眼睛建模方法和器械的制作方法
【專利說明】眼睛建模方法和器械
[0001]本申請是申請日為2010年3月26日、名稱為“眼睛建模方法和器械”的中國專利申請2010800189988的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]在此描述的技術(shù)涉及眼睛建模(ocular modeling) ο
【背景技術(shù)】
[0003]眼科程序通常改變眼睛的一個或更多結(jié)構(gòu)，例如角膜、晶狀體或視網(wǎng)膜。有些程序包括移除或代替眼睛的一個或更多結(jié)構(gòu)，或者增加植入體。例如，晶狀體置換手術(shù)包括移除患者現(xiàn)有的晶狀體，并且以新晶狀體代替現(xiàn)有晶狀體。有些程序，例如激光視力矯正手術(shù)不移除或替換患者眼睛的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，或者向眼睛增加植入體，而是使現(xiàn)有結(jié)構(gòu)再成形。不管是進行改變類型(例如移除、替換、插入或變更)，眼睛的光學性能都通過眼睛結(jié)構(gòu)的變更而變更。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]依照在此參考附加權(quán)利要求描述的技術(shù)的某些方面，描述這樣的器械和方法，從而促進眼睛的一個或更多結(jié)構(gòu)的建模。該結(jié)構(gòu)可為眼睛的角膜、晶狀體或任何其他結(jié)構(gòu)。
[0005]依照本發(fā)明，提供一種為眼睛的晶狀體建模的方法，該方法包含:
[0006]測量眼睛角膜的前形狀；
[0007]確定眼睛的角膜的至少一個參數(shù)的直接光學測量值，以及眼睛的晶狀體的至少一個參數(shù)的直接光學測量值；
[0008]確定角膜的折射率；
[0009]修正光學測量值，從而考慮直接光學測量值上的角膜折射率影響；
[0010]測量眼睛的像差；
[0011]通過合并修正的測量值和像差計算晶狀體的折射率；以及
[0012]進一步修正晶狀體的光學測量值，從而考慮直接光學測量值上的晶狀體折射率影響。
[0013]可使用形狀層析法或干涉法(topography or interferometery)做直接光學測量。
[0014]優(yōu)選，眼睛角膜的至少一個參數(shù)包含以下至少一個參數(shù):即角膜厚度、后角膜形狀、以及從角膜的后面至晶狀體的前面的距離，并且眼睛晶狀體的至少一個參數(shù)包含以下至少一個參數(shù):即前晶狀體形狀、后晶狀體形狀、晶狀體厚度、以及從晶狀體的后面至視網(wǎng)膜的距離。可使用折射計確定角膜的折射率(折射率)。
[0015]優(yōu)選，通過合并眼睛角膜的直接光學測量值確定角膜的折射率?？墒褂谜凵溆嫓y量像差?？赏ㄟ^使晶狀體的復合折射率和晶狀體的光學測量值與眼睛的總復合折射或總復合像差匹配，計算晶狀體的折射率。
[0016]直接光學測量值可進一步包含在無晶狀體情況下的總的眼睛折射和像差，總的水體積；或者晶狀體囊和前房中有流體時的總折射和像差。直接光學測量值可進一步包含從角膜的后面至眼睛的視網(wǎng)膜的距離，在沒有眼睛晶狀體的情況下測量該距離。直接光學測量值可進一步包含水的體積。直接光學測量值可進一步包含眼睛的像差和從角膜后面至視網(wǎng)膜的距離，其為沒有眼睛晶狀體的情況下，在晶狀體囊和前房中有流體的情況下測量。
[0017]可使用包含一束或更多束激光的激光陣列源測量以下數(shù)據(jù):角膜的折射率、晶狀體的折射率、以及角膜和晶狀體的前和后形狀。測量眼睛角膜的前形狀可包含:捕捉由激光陣列源在角膜的前表面上產(chǎn)生的一幅或更多幅激光點圖案；從經(jīng)捕捉的圖像形成平均圖像；以及比較經(jīng)平均的圖像和激光陣列源的激光的間距及布置。
[0018]測量眼睛角膜的后形狀可包含:捕捉由激光陣列源在角膜的后表面上產(chǎn)生的一幅或更多幅激光點圖案；從經(jīng)捕捉的圖像形成平均圖像；以及比較經(jīng)平均的圖像和激光陣列源的激光的間距及布置。
[0019]計算前晶狀體形狀可包含:捕捉由激光陣列源在晶狀體的前表面上產(chǎn)生的一幅或更多幅激光點圖案；從經(jīng)捕捉的圖像形成平均圖像；以及比較經(jīng)平均的圖像和激光陣列源的激光的間距及布置。
[0020]計算后晶狀體形狀可包含:捕捉由激光陣列源在晶狀體的后表面上產(chǎn)生的一幅或更多幅激光點圖案；從經(jīng)捕捉的圖像形成平均圖像；以及比較經(jīng)平均的圖像和激光陣列源的激光的間距及布置?？墒褂貌煌膱D像確定晶狀體的折射率，該不同的圖像由以下方法確定，即使用出現(xiàn)在前晶狀體上的一個激光點，以及出現(xiàn)在后晶狀體上的相應點的反射。
[0021]本發(fā)明進一步提供一種基于自然晶狀體的有效位置確定替代人工晶狀體/眼內(nèi)晶狀體(intraocular lens)的最佳位置的方法，所述自然晶狀體具有前表面和后表面，該方法包含使用上述為眼睛晶狀體建模的方法為自然晶狀體的前和后表面建模；將前和后表面推延至交叉點；并且確定最佳位置，從而插入/位于(line)連接所述交叉點的地點。
[0022]本發(fā)明進一步提供一種基于自然晶狀體的有效位置確定替代人工晶狀體的最佳位置的可替換方法，所述自然晶狀體具有前表面和后表面，該方法包含:使用上述為眼睛晶狀體建模的方法為自然晶狀體的前和后表面建模；將前和后表面推延至直徑；使用所述直徑確定自然晶狀體的弧長；以及確定最佳位置，從而位于弧長中點。
[0023]本發(fā)明進一步提供一種基于自然晶狀體的有效位置確定替代人工晶狀體的最佳位置的可替換方法，所述自然晶狀體具有前表面和后表面，該方法包含:使用以下數(shù)據(jù)估計后表面的最佳擬合曲線(fit curve)，即如晶狀體表面、晶狀體厚度以及如和后晶狀體曲率的歷史比率。
[0024]依照本發(fā)明，其也提供一種用于為眼睛晶狀體建模的器械，該器械包含:
[0025]測量眼睛角膜前形狀的裝置；
[0026]確定眼睛角膜至少一個參數(shù)以及眼睛晶狀體至少一個參數(shù)的直接光學測量值的裝置；
[0027]確定角膜的折射率的裝置；
[0028]修正光學測量值，從而考慮直接光學測量值上的角膜的折射率影響的裝置；
[0029]測量眼睛的像差的裝置；
[0030]通過結(jié)合/合并經(jīng)修正的測量值和像差而計算晶狀體的折射率的裝置；
[0031]進一步修正晶狀體的光學測量值，從而考慮直接光學測量值上的晶狀體折射率影響的裝置。
[0032]確定直接光學測量值的裝置可利用層析法或干涉法。眼睛角膜的至少一個參數(shù)可包含以下參數(shù)中的至少一個:即角膜厚度、后角膜形狀、以及從角膜的后面至晶狀體的前面的距離，并且其中眼睛晶狀體的至少一個參數(shù)可包含以下參數(shù)中的至少一個:即前晶狀體形狀、后晶狀體形狀、晶狀體厚度、以及從晶狀體后面至視網(wǎng)膜的距離。確定角膜的折射率的裝置可包含折射計。確定角膜的折射率的裝置可包含用于合并眼睛角膜的直接光學測量值的裝置。測量眼睛的像差的裝置可包含折射計。計算晶狀體的折射率的裝置可適合使晶狀體的復合折射率和晶狀體的光學測量值與總復合折射或眼睛的總復合像差相匹配。直接光學測量值可進一步包含在無晶狀體的情況下的總的眼睛折射和像差，總的水體積；或者晶狀體囊和前房中有流體時的總折射和像差。直接光學測量值可進一步包含從眼睛的角膜后面至視網(wǎng)膜的距離，在無眼睛晶狀體的情況下測量該距離。直接光學測量值可進一步包含水體積。直接光學測量值可進一步包含眼睛的像差和從角膜后面至視網(wǎng)膜的距離，其為沒有眼睛晶狀體的情況下，在晶狀體囊和前房中有流體的情況下測量。
[0033]測量角膜折射率、晶狀體折射率以及角膜和晶狀體前后形狀的裝置可包含激光陣列源，激光陣列源包含一束或更多束激光。
[0034]測量眼睛角膜前形狀的裝置可包含:捕捉由激光陣列源在角膜的前表面上產(chǎn)生的一幅或更多幅激光點圖案的裝置；從經(jīng)捕捉的圖像形成平均圖像的裝置；以及比較經(jīng)平均的圖像和激光陣列源的激光的間距及布置的裝置。測量眼睛角膜后形狀的裝置可包含:捕捉由激光陣列源在角膜的后表面上產(chǎn)生的一幅或更多幅激光點圖案的裝置；從經(jīng)捕捉的圖像形成平均圖像的裝置；以及比較經(jīng)平均的圖像和激光陣列源的激光的間距及布置的裝置。計算前晶狀體形狀的裝置可包含:捕捉由激光陣列源在晶狀體的前表面上產(chǎn)生的一幅或更多幅激光點圖案的裝置；從經(jīng)捕捉的圖像形成平均圖像的裝置；以及比較經(jīng)平均的圖像和激光陣列源的激光的間距及布置的裝置。計算后晶狀體形狀的裝置可包含:捕捉由激光陣列源在晶狀體的后表面上產(chǎn)生的一幅或更多幅激光點圖案的裝置；從經(jīng)捕捉的圖像形成平均圖像的裝置；以及比較經(jīng)平均的圖像和激光陣列源的激光的間距及布置的裝置。
[0035]確定晶狀體的折射率的裝置可適合使用不同的圖像，該不同的圖像使用出現(xiàn)在前晶狀體上的一個激光點，以及出現(xiàn)在后晶狀體上的相應點的反射來確定。
[0036]本發(fā)明進一步提供一種基于自然晶狀體的有效位置確定替代人工晶狀體的最佳位置的器械，所述自然晶狀體具有前表面和后表面，該器械包含:
[0037]使用上述為眼睛晶狀體建模的本發(fā)明器械為自然晶狀體的前和后表面建模的裝置；
[0038]將前和后表面推延至交叉點的裝置；以及
[0039]確定最佳位置，從而位于連接所述交叉點的地點的裝置。
[0040]本發(fā)明進一步提供一種基于自然晶狀體的有效位置確定替代眼內(nèi)晶狀體的最佳位置的器械，所述自然晶狀體具有前表面和后表面，該器械包含:
[0041]使用上述為眼睛晶狀體建模的本發(fā)明器械為自然晶狀體的前和后表面建模的裝置；
[0042]確定天然晶狀體直徑的裝置；
[0043]將前和后表面推延至直徑的裝置；
[0044]使用所述直徑確定自然晶狀體的弧長的裝置；
[0045]以及確定最佳位置，從而位于弧長中點的裝置。
[0046]本發(fā)明進一步提供一種基于自然晶狀體的有效位置確定替代人工晶狀體的最佳位置的器械，所述自然晶狀體具有前表面和后表面，該器械包含:
[0047]使用上述為眼睛晶狀體建模的本發(fā)明器械為自然晶狀體的前和后表面建模的裝置；
[0048]使用以下數(shù)據(jù)估計后表面的最佳擬合曲線(fit curve)的裝置，即前晶狀體表面、晶狀體厚度以及前和后晶狀體曲率的歷史比率。依照本發(fā)明的一方面，提供確定眼內(nèi)晶狀體位置的一種方法。本方法包含使用干涉計確定從角膜的前表面至晶狀體的前表面的第一距離。本方法進一步包含修正第一距離，從而考慮角膜的折射率，產(chǎn)生第二距離。本方法進一步包含使用干涉計，確定從晶狀體的前表面至晶狀體的后表面的第三距離。本方法進一步包含修正第三距離，從而考慮晶狀體的折射率。
[0049]依照本發(fā)明的另一方面，其提供這樣一種方法，該方法包含使用激光陣列源朝著眼睛表面投射一列激光束，因而在眼睛表面上產(chǎn)生激光點圖案。本方法進一步包含從激光點圖案至少部分確定眼睛表面或者眼睛材料的光學參數(shù)。
[0050]依照本發(fā)明的另一方面，提供這樣一種器械，其包含用于產(chǎn)生多個激光束的激光陣列源，激光陣列源經(jīng)配置從而將多個激光束投射在表面上，多個激光束在表面上產(chǎn)生激光點圖案。該器械進一步包含第一成像裝置和第二成像裝置，其經(jīng)配置從而捕捉激光點圖案的圖像。第一成像裝置和第二成像裝置關(guān)于多個激光束大約對稱設(shè)置。
[0051]本發(fā)明進一步提供至少一個以指令編碼的計算機可讀存儲媒介，該指令當被執(zhí)行時，完成這樣的方法，即從眼睛表面上的激光點圖案至少部分確定眼睛表面或眼睛材料的光學參數(shù)。
[0052]此外，本發(fā)明提供一種使用直接或間接測量確定天然晶狀體或晶狀體赤道部的三維位置和/或幾何形狀的方法。如果天然晶狀體赤道部可由光學或超聲方法獲取，可使用直接測量，如果天然晶狀體赤道部不可由類似方法獲取，則可使用間接測量，并且修正由以下不同引起的失真的測量值，即不同媒介中光和聲速的不同，例如光學方法情況下的折射率，以及超聲方法情況下的聲速。任何間接測量例如都可包括測量、計算和/或以下參數(shù)的歷史相關(guān)，即前晶狀體曲率、后晶狀體曲率、晶狀體厚度和/或晶狀體直徑與天然晶狀體赤道部的三維位置和形狀的相關(guān)。任何使用光方法的測量都可包括這樣的技術(shù)，其包括但不限于以下光技術(shù)的組合和交換，即浦肯野成像、沙伊姆弗勒成像、干涉法、光學相干層析技術(shù)、像差和/或量測折射法。
[0053]應明白，可在手術(shù)之前或手術(shù)期間通過測量而確定位置。這些測量值可包括:從角膜的前表面至晶狀體的前表面的第一距離；從角膜的后表面至晶狀體前表面的第二距離；從晶狀體的前表面至晶狀體的后表面的第三距離；從晶狀體的后表面至視網(wǎng)膜的前表面的第四距離；從視網(wǎng)膜的前表面至視網(wǎng)膜的后表面的第五距離。
[0054]當確定幾何形狀時，可獲取以下測量值，其包括:角膜前表面的第一曲率；角膜后表面的第二曲率；晶狀體的前表面的第三曲率；晶狀體的后表面的第四曲率；視網(wǎng)膜的前表面的第五曲率；視網(wǎng)膜的后表面的第六曲率。
[0055]應明白，由于光學像差，這些測量值將變化。本發(fā)明也可包括對于任何/所有測量值失真的修正，并且可包括使用上述至少一種方法，使用歷史均值或計算聲速或折射率。
[0056]應明白，本發(fā)明提供一種在手術(shù)前，或手術(shù)期間確定三維眼睛晶狀體位置的方法，以及所述實施例的任何組合和交換。依照一個實施例，本方法可包含將前和后表面推延至交叉點以及確定最佳位置，從而在第二實施例中位于連接所述交叉點的地點；確定天然晶狀體直徑，并將前和后表面推延至直徑的，因此使用所述直徑確定自然晶狀體的弧長，以便在第三實施例中確定最佳位置，從而位于弧長中點；使用以下數(shù)據(jù)估計后表面的最佳擬合曲線，即前晶狀體表面、晶狀體厚度以及前和后晶狀體曲率的歷史比率，和/或天然晶狀體的直徑。
[0057]可在手術(shù)之前，和/或在手術(shù)期間通過注入固定量的流體而執(zhí)行確定天然晶狀體的直徑?？稍谑中g(shù)之前，尤其是例如如果晶狀體視覺不透明而移除該晶狀體之后，執(zhí)行確定晶狀體的后曲率和/或從角膜的后表面至晶狀體后表面的距離。
[0058]應明白，本發(fā)明可包含改變預測眼膜圖像，并且可包含一些或所有的上述光學方法；除了計算光(像)源的坐標之外；隨著光穿過連續(xù)界面而計算每個眼睛表面上光源的坐標；計算這樣的坐標，在該坐標上，光源到達關(guān)于視網(wǎng)膜的中心(中心凹)的視網(wǎng)膜后表面；改變以下參數(shù)的任何交換和組合，即折射率、晶狀體或任何眼睛表面的距離和/或曲率，從而實現(xiàn)期望的眼膜圖像。
[0059]在此使用的光學參數(shù)可為眼睛表面的形狀。該光學參數(shù)也可為從一個眼睛表面至另一個眼睛表面的距離。該光學參數(shù)可為眼睛材料的折射率。眼睛表面可為第一眼睛表面。改變預測眼膜圖像也可包含:將該列激光束集中至第二眼睛表面上的一點，同時在第一眼睛表面上形成激光點圖案。本方法也可包含:通過第一成像裝置捕捉激光點圖案的第一圖像，以及通過第二成像裝置捕捉激光點圖案的第二圖像。本方法也可包含通過合并第一圖像和第二圖像而產(chǎn)生組合圖像。從激光點圖案至少部分確定光學參數(shù)可包含從組合圖像至少部分確定該光學參數(shù)。組合圖像可為第一圖像和第二圖像的平均，并且其中光學參數(shù)可為眼睛表面的形狀。
[0060]組合圖像可與第一圖像和第二圖像不同，并且其中該光學參數(shù)為眼睛材料的折射率。第一成像裝置和第二成像裝置可關(guān)于該列激光束大致對稱設(shè)置。
[0061 ] 本發(fā)明的器械可進一步包含至少一個處理器，其經(jīng)配置從而接收來自第一