包括用于气泡管理的基质内袋的LASIK瓣切割模式的制作方法

包括用于气泡管理的基质内袋的lasik瓣切割模式
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求提交于2020年12月3目的美国临时专利申请63/121,073的优先权，该专利申请的全部内容以引用方式并入本文。


背景技术：
技术领域
3.本发明涉及眼科激光手术，并且具体地，涉及使用超快谐振扫描飞秒激光器的lasik(准分子激光原位角膜磨镶术)手术中的瓣切割。
4.相关技术
5.飞秒激光器用于切割角膜基质中的瓣，作为lasik(准分子激光原位角膜磨镶术)手术的第一步。瓣通常由平行于前角膜表面的床切口和围绕床切口的周边的竖直侧切口(除了未切割的铰链区域之外)形成。
6.当使用飞秒激光器来切割角膜基质中的瓣作为lasik规程的一部分时，激光脉冲与组织的相互作用有时可产生过量的气泡，这可能会干扰对组织的持续切割，从而形成组织桥和粗糙的床切口表面。图14示意性地示出了在组织中形成的瓣床切口和在先前的激光光栅扫描期间由激光器产生的气泡，示出了气泡阻挡当前遍扫描。这可能导致未切割的组织区域。气泡还可能会遮蔽用于瓣切口的后续区段的激光束，从而形成组织桥。


技术实现要素：

7.本发明涉及一种用于在lasik手术中切割角膜瓣的方法和相关设备，其基本上避免了相关技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。
8.本发明的实施方案提供了包括可用谐振扫描飞秒激光器实现的基质内袋的瓣切割模式。这些瓣切割模式将允许气泡在瓣床切口的后方和外部收集和排放。
9.本发明的附加特征和优点将在下面的描述中予以阐述，并且根据该描述将部分地显而易见，或者可通过本发明的实践而知悉。本发明的目的和其他优点将通过在书面描述及其权利要求和附图中特别指出的结构来实现和获得。
10.为了实现上述目的，本发明提供了一种在用于切割患者的眼睛的角膜以形成角膜瓣的眼科手术激光系统中实施的方法，该方法包括：控制眼科手术激光系统的激光传送系统以将脉冲激光束传送到角膜；控制眼科手术激光系统的高频扫描仪以来回扫描脉冲激光束，以形成激光扫描线；以及控制眼科手术激光系统的扫描线旋转器、xy扫描仪和z扫描仪以在角膜中移动激光扫描线以形成角膜瓣，包括形成袋切口、形成瓣的床以及形成瓣的侧切口，其中床位于距前角膜表面第一深度处的水平平面中，床限定铰链线，其中侧切口从床向上延伸到前角膜表面以形成瓣的侧面，侧切口包围床的除了铰链线的整个周边，并且其中袋切口包括彼此连接的斜变区域和袋区域，其中袋区域位于距前角膜表面比第一深度深的第二深度处，其中袋区域在俯视图中具有矩形或多个彼此接合的矩形或环的区段的形
状，并且其中斜变区域在第一深度和第二深度之间延伸并且连接到床和袋区域两者。
11.在优选的实施方案中，首先形成袋切口，在袋切口之后形成床，并且在床之后形成侧切口。
12.在另一方面，本发明提供了一种在用于切割患者的眼睛的角膜以形成角膜瓣的眼科手术激光系统中实施的方法，该方法包括：控制眼科手术激光系统的激光传送系统以将脉冲激光束传送到角膜；控制眼科手术激光系统的高频扫描仪以来回扫描脉冲激光束，以形成激光扫描线；以及控制眼科手术激光系统的扫描线旋转器、xy扫描仪和z扫描仪以在角膜中移动激光扫描线以形成角膜瓣，包括形成瓣的床以及形成瓣的侧切口，其中床位于距前角膜表面第一深度处的水平平面中，床限定铰链线，其中侧切口从床向上延伸到前角膜表面以形成瓣的侧面，侧切口包围床的除了铰链线之外的整个周边，并且其中形成床的步骤包括：通过沿着铰链线扫描激光扫描线，形成沿着铰链线的铰链切口；通过沿着床的圆周扫描激光扫描线，形成除了铰链切口的区之外的沿着床的周边的第一环切口；通过以多遍重叠平行光栅扫描扫描激光扫描线，形成床切口，该床切口与第一环切口和铰链切口的至少一部分重叠，并且覆盖未被铰链切口和第一环切口覆盖的床的所有区；以及通过沿着床的圆周扫描激光扫描线，形成与第一环切口重叠的第二环切口。
13.在优选的实施方案中，在铰链切口和第一环切口两者之后形成床切口，并且在床切口之后形成第二环切口。铰链切口和第一环切口使用第一激光脉冲能量形成，并且床切口、第二环切口和侧切口使用高于第一激光脉冲能量的第二激光脉冲能量形成。
14.在另一方面，本发明提供了一种在用于切割患者的眼睛的角膜以形成角膜瓣的眼科手术激光系统中实施的方法，该方法包括：控制眼科手术激光系统的激光传送系统以将脉冲激光束传送到角膜；控制眼科手术激光系统的高频扫描仪以来回扫描脉冲激光束，以形成激光扫描线；以及控制眼科手术激光系统的扫描线旋转器、xy扫描仪和z扫描仪以在角膜中移动激光扫描线以形成角膜瓣，包括形成瓣的床以及形成瓣的侧切口，其中床位于平行于角膜的前角膜表面的水平平面中，其中侧切口从床向上延伸到前角膜表面以形成瓣的侧面，并且其中形成侧切口的步骤包括按次序形成多个侧切口层，每个侧切口层在相对于前角膜表面的深度范围内延伸，其中除了多个侧切口层中的一个侧切口层之外的所有侧切口层均完全位于角膜内而不到达前角膜表面，并且其中多个侧切口层彼此对齐并且彼此连接以形成侧切口。
15.在优选的实施方案中，相邻侧切口层的深度范围彼此重叠，并且多个侧切口层以从较深侧切口层到较浅侧切口层的次序形成。多个侧切口层中的每个侧切口层均通过以下方式形成：将激光扫描线相切于侧切口的圆周放置；在竖直方向上移动激光扫描线，同时围绕圆周移动激光扫描线；并且同时旋转扫描线以保持该扫描线与圆周相切。
16.在另一方面，本发明提供了一种眼科手术激光系统，该眼科手术激光系统包括：激光传送系统，该激光传送系统被配置为将脉冲激光束传送到患者的眼睛的角膜；高频扫描仪，该高频扫描仪被配置为以预定频率来回扫描脉冲激光束以形成激光扫描线；扫描线旋转器，该扫描线旋转器被配置为旋转激光扫描线的取向；xy扫描仪和z扫描仪，该xy扫描仪和该z扫描仪被配置为在横向和深度方向上移动激光扫描线；以及控制器，该控制器操作地联接到扫描线旋转器、xy扫描仪和z扫描仪并编程为控制扫描线旋转器、xy扫描仪和z扫描仪扫描角膜中的激光扫描线以形成角膜瓣，包括在任何上述方法中执行各种步骤。
17.应当理解，前述一般描述和以下详细描述均仅为示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
18.图1a和图1b示意性地示出了根据本发明的第一实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
19.图2a1至图2b5示意性地示出了第一实施方案中的切割次序。
20.图3示意性地示出了根据本发明的第二实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
21.图4示意性地示出了根据本发明的第三实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
22.图5示意性地示出了根据本发明的第四实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
23.图6示意性地示出了根据本发明的第五实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
24.图7a至图7b示意性地示出了根据本发明的第六实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
25.图8a至图7b示意性地示出了根据本发明的第七实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
26.图9a至图9b示意性地示出了根据本发明的第八实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
27.图10a至图10b示意性地示出了根据本发明的第九实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
28.图11a至图11b示意性地示出了根据本发明的第十实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。
29.图12示意性地示出了根据本发明的第十一实施方案的形成角膜瓣的瓣规程，该瓣规程采用分层侧切口。
30.图13示意性地示出了在第十一实施方案中形成侧切口层的步骤。
31.图14示意性地示出了在组织中形成的瓣床切口和在先前的激光光栅扫描期间由激光器产生的气泡。
32.图15示意性地示出了根据常规技术形成角膜瓣的瓣规程。
33.图16示意性地示出了由超快光栅扫描飞秒激光器生成的激光扫描线和使用该扫描线的光栅扫描模式。
34.图17a和图17b示意性地示出了可用于实施本发明的实施方案的两个示例性眼科激光系统。
具体实施方式
35.一种用于在床切口期间管理气泡形成的先前技术使用基质内袋切口，如图15所示(俯视图和深度轮廓)。图15示出了由以下部分形成的瓣切口：床切口1501，该床切口是除了
未切割并且用作铰链部分的弧区段1501a之外的圆形区，以允许瓣折叠远离，然后被重新放置在基质上；袋切口1502、1503，该袋切口在铰链处连接到床切口，包括斜变区域1502和袋区域1503；以及竖直延伸的侧切口(在俯视图中也由附图标记1501表示，在深度轮廓中未示出)，该竖直延伸的侧切口位于除了铰链部分之外的床切口的周边周围。斜变区域1502和袋区域1503在俯视图中均是弧区段(由弧和连接弧两端的直线限定的区)。就切割次序而言，所制作的第一切口是位于床切口1501的半径之外的袋区域1503。接下来，制作斜变区域1502，其将最终将袋区域连接到床切口。床切口1501和侧切口在袋切口之后制作。在特定示例(参见图15)中，瓣直径d为9.0mm，袋宽度wp为250μm，并且铰链角θh为55
°
。图15还示出了如箭头a-a
′
所指示穿过铰链的中心的深度轮廓1510，示出了前角膜表面1511、角膜后表面1512、床切口1501的一部分、斜变区域1502和袋区域1503，以及袋深度dp(从前角膜表面测量)、斜变宽度wr和袋宽度wp。注意，袋宽度在远离铰链的中心的位置处将较小。
36.虽然有效，但是该切口难以用谐振扫描飞秒激光器实现。如稍后更详细地描述并且如图16所示，由超快光栅扫描飞秒激光器生成的激光脉冲模式呈短激光扫描线1601的形式，该短激光扫描线是由谐振扫描仪形成的聚焦激光脉冲的线。扫描线1601由xy扫描仪以箭头线1602指示的光栅扫描运动在垂直于该示例中的扫描线的方向上扫描，以形成床切口1603。因为扫描线1601具有固定宽度，所以使用此类扫描方案来形成图15所示的弧形斜变和袋区域是不可行的。
37.为了解决使用超快光栅扫描飞秒激光器切割瓣床时气泡形成过多的问题，本发明的实施方案提供了一种瓣切割规程，其中首先以可通过扫描激光扫描线方便地执行的方式在预期床切口表面后方的区域中切割袋。制作该袋，使得其连接到床切口或环切口，并且将允许气泡在袋中收集而不是在瓣的刀口界面处收集。
38.图1a(俯视图)和图1b(透视图)示意性地示出了根据本发明的第一实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。瓣规程按切割顺序包括以下部件：具有斜变的袋切口101、低能量铰链切口102、第一(低能量)环切口103、床切口104、第二(正常能量)环切口105和侧切口106。铰链切口102、环切口103和105和床切口104位于平行于前角膜表面的同一平面上，以形成瓣的床。除了用作瓣的铰链部分的未切割弧区段之外，床的整体形状是圆形区(弧区段的直线可被称为铰链线)。从床向上延伸到前角膜表面以形成瓣的侧面的侧切口106位于除了铰链处的未切割弧之外的床的整个周边周围。袋切口101位于床的铰链线处并且在床水平下方延伸。
39.袋切口101包括袋区域101a和斜变区域101b。斜变区域101b在俯视图中沿着瓣的铰链线对齐，并且从略高于床水平的深度(例如，在床水平上方2μm至20μm)延伸至在床水平下方约70μm至150μm的深度。袋区域101a从斜变区域101b的下端基本上水平延伸约150μm至400μm。袋切口101优选地沿着铰链线的整个长度延伸，或者沿着铰链线的长度的一部分延伸。斜变区域101b可以是竖直的，或者可以是倾斜的(例如，从竖直方向在0度至170度内)。总体而言，当从顶部观察时，袋切口101具有矩形形状，并且当沿着垂直于铰链线的方向观察时，在侧视图中也具有矩形形状。
40.参考图2a1至图2b5(每个步骤的俯视图和透视图两者)更详细地描述切割次序。首先制作袋切口101，其中斜变区域沿着铰链线连接到待形成的床切口的床水平，如图2a1和图2b1所示。可通过将激光扫描线平行于铰链线放置并使用xy扫描仪和z扫描仪沿着袋切口
的预期表面扫描扫描线来制作袋切口。扫描方向对于袋区域101a是径向向内，对于斜变区域101b是从深到浅的方向。多遍可并排执行(优选地，边缘重叠)以形成整个袋。
41.然后，在床水平处进行一遍切割，该床水平沿着铰链线穿过铰链部分，从而形成连接到袋切口的铰链切口102，如图2a2和图2b2所示。除了铰链部分之外，沿着床圆的周边在床水平处制作低能量环切口103，以形成瓣床的周边边缘，如图2a3和图2b3所示。环切口103通过以下方式制作：将激光扫描线在径向方向上放置在距床中心所需的距离处，使得该激光扫描线的外端位于床圆的圆周处；以及使用xy扫描仪沿着圆周方向扫描扫描线，同时使用扫描线旋转器旋转扫描线方向以在径向方向上保持该激光扫描线。铰链切口102和环切口103的顺序可以颠倒。两个切口均在低于其他切割步骤的激光脉冲能量水平下进行，例如，在其他切割步骤的脉冲能量的90％(或更一般地，85％至95％)下。这些较低的能量切口产生较少的气泡和较少的组织变形。在优选的实施方案中，用于袋切口、床切口、第二环切口和侧切口的脉冲能量为40nj至90nj。
42.然后，通过创建激光扫描线的多遍重叠平行光栅扫描来制作床切口104，覆盖基本上整个床圆(至少所有未被环切口103覆盖的区)，除了铰链的弧区段之外，如图2a4和图2b4所示。优选地，多遍相邻平行光栅扫描在宽度方向上彼此重叠其宽度的至少50％，使得实际上，每个点被至少两遍覆盖。注意，多遍扫描中的一遍扫描优选地与低能量铰链切口102重叠。然后在第一环切口103的相同区中制作第二环切口105以确保床的边缘处的组织分离，如图2a5和图2b5所示。第二环切口105以与第一环切口103相同的方式但在正常脉冲能量下制作。
43.铰链切口102、第一环切口103、床切口104和第二环切口105彼此重叠，使得床内的任何给定点被至少两遍覆盖，从而最小化残留的未切割组织桥。此外，铰链切口102、第一环切口103、床切口104和第二环切口105的切割次序确保始终存在通过较早形成的切口将当前切割点连接到袋的通气通道，使得在当前切割点处形成的气体总是有逃逸的地方，从而避免形成不透明气泡层。
44.最后，制作侧切口106，如图1a和图1b所示。侧切口可通过沿着在切向方向上的侧切口的圆放置激光扫描线，以及使用眼科激光系统的z扫描仪(和任选地xy扫描仪)在竖直或近竖直方向上扫描扫描线来形成。在每次竖直扫描之后，扫描线由xy扫描仪沿着圆移动到下一位置，并由扫描线旋转器旋转以再次与圆相切，并且重复竖直扫描。在另选的实施方案中，侧切口106使用多层技术形成，稍后更详细地描述。
45.上述切割顺序(其切割环切口和铰链切口两次，第一次在较低的能量下)具有避免组织桥的优点。组织桥防止气泡进入袋中，并给皮分离带来问题。低能量铰链切口102和低能量环切口103产生较少的气泡和较少的组织变形。
46.图3(俯视图和深度轮廓)示意性地示出了根据本发明的第二实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。如图3所示，瓣由以下部分形成：床切口301，该床切口是除了用作铰链部分的未切割弧区段之外的圆形区；袋切口，该袋切口在铰链处连接到床切口，包括斜变区域302和袋区域303；以及竖直延伸的侧切口(也由附图标记301表示)，该竖直延伸的侧切口位于除了未切割铰链部分之外的床切口的周边周围。袋切口(斜变区域302和袋区域303统称)在俯视图中具有矩形形状，长度l大约等于铰链部分的长度。
47.图3还示出了如箭头b-b’所指示穿过铰链中心的深度轮廓310，示出了前角膜表面
311、角膜后表面312、床切口301的一部分、斜变区域302和袋区域303。如在深度轮廓中所看到的，袋区域303位于床切口301下方(比其更深)，斜变区域302的上内端在铰链线304处连接到床切口301，并且斜变区域的下外端连接到袋区域303。这样，斜变区域302将袋区域303连接到床301。在例示的实施方案中，斜变302的深度轮廓是线性的，但是它可替代地具有弯曲形状。例如，它可具有与床切口301和袋区域303的圆形连接。图3还示出了袋深度dp(从前角膜表面测量)、斜变宽度wr和袋宽度wp。深度轮廓在袋切口302/303的整个长度l上是相同的。
48.袋切口302/303通过将激光扫描线平行于铰链线(即，在图3中，俯视图中的水平方向和深度轮廓视图中垂直于图纸的方向)放置，并且沿着深度轮廓扫描扫描线来制作。每一遍扫描通过将扫描线放置在袋深度处的袋区域的外边缘开始。然后，xy扫描仪将扫描线在袋深度处移动并且向内(朝向铰链)移动指定的袋宽度。然后，xy扫描仪继续向内移动扫描线，而z扫描仪向前移动扫描线的深度，使得扫描线沿着斜变区域向内和向上移动以在铰链线处到达床深度。在单遍扫描之后，激光扫描线返回到袋深度，并且进行另一遍扫描，其中扫描线的边缘优选地与前一遍重叠。重复此操作，直到制作成袋，优选地跨越铰链的整个长度。
49.在特定示例中，瓣直径d为9.0mm，袋宽度wp为250μm，并且铰链角θh为55
°
。扫描线长度ls为约900μm，并且使用五次平行扫描来形成袋302、303的整个长度。可使用其他适当的扫描线长度。更一般地，瓣直径d可介于5mm和10mm之间，袋宽度wp可介于150μm和400μm之间，并且铰链角θh可介于45度和90度之间。
50.为了在该实施方案中形成角膜瓣，首先形成袋切口302、303，如上所述；然后，例如使用第一实施方案中描述的光栅扫描方法，以该次序形成床切口和侧切口。设计包括袋302、303的该瓣规程，使得其可用超快谐振扫描飞秒激光器进行。
51.图4(俯视图和深度轮廓)示意性地示出了根据本发明的第三实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。如图4所示，瓣由以下部分形成：床切口401，该床切口是除了用作铰链部分的未切割弧区段之外的圆形区；袋切口，该袋切口在铰链处连接到床切口，包括多个斜变区域区段4021、4022等和袋区域403；以及竖直延伸的侧切口(也由附图标记401表示)，该竖直延伸的侧切口位于除了未切割铰链部分之外的床切口的周边周围。在俯视图中，每个斜变区域区段4021、4022等为矩形形状，并且袋区域403是具有宽度wp的弧形带(即，环的区段)。在俯视图中，袋区域403与床切口同心并且与铰链部分的弧重叠。
52.图4还示出了如箭头c-c’所指示穿过铰链中心的深度轮廓410和如箭头d-d’所指示穿过铰链端部附近的位置的深度轮廓420。深度轮廓分别示出了前角膜表面411、角膜后表面412、床切口401的一部分、斜变区域区段4021和4022，以及袋区域403。如在深度轮廓中所看到的，袋区域403位于袋深度dp(从前角膜表面测量)处的床切口下方(比其深)；在沿着弧的不同位置处(例如，中心与端部)，由于袋区域的弧形状，袋区域403处于与铰链线404的不同距离处。每个斜变区域区段4021、4022等在其上内端处在铰链线404处连接到床切口401，并且在其下外端处连接到袋区域403。这样，斜变区域区段4021、4022等将袋区域403连接到床401。如在两个代表性深度轮廓410和420中所看到的，斜变区域区段4021、4022跨越相同的床深度和相同的袋深度，但具有不同的斜率(因此不同的斜变宽度wr1和wr2)，使得它们在适当位置到达袋区域。换句话说，不同的斜变区域彼此不连接，但是它们均连接到袋
区域并且在铰链线404处连接到床切口。类似于图3的实施方案，每个斜变区域的深度轮廓可具有线性或非线性形状。
53.袋区域切口403通过以与第一实施方案中形成环切口类似的方式扫描激光扫描线来制作，但是扫描线位于袋深度和距床圆中心所需的距离处，并且扫描仅跨越所需的角度范围。每个斜变区域区段4021、4022等通过将激光扫描线平行于铰链线放置，并且以与在第二实施方案中形成斜变区域类似的方式沿着该斜变区域的深度轮廓扫描扫描线来制作。如前所述，不同的斜变区域在不同的位置处开始并且具有不同的斜率。在一个方案中，激光扫描线在切割袋区域时设置为大约400μm长，并且在切割每个斜变区域时设置为900μm长；五个斜变区域由五遍扫描形成，如图4所示。可使用其他适当的扫描线长度。
54.瓣直径d、袋宽度wp和铰链角θh的值类似于第二实施方案中的那些。
55.为了在该实施方案中形成角膜瓣，首先形成袋区域，然后是斜变区域以将袋区域连接到床水平。然后，例如使用第一实施方案中描述的光栅扫描方法，以该次序形成床切口和侧切口。设计包括袋和斜变的该瓣规程，使得其可用超快谐振扫描飞秒激光器进行。
56.图5(俯视图)示意性地示出了根据本发明的第四实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。该瓣规程类似于第二实施方案(图3)的瓣规程，除了斜变区域502和袋区域503的长度延伸超过铰链的边缘，如图5中的铰链重叠区所指示。可使用第二实施方案中描述的相同技术来形成袋区域和斜变区域。
57.图6(俯视图)示意性地示出了根据本发明的第五实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。该瓣规程类似于第二实施方案(图3)的瓣规程，除了不同袋区域6031、6032等的宽度不同，其中铰链的中心处的袋区域6031具有最大宽度wp，并且铰链的端部处的袋区域6032具有最小宽度。袋区域6031、6302等位于相同的深度处，并且斜变区域602始终具有相同的斜率。可使用第二实施方案中描述的相同技术来形成袋区域和斜变区域。
58.在另选的实施方案(图中未示出)中，第二实施方案(图3)和第四实施方案(图5)中的袋区域和斜变区域可以不同的扫描方法制作。在这些另选的实施方案中，袋区域303或503仍然以与前述相同的方式形成，但是斜变区域302或502通过在平行于铰链的方向移动的激光扫描线的单次扫描形成。更具体地，谐振扫描仪在垂直于铰链的方向上扫描激光焦点，并且同时，z扫描仪以与谐振扫描仪相同的频率上下移动激光焦点，并与谐振扫描仪的相同相位同步，以形成在床与袋区域之间延伸的倾斜扫描线。在侧视图中，扫描线具有与图3所示的斜变302相同的形状。通过xy扫描仪在平行于铰链线的方向上扫描该扫描线。
59.在其他另选的实施方案中，斜变区域302或502仍然以与前述相同的方式形成，但是袋区域303或503通过对垂直于铰链放置在袋水平处并且在平行于铰链的方向上移动的激光扫描线进行单次扫描来形成。
60.图7a(俯视图)和图7b(透视图)示意性地示出了根据本发明的第六实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。瓣由以下部分形成：床切口701，该床切口是除了用作铰链部分的未切割弧区段之外的圆形区；袋切口，该袋切口连接到床切口，包括斜变区域702和袋区域703；以及竖直延伸的侧切口(在图7a中也由附图标记701表示，但在图7b中未示出)，该竖直延伸的侧切口位于除了未切割铰链部分之外的床切口的周边周围。床切口701包括类似于图1a和1b所示的第一实施方案中的环切口103或105的环切口704。
61.袋区域703位于床水平下方的水平处并且在俯视图中具有环的区段的形状，该区
段与床同心并且大致位于铰链部分内。在例示的实施方案中，袋区域703的内半径和外半径分别大于环切口704的内半径和外半径(袋宽度由双箭头线指示)，但这不是必需的。袋区域703通过以与图4所示的第三实施方案中形成袋区域403类似的方式沿着袋水平处的弧扫描激光扫描线来制作。
62.在一些实施方案中，袋区域703可在两遍扫描中形成，从铰链部分的中心(和床区的外部)开始，并且在第一遍中逆时针(或顺时针)移动，然后在第二遍中在沿顺时针(或逆时针)方向上从铰链部分的一个端部移动到另一端部。
63.斜变区域702在床水平处将袋区域703连接到环切口704。在俯视图中，斜变区域702具有环的区段的形状，该区段与环切口同心并且具有与环切口相同的内半径和外半径(并且因此具有相同的宽度)，并且位于铰链部分内。斜变区域702的两个圆周端部分别连接到袋区域703和环切口704。斜变区域702通过以下来形成：将激光扫描线在径向方向上放置在袋区域703的一个端部附近的位置处，但在略低于袋区域的深度处，以确保连接性。然后由xy扫描仪将扫描线沿着弧朝向铰链区域的另一端部移动，同时由扫描线旋转器旋转以保持其在径向方向上，并且同时由z扫描仪朝着床水平向上移动到其与在床水平处的环切口的圆周端部连接的位置(参见图7b)。
64.为了在该实施方案中形成角膜瓣，首先使用前述方法形成袋区域703，然后是斜变区域702，然后是床切口(包括环切口)，然后是侧切口。设计该瓣规程，使得其可用超快谐振扫描飞秒激光器进行。
65.图8a(俯视图)和图8b(透视图)示意性地示出了根据本发明的第七实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。该实施方案类似于第六实施方案(图7a至图7b)，除了袋宽度(如由双箭头线所指示)较窄。在该示例中，袋区域803的内半径仍大于环切口804的内半径，但是袋区域803的外半径与环切口804的外半径大致相同。袋区域803以与第六实施方案中的袋区域703类似的方式形成，但是激光扫描线的长度较短。床801、环切口804和斜变区域802与第六实施方案中的相同。
66.图9a(俯视图)和图9b(透视图)示意性地示出了根据本发明的第八实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。该实施方案类似于第七实施方案(图8a至图8b)，除了袋区域和斜变区域在俯视图中不跨铰链区域的整个范围延伸。类似于图8a中的实施方案，袋区域903的内半径大于环切口的内半径。袋区域903不到达铰链区域的任一端部，并且完全位于床区的外部，即，在铰链线905的外部。斜变区域902倾斜以将袋区域903连接到环切口904，但在俯视图中与第六实施方案和第七实施方案的斜变区域702和802相比较短。袋区域903和斜变区域902以与第六实施方案和第七实施方案中的袋区域和斜变区域类似的方式形成。床901和环切口904与第六实施方案和第七实施方案中的相同。
67.图10a(俯视图)和图10b(透视图)示意性地示出了根据本发明的第九实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。该实施方案类似于第六实施方案和第七实施方案，除了袋区域之外。袋区域1003在俯视图中为矩形而不是环区段，位于铰链区域内但在铰链线的外部。袋区域1003可通过多遍扫描激光扫描线来形成，其中在每一遍中，激光扫描线平行于铰链线被放置在袋水平处并且向内扫描。另选地(未示出)，袋区域1003可通过将激光扫描线垂直于铰链线处放置在袋水平处并在平行于铰链线的方向上扫描通过单遍扫描来形成。床1001、环切口1004和斜变区域1002与第六实施方案和第七实施方案中的相同。
68.图11a(俯视图)和图11b(透视图)示意性地示出了根据本发明的第十实施方案的形成具有袋切口的角膜瓣的瓣规程。该实施方案中的袋区域1103在俯视图中为矩形，位于铰链区域内但在铰链线的外部。其可通过单遍扫描的多遍扫描形成(如图11a所示)，类似于第九实施方案的袋区域1003。该实施方案中的斜变区域1102与第六实施方案至第九实施方案的那些的相似之处在于其连接到环切口1104的圆周端部，但是斜变区域在俯视图中不严格遵循床的圆周方向。相反，在俯视图中，斜变区域的形状类似于螺旋带的一部分，其略微偏离由环切口定义的圆，使得斜变区域的下端部位于环切口的圆的外部，以便与袋区域1103正确连接。同样，以袋区域、斜变区域、床切口和侧切口的次序执行切割。
69.可以看出，在第一实施方案至第五实施方案中(图1a至图6)，斜变区域沿着铰链线连接到床，并且在第二实施方案至第五实施方案中，斜变区域在其在垂直于铰链线的横向方向上延伸时向上倾斜；在第六实施方案至第十实施方案中(图7a至图11b)，斜变区域在环切口的圆周端部处(在铰链区域的一个端部处)连接到床，并且斜变区域在其在瓣的圆周方向上延伸时向上倾斜。
70.在第一实施方案至第十实施方案中，袋深度dp与瓣厚度(即，床深度)相当，诸如为瓣厚度的0.5倍至1.5倍。
71.在每个实施方案中，以下参数中的一个或多个参数可以变化：袋和斜变两者的激光扫描线长度、袋宽度、扫描线重叠、袋深度、床深度和切割顺序。
72.在根据以上实施方案的瓣切割规程中，袋允许气泡移动到袋中并移出后续切口的激光路径。然而，气泡不必一直移回袋，只要它们向后移动到较早的切口区即可。因此，例如，在环、床、侧切口切割顺序中，当切割侧切口时，气泡不必移动到袋中；相反，如果它们移回环或床切口，就足够了。
73.图12(透视图)示意性地示出了根据本发明的第十一实施方案的形成角膜瓣的瓣规程，该瓣规程采用分层侧切口。同样，瓣切口的所有区段均是使用谐振扫描仪生成的扫描线形成的。
74.在常规瓣规程中，通过以下来执行瓣切口：首先形成环切口(在床水平处)，然后是侧切口，然后是床切口。侧切口是单层，其通过在侧切口的顶部(在前角膜表面处或略高于前角膜表面)与侧切口的底部(在床水平处或略低于床水平)之间在z方向和xy方向在移动激光扫描线来形成，与侧切口路径(俯视图中的圆)相切。该侧切口方法的一个问题是，因为扫描线在扫描的每个正弦周期中到达前角膜表面，在切口期间产生的气泡将从角膜逸出并被捕获在角膜与患者接口镜片之间；此类气泡可侧向移动到瓣的中心区中，这可干扰后续的床切口。患者接口是用于将患者的眼睛机械地联接到激光手术系统的装置；患者接口通常具有在该规程期间接触角膜并使其平坦的镜片。
75.在根据本发明的第十一实施方案的瓣规程中，切割次序是首先形成床1201，该床包括以任一顺序执行的环切口和床，然后在床完成之后形成侧切口1202。此外，使用多层技术形成侧切口1202。
76.更具体地，侧切口1202一次形成一层，其中每一层1202-1、1202-2、1202-3等是整个侧切口的一部分，但是仅在作为侧切口的整个深度范围的子范围的深度范围内延伸。除了顶层之外的所有层均完全位于角膜内，并且不到达前角膜表面。这些层沿着整个深度范围彼此对齐，并且彼此连接，以形成侧切口。相邻层优选地在深度方向上彼此重叠(即，它们
的子范围彼此重叠)。在一个示例中，层厚度，即深度子范围的大小为约25μm，并且两个相邻层之间的重叠为约10μm。更一般地，层厚度可为10μm至40μm，并且层重叠可为2μm至15μm。最底层可在床水平下方延伸，并且最顶层可在前角膜表面上方延伸，以确保瓣的正确分离。侧切口层的数量由侧切口的总深度、每一层的厚度和相邻层之间的重叠量确定。图12所示的示例具有八层。不同的层也可具有不同的厚度。
77.侧切口层以从后部到前部的次序形成(即相对于前角膜表面更深至更浅)，优选地在铰链的拐角处改变层以开始后续的侧切口层。完全位于角膜内部的最后侧切口层的顶部优选地在距上皮的顶部表面小于20μm内，以便管理环切口、床切口和侧切口内产生的气泡。
78.侧切口可垂直于前角膜表面，或者相对于前角膜表面成非直角。
79.如图13所示，每个侧切口层1202-i通过以下方式形成：将激光扫描线1311(在图12中示出为1211)与侧切口路径(沿着圆周)1312相切地放置，在z方向1313上正弦地移动激光扫描线，同时在圆周xy方向1314上围绕侧切口路径移动激光扫描线，并且同时旋转扫描线以保持其与侧切割路径相切。作为时间的函数的扫描线的深度z(从层的中心深度测量)由下式给出：
[0080][0081]
其中h是层厚度，fz是z扫描频率，fs是产生扫描线的谐振扫描频率，δz是扫描线到线分离参数，h是层厚度，vc是在圆周方向上的xy扫描的速度，并且δb是在z扫描的一个时间段内带在圆周方向上的带间分离。优选地，在每个正弦周期的前后半部期间，激光束被快速消隐，例如通过使用激光系统的声光调节器阻挡，以便管理角膜组织中的所产生的气泡。
[0082]
在用于形成分层侧切口的一个特定示例中，z扫描频率为120hz，扫描线长度为600μm，扫描线重叠为25％，前角膜表面处的玻璃过切为90μm，侧切口角为120
°
，并且瓣直径为8.0mm。
[0083]
在图12的实施方案中，环切口和床切口类似于第一实施方案中的环切口105和床切口104(图1a和图1b)。尽管图12中未示出，但是可使用根据前述实施方案中的任一项所述的方法在床切口下方形成袋。
[0084]
在上文所描述的本发明的实施方案中，形成袋的各种切口、瓣床和瓣侧的执行次序确保始终存在通过较早形成的切口将当前切割点连接到袋的底部的通气通道，使得在当前切割点处形成的气体总是有逃逸的地方，从而避免形成不透明气泡层。
[0085]
现在参考图17a和图17b更详细地描述可用于实施上述瓣形成规程的眼科激光系统。
[0086]
图17a示出了用于在患者的眼睛的组织12诸如角膜中制作刀口的系统10。系统10包括但不限于激光器14，该激光器能够产生脉冲激光束；能量控制模块16，该能量控制模块用于改变脉冲激光束的脉冲能量；快速扫描线移动控制模块20，该快速扫描线移动控制模块用于生成脉冲激光束的扫描线；控制器22；以及慢速扫描线移动控制模块28，该慢速扫描线移动控制模块用于移动激光扫描线并将其传送到组织12。控制器22(诸如操作合适控制软件的处理器)与快速扫描线移动控制模块20、慢速扫描线移动控制模块28和能量控制模块16操作地联接以将脉冲激光束的扫描线沿着扫描模式引导到组织12之上或之中。在该实施方案中，系统10还包括分束器26和成像装置24，该成像装置联接到脉冲激光束的反馈控
制机构(未示出)的控制器22。也可以使用其他反馈方法。在一个实施方案中，可将脉冲模式以治疗表的形式归纳在有形存储介质的机器可读数据中。可根据响应于从监测系统反馈系统(未示出)提供的反馈数据而从自动图像分析系统输入到控制器22中的反馈来调节该治疗表。
[0087]
激光器14可包括能够提供脉冲激光束的飞秒激光器，所述脉冲激光束可用于光学规程，诸如局部光致破裂(例如，激光诱导光学击穿)。可将局部光致破裂放置在组织或其他材料的表面处或以下以产生高精度材料加工。例如，微光学扫描系统可用于扫描脉冲激光束以产生该材料中的刀口，形成该材料的瓣，形成该材料内的袋，形成该材料的可移除结构等。术语“扫描”是指脉冲激光束的焦点沿着期望的路径或以期望的模式进行的移动。
[0088]
在其他实施方案中，激光器14可包括激光源，该激光源被配置为传送近红外激光束，该近红外激光束包括能够光分解眼睛内的一个或多个眼内目标的多个激光脉冲。
[0089]
尽管激光系统10可用于对多种材料(例如，有机材料、无机材料或它们的组合)进行光变更(photoalter)，但是激光系统10在一些实施方案中适用于眼科应用。在这些情况下，聚焦光学器件将脉冲激光束朝向眼睛引导(例如，引导到角膜之上或之中)以实现浅表组织的等离子体介导光消融，或将该脉冲激光束引导到角膜的基质中以实现组织的基质内光致破裂。在这些实施方案中，手术激光系统10还可包括镜片以在朝向眼睛扫描脉冲激光束之前改变角膜的形状(例如，变平或弯曲)。
[0090]
图17b示出了激光系统10的另一示例性图表。图17b示出了包括小型化飞秒激光系统的可移动xy扫描仪(或可移动xy台)28的激光传送系统的部件。在该实施方案中，系统10使用飞秒振荡器或基于光纤振荡器的低能量激光器。这使得激光器可以做得更小。激光-组织相互作用处于低密度等离子体模式。用于此类激光器的示例性激光参数集包括在40nj至100nj范围内的脉冲能量和在2mhz至40mhz范围内的脉冲重复率(或“重复速率”)。快速z扫描仪25和谐振扫描仪21将激光束引导到扫描线旋转器23。当用于眼科手术时，系统10还包括患者接口设计，该患者接口设计具有固定锥体鼻部31和与患者的眼睛接合的接触镜片32。分束器可放置在患者接口的锥体31内部，以允许经由可视化光学器件对整个眼睛进行成像。在一些实施方案中，系统10可使用：具有0.6数值孔径(na)的光学器件，该光学器件将产生1.1μm的半极大处全宽度(fwhm)焦点尺寸；和谐振扫描仪21，该谐振扫描仪产生0.2mm至1.2mm的扫描线，其中xy扫描仪将谐振扫描线扫描到1.0mm场。扫描线旋转器23(例如，安装在旋转台上的dove或pechan棱镜、一组镜子等)将谐振扫描线旋转到xy平面上的任何方向。快速z扫描仪25设置刀口深度。慢速扫描线移动控制模块采用可移动xy台28，该可移动xy台承载具有z扫描能力27的物镜，称为慢速z扫描仪，因为它慢于快速z扫描仪25。可移动xy台28移动物镜以实现激光扫描线在x方向和y方向上的扫描。物镜改变组织中激光扫描线的深度。能量控制和自动z模块16可包括适当的部件，以控制激光脉冲能量，包括衰减器等。它还可包括采用共焦或非共聚焦成像系统以提供深度参考的自动z模块。小型化飞秒激光系统10可以是台式系统，使得患者在治疗时坐直。这使得不再需要某些光学机械臂机构，并且大大降低了激光系统的复杂性、大小和重量。另选地，小型化激光系统可被设计为常规的飞秒激光系统，其中患者躺着接受治疗。
[0091]
在优选的实施方案中，光束扫描可用“快速扫描-慢速扫掠”扫描方案来实现，该扫描方案在本文中也称为快速扫描线方案。该方案由两种扫描机构组成：首先，使用高频快速
扫描仪(例如，图17b的谐振扫描仪21)来回扫描光束以产生短的快速扫描线；其次，快速扫描线被慢得多的x扫描机构、y扫描机构和z扫描机构(例如，可移动x-y台28和具有慢速z扫描的物镜27，以及快速z扫描仪25)慢速扫掠。例如，激光系统可使用8khz(例如，介于7khz和9khz之间，或更一般地，介于0.5khz和20khz之间)谐振扫描仪21来产生约1mm(例如，介于0.9mm和1.1mm之间，或更一般地，介于0.2mm和1.2mm之间)的快速扫描线和约25m/sec的扫描速度，以及扫描速度(扫掠速度)小于约0.1m/sec的x扫描机构、y扫描机构和z扫描机构。快速扫描线可垂直于光束传播方向，即，其始终平行于xy平面。慢速扫掠的轨迹可以是由x扫描装置、y扫描装置和z扫描装置(例如，xy扫描仪28和快速z扫描仪25)绘制的任何三维曲线。“快速扫描-慢速扫掠”扫描方案的优点在于，仅使用小场光学器件(例如，场直径为1.5mm)，这可以相对较低的成本实现高聚焦质量。用xy扫描仪实现大型手术视野(例如，视野直径为10mm或更大)，这可为无限制的。
[0092]
如前所述，本发明的各种实施方案中的瓣规程利用快速扫描-慢速扫掠方案来形成瓣的各种切口。激光系统的控制器控制系统的各种部件以形成上述切口。
[0093]
对本领域的技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的实质或范围的情况下，在本发明的角膜瓣规程和相关设备中可作出各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等效内容的范围内的各种修改和变型。