專利名稱：用于激光眼科手術(shù)的雙樞軸掃描的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及眼科設(shè)備和外科手術(shù)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種使激光束在患者眼睛表面上面掃描以實(shí)施再造的機(jī)構(gòu)和方法。
如今在眼科手術(shù)中，已將以激光器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)用于在角膜表面上來(lái)糾正視覺(jué)缺陷。通過(guò)激光器利用通常被稱為燒蝕光分解的技術(shù)來(lái)除去角膜組織的薄層，這些系統(tǒng)能夠利用激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)角膜形狀的理想變化。這些激光眼科手術(shù)適用于如光折射角膜切除術(shù)、光學(xué)治療角膜切除術(shù)、激光現(xiàn)場(chǎng)角膜切除術(shù)(LASIK)等操作。
跟蹤或遵循患者組織運(yùn)動(dòng)的能力在激光眼睛外科手術(shù)系統(tǒng)中被認(rèn)為是一個(gè)理想的特征。眼睛的運(yùn)動(dòng)包括隨意運(yùn)動(dòng)或非隨意運(yùn)動(dòng)。換句話說(shuō)，即使在患者“固定”凝視一個(gè)視覺(jué)目標(biāo)時(shí)，眼睛的運(yùn)動(dòng)仍會(huì)發(fā)生。已提議在激光眼睛外科手術(shù)中采用眼睛的跟蹤來(lái)避免使用試圖實(shí)現(xiàn)眼睛總體定位的不舒適的結(jié)構(gòu)。跟蹤可以提高已知激光眼睛外科手術(shù)的技術(shù)，且還可有助于進(jìn)行新的操作，如不規(guī)則散光處理。
已建議將大量結(jié)構(gòu)和技術(shù)用于眼睛運(yùn)動(dòng)的跟蹤和激光束穿過(guò)角膜組織的掃描。在歐洲專利申請(qǐng)公開文獻(xiàn)NO.628298中披露了一種典型的“偏置成像”掃描機(jī)構(gòu)，在此該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容可被參考使用。這種偏置成像系統(tǒng)允許較大的光束直接準(zhǔn)確地照射到角膜表面上，這樣特別是將掃描或偏置成像系統(tǒng)與一個(gè)或多個(gè)用于顯示激光束輪廓的可變化孔結(jié)合使用時(shí)，能夠減輕近視、遠(yuǎn)視、散光以及這些視覺(jué)缺陷的組合病癥。如在系列號(hào)為NO.09/274,499，申請(qǐng)日為1999年3月23日，名稱為“多光束激光再造系統(tǒng)和方法(Multiple Beam Laser Sculpting System andMethod)”的相關(guān)未審定專利申請(qǐng)中披露的那樣，理論上，可以將激光束分為多個(gè)光束以使與切除邊緣相鄰的不連續(xù)性達(dá)到最小。
雖然已知的掃描機(jī)構(gòu)已證實(shí)其對(duì)于再造角膜以提高視力來(lái)說(shuō)是有效和安全的，但是，與本發(fā)明相關(guān)的工作已表明使眼睛跟蹤能力結(jié)合在已知激光眼睛外科手術(shù)系統(tǒng)中可能會(huì)表現(xiàn)出其它的問(wèn)題。特別的是，具有眼睛跟蹤能力的激光眼睛外科手術(shù)系統(tǒng)得益于光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的增大的響應(yīng)時(shí)間。雖然已披露了具有潛在更快響應(yīng)時(shí)間的其它的掃描機(jī)構(gòu)，但上述偏置成像系統(tǒng)仍較普遍，其部分原因可能是由這種已知機(jī)構(gòu)提供的精度以及安全性的結(jié)合所造成的。
鑒于以上內(nèi)容，希望提供改進(jìn)的激光眼睛外科手術(shù)系統(tǒng)，裝置和方法。如果這些改進(jìn)能夠提高可維持已知掃描機(jī)構(gòu)精確度和安全性的掃描技術(shù)并提供更快的響應(yīng)時(shí)間，那么將是特別有利的。如果這些改進(jìn)允許可以將眼睛跟蹤器裝入已知的激光眼睛外科手術(shù)系統(tǒng)且理論上不必改變整個(gè)光學(xué)線路和控制組織結(jié)構(gòu)，那么將是特別有益的。
在第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于改善患者角膜的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)激光器，其能夠產(chǎn)生可選擇地切除角膜的激光束。所述激光束限定了一條光束軸線。一個(gè)第一工作臺(tái)可相對(duì)于激光器繞橫向偏離所述光束的第一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)第二工作臺(tái)可相對(duì)于第一工作臺(tái)繞橫向偏離所述光束的第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)光學(xué)元件被固定在激光束的光學(xué)路徑中的第二工作臺(tái)上。該光學(xué)元件通過(guò)第一和第二工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而使激光束橫向偏轉(zhuǎn)。
所述光學(xué)元件最好包括一個(gè)透鏡。一個(gè)控制器通常與第一和第二工作臺(tái)相連，以便這些工作臺(tái)能夠響應(yīng)控制器發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂破骺尚Ｕす馐幕⌒喂馐D(zhuǎn)路徑以準(zhǔn)確地使激光束朝向一目標(biāo)位置。
最好，通過(guò)與一相對(duì)于一固定支承構(gòu)件被固定的第一馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)嚙合，第一工作臺(tái)可相對(duì)于一個(gè)固定支承構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。第一工作臺(tái)可包括一將該工作臺(tái)連接到第二工作臺(tái)的樞軸點(diǎn)以便第二偏心軸線與第一工作臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)。一第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可被安裝在第一工作臺(tái)上，且第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可驅(qū)動(dòng)地接合第二工作臺(tái)。傳感器最好對(duì)控制器指明工作臺(tái)的角度位置，以確保目標(biāo)的精確性。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于改善患者角膜的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)激光器，該激光器用于產(chǎn)生可選擇地切除角膜的激光束。所述激光束限定了一條光束軸線。在一激光束的光學(xué)路徑中的光學(xué)線路朝角膜導(dǎo)引激光束。一個(gè)第一偏置機(jī)構(gòu)使至少一部分光路繞第一偏心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)第二偏置機(jī)構(gòu)使至少一部分光路繞第二偏心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。第一和第二偏心軸線沿激光束的軸線延伸且圍繞光束沿圓周方向彼此相對(duì)偏置，通常的偏置角度為90°。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種掃描機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)與一激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)一起使用。所述激光系統(tǒng)具有一個(gè)激光器，該激光器用于產(chǎn)生根據(jù)由一控制器發(fā)出的信號(hào)可選擇地再造角膜的激光束。所述掃描機(jī)構(gòu)包括一第一工作臺(tái)，該工作臺(tái)可響應(yīng)所述控制信號(hào)、繞第一軸線相對(duì)于激光器轉(zhuǎn)動(dòng)。所述第一軸線橫向偏離激光束的軸線。一第二工作臺(tái)可旋轉(zhuǎn)地被安裝在第一工作臺(tái)上。第二工作臺(tái)可響應(yīng)所述控制信號(hào)、繞橫向偏離激光束軸線的第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。一光學(xué)元件被安裝在激光束的光學(xué)路徑中的第二工作臺(tái)上，以根據(jù)控制信號(hào)使激光束橫向偏轉(zhuǎn)，以便實(shí)現(xiàn)理想的再造。
在方法方面，本發(fā)明允許改變用于角膜再造激光束方向。該方法包括通過(guò)使一個(gè)光學(xué)元件繞橫向偏離激光束的第一樞軸或軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束沿第一大致弧形路徑偏轉(zhuǎn)。通過(guò)使所述光學(xué)元件繞第二樞軸或軸線轉(zhuǎn)動(dòng)而使激光束沿一大致弧形路徑偏轉(zhuǎn)，所述第二樞軸或軸線橫向偏離激光束且相對(duì)于所述激光束、沿圓周方向偏離第一軸線。通常，這些樞軸相對(duì)于激光束以大約90°偏離。該方法能夠提供的兩個(gè)交叉弧形光束偏轉(zhuǎn)路徑允許形成大致矩形的患者角膜覆蓋范圍。
圖2為輸送系統(tǒng)鏡片的示意圖。
圖3為一種掃描機(jī)構(gòu)的透視圖，該機(jī)構(gòu)具有第一和第二工作臺(tái)，這些工作臺(tái)可使偏置成像透鏡繞第一和第二偏心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖3A示意性地說(shuō)明了通過(guò)可變化地使一成像透鏡偏置于未偏轉(zhuǎn)激光束的任一側(cè)，以使一個(gè)孔的影像在一起始軸線的任一側(cè)橫向移動(dòng)。
圖4為軸視圖，其顯示了第一和第二軸線的角度取向沿大致弧形路徑移動(dòng)激光束的方式，以及一可控制器沿這些路徑校正運(yùn)動(dòng)以準(zhǔn)確地在X-Y平面中對(duì)激光束進(jìn)行掃描的方式。
圖5為圖4中掃描機(jī)構(gòu)的透視圖，其中，已除去了第二工作臺(tái)件以便更清楚地顯示出第一工作臺(tái)樞軸以及第二工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
圖6為圖3中掃描機(jī)構(gòu)的固定式支承結(jié)構(gòu)的透視圖，其中已除去了第一和第二工作臺(tái)。
特定實(shí)施例的說(shuō)明參照

圖1，一種眼科用外科手術(shù)系統(tǒng)10通常包括一個(gè)激光器20，該激光器能夠產(chǎn)生激光束26，該激光束通過(guò)輸送系統(tǒng)鏡片28可選擇地射向眼睛E。輸送系統(tǒng)鏡片28根據(jù)計(jì)算機(jī)14發(fā)出的指令使激光束26在眼睛E的角膜組織范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。計(jì)算機(jī)通常通過(guò)改變第一和第二工作臺(tái)樞軸22，24的角度位置而使激光束26在眼睛E上進(jìn)行掃描(參見下文)。作為可選擇的方案，計(jì)算機(jī)14還可利用一個(gè)或多個(gè)可變孔來(lái)顯示激光束26的輪廓。
如圖1所示，系統(tǒng)10包括一個(gè)與計(jì)算機(jī)14相配合的個(gè)人計(jì)算機(jī)工作站12。激光外科手術(shù)系統(tǒng)10包括多個(gè)傳感器(通常由參考標(biāo)號(hào)16標(biāo)出)，這些傳感器能夠由可移動(dòng)的機(jī)械和光學(xué)元件產(chǎn)生反饋信號(hào)，在下文將對(duì)其中的一些機(jī)械和光學(xué)元件進(jìn)行說(shuō)明。作為可選擇的方案，傳感器16可還包括一個(gè)用于跟蹤眼睛運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。PC工作站12和計(jì)算機(jī)14可被容納在一個(gè)信號(hào)處理裝置構(gòu)件內(nèi)，或可以使由這些構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的處理功能元件分布在多種可選擇的結(jié)構(gòu)中。
響應(yīng)由傳感器提供的信號(hào)，且根據(jù)用以減輕光缺陷而在眼睛上進(jìn)行的再造，計(jì)算機(jī)14將指令信號(hào)傳遞至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器18和激光器20。響應(yīng)這些指令信號(hào)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生信號(hào)以改變第一工作臺(tái)樞軸系統(tǒng)22的角度取向，改變第二工作臺(tái)樞軸系統(tǒng)24的角度取向，且控制激光輸送系統(tǒng)的其它部件、如可變半徑光圈，控制一對(duì)圓柱形葉片之間的距離，轉(zhuǎn)動(dòng)所述圓柱形葉片的角度取向等。
在圖2中說(shuō)明了不帶配套支承構(gòu)件的典型輸送系統(tǒng)鏡片28。鏡子30在激光束26進(jìn)入一掃描機(jī)構(gòu)36之前，導(dǎo)引激光束26通過(guò)空間和時(shí)間積分儀32以及一可變化孔34。掃描機(jī)構(gòu)36(其包括第一和第二工作臺(tái))可選擇地使光束26橫向偏轉(zhuǎn)穿過(guò)X-Y面中眼睛E的角膜。為了利用顯微鏡M反映、觀察所述操作等，可設(shè)置多個(gè)透鏡。可選擇的是，一個(gè)跟蹤系統(tǒng)38監(jiān)測(cè)眼睛E的運(yùn)動(dòng)，以便計(jì)算機(jī)14能夠校正眼睛的運(yùn)動(dòng)并準(zhǔn)確地除去處理區(qū)中的預(yù)期部分?？墒褂酶鞣N形式的跟蹤系統(tǒng)來(lái)探測(cè)眼睛的這些橫向運(yùn)動(dòng)，且這些跟蹤裝置在專利文獻(xiàn)中通常是熟知的。一種特別有利的眼睛跟蹤器可由ISCAN，INC.of Burlington，Mass購(gòu)得。理論上，跟蹤系統(tǒng)38和掃描機(jī)構(gòu)36適于安裝在STARTM和STAR S2TM激光眼睛外科手術(shù)系統(tǒng)中，這些眼睛外科手術(shù)系統(tǒng)可大量由加利福尼亞州Sunnyvale的VISX股份有限公司購(gòu)得。
激光器20可包括但不局限于準(zhǔn)分子激光器，如能夠產(chǎn)生具有大約193nm波長(zhǎng)激光能量的氬-氟化物準(zhǔn)分子激光器?？蛇x擇的激光系統(tǒng)可包括固態(tài)激光器，如倍頻固態(tài)激光器，閃光燈以及二極管抽運(yùn)固態(tài)激光器等。典型的固態(tài)激光器包括能夠產(chǎn)生大約188-240nm波長(zhǎng)的UV固態(tài)激光器，如在美國(guó)專利Nos.5,144,630和5,742,626以及在Appl.Phys61529-532(1995)中Borsuztky等人的“硼酸鋰中頻率混合所產(chǎn)生的短波(188-240nm)可調(diào)UV幅射(Tunable UV Radiation at ShortWavelengths(188-240nm)Generated by Frequency Mixing in LithiumBorate)”中披露的激光器。也可以使用各種其它的激光器。激光能量通常包括可以形成一組預(yù)估激光脈沖的激光束，且這些脈沖可被分為多個(gè)光束泄出。
在圖3中能最清楚地了解所述掃描機(jī)構(gòu)。掃描機(jī)構(gòu)36通常通過(guò)使一個(gè)成像透鏡40繞第一軸線42以及第二軸線44旋轉(zhuǎn)而使激光束橫向偏轉(zhuǎn)。更特別的是，掃描機(jī)構(gòu)36包括一呈支架46形式的固定式支承構(gòu)件。第一工作臺(tái)48相對(duì)于支架46繞第一軸線42旋轉(zhuǎn)，而第二工作臺(tái)50相對(duì)于第一工作臺(tái)48、繞第二軸線44旋轉(zhuǎn)。
參照?qǐng)D3和3A，能夠理解光束26從一非偏轉(zhuǎn)光束軸線26a的偏轉(zhuǎn)。通過(guò)使第一和第二工作臺(tái)繞沿光束26并在該光束外側(cè)延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，能夠使成像透鏡40偏離距起始光束軸線26a一可變距離D。使成像透鏡40偏離起始軸線26a會(huì)使可變化孔34的影像52從起始軸線26a移動(dòng)至一偏離孔像52’。所述孔像的移動(dòng)量和方向與透鏡偏離D的量和方向有關(guān)(但不必成正比)。因此，為了使孔像52穿過(guò)角膜面復(fù)原，偏置結(jié)構(gòu)的移動(dòng)透鏡40最好允許透鏡直接在起始軸線26的上方和下方移動(dòng)，如圖3所示，且還允許透鏡以進(jìn)出附圖平面的方向移動(dòng)，從而允許在X-Y平面中的燒蝕激光能量穿過(guò)角膜組織進(jìn)行掃描。
參照?qǐng)D3和4能夠進(jìn)一步理解掃描機(jī)構(gòu)36的X-Y的掃描能力。第一工作臺(tái)48通過(guò)一個(gè)鉸接點(diǎn)54可旋轉(zhuǎn)地被安裝在支架46上。鉸接點(diǎn)54限定了第一旋轉(zhuǎn)軸或樞軸42，且第一工作臺(tái)48因馬達(dá)56和第一工作臺(tái)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)面58之間的接合而繞第一樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。編碼器60也與驅(qū)動(dòng)面58接合，以便對(duì)計(jì)算機(jī)14提供關(guān)于第一工作臺(tái)的角度取向的反饋信息。第二工作臺(tái)50通過(guò)限定了第二旋轉(zhuǎn)軸或樞軸44的另一個(gè)樞軸點(diǎn)54被安裝在第一工作臺(tái)48上。成像透鏡40被安裝在第二工作臺(tái)50上，以便當(dāng)?shù)谝还ぷ髋_(tái)沿弧60a、繞樞軸42轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，成像透鏡與第一工作臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)。
為了繞第二軸線傾斜地使成像透鏡復(fù)原，應(yīng)將馬達(dá)56安裝在第一工作臺(tái)48上，且其可驅(qū)動(dòng)地與第二工作臺(tái)50的一個(gè)驅(qū)動(dòng)面58接合。通過(guò)一個(gè)也被安裝至第一工作臺(tái)48上的編碼器60再次對(duì)計(jì)算機(jī)14提供反饋信息。
第一工作臺(tái)48相對(duì)于支架46的轉(zhuǎn)動(dòng)允許成像透鏡40繞樞軸42、沿在起始光束入口26a任一側(cè)的第一弧形路徑60a移動(dòng)。為了對(duì)在眼睛角膜處理區(qū)內(nèi)的任意位置提供激光束26的X-Y掃描，安裝在第一工作臺(tái)48上的馬達(dá)56使第二工作臺(tái)50繞樞軸44轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使偏置透鏡40沿橫切第一弧形路徑的第二弧形路徑60b移動(dòng)。在所述示意性實(shí)施例中，樞軸42和44以大約90°相對(duì)于起始光束軸線26a偏置，以致第一和第二弧形路徑60a，60b也以大約90°交叉。
應(yīng)注意，孔的影像之前的路徑不必完全限定出圓弧形。使一個(gè)成像透鏡繞兩個(gè)樞軸點(diǎn)中的一個(gè)的轉(zhuǎn)動(dòng)通常會(huì)使偏轉(zhuǎn)的光束遵循本申請(qǐng)中所述的大致弧形。另一方面，使兩個(gè)圓柱形透鏡中的一個(gè)透鏡(被安裝在每一工作臺(tái)上的一個(gè)圓柱形透鏡)旋轉(zhuǎn)可使孔像遵循一個(gè)大致線性路徑。
孔像在與角膜表面相鄰的X-Y平面上的準(zhǔn)確定位應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)透鏡相對(duì)于第一和第二樞軸42，44的角度位置來(lái)適應(yīng)影像的弧形運(yùn)動(dòng)。換句話說(shuō)，與傳統(tǒng)的橫向滑板(該橫向滑板能夠提供線性運(yùn)動(dòng)，但其往往較為笨重且需要相對(duì)較大的力來(lái)運(yùn)動(dòng))不同，如參照?qǐng)D4所理解的那樣，本發(fā)明使用了雙樞軸來(lái)適應(yīng)沿X和Y方向的運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)輔助工作臺(tái)的輔助運(yùn)動(dòng)來(lái)校正光束偏轉(zhuǎn)的合成非線性。
可以使用各種形式的算法來(lái)校正本發(fā)明中雙樞軸成像透鏡支承件的弧形光束偏轉(zhuǎn)。計(jì)算機(jī)14可根據(jù)掃描機(jī)構(gòu)36的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和透鏡40的光學(xué)特性來(lái)簡(jiǎn)單地模擬激光束的大致類似弧狀的運(yùn)動(dòng)。另一方面，利用在預(yù)估表項(xiàng)目之間使用的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)插子程序，由第一和第二工作臺(tái)相對(duì)于預(yù)估X和Y目標(biāo)坐標(biāo)的理想角度位置形成一個(gè)查詢表。
參照附圖3，5和6能夠理解所述典型掃描機(jī)構(gòu)36的其它細(xì)節(jié)。有利的是，通常使成像透鏡40設(shè)置在支承一個(gè)工作臺(tái)的樞軸54和與其配套的馬達(dá)60之間。結(jié)果，透鏡的移動(dòng)距離僅為驅(qū)動(dòng)表面60的運(yùn)動(dòng)距離的幾分之一。這樣便能夠提高透鏡的分辨率和定位精度。例如，當(dāng)使透鏡40大致設(shè)置在每一樞軸點(diǎn)和與其配套的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)之間的中點(diǎn)處時(shí)，一毫米的受迫運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生半毫米的透鏡位移。因此，編碼器60能夠以大約是驅(qū)動(dòng)表面58位置允許偏差一半的允許偏差、準(zhǔn)確地測(cè)定透鏡40的位置。在示意性實(shí)施例中，馬達(dá)56為具有齒輪減速驅(qū)動(dòng)器的電動(dòng)馬達(dá)，這些馬達(dá)是由MICROMO of St.Petersburg，F(xiàn)L銷售的，其型號(hào)為NO.1624T0121S+16/73.71K912+X0520。所述編碼器可由Nernicon公司購(gòu)得，其型號(hào)為No.OME-500-2MCA。應(yīng)理解，可以使用各種其它的致動(dòng)器和位置傳感器，它們包括整體致動(dòng)和位置傳感系統(tǒng)，步進(jìn)馬達(dá)，電位計(jì)等。
馬達(dá)56和光學(xué)編碼器60利用一個(gè)齒輪齒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與相關(guān)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)表面58嚙合。齒輪齒可直接由工作臺(tái)的材料構(gòu)成，且典型的工作臺(tái)由一種如DerlinTM聚合物這樣的高強(qiáng)度、低摩擦聚合物或類似物制成?？梢詫⑾尬婚_關(guān)62安裝在第一和第二工作臺(tái)48、50上以避免損壞，所述限位開關(guān)可以是機(jī)電式，電光式等。在示意性的實(shí)施例中，可驅(qū)動(dòng)地與第一工作臺(tái)48接合的馬達(dá)56被牢固地固定在支架46上，同時(shí)，通過(guò)一個(gè)使編碼器的齒輪齒壓在驅(qū)動(dòng)面58的齒輪齒的偏壓彈簧，可旋轉(zhuǎn)地相對(duì)于支架安裝相關(guān)的編碼器60。同樣，如圖6所示，通過(guò)另一個(gè)樞軸點(diǎn)54將能夠探測(cè)第二工作臺(tái)50相對(duì)于第一工作臺(tái)48位置的編碼器60可旋轉(zhuǎn)地安裝至第一工作臺(tái)上，同時(shí)一根偏壓彈簧迫使編碼器的齒輪齒與第二工作臺(tái)50的驅(qū)動(dòng)面58的齒輪齒嚙合。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)也被牢固地支承，此時(shí)被支承在第一工作臺(tái)48上，同時(shí)，其齒輪齒與驅(qū)動(dòng)面58接合，如圖4所示。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)可作出各種改進(jìn)和變型。例如，一管狀構(gòu)件64可包括一徑向向內(nèi)凸出的環(huán)狀肋以阻止光線，該光線否則可能會(huì)照射到第一或第二工作臺(tái)的非光學(xué)面上并損壞掃描機(jī)構(gòu)36，和/或可在患者眼睛中的合成燒蝕輪廓中產(chǎn)生偏差。在一些方案中，可以將分離的成像透鏡安裝在可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的第一和第二工作臺(tái)上。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)局限于對(duì)示意性實(shí)施例的限定，而本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)完全由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于改善患者角膜的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)激光器，其用于產(chǎn)生可選擇地切除角膜的激光束，所述激光束限定了一條光束軸線；一個(gè)第一工作臺(tái)，該工作臺(tái)可相對(duì)于激光器、繞橫向偏離所述光束的第一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；一個(gè)第二工作臺(tái)，該工作臺(tái)可相對(duì)于第一工作臺(tái)、繞橫向偏離所述光束的第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；一個(gè)在激光束的光學(xué)路徑上被固定至第二工作臺(tái)上的光學(xué)元件，該光學(xué)元件通過(guò)第一和第二工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而使激光束橫向偏轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)元件包括一個(gè)透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)?shù)谝还ぷ髋_(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述透鏡沿第一弧線使所述激光束橫向偏轉(zhuǎn)，且當(dāng)?shù)诙ぷ髋_(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述透鏡沿第二弧線使所述激光束橫向偏轉(zhuǎn)，第二軸線沿圓周方向相對(duì)于所述光束軸線偏離第一偏心軸線，以便第一和第二弧線交叉且能夠使激光束沿與激光束軸線垂直的平面偏轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其還包括一個(gè)控制器，該控制器與第一和第二工作臺(tái)相連，以便這些工作臺(tái)能夠響應(yīng)控制器發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制器能夠校正激光束沿所述弧線的偏轉(zhuǎn)以使激光束沿所述平面移動(dòng)至一個(gè)理想的位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括一支承所述第一工作臺(tái)并限定了第一偏心軸線的第一樞軸點(diǎn)，一可驅(qū)動(dòng)地接合第一工作臺(tái)的第一馬達(dá)，以及一個(gè)第一位置傳感器，該傳感器提供了指示第一工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)，所述光學(xué)元件被設(shè)置在第一樞軸點(diǎn)和所述傳感器之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其還包括一個(gè)支承所述第二工作臺(tái)并限定第二偏心軸線的第二樞軸點(diǎn)，一個(gè)可驅(qū)動(dòng)地接合第一工作臺(tái)的第二馬達(dá)，以及一個(gè)第二位置傳感器，該傳感器提供了指示第二工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)，所述光學(xué)元件被設(shè)置在第一樞軸點(diǎn)和所述傳感器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述第二樞軸點(diǎn)、第二馬達(dá)以及第二位置傳感器被安裝在所述第一工作臺(tái)上，以繞第一樞軸點(diǎn)與第一工作臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.一種用于改善患者角膜的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)激光器，其用于產(chǎn)生可選擇地切除角膜的激光束，所述激光束限定了一條光束軸線；一條在激光束的光學(xué)路徑中的光學(xué)線路，其用于朝向角膜導(dǎo)引激光束；一個(gè)第一偏置機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)使至少一部分光路繞第一偏心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；及一個(gè)第二偏置機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)使至少一部分光路相對(duì)于第二偏心軸線運(yùn)動(dòng)，第一偏心軸線和第二偏心軸線沿激光束的軸線延伸且相對(duì)于光束沿圓周方向偏置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述第一偏置機(jī)構(gòu)包括一個(gè)第一工作臺(tái)，所述第二偏置機(jī)構(gòu)包括一個(gè)被安裝在所述第一工作臺(tái)上的第二工作臺(tái)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)樞軸點(diǎn)將第一工作臺(tái)固定在第二工作臺(tái)，所述運(yùn)動(dòng)樞軸點(diǎn)在第一工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，繞第一偏心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并限定了第二偏心軸線以便第二偏心軸線與第一工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中將一個(gè)透鏡安裝在第二工作臺(tái)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其還包括一個(gè)與第一和第二偏置機(jī)構(gòu)相連的控制器，所述控制器可選擇地導(dǎo)引所述光束穿過(guò)角膜，以便實(shí)現(xiàn)理想的再造。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中第一偏置機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)所述光束的大致弧形運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述偏置機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)所述光束的大致弧形運(yùn)動(dòng)，所述光束的大致弧形運(yùn)動(dòng)與第一偏置機(jī)構(gòu)的弧形運(yùn)動(dòng)交叉，以便允許光束沿垂直于角膜光軸的平面橫向運(yùn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中第一偏置機(jī)構(gòu)使光學(xué)線路中的一個(gè)透鏡相對(duì)于第一偏心軸線運(yùn)動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中第二偏置機(jī)構(gòu)使所述透鏡相對(duì)于第二偏心軸線運(yùn)動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中第一和第二偏心軸線以大約90度偏離所述光束軸線。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述控制器根據(jù)相對(duì)于角膜光軸的理想光束偏離計(jì)算第一和第二旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的角度取向。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述控制器根據(jù)所探測(cè)的角膜橫向運(yùn)動(dòng)改變第一和第二偏置機(jī)構(gòu)的角度取向。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述控制器沿所述弧形模擬所述透鏡的運(yùn)動(dòng)，以計(jì)算偏置機(jī)構(gòu)的角度取向。
21.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述第一偏置機(jī)構(gòu)包括一個(gè)安裝在一第一可旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的第一圓柱形透鏡，而第二偏置機(jī)構(gòu)包括一個(gè)安裝在一第二可旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的第二圓柱形透鏡。
22.一種偏置系統(tǒng)，該系統(tǒng)與一具有激光器的激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)一起使用，所述激光器能夠產(chǎn)生用于根據(jù)由一控制器發(fā)出的信號(hào)可選擇地再造角膜的激光束，所述偏置系統(tǒng)包括一第一工作臺(tái)，該工作臺(tái)可響應(yīng)所述控制信號(hào)、繞第一軸線相對(duì)于激光器轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一軸線橫向偏離激光束的軸線；一可旋轉(zhuǎn)地被安裝在第一工作臺(tái)上的第二工作臺(tái)，第二工作臺(tái)可響應(yīng)所述控制信號(hào)、繞橫向偏離激光束軸線的第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；一光學(xué)元件，該元件被安裝在激光束的光學(xué)路徑中的第二工作臺(tái)上，以根據(jù)控制信號(hào)使激光束橫向偏轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)理想的再造。
23.一種用于使角膜再造激光束改變方向的方法，該方法包括通過(guò)使一個(gè)光學(xué)元件繞橫向偏離激光束的第一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束沿第一大致弧形路徑偏轉(zhuǎn)；通過(guò)使所述光學(xué)元件繞橫向偏離激光束且相對(duì)于所述光束、沿圓周方向偏離第一軸線的第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)而使激光束沿第二大致弧形路徑偏轉(zhuǎn)。
全文摘要
激光眼科外科手術(shù)系統(tǒng)、方法和裝置利用了一種雙樞軸掃描機(jī)構(gòu)，以便使激光束橫向偏置穿過(guò)角膜表面而提供X－Y掃描。一個(gè)成像透鏡繞沿激光束但設(shè)置在激光束上方延伸的兩個(gè)偏心軸線旋轉(zhuǎn)。當(dāng)透鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述光束將遵循一大致弧形路徑。偏心軸線相對(duì)于激光束軸線以大約90°偏置，且系統(tǒng)的控制器通過(guò)調(diào)節(jié)成像透鏡相對(duì)于互補(bǔ)工作臺(tái)的角度位置，能夠校正弧形路徑的偏轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)A61F9/007GK1420749SQ00813213
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2000年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月24日
發(fā)明者赫爾曼·格洛克勒, 亨利·普賴斯, 杰夫·索比奇 申請(qǐng)人:維思克斯公司