16）。
58.步骤s160：所述计算机（16）根据所述双模式光学相干层析系统（13）检测到的人眼空间位姿信息和所述成像系统（12）获取的人眼在像平面上的偏移量信息进行综合处理，调整所述激光器（1）发出的激光入射的光斑位置和光斑质量偏离。
59.其详细的工作步骤在实施例1中也有详细说明，这里不再赘述。
60.本技术上述实施例2提供的上述激光撕囊装置工作方法，利用自适应光学的技术完成对由于人眼相对位置变化及人眼角膜像差引起的光学通路上激光波前的变化，通过光学相干层析系统实现对人眼波前像差的检测及人眼相对空间位姿的检测，并将获得的检测数据上传至计算机，并结合自适应光学系统实现闭环控制及调节，解决了传统技术依靠人眼对接接口固定人眼，医生手术中手动撕囊时，撕囊形状、大小、位置精度难以保证的难题，实时、动态、精准地实现前囊膜的切割，精准而安全地完成撕囊手术，大大提高了手术的精准度和可靠性，且手术均一度好，大大降低了对执行手术的医生的经验的要求。
61.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。