專利名稱：具有虛的對(duì)準(zhǔn)設(shè)備的光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)和方法
具有虛的對(duì)準(zhǔn)設(shè)備的光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)和方法 相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
本申請(qǐng)按照美國法典第35章第119條e款的規(guī)定，要求2005 年10月28日提交的、美國申請(qǐng)No. 60/731,618的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通 過引用而包含在本申請(qǐng)中。 技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明提供一種采用光學(xué)系統(tǒng)來進(jìn)行光學(xué)醫(yī)療處理的裝置、方 法以及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，眼科激光處理廣泛用于處理諸如糖尿病性視網(wǎng)膜病變以 及與年齡相關(guān)的黃斑變性的各種疾病。通常，通過采用裂隙燈傳輸或插入眼中的探針來執(zhí)行多光點(diǎn)激光治療。在安裝裂隙燈的激光傳輸設(shè)備中，裂 隙燈的布置要方便對(duì)就座的患者眼睛進(jìn)行照明和顯微觀察。用在激光處理 /手術(shù)的裂隙燈包括安裝在共用支點(diǎn)上的高亮度的照明器和顯微鏡。這種 布置允許在不移動(dòng)照明場(chǎng)或視場(chǎng)的情況下按照期望經(jīng)常改變顯微鏡和照 明器的觀察角度。
激光處理/手術(shù)需要高精度的激光束對(duì)準(zhǔn)，并且通常采用對(duì)準(zhǔn)光 束來產(chǎn)生對(duì)齊圖案，用于在患者眼睛上或眼睛內(nèi)"標(biāo)記"目標(biāo)區(qū)域。通常， 將分離的對(duì)準(zhǔn)光束和處理光束合并使其在共享路徑中傳輸，并且將二者投射 在患者眼睛中的目標(biāo)組織上。觀察患者眼睛的醫(yī)師將對(duì)齊圖案移動(dòng)到所期望 的目標(biāo)組織上。然后激活與對(duì)齊圖案重合的處理光束。在該配置中，因?yàn)閷?duì) 齊圖案是有意投射在(并隨后從這里觀察)實(shí)際的目標(biāo)組織上的光的實(shí)際圖 案，所以對(duì)齊圖案(其可以為一個(gè)或多個(gè)光點(diǎn)，或掃描圖^f象)是"真實(shí)"的 圖像。
盡管在目標(biāo)眼睛結(jié)構(gòu)處采用同處理光束重合的對(duì)準(zhǔn)光束在大多 數(shù)情況下可以良好地工作，但其也具有缺點(diǎn)。例如，因?yàn)閷?duì)準(zhǔn)光束光學(xué)耦合 到患者眼睛，患者在處理之前和/或處理過程中看到了對(duì)齊圖案。通常，因 為對(duì)準(zhǔn)光束在患者眼中的輻射高于在醫(yī)師眼中的輻射，可能會(huì)存在與之相關(guān)6聯(lián)的安全或患者不舒服方面的問題。在一些過程中，優(yōu)選使患者看不到對(duì)準(zhǔn) 光束。期望有一種眼科激光處理/手術(shù)方法和設(shè)備，使得醫(yī)師看到對(duì)準(zhǔn)光束 而患者看不到。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種用于處理和/或診斷患者眼睛的光學(xué)醫(yī)療 系統(tǒng)和方法解決了前述問題，其中，本發(fā)明為醫(yī)師或用戶產(chǎn)生對(duì)齊圖案， 卻并不必將對(duì)準(zhǔn)光束的光投射到眼睛上。
—種用于處理和/或診斷患者眼睛的光學(xué)醫(yī)療系統(tǒng)包括用于產(chǎn) 生光的第一光源，用于偏轉(zhuǎn)光以在眼睛上產(chǎn)生光的圖案的掃描設(shè)備，被設(shè)置 以觀察眼睛的觀察元件，以及與觀察元件和掃描設(shè)備對(duì)齊的對(duì)齊元件，其中 所述對(duì)齊元件用于通過觀察元件指示眼睛上的一個(gè)位置，將光的圖案定位于 此而不必將對(duì)齊光投射到眼睛上。
—種用于處理和/或診斷目標(biāo)對(duì)象的光學(xué)醫(yī)療系統(tǒng)也可以包括 用于產(chǎn)生光的光源，用于將光的圖案引導(dǎo)向目標(biāo)對(duì)象的圖案產(chǎn)生單元，被設(shè) 置以觀察目標(biāo)對(duì)象的觀察元件，以及光學(xué)耦合到觀察元件、用于在目標(biāo)對(duì)象 上限定處理區(qū)域的對(duì)齊元件，以及用于控制圖案產(chǎn)生單元將光的圖案僅引導(dǎo) 至目標(biāo)對(duì)象的處理區(qū)域內(nèi)。
—種對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行光學(xué)醫(yī)療處理和診斷的方法，包括在觀察 元件上產(chǎn)生目標(biāo)對(duì)象的圖像，在觀察元件上產(chǎn)生虛的對(duì)齊圖案，而不將該虛 的對(duì)齊圖案投射到目標(biāo)對(duì)象上，用于限定目標(biāo)對(duì)象的處理區(qū)域，產(chǎn)生光，并 將所述光投射到目標(biāo)對(duì)象上，并且只投射在由虛的對(duì)齊圖案限定的處理區(qū)域 內(nèi)。
參照說明書、權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明的其它目的和特性顯 而易見。


圖1示出了方形的虛的對(duì)齊圖案，其在組織的可視范圍內(nèi)限定出處理區(qū)域。
圖2示出了圓形的虛的對(duì)齊圖案，其在組織的可視范圍內(nèi)限定出 處理區(qū)域。
圖3示出了多個(gè)光點(diǎn)的虛的對(duì)齊圖案，其在組織的可視范圍內(nèi)限定出處理區(qū)域。
圖4示出了環(huán)形的虛的對(duì)齊圖案，其在組織的可視范圍內(nèi)限定出處理區(qū)域。
圖5示出了帶有陰影的方形的虛的對(duì)齊圖案，其在組織的可視范 圍內(nèi)限定出處理區(qū)域。
圖6A和圖6B示出了可變尺寸的方形的虛的對(duì)齊圖案，其在組織 的可視范圍內(nèi)限定出處理區(qū)域。
圖7示出了由方形的虛的對(duì)齊圖案描繪出輪廓的處理區(qū)域內(nèi)的多 個(gè)處理光點(diǎn)。
圖8是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意圖。
圖9是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖。
圖IO是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意圖。
圖11是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第四實(shí)施例的示意圖。
圖12是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第五實(shí)施例的示意圖。
圖13和14是可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的對(duì)齊元件的例子。
圖15是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第六實(shí)施例的示意圖。
圖16是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第七實(shí)施例的示意圖。
圖17是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第八實(shí)施例的示意圖。
圖18是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)的第九實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
如上所述，典型的光學(xué)醫(yī)療處理需要直接在目標(biāo)組織(例如， 在患者的眼睛上或眼睛中的結(jié)構(gòu))上投射對(duì)準(zhǔn)光束，從而在其上產(chǎn)生對(duì)齊 圖案。該圖案可以是一個(gè)或多個(gè)靜止的或移動(dòng)的光點(diǎn)，或通過掃描或其它 方式生成的圖像或成形對(duì)象。醫(yī)師可以看見在患者眼睛上所投射的對(duì)準(zhǔn)光 束對(duì)齊圖案，并且將該圖案與所期望的目標(biāo)組織對(duì)齊，這樣實(shí)現(xiàn)與對(duì)準(zhǔn)光 束對(duì)齊圖案重合的處理光束的對(duì)齊。采用這種處理方法，患者也可以看到 對(duì)準(zhǔn)光束的對(duì)齊圖案。本發(fā)明的處理/診斷方法采用主要光學(xué)耦合到醫(yī)師 的眼睛而不是患者眼睛的對(duì)準(zhǔn)設(shè)備。這是通過產(chǎn)生醫(yī)師能夠看見并用于對(duì) 齊處理光束的虛的對(duì)齊圖案而不將對(duì)齊圖案投射到目標(biāo)組織來實(shí)現(xiàn)的。因 此，盡管醫(yī)師看到患者眼睛圖像以及疊加在該圖像上的對(duì)齊圖案，而患者 看不到對(duì)齊圖案。本發(fā)明的系統(tǒng)通過釆用位于與目標(biāo)眼睛結(jié)構(gòu)共軛的像平面上的虛的對(duì)齊圖案，得到該眼睛圖像和對(duì)齊圖案的結(jié)合。
正如此處所使用的那樣，"真實(shí)的"對(duì)齊圖案是指在該對(duì)齊圖案中對(duì)準(zhǔn)光束的光真正的投射在目標(biāo)組織上，并且隨后從目標(biāo)組織散射和/或 反射并為醫(yī)師或用戶所觀察到。"虛"的對(duì)齊圖案是指在該圖案中對(duì)準(zhǔn)光束 的光疊加在目標(biāo)組織的圖像上，而不將該光的圖案投射至組織本身。為了使 醫(yī)師或用戶獲得對(duì)齊圖案的圖像，虛的對(duì)準(zhǔn)圖案不依賴于對(duì)準(zhǔn)光束的光同目 標(biāo)組織的相互作用。
產(chǎn)生疊加于目標(biāo)組織的圖像上的虛的對(duì)齊圖案的一種方法是在 對(duì)齊元件中采用物理圖案作為視覺對(duì)準(zhǔn)設(shè)備的一部分，其中物理圖案放置在 組織與醫(yī)師眼睛或圖像捕捉設(shè)備之間的成像鏈中。圖l到圖6B示出了可以 用在本發(fā)明的系統(tǒng)中的虛的對(duì)齊圖案54的例子，用于在目標(biāo)組織的可視區(qū) 域52內(nèi)畫出處理區(qū)域55的4&廓或其他方式識(shí)別出處理區(qū)域55。圖8-12和 圖16是采用物理圖案來形成虛的對(duì)齊圖案的系統(tǒng)的示意圖。圖7示出了疊 加在組織的可視區(qū)域52上的虛的對(duì)齊圖案54，從而限定了施加處理光束56 的處理區(qū)域55。
圖1示出了虛的對(duì)齊圖案的第一實(shí)施例。在目標(biāo)組織的可視區(qū) 域52的醫(yī)師的視場(chǎng)50中，虛的對(duì)齊圖案54疊加在該視圖上，用于在組織 的可視區(qū)域52內(nèi)限定處理區(qū)域55。該可視區(qū)域52是患者視網(wǎng)膜的總的區(qū)域， 其中包括需要被處理的部分，而處理區(qū)域55是處理光束將要對(duì)準(zhǔn)的區(qū)域。 如后面將要描述的，系統(tǒng)的用戶在處理光束被激活之前，將虛的對(duì)齊圖案54 布置在用于處理的目標(biāo)對(duì)象的期望部位上。在圖l所示的實(shí)施例中，處理區(qū) 域55為矩形形狀。用于產(chǎn)生虛的對(duì)齊圖案54的物理圖案放置在系統(tǒng)中，從 而使得所有的處理光束只投射在被虛的對(duì)齊圖案54所限定的處理區(qū)域55中 的目標(biāo)組織上。
圖2示出了虛的對(duì)齊圖案54的第二實(shí)施例，其中由其所限定的 處理區(qū)域55是單個(gè)圓形光點(diǎn)。圖3示出了虛的對(duì)齊圖案54的第三實(shí)施例， 其中由其所限定的處理區(qū)域54為光點(diǎn)陣列。圖4示出了虛的對(duì)齊圖案54的 第四實(shí)施例，其中所限定的處理區(qū)域54是環(huán)形，從而使得中心部分57不被 處理。在例如關(guān)于視網(wǎng)膜的中央凹的光凝法處理中，可以采用該環(huán)形處理區(qū) 域55。
圖5示出了虛的對(duì)齊圖案54的第五實(shí)施例，其中在處理區(qū)域 55外采用陰影或不同顏色以便更清晰的識(shí)別出處理區(qū)域55的外部邊界。圖5中所示的處理區(qū)域55的形狀和尺寸大體上與圖1中所示相同。然而， 該陰影/色彩在處理區(qū)域55和可視區(qū)域52的其余部分之間提供了增強(qiáng)的 一見覺對(duì)比度。圖6A和6B示出了在相同可視區(qū)域52中，對(duì)齊圖案54的尺寸 以及由其所限定的處理區(qū)域55如何可變。該尺寸的改變可以通過減小對(duì)齊 圖案54的尺寸來實(shí)現(xiàn)，該對(duì)齊圖案54將自動(dòng)與處理光束所處理的處理區(qū)域 55在尺寸上的減小保持一致。圖7示出了在處理中由用戶(醫(yī)師)所觀察到的、與圖l的虛 的對(duì)齊圖案共享的患者眼睛的圖像。該共享的圖像示出了在處理區(qū)域55中 的處理光點(diǎn)56。激光源或其掃描器被校準(zhǔn)用來只處理落在由虛的對(duì)齊圖案 54所限定的處理區(qū)域55的邊界內(nèi)的組織部分。在圖7所示的特定的例子中， 處理光束56凈皮編程為均勻地填充處理區(qū)域55。掃描的光束可以置于處理區(qū) 域55的角上，并且可以儲(chǔ)存用于限定最大的可允許的處理圖案的邊界的數(shù) 據(jù)。在成像系統(tǒng)的位置和放大倍率確定以后，可以精確控制可見區(qū)域52中 處理光束光點(diǎn)的位置。處理光束可以隨后被自動(dòng)傳輸，以停留在處理區(qū)域55 的可視邊界范圍內(nèi)。隨著虛的對(duì)齊圖案54的使用，不再需要投射在目標(biāo)組 織的對(duì)準(zhǔn)光束來精確地將處理光束引導(dǎo)向目標(biāo)組織的合適位置。
10036]圖8是采用虛的對(duì)齊圖案的光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)100的第一實(shí)施 例的示意圖。如圖所示，該光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)100包括處理/診斷光源10, 可變放大單元92(例如，與顯微鏡中的類似)，和帶有物理圖案的、用于產(chǎn) 生虛的對(duì)齊圖案54的對(duì)齊元件54a。物鏡96位于放大單元92和圖案產(chǎn)生單 元18之間，該物鏡96可以經(jīng)過無限校正。該對(duì)齊元件54a可以是任何移動(dòng) 或靜止的障礙物、著色成形孔徑、有劃線或印記的光學(xué)器件或窗口、 LCD屏 幕等等，穿過它們可以看到目標(biāo)組織的圖像。 一個(gè)筒單的例子是在諸如鏡頭 或透明窗口的光學(xué)元件上的刻畫或壓印成的點(diǎn)或線?？梢酝ㄟ^與,人患者眼睛 返回的顯微鏡照明相關(guān)的光，或通過專用的對(duì)齊元件光源，或通過對(duì)齊元件 自身的發(fā)光，對(duì)對(duì)齊元件進(jìn)行照射，從而使其僅對(duì)于用戶可見。用戶的眼睛 34 (例如，醫(yī)師的眼睛)通過觀察元件94和對(duì)齊元件54a觀察目標(biāo)對(duì)象1。 圖案產(chǎn)生單元18同對(duì)齊元件54a對(duì)齊，從而使得其將處理光束投射到目標(biāo) 對(duì)象1中通過對(duì)齊元件54a可見的(并且因此包含在虛的對(duì)齊圖案54中) 部分上。優(yōu)選的，對(duì)齊單元54a放置在可變的放大單元92的中間像平面上。 圖案產(chǎn)生單元18可以包括一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)的光學(xué)元件(采用斥全流計(jì)、壓電設(shè)備、馬達(dá)等)作為掃描器19的一部分，所述掃描器19將處理光束的光點(diǎn)、
線或圖形掃描到對(duì)象1上。在其最筒單的形式中，圖案產(chǎn)生單元18可以將 單個(gè)不動(dòng)的光點(diǎn)成像在物體1上。在較復(fù)雜的形式中，圖案產(chǎn)生單元18可
以調(diào)整處理圖案的尺寸/范圍，使其與在所選放大率下顯示給用戶的目標(biāo)區(qū) 域一致。操作中，用戶將目標(biāo)對(duì)象1同系統(tǒng)100 (或反之)對(duì)齊，從而使 將要被處理的組織位于虛的對(duì)齊圖案54 (如對(duì)齊元件54a所規(guī)定的)內(nèi)的可 視區(qū)域內(nèi)。特別的，當(dāng)通過觀察元件94觀察時(shí)，欲處理的組織區(qū)域位于虛 的對(duì)齊圖案54內(nèi)。用戶還設(shè)置用于圖案產(chǎn)生單元18的控制器單元18a，從 而使在虛的對(duì)齊圖案54中的處理光束為所期望的形狀、尺寸、和/或圖案。 然后，當(dāng)觀察目標(biāo)對(duì)象l的可視區(qū)域52時(shí)，用戶激活光源10以產(chǎn)生處理光 束11。如果處理需要多個(gè)光點(diǎn)或掃描的圖像/形狀，則由圖案產(chǎn)生單元18 將處理光束11轉(zhuǎn)換成多個(gè)光束或期望形狀的光束。圖像產(chǎn)生單元18可以通 過時(shí)間或空間的分隔將處理光束11轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)處理光束。在圖8的 特定的實(shí)施例中，圖案產(chǎn)生單元18包括掃描器19和反射鏡21。掃描器19 產(chǎn)生順序的或多個(gè)處理光束，而反射鏡21將處理光束引導(dǎo)向目標(biāo)對(duì)象1中 由虛的對(duì)齊圖案54所限定的欲處理區(qū)域55內(nèi)的部分。通過觀察元件94(例 如，透鏡)、放大單元92、透鏡96和可能用于同對(duì)象1接觸的接觸透鏡97 增強(qiáng)用戶對(duì)可見區(qū)域52的觀察。處理/診斷光源10可以是二極管泵浦固態(tài) 激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管、閃光燈等。在該實(shí)施例中，虛的對(duì)齊圖案54直接成像進(jìn)入用戶的眼睛(經(jīng) 過對(duì)齊元件54a)而不用將對(duì)齊圖案沖殳射在對(duì)象1上。因此，簡單的通過將 組織同虛的對(duì)齊圖案54對(duì)齊，就可以容易并精確的將處理光束同目標(biāo)組織 對(duì)齊，其中可以看到處理光束1_蓋在由對(duì)齊圖案54所限定的處理區(qū)域55上。可變放大單元92是公知的設(shè)備，其包括能夠互換的多套光學(xué)器 件，用于得到期望的放大水平。例如，可互換的光學(xué)器件可以安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié) 構(gòu)中，其中多套光學(xué)器件像實(shí)驗(yàn)室樣式(laboratory-style)的顯微鏡那樣 旋轉(zhuǎn)并鎖定就位。如果需要保證由虛的對(duì)齊圖案54所限定并由用戶所觀察 的處理區(qū)域55完全被處理光束填充，則可以通過控制器18a利用放大倍數(shù) 的選擇來實(shí)現(xiàn)。圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)醫(yī)療系統(tǒng)100的示意圖， 本例跟圖8中所示類似，但另外包括用于光束傳輸?shù)墓饫w單元42,用于使患者眼睛移動(dòng)最小化的固定光源10a,以及更復(fù)雜的圖案產(chǎn)生單元18。光學(xué) 醫(yī)療系統(tǒng)100包括CPU 12，輸入/輸出設(shè)備14、光發(fā)生單元15、成像單元 16和圖案產(chǎn)生單元18。 CPU 12通過輸入/輸出設(shè)備14控制光發(fā)生單元15、 成像單元16和圖案產(chǎn)生單元18。用戶34通過成像單元16觀察目標(biāo)對(duì)象1 的處理位置。CPU 12可以是微處理器、微控制器、或任何其他類型的適于控 制的電子器件。還可以加入裂隙燈顯微鏡照明設(shè)備，用于更好的對(duì)目標(biāo)眼睛 組織進(jìn)行照明(和觀察)。如圖所示，光發(fā)生單元15通過光纖單元42光學(xué)耦合到圖案產(chǎn) 生單元18，這樣使得這些單元可以物理上分離。圖案產(chǎn)生單元18的合束鏡 21 (combining mirror)將處理光束11引導(dǎo)向目標(biāo)對(duì)象l。用戶34通過物 鏡96、可變放大設(shè)備92和成像單元16的對(duì)齊元件54a觀察目標(biāo)對(duì)象1的可 見區(qū)域52,可以看到在處理區(qū)域4內(nèi)的處理光束光點(diǎn)的共享圖像。對(duì)齊元件 54a優(yōu)選放置在可變放大設(shè)備92的中間像平面處。光發(fā)生單元15包括目標(biāo)/診斷光源10。該光源10由CPU 12通 過輸出和輸出(1/0)設(shè)備14控制，以產(chǎn)生處理光束ll,處理光束ll的中 心線由虛線示出。由光源lO所產(chǎn)生的處理光束ll入射到反射鏡Ml,其將處 理光束ll的第一部分引導(dǎo)向光電二極管PD1。在適當(dāng)情況下，該光電二極管 PD1可以由其他類型的傳感器所代替。出于安全的考慮，該光電二極管PD1 用于采樣并測(cè)量光功率。來自反射鏡M1的沒有被引導(dǎo)向光電二極管PD1的 第二部分光入射到光閘S上，該光閘S對(duì)處理光束起到門控的作用。光閘S 控制處理光束11用于產(chǎn)生離散的光點(diǎn)或提供連續(xù)的光束來產(chǎn)生連續(xù)的掃描， 以作為產(chǎn)生期望的處理圖案的一種手段。如果光閘S阻止所述光，處理光束 ll將不再繼續(xù)前進(jìn)。另一方面，如果光閘S讓光通過，處理光束繼續(xù)傳輸?shù)?達(dá)反射鏡M2和M3。反射鏡M2是轉(zhuǎn)鏡，其可以結(jié)合反射鏡M3和反射鏡M4 使用以便將處理光束11對(duì)齊進(jìn)入光纖單元42?？梢圆捎镁劢雇哥RLl用于幫 助將處理光束11聚焦進(jìn)入光纖單元42?？蛇x的固定光束光源10a可以被加入到光發(fā)生單元15中，用于 產(chǎn)生在處理過程中幫助"固定"患者的注意力的光束。由固定光束光源10a 所產(chǎn)生的固定光束利用與處理光束11相同的光學(xué)路徑，穿過反射鏡M3并由 光纖單元42所傳輸。在固定光束同處理光束的路徑結(jié)合以后，可使用第二 光電二極管PD2對(duì)光束取樣。圖案產(chǎn)生單元18接收傳輸穿過光纖單元42的處理光束ll。圖案產(chǎn)生陣列18的透鏡L2、 L3和L4以及反射鏡21執(zhí)行將處理光束11引導(dǎo) 向目標(biāo)對(duì)象l的功能。離開光纖單元42的光首先入射到透鏡L2并在進(jìn)入透 鏡L3之前變成準(zhǔn)直的。透鏡L3可以是單一透鏡或是組合透鏡，并且可以配 置成變焦透鏡，用于調(diào)整含有圖案的光束的固有尺寸。透鏡L3允許對(duì)視網(wǎng) 膜R上的圖案尺寸進(jìn)行輕易的調(diào)節(jié)，并且可以由CPU 12控制。從透鏡L3出 射的光穿過一對(duì)動(dòng)鏡G1、 G2,該動(dòng)鏡G1、 G2或者將處理光束ll分成多個(gè)光 束或者將處理光束11掃描成處理圖案。處理光束或處理圖案進(jìn)入透鏡L4, 其將掃描鏡Gl、 G2的光學(xué)中點(diǎn)成像在反射鏡21上來最小化反射鏡21的尺 寸，以試圖增加圖案產(chǎn)生單元18所對(duì)應(yīng)的總的立體角。在操作中，如上所述，用戶將目標(biāo)對(duì)象同系統(tǒng)100對(duì)齊(或反 之)并處理對(duì)象l。用戶可以采用用戶控制單元20,例如操縱桿或4定盤和/ 或圖形用戶界面(GUI),將'目標(biāo)組織同虛的對(duì)齊圖案對(duì)齊。圖IO是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)100的第三實(shí)施例的示意圖。在該實(shí) 施例中，觀察元件94包括照相機(jī)或一些其它圖像捕捉設(shè)備60,例如添加到 目鏡上的掃描激光檢眼鏡或光學(xué)相干斷層掃描儀。如圖所示，作為用戶34 的替代，圖像采集設(shè)備60通過目鏡"觀察"目標(biāo)對(duì)象l。然后將所釆集的圖 像發(fā)送至屏幕或圖形用戶界面(GUI)以便用戶觀察。在屏幕或GUI上間接 觀察目標(biāo)對(duì)象l的用戶34,調(diào)整目標(biāo)組織相對(duì)于系統(tǒng)的處理區(qū)域55 (由虛 的對(duì)齊圖案54所限定)的位置，使得只有通過觀察元件94觀察到的顯示在 虛的對(duì)齊圖案54所限定的范圍內(nèi)的那部分目標(biāo)才接受處理光束。圖11是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)100的第四實(shí)施例的示意圖。該實(shí)施 例是圖9所示的光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)和圖10所示的成l象配置的組合。如圖所 示，在該實(shí)施例中圖像采集設(shè)備60是觀察元件94的一部分。用戶34通過 顯示器62 (例如，監(jiān)視器)間接的觀察由圖像釆集設(shè)備60所"觀察"到的 圖像。圖12是光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)100的第五實(shí)施例的示意圖。該實(shí)施例大 體上與第四實(shí)施例類似，只是其采用了GUI 64而不是顯示器62,用于顯示 目標(biāo)對(duì)象l的圖像。如上所述，用于產(chǎn)生虛的對(duì)齊圖案54的機(jī)制為采用設(shè)置于目標(biāo) 眼睛結(jié)構(gòu)和觀察者之間沿著成像鏈的某處放置的物理圖案。這種虛的對(duì)齊圖 案相對(duì)于從目標(biāo)組織發(fā)出的光是無源的，因?yàn)閷?shí)際上來自目標(biāo)的圖像穿過產(chǎn) 生該圖案的元件。然而，該虛的對(duì)齊圖案也可以在該成像鏈外產(chǎn)生，并且投 射在觀察元件上并因此投射到用戶(但不投射在目標(biāo)組織上)，用于限定對(duì)象的哪部分將"^妄受處理光束，如下面所述。圖13和圖14是目標(biāo)組織的可視區(qū)域52的示例性的醫(yī)師的視場(chǎng) 70，其上投射有重疊的虛的對(duì)齊圖案80。投射的虛的對(duì)齊圖案80與上面所 述的圖案54具有相同的外觀和功能，差別僅在于他們的產(chǎn)生方式。作為在 目標(biāo)組織和觀察者之間的成像鏈中釆用對(duì)齊元件54a的替代，光的圖案被注 入成像鏈并且朝向用戶，從而使只有用戶能看到形成虛的對(duì)齊圖案80的光， 而患者看不到。該沖更射虛的對(duì)齊圖案的方法可以容易的適用于不同顯微鏡放 大倍率和/或光點(diǎn)/圖案的尺寸和形狀，而仍提供與靜止方法相同的固有精確 度。這種平視顯示器配置還可以在同一視場(chǎng)下顯示系統(tǒng)信息57，例如激光功 率、脈沖寬度等，這可以通過將這些信息投射到觀察元件94上來實(shí)現(xiàn)。顯 示系統(tǒng)信息57為用戶提供了方便，尤其是如果在不需要從患者處將臉扭開， 就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于所顯示的參數(shù)的控制。圖15是采用投射的虛的對(duì)齊圖案80的光學(xué)醫(yī)療處理系統(tǒng)100 的第六實(shí)施例的示意圖。第六實(shí)施例的大體布局與圖12中的實(shí)施例類似， 除了對(duì)齊元件54a被合束鏡67、對(duì)齊元件69和照射源66所代替。還可以采 用可選的透鏡。照射源66提供穿過對(duì)齊元件69的光束。合束鏡67接收來 自對(duì)齊元件69的圖案并將其才殳射到觀察元件94上。對(duì)齊元件69可以具有 與上述的對(duì)齊元件54a相同的可能配置?？蛇x的，對(duì)齊元件69可以作為照 射源66的一部分而加入，或者可以是諸如產(chǎn)生圖案的掃描器的移動(dòng)元件。觀察元件94 "看到"在目標(biāo)對(duì)象1上所4殳射的虛的對(duì)齊圖案80, 該對(duì)齊圖案80的放大水平取決于可變放大設(shè)備92。在該特定的實(shí)施例中， 圖像采集設(shè)備60將所"觀察"到的圖像向前傳遞到用戶屏幕。用戶能夠通 過CPU12調(diào)整虛的對(duì)齊圖案80，調(diào)整圖案本身和/或圖案在目標(biāo)對(duì)象l的圖 像上的位置。然后，CPU 12必要時(shí)可以調(diào)整圖案產(chǎn)生單元18，從而使得處 理光束與所投射的虛的對(duì)齊圖案對(duì)齊布置，并且隨后激活光發(fā)生單元15。如果照射源66產(chǎn)生寬帶光，可以采用寬帶光分束器作為合束鏡 67。然而，這樣做將會(huì)減少成像的光的量。將照射源改變成單色設(shè)備將會(huì)允 許使用與照射源匹配的適光平衡(photopically balanced)的二向色光學(xué) 元件作為合束鏡，用于減少與采用寬帶合成器相關(guān)的損失。雖然參照上面的例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解，任何 修改和變化都包含在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。例如，雖然該系統(tǒng)是作為光學(xué) 醫(yī)療處理系統(tǒng)來描述的，但它不僅可以用于處理還可以用于診斷。此外，可以改變某些光學(xué)元件的特定順序和/或組合，但卻仍能夠?qū)崿F(xiàn)虛的對(duì)齊圖案和處理光束重疊的目的。例如，在圖9中透鏡96可以移動(dòng)到合束鏡21的患 者一側(cè)，如圖16所示。照射源10和66可以包含在一個(gè)單一單元中而不需 要光纖耦合，如圖17所示。照射源10和66可以放置在單一合束鏡21的相 對(duì)側(cè)，如圖18所示。產(chǎn)生虛的對(duì)齊圖案的物理圖案可以放置在適合識(shí)別與 處理光束對(duì)準(zhǔn)的組織的^壬意位置，包括與觀察元件94成一體。此外，應(yīng)該 理解本發(fā)明的描述集中在相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)的主要功能方面。由例如虛反射、散 射、背散射或其它意外原因或二次投射或成像而導(dǎo)致的次要影響也應(yīng)該是存率的光束。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由下面的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于處理和/或診斷患者眼睛的光學(xué)醫(yī)療系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一光源，用于產(chǎn)生光；掃描設(shè)備，用于對(duì)光進(jìn)行偏轉(zhuǎn)以在所述眼睛上產(chǎn)生光的圖案；觀察元件，被設(shè)置以觀察所述眼睛；以及對(duì)齊元件，其與觀察元件和掃描設(shè)備對(duì)齊，用于通過觀察元件光學(xué)指示所述眼睛上所述光的圖案將要定位的位置，而不需要將對(duì)齊光投射到所述眼睛上。
2. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述觀察元件包括透鏡。
3. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述觀察元件包括耦合至顯示設(shè) 備的圖像采集設(shè)備。
4. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器具有控制掃描設(shè)備的輸入設(shè)備，用來調(diào)整所述 眼睛上的光的圖案的尺寸、形狀和/或布置。
5. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中來自所述眼睛的圖像穿過所述對(duì) 齊元件并到達(dá)觀察元件。
6. 權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述對(duì)齊元件包括通過所述觀察 元件可見的物理圖案。
7. ^l利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述物理圖案描畫出在所述眼睛 上光的圖案將要定位的位置的輪廓。
8. 權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括放大設(shè)備，用于可調(diào)節(jié)的放大通過觀察元件所觀察到的眼睛的圖像。
9. 權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中對(duì)齊元件位于所述放大設(shè)備的中 間像平面處。
10. 權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述對(duì)齊元件和所述觀察元件整體形成為單一的光學(xué)元件。
11. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述視覺對(duì)準(zhǔn)設(shè)備包括第二光源，用于產(chǎn)生對(duì)齊光，其中放置所述對(duì)齊元件，使其在 觀察元件上而不是在眼睛上投射對(duì)齊光的對(duì)齊圖案，并且其中對(duì)齊圖案通過觀察元件在眼睛的圖像中指示出所述光的圖案將要定位在眼睛中的位 置。
12. 權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中對(duì)齊圖案描畫出眼睛上所述光的 圖案將要定位的位置。
13. 權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)；還包括放大設(shè)備，用于可調(diào)節(jié)的放大通過觀察元件所觀察到的眼睛的圖像。
14. 權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中所述對(duì)齊元件和所述第二光源整 體形成在一起。
15. 權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中所述對(duì)齊元件還將系統(tǒng)信息投射 到所述觀察元件上。
16. 權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，還包括反射鏡，用于將所述光引導(dǎo)向所述眼睛并將所述對(duì)齊光引導(dǎo)向 所述觀察元件。
17. —種用于處理和/或診斷目標(biāo)對(duì)象的光學(xué)醫(yī)療系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一光源，用于產(chǎn)生光；圖案產(chǎn)生單元，用于將光的圖案引導(dǎo)向所述目標(biāo)對(duì)象； 觀察元件，^t設(shè)置以觀察目標(biāo)對(duì)象；對(duì)齊元件，光學(xué)耦合到所述觀察元件，用于在目標(biāo)對(duì)象上限定處 理區(qū)域；以及控制器，用于控制圖像產(chǎn)生單元將所述光的圖案僅引導(dǎo)向所述目 標(biāo)對(duì)象的所述處理區(qū)域內(nèi)。
18. 權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述觀察元件包括透鏡。
19. 權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述觀察元件包括耦合至顯示設(shè) 備的圖像采集設(shè)備。
20. 權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器具有控制掃描設(shè)備的輸入設(shè)備，用來調(diào)整目標(biāo) 對(duì)象上的光的圖案的尺寸、形狀和/或布置。
21. 權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中來自目標(biāo)對(duì)象的圖像穿過對(duì)齊元 件并到達(dá)所述觀察元件。
22. 權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述對(duì)齊元件包括通過所述觀察元件可見的物理圖案。
23. 權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述物理圖案描畫出處理區(qū)域的輪廓。
24. 權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括放大設(shè)備，用于當(dāng)通過觀察元件觀察時(shí)，可調(diào)節(jié)的放大目標(biāo)對(duì)象的圖像。
25. 權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述對(duì)齊元件位于所述放大設(shè)備 的中間像平面處。
26. 權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述對(duì)齊元件和所述觀察元件 整體形成為單一的光學(xué)元件。
27. 權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述視覺對(duì)準(zhǔn)設(shè)備包括第二光源，用于產(chǎn)生對(duì)齊光，其中放置所述對(duì)齊元件，使其在 觀察元件上而不是在目標(biāo)對(duì)象上投射對(duì)齊光的對(duì)齊圖案，并且其中對(duì)齊圖 案通過觀察元件在目標(biāo)對(duì)象的圖像中指示處理區(qū)域。
28. 權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述對(duì)齊圖案通過所述觀察元件 描畫出在所述目標(biāo)對(duì)象的圖像上的處理區(qū)域。
29. ;f又利要求27所述的系統(tǒng)，還包括放大設(shè)備，用于當(dāng)通過觀察元件觀察時(shí)，可調(diào)節(jié)的放大目標(biāo)對(duì)象的圖像。
30. 權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述對(duì)齊元件和所述第二光源整 體形成在一起。
31. 權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述對(duì)齊元件還將系統(tǒng)信息投射 到所述觀察元件上。
32. 權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，還包括反射鏡，用于將所述光引導(dǎo)向所述目標(biāo)對(duì)象并將所述對(duì)齊光引 導(dǎo)向所述觀察元件。
33. —種對(duì)目標(biāo)對(duì)象執(zhí)行光學(xué)醫(yī)療處理或診斷的方法，該方法包括 在觀察元件上產(chǎn)生所述目標(biāo)對(duì)象的圖像；在所述觀察元件上產(chǎn)生虛的對(duì)齊圖案，而不用將所述虛的對(duì)齊圖 案投射到目標(biāo)對(duì)象上，以限定目標(biāo)對(duì)象的處理區(qū)域； 產(chǎn)生光；以及在所述目標(biāo)對(duì)象上投射所述光和只在由所述虛的對(duì)齊圖案所限定的所述處理區(qū)域內(nèi)投射所述光。
34. 權(quán)利要求33所述的方法，其中所述虛的對(duì)齊圖案的產(chǎn)生包括 將來自所述目標(biāo)對(duì)象的光傳輸穿過具有物理圖案的對(duì)齊元件。
35. 權(quán)利要求33所述的方法，其中所述虛的對(duì)齊圖案的產(chǎn)生包括 產(chǎn)生對(duì)齊光，以及將所述對(duì)齊光的圖案投射在所述觀察元件上，用于產(chǎn)生虛的對(duì)齊圖案。
36. 權(quán)利要求35所述的方法，還包括 在所述觀察元件上投射系統(tǒng)信息。
37. 權(quán)利要求33所述的方法，還包括調(diào)整在所述觀察元件上的圖像的放大水平。
全文摘要
一種用于處理和/或診斷患者眼睛的光學(xué)醫(yī)療系統(tǒng)和方法，包括用于產(chǎn)生光的第一光源，用于偏轉(zhuǎn)所述光以在眼睛上產(chǎn)生光的圖案的掃描設(shè)備，放置用于由用戶或醫(yī)師來觀察眼睛的觀察元件，以及對(duì)齊到所述觀察元件和掃描設(shè)備的對(duì)齊元件，用于通過觀察元件光學(xué)指示出光的圖案將要被定位在眼睛上的位置，但不需要將任何對(duì)齊光投射到眼睛上。
文檔編號(hào)A61B3/14GK101316547SQ200680044331
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者D·E·安德森, D·H·莫當(dāng)特, M·W·威爾特伯格 申請(qǐng)人:眼科醫(yī)療公司