CN102647954A - 一种为眼睛晶状体提供激光照射图案的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种开发激光系统的系统、装置和方法，该激光系统能创建精确的、预定的照射图案，以在眼睛晶状体中提供具有不同软化程度的区域。这些具有不同软化程度的区域可以具有如此的形状，其对应于从眼睛晶状体中除去其材料的所使用的装置。本发明还提供了一种具有多个球体的模式，其可以用于形成小泡，这些小泡又会润滑在剖切之后的晶状体材料的移出。

Description

一种为眼睛晶状体提供激光照射图案的系统和方法
基于35U.S.C.§119(e)(1)，本申请要求如下的优先权：1)美国临时申请61/228,560，名称为“一种为眼睛晶状体提供激光照射图案的系统和方法”，申请日期为2009年7月25日，以及2)美国临时申请661/228,529，名称为“一种为眼睛晶状体提供激光照射图案的系统和方法”，申请日期为2009年7月24日；并且本申请为下述两份申请的部分继续申请：1)美国专利申请12/217,285，名称为“一种使用激光改善人眼晶状体调节幅度和增加人眼晶状体屈光力的系统和方法”，申请日期为2008年7月2日(正在申请中)，该申请要求以申请日期为2007年1月19日的PCT/US2007/001353为优先权，以及2)美国专利申请12/217,295，名称为“一种向眼睛晶状体投射激光束的系统和装置”，申请日期为2008年7月2日(正在申请中)，该申请要求以申请日期为2007年1月19日的PCT/US2007/001486为优先权，其中美国专利申请第12/217,285号为下述两份申请的部分继续申请：1)美国专利申请11/414,838，名称为“一种使用激光提供人眼晶状体形状结构弱化的系统和方法”，申请日期为2006年5月1日(正在申请中)，该申请是美国专利申请11/337,127、申请日期为2006年1月20日、名称为“一种治疗人眼晶状体结构的系统和方法”的部分继续申请(正在申请中)，以及2)美国专利申请11/414,819，名称为“一种治疗眼睛晶状体的系统和装置”，申请日期为2006年5月1日(正在申请中)，该申请是美国专利申请11/337,127、申请日期为2006年1月20日、名称为“一种治疗人眼晶状体结构的系统和方法”的部分继续申请(正在申请中)；其中，美国专利申请12/217,295为下述两份申请的部分继续申请：1)美国专利申请11/414,838，名称为“一种使用激光提供人眼晶状体形状结构弱化的系统和方法”，申请日期为2006年5月1日(正在申请中)，该申请为美国专利申请11/337,127、名称为“一种治疗人眼晶状体结构的系统和方法”、申请日期为2006年1月20日的部分继续申请(正在申请中)，以及2)美国专利申请11/414,819，名称为“一种治疗眼睛晶状体的系统和装置”，申请日期为2006年5月1日(正在申请中)，该申请为美国专利申请11/337,127、名称为“一种治疗人眼晶状体结构的系统和方法”、申请日期为2006年1月20日的部分继续申请(正在申请中)。以上申请的全部内容在此均作为参考。
技术领域
本发明涉及改善白内障、晶状体浑浊化、透明晶状体摘除、天然晶状体材料去除、晶状体替换材料利用及其结合的方法和系统。本发明还涉及提供预先确定的、精确的、可重复的激光照射图案(pattern，或称模式)的系统和方法，其可用于天然人眼晶状体中开创切口，这种发法和系统对于患者-患者和手术-手术是可重复的。
背景技术
通常情况下，老花眼是调节振幅丧失导致的。一般来说，白内障是晶状体内浑浊区域达到了影响视力的程度。本发明所针对的其它症状包括但不限于晶状体浑浊化。
老花眼大部分表现为年龄在大约40至45岁时的近距离视力缺陷，特别是在昏暗的灯光下无法看清较小的字体。老花眼或随年龄增长而来的调节振幅衰减，与眼睛无法改变天然晶状体形状来适应远近不同的焦点有关系，而且其在45岁以上人群中发生的概率为100％。据资料显示，在40-50岁期间，调节振幅随着年龄增长而稳定降低。
白内障或天然晶状体变得不透明并出现视力暗淡的情况每年都发生在数以百万计的人群身上，其可以通过外科手术技术得到有效治疗，比如由凯尔曼(Kelman)在大约40年前开创的超声波晶体乳化术。虽然经过多年的改善，这些技术越来越精炼，但人们对眼外创伤安全问题的担扰，尤其是对需要用超声波能量来分割硬化白内障的角膜内皮，仍然是令人不放心的，特别是对于那些受损过的角膜内皮，比如那些患有富克斯氏营养不良症的患者。
在使用激光治疗白内障的过程中出现了一些困难。白内障会散射光线，包括激光光线，因此白内障会阻碍激光治疗达到期望的效果。此外，白内障和其它浑浊物的光线散射效果会使通过光学手段确定晶状体位置和形状变得困难。
目前已建立的白内障治疗方法是摘除已浑浊的人眼晶状体，置换植入人工晶状体(IOL)。一般来说，人工晶状体是由一个小塑料晶状体与被称为触觉的塑料侧支柱组成，支柱在眼内晶状体囊袋中固定晶状体于正确位置。典范类型的人工晶状体包括单焦点晶状体、多焦点人工晶状体和调节型人工晶状体。多焦点人工晶状体可以为患者在远近距离不同的情况下提供多焦点的视觉功能，调节型人工晶状体可以为患者提供视力调节功能。许多人工晶状体都很有灵活性，可以被转入和/或折叠起来置入胶囊袋内。人工晶状体的实例有美国专利第7,188,949号、第6,849,091号、第5,699,142号和第5,607,472号，以上专利的披露内容在此均作为参考。举例来说，可能从本发明中受益的商业用人工晶状体有CRYSTALENS和ACRYSOFRESTOR。
CRYSTALENS人工晶状体是由Eyeonics研发、现由博士伦(Bausch&Lomb)供应，据信其中至少部分内容被认为披露于US 6,849,091中。有关其结构和功效的更多信息由美国食品及药物管理局(FDA)记录于PMA P030002文件及其相关文件当中。FDA批准CRYSTALENS标明使用的部分：“crystalensTM型号AT-45调节型人工晶状体专为眼内晶状体囊袋一期移植而设计，用于已摘除白内障晶状体的无晶状体成年患者视力矫正，为其提供近距离、中等距离和远距离的不戴眼镜视力。crystalensTM人工晶状体提供大约一个屈光度的单眼视力调节。”(2003年11月14日，PMAP030002，第二部分，安全性和有效性数据汇总，用途指示)。
CRYSTALENS是FDA批准的调节型人工晶状体的例子。术语“FDA批准的调节型人工晶状体”指所有获得FDA批准的且有标明用途为调节型的人工晶状体，不论该人工晶状体实际上是否用于该批准用途。
ACRYSOFRESTOR人工晶状体由爱尔康(Alcon)供应，据信其中至少部分内容被认为披露于US 5,669,142中。有关其结构和功效的更多信息由美国食品及药物管理局(FDA)记录于PMAP040020文件及其相关文件当中。FDA批准RESTOR使用的部分：“
Figure BDA0000146880920000041
人工晶状体标明用于已摘除白内障晶状体的无晶状体且无老花眼成年患者二期视力矫正，为其提供近距离、中等距离和远距离的增强视力。本人工晶状体晶状体要求置于晶状体囊袋内。”(2004年4月24日，PMA P040020，第二部分，安全性和有效性数据汇总，指示)。
因此，RESTOR是FDA批准用于近距离、中等距离和远距离视力人工晶状体的一个例子。术语“FDA批准用于近距离、中等距离和远距离视力人工晶状体”指所有获得FDA批准且有标明用途为用于近距离、中等距离和远距离视力的人工晶状体，不论该人工晶状体实际上是否用于该批准用途。CRYSTALENS也是FDA批准用于近距离、中等距离和远距离视力人工晶状体的一个例子。同时，RESTOR和CRYSTALENS也都是FDA批准的减少和/或消除戴镜需求的人工晶状体范例。
图8为调节型人工晶状体CRYSTALENS示例形状和总体结构原理图。该人工晶状体有晶状体结构202、毗邻晶状体结构20的铰链203 2和接触晶状体囊袋201的触觉204。该人工晶状体的整体形状为非几何体。此处术语“非几何体形状”是指除圆形、椭圆、方形和长方形之外的形状；术语“几何形状”是指圆形、椭圆、方形和长方形。
摘除天然晶状体与晶状体替代材料的置换都是利用眼睛边缘的第一道小切口完成，这是角膜和巩膜之间过渡区。第一道切口通常是用一块小三角形刀身推过眼睛外角膜，在摘除和置换天然晶状体过程中使用的其它仪器和材料也由此切口插入。同样也正是通过这道切口摘除天然晶状体并将晶状体替换材料置入眼睛。
一旦有了第一道切口，已浑浊天然晶状体的摘除和晶状体替换材料(如FDA批准人工晶状体)的置入需要通过撕囊和/或囊切完成。撕囊通常包括摘除部分晶状体前囊、在晶状体囊内开孔或开穴，将导致至少部分撕裂动作。囊切通常通过切除晶状体囊来完成，不撕裂囊或以最低程度撕裂囊。因此，为了摘除已浑浊天然晶状体材料，切开晶状体囊。现已有多种进行撕囊和囊切的技术。
这些撕囊技术的其中一种是开罐器法(can opener approach)。此方法使用一根小弯针在晶状体前囊周围开出一个小切口，在晶状体内开孔，通过这个孔摘除晶状体。此技术经常导致晶状体囊的边缘成为锯齿形。这些技术中的另一种是连续环形撕囊(CCC)。CCC同样使用这一类型的小弯针来开始晶状体前囊的撕裂动作，然后用这根弯针和/或特殊的镊子，沿着切口边缘在晶状体囊内撕出一个圆孔。与开罐器法相比较而言，CCC减少了在开罐器法中使用开罐器技术而在晶状体内产生的锯齿边缘。然而CCC不能消除不规则边缘形状的形成，而且这些不规则的出现取决于手术技巧和技术。
也可采用Fugo等离子刀在前囊开孔。这种技术被称为囊切。Fugo等离子刀是一种手持设备，最初用于牙科。它是一个将能量聚焦用于冲切丝状体的电磁装置。更多关于Fugo等离子刀的信息可参阅FDA PMAK063468、K001498、K041019、K050933和US 5,413,574。
发明概述
本发明提供了对天然人眼晶状体进行切口的新颖和改良的方法和系统，在这里天然人眼晶状体有时也指晶状体、天然晶状体、人眼晶状体和水晶晶状体，其包括了本发明的各个方面，并在本专利说明书中有详细阐述，从而可以更好地实现向眼睛晶状体提供激光光线、以更好地实现其它的方法和系统，如已公布的美国申请2007/173794A1、美国申请2007/173795A1、美国申请2007/185475A1、WO 2007/084694A2号(现美国申请号12/217,295)，以及WO 2007/084627A2(现美国申请12/217,285)，以上申请的全部披露内容均在此均作为参考。
此处提供了本发明的具体实施方式：一种向天然人眼晶状体提供激光照射图案的系统，以软化天然人眼，其包括：产生激光束的医用激光器；实施囊切的激光照射图案；激光照射图案具有剖切天然人眼晶状体的第一区域和第二区域，该激光照射图案的第一区域和第二区域有着不同的照射和/或剖切密度；在这种方式下，向人眼晶状体发送这种照射图案时，将导致晶状体形成对应于第一区域和第二区域的不同的柔软度和表观密度。
此外，在该系统中，第一区域照射的数量可能比第二区域照射的数量密集，第二区域照射的数量也可能比第一区域照射的数量密集，而且照射图案可以进一步有开创一些体积形状(volumetric shape)的模式。这些体积形状在第一区域可能比在第二区域密集，在第二区域的体积形状的数量也可能比在第一区域的密集。这些模式主要由诸如立方体和球体等体积形状组成。
此外，在该系统中，第一区域的照射模式可能比第二区域的照射模式密集，第二区域的照射模式也可能比第一区域的照射模式密集，而且照射模式可以进一步有开创一些体积形状的模式。这些体积形状在第一区域可能比在第二区域的体积形状更加密集，第二区域的体积形状可能比第一区域的体积形状更加密集。这些照射模式主要由诸如立方体和球体等大量体积形状组成。
本发明还提供了一种向天然人眼晶状体提供激光照射图案的方法，以软化天然人眼，其包括：产生激光束的医用激光器；实施囊切的激光照射图案；激光照射图案具有剖切天然人眼晶状体的第一区域和第二区域，该激光照射图案的第一区域和第二区域有着不同的照射和/或剖切密度；在这种方式下，向人眼晶状体发送这种照射图案时，将导致晶状体形成对应于第一区域和第二区域的不同的柔软度和表观密度。
此外，在该方法中，第一区域的照射模式可能比第二区域的照射模式密集，第二区域的照射模式也可能比第一区域的照射模式密集，而且照射模式可以进一步有开创一些体积形状的模式。这些体积形状在第一区域可能比在第二区域的体积形状更加密集，第二区域的体积形状也可能比第一区域的体积形状更加密集。这些照射图案主要由诸如立方体和球体等体积形状组成。
此外，在该方法中，第一区域照射的数量可能比第二区域照射的数量密集，第二区域照射的数量也可能比第一区域照射的数量密集，而且照射图案可以进一步有开创一些体积形状的模式。这些体积形状在第一区域可能比在第二区域的体积形状密集，在第二区域的体积形状的数量也可能比在第一区域的体积形状密集。这些模式主要由诸如立方体和球体等体积形状组成。
本发明还进一步提供了向天然人眼晶状体提供激光照射图案、以差别化地软化天然人眼晶状体的系统和方法，该系统包括：用于产生激光束的医用激光器；用于对天然人眼晶状体进行剖切的激光照射图案，其包括第一、第二和第三区域；每个区域主要由许多体积形状组成；至少两个区域具有不同密度的体积形状；这样在传送到天然人眼晶状体时，至少有两个区域能够提供具有不同柔软度的晶状体区域。在该系统和方法中，任何一个体积形状的形状可能呈现为常用于从晶状体囊中摘除晶状体材料的吸出管或抽吸针的形状。另外，至少有一个区域的形状是全部或部分地基于或者仿照这样的吸出管或抽吸针的形状。
本发明还进一步提供了一种向天然人眼晶状体提供激光照射图案的系统和方法，该系统包括一个用于产生激光束的激光器、一个与照射图案相关联的控制器。该照射图案包括一种模式，其可为人眼晶状体提供多样性的独立球体。因此，根据本发明的系统和方法，该照射图案可包括一种模式，其能提供至少5个沿着眼睛晶状体轴的独立球体；它还可能有一种能基本上在整个晶状体布满球体的模式；它也可能有一种发送照射的模式和序列，其能形成至少部分环绕球体的一层小泡。此外，这一照射图案可以随之进一步与实施囊切的模式相关联。
此外，本发明还涉及一种在人眼中摘除天然人眼晶状体材料时提供润滑的方法和系统，该系统和方法包括以下过程和以下部件：一个提供激光束的激光器；一个与照射图案相关联的控制器；该照射图案包括一种能为人眼晶状体提供多个独立球体的模式；以及在该照射图案下，在人眼晶状体中定位照射，使得在发送激光束时也形成一层与其球体相关的小泡，从而并为球体的摘除提供润滑。
此外，本发明提供了一种用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案的系统和方法，以软化和润滑天然人眼晶状体的剖切面，该系统和方法包括：用于产生激光束的医用激光器；用于实施囊切的激光照射图案；用于对天然人眼晶状体进行剖切的激光照射图案；该激光照射图案主要由大量的球体组成；该激光照射图案包括第一区域和第二区域；该激光照射图案第一区域的照射和/或剖切密度与该激光照射图案第二区域有所不同，使得该照射图案发送至人眼晶状体时，可产生经过软化和润滑的晶状体，以使摘除更为容易。
本发明还提供了一种向天然人眼晶状体提供激光照射图案的系统，其能差别化地软化天然人眼晶状体，该系统包括：用于产生激光束的医用激光器、用于对天然人眼晶状体进行剖切的激光照射图案，其包括第一和第二模式，第一模式包括能在晶状体中开创若干放射形切口(径向切口)的若干激光照射，第二模式包括能开创若干圆柱形切口的若干激光照射，其中，圆柱形切口同心地位于放射形切口的区域中。进一步地，第一模式可以有开创若干放射形切口的若干激光照射，这些放射形切口具有共同的圆心，第二模式可以有开创若干圆柱形切口的若干激光照射，圆柱形切口基本上为同轴，且基本上拥有共同的圆心。其中，圆柱形切口可同心地位于放射形切口的区域，放射形的圆心与圆柱形的圆心一致。针对上述切口模式的改进是：在同轴的圆柱形切口的中央圆柱形中没有放射形切口。这种切口模式的优点是消除了来自那些会在该模式中心或附近相交的放射形切口的高密度的激光照射。消除该中心区域的放射形切口又会阻止该模式中心的气泡产生，从而避免了角膜或视网膜区域暴露在大量的放射形激光束，改善了该模式的安全特性。
本发明还提供了一种向天然人眼晶状体提供激光照射图案的系统，其能差别化地软化天然人眼晶状体，该系统包括：用于产生激光束的医用激光器、用于对天然人眼晶状体进行剖切的激光照射图案，其包括第一模式和第二模式；第一模式包括能在晶状体中开创若干放射形切口的若干激光照射；第二模式包括能开创若干圆柱形切口的若干激光照射。其中，圆柱形切口位于放射形切口的区域中。
此外，本发明提供了用于天然人眼晶状体的激光照射图案的系统和方法，该系统包括或提供一个用于产生激光束的医用激光器；激光器具有与之相关联的控制器，该控制器具有与之相关联的激光照射图案；该激光照射图案包括能在人眼晶状体中提供若干截面为正方形或矩形的条棒的模式；发送或者能够发送照射图案到人眼晶状体。另外，在此提供的这些具体实施方式的照射图案可提供至少2个、至少3个、至少4个和至少5个基本上独立的条棒，其基本上为矩形或管状或两者的结合。作为一种选择方案，正方形或矩形截面的管是邻接的，使其可以形成在晶状体中占据中央体积的空间。
本领域的普通技术人员能够理解，基于本说明书和附图的提示，可以有多种具体实施方式以实现本发明。因而，本说明书中的具体实施方式并不以任何形式限制本发明的范围。
附图说明
图1是剖切和摘除晶状体材料之照射图案的示意图。
图2是剖切和摘除晶状体材料之照射图案的示意图。
图3是剖切和摘除晶状体材料之照射图案的示意图。
图4是晶状体材料摘除三种类型抽吸针的照射图案的截面图。
图5是剖切和摘除晶状体材料之照射图案的示意图。
图6A和6B是晶状体的平面图和剖面图，其显示了多球的照射图案。
图6C是图6A和6B模式中部分球的示意图。
图7是一种向人眼晶状体发送如图1-3、5、9和11、17所示的激光束照射图案的系统的示意图。
图8是调节型人工晶状体的示意图。
图9是显示位于与图8中调节型人工晶状体相关的人眼晶状体照射图案的示意图。
图10A-D是带状剖切环形囊切的示意图。
图11-12是放射形、球形图案和其结合的照射图案的示意图。
图13A-C是激光照射图案的示意图。
图14A-C是激光照射图案的示意图。
图15A是激光照射图案的示意图。
[0044]图16A是激光照射图案的示意图。
[0044]图17A是激光照射图案的示意图。
具体实施方式
总之，本发明涉及向人眼晶状体提供激光的方法和系统，来改善与天然晶状体摘除和晶状体材料置换有关的过程，尤其是与白内障手术相关的系统和方法的改进。特别是，本发明涉及向天然人眼晶状体提供预定的激光照射图案的方法与系统，这些照射图案具有不同的照射和剖切密度。这些照射图案发送到晶状体时，造成晶状体材料软化，更容易从囊中摘除。因此，本发明提供了在白内障手术中摘除晶状体材料特定部分时可定制、可预先确定的所需力的相对量。
本发明的方法和系统可以应用于此处列出的共同待决专利申请中的新颖创新的激光系统技术，这些申请在此均可作为参考；本发明的方法和系统也可能应用于其它的、将来开发的用于摘除晶状体材料的激光发送系统。优选地，本发明的方法和系统可被吸收纳入并应用于此处作为参考所列的共同待决申请系统。这种情况下，一个单一的系统与一个单一的医用激光器，可以作为一种在摘除和置换天然晶状体实施过程中从开始应用到结束的必要剖切装置。
应用于晶状体材料摘除和转换的新颖性和开创性激光系统和方法在美国临时和常规专利申请中披露的有：申请号61/228,506，名称：实施线锯囊切的系统和方法(代理人申请案编号：12212/44)；申请号61/228,484，名称：实施和密封眼睛边缘区域切口的系统和方法(代理人申请案编号：12212/48)；申请号61/228,514，名称：实施矫正眼睛弧形切口的系统和方法(代理人申请案编号：12212/49)；以及申请号12/509,412，名称：从人眼晶状体摘除和置换晶状体材料的方法和系统(代理人申请案编号：12212/51)；以及申请号12/509,211，名称：为激光晶状体规程创造小泡护罩的方法和系统(代理人申请案编号：12212/54)。这些申请提交于2009年7月24日，每件申请的全部内容在此均可作为参考。
因此，本发明提供了一种晶状体结构改造的系统和方法，使其更容易摘除而且通过减少和/或消除在超声乳化中使用的高频超声波能量的需求可能增加手术的安全性。总之，在特定体积形状模式中使用光致破裂剖切来创建切片晶状体，即将晶状体切开成为分段的体积形状。此外，能够放置在眼睛晶状体内的这些体积形状的大小、形状和分布情况应通过创建不同密度、表观密度、或柔软度的区域来完成，这些区域可能有着不同的和已预先确定的形状。
此处使用的晶状体变得柔软或者软化时，当晶状体变得更容易从晶状体囊中摘除时，只需要更少的力量和精力就可以完成摘除。因此，此处所披露的内容是，晶状体会在与给定照射密度和/或给定切割密度的激光相互作用之后变软。因此，治疗区域的柔软度会随着切割密度的增加而增加。相似地，随着柔软度的增加，摘除晶状体所需花费的力量和精力减少。在通常情况下，如果使用相似形状切割和模式，拥有更大照射密度的模式和更大切割数量的模式会导致晶状体柔软度增加幅度的上升，完成摘除所需要的力量和精力则更少。
这些区域的形状可以变换，以配合用于从囊中摘除晶状体材料的抽吸针顶端的形状，不管是否为超声乳化性。通常，这些针的顶端都有一定角度，47°、30°或0°。这些顶端的示意图分别可见图4中的顶端47、30和0。
图1为提供不同密度区域的照射图案。由此，我们可以看到一个天然人眼晶状体的平面示意图，图上晶状体有晶状体囊1和水分离区2。该实施例中有不同照射密度(照射密度)的三个区域，第一块区域3、第二区域4和第三区域5。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第一区域3。这一不同密度的区域通过切割晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第一区域内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)较低。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第二区域4。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第二区域内的这些体积形状可能与第一区域内的体积形状相同或有所不同。第二区域4内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)比第一区域3内的体积形状的密度大。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第三区域5。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第三区域内的这些体积形状可能与第一区域内的体积形状和第二区域内的体积形状相同或有所不同。第三区域5内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)比第二区域4内的体积形状的密度大。
因此，在图1中有三种不同照射和剖切密度的照射图案，当应用于人眼晶状体时，这些照射图案会导致三个对应具有如前所述不同形状和柔软度的晶状体区域。
图2为提供不同照射和/或剖切密度区域的照射图案。由此，我们可以看到一个天然人眼晶状体的平面示意图，图上晶状体有晶状体囊6和水分离区7。该实施例中有不同照射密度的三个区域，第一区域8，第二区域9和第三区域10。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第一区域8。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第一区域内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)较低。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第二区域9。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第二区域内的这些体积形状可能与第一区域8内的体积形状相同或有所不同。第二区域9内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)比第一区域10内的体积形状的密度大。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第三区域10。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第三区域内的这些体积形状可能与第一区域内的体积形状和第二区域内的体积形状相同或有所不同。第三区域10内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)比第二区域9内的体积形状的密度大。因此，第三区域10中晶状体的表观密度将低于第二区域9中晶状体的表观密度，反过来，第二区域9中晶状体的表观密度将低于第一区域8中晶状体的表观密度，而反过来，第一区域的表观密度将低于切片前晶状体中的表观密度。
对于此处使用的在某区域不同密度下切片后晶状体表观密度，较低表观密度晶状体区域对应于较软和较易抽吸的材料，而较高表观密度晶状体区域对应于较坚硬和较难抽吸的材料。对于此处使用的不同密度的区域，术语第一、第二和第三的使用是针对特定模式密度的关联术语，并非指代这些模式在晶状体上排列的先后序数顺序。另外，此处使用的术语区域指代并包括三维，即体积形状。
图3为提供不同照射和/或剖切密度区域的照射图案。由此，我们可以看到一个天然人眼晶状体的平面示意图，图上晶状体有晶状体囊11和水分离区12。该实施例中有不同照射密度的两个区域，第一区域13和第二区域14。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第一区域13。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第一区域内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)较低。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第二区域14。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第二区域内的这些体积形状可能与第一区域内的体积形状相同或有所不同。第二区域14内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)比第一区域13内的体积形状的密度大。
图5为提供不同照射和/或剖切密度区域的照射图案，在这一模式中，最高照射和/或剖切密度区域的形状对应呈现47°吸引管的形状。由此，我们可以看到一个天然人眼晶状体的平面示意图，图上晶状体有晶状体囊16和水分离区16。该实施例中有不同照射密度的两个区域，第一区域17和第二区域18。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度的第一区域17。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。第一区域内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)较低。
此处提供了一个不同的照射和/或剖切密度17的第一区域。这一不同密度的区域通过剖切晶状体成为各种体积形状而形成，如立方体、球体、锥形、条形等，球体在本说明书中有更详细的阐述。不同密度的这一区域的形状对应呈现为47°吸引管或抽吸针，如图4管状47。第二区域内的这些体积形状可能与第一区域内的体积形状相同或有所不同。第二区域18内的这些体积形状的密度(以及用于形成它们的激光照射和剖切)比第一区域17内的体积形状的密度大。因此，应用第二照射图案的会比第一区域的晶状体柔软。这样便为这两个模式的应用创造出了软化的晶状体，使得吸引管或抽吸针的最初插入更加方便、更加安全、也更少创伤。相应地，通过先从区域18抽吸材料，之后医生可以将吸引管顶端放至区域17以支撑并/或更好地接触区域17，进一步辅助操作晶状体的摘除。
图5为区域18的示意图，对应于47°吸引管形状47(图4)，须知此形状也与其它目前使用的吸引管相对应，如图4中目前吸引管形状(图中形状47显示了47°吸引管的形状，形状30显示了30°吸引管的形状，形状0显示了0°吸引管的形状)，或者与未来发展出的形状相对应。
图6A和图6B为照射图案。图6A为多样性球体照射图案的人眼晶状体平面图，图6B为同一多样性球体照射图案的人眼晶状体截面图。图6A和图6B通过示例不限于说明于晶状体的一个模式，该模式将切开晶状体，因此，基本上所有的晶状体都会充满独立的球体。虽然未作图示，这一照射图案可用于水解区。此处提供了晶状体囊21和具有多个球体的激光照射图案22，包括若干独立球体图案23，(仅有部分球体23有编号，即23a，23b，23c，23d和23e，以避免图形混淆)球体互相之间不接触，通过晶状体材料隔开。
在本特定具体实施方式中，球体的大小要能够沿晶状体y轴摆放6个球体。如果球体之间有空间余留，并且有足够数量的球体剖切晶状体以软化晶状体利于摘除，则球体的大小可能会有所变化。
在人眼晶状体中创造这些球体会引起小泡的形成。这些小泡会与球体关联在一起，理论上讲，它们可能出现在球体周围，即球体的表面上，成为摘除时球体进入抽吸针的润滑剂。图6C为小泡层的示意图。图中显示的球体有23a，23b，23c，来自图6A和图6B中显示的若干球体。这些球体各自都有小泡层并分别与24a，24b和24c相关联。这些小泡层可由未联合的单个小泡组成，也可由已联合成膜的小泡组成，或由两者的组合组成。
此处，就所披露的多数照射图案而言，激光照射的顺序可按照从后方到前方执行，要获得更多可预测的结果，则需要减少由穿过气泡的照射导致的变化。然而，在两个不合需要的效果之间，要选择较轻的情况，可能需要从前方到后方来照射白内障。因此，比起射穿白内障组织，射穿气泡或者使其消散可能更加有利，因为射穿白内障组织会带来更加严重的散射光，比起气泡干扰会更加迅速地防止光致破裂。因此，在此提出首先光爆破白内障的最前端部分，然后向后方移动，射穿白内障组织的气泡残留，然后到下一层白内障组织。除了在前部z位面进行激光照射后向后部移动，再进一步向下钻深，从前部至后部，此处即为z轴及移至x/y，然后再次向下。这些照射图案也可应用于透明晶状体，随后该晶状体也会被摘除。当处理透明晶状体时，应用从后部到前部的照射是合适的。
图7为通常优选的激光系统的示例，即用于治疗患者的激光装置。该系统包括医用激光器101；用于传送激光束104的光学系统102；用于以特定模式103向晶状体传送激光束的控制系统104；控制系统103与系统的其它组件相关联和/或连接，如图7中虚线示例，和/或其它未在图7中显示的控制系统。
图7为通常情况下通过在晶状体中开创激光切口以提供天然人眼晶状体软化的激光系统的参照实例，医用激光器101应提供能通过角膜的波长的光束104、房水和晶状体。该光束应为短脉冲宽度，加上能量和光束尺寸，产生光致破裂。因此，此处使用的术语激光照射或照射指的是被传送至某一位置的激光束脉冲，并在该位置引发光致破裂。此处使用的术语光致破裂本质上是指在激光束焦点创造一个微小的冲击波并用激光将物质转换为气体。术语光致破裂还通常伴随着激光诱导光学击穿(LIOB)。特别是，采用约为300纳米至2500纳米之间的波长时。脉冲宽度从1飞秒到100皮秒之间均可采用。能量从1纳焦耳到1毫焦耳均可采用。脉冲率(也称为脉冲重复频率(PRF)，计算单位为赫兹脉冲每秒)可能会在1千赫至几兆赫之间。一般来说，在商业激光设备中，较低的脉冲频率对应较高的脉冲能量。各式各样的激光类型可能被用于眼睛组织的光致破裂，依赖于脉冲宽度和能量密度。因此，这类型的激光器披露于2007/084627A2和WO2007/084694(现美国申请第12/217,285号)，以上各申请的全部内容在此均作为参考。这些激光器和其它类似的激光器可以作为医用激光器使用。
一般来说，向人眼结构包括天然人眼晶状体传送激光束104的光学系统102应该有能力以精确且预先确定的模式从x，y和z三个维度向天然晶状体提供一连串照射。此处使用的z维是指相对应于或者本质上与人眼光学(AP)轴相平行的那条轴的维度。该光学系统还应提供一个预先确定的光束照射大小同传送至天然晶状体或其它需要被切除的眼睛结构的激光能量共同作用来引起光致破裂。
一般来说，传送激光束104的控制系统103可由任何计算机、控制器和/或软硬件组合，能够选择和控制x-y-z扫描参数和激光照射。这些组件通常可至少部分与电路板接口相连，电路板与x-y扫描仪、z聚焦装置和/或激光器相接。该控制系统也可以，但不一定必须，进一步控制其它的系统组成部件，以及维护数据、获取数据和执行计算。因此，控制系统应包含指导激光器从一个照射图案切换到更多照射图案的程序。同样，该控制系统也许能够处理来自生物缝隙扫描激光器的数据和/或来自缝隙扫描激光系统的单独控制器的数据。缝隙扫描激光系统是一个用于测量眼睛内部光学表面位置的系统，如晶状体前部和后部、角膜表面或其它眼睛特征，如晶状体白内障。控制系统采用这些测量来激发激光照射，执行预期的晶状体切口。
传送激光束104的激光光学系统102包括激光扩束镜105、z焦点机械装置106、光束组合器107、x-y扫描仪108和聚焦光学系统109。另有继电器光学系统110、包括变焦的摄像机光学系统111和CCD摄像头112。
眼睛114的光学图像113，特别是眼睛114的天然晶状体光学图像115是沿着一条路径113传送。这条路径113与激光束104的路径相同，从天然晶状体115到激光患者界面116，再到聚焦光学系统119，再至x-y扫描仪108，最后至光组合器107。另有一个激光患者界面116和一个结构化光117和一个带镜头的结构化光源照相机118。应用于本系统的患者界面及相关仪器的实例出现于美国申请12/509,021，《眼科激光手术用液体灌装指标匹配设备》(代理人申请案编号：12212/53)，《眼科激光手术用液体支撑界面设备》(代理人申请案编号：12212/47)，申请日期为2009年7月24日，申请号12/840,818，《眼科激光手术用液体支撑界面设备》(代理人申请案编号：12212/70)，申请日期为2010年7月21日，以上各件的全部披露内容在此均可作参考。
结构化光源117可为有聚焦和结构化光投影光学系统的缝隙照明系统，如Schafter+Kirchhoff Laser Macro Line Generator型号13LTM+90CM，(类型13LTM-250S-41+90CM-M60-780-5-Y03-C-6)或StockerYale型号SNF-501L-660-20-5，也被称为缝隙扫描激光器。在本具体实施方式中，结构化照明源117还包括缝隙扫描工具119。
当使用扫描缝隙照明系统时，手术包括在晶状体一侧定位缝隙、保存图像，然后将缝隙移动大约一条缝隙的宽度，再保存一次图像，然后重复这一动作，直至观察完整个晶状体。例如，一条100μm的缝隙宽度可以用90张图像扫描标称直径9毫米的瞳孔散大，使用30赫兹帧率的摄像机，大约耗时3秒。为使前表面获得的图像为无重叠的单一图像，缝隙应该与结构化光源相机118的轴成一个角度，也就是说，不应与该轴平行。标称缝隙角度与结构化光源相机的轴所成的角度约为30-60度。在摄像机敏感性范围内的任何可见或近红外波长光源都可使用。在结构化摄像机图像中，低相干长度光源更利于减少散斑噪声。
结构化光源照明源117和结构化光源摄像机118成直角关系。该直角的关系可能包括调整结构化光源摄像机探测器与摄像机光学系统轴所成的角度，这在众所周知的Scheimpflug配置中可能出现但并非是必须要求的。结构化光源117连同缝隙扫描装置119，以一个角度或多个角度投射一条线或一组线到角膜和晶状体115上。从这些对象上散射出的光束被晶状体115聚集于摄像系统118。由于角膜和晶状体115的缝隙照亮图像与摄像机间的夹角角度较大，这表示摄像机的大景深和整个缝隙图像可能并非急剧聚焦在摄像机内。通过将摄像机倾斜一个角度或多个角度，沿着照亮图像平面的图像可以更加急剧地聚焦。在某种程度上，如果未能获得更加急剧的聚焦，将使用算术数据评价手段进一步确定更精确的关于激光设备照明结构的位置。
或者，结构化光源照明源可为一条聚焦光束，其焦点扫描眼内所有感兴趣的区域。该光束的扫描路径可能模拟上述扫描缝隙照明系统照亮的区域，通过对眼睛平面进行光栅扫描，类似于眼睛被缝隙激光器照亮。由此而论，光栅扫描指的是一个过程，在该过程中，光束焦点被逐行扫描，照亮眼睛的一个区域。在这种情况下，摄像机的探测器会在整个光栅扫描的过程中暴露在散射光束的散射光线中。
从摄像机118获得的图像可被传送至控制器103进行处理，并用于系统运行。它们也可被送到一与控制器103相连的、独立的处理器和/或控制器。结构化光源117、摄像机118以及缝隙扫描装置119，包括一用于确定晶状体和角膜表面相对于激光系统的位置的装置，也即包括一相对于激光系统而确定晶状体和其顶端的位置的装置。
此处提供了摘除晶状体的激光照射图案的传送方式。因此，此处提供了开创切口的方法与系统，即在晶状体前囊开创切口。这些切口由医用激光束104开创，光束以精确的预先确定的高度可重复模式向晶状体前囊传送，导致精确的预先确定的高度可重复的成形的切口，或可能被要求用于特定人工晶状体或其它设备或材料植入晶状体囊内。此处几何形状的模式或切口指的是圆形和椭圆形模式或切口。此处非几何形状的模式或切口是指除圆形和椭圆形之外的所有其它形状。
在晶状体前囊开创这些切口的方法和系统提供了优于先前公知的手持设备和装置的结果，应用于撕囊和囊切，因此，此处披露的这些方法和系统被认为是这些技术的实质性进步。此外，激光照射图案的传送是以大大降低漏切风险的方式进行，取决于特定的应用程序，传送可能具有十分重大的意义。而且，前囊可事先预想假设可能是一个连续切口，切口和平面(切口之间未切的囊部分)和穿孔。因此，此处使用的术语“漏切”或“漏切们”指的是原本是要执行一个特定的激光照射图案的传送来开创一个切口，但却因为激光束错过了晶状体囊或目标晶状体材料而未能形成切口，或者击中了目标材料但却未成功形成切口。因此，在切口和平面模式下，如果原来想要被激光模式保留未切的平面将不会被认为是漏切。
晶状体前表面的切口是用于在晶状体囊内开一个孔，以便摘除晶状体的内部结构。为辅助摘除，此处提供了多种激光照射图案将晶状体内部结构剖切为较小的体积块，小到可以从晶状体囊中摘除。这些小体积块的范围从约0.1mm3到约30mm3不等，优选范围从约0.4mm3到约1mm3不等。因此，可以在晶状体内部结构中应用网格激光照射图案，创造出内部晶状体材料的立方体形状体积块。这些立方体的单侧长度范围可能在约100微米至约3毫米、4毫米之间，优选范围是约500微米至2毫米之间。体积形状最理想的大小是与抽吸管末端开口的尺寸相匹配。这样单个的体积形状块就能很容易地被吸入抽吸管，不使用或者最低程度地使用超声能量。比抽吸管开口小很多的体积形状块需要更多的激光照射，却没有显著增加的益处。另外，本发明不限于应用于形成相似的一般大小的立方体和其它形状的体积块。例如，除了图6A-6C中显示的球体外，其它形状如三角形和圆切片形状的体积形状也可应用。
晶状体前囊的激光切口是用于在晶状体囊的前表面开一个小的开口，以便摘除内部结构中的分段体积块。因此，该手术可以用于治疗白内障。该手术也可以用来摘除已浑浊但尚未发展成白内障的晶状体。该手术可能会进一步用于摘除透明但已失去调节能力的天然晶状体。在以上所述的情况下，摘除晶状体后，晶状体囊内将会被放入合适的替换材料，如人工晶状体、调节型人工晶状体、或合成晶状体填充材料。此外，开口的尺寸和形状是可变并可精确控制的，最好是目前已知的晶状体填充材料和人工晶状体，对直径为2毫米或更小的晶状体填充应用5毫米的人工晶状体。
图10A-D显示外科医生摘除晶状体的囊切。这些图片有一个外表面801，其表面是由晶状体囊形成，因此其形状是晶状体的外形。另外还有一个环形带状切口802和照射模式。该照射模式是把激光束排成一系列紧密排列的照射，置于环形周围最深处中(大多数位于后部的环形)，然后继续重复操作，环形深度随之减少。因此，一般来说，在转移到更浅的深度之前，照射将会被分布在整个环形周围的一定深度。因此，本图显示此圆柱形切口的横截面及相对应的环形的两侧802。此处的环形囊切切口在尖端约有100微米深，由上述参考方法确定，在晶状体前囊表面，直径大约为5毫米。囊切的直径为约0.1毫米至约9毫米之间。
既然晶状体囊大约有5到15微米厚，因此期望切口的深度典型在5至数百之间，虽然多切几毫米，并不会受到惩罚。有了更精确的位置和晶状体形状及晶状体顶端的形状，晶状体囊上和房水中的带厚，特别是带的数量就能下降。囊切的形状可以是椭圆形，不同的x轴，然后是y轴或其他形状。因此，囊切的形状可以是任何有利于特定人工晶状体的形状，例如囊切的形状可以是圆形、椭圆形、正方形、长方形或非几何形状。该形状将至少部分基于并至少部分由人工晶状体的某些方面而确定，特别是调节型人工晶状体或那些减少或消除戴镜需求的人工晶状体。一个特定的人工晶状体，如此处讨论的FDA批准人工晶状体，可能得益于并/或可能需要一个特定的囊切的形状和光滑的开口。
图9显示了一个精确的预先确定的非几何结构切口，该切口的开创通过实施预先确定的与图8所示的人工晶状体相关的照射模式而完成。因此，此处提供了一个人工晶状体结构502、毗邻晶状体结构502的铰链503、与晶状体囊501相接触的触觉系统504。另外还提供了一个精确的预先确定的非几何结构囊切505，带有两个非线性，即：曲线区段，和两个本质线性，即：直线区段。图9还进一步说明了这些段的位置，本质直线区段位于铰链内部，即，如此一来，余留的晶状体囊至少部分覆盖触觉系统，曲线区段位于晶状体结构502内部，即余留的晶状体囊覆盖晶状体结构502的外侧。这种类型的囊切被称为全开(ALL-ON)。这一切口和模式将是主要遵循人工晶状体形状的切口、开口、囊切和模式的例子。
这些活动进行的顺序可取决于内部晶状体结构的特定性质，如白内障的密度、白内障的位置、用来摘除内部晶状体材料的装置、一旦晶状体材料被剖切为较小的体积块后所使用的激光类型和能量、激光所产生的气泡数量和尺寸和其他因素。因此，虽然此处的实例提供了实施晶状体前表面切除和晶状体内部结构切片活动的顺序，但应当认识到的是，这一顺序是可以改变的，本质上来讲它们是可以同时实施的。
优选的用于治疗患者的激光系统能够对晶状体囊进行精确的和预先确定的切口开创，从而得到精确和预先确定形状的囊切。因此，此处提供了获取和分析人工晶状体形状和结构的方法，特别是获取和分析调节型人工晶状体、能够减少并/或消除戴镜需求的人工晶状体和/或用于近距离、中等距离和远距离视力的人工晶状体、包括但不限于上述FDA批准版本的人工晶状体的形状和结构。基于这一分析，能够确定应用于特定人工晶状体的囊切的优化形状和位置，或类似形状的人工晶状体的分类。然后向激光系统提供执行这一优化形状囊切的预先确定的照射模式，最好是向控制系统103提供这一照射模式。该激光系统然后可以用于一个或以下所有程序，确定晶状体前表面特别是晶状体囊前表面的形状和位置、确定与激光系统相关的晶状体囊的顶点、执行为特定类型人工晶状体选定了精确和预先确定的形状的激光囊切，以及天然晶状体材料的摘除。
因此，此处提供了向人眼晶状体传送激光束的技术、系统和设备，在特定情形下，以一种精确且预先确定的方式向眼内的晶状体囊传送，以实施预先确定的囊切。这些模式的形状可以通过锯曲或环形传送序列进行传送。
当应用激光辅助白内障手术时，在使用光致破裂激光切除核的过程中，会导致柔软皮层附近形成足够多的气泡，使得气泡漫向晶状体囊。在这些情况下，气泡汇集在靠近前囊的位置，当激光试图切囊时，突然间释放的气泡可能会在传送激光照射图案过程中改变前囊的位置，导致激光未击中囊，导致至少在囊周围的圆周部分不能成功开创切口。要解决这个问题，此处提供了一个特殊的剖切模式，该模式对囊位置与时间的依赖性较小，不管在激光囊切手术过程中位置是否变化，均能完成囊切除。因此，能够大幅度减少或完全消除漏切现象。
此处还提供了以高速率大范围Z扫频的激光照射图案的应用，而X-Y位置以圆形或椭圆形或其他模式或理想的形状以较慢的速度移动，以便激光剖切动作能够在本质上同一个X-Y位置多次发生。因此，可以想象，激光束的操作就像是线锯刀片快速上下拉动，对比X-Y定位来开创切口形状。在这种情况下，如果这个前囊在剖切过程中由于气泡传播或其他原因而产生移位，仍然会继续对囊进行剖切，虽然可能会在z方向中心区域之外的照射上下分布，而且更多可能移至该分布的前部或后部末端。针对核的激光剖切，会有大量的气泡产生，就面积而言，Z范围或上下范围内，剖切应该为大约1毫米，集中于前囊，允许大约+/-475微米的囊偏移，并仍能切开25微米厚的囊。
除了使手术中运动的囊能够被剖切，这一手术可以用来弥补由比如测量误差而带来的囊位置静态误差。这样，Z范围的程度可以由已知的系统误差增加。
除了此处披露的较大Z范围扫频，此处还考虑使用一个较小Z范围内的剖切运动，以应对囊位置不确定的情形，此处的位置不确定可能来自于静态测量误差和因位置改变可能比预期更小。可能范围在数百微米，或高度精确的测量数据的情况下和手术中囊的近零运动，在这种情况下，Z范围可能为数十微米范围——足以剖切囊的厚度。
囊切中的Z范围扫描，照射模式提供了在白内障摘除手术中优化激光手术去除效率的能力。因此，晶状体核可在进行囊切之前分段成小体积块。在这种情况下，由核切片形成的任何气泡将会被困在囊内。通过维持气泡位于囊中，对比于它们逃离出囊并迁移到房水或汇集并形成于角膜后部附近而产生的影响而言，它们对激光传输的影响就会被降低。向气泡照射激光束的不利影响随着光束穿过气泡后至到达其预期位置需要通过的距离的增加而增加。，因此，通过捕获气泡于囊中，这一距离被限制为绝对最小，因此其射穿气泡的不良影响，也同样最小。
然而在囊中累积的气泡增加了晶状体和/或囊在囊切中转移的可能性，因为气泡可能通过晶状体囊上的切口跑出。如前所述，这一位置转移可能导致漏切和不完整的囊切。因此，Z范围横扫避免了晶状体或囊移动产生的任何漏切，并相应提供了增加激光效率、减少气泡不利影响和减少囊切中漏切的促进优势。
因此，此处提供了一种优化激光手术效率的系统和方法。在本发明一具体实施方式中，通过允许核首先被切除，由此切除而形成的气泡则被包含在囊中，直到囊切完成。将气泡包含于囊中避免了必须通在前房射穿气泡，但需首先创建囊切。然而，这一解决方案会导致气泡在晶状体纤维内大量累积，可能导致囊在囊切的过程中移动。为了解决这一潜在移动，本发明还提供了不同z方向运动的激光束。然而，应该理解有一种囊移动不确定性较小的情况，即是在囊切中，激光剖切先于核材料剖切，气泡不放入晶状体内。在这种情况下，如果位置的不确定性足够小，那么z范围的程度足够小，因此只有较小数量的气泡可能出现在前房，不会干扰核的激光剖切。此处应该进一步理解为，当指的是结构剖切的顺序时，如本段所述，当执行一个顺序满足一个结构的大部分先于另一个结构被剖切，例如，在向第一个结构传送照射模式时放置一些激光照射并不能防止第一个结构被认为是顺序当中的第一个结构。
还有更多的方法和系统定义眼睛结构尤其是前囊的高精度位置测量，通常能提供更高准确性、高精度和患者至患者眼睛可重复性手术，特别是囊切，在申请号12/509,412(《一种从眼睛晶状体中摘除和置换晶状体材料的方法和系统》)，申请日期为2009年7月24日，代理人申请案编号：12212/51，其全部披露内容在此均可作为参考。
此处提供了一个进一步优化的方法和系统，用于提高从晶状体囊中抽吸晶状体材料的灵活性。在切片晶状体材料的过程中，有可能纤维团的剖切碎片从囊袋中跑出，无论是由漂浮或因气泡或只是天然存在的，除非有手段进行阻止，总会有这样的碎片跑出。因此，本方法和系统的另一个方面是提供一种手段来抑制这些碎片，直到他们预备好被抽吸出来。这一手段的完成通过仅执行部分囊切除，余留的囊作为约束，预防和/或减少切片晶状体材料的跑出。一旦囊的部分切除要求可以完成抽吸，即囊切是完整的，切片晶状体材料被抽吸出晶状体囊。
此处提供的激光照射图案中，优选普遍遵循晶状体形状的激光照射图案，模式中单个照射的放置与相邻照射互相之间足够接近，如此一来，当模式完成后，晶状体材料的一个足够连续的层和/或线和/或体积则被摘除。在此作为必要，仔细考虑了较短的照射间隔或更长的距离，包括重叠，来获得期望的结果。照射间隔考量包括气泡耗散、体积摘除效率、排序效率、扫描仪性能和分裂效率等等。例如，作为说明，针对δ障碍物大小光点，能量大小足以引起光致破裂，20微米或更大的间距导致单个的气泡，不聚合且散失速度更快，相比之下，相同能量下较近的照射间隔将导致气泡聚合。随着照射间隔变近，体积效率增加。随着照射间隔变近，气泡聚合也随之增加。然后出现一个转折点，照射间隔近到一定程度，体积效率就大幅下降。例如，作为说明，在分裂透明眼睛组织时，一个450飞秒的脉冲宽度和2微焦耳的能量以及约5微米的照射大小和10微米的分离结果。此处使用的术语分裂指的是大幅度分离组织。此外，对照射间隔的更小或更大程度的考量，基于完成此处对象的当前披露内容，本领域内的普通技术人员将知道如何评价这些条件。最后，仔细考虑了单个照射模式的放置相关于相邻照射模式可能通常情况下尽可能较近，通常通过光致破裂物理现象的大小和时间帧进行限制，可能还包括其它，比如先前照射的气泡膨胀。此处使用的光致破裂物理现象时间帧指的是光致破裂周围发生的影响，比如等离子体形成与膨胀、冲击波传播、气泡膨胀和收缩。因此，序列脉冲的时机，它们的时间快于部分或所有这些效果，可以增加体积摘除和/或分裂效率。相应地，我们建议使用从50兆赫到5兆赫的脉冲重复频率，可通过具备以下参数的激光器来完成：一个模式锁激光器，腔长3米至3厘米。这样的高PRF激光器能够更容易地产生多脉冲重叠在一个位置，允许每脉冲以较低能量来达到光致破裂。
术语第一、第二、第三，此处是相对术语，必须视上下文内容进行理解。除非有特别说明，它们不与时间相关。因此，第一切口后面必有第二切口。一般来说，优选点燃激光照射，一般在激光模式中是从后面的点到前面的点，以避免和/或使得从先前激光照射产生的气泡带来的影响最小。但是，由于此处提供了不同的激光照射图案，从后至前的照射顺序并非严格限制的必要条件。此外，在白内障的案例中，从前向后照射可能更有利，因为激光基本上不能穿透白内障。
图11显示了从虹膜1105的瞳孔边缘1107所看到的晶状体1108。图中有两个照射和/或剖切区域。中部区域1101有高剖切密度模式，如小球体，如1102，直径为0.25到0.75毫米。图中还有外部区域1103，径向切口1104(a)-1104(h)。这些切口作为位于虹膜1105附近的晶状体材料的预切口。在这种情况下，预切放射线可能通过外部应用力而倾向于向外传播至中纬线。这一外力可能是一个机械手或手持仪器，也可以通过插入BBS或其他安全液体造成预切口向外传至中纬线。
图12显示了从虹膜1205的瞳孔边缘1207所看到的晶状体1208。图中显示了一种与图11相似的模式，除了放射形切口1204(a)-1204(h)延伸穿过晶状体中心并且首先被激光切除，以确保切除属性不受任何高密度剖切的干扰，例如球体，例如1202。确保放射形切口已完成，然后在放射形切口之间开创较小的切口，如球体，是目前优选并被认为是有利的。模式11或模式12的纯粹效果是，拥有一个控制区域，能更容易地完成抽吸，因为外围区域放射形切口可能有机会被外力的施加延伸到中纬线。
图13A和图13B分别显示了在同一激光照射图案下的晶状体的侧截面图和顶截面图。图13C提供了晶状体和照射模式的预期视图。因此，显示了晶状体囊1301。显示了一系列椭圆形放射形切口1302(a)至1302(f)，一系列其他不同形状的放射形切口1304(仅此切口进行了编号以使图示清楚)。这些放射形切口在一定程度上可以预见是以切片形式开创的。还显示了一系列圆柱形切口1306(a)至1306(d)。显示了囊切切口1308。
图14A和图14B分别显示了在同一激光照射图案下的晶状体的侧截面图和顶截面图。图14C提供了晶状体和照射模式的预期视图。因此，显示了晶状体囊1401。显示了一系列椭圆形放射形切口1402(a)至1402(f)，一系列球体切口1404(仅此切口进行了编号以使图示清楚)。显示了囊切切口1408。
图15A和图15B分别显示了在同一激光照射图案1508下的晶状体的侧截面图和顶截面图。显示了晶状体囊1501。显示了一个激光照射图案或剖切模式1508，带有纵向1504和横向1505切口的网格模式(如图所示)。这一照射模式导致晶状体切片为一系列细长的长方形条。这些长条的形状大小刚好匹配或比用于摘除切片晶状体材料的抽吸管开口的大小略小一些。因此，网格模式中的长方形条的大小是基于抽吸管开口的大小，目前范围在大约0.4毫米至1毫米之间。匹配网格模式中长方形条的大小的能力，和由照射模式向晶状体传送而创造的晶状体材料的长方形切段的大小，以及抽吸管开口的大小，都安全和有效地提高了在晶状体转换手术中摘取晶状体材料的能力。
图16A和图16B分别显示了在同一激光照射图案1608下的晶状体的侧截面图和顶截面图。显示了晶状体囊1601。显示了一个激光照射图案或剖切模式1608，带有纵向1604和横向1605切口的网格模式(如图所示)。这一照射模式导致晶状体切片为一系列细长的长方形条。这些长条的形状大小刚好匹配或比用于摘除切片晶状体材料的抽吸管开口的大小略小一些。因此，网格模式中的长方形条的大小是基于抽吸管开口的大小，目前范围在大约0.4毫米至1毫米之间。匹配网格模式中长方形条的大小的能力，和由照射模式向晶状体传送而创造的晶状体材料的长方形切段的大小，以及抽吸管开口的大小，都安全和有效地提高了在晶状体转换手术中摘取晶状体材料的能力。此图还进一步表明，分段材料的形状遵循晶状体前囊的形状。
图17A和图17B分别显示了在同一激光照射图案1708下的晶状体的侧截面图和顶截面图。显示了晶状体囊1701。显示了一个激光照射图案或剖切模式1708，带有圆形切口1704和球体类似形状1705的网格类似模式。这一照射模式导致晶状体切片为一系列细长的长方形条。这些长条的形状大小刚好匹配或比用于摘除切片晶状体材料的抽吸管开口的大小略小一些。因此，网格模式中的长方形条的大小是基于抽吸管开口的大小，目前范围在大约0.4毫米至1毫米之间。匹配网格模式中长方形条的大小的能力，和由照射模式向晶状体传送而创造的晶状体材料的长方形切段的大小，以及抽吸管开口的大小，都安全和有效地提高了在晶状体转换手术中摘取晶状体材料的能力。此图还进一步表明，分段材料的形状遵循晶状体前囊的形状。
从上述描述说明来看，本领域技术人员可以很容易地确定本发明的本质特征，同时并未背离其精神和范围，可使本发明拥有各种各样的变化和/或修改以适用于各种用途和条件。
因此，本发明在不背离其精神或本质特征的前提下，可以应用于除开本说明书中披露的其他具体实施方式中。在此描述的具体实施方式仅为说明性质不具备限制性，本发明的范围与其附加的要求相当，并非上述描述说明。

Claims (67)

1.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以软化天然人眼晶状体的系统，该系统包括：
a.产生激光束的医用激光器；
b.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，其包括第一区域和第二区域；
c.所述激光照射图案之第一区域具有不同于所述激光照射图案之第二区域的照射和/或切口密度；
d.其中，当传输到天然人眼晶状体时，第一区域和第二区域的激光照射图案能提供一种具有不同软化度之区域的晶状体。
2.如权利要求1所述的系统，其中，第一区域的照射量比第二区域的照射量更密。
3.如权利要求1所述的系统，其中，第二区域的切口数量比第一区域的切口数量更密。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述的激光照射图案包括创建体积形状的模式。
5.如权利要求4所述的系统，其中，第一区域的体积形状的数量比第二区域的体积形状的数量更密。
6.如权利要求4所述的系统，其中，第二区域的体积形状的数量比第一区域的体积形状的数量更密。
7.如权利要求1所述的系统，其中，第一区域的激光照射图案主要为剖切的体积形状。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述体积形状主要为立方体。
9.如权利要求7所述的系统，其中，所述体积形状主要为管状体。
10.如权利要求7所述的系统，其中，所述体积形状主要为球状体。
11.如权利要求7所述的系统，其中，所述体积形状包括管状体。
12.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以差别化地软化天然人眼晶状体的系统，该系统包括：
a.产生激光束的医用激光器；
b.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，其包括第一、第二和第三区域；
c.第一、第二和第三区域的每一个主要由体积形状构成；
d.第一、第二和第三区域中的至少两个具有不同密度的体积形状；以及
e.其中，当传输到天然人眼晶状体时，第一、第二和第三区域中的至少两个能提供具有不同软化度的晶状体材料。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述的系统包括用于进行囊切的照射图案。
14.如权利要求13所述的系统，其中，第一、第二和第三区域中的至少一个的形状基本上类似于吸出管的形状。
15.如权利要求12所述的系统，其中，第一区域的形状是基于吸出管的。
16.如权利要求12所述的系统，其中，第一区域的照射和/或切口密度大于第二区域的照射和/或切口密度，第二区域的照射和/或切口密度大于第三区域的照射和/或切口密度。
17.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以差别化地软化天然人眼晶状体的系统，该系统包括：
a.产生激光束的医用激光器；
b.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，其包括第一、第二和第三区域；
c.第一、第二和第三区域中的至少两个具有不同照射密度；以及
d.其中，当传输到天然人眼晶状体时，第一、第二和第三区域中的至少两个能提供具有不同软化度的晶状体材料。
18.如权利要求17所述的系统，其中，第一、第二和第三区域中的至少一个的形状基本上类似于吸出管的形状。
19.如权利要求17所述的系统，其中，第一区域的形状是基于吸出管的。
20.如权利要求17所述的系统，其中，所述的系统包括用于进行囊切的照射图案。
21.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案的系统，该系统包括：
a.产生激光束的激光器；
b.与照射图案相关的控制器；
c.照射图案中包括能够在天然人眼晶状体上产生不同照射和/或切口密度的第一区域和第二区域的模式；
d.第一区域对应于用于摘除晶状体材料的吸出针；以及
e.其中，第一区域能提供从眼睛中更安全、更容易地吸出晶状体材料。
22.如权利要求21所述的系统，其中，所述的控制器与囊切的照射图案相关。
23.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案的系统，该系统包括：
a.产生激光束的激光器；
b.与照射图案相关的控制器；以及
c.照射图案中包括一种能够在天然人眼晶状体上提供多个独立球体的模式。
24.如权利要求23所述的模式，其中，所述的照射图案中包括一种能沿天然人眼晶状体的轴提供至少5个独立球体的模式。
25.如权利要求23所述的模式，其中，所述的照射图案中包括一种在基本上整个天然人眼晶状体上都能提供独立球体的模式。
26.如权利要求23所述的模式，其中，所述的照射图案中包括一种能至少部分地围绕一球体而形成一层小泡的模式以及该模式中发送照射的顺序。
27.如权利要求23所述的模式，其中，所述的照射图案中包括一种能进行囊切的模式。
28.如权利要求23所述的模式，其中，所述的照射图案中包括一种能围绕球体形成小泡的模式以及该模式中发送照射的顺序。
29.一种润滑天然人眼晶状体材料、以从眼睛中除去此类材料的系统，该系统包括：
a.产生激光束的激光器；
b.与照射图案相关的控制器；
c.照射图案中包括一种能够在人眼晶状体上提供多个球体的模式；以及
d.在人眼晶状体上如此定位照射图案中的照射，使得在激光束的传输中小泡的形成与球体相关、并为球体的除去提供润滑。
30.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以软化和润滑天然人眼晶状体切片的系统，该系统包括：
a.产生激光束的医用激光器；
b.用于进行囊切的激光照射图案；
c.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案；
d.激光照射图案基本上为多个球体；
e.激光照射图案包括第一区域和第二区域；
f.激光照射图案的第一区域具有不同于激光照射图案之第二区域的照射和/或切口密度；以及
g.其中，当传输到天然人眼晶状体时，激光照射图案的第一区域或激光照射图案的第二区域能提供软化和润滑的晶状体材料，以便于其更容易地除去。
31.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以软化天然人眼晶状体材料的方法，该方法包括：
a.为进行囊切而向天然人眼晶状体囊前部提供激光照射图案；
b.为剖切天然人眼晶状体而提供激光照射图案，该照射图案包括第一区域和第二区域；
c.激光照射图案的第一区域具有不同于激光照射图案之第二区域的照射和/或切口密度；以及
d.在人眼晶状体上对应于第一区域和第二区域创建表观密度的不同区域。
32.如权利要求31所述的方法，其中，第一区域的照射数量比第二区域的照射数量更密。
33.如权利要求31所述的方法，其中，第二区域的照射数量比第一区域的照射数量更密。
34.如权利要求31所述的方法，其中，照射图案中包括创建体积形状的模式。
35.如权利要求34所述的方法，其中，第一区域中体积形状的数量比第二区域中体积形状的数量更密。
36.如权利要求34所述的方法，其中，第二区域中体积形状的数量比第一区域中体积形状的数量更密。
37.如权利要求31所述的方法，其中，第一区域的照射图案主要为剖切的体积形状。
38.如权利要求31所述的方法，其中，所述的体积形状主要为球体。
39.一种差别化地软化天然人眼晶状体、以辅助天然人眼晶状体的摘除和更换的方法，该方法包括：
a.为剖切天然人眼晶状体而向天然人眼晶状体发送激光照射图案，该模式包括第一、第二和第三区域；
b.第一、第二和第三区域中的每一个主要包括若干体积形状；
c.第一、第二和第三区域中的至少两个区域具有不同的体积形状密度；以及
d.对应于第一、第二和第三区域中的至少两个具有不同体积形状密度的区域，创建软化度不同的晶状体材料的区域。
40.如权利要求39所述的方法，其中，该方法包括发送进行囊切的激光照射图案。
41.如权利要求39所述的方法，其中，第一、第二和第三区域中的至少一个的形状基本上类似于吸出管的形状。
42.如权利要求39所述的方法，其中，第一区域的形状是基于吸出管的。
43.如权利要求39所述的方法，其中，第一区域的照射和/或切口密度大于第二区域的照射和/或切口密度，第二区域的照射和/或切口密度大于第三区域的照射和/或切口密度。
44.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以差别化地软化天然人眼晶状体材料的方法，该方法包括：
a.提供产生激光束的医用激光器；
b.发送剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，该照射图案包括第一、第二和第三区域；
c.第一、第二和第三区域中的至少两个区域具有不同的照射密度；以及
d.对应于第一、第二和第三区域中至少两个具有不同照射密度的区域，在人眼晶状体中创建具有不同表观密度的相应区域。
45.如权利要求44所述的方法，其中，相应区域中的至少一个的形状基本上类似于吸出管的形状。
46.一种向眼睛提供激光束照射图案、以便更安全和更便捷地从眼睛中初始吸出晶状体材料的方法，该方法包括：
a.提供产生激光束的激光器，该激光器具有控制器，该控制器与照射图案相关联；
b.照射图案中包括能提供具有不同照射密度的第一区域和第二区域的模式；
c.以如此方式向眼睛发送照射图案，使得创建第一区域和第二区域，其中，第一区域对应于用于除去晶状体材料的吸出针。
47.如权利要求46所述的方法，其中，所述的控制器与囊切的照射图案相关联。
48.一种向人眼天然晶状体提供激光束照射图案的方法，该方法包括：
a.提供产生激光束的激光器；
b.该激光器具有与之相连的控制器，该控制器与照射图案相关联；
c.该照射图案中包括一种在眼睛晶状体中提供多个独立球体的模式；以及
d.向眼睛晶状体发送该照射图案。
49.如权利要求48所述的方法，其中，所述的照射图案中包括一种沿眼睛晶状体的轴提供至少5个独立球体的模式。
50.如权利要求48所述的方法，其中，所述的照射图案中包括一种在基本上整个晶状体中都能提供球体的模式。
51.如权利要求48所述的方法，其中，所述的照射图案中包括一种能至少部分地围绕一球体而形成一层小泡的模式以及该模式中发送照射的顺序。
52.如权利要求48所述的方法，其中，所述的照射图案中包括一种能至少围绕球体之一而形成一层小泡的模式以及该模式中发送照射的顺序。
53.一种在人眼天然晶状体中剖切若干独立球体、以除去天然晶状体的方法，该方法包括：
a.在一包括若干独立球体的照射图案中，向人眼的天然晶状体发送激光束；
b.对应于该照射图案，在人眼的天然晶状体中剖切若干独立的球体；以及
c.从人眼中除去剖切下来的晶状体材料。
54.一种润滑人眼晶状体材料以从眼睛中除去此类材料的方法，该方法包括：
a.在一包括多个球体的照射图案中，向人眼的天然晶状体发送激光束；
b.在人眼的天然晶状体中，将该照射图案中的照射定位到晶状体材料的球体，以在球体上形成小泡并为球体的除去提供润滑；以及
c.除去晶状体材料的球体。
55.一种在天然人眼晶体上提供剖切天然人眼晶状体的激光照射图案、以软化和润滑天然人眼晶状体切片的方法，该方法包括：
a.提供产生激光束的医用激光器；
b.提供进行囊切的激光照射图案；
c.提供剖切天然人眼晶状体的激光照射图案：
i.该激光照射图案主要包括若干球体；
ii该激光照射图案包括第一区域和第二区域；
iii.该激光照射图案的第一区域具有不同于其第二区域的照射和/或切口密度；以及
d.在人眼晶状体中创建软化的和润滑的区域，以方便移出。
56.一种在天然人眼晶状体上提供剖切天然人眼晶状体的激光照射图案、以软化和润滑天然人眼晶状体切片的系统，该系统包括：
a.用于产生激光束的医用激光器；
b.用于进行囊切的激光照射图案；
c.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，其包括第一区域和第二区域；
d.激光照射图案的第一区域具有不同于其第二区域的照射和/或切口密度；以及
e.其中，当发送到天然人眼晶状体时，第一区域和第二区域的照射图案能在晶状体上形成具有不同软化程度的区域。
57.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以差别化地软化天然人眼晶状体的系统，该系统包括：
a.用于产生激光束的医用激光器；
b.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，其包括第一模式和第二模式；
c.第一模式包括在天然人眼晶状体上创建若干径向切口的若干激光照射；
d.第二模式包括创建若干圆柱形切口的若干激光照射；以及
e.其中，所述的圆柱形切口同轴地位于所述径向切口的区域。
58.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以差别化地软化天然人眼晶状体的系统，该系统包括：
a.用于产生激光束的医用激光器；
b.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，其包括第一模式和第二模式；
c.第一模式包括在天然人眼晶状体上创建若干径向切口的若干激光照射，该径向切口具有共同的第一圆心；
d.第二模式包括创建若干圆柱形切口的若干激光照射，该圆柱形切口基本上是同轴的，而且基本上共享共同的第二圆心；以及
e.其中，所述的圆柱形切口同轴地位于所述径向切口的区域，而且第一圆心和第二圆心基本上是吻合的。
59.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以差别化地软化天然人眼晶状体的系统，该系统包括：
a.用于产生激光束的医用激光器；
b.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，其包括第一模式和第二模式；
c.第一模式主要包括在天然人眼晶状体上创建若干径向切口的若干激光照射；
d.第二模式主要包括创建若干圆柱形切口的若干激光照射；以及
e.其中，所述的圆柱形切口位于所述径向切口的区域。
60.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案的方法，该方法包括：
a.提供产生激光束的医用激光器；
b.该激光器具有与之相连的控制器，该控制器具有与之相连的照射图案；
c.该激光照射图案包括一种能在天然人眼晶状体中提供多个基本上为矩形的条棒；以及
d.将该照射图案发送至天然人眼晶状体。
61.如权利要求60所述的方法，其中，所述的照射图案包括一种能提供至少5个基本上独立的条棒的模式。
62.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案的方法，该方法包括：
a.提供产生激光束的医用激光器；
b.该激光器具有与之相连的控制器，该控制器具有与之相连的照射图案；
c.该激光照射图案包括一种能在天然人眼晶状体中提供多个基本上为管形的条棒；以及
d.将该照射图案发送至天然人眼晶状体。
63.如权利要求62所述的方法，其中，所述的照射图案包括一种能提供至少5个基本上独立的条棒的模式。
64.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案的方法，该方法包括：
a.提供产生激光束的医用激光器；
b.该激光器具有与之相连的控制器，该控制器具有与之相连的照射图案；
c.该激光照射图案包括第一激光照射图案和第二激光照射图案；
d.第一模式包括创建若干径向切口的若干激光照射；以及
e.将该照射图案发送至天然人眼晶状体。
65.如权利要求64所述的方法，其中，所述的第二模式创建一圆柱形切口的若干激光照射。
66.如权利要求64所述的方法，其中，所述的第二模式创建一球形切口的若干激光照射。
67.一种在天然人眼晶状体上提供激光照射图案、以差别化地软化天然人眼晶状体的系统，该系统包括：
a.用于产生激光束的医用激光器；
b.用于剖切天然人眼晶状体的激光照射图案，其包括第一模式和第二模式；
c.第一模式包括创建若干圆柱形切口的若干激光照射，该圆柱形切口基本上是同轴的，而且基本上共享共同的圆心；以及
d.第二模式包括在天然人眼晶状体上创建若干径向切口的若干激光照射，该径向切口具有共同的圆心；其中，在最靠近该共同的圆心的那个圆柱形切口所限定的区域中，不存在若干径向切口。
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