[发明专利]使用位置-定向分析的用于眼科对接的基于成像的引导系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请在35USC§119下要求于2011年8月26日提交的美国申请序列号No.13/218,628的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本专利文献涉及用于眼科对接的系统和技术。更具体地，本专利文献涉及提供基于位置-定向分析以将眼科系统对接至患者的眼的基于成像的引导系统的系统和方法。

背景技术

激光外科系统的广泛引入和接受使眼科应用进入精度和控制的新纪元。实现这一高度控制的关键之一在于眼相对于激光外科系统的固定化。在许多设备中，通过将患者接口固定至激光器的物镜并在随后将其对接至眼（通常通过真空抽吸）来执行这一固定化。在其他系统中，患者接口的一部分对接至眼，另一部分对接至物镜，随后外科医生将两部分轻柔地对准和锁定在一起。

这些系统的精度和可用性的一个因素依赖于患者接口在中心位置对接至眼。这一中心对接或居中能够将激光系统物镜的光轴与眼的光轴对准。由于激光束典型地相对于物镜的光轴被引导和控制，因此通过居中对接实现的眼光轴与物镜光轴的对准能够实现激光束在眼内的高度控制。

然而，出于诸多原因，与诸如瞳孔或角膜缘的眼可见结构的居中对接通常是有挑战性的。患者经常会在对接期间（甚至是违背他们自己意愿地）移动他们的眼睛。同样，即便患者接口在对接程序开始时相对于眼居中，眼球也会由于与眼接触后患者接口施加的压力而在对接期间向一侧转动。进一步地，眼结构的形状可能会是椭圆形或具有一定程度的不规则性。另外，角膜缘和瞳孔通常不是同心的。在这些典型情况下，眼中心无法被完整地良好定义：例如，患者接口相对于瞳孔居中并不会使其相对于角膜缘居中。

在用于白内障手术的系统中会产生另外一层的复杂性。白内障程序的目标是晶状体，但由于晶状体是内眼结构并且实质上透明，因此可见性受限。此外，晶状体通常不与包括角膜缘和瞳孔的眼可见结构同心。由于所有这些原因，患者接口相对于可见性有限的晶状体居中是困难的。如果代替地将患者接口相对于可见角膜缘居中，则很可能导致接口与可见性有限的内部晶状体的未对准。在此情况下，在白内障手术期间激光束将与角膜缘对准并对接的患者接口的中心作为基准的情况下，激光束可能偏离作为白内障手术目标的晶状体的中心。

晶状体偏心的原因很多。在许多眼中，晶状体在解剖学上就是偏心的。此外，由于晶状体仅由软性睫状肌保持就位，因此对接的压力也会将晶状体推向一侧或使其倾斜。

某些系统通过尝试将患者接口与晶状体而非可见瞳孔对准来补偿晶状体的偏心。然而，晶状体的透明性使得外科医生难以确定晶状体的精确位置和倾斜并相应地对准患者接口。

某些系统利用成像系统成像晶状体以辅助患者接口的对准。然而，这类成像系统的使用也会遇到问题。

发明内容

一种视频成像系统或视频显微镜可被用于辅助患者接口的对准并由此辅助对接。然而，视频显微镜主要用于成像眼的可见结构（诸如，角膜缘和瞳孔，并且可能无法成像和评估作为眼内部基本透明结构的晶状体的定向。使用光学相干断层摄影术（OCT）系统代替视频显微镜具有OCT成像系统能够有效成像晶状体的优点。然而，OCT成像处理典型地较慢并且无法提供快到足以用于对接处理的图像。

一种加速OCT成像处理的方法是仅选择性地成像目标晶状体，由此以更快的速率生成图像。例子包括仅沿着相对于光轴横向的一维扫描线或圆而非整个二维来成像晶状体的扫描OCT系统。这些扫描OCT成像系统由于仅捕捉有限或选定的成像信息而能够以更快的速率生成图像。然而仅获取有限成像信息会在尝试将患者接口相对于眼未对准晶状体居中时遇到如下描述的其他类型的挑战。

晶状体会以不同的方式相对于成像系统并由此与患者接口(PI)的光轴未对准。晶状体光轴会相对于PI光轴倾斜，并且晶状体的中心会相对于PI光轴移位或位移。外科医生可以分析OCT图像并执行补偿晶状体移位和晶状体倾斜的补偿动作以将患者接口对准晶状体。

为了这些这两类补偿动作，外科医生需要从晶状体的OCT图像中分开标识移位和倾斜。然而，快速扫描OCT系统提供的有限成像信息典型地重叠有关该移位和倾斜的信息。因此，在使用扫描OCT成像系统时，外科医生通过尝试头脑分析扫描OCT图像以分离晶状体的移位和倾斜来开始对接处理。

在这一分离尝试期间，外科医生需要确定以相对应PI光轴的特定方向移位晶状体特定距离并相对于PI光轴在特定方式上倾斜晶状体特定角度。

一旦移位与倾斜分开，外科医生还需要确定激光系统的台架进行移位补偿移动的方向和幅度并相应地移动台架。