Формирование изображений операционной ткани-мишени посредством нелинейного сканирования

Формирование изображений операционной ткани-мишени посредством нелинейного сканирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестные ссылки на родственную заявку

По данной заявке испрашивается приоритет и положительный эффект предварительной заявки США № 12/619606 под заголовком «Imaging Surgical Target Tissue By Nonlinear Scanning», поданной 16 ноября 2009 года, которая целиком включена сюда по ссылке.

Область техники, к которой относится изобретение

Этот патентный документ относится к системам и способам для хирургических приложений, включая офтальмологическую хирургию.

Уровень техники

В последние годы было разработано множество различных усовершенствованных хирургических лазерных систем для офтальмологической хирургии, ориентированной на целевые участки роговой оболочки, хрусталика, сетчатки и другие структуры глаза. В такой хирургической системе может использоваться механизм формирования изображений, позволяющий получить изображения операционной области-мишени, чтобы помочь оператору хирургической системы, например хирургу, подавать лазерные импульсы в операционную область-мишень глаза с высокой точностью.

Сущность изобретения

В этом документе раскрыты примеры и варианты реализации систем и способов лазерной хирургии на основе формирования изображений ткани-мишени посредством нелинейного сканирования в процессе формирования изображений.

Например, способ ведения хирургической операции на глазе может включать в себя следующие этапы: позиционирование глаза относительно системы формирования изображений; создание первых данных сканирования путем определения глубины глазной области-мишени на первом наборе точек вдоль первой дуги; создание вторых данных сканирования путем определения глубины области-мишени глаза на втором наборе точек вдоль второй дуги; определение параметров области-мишени на основе первых и вторых данных сканирования; и регулировка одного или нескольких хирургических позиционных параметров в соответствии с определенными параметрами области-мишени.

В некоторых вариантах реализации этап определения глубины включает в себя формирование изображений области-мишени глаза по меньшей мере одним из следующих способов: оптическая когерентная томография (OCT), ультразвуковой способ, микроскопический способ и/или интерференционный способ.

В некоторых вариантах реализации областью-мишенью глаза является одно из: область-мишень роговой оболочки, передняя поверхность хрусталика, задняя поверхность хрусталика, область-мишень хрусталика, офтальмологический слой или поверхность, ограниченная зрачком.

В некоторых вариантах реализации по меньшей мере одна из дуг, первая и/или вторая, образуют по меньшей мере часть замкнутого контура.

В некоторых вариантах реализации первая дуга является частью первой линии пересечения, где первая поверхность сканирования пересекает область-мишень глаза, а вторая дуга является частью второй линии пересечения, где вторая поверхность сканирования пересекает область-мишень глаза.

В некоторых вариантах реализации первая дуга является частью первой линии пересечения, где первый цилиндр пересекает область-мишень глаза, а вторая дуга является частью второй линии пересечения, где второй цилиндр пересекает область-мишень глаза.

В некоторых вариантах реализации первый цилиндр и второй цилиндр являются концентрическими с общей осью Z.

В некоторых вариантах реализации ось Z второго цилиндра смещена относительно оси Z первого цилиндра.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметров области-мишени включает в себя извлечение характеристик сканирования из первых и вторых данных сканирования.

В некоторых вариантах реализации этап извлечения характеристик сканирования включает в себя извлечение первой амплитуды и первой фазы из первых данных сканирования и извлечение второй амплитуды и второй фазы из вторых данных сканирования.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметров области-мишени включает в себя определение позиционного параметра центра области-мишени на основе первой амплитуды, первой фазы, второй амплитуды и второй фазы.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметров области-мишени включает в себя определение параметра формы объекта области-мишени на основе первой амплитуды, первой фазы, второй амплитуды и второй фазы.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметров области-мишени включает в себя определение параметра ориентации объекта области-мишени на основе первой амплитуды, первой фазы, второй амплитуды и второй фазы.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметров области-мишени включает в себя определение обновления позиционного параметра, связанного с позицией области-мишени и точкой отсчета.

В некоторых вариантах реализации регулировка хирургического позиционного параметра включает в себя регулировку позиционного параметра центра хирургического шаблона для выравнивания центра хирургического шаблона по центру области-мишени.

В некоторых вариантах реализации способ больше не предусматривает никаких сканирований после первого сканирования и второго сканирования.

В некоторых вариантах реализации время от начала первого этапа сканирования до окончания этапа определения хирургических позиционных параметров не превышает одно из следующих значений: 100 миллисекунд, 1000 миллисекунд или 10000 миллисекунд.

В некоторых вариантах реализации по меньшей мере одна из дуг, первая или вторая, является эллиптической дугой.

В некоторых вариантах реализации по меньшей мере одна из дуг, первая или вторая, является открытой дугой, и по меньшей мере одни из первых данных сканирования и вторых данных сканирования, имеют максимум и минимум.

В некоторых вариантах реализации область-мишень глаза является областью хрусталика глаза, а параметры области-мишени включают в себя параметр формы хрусталика, параметр наклона хрусталика и позиционный параметр хрусталика.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметров области-мишени включает в себя подбор функции по меньшей мере с одним подбирающимся параметром для первого набора данных сканирования и определение параметров области-мишени с использованием подбирающегося параметра.

В некоторых вариантах реализации способ формирования изображений объекта включает в себя следующие этапы: позиционирование объекта относительно системы формирования изображений, где форма объекта может быть описана на основе одного или нескольких параметров формы; создание данных сканирования путем определения координаты объекта на наборе точек вдоль дуги; и определение параметра формы объекта и позиционного параметра объекта на основе упомянутых данных сканирования.

В некоторых вариантах реализации объектом является часть сферического поверхностного слоя, а определяемым параметром формы объекта является радиус сферического поверхностного слоя.

В некоторых вариантах реализации объектом является передний поверхностный слой хрусталика глаза, параметром формы объекта является радиус переднего поверхностного слоя хрусталика, и позиционным параметром объекта является координата центра передней поверхности хрусталика.

В некоторых вариантах реализации этап определения позиционного параметра объекта включает в себя формирование изображений объекта по меньшей мере одним из следующих способов: оптическая когерентная томография (OCT), ультразвуковой способ, микроскопический способ и/или интерференционный способ.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметра формы объекта и позиционного параметра объекта включает в себя создание вспомогательных данных сканирования путем определения координаты объекта на вспомогательном наборе точек вдоль вспомогательной дуги.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметра формы объекта и позиционного параметра объекта включает в себя определение параметра формы объекта и позиционного параметра объекта из данных сканирования и вспомогательных данных сканирования.

В некоторых вариантах реализации позиционным параметром объекта является координата Z слоя объекта, а дуга представляет собой часть линии пересечения, где цилиндр сканирования пересекает слой объекта.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметра формы объекта включает в себя определение координаты Z слоя объекта во вспомогательном наборе точек вдоль линии пересечения, где вспомогательный цилиндр пересекает слой объекта.

В некоторых вариантах реализации цилиндр сканирования и вспомогательный цилиндр являются по существу концентрическими с общей осью Z.

В некоторых вариантах реализации этап определения параметра формы объекта и позиционного параметра объекта включает в себя: извлечение амплитуды и фазы из данных сканирования и определение центра слоя объекта на основе извлеченной амплитуды и фазы.

В некоторых вариантах реализации позиционным параметром объекта является один из параметров: параметр центра слоя объекта или периметр слоя объекта.

В некоторых вариантах реализации способ больше не предусматривает ни одного сканирования после упомянутого сканирования и вспомогательного сканирования.

В некоторых вариантах реализации определение позиционного параметра объекта и параметра формы объекта выполняют интегральным образом.

В некоторых вариантах реализации объектом является либо закрытый объект, либо открытый объект.

В некоторых вариантах реализации способ ведения хирургической операции на глазе включает в себя следующие этапы: (а) позиционирование глаза относительно хирургической лазерной системы, причем хирургическая лазерная система имеет хирургический позиционный параметр, а глаз имеет хрусталик; (b) определение позиционных данных области-мишени хрусталика вдоль дуги сканирования; (с) определение позиционного параметра хрусталика на основе упомянутых позиционных данных; (d) регулировка хирургического позиционного параметра в соответствии с определенным позиционным параметром хрусталика; и (e) повторение этапов (b)-(d) во время хирургической операции на глазе для перенастройки хирургического позиционного параметра.

В некоторых вариантах реализации областью-мишенью является одно из: передняя поверхность хрусталика, передняя поверхность, ограниченная зрачком, область-мишень хрусталика или задняя поверхность хрусталика.

В некоторых вариантах реализации этап определения позиционных параметров хрусталика включает в себя извлечение амплитуды и фазы из позиционных данных.

В некоторых вариантах реализации этап определения позиционных параметров хрусталика включает в себя определение позиционного параметра центра области-мишени хрусталика на основе амплитуды и фазы позиционных данных.

В некоторых вариантах реализации регулировка хирургического позиционного параметра включает в себя регулировку позиционного параметра центра хирургического шаблона для выравнивания хирургического шаблона по трем измерениям относительно характеристического признака хрусталика.

Краткое описание чертежей

Фиг.1А-С - смещение нацеливания в офтальмологических лазерных системах;

фиг.2 - существующий способ нацеливания;

фиг.3 - вариант одного способа ведения хирургической операции на глазе;

фиг.4А-Е - иллюстрации этапов способа по фиг.3;

фиг.5А-В - иллюстрации, относящиеся к регулировке хирургического позиционного параметра;

фиг.6А-В - иллюстрации вариантов способов формирования изображений;

фиг.7 - пример лазерной хирургической системы с наведением по сформированным изображениям, в которой обеспечен модуль формирования изображений, обеспечивающий формирование изображений цели для управления лазером;

фиг.8-16 - примеры лазерных хирургических систем с наведением по сформированным изображениям с различной степенью интеграции лазерной хирургической системы и системы формирования изображений;

фиг.17 - пример способа выполнения лазерной хирургической операции с использованием лазерной хирургической системы с наведением по сформированным изображениям.

Подробное описание изобретения

Многие хирургические устройства глаза включают в себя стыковочный столик, который входит в контакт с глазом и обеспечивает его неподвижность относительно объектива хирургической системы. Для ведения хирургической процедуры в некоторых системах создается прицельный шаблон, который указывает центр объектива, где фокусируется хирургический лазер. Эти системы отображают прицельный шаблон поверх изображения глаза, направляя действия хирурга таким образом, чтобы обеспечить точное попадание в намеченную область-мишень глаза.

На фиг.1А-В показаны примеры работы указанных хирургических систем с наведением по изображениям. Когда стыковочный столик или объектив будет зафиксирован хирургом на глазе, прицельный шаблон 40 может оказаться не точно по центру глаза, то есть центр прицельного шаблона 40 может быть смещен относительно центра глаза.

На фиг.1А показан случай, когда прицельный шаблон 40 плохо сцентрирован относительно какой-либо из выступающих структур глаза, такой как зрачок 10, радужная оболочка 20 глаза или лимб 30 роговицы. Это несовпадение мешает глазному хирургу подводить лазерные импульсы на намеченную мишень в глазу с высокой точностью.

Можно разработать усовершенствованную хирургическую лазерную систему с наведением по изображению для извлечения информации о степени несовпадения и регулировки местоположения прицельного шаблона 40, центрируемого относительно выбранной структуры глаза, такой как зрачок 10. На фиг.1В показано достигнутое выравнивание в указанной системе, которое фактически исключает смещение, показанное на фиг.1А. В указанной усовершенствованной системе прицельный шаблон 40 может быть сдвинут к центру, что позволяет обеспечить подачу хирургического лазерного луча с достаточно высокой точностью.

Чем выше точность системы нацеливания, тем более эффективной будет офтальмологическая хирургическая операция. Таким образом, когда возможна ручная регулировка прицельного шаблона 40, для повышения точности систем с наведением по изображениям и решения проблемы несовпадения можно использовать автоматизированные процедуры выравнивания на компьютерной основе.

На фиг.2 показан один пример автоматизированной операции выравнивания, основанной на компьютере. В этом примере сканирование выполняется вдоль прямых линий, причем линейные сканирования выполняются многократно на итеративной основе. Хотя каждое линейное сканирование обеспечивает лишь неполную информацию, касающуюся упомянутого несовпадения, повторные итерации позволяют эффективно перемещать центр прицельного шаблона 40 все ближе и ближе к центру области-мишени.

В данном документе представлены примеры и реализации систем, устройства и способов для лазерной хирургии на основе формирования изображений ткани-мишени посредством нелинейного сканирования во время формирования изображений. Информацию, относящуюся к формированию изображений, которую получают в результате нелинейного сканирования, используют для наведения лазерного луча для выполнения хирургической операции на ткани-мишени.

На фиг.3 показан способ ведения хирургической операции 100 на глазе, который включает в себя следующие этапы: позиционирование глаза относительно системы (110) формирования изображений; создание первых данных сканирования путем определения глубины области-мишени глаза на первом наборе точек вдоль первой дуги (120); создание вторых данных сканирования путем определения глубины области-мишени глаза на втором наборе точек вдоль второй дуги (130); определение параметров области-мишени на основе первых и вторых данных (140) сканирования; и регулировку одного или нескольких хирургических позиционных параметров в соответствии с определенными параметрами (150) области-мишени.

Этап 110 позиционирования может включать в себя множество самых разных известных способов, в том числе применение интерфейса пациента подходящего типа. Одна из возможностей состоит в уменьшении высоты подставки, поддерживающей интерфейс пациента и объектив хирургической системы у глаза. В состав интерфейса пациента может входить гибкий полый цилиндр, частично выполненный из эластичного материала, охватывающий систему оптического нацеливания хирургической системы, например объектив. Интерфейс пациента может включать в себя присоски. После размещения интерфейса пациента на глазу под гибкий полый цилиндр можно подать вакуум для установления механического соединения и стабилизации усилия между глазом и интерфейсом пациента. Присоска может обеспечить подачу вакуума к большей части глаза или к кольцеобразной области глаза.

В других вариантах реализации интерфейс пациента может включать в себя рифленую поверхность, которая обеспечивает удержание глаза благодаря образованию небольших пологих впадин на поверхности глаза. В этих вариантах позиционирование глаза возможно без применения вакуума. В некоторых других вариантах возможно применение небольшого давления для установления механического соединения. Возможны варианты установки механического соединения через какую-либо часть глаза: внутри операционной области, по периметру операционной области или внешней области глаза. В ряде вариантов возможно позиционирование глаза другими средствами, включая немеханические соединения.

Степень механического соединения может быть различной: в некоторых реализациях глаз может быть жестко соединен с интерфейсом пациента, что предотвращает перемещение глаза относительно интерфейса пациента. В других вариантах соединение может быть средней жесткости, что допускает некоторую степень относительного перемещения глаза. В некоторых случаях может быть разрешено относительное перемещение определенного типа, например перемещение вдоль оптической оси или поперечно оптической оси. В ряде вариантов позиционирование может не предусматривать прямой механический контакт с интерфейсом пациента.

Позиционирование может также включать в себя уплощение контактной поверхности глаза с различной степенью. В некоторых случаях контактная поверхность глаза является по существу плоской, в других случаях эта контактная поверхность может быть плоской только частично, а еще в ряде случаев естественная кривизна глаза может оставаться фактически неизменной.

Вновь обратимся к фиг.1А-С, где показана возможность использования хирургического прицельного шаблона 40 для хирургической процедуры на глазе. Эталонная рамочная структура, определенная этим прицельным шаблоном 40, может быть использована хирургом для направления хирургического лазерного луча в точно определенное место в операционной области глаза. Прицельный шаблон 40 может отображаться, например, на устройстве отображения типа видеомикроскопа или иного типа. Прицельный шаблон 40 может быть наложен на изображение глаза в видеомикроскопе. В других вариантах прицельный шаблон 40 может представлять собой лишь составной элемент программного обеспечения, который не обязательно где-либо отображается. В ряде таких вариантов программное обеспечение может только отслеживать центр прицельного шаблона 40 и направлять действия хирурга на основе местоположения указанного центра. В полуавтоматических или полностью автоматических вариантах программное обеспечение системы может выполнять описанные ниже этапы наведения без отображения в явном виде прицельного шаблона 40.

В начале хирургических действий прицельный шаблон 40 может быть выровнен по физическому или геометрическому центру интерфейса пациента или объектива. Поскольку на этапе 110 интерфейс пациента крайне редко располагается и фиксируется точно по центру глаза, прицельный шаблон 40, как правило, необходимо сдвигать или регулировать после этапа позиционирования/фиксации, с тем чтобы он был точно выровнен по центру глаза или по идентифицируемой структуре глаза. Здесь понятие «центр глаза» может относиться к центру выбранной структуры глаза, в том числе зрачку 10, радужной оболочке 20, лимбу 320 роговицы или хрусталику 50. Идентифицируемой структурой может быть идентифицируемая структура, лимба роговицы, кровеносный сосуд, фовеа, оптический диск или другая структура.

Глазные структуры, такие как хрусталик 50 и зрачок 10, часто не имеют общего центра. Это может иметь место, например, из-за некоторой внутренней асимметрии глаза или потому что давление, оказываемое интерфейсом пациента, может переместить или отклонить хрусталик 50 относительно зрачка 10.

На фиг.1А-С показано, что в типовой ситуации оператор системы формирования изображений может выполнить первый сдвиг прицельного шаблона 40 относительно его начального положения (положение на фиг.1А со сдвигом относительно центра), для выравнивания с выступающей структурой глаза, такой как зрачок 10, как показано на фиг.1В, после сдвига прицельного шаблона (40'). Это можно сделать вручную или в частично автоматизированном либо в полностью автоматизированном режиме. При выполнении офтальмологических процедур нацеливания на хрусталик 50, если зрачок 10 и хрусталик 50 имеют общий центр, тогда центрирование прицельного шаблона 40 по зрачку 10 является завершающим этапом упомянутого способа регулировки, и хирург может использовать этот один раз сдвинутый прицельный шаблон 40' для проведения хирургической операции на хрусталике.

На фиг.1С показан случай, когда хрусталик 50 не выровнен по отношению к зрачку 10. В этом случае после первого сдвига прицельного шаблона 40' для его выравнивания со зрачком 10 на последующем втором этапе оператор может практически реализовать способ 100 наведения для идентификации того, насколько все еще расходятся один раз сдвинутый центр прицельного шаблона 40' и зрачок 10 и центр хрусталика 50, и выполнить второй сдвиг прицельного шаблона 40' для выравнивания по центру хрусталика 50, как это показано с помощью дважды сдвинутого прицельного шаблона 40'' на фиг.1С.

В некоторых вариантах реализации первый и второй сдвиг прицельного шаблона 40 может выполняться на одном интегрированном этапе путем практической реализации способа 100 наведения для сдвига прицельного шаблона 40 из его начального «зафиксированного» положения к центру хрусталика 50.

После выравнивания прицельного шаблона 40 с нацеливаемой хирургической областью, например, совмещения с центром хрусталика 50, можно применить хирургический лазер для выполнения хирургической операции на хрусталике 50 с использованием эталонной структуры прицельного шаблона 40.

Местоположение прицельного шаблона 40 можно запомнить, например, в компьютерном контроллере хирургической системы. В некоторых вариантах реализации поверх изображения прицельного шаблона 40 и действительного изображения глаза в видеомикроскопе может быть наложен видеоинтерфейс. Среди прочего такая составная картина иллюстрирует степень отклонения центра прицельного шаблона 40 от центра выбранной структуры глаза, такой как зрачок 10. Указанные наложенные составляющие изображения могут быть полезными для выполнения первого сдвига, выравнивающего прицельный шаблон 40, например, со зрачком 10.

Заметим, что первый и второй сдвиги (или единый интегрированный сдвиг) отдаляют прицельный шаблон 40 от центра интерфейса пациента или объектива. При использовании хирургической оптики достаточно высокого качества последующее применение хирургических лазеров может сохранить низкий астигматизм и другие аберрации даже при их использовании применительно к смещенной от центра области-мишени.

Примерами хирургических процедур, в которых выгодно использовать хирургический лазер с точным нацеливанием, включают в себя капсулотомию, то есть вырезание окружности в капсуле хрусталика 50 для вставки внутриглазной линзы (IOL) вместо удаленного хрусталика. Высокоточное центрирование капсулотомического надреза позволяет обеспечить высокоточное центрирование вставляемой внутриглазной линзы (IOL) и получить оптимальный результат хирургической операции по удалению катаракты.

Другим примером является фрагментация или разжижение самого хрусталика, которое выполняется во время подготовки к удалению хрусталика из его капсулы. В общем случае полезно удалить как можно большую часть хрусталика, не допуская прокаливания задней поверхности капсулы хрусталика. При использовании системы нацеливания с низкой точностью хирург вынужден оставлять более толстый слой хрусталика в капсуле, чтобы не допустить прокаливания задней поверхности капсулы. В отличие от этого система, позиционирующая прицельный шаблон 40 с высокой точностью, позволяет осуществлять вырезание очень близко к задней поверхности капсулы, что повышает эффективность хирургической операции по удалению катаракты.

Заметим, что прицельный шаблон 40 может представлять собой шаблон самых разных типов, в том числе одну или несколько концентрических окружностей, шаблон с перекрестием, другой индикатор центра шаблона или один или несколько прямоугольных элементов, а также комбинацию из вышеперечисленного. Шаблон может иметь изменяемые элементы, например, может изменяться цвет одной из линий, либо могут появляться дополнительные линии, указывающие какой-либо из этапов рассматриваемого способа, например успешное завершение позиционирования глаза на этапе 110 или успешная перенастройка хирургических позиционных параметров на этапе 150.

Дополнительно заметим, что применение хирургического лазера может следовать хирургическому шаблону, который в общем случае может отличаться от прицельного шаблона. Хирургический шаблон может относиться к самым разным типам шаблонов, включая окружности, цилиндры, последовательные слои, спирали, радиальную 4-, 6- или 8-кратную свертку и другие дробные шаблоны. В контексте настоящего способа 100 наведения местоположение этого хирургического шаблона может регулироваться в соответствии со сдвинутым прицельным шаблоном на этапе 150. В простейшем случае центр хирургического шаблона может быть выровнен по центру прицельного шаблона 40. Также возможно множество самых разных альтернативных настроек, таких как центрирование хирургического шаблона со сдвигом относительно центра прицельного шаблона или установка начального местоположения хирургического шаблона в конкретной точке прицельного шаблона и т.д.

В некоторых вариантах реализации определение глубины на этапах 120 и 130 может включать в себя: формирование изображения области-мишени глаза следующими способами: оптическая когерентная томография (OCT), ультразвуковой способ, микроскопический способ, интерференционный способ или комбинация этих способов. Способ оптической когерентной томографии может быть реализован в виде томографии во временной области или в частотной области.

В ряде последующих разделов способ 100 наведения описывается в контексте выполнения вышеописанного второго сдвига или интегрального сдвига прицельного шаблона 40. Оба этих варианта реализации включают определение несовпадения прицельного шаблона 40 и центра области-мишени глаза, например, хрусталика 50.

Область-мишень глаза может представлять собой область-мишень в роговой оболочке, переднюю поверхность хрусталика, заднюю поверхность хрусталика, область-мишень хрусталика, офтальмологический слой или поверхность, ограниченную зрачком. Термин «поверхность» используется в широком смысле, то есть относится не только к наружной геометрической поверхности, но и к поверхностным слоям, имеющим некоторую толщину. Поверхностные слои могут определяться, например, их биологическими, оптическими или механическими свойствами и могут иметь толщину от одного микрона или менее до одного миллиметра или более. Также термин «слой» может относиться к слою внутри структуры глаза.

Нацеливание на хирургические области может выполняться в различных офтальмологических хирургических процедурах, включая процедуры на роговой оболочке, процедуры по удалению катаракты, капсулотомию, лизис или фрагментацию хрусталика. Областью-мишенью может быть область-мишень самой офтальмологической процедуры, например поверхность хрусталика или дополнительная область-мишень, например область, где надрез для доступа создается на роговой оболочке для облегчения процедуры на хрусталике.

На фиг.4А показана реализация способа 100. На этапе 110 может быть обеспечен механический контакт интерфейса 210 пациента с роговой оболочкой 220 глаза для позиционирования глаза во время ведения офтальмологической хирургической операции. Например, интерфейс 210 пациента может зафиксировать глаз и его роговую оболочку 220 в результате приложения частичного вакуума.

Этап 120 может включать в себя определение глубины 241-D1, …241-Dn области-мишени глаза в хрусталике 50 на первом наборе точек 241-P1, …241-Pn вдоль первой дуги 241 и запоминание значений 241-D глубины в качестве первых данных сканирования.

Аналогичный этап 130 может включать в себя определение глубины 242-D1, …242-Dn на втором наборе точек 242-P1, …242-Pn вдоль второй дуги 242 и запоминание значений 242-D в качестве вторых данных сканирования.

В некоторых вариантах реализации по меньшей мере одна из дуг, первая или вторая, может составлять часть замкнутого контура или весь замкнутый контур. Контур может представлять собой окружность, эллипс, частично нерегулярный контур или контур подходящей формы. В других вариантах реализации дуга может быть открытой, являясь частью окружности, эллипса или другой подходящей кривой.

В некоторых вариантах реализации дуги, представляющие собой открытые или замкнутые контуры 241 и 242, могут быть центрированы по центру прицельного шаблона 40. Таким образом, после определения смещения центра контуров 241 и 242 относительно центра области-мишени центр прицельного шаблона 40 может быть выровнен с центром области-мишени путем сдвига центра прицельного шаблона 40 на величину смещения контуров 241 и 242. В ряде описанных ниже вариантов первая и вторая дуги 241, 242 имеют общий центр с прицельным шаблоном 40.

Дуги могут представлять собой самые разные линии, отличаясь от прямых линий на фиг.2 значительной кривизной в плоскости XY, то есть в плоскости, перпендикулярной оптической оси (называемой в целом здесь осью Z). Заметим, что даже прямые линии на фиг.2 могут иметь некоторую кривизну в плоскостях, например, с осями Z и X или Z и Y. Однако поскольку на виде в плоскости XY они выглядят как прямые линии, то есть как проекции на плоскость XY, они не называются дугами.

На фиг.4В показано, что в ряде вариантов первая дуга 241 может являться частью первой линии пересечения, где первая поверхность 245 сканирования пересекает область-мишень глаза, то есть переднюю поверхностную область хрусталика 50. Аналогичным образом вторая дуга 242 может являться частью второй линии пересечения, где вторая поверхность сканирования пересекает область-мишень глаза.

Здесь поверхность 245 сканирования может относиться к развертке поверхности сканирующим лучом, когда характеристическая точка сканирующего луча, такая как его фокусная точка, перемещается вдоль линии в области-мишени.

В примере на фиг.4В фокальная точка сканирующего лазерного луча может перемещаться по окружности в плоскости XY. Сканирующий лазер может располагаться по существу параллельно оптической оси Z оптической системы, определяя цилиндр в качестве поверхности 245 сканирования. Как видно из этого примера, первая дуга 241 представляет собой контур, где цилиндрическая поверхность 245 сканирования пересекает эллипсоидальный хрусталик 50. В зависимости от положения центра цилиндрической поверхности 245 сканирования первая дуга 241 может быть окружностью или эллипсом. Плоскость окружности или эллипса 241 может быть перпендикулярно оси Z, то есть она может представлять собой плоскость XY, если центр окружности 241 совпадает с центром хрусталика 50. Другими словами, если окружность 241 имеет общую ось симметрии с хрусталиком 50. Если окружность 241 не имеет общую ось симметрии с хрусталиком 50, или что эквивалентно, центр окружности 241 не совпадает с центром хрусталика 50, то тогда плоскость окружности 241 может быть наклонной, как на фиг.4В.

На фиг.4С показаны варианты, в которых первая и вторая дуги 241 и 242 являются замкнутыми контурами, например, окружностями. В левой части первый и второй цилиндры сканирования и их соответствующие контуры 241 и 242 являются концентрическими с общей оптической осью Z. В правой части контуры 241 и 242 не являются концентрическими, то есть их оси смещены друг относительно друга. Они могут пересекаться или не пересекаться друг с другом. В одних вариантах информацию для регулировки центра мишени лучше извлекать из концентрических окружностей сканирования, в то время как в других вариантах предпочтительно использовать смещенные окружности сканирования.

На фиг.4D показано, как можно определить параметры области-мишени на этапе 140 на основе первых и вторых данных сканирования. В левой части показана круговая дуга 241 сканирования с центром 241-С, смещенным относительно центра 50-С хирургической области-мишени, представляющей собой хрусталик 50 в данном случае. Как было описано во введении, такие или аналогичные ситуации могут возникнуть тогда, когда интерфейс 210 пациента зафиксирован по центру, смещенному относительно центра хирургической области-мишени.

В указанных ситуациях хирургическая оптическая система может действовать таким образом, что она будет компенсировать это смещение, например, путем выравнивания центра прицельного шаблона 40 по центру хрусталика 50-С. Как было описано выше, в различных вариантах центр прицельного шаблона 40 совпадает с общим центром первой и второй дуг 241-С и 242-С сканирования. Таким образом, задача выравнивания указанных центров преобразуется в задачу определения смещения центра, например первой дуги 241-С относительно центра 50-С прицеливания. После определения этого смещения центр прицельного шаблона 40 может быть сдвинут на упомянутую величину смещения для выравнивания в соответствии с центром 50-С хрусталика. Затем может быть определен хирургический шаблон с использованием правильно отцентрированного прицельного шаблона 40, и тогда хирургический лазерный луч можно подавать в соответствии с упомянутым хирургическим шаблоном.

Как описано ниже, указанная регулировка может быть основана не только на центре хирургической области-мишени, но и на различных отличительных признаках хирургической области-мишени, таких как характеристический признак, точечная раскраска, нерегулярный признак, кровеносный сосуд и т.д.

Один из способов проведения указанной регулировки заключается в извлечении первой и второй характеристик сканирования из первых и вторых данных сканирования. Примеры этих характеристик сканирования включают в себя первую амплитуду и первую фазу первых данных сканирования и вторую амплитуду и вторую фазу вторых данных сканирования.

Как показано в правой части фиг.4D, когда первый контур 241 представляет собой смещенную окружность или эллипс на нацеливаемой поверхности, первые данные 241-D1, … 241-Dn сканирования, или глубины, для точек 241-P1, … 241-Pn первой дуги образуют участок синусоидальной кривой. В общем случае эта кривая может представлять собой функцию, которую можно представить суммой гармоник Фурье. Если окружность 241 сканирования точно сцентрирована по центру области-мишени, то есть 241-С совпадает с 50-С, то тогда первые данные сканирования, или глубины, будут представлять функцию-константу.

Если первая дуга представляет собой полную окружность, то тогда синусоидальная кривая может иметь полный период. Как правило, сканирование не начинается на максимуме или минимуме синусоиды, в связи с чем первые данные сканирования или глубины, изображенные в функции расстояния вдоль дуги 241 сканирования, принимают форму синусоиды, начиная с фазового сдвига.

На фиг.4Е показано, что в указанном случае первой характеристикой сканирования может быть, например, фаза F1 и амплитуда А1 синусоиды из первых данных 241-D1, … 241-Dn сканирования, или глубины. Эти характе