CN103501720A - 用激光超声乳化破碎测量晶状体倾斜的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种产生眼睛角膜和晶状体三维图形的方法，该方法包括：用多光切面照射眼睛，基于所述多光切面获得所述眼睛的多切面图像。对于获得的每一个多切面图像执行以下步骤：a）在二维空间中，通过对获得的一个多切面图像进行图像分析和曲线拟合，自动识别眼睛角膜和晶状体前后表面对应的弧；以及，b）通过一个空间切面的已知的位点，确定从二维空间内所述已识别弧中光线追踪回光线的交集，该空间切面包含产生所述获得的多切面图像中的一个的所述光切面，其中所述确定的交集确定出三维曲线弧。

Description

用激光超声乳化破碎测量晶状体倾斜的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种产生眼睛角膜和晶状体三维图形的方法和一种手术修复眼睛的方法。
背景技术
获得最佳超声乳化激光碎片（laser phaco fragmentation）效果包括取得两个相对目标的平衡。第一个相对目标是把大体积的晶状体尽可能地切割成合适的碎片，尤其是晶状体中白内障硬化部分，因此，移除晶状体需要尽可能少地晶状体超声能量和机械操作。必然地，这意味着让切口和晶状体囊尽可能接近，尤其是后囊，对于某些类型的白内障来说，后囊处有一个坚硬、难以去除的“后板（posterior plate）”，如以下文献所提出：1)Kamori,K and Mochiizuki,M,J Cataract Refract Surg.Vol.36,No.1,January,2010,pp.9-12；2)Buratto et al,"Phacoemulsification:Principles and Techniques,"published by SLACK Inc.,Thorofare,NJ。把后板切成碎片给医生带来巨大好处，因为把后板切成小块的机械操作中或者将其运到进行超声乳化的位点的过程中，后囊被破坏的危险降到最低。
第二个相对目标是通过在激光切口最外层的图案和前后囊之间保持一个足够的安全界限，让该过程尽可能安全。该安全界限必须考虑所有的误差来源，包括最重要的误差源，例如：1）测量前后囊位置的误差；2）用波束制导系统放置激光照射的误差。
对于囊切（capsulotomies），需要一种类似的平衡。囊切如一系列独特激光脉冲的叠加环一样切割。环中的脉冲和环间的Z空隙被隔开，这样，发生在每个脉冲处的光致破裂就对产生一个光滑、连续的圆柱切口具有复合效应。如果晶状体前囊的位置在囊切期望的位置上是完全已知的，那么需要一个非常小的边缘高度（small edge height）的圆柱；例如，边缘高度可能差不多是晶状体囊厚度。给圆柱切口一个小边缘高度是有益的，因为其在晶状体囊下或眼睛前房里使气泡的形成最少化。囊下气泡的形成可干扰激光切割，导致囊切不完全切割，而且囊切“按钮（button）”（被移除前囊的圆形区域）和剩余需手工撕裂的晶状体囊之间有残余组织纽带。在激光手术的后面部分，激光横穿气泡来切割部分角膜和晶状体，前房里的气泡就会阻碍或干扰激光。圆柱切口的小边缘高度也减少了手术时间。但是，小边缘高度的需求必须与存在的风险相平衡，存在的风险是，在切割切口时，由于测量晶状体囊位置或定位激光光束的一些小错误，导致一些或全部的切口错过晶状体囊，而在晶状体纤维体中或前房中切割。显然，错过全部或部分晶状体囊需要之后手工撕裂一些或全部囊，这否定了使用激光本身的一些或全部优势，也可能在医生尝试用手工撕裂来连接两部分激光切口以完成囊切时增加前囊撕裂的危险。
角膜切口如LRI，与激光囊切切口一样，具有严格的精度和精确的要求。弧形切口必须深入切割到眼睛（典型角膜500-700μιη厚度的90%），割断角膜是不可取的。另外，由切割引起的散光矫正的度数与切割的深度是有关的。
在白内障手术中获得良好临床成果的另一个因素涉及到囊切的居中。在传统的白内障手术中，医生尽全力将撕囊（capsulorhexis）集中于患者扩大的瞳孔上。需要注意的是，瞳孔用于居中是因为瞳孔对于医生来说是唯一现成的、显眼可用的标志。在白内障晶体被移除后，lOL放置于囊中，因此lOL的视神经尽可能集中在撕囊上，如图1所示。相对于眼睛轴，在撕囊上集中lOL的视神经帮助阻止lOL倾斜，因为晶状体前囊的边缘粘附在视神经的外表，且随着时间的推移变成纤维。对于集中糟糕的lOL，囊边缘可能一部分在lOL的视神经上，一部分不在lOL的视神经上，而且纤维化会使IOL的一边比另一边凸出，导致晶状体倾斜，lOL在视网膜形成的图像上的畸变增加。
尽管上述lOL居中的方法被广泛运用，但在白内障手术后具有在眼睛视轴中频繁移动的缺点。移动是因为尽管眼睛视轴通常很近的经过未扩大瞳孔中心，但瞳孔一般会不对称地扩大一些，扩大的瞳孔中心相对于未扩大瞳孔是偏离的，这种偏离视轴在Merchea,et al,Invest Ophthalmol Vis Sci2005;46:E-Abstract4357中描述过。因此，IOL关于原始眼睛视轴来说同样地偏离了中心，角膜的视轴和偏离中心的IOL位置的未对准引起角膜和偏离中心IOL形成的图像中畸变增加，从而减少了患者的视敏度。
为了在角膜和晶状体中放置激光切口，需要确定角膜和晶状体前后表面的位置和形状。传统的激光白内障手术中，依靠内置于激光系统里的成像装置或生物计量装置来完成。通常来说，这些装置是基于OCT（光学相干断层成像术）的，如Maxine Lipner描述的，"What's ahead Femto technologychanging the cataract landscape",EyeWorld,Vol.13,No.33,March24,2011,p.19，或者，美国专利2010/0022995公布的a Scheimpflug camera-basedimaging system，其中的全部内容在此以参考的方式并入。这样的系统获得眼睛的纵切面图像；每一个图像都用一个垂直面照射光线来捕获角膜和晶状体交集的位置，该光线通常穿过眼睛直径，例如，包含眼睛的视轴。瞳孔的位置可以从相同的图像中找到，或者，在直接指向眼睛的具有已知位置和光学性质的单独眼睛的帮助下找到。单个纵切面图像可能允许激光的使用者把囊切的位置、激光乳化破碎图形和角膜切口作为目标，其方法是用电脑鼠标或其他定位设备来操作软件标线叠加到纵切面图像上，如图2所示。这一方法强迫医生中断手术来执行上述用手工设置各种位置为目标这一耗时任务。由于人工处理图像和标线操作的固有性质，当医生运用该方法选择激光超声乳化碎片图形以及囊切的位置和大小时缺乏可重复性。由于该方法依赖于医生准确判断轻微模糊图像中角膜和晶状体前后表面位置的能力，为了得到一个最优的折衷方案需要权衡是切掉离角膜非常近的碎片图形还是仍然保留一个足够安全的边缘，所以该方法并不理想。而且，如果晶状体的视轴关于激光轴倾斜，当一个纵切面图像穿过由激光轴和倾斜的晶状体定义的平面时，该倾斜是可见的，但是，在纵切面图像垂直于该平面中，没有倾斜可以看见，之后将会进行详细阐述。因此，如果一个激光超声乳化碎裂图形放置于单个纵切面图像的基础上，就没有办法来保证倾斜得到很好的考虑。倾斜的存在可能引起碎裂图形，该碎裂图形似乎在特殊纵切面图像中“适合”进入晶状体，当在实际图形中，扩展晶状体外部边界，例如，当考虑到倾斜晶状体完整的三维形状，该图形将切穿晶状体囊。
或者，在传统的激光白内障手术中，纵切面图像或图像在激光定义的坐标系统中可以自动处理来找到代表角膜和晶状体弯曲的前后表面的边缘位置。这一自动处理的例子可以在美国临时专利61/228,506和61/455,178，美国专利2010/0004641和2010/0022995中找到，其中的全部内容在此以参考的方式并入。如果对眼睛四个光学表面里特定的一个表面边缘点运用曲线数值拟合技术，例如使用随机抽样一致性曲线拟合算法（详见Peihua Liand Xianzhe Ma,"Robust Acoustic Source Localization with TDOA BasedRANSAC Algorithm",in Emerging Intelligent Computing Technology andApplications,edited by De-Shuang Huang et al,Springer-Verlag,Berlin,2009），纵切面图像中表面位置的数学表达式可以被建立。通过重复该过程，在圆弧的形式中，四个表面中每一个表面的二维数学表达式都可以获得，如图3所示。（需要注意的是，这里的“弧”必须是基本恒定曲率半径的曲线。然而，在我们使用中，弧可能涉及到椭圆的一部分，抛物线的一部分等。）尽管没有展示出，但瞳孔位置也可以从纵切面图像或从指向眼睛的眼睛加上位于瞳孔中心处用激光系统居中的囊切图像自动推导出来。
上述计算机图像处理和曲线拟合对手工方法加以改进，角膜和晶状体前后表面的位置可以被更加准确和可重复的找到，激光碎裂图形和晶状体囊间必要的安全界限可以通过软件自动、精确地加强。尽管该方法具有上述提到的优势，但仍然有晶状体倾斜的问题。另外，如下文所说，该方法的自动和手工版本都因为晶状体倾斜具有很大误差。
在上述提到的方法中，必然地，由于定位类型的局限性，激光囊切的位置仍在瞳孔的中心。所有上述方法，包括眼睛单个平面切面图像，具有晶状体相对于激光视轴倾斜的可能性。但仍有可以替代的方法，如美国临时专利61/228,506和61/455,178，美国专利出版物2010/0004641和2010/0022995公开的内容，该方法是利用眼睛两个或两个以上纵切面图像或接近纵切面图像来修复眼睛有限的3D模型，但同样具有未明确考虑晶状体倾斜的问题。该倾斜可能是由于激光系统连接到眼睛有轻微的偏离中心。（激光系统必须“连接”到眼睛来保持眼睛固定，确保眼睛在激光坐标系统和激光内置测量系统里处于已知的位置和方向。）其通常是通过放置一个特殊设计的负压吸引圆环在眼睛的角膜边缘上或角膜边缘附近来完成的。该负压吸引环用一种严格的、规定的方式连接或固定在激光上，用于让眼睛相对于激光保持在一个固定的位置。如图4A-B所示，如果该负压吸引环不对称运用，如，相对于角膜边缘的中心来居中，那么眼睛通过连接装置就会相对于激光轴倾斜一个角度固定。
如图5A-C所示，一个三维的照射图案基于如图5A所示的单个眼睛纵切面图像，放于一个三维表示的晶状体中。图5A-C中需要注意的是，晶状体囊包裹的晶状体是灰色的，照射图案是粉红的。如图5A所示，在这一视图中，照射图案似乎很适合晶状体囊。但是，当晶状体和插入的照射图案绕着Z轴旋转45°(如图5B)或90°(如图5C)时，照射图案显然并不完全适合晶状体囊。因此，基于激光超声乳化碎裂图形放置在眼睛单个纵切面图像上可能会导致这种放置的误差。因此，为了确保照射图案完全适合晶状体囊，有必要知道晶状体的三维几何体，尤其是晶状体相对于激光轴和生物计量系统倾斜的角度。尽管没有展示出，但基于眼睛单个纵切面图像的囊切或LRI的放置存在类似的问题。
图5A-C举例说明了存在的一般问题，为了在角膜上放置激光切口或切割一个最小边缘高度的激光囊切或在晶状体中切割激光超声乳化碎裂图形，必须知道靶组织的三维形状和位置。为了解决这个问题，需要知道靶组织三维形状和位置的精确测定，和晶状体相对于激光和生物测量系统的倾斜度以适当居中囊切，适当安置晶状体中的激光超声乳化碎裂图形，正确放置角膜中的角膜切口，留一个适当的安全边界来防止对附近组织的损害。
发明内容
本发明关注的一个方面是生成眼睛角膜和晶状体三维图形的方法。该方法包括：用多光切面照射眼睛，基于所述多光切面获得所述眼睛的多切面图像。对于获得的每一个多切面图像执行以下步骤：
a）在二维空间中，通过对获得的一个多切面图像进行图像分析和曲线拟合，自动识别眼睛前后角膜和晶状体表面对应的弧；
b）通过一个空间切面的已知的位点确定用于往回追溯在二维空间内所述已识别弧的光线的交集，该空间切面包含产生所述获得的多切面图像中的一个的所述光切面，其中所述确定的交集确定出三维曲线弧。
本发明关注的第二个方面是手术治疗眼睛包括生成眼睛角膜和晶状体三维图形的方法。该方法生成眼睛角膜和晶状体的三维图形，该方法包括：用多光切面照射眼睛，基于所述多光切面获得所述眼睛的多切面图像。对于获得的每一个多切面图像执行以下步骤：
在二维空间中，通过对获得的一个多切面图像进行图像分析和曲线拟合，自动识别眼睛角膜和晶状体前后表面对应的弧；
通过一个空间切面的已知的位点确定用于往回追溯在二维空间内所述已识别弧的光线的交集，该空间切面包含产生所述获得的多切面图像中的一个的所述光切面，其中所述确定的交集确定出三维曲线弧；
根据所述一个多切面图像和所述确定的光线交集，确定所述一个多切面图像弧的坐标。该方法进一步包括基于所述三维弧线拟合为所述三维图形，重建所述角膜前后表面和所述晶状体前后表面的三维图形。手术修复眼睛的方法进一步包括根据所述角膜和所述晶状体重建的三维图形，在所述眼睛中形成切口。
本发明从一个或多个方面考虑了眼睛角膜和晶状体角定位的平衡。
附图说明
此处包含的附图与上述发明内容和下述具体实施方式一起，是说明书的组成部分，用于说明本发明的特征。附图中：
图1是IOL放于囊中使IOL的视神经集中于撕囊的示意图；
图2是软件标线叠加到图像上的眼睛示意图；
图3是用把圆弧叠加到纵切面图像方式的晶状体和角膜表面的二维数学表达式来表示的眼睛示意图。
图4A-B是眼睛通过负压吸引环连接的位置的两个不同的实施例示意图，其中，该连接导致（A）在眼睛中无倾斜的固定（B）关于激光轴倾斜一个角度固定；
图5A-C是一个三维照射图案基于眼睛单个纵切面图像，放于晶状体三维图像中的示意图，其中，图5A-C是晶状体关于Z轴不同的角定位；
图6是根据本发明重建角膜和晶状体三维模型这一过程的实施例示意图；
图7是图6中重建过程的流程图；
图8是根据本发明，用多切面图像重建角膜和晶状体三维模型这一过程的示意图，其中，角膜前表面的建模有两种方式：球面和用尼克泽尔多项展开式定义的表面。
具体实施方式
依照本发明，当获得两个或两个以上眼睛纵切面图像（longitudinalsectional images）时，由于每个纵切面图像的数学特性，通过运用最小二乘法，从球体数学表达式对应的每个图像曲线拟合（curve fitting）边缘点，一个光学表面的位置（角膜或晶状体前后表面）就可以产生一个三维表面模型。重复这一过程依据最适合的球面或其他合适的表面数学表达式，例如用泽尔尼克多项式展开（Zernike polynomial expansion）来建模的表面，获得每个角膜或晶状体前后表面的数学表达式。
参见图6和7，特定流程200是在相机（camera）和激光定义的坐标系统中重建角膜和晶状体三维模型。在图6的情况下，只有眼睛的单个纵切面图像用于显示简单。但是，根据本发明，两个或两个以上纵切面图像要求建立角膜和晶状体的三维图形。参见图6，眼睛的纵切面用光纵向片状切面（a longitudinal sheet of light）100照射，其通常是由光源（未画出）产生，例如美国临时专利61/455,178.。光100从眼睛角膜和晶状体分散，再回到相机（未画出）。眼睛纵切面图像由图7中的相机经流程204获得，并保存于与相机通讯的处理器（未画出）中。
图7中的流程206、208、210和212，四个二维曲线通过分析和曲线拟合从获得的纵切面图像中自动识别。这四个曲线同图3中显示的曲线一样，其中两个相当于角膜的前后表面，另两个相当于晶状体的前后表面。
上述过程在214,216等流程中都会重复额外的n-1次，其中，n≥1。也就是说，该过程重复n-1个附加纵切面图像来获得流程204.最后是获得n套四个二维曲线，其中，每一个曲线由参数Ay表示，其中，i=1,...n，j=1,2,3,4。该曲线Ajj保存在处理器稍后处理的内存中。
下一步，从角膜的前表面开始进行表面到表面的光线追踪（ray tracing），j=1，经流程218、220和222。对于角膜的前表面，在每一个二维曲线AM(i=1,...n)前表面间进行光线追踪，光线从眼睛图像平面开始，追踪其穿过眼睛视角面的路线，根据折射频率视角面在该光线向里折射的位置。下一步，确定该光线穿过关于光线追踪的曲线AM对应的纵切光面U的位置。（由于角膜前表面是最前的视角面，角膜前表面在到达U的途中不穿过其余视角面，但是，从其余视角面中的光线在其到达U的途中会折射到一个或多个视角面中。）光线与平面U的交叉确定了三维空间中三维弧线CM。需要注意的是，三维空间是正在被测量的眼睛所占空间的三维体积。每一个纵切面图像I和平面U重复该过程，其中，i=1,...n。于是曲线CM,i=1,...n拟合一个三维图形S-i，流程228。这种拟合包括用曲线CM，i=1...n1来建立视角面的图形S-i,该图形是从视角面对应的每一个纵切面中建立同时拟合所有曲线CM的最好球形（或者像泽尔尼克多项式扩展的其他图形）。
参见图7，上述光线追踪和拟合过程222和228在其余表面重复,j=2,3,4,对应于角膜的后表面（G=2），晶状体的前表面(j=3)和晶状体的后表面(j=4)。三维表面Sj,j=1...4,在由激光和眼睛系统定义的三维坐标系统中，真眼所占空间的精确三维体积中，表示眼睛的数学模型。
需要注意的是，角膜和晶状体前后表面被建模成球体的实施例中，两个纵切面图像要满足角膜和晶状体三维图形重建的要求。如果要获得和处理多于两个的纵切面图像，将会产生更准确三维几何体的重建。或者，两个或两个以上纵表面可与其余三维几何体一起使用，如泽尔尼克多项式中描述的（详见Chapter26,"Zernike Polynomials",in The Handbook of Formulasand Tables for Signal Processing,Ed.Alexander Poularikas,CRC Press,BocaRaton,1999），通常用在眼科学描述晶状体和角膜折射性能，用于修复角膜和晶状体表面。
参见图8，流程200，角膜和晶状体模型球前后表面的重建来自眼睛多纵切面图像，并用自动图像和图像数值分析识别二维弧表面和光线追踪，用于在激光/生物计量系统坐标中沿着角膜和晶状体表面的弧找到三维坐标点。角膜前表面的泽尔尼克分解使用相同的数据也显示了出来。
需要注意的是，图8用于示意角膜和晶状体前后表面的三维模型是怎样由光纵平面和离轴相机创建的使用图像来重建，例如，沙伊姆弗勒相机（a Scheimpflug camera）。从光学相干断层成像术（OCT）中获得的纵切面图像具有类似的流程。在本实施例中，光线追踪流程反而不需要，上述二维弧Ay通过比例调整纵切面图像的坐标系统直接转换为三维空间弧线C，再到扫描眼睛中的三维体积的规模。另外，OCT方法相当于上述关于图6-7的描述。
以另一个方式来说明，沿着OCT图像中角膜和晶状体前后表面弧形的Z位置的点是来自OCT测量方法合并的时域或频域信息；X轴和Y轴来自已知位置，并关于OCT和激光坐标系统指向OCT扫描方向。一旦坐标轴在1）OCT和激光坐标系统中，或者2）角膜和晶状体前后表面大量已知点坐标的数学描述是已知的，两个或两个以上不一致扫描足以让表面成球状模型。（不一致是指扫描定向穿过眼睛，例如照射的纵切面扫描必须以一个非零的双面角互相交叉。理想情况下，对于两个扫描重建，纵切面扫描互相垂直。对于两个以上的扫描，让扫描关于眼睛视轴以等角旋转是高效的。如果使用的是互相平行的纵切面，就应该穿过眼睛的直径来隔开。例如，四个扫描可能被处理使得扫描能交叉眼睛的横切面形成“井（tic tac toe）”字图形。重要一点是尽可能多的抽样检查眼睛的横切面。）再一次，两个以上的一致扫描会考虑到更准确的三维几何体的重建。同样的，与上述示例类似，如果不只运用三维表面，更多复杂表面，如泽尔尼克多项式中描述的三维几何体，可以为角膜和晶状体表面导出。OCT具有制作非平面扫描的能力，例如圆形扫描产生眼睛的圆柱面。
角膜和晶状体前后三维表面模型同样可以来自各种非平面扫描。一个例子是形成眼睛一系列同轴圆柱面，从这些面中得到角膜和晶状体前后表面的模型。单个螺旋扫描也提供角膜和晶状体表面充足的信息来创建表面精确复杂的几何模型。再一次，照射面选择的定向原则是纵切面和眼睛横切面的交集可尽可能覆盖横切面，而不管纵切面形状。这种原则提供最大量信息来精确重建视角面的三维图形。
在说明书中详细描述的各种方法中，建立角膜和晶状体前后表面的数学三维模型。眼睛瞳孔的位置也可以被找到。三维模型可以用于在眼睛视轴上准确居中囊切。其可以由多种方式来完成。如果使用球状三维模型，每个球面将会用四个参数来描述：1、球的曲率半径，2-4、球的曲率中心的三个坐标。在一个理想的眼睛中，四个曲率中心会沿眼睛的视轴下降。然而，在实际眼睛中，曲率中心可能稍微偏离一行下降，眼睛视轴最佳推算是一条尽可能近的穿过四个曲率中心的线，例如，通过四个曲率中心线的最小二乘法拟合。该线与角膜前表面的交集将提供激光囊切的目标中心。如果使用这一囊切居中过程，且如果IOL放置于囊切中心，眼睛视轴通常由于IOL轴的未对准和角膜轴最小化而被保存和产生畸变。
在偶尔情况下，成像数据没有足够高的质量可以使一个或多个晶状体或角膜表面的曲率半径准确确定。该问题更常发生在晶状体后表面，因为测量该表面有穿过其余表面和穿过白内障模糊性能的需求。在这种情况下，眼睛视轴的最佳估算是发现足够高质量的可用数据来使用表面。只要两个或两个以上的曲率中心和至少一个晶状体表面可用，就能对眼睛的视轴进行一个合理准确的估算。（两个角膜曲率中心通常紧挨着，只用这两点来界定眼睛视轴是不够准确的。）
对于大多数眼睛来说，直径5-6mm的中央圆形区域紧跟着一个球形，且球形模型的使用是简单和方便的，那么其余角膜和晶状体表面的三维几何形式也可以被利用。如果使用其余几何形式，如基于泽尔尼克多项式或其他多项式的三维表面，那么等效的球形曲率中心几何形式必须用于代替球形的曲率中心。使用这种代替，仍然可以遵循上述方法。
一旦囊切的中心做了选择，囊切直径圆柱的交集就以选定的眼睛视轴为中心，且角膜前表面提供理想激光囊切模式的三维轨迹。通常，如果眼睛连接一些非中心的点，理想的囊切将关于垂直于激光轴的平面倾斜。如果晶状体放射不对称，三维轨迹可能会更复杂。激光的光线导向系统应该跟随理想囊切模式的三维轨迹。根据上述优势，在这个过程完成时，囊切的边缘高度就很小了。
角膜和晶状体前后表面的三维模型也提供一种方法来优化晶状体囊边界内的激光超声乳化碎裂图形，即使眼睛关于激光轴是倾斜的。如果要得到一个特定几何的碎裂图形，例如饼图和圆柱、一系列同心圆柱体，是由一系列光线“刀片”分割的，该图形可以被定义来适合在晶状体边界内。通常，该图形是以瞳孔为中心，其可以通过多个纵切面图像的分析或通过激光/生物计量系统的坐标系统中已知位置和指向的单独眼睛来找到。该图形必须在瞳孔中，因为激光不能在虹膜后切割还不损坏虹膜。通常会含有一个小的安全界限(0.1-0.5mm)来避免压缩瞳孔；因此，碎裂图形的直径不大于瞳孔直径减去安全界限。角膜和晶状体前后表面的三维几何可以用于限制该图形前后范围；0.25到1mm的安全界限又需要允许生物计量测量的不精确和激光点误差的产生。
激光超声乳化碎裂图形的其他类型可以自定义来适合在囊的边界内，同上，在该图形最外范围和晶状体囊间留一个最小的安全界限来允许晶状体尽可能多的裂解产生，理由如上。
用类似的方法来定义角膜切口。LRI（角膜缘松懈切口）或AK（散光角膜切割术）切口是弧形切口，通常放于完全处理对，用散光校正所需要的度数选择角度对应的弧（通常30到90°）。切口的深度通常是切口处角膜厚度的80-90%。由于角膜厚度不是相同的，确定角膜前表面位置特别重要。在切割LRI或AK切口过程中，激光的理想轨迹应该从远处角膜后表面上需要的剩余角膜厚度处开始，跟随角膜前表面的形状运行。
还可以对上述具体实施例在未脱离有关各种发明技术的基础上进行改进。因此，本发明不限于揭露的特殊实施例，但关于本发明的思想和内容的修改同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (40)

1.一种生成眼睛角膜和晶状体三维图形的方法，该方法包括：
用多光切面照射眼睛；
基于所述多光切面获得所述眼睛的多切面图像；
对于获得的每一个多切面图像执行以下步骤：
在二维空间中，通过对所述获得的一个多切面图像进行图像分析和曲线拟合，自动识别所述眼睛角膜和晶状体前后表面对应的弧；
通过一个空间切面的已知的位点，确定从二维空间内所述已识别弧中光线追踪回光线的交集，该空间切面包含产生所述获得的多切面图像中的一个的所述光切面，其中所述确定的交集确定出三维曲线弧；
基于将所述三维曲线弧拟合为三维图形，重建所述角膜前后表面和所述晶状体前后表面的三维图形。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光切面是光纵向片状切面。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述光切面是非平面状的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述光切面是圆柱形的。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述光切面是通过螺旋扫描产生的。
6.一种手术修复眼睛的方法，该方法包括：
生成眼睛角膜和晶状体的三维图形，该方法包括：
用多光切面照射眼睛；
基于所述多光切面获得所述眼睛的多切面图像；
对于获得的每一个多切面图像执行以下步骤：
在二维空间中，通过对获得的一个多切面图像进行图像分析和曲线拟合，自动识别眼睛角膜和晶状体前后表面对应的弧；
通过一个空间切面的已知的位点，确定从二维空间内所述已识别弧中光线追踪回光线的交集，该空间切面包含产生所述获得的多切面图像中的一个的所述光切面，其中所述确定的交集确定出三维曲线弧；
根据所述一个多切面图像和所述确定的光线交集，确定所述一个多切面图像弧的坐标；
基于将所述三维曲线弧拟合为三维图形，重建所述角膜前后表面和所述晶状体前后表面的三维图形；
根据所述角膜和所述晶状体重建的三维图形，在所述眼睛中形成切口。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述形成切口被作为囊切的一部分。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括根据所述角膜重建的三维图形，居中所述囊切。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括根据所述晶状体重建的三维图形，居中所述囊切。
10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括根据所述晶状体重建的三维图形，居中所述囊切，其中所述居中包括：
建立三维模型以确定所述角膜和晶状体前后表面至少两个面的曲率中心；
从所述确定的曲率中心坐标中计算一条直线；
确定所述直线与所述角膜前表面相交的点；
根据所述确定的点在所述囊切上居中IOL。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述三维模型是球状三维模型。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述三维模型是基于泽尼克多项式或其等同项的三维表面。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述曲率中心中的一个至少与所述晶状体前后表面中的一个相关。
14.根据权利要求6所述的方法，其中所述形成切口是基于优化所述眼睛晶状体囊边界内的激光超声乳化碎片图形，即使所述眼睛相对于产生所述超声乳化碎裂图形的激光轴是倾斜的。
15.根据权利要求6所述的方法，其中所述形成切口包括形成角膜切口。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述角膜切口选自由角膜缘松懈切口和散光角膜切开术切口组成的组。
17.根据权利要求6所述的方法，其中所述光切面是光纵向片状切面。
18.根据权利要求6所述的方法，其中所述光切面是非平面状的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述光切面是圆柱形的。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述光切面是通过螺旋扫描产生的。
21.一种产生眼睛角膜和晶状体三维图形的方法，其中包括：
用多光切面照射眼睛；
基于所述多光切面获得所述眼睛的多切面图像；
对于获得的每一个多切面图像执行以下步骤：
在二维空间中，通过对获得的一个多切面图像进行图像分析和曲线拟合，自动识别眼睛角膜和晶状体前后表面对应的弧；
通过一个空间切面的已知的位点，确定从二维空间内所述已识别弧中光线追踪回光线的交集，该空间切面包含产生所述获得的多切面图像中的一个的所述光切面，其中所述确定的交集确定出三维曲线弧；
基于将所述三维曲线弧拟合为三维图形，重建所述角膜前后表面和所述晶状体前后表面的三维图形。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述光切面是光纵向片状切面。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述光切面是非平面状的。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述光切面是圆柱形的。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述光切面是通过螺旋扫描产生的。
26.一种手术修复眼睛的方法，其中包括：
用多光切面照射眼睛；
基于所述多光切面获得所述眼睛的多切面图像；
对于获得的每一个多切面图像执行以下步骤：
在二维空间中，通过对获得的一个多切面图像进行图像分析和曲线拟合，自动识别眼睛前后角膜和晶状体表面对应的弧；
通过比例将所述获得的多切面图像的坐标系统调整为所述眼睛的已扫描体积的坐标系统，直接把所述弧转换为三维曲线弧；
基于所述三维曲线弧拟合为三维图形，重建所述角膜前后表面和所述晶状体前后表面的三维图形；
根据所述角膜和所述晶状体重建的三维图形，在所述眼睛中形成切口。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述形成切口被作为囊切的一部分。
28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括根据所述角膜重建的三维图形，居中所述囊切。
29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括根据所述晶状体重建的三维图形，居中所述囊切。
30.根据权利要求27所述的方法，进一步包括根据所述晶状体重建的三维图形，居中所述囊切，其中，所述居中包括：
建立三维模型以确定所述角膜和晶状体前后表面至少两个面的曲率中心；
从所述确定的曲率中心坐标中计算一条直线；
确定所述直线与所述角膜前表面相交的点；
根据所述确定的点在所述囊切上居中IOL。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述三维模型是球状三维模型。
32.根据权利要求30所述的方法，其中所述三维模型是基于泽尼克多项式或其等同式的三维表面。
33.根据权利要求30所述的方法，其中所述曲率中心中的一个至少于所述角膜前后表面中的一个相关。
34.根据权利要求26所述的方法，其中所述形成切口是基于优化所述眼睛晶状体囊边界中的激光超声乳化碎裂图形的，即使所述眼睛关于产生超声乳化碎裂图形的激光轴是倾斜的。
35.根据权利要求26所述的方法，其中所述形成切口包括形成角膜切口。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述角膜切口选自由角膜缘松懈切口和散光角膜切开术切口组成的组。
37.根据权利要求26所述的方法，其中所述光切面是光纵向片状切面。
38.根据权利要求26所述的方法，其中所述光切面是非平面状的。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述光切面是圆柱形的。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述光切面是通过螺旋扫描产生的。
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