RU2574576C2 - Connection with control by images for ophthalmological surgical systems - Google Patents
Connection with control by images for ophthalmological surgical systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574576C2 RU2574576C2 RU2013101575/14A RU2013101575A RU2574576C2 RU 2574576 C2 RU2574576 C2 RU 2574576C2 RU 2013101575/14 A RU2013101575/14 A RU 2013101575/14A RU 2013101575 A RU2013101575 A RU 2013101575A RU 2574576 C2 RU2574576 C2 RU 2574576C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scan
- eye
- ophthalmic system
- pattern
- data
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims description 145
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 claims description 124
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 112
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 claims description 97
- 210000000695 crystalline len Anatomy 0.000 claims description 75
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims description 32
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 claims description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 13
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 10
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 7
- 210000000554 iris Anatomy 0.000 claims description 7
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 claims description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 40
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 39
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 3
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 3
- 210000003786 sclera Anatomy 0.000 description 3
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 206010039897 Sedation Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001886 ciliary effect Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000004418 eye rotation Effects 0.000 description 1
- 239000000834 fixative Substances 0.000 description 1
- 229940035363 muscle relaxants Drugs 0.000 description 1
- 239000003158 myorelaxant agent Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000036280 sedation Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к системам и методам для применения в хирургии, в том числе в офтальмологической хирургии. В частности, настоящее изобретение относится к системам и способам высокоточной стыковки офтальмологических хирургических систем с хирургическим глазом.The present invention relates to systems and methods for use in surgery, including in ophthalmic surgery. In particular, the present invention relates to systems and methods for high-precision docking of ophthalmic surgical systems with the surgical eye.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
На протяжении нескольких лет разработано множество разнообразных передовых хирургических лазерных систем для офтальмологической хирургии на участках роговицы, хрусталика, сетчатки и других структур глаза. Некоторые из упомянутых хирургических систем повышают точность хирургической процедуры путем создания точно управляемого соединения между офтальмологическим хирургическим устройством и офтальмологическим целевым объектом, обычно областью или структурой глаза. В некоторых случаях упомянутое соединение устанавливают опусканием стыковочного модуля или блока на глаз. Некоторые системы используют также дополнительный этап фиксации, например, применение разрежения для усиления соединения. В типичных хирургических лазерных системах, точность и управляемость офтальмологической хирургии в значительной степени зависит от точности упомянутых этапов стыковки и фиксации, и, следовательно, повышение точности процедуры стыковки может повысить точность офтальмологической хирургической процедуры в целом.Over the years, a wide variety of advanced surgical laser systems have been developed for ophthalmic surgery in areas of the cornea, lens, retina and other structures of the eye. Some of the surgical systems mentioned increase the accuracy of the surgical procedure by creating a precisely controlled connection between the ophthalmic surgical device and the ophthalmic target, usually the region or structure of the eye. In some cases, said connection is established by lowering the docking module or unit by eye. Some systems also use an additional fixation step, for example, the use of vacuum to strengthen the connection. In typical surgical laser systems, the accuracy and controllability of ophthalmic surgery largely depends on the accuracy of the mentioned stages of docking and fixation, and therefore, increasing the accuracy of the docking procedure can increase the accuracy of the ophthalmic surgical procedure as a whole.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В настоящем описании приведены примеры и варианты осуществления систем и методов для управления офтальмологической хирургической системой с целью создания точно управляемого соединения с офтальмологическим целевым объектом, например человеческим глазом.The present description provides examples and embodiments of systems and methods for controlling an ophthalmic surgical system to create a precisely controlled compound with an ophthalmic target, such as the human eye.
Например, способ стыковки офтальмологической системы может содержать этапы совмещения стыковочного блока офтальмологической системы и глаза; формирования изображения внутренней структуры глаза системой формирования изображений; уточнения совмещения стыковочного блока с внутренней структурой глаза в зависимости от сформированного изображения и стыковки стыковочного блока с глазом.For example, a method of docking an ophthalmic system may include the steps of combining a docking unit of the ophthalmic system and the eye; imaging the internal structure of the eye by the imaging system; clarification of the combination of the docking unit with the internal structure of the eye, depending on the image formed and the docking unit docking with the eye.
Этап совмещения стыковочного блока может содержать использование первой системы формирования изображений для совмещения целевого паттерна офтальмологической системы с характерным элементом глаза.The step of combining the docking unit may comprise using a first imaging system to combine the target pattern of the ophthalmic system with a characteristic element of the eye.
Первая система формирования изображений может быть какой-то одной из микроскопа или видеомикроскопа; целевой паттерн офтальмологической системы может содержать, по меньшей мере, что-то одно из центра контактной линзы, центра стыковочного блока, стыковочного кольца или стыковочного перекрестья; и характерный элемент глаза может быть центром области радужной оболочки, зрачка, роговицы, лимба или хрусталика; или кольцевым образованием, связанным с областью радужной оболочки, зрачка, роговицы, лимба или хрусталика.The first imaging system may be one of a microscope or a video microscope; the target pattern of the ophthalmic system may comprise at least one of the center of the contact lens, the center of the docking unit, the docking ring or the docking crosshair; and the characteristic element of the eye may be the center of the iris, pupil, cornea, limb or lens; or an annular formation associated with the region of the iris, pupil, cornea, limb or lens.
Этап формирования изображения может содержать формирование изображения второй системой формирования изображений, при этом вторая система формирования изображений является какой-то одной из системы формирования изображений методом оптической когерентной томографии и системы формирования изображений, выполненной с возможностью формирования изображений внутренней структуры глаза.The image forming step may comprise image formation by a second image forming system, wherein the second image forming system is one of an image forming system by optical coherence tomography and an image forming system configured to form images of the internal structure of the eye.
Этап уточнения совмещения может содержать выделение позиционной информации, касающейся внутренней структуры глаза, из сформированного изображения; и регулировку положения, по меньшей мере, чего-то одного из глаза или стыковочного блока в зависимости от выделенной позиционной информации.The alignment refinement step may comprise extracting positional information regarding the internal structure of the eye from the generated image; and adjusting the position of at least one of the eyes or the docking unit depending on the selected positional information.
Этап уточнения совмещения может содержать выделение ориентационной информации, касающейся внутренней структуры глаза, из сформированного изображения; и регулировку ориентации, по меньшей мере, чего-то одного из глаза или стыковочного блока в зависимости от выделенной ориентационной информации.The alignment refinement step may comprise extracting orientation information regarding the internal structure of the eye from the generated image; and adjusting the orientation of at least one of the eyes or the docking unit depending on the selected orientation information.
Этап формирования изображения может содержать вычисление в процессоре данных сканирования, соответствующих паттерну сканирования; сохранение данных сканирования в буфере данных; передачу данных сканирования из буфера данных в модуль вывода; вывод сигналов сканирования из модуля вывода в по меньшей мере один сканер на основании данных сканирования; и сканирование визуализирующим пучком посредством по меньшей мере одного сканера в соответствии с сигналами сканирования.The image forming step may comprise calculating in the processor scan data corresponding to the scan pattern; saving scan data in a data buffer; transferring scan data from the data buffer to the output module; outputting the scanning signals from the output module to at least one scanner based on the scanning data; and scanning with an imaging beam by means of at least one scanner in accordance with the scanning signals.
Этап вычисления данных сканирования может содержать реализацию паттерна сканирования, который содержит, по меньшей мере, какой-то один из линейного паттерна, кольцевого паттерна, овального паттерна, замкнутого паттерна, дугового паттерна, растрового паттерна, двухкоординатного (x-y) паттерна, перекрестного паттерна, звездообразного паттерна, спирального паттерна и паттерна с удаленными точками.The step of computing the scan data may comprise implementing a scan pattern that contains at least one of a linear pattern, a ring pattern, an oval pattern, a closed pattern, an arc pattern, a raster pattern, a two-coordinate (xy) pattern, a cross pattern, a star pattern, spiral pattern and pattern with remote points.
Этап вычисления данных сканирования может содержать вставку синхронизирующих сигналов в данные сканирования посредством процессора.The step of computing the scan data may include inserting clock signals into the scan data by the processor.
Этап вычисления данных сканирования может содержать вычисление данных приведения в расчетную точку, соответствующих паттерну приведения в расчетную точку, соединяющему начальную точку паттерна сканирования с предварительно установленной точкой.The step of computing the scan data may comprise calculating the casting data to the calculated point corresponding to the casting to the calculated point connecting the start point of the scanning pattern with the preset point.
Этап сохранения данных сканирования может содержать сохранение данных сканирования в памяти процессора и передачи сохраненных данных сканирования из памяти процессора в буфер данных, частично, под управлением специализированного контроллера памяти.The step of storing the scan data may include storing the scan data in the processor memory and transferring the stored scan data from the processor memory to the data buffer, in part, under the control of a specialized memory controller.
Специализированный контроллер памяти может содержать механизм прямого доступа к памяти; и буфер данных может содержать память обратного магазинного типа.A specialized memory controller may include a direct memory access mechanism; and the data buffer may contain inverse store type memory.
Этап передачи данных сканирования может содержать вывод данных сканирования буфером данных в модуль вывода в режиме высокоскоростной передачи данных.The step of transmitting the scan data may comprise outputting the scan data by the data buffer to the output module in the high-speed data transmission mode.
Этап передачи данных сканирования может содержать вывод данных сканирования из буфера данных, без передачи данных сканирования посредством, по меньшей мере, чего-то одного из шины, соединяющей специализированный контроллер памяти и процессор, памяти процессора или процессора.The step of transmitting the scan data may comprise outputting the scan data from the data buffer, without transmitting the scan data by means of at least one of the buses connecting the dedicated memory controller and the processor, processor or processor memory.
Этап передачи данных сканирования может содержать вывод данных сканирования параллельно с выполнением процессором, по меньшей мере, чего-то одного из обработки изображения, вычисления данных сканирования, соответствующих паттерну сканирования, или выполнения функции управления.The step of transmitting the scan data may comprise outputting the scan data in parallel with the processor performing at least one of the image processing, computing the scan data corresponding to the scanning pattern, or performing a control function.
Этап передачи данных сканирования может содержать прием данных сканирования модулем вывода, без прерывания другим системным агентом, с выдерживанием, тем самым, временного дрожания данных сканирования менее 40 микросекунд.The step of transmitting the scan data may comprise receiving the scan data by the output module, without interruption by another system agent, thereby withstanding a temporary jitter of the scan data of less than 40 microseconds.
Этап вывода сигналов сканирования может содержать преобразование данных сканирование в аналоговые сигналы сканирования посредством модуля вывода, при этом, модуль вывода содержит цифроаналоговый преобразователь.The step of outputting the scan signals may comprise converting the scan data into analog scan signals by the output module, wherein the output module comprises a digital-to-analog converter.
Этап сканирования визуализирующим пучком может содержать прием выведенных сигналов сканирования посредством контроллера сканирования и синхронизатора формирования изображений, при этом, сигналы сканирования содержат синхронизирующие сигналы; повторную регулировку по меньшей мере одного сканера посредством контроллера сканирования в соответствии с сигналами сканирования, чтобы сканировать визуализирующим пучком; и повторную синхронизацию камеры для формирования изображений посредством синхронизатора формирования изображений, в соответствии с синхронизирующими сигналами.The scanning step by the imaging beam may comprise receiving the outputted scanning signals by the scanning controller and the imaging synchronizer, wherein the scanning signals comprise synchronizing signals; re-adjusting the at least one scanner by the scan controller in accordance with the scan signals to scan with an imaging beam; and re-synchronizing the camera for imaging by the imaging synchronizer, in accordance with the clock signals.
Контроллер сканирования может содержать по меньшей мере один контроллер с гальванометрическим приводом (в дальнейшем гальванометрический); и синхронизатор формирования изображений может содержать по меньшей мере один контроллер камеры для формирования офтальмологических когерентных изображений.The scan controller may include at least one controller with a galvanometric drive (hereinafter galvanometric); and the imaging synchronizer may comprise at least one camera controller for generating ophthalmic coherent images.
В некоторых вариантах осуществления ограничивающим фактором быстродействия системы формирования изображений может быть время интегрирования устройства записи изображения.In some embodiments, the performance limiting factor of the imaging system may be the integration time of the image recording apparatus.
Этап вывода сигналов сканирования может содержать вывод сигналов сканирования со скоростью в пределах одного из следующих диапазонов: 1 Гц-1 МГц, 100 Гц-1 МГц или 1 кГц-100 кГц.The step of outputting the scanning signals may comprise outputting the scanning signals at a speed within one of the following ranges: 1 Hz-1 MHz, 100 Hz-1 MHz, or 1 kHz-100 kHz.
Этап вывода сигналов сканирования может содержать регулировку выходной скорости вывода сигналов сканирования.The step of outputting the scan signals may comprise adjusting the output speed of the output of the scan signals.
Этап уточнения совмещения может содержать обеспечение речевой команды для пациента на перемещение им глаза, перемещение головы пациента, перемещение хирургического стола, на котором покоится пациент, перемещение глаза пациента, перемещение стыковочного блока посредством перемещения гентри или шарнирной консоли и использование захватного устройства для перемещения глаза на основании изображения внутренней структуры глаза.The alignment refinement step may include providing a speech command for the patient to move his eye, move the patient’s head, move the patient’s table on which the patient is resting, move the patient’s eye, move the docking unit by moving the gantry or articulated arm, and use a gripper to move the eye on the base images of the internal structure of the eye.
Этап уточнения совмещения может содержать регулировку, по меньшей мере, чего-то одного из фиксирующего пучка или направляющего света для уточнения совмещения глаза и стыковочного блока; и выдачи указания пациенту сопровождать глазом фиксирующий пучок или направляющий свет.The alignment refinement step may comprise adjusting at least one of the fixing beam or the guide light to clarify the alignment of the eye and the docking unit; and instructing the patient to accompany the eye with a fixing beam or directing light.
Этап уточнения совмещения может содержать начало этапа уточнения совмещения до того, как стыковочный блок придет в контакт с глазом, после того как стыковочный блок придет в контакт с глазом, но перед подачей частичного вакуума в стыковочный блок или после подачи частичного вакуума.The alignment refinement step may include the beginning of the alignment refinement step before the docking unit comes in contact with the eye after the docking unit comes in contact with the eye, but before the partial vacuum is applied to the docking unit or after the partial vacuum is applied.
Этап стыковки может содержать измерение расстояния между реперной точкой стыковочного блока и внешним слоем глаза и опускание стыковочного блока в соответствии с измеренным расстоянием.The docking step may comprise measuring the distance between the reference point of the docking unit and the outer layer of the eye and lowering the docking unit in accordance with the measured distance.
В некоторых вариантах осуществления реперная точка может быть регулируемой.In some embodiments, the reference point may be adjustable.
Этап стыковки может содержать приведение стыковочного блока в физический контакт с глазом и подачу разрежения через участок стыковочного блока после того, как стыковочный блок приходит в физический контакт с глазом.The docking step may comprise bringing the docking unit into physical contact with the eye and applying a vacuum through the portion of the docking unit after the docking unit comes into physical contact with the eye.
В некоторых вариантах осуществления контроллер формирования изображений для офтальмологической системы может содержать процессор, который вычисляет данные сканирования для паттерна сканирования; контроллер локальной памяти, который частично управляет передачей вычисленных данных сканирования из процессора в буфер данных, при этом буфер данных выполнен с возможностью сохранения данных сканирования и вывода данных сканирования; и выходной цифроаналоговый преобразователь, связанный с буфером данных, который преобразует выбранные данные сканирования в аналоговые сигналы сканировании и выводит сигналы сканирования.In some embodiments, the imaging controller for the ophthalmic system may include a processor that calculates scan data for the scan pattern; a local memory controller that partially controls the transfer of the calculated scan data from the processor to the data buffer, the data buffer being configured to save scan data and output scan data; and an output digital-to-analog converter associated with a data buffer that converts the selected scan data into analog scan signals and outputs scan signals.
Контроллер локальной памяти может содержать механизм прямого доступа к памяти.The local memory controller may include a direct memory access mechanism.
Буфер данных может содержать память обратного магазинного типа, которая выводит сохраненные данные сканирования в режиме высокоскоростной передачи данных.The data buffer may comprise a reverse store type memory that outputs stored scan data in high speed data mode.
Контроллер формирования изображений может дополнительно содержать память процессора и шину, связанную с процессором, контроллером локальной памяти и памятью процессора, при этом процессор выполнен с возможностью вывода вычисленных данных сканирования в память процессора по шине и контроллер локальной памяти выполнен с возможностью передачи данных сканирования из памяти процессора в буфер данных по шине.The imaging controller may further comprise processor memory and a bus associated with the processor, the local memory controller and processor memory, wherein the processor is configured to output the calculated scan data to the processor memory via the bus and the local memory controller is configured to transmit scan data from the processor memory to the data buffer on the bus.
В некоторых вариантах осуществления буфер данных выполнен с возможностью вывода данных сканирования, без передачи данных сканирования посредством, по меньшей мере, чего-то одного из шины, памяти процессора или процессора.In some embodiments, the data buffer is configured to output scan data without transmitting the scan data via at least one of a bus, processor memory, or processor.
В некоторых вариантах осуществления процессор выполнен с возможностью выполнения, по меньшей мере, чего-то одного из обработки изображения и вычисления данных сканирования, пока буфер данных выводит данные сканирования.In some embodiments, the processor is configured to perform at least one of image processing and computing scan data while the data buffer outputs scan data.
В некоторых вариантах осуществления выходной цифроаналоговый преобразователь связан с буфером данных таким образом, что данные сканирования, выводимые буфером данных, принимаются без прерывания другим системным агентом, с выдерживанием, тем самым, временного дрожания данных сканирования менее 40 микросекунд.In some embodiments, the output digital-to-analog converter is coupled to the data buffer such that scan data output by the data buffer is received without interruption by another system agent, thereby withstanding a temporary jitter of the scan data of less than 40 microseconds.
В некоторых вариантах осуществления выходной цифроаналоговый преобразователь выполнен с возможностью вывода сигналов сканирования в контроллеры сканирования по x- и y-осям, чтобы сканировать визуализирующим пучком; и синхронизирующих сигналов в камеру для формирования изображений, чтобы записывать отраженный визуализирующий пучок синхронно со сканированием.In some embodiments, the output digital-to-analog converter is configured to output scan signals to the scan controllers along the x- and y-axes to scan with an imaging beam; and timing signals to the imaging camera to record the reflected imaging beam in synchronization with the scan.
В некоторых вариантах осуществления способ управления формированием офтальмологических изображений может содержать этап вычисления данных управления сканированием посредством процессора; этап сохранения данных управления сканированием в буфере данных, частично, под управлением контроллера памяти; этап передачи данных управления сканированием из буфера данных в преобразователь сигналов по специализированному каналу и этап передачи сигналов сканирования в контроллер сканирования посредством модуля вывода, при этом сигналы сканирования преобразуются из данных управления сканированием посредством преобразователя сигналов.In some embodiments, an ophthalmic imaging management method may include the step of computing processor scan data; the step of storing the scan control data in the data buffer, in part, under the control of a memory controller; a step of transmitting the scan control data from the data buffer to the signal converter via a dedicated channel; and a step of transmitting the scan signals to the scan controller by the output module, wherein the scan signals are converted from the scan control data by the signal converter.
Этап сохранения данных управления сканированием может содержать сохранения вычисленных данных управления сканированием в памяти процессора и перемещение данных управления сканированием из памяти процессора в буфер данных.The step of storing the scan control data may comprise storing the calculated scan control data in the processor memory and moving the scan control data from the processor memory to the data buffer.
Этап передачи данных управления сканированием может содержать передачу данных сканирования из буфера данных, без передачи данных сканирования посредством, по меньшей мере, чего-то одного из шины, соединяющей контроллер локальной памяти и процессор, памяти процессора или процессора.The step of transmitting the scan control data may comprise transmitting the scan data from the data buffer, without transmitting the scan data via at least one of a bus connecting the local memory controller and the processor, processor or processor memory.
Этап передачи данных управления сканированием может содержать передачу данных сканирования параллельно с выполнением процессором, по меньшей мере, чего-то одного из обработки изображения и вычисления данных сканирования, соответствующих паттерну сканирования.The step of transmitting the scan control data may comprise transmitting the scan data in parallel with the processor executing at least one of the image processing and computing the scan data corresponding to the scan pattern.
Этап передачи данных управления сканированием может содержать передачу данных сканирования, без прерывания другим системным агентом, с выдерживанием, тем самым, временного дрожания данных сканирования менее 40 микросекунд.The step of transmitting the scan control data may comprise transmitting the scan data without interruption by another system agent, thereby withstanding a temporary jitter of the scan data of less than 40 microseconds.
Контроллер локальной памяти может содержать механизм прямого доступа к памяти и буфер данных может содержать память обратного магазинного типа.The local memory controller may comprise a direct memory access mechanism, and the data buffer may comprise inverse store type memory.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фиг. 1 - схема человеческого глаза.FIG. 1 is a diagram of a human eye.
Фиг. 2 - схема офтальмологической хирургической системы.FIG. 2 is a diagram of an ophthalmic surgical system.
Фиг. 3 - схема способа стыковки.FIG. 3 is a diagram of a docking method.
Фиг. 4A-B - схема этапа совмещения.FIG. 4A-B is a schematic of the alignment step.
Фиг. 5 - схема наклона и смещения хрусталика относительно стыковочного блока.FIG. 5 is a diagram of the tilt and displacement of the lens relative to the docking unit.
Фиг. 6A-B - схема наклоненного и смещенного хрусталика и его изображения.FIG. 6A-B is a diagram of an inclined and displaced lens and its image.
Фиг. 7 - схема уточнения совмещения между хрусталиком и стыковочным блоком.FIG. 7 is a diagram for clarifying alignment between the lens and the docking unit.
Фиг. 8A-B - схема совмещения стыковочного блока с хрусталиком после этапа уточнения совмещения и соответствующего изображения.FIG. 8A-B is a diagram of combining a docking unit with a lens after the step of refining alignment and the corresponding image.
Фиг. 9 - схема способа стыковки, направляемого с использованием способа формирования изображений.FIG. 9 is a diagram of a docking method routed using an image forming method.
Фиг. 10 - схема системы стыковки с управлением по изображениям.FIG. 10 is a diagram of a docking system with image control.
Фиг. 11 - подробная блок-схема системы стыковки с управлением по изображениям.FIG. 11 is a detailed block diagram of an image-controlled docking system.
Фиг. 12 - этапы способа управления способом стыковки с управлением по изображениям.FIG. 12 - stages of a method for controlling a method of docking with image control.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
Многие офтальмологические хирургические системы содержат стыковочный блок или интерфейс пациента, который приходит в контакт с человеческим глазом и выдерживает его, фактически, неподвижным относительно объектива хирургической системы в процессе офтальмологической процедуры. Точность офтальмологической процедуры можно повысить повышением точности совмещения стыковочного блока с целевым объектом хирургической операции.Many ophthalmic surgical systems contain a docking unit or patient interface that comes into contact with the human eye and withstands it, in fact, stationary relative to the lens of the surgical system during the ophthalmic procedure. The accuracy of the ophthalmic procedure can be improved by increasing the accuracy of combining the docking unit with the target of the surgical operation.
Во время роговичных процедур, когда операционный целевой объект, роговица, не заслонен и является видимым, совмещение интерфейса пациента с целевым объектом может выполняться хирургом сравнительно простым способом.During corneal procedures, when the operational target, the cornea, is not obscured and is visible, the combination of the patient’s interface with the target can be performed by the surgeon in a relatively simple way.
Однако катарактальные хирургические операции ставят более сложные задачи совмещения и стыковки интерфейса по ряду причин. Упомянутые задачи обусловлены тем, что целевой хрусталик находится внутри глаза и, следовательно, хуже виден хирургу или частично заслонен от него.However, cataract surgeries pose more complex tasks of combining and docking the interface for a number of reasons. The mentioned tasks are due to the fact that the target lens is inside the eye and, therefore, is less visible to the surgeon or partially obscured from it.
Пациентам часто также сложно совмещать свой оперируемый глаз с оптической осью офтальмологической хирургической системы, даже под руководством и при получении устных инструкций хирурга, потому, что, например, пациенты часто получают миорелаксанты или находятся в состоянии глубокой седации.It is also often difficult for patients to combine their operated eye with the optical axis of the ophthalmic surgical system, even under the guidance and upon receipt of oral instructions from the surgeon, because, for example, patients often receive muscle relaxants or are in a state of deep sedation.
Кроме того, внутренние структуры глаза, например хрусталик, часто фиксируются их мягкими поддерживающими мышцами вне центра и с наклоном относительно видимых структур глаза, например зрачка. Поэтому, даже если хирургу удается совместить зрачок с оптической осью хирургической системы, хрусталик внутри глаза может оставаться смещенным и наклоненным.In addition, the internal structures of the eye, such as the lens, are often fixed by their soft supporting muscles outside the center and with a slope relative to the visible structures of the eye, such as the pupil. Therefore, even if the surgeon manages to combine the pupil with the optical axis of the surgical system, the lens inside the eye may remain displaced and inclined.
Более того, по мере того как стыковочный блок опускают на глаз, стыковочный блок оказывает давление на глаз, что может приводить к дополнительному смещению и наклону хрусталика. Приведенная проблема может еще более усугубляться подачей разрежения для стыковки интерфейса пациента.Moreover, as the docking unit is lowered into the eye, the docking unit exerts pressure on the eye, which can lead to additional displacement and tilt of the lens. The above problem can be further exacerbated by applying a vacuum to dock the patient interface.
Реализации и варианты осуществления в настоящем описании предлагают процедуры и системы стыковки для повышения точности процедуры стыковки в процессе офтальмологических хирургических операций с помощью методов формирования изображений.Implementations and embodiments in the present description offer docking procedures and systems to improve the accuracy of the docking procedure during ophthalmic surgical operations using imaging techniques.
На фиг. 1 изображен человеческий глаз 1 с некоторыми подробностями. Глаз 1 содержит роговицу 2, которая получает и преломляет поступающий свет, радужную оболочку 3, зрачок 4, который обеспечивает отверстие для входа света во внутренний глаз, и хрусталик 5, который фокусирует свет на сетчатке 6. Как упоминалось выше, ось хрусталика 5 часто не совмещена с осью зрачка 2, и система мягких поддерживающих цилиарных мышц хрусталика может допускать дополнительное смещение и наклон, когда к глазу 1 прилагают давление стыковочным блоком, что усугубляет проблему неточного совмещения со стыковочным блоком.In FIG. 1 shows the
Реализации и варианты осуществления в настоящем описании предлагают процедуры и системы стыковки для повышения точности процедуры стыковки в процессе офтальмологических хирургических операций с помощью методов формирования изображений.Implementations and embodiments in the present description offer docking procedures and systems to improve the accuracy of the docking procedure during ophthalmic surgical operations using imaging techniques.
На фиг. 2 представлена офтальмологическая лазерная хирургическая система 50. Хирургическая система 50 может содержать хирургическую лазерную подсистему 51, которая генерирует хирургический лазерный пучок. Хирургический лазерный пучок можно сканировать по операционной целевой области лазерным трехкоординатным (x-y-z) сканером 52. Хирургический лазерный пучок можно вводить в основной оптический путь системы делителем 53-1 пучка, перенаправляющим упомянутый пучок в объектив 54. Объектив 54 может быть частью вводного наконечника, дистального конца или объективной части или может содержать их.In FIG. 2 illustrates an ophthalmic laser surgical system 50. The surgical system 50 may include a surgical laser subsystem 51 that generates a surgical laser beam. The surgical laser beam can be scanned across the operating target area with a three-dimensional (xyz) laser scanner 52. The surgical laser beam can be introduced into the main optical path of the system by a beam splitter 53-1, redirecting the beam to the lens 54. The lens 54 may be part of the input tip, the distal end or the objective part or may contain them.
В некоторых вариантах осуществления части лазерного трехкоординатного (x-y-z) сканера 52, например блок z-сканера, могут находиться после делителя 53-1 пучка в оптическом пути. Блок z-сканера может быть отдельным блоком, или может содержать по меньшей мере два блока, или может быть частью объектива 54. Каждый из x-, y- и z-сканеров может содержать по меньшей мере два функциональных блока. Например, для выполнения сканирования в x-направлении или в y-направлении можно использовать несколько зеркал или для оптимизированного сканирования по z-оси можно использовать несколько и отдельных линзовых групп.In some embodiments, portions of a laser three-axis (x-y-z) scanner 52, such as a z-scanner unit, may be located after the beam splitter 53-1 in the optical path. The z-scanner unit may be a separate unit, or may contain at least two blocks, or may be part of the lens 54. Each of the x-, y- and z-scanners may contain at least two functional blocks. For example, to perform scanning in the x-direction or in the y-direction, you can use several mirrors or for optimized scanning along the z-axis, you can use several separate lens groups.
Стыковочный блок 55 может быть присоединен, с возможностью съема, к объективу 54 для контакта с глазом 1, чтобы повысить точность прицеливания хирургического лазерного пучка в операционную целевую область в глазу. Стыковочный блок может быть объединен в одну деталь или может содержать по меньшей мере две детали. Первую часть многоэлементного стыковочного блока можно сначала присоединить к оперируемому глазу, а вторую часть стыковочного блока можно сначала присоединить к объективу 54 или вводному наконечнику. В дальнейшем, первую и вторую части стыковочного блока можно сцеплять. Стыковочный блок 55 может быть назван интерфейсом пациента, накладным наконечником, стыковочным наконечником, объективной частью или накладным устройством и может содержать контактную линзу или аппланационную линзу, которая может контактировать с глазом или может находиться около глаза.The docking unit 55 can be detachably attached to the eye contact lens 54 in order to increase the accuracy of aiming the surgical laser beam in the operative target area in the eye. The docking unit may be combined into one part or may contain at least two parts. The first part of the multi-element docking unit can first be attached to the operated eye, and the second part of the docking unit can first be attached to the lens 54 or the input tip. Further, the first and second parts of the docking unit can be coupled. Docking unit 55 may be called a patient interface, patch tip, docking tip, objective part, or patch device, and may include a contact lens or applanation lens that may be in contact with the eye or may be near the eye.
Хирургические и стыковочные процедуры можно поддерживать различными системами формирования изображений. В некоторых хирургических системах 50, для формирования изображения операционной целевой области для хирурга может быть обеспечена первая система формирования изображений, например, офтальмологический хирургический стереомикроскоп или видеомикроскоп 56. (Офтальмологический или видео) микроскоп 56 может использовать наблюдательный или визуализирующий свет.Surgical and docking procedures can be supported by various imaging systems. In some surgical systems 50, a first imaging system, such as an ophthalmic surgical stereo microscope or video microscope 56, may be provided for imaging the operating target area for the surgeon. (Ophthalmic or video microscope 56 may use observational or imaging light.
Визуализирующий свет может использовать общую часть основного оптического пути хирургической системы 50 или может быть спроецирован непосредственно в целевую область. В варианте осуществления с общим путем, наблюдательный свет может генерироваться вблизи микроскопа 56, затем направляться в глаз и отражаться/рассеиваться из глаза, с входом в основной оптический путь или оптическую систему хирургической системы 50 через делитель 53-1 пучка. В варианте осуществления, не содержащем общего пути, визуализирующий свет может генерироваться вблизи и снаружи объектива 54 и непосредственно проецироваться на участки глаза. В упомянутом варианте осуществления только отраженная часть визуализирующего света может направляться по основному оптическому пути системы в микроскоп 56.The imaging light may use a common portion of the main optical path of the surgical system 50 or may be projected directly into the target area. In an embodiment with a common path, observation light can be generated near the microscope 56, then directed into the eye and reflected / scattered from the eye, entering the main optical path or optical system of the surgical system 50 through a beam splitter 53-1. In an embodiment not containing a common path, imaging light can be generated near and outside the lens 54 and directly projected onto portions of the eye. In the aforementioned embodiment, only the reflected part of the imaging light can be directed along the main optical path of the system into the microscope 56.
Некоторые варианты осуществления могут содержать вторую систему формирования изображений в хирургической системе 50, чтобы обеспечивать данные формирования изображений внутренних структур глаза и целевой области. Синергическое использование изображений из первой и второй систем формирования изображений может обеспечить усовершенствованное управление офтальмологической процедуры, в общем, и повысить точность стыковки интерфейса пациента, в частности.Some embodiments may comprise a second imaging system in the surgical system 50 to provide imaging data of the internal structures of the eye and the target area. The synergistic use of images from the first and second imaging systems can provide improved management of the ophthalmic procedure, in general, and improve the accuracy of docking of the patient interface, in particular.
В некоторых хирургических системах 50, вторая система формирования изображений может быть системой 57 формирования изображений методом оптической когерентной томографии (ОКТ). Система 57 формирования изображений методом ОКТ (в дальнейшем система ОКТ формирования изображений) может быть, помимо прочего, системой ОКТ формирования изображений, действующей во временной области, с качающейся частотой или спектральной системой. Система ОКТ 57 формирования изображений может содержать блок ОКТ 58 формирования изображений, который создает визуализирующий пучок ОКТ, направляет визуализирующий пучок ОКТ к глазу и обрабатывает визуализирующий пучок ОКТ, отраженный из глаза. Система ОКТ 57 формирования изображений может также содержать двухкоординатный (x-y) сканер 59 для ОКТ, который сканирует визуализирующим пучком ОКТ целевую область в плоскости x-y, которая может быть, например, перпендикулярной оптической оси.In some surgical systems 50, the second imaging system may be an optical coherence tomography (OCT) imaging system 57. The OCT imaging system 57 (hereinafter the OCT imaging system) may be, among other things, an OCT imaging system operating in the time domain with a swinging frequency or a spectral system. The imaging OCT system 57 may comprise an OCT imaging unit 58 that creates an imaging OCT bundle, directs an imaging OCT bundle to the eye, and processes the imaging OCT bundle reflected from the eye. The OCT image forming system 57 may also comprise a two-axis (x-y) OCT scanner 59 that scans the target region in the x-y plane with an imaging OCT beam, which may be, for example, perpendicular to the optical axis.
В общем, обозначение «x-y-z» применяется в настоящем описании в широком смысле: данное обозначение может относиться к сканированию по трем направлениям, которые составляют значительные углы между собой. Однако упомянутые углы не обязательно должны быть прямыми углами. Сканирование можно также выполнять либо по прямым, либо по кривым линиям, по плоским или криволинейным поверхностям, в соответствии с сеточным, растровым, концентрическим, спиральным или другим паттерном. В некоторых вариантах осуществления возможно сканирование визуализирующим пучком ОКТ посредством хирургического лазерного трехкоординатного (x-y-z) сканера 52. В других вариантах осуществления только некоторые из функций сканирования хирургическим лазерным пучком и визуализирующим пучком ОКТ выполняются общим блоком сканера, например функция сканирования по осям x-y. Некоторые системы ОКТ, например системы ОКТ во временной области, нуждаются в сканировании пучка по z-оси, а другие системы, например системы спектральной ОКТ, не нуждаются в сканировании по z-оси, так как упомянутые системы собирают данные изображений со всех глубин, по существу, одновременно.In general, the designation "x-y-z" is used in the present description in a broad sense: this designation can refer to scanning in three directions, which are significant angles between each other. However, said angles do not have to be right angles. Scanning can also be performed either along straight lines or along curved lines, along flat or curved surfaces, in accordance with a grid, raster, concentric, spiral or other pattern. In some embodiments, it is possible to scan an OCT imaging beam with a surgical x-y-z laser scanner 52. In other embodiments, only some of the surgical laser beam and OCT imaging beam scanning functions are performed by a common scanner unit, for example, the x-y axis scan function. Some OCT systems, for example, time-domain OCT systems, need to scan the beam along the z-axis, while other systems, such as spectral OCT systems, do not need to be scanned along the z-axis, since the mentioned systems collect image data from all depths creature at the same time.
Визуализирующий пучок ОКТ можно вводить в основной оптический путь хирургической системы 50 посредством делителя 53-2 пучка и направлять в целевую область объективом 54 и стыковочным блоком 55. В некоторых вариантах осуществления, часть или все функции сканирования по z-оси могут выполняться z-сканером, расположенным в общем оптическом пути, после делителя 53-2 пучка. z-Сканер может быть даже частью объектива 54.An OCT imaging beam can be introduced into the main optical path of the surgical system 50 via a beam splitter 53-2 and directed to the target area by the lens 54 and the docking unit 55. In some embodiments, some or all of the z-axis scan functions can be performed by a z-scanner, located in the common optical path, after the beam splitter 53-2. The z-scanner may even be part of the lens 54.
На фиг. 3 представлен способ 100 стыковки для офтальмологической лазерной хирургической системы 50, при этом, способ 100 стыковки может содержать:In FIG. 3 shows a
Этап 110 совмещения для совмещения стыковочного блока 55 офтальмологической системы 50 и глаза;
этап 120 формирования изображения для формирования изображения внутренней структуры глаза посредством системы формирования изображений;an
этап 130 уточнения совмещения для уточнения совмещения стыковочного блока 55 с внутренней структурой глаза в зависимости от сформированного изображения и
этап 140 стыковки для стыковки стыковочного блока 55 с глазом.docking
Приведенные этапы подробно поясняются ниже.The above steps are explained in detail below.
Этап 110 совмещения может содержать использование первой системы формирования изображений для совмещения целевого паттерна офтальмологической лазерной хирургической системы 50 с характерным элементом глаза. Упомянутый этап 110 совмещения может выполняться, например, в связи со снижением стыковочного блока 55 к глазу. Первая система формирования изображений может быть офтальмологическим хирургическим микроскопом или видеомикроскопом 56.The
Целевой паттерн офтальмологической лазерной хирургической системы 50 может содержать, по меньшей мере, какую-то одну из меток центра контактной линзы, центра стыковочного блока 55 или оптической оси объектива 54, стыковочного блока 55 или контактной линзы. В других вариантах осуществления целевой паттерн может содержать стыковочное кольцо, стыковочное перекрестье или любой другой стыковочный целевой паттерн, а также комбинацию вышеупомянутых паттернов. Упомянутый целевой паттерн может быть сформирован в оптической системе офтальмологического хирургического микроскопа 56 или может быть сформирован электронными средствами и отображен на дисплее или экране видеомикроскопа 56.The target pattern of the ophthalmic laser surgical system 50 may include at least one of the marks of the center of the contact lens, the center of the docking unit 55 or the optical axis of the lens 54, the docking unit 55 or the contact lens. In other embodiments, the target pattern may comprise a docking ring, a docking crosshair, or any other docking target pattern, as well as a combination of the above patterns. Said target pattern may be formed in the optical system of an ophthalmic surgical microscope 56 or may be formed by electronic means and displayed on a display or screen of a video microscope 56.
Характерный элемент глаза может быть центром области роговицы 2, радужной оболочки 3, зрачка 4, лимба, склеры или хрусталика 5; или кольцевым образованием, связанным с областью роговицы 2, радужной оболочки 3, зрачком 4, лимбом, склерой или хрусталиком 5.A characteristic element of the eye may be the center of the region of the
На фиг. 4A-B показан наглядный пример этапа 110 совмещения. Как видно на фиг. 4A, видеомикроскоп 56 отображает глаз 1, как его видно через объектив 54 лазерной хирургической системы 50, и кольцо 111 целевого паттерна с регулируемым радиусом, с центром на общей оптической оси объектива 54 и стыковочного блока 55. Когда хирург опускает стыковочный блок 55 к глазу, хирург, на этапе 112 регулировки паттерна, может регулировать регулируемый радиус кольца 111 целевого паттерна вплоть до, по существу, равенства радиусу внутреннего кольцевого края 4A зрачка 4 пациента, как показано стрелками 112-1 и 112-2. Кроме того, на этапе 113 перемещения паттерна 113, хирург может также регулировать или перемещать стыковочный блок 55 в плоскости x-y, как показано стрелкой 113, чтобы совместить кольцо 111 целевого паттерна с внутренним кольцевым краем 4A зрачка 4 до, во время или после регулировки радиуса.In FIG. 4A-B show an illustrative example of
Радиус кольца 111 целевого паттерна можно выбрать несколько отличным от радиуса внутреннего кольцевого края 4A зрачка 4, при условии, что радиус позволяет хирургу совместить кольцо 111 целевого паттерна со зрачком 4 с требуемой точностью. В других вариантах осуществления можно возможно использование любого другого целевого паттерна, в том числе, дуговых, перекрестных и растровых паттернов, как перечислены выше.The radius of the
На фиг. 4B показано, что регулировка регулируемого радиуса кольца 111 целевого паттерна на этапе 112 и перемещение стыковочного блока 55 в плоскости x-y на этапе 113 могут выполняться многократно и итерационно, пока кольцо 111 целевого паттерна, по существу, не совпадет с внутренним кольцевым краем 4A зрачка 4. Вышеописанная ситуация совмещает общую оптическую ось объектива 54 и стыковочный блок 55 с осью или центром зрачка 4.In FIG. 4B shows that adjusting the adjustable radius of the
На упомянутом этапе 110 совмещения стыковочный блок 55 может опускаться к глазу, возможно даже в физический контакт с глазом, во время регулировки положения стыковочного блока 55 в z-направлении. Однако, в любом случае, стыковочный блок 55 еще может оставаться подвижным относительно глаза, что позволяет хирургу выполнять этап 110 совмещения, возможно, итерационным методом. Даже в конце этапа 110 совмещения, стыковочный блок может оставаться подвижно соединенным с глазом, чтобы допускать возможный последующий этап совмещения.In said
В некоторых вариантах осуществления, этап 110 совмещения может не требовать использования целевого паттерна. В таких случаях, управление совмещением стыковочного блока 55 может быть основано, в основном, на визуальной оценке хирурга.In some embodiments, the
Варианты осуществления упомянутого этапа 110 совмещения совмещают стыковочный блок 55 и глаз с некоторой точностью. Если стыковочный блок стыкуют с глазом после этапа 110 совмещения, то офтальмологическая процедура может быть выполнена с некоторой точностью. Для некоторых процедур упомянутая точность может быть достаточной, но для других процедур, возможно, была бы полезна более высокая точность.Embodiments of said
На фиг. 5 показана упомянутая ситуация. Даже после того, как оптическую ось 202 стыковочного блока 200 совмещают со зрачком 4 глаза на этапе 110 совмещения, хрусталик 5 глаза может оставаться смещенным и наклоненным относительно оптической оси 202, так как хрусталик 5 может быть не совмещен со зрачком 4 по одной из вышеуказанных причин. В таком случае, стыковочный блок 200 может быть вариантом осуществления стыковочного блока 55.In FIG. 5 shows the aforementioned situation. Even after the
Как показано на фиг. 5, даже после того, как оптическую ось 12 зрачка 4 и глаза совместили с оптической осью 202 стыковочного блока 200 на этапе 110 совмещения, центр 14 зрачка 5 все еще смещен на Δ с общей оптической оси 12/202 зрачка 4 и стыковочного блока 200, и ось 16 симметрии хрусталика 5 еще составляет угол α с общей оптической осью 12/202.As shown in FIG. 5, even after the
В упомянутом случае, корпус или обойма 204 стыковочного блока 200, иногда называемого интерфейсом пациента, объективной частью или накладным наконечником, может содержать контактную линзу, аппланационную линзу или аппланационную пластину 206 и ограждение или гибкое уплотнение 208, которое приходит в контакт с внешней поверхностью глаза, обычно, с роговицей, лимбом или склерой. Стыковочный блок 200 может быть прикреплен к варианту осуществления объектива, вводному наконечнику или дистальному концу 210 или 54, который может содержать несколько линз, при этом, последняя линза является дистальной линзой 212.In the aforementioned case, the housing or clip 204 of the
На фиг. 6A-B несколько подробнее поясняется этап 120 формирования изображения.In FIG. 6A-B, the
На фиг. 6A показано, что, на этапе 110 совмещения, стыковочный блок 55 или 200 можно надлежащим образом совместить и центрировать со зрачком 4, с использованием видеомикроскопа 56, о чем свидетельствует кольцо 111 целевого паттерна, частично совпадающее с внутренним кольцевым краем 4A зрачка 4, и его центр 118 (обозначенный кольцом) находится в центре зрачка 4. Однако хрусталик 5, показанный штриховой линией по его внешнему периметру, скрыт из поля просмотра видеомикроскопа 56 и может находиться не по центру зрачка 4. На такое расположение указывает также центр 14 хрусталика, обозначенный символом ×, находящийся не по центру 118 целевого паттерна 111, обозначенного кольцом. Кроме того, ось 16 хрусталика 5 может быть наклонена относительно общей оси 202/12 стыковочного блока 200 и зрачка 4.In FIG. 6A shows that, in the
Поэтому, даже после этапа 110 совмещения, кольцо 111 целевого паттерна может быть не точно совмещенным с хрусталиком 5, и, следовательно, точность катарактальных процедур, выравниваемых по центру кольца 111 целевого паттерна, может оказаться неоптимальной. Упомянутую неоптимальную точность можно повысить посредством выполнения этапа 120 формирования изображения.Therefore, even after the
На фиг. 6A и B показано, что, в типичном случае, этап 120 формирования изображения может содержать линейное сканирование 121 через центр 118 кольца 111 целевого паттерна, который совпадает с центром зрачка 4. Упомянутое линейное сканирование 121 формирует изображение 122 в плоскости y-z, которое содержит изображение 2c роговичного сегмента и изображения 5a и 5p сегментов, соответственно, передней и задней капсул хрусталика. На изображении 122 в плоскости y-z, изображения сегментов 5a и 5p хрусталика представляются наклоненными и децентрированными относительно оптической оси 202, даже если изображение 2c роговичного сегмента представляется центрированным, так как хрусталик 5 может быть наклонен и децентрирован относительно роговицы и зрачка. Поэтому обеспечение изображений сегментов 5a и 5p хрусталика может помочь хирургу повысить точность совмещения стыковочного блока 200 с наклоненной и децентрированной линзой 5.In FIG. 6A and B show that, in a typical case, the
В других вариантах осуществления этап 120 формирования изображения может содержать формирование изображения, при линейном сканировании, по линейному паттерну, дугам, перекрестному паттерну, звездообразному паттерну, кольцевому паттерну, овальному паттерну, замкнутому паттерну, спиральному паттерну, концентрическому многокольцевому паттерну, паттерну из нескольких сдвинутых колец, линейчатому паттерну, и при двумерном сканировании в координатах x-y, по растровому или сеточному паттерну и паттерну с удаленными точками.In other embodiments, the
Этап 120 формирования изображения может содержать формирование изображения с помощью варианта осуществления системы 57 формирования изображений методом оптической когерентной томографии (ОКТ), подробное описание приведено выше и ниже. Этап 120 формирования изображения может быть также выполнен другой системой формирования изображений, способной формировать изображения внутренней структуры глаза.The
На фиг. 7 показано, что совмещение стыковочного блока 200 с хрусталиком 5 можно сделать более точным посредством этапа 130 уточнения совмещения на основании этапа 120 формирования изображения.In FIG. 7 shows that the alignment of the
В соответствии с одним аспектом, этап 130 уточнения совмещения может содержать выделение позиционной информации, касающейся хрусталика 5, из сформированного изображения 122 и регулировку положения, по меньшей мере, чего-то одного из глаза 1 или стыковочного блока 200 в зависимости от выделенной позиционной информации. В некоторых вариантах осуществления, возможно прицеливание на другие внутренние структуры глаза, например, ядро хрусталика или структуру сетчатки.In accordance with one aspect,
В одном варианте осуществления хирург может анализировать изображение 122 в плоскости, сформированное на этапе 120 формирования изображения, и определять смещение Δ центра 14 хрусталика с оптической оси 202 стыковочного блока 200. На основании упомянутого определения, хирург может сдвигать либо глаз, либо стыковочный блок, либо и глаз и стыковочный блок, чтобы устранить упомянутое смещение Δ, как показано стрелкой 130a. Упомянутый этап 130 уточнения совмещения может уменьшать или даже исключать смещение Δ между центром 14 хрусталика и оптической осью 202. Обычно указанное смещение 130a может смещать оптическую ось 202 стыковочного блока 200 с оптической оси 12 хрусталика 5.In one embodiment, the surgeon can analyze the
Сдвиг 130a можно выполнять итерационно, поскольку хирург может неточно определить смещение Δ с первой попытки. Для исправления упомянутой неточности в некоторых вариантах осуществления, за этапом 130 уточнения совмещения может следовать повторный этап 120' формирования изображения для определения, как изменилось смещение Δ' в результате сдвига 130a. За упомянутом повторным этапом 120' формирования изображения может следовать повторный этап 130' уточнения совмещения на основе обновленного изображения 122', сформированного на повторном этапе 120' формирования изображения, и так далее. В эффективно действующих вариантах осуществления, смещение Δ поэтапно уменьшается. В других вариантах осуществления, даже если Δ увеличивается на некотором этапе, последующие этапы уменьшают упомянутое смещение, в конечном счете.The
Сдвиг 130a можно выполнять посредством выдачи устной команды пациенту, чтобы тот переместил свой глаз, или посредством физического перемещения головы пациента или хирургического стола, на котором покоится пациент, или посредством ручного перемещения глаза пациента, или посредством перемещения фиксирующего света от источника фиксирующего света, или посредством перемещения направляющего света на дисплее направляющего света, при этом, в каждом случае, с выдачей указания пациенту сопровождать свет его глазом, или посредством перемещения стыковочного блока 200 в плоскости x-y посредством перемещения гентри или шарнирной консоли. В вариантах осуществления с использованием составных стыковочных блоков деталь, которую присоединили к глазу, например захватное устройство, можно использовать для перемещения или поворота глаза. Фиксирующий или направляющий свет может быть направлен либо в оперируемый глаз, либо в неоперируемый глаз. Приведенные регулировки могут выполняться вручную хирургом или посредством приведения в действие по меньшей мере одного электропривода, или посредством компьютера. В некоторых случаях возможно совместное выполнение по меньшей мере двух сдвигов вышеописанного типа.The
На фиг. 7 показано также, что в других вариантах осуществления этап 130 уточнения совмещения может содержать выделение ориентационной информации, касающейся хрусталика 5 или другой целевой внутренней структуры глаза, из сформированного изображения 122 и регулировку ориентации, по меньшей мере, чего-то одного из глаза 1 или стыковочного блока 200 в зависимости от выделенной ориентационной информации.In FIG. 7 also shows that in other embodiments, the
В одном варианте осуществления, хирург может анализировать изображение 122 в плоскости y-z, сформированное на этапе 120 формирования изображения, и определять угол α между оптической осью 16 хрусталика 5 и оптической осью 202 стыковочного блока 200. На основании упомянутого определения, хирург может повернуть либо глаз, либо стыковочный блок или сдвинуть стыковочный блок, или отрегулировать оптический путь лазерного пучка в лазерной хирургической системе 50, чтобы устранить упомянутое неточное совмещение. Вариант поворота глаза указан стрелкой 130b. Упомянутый этап 130 уточнения совмещения может уменьшать или даже устранять угол α между оптической осью 16 хрусталика 5 и оптической осью 202 стыковочного блока 200. Вышеописанное уточнение совмещения, обычно, обеспечивают введением угла между оптической осью 12 глаза и оптической осью 202 стыковочного блока 200, как указано штриховой линией.In one embodiment, the surgeon can analyze the
Поворот 130b можно выполнять итерационно, поскольку хирург может неточно определить угол α с первой попытки. Для исправления упомянутой неточности в некоторых вариантах осуществления, за этапом 130 уточнения совмещения может следовать повторный этап 120' формирования изображения для определения, как изменился угол после поворота 130b, по повторному изображению 122', с последующим повторением этапа 130' уточнения совмещения на основании изображения 122', сформированного на повторном этапе 120' формирования изображения, и так далее. В эффективно действующих вариантах осуществления, угол α поэтапно уменьшается. В других вариантах осуществления, даже если α увеличивается на некотором этапе, последующие этапы уменьшают упомянутый угол, в конечном счете.
Этап 130b поворота можно выполнять посредством выдачи устной команды пациенту, чтобы тот переместил свой глаз, или посредством ручного поворота головы пациента, или посредством физического поворота глаза пациента, или посредством перемещения фиксирующего света от источника фиксирующего света или направляющего света, отображаемого на дисплее, при этом, в каждом случае, с выдачей указания пациенту сопровождать свет его глазом, или посредством перемещения или поворота стыковочного блока 200 в плоскости x-y посредством перемещения гентри или шарнирной консоли. Фиксирующий или направляющий свет может быть направлен либо в оперируемый глаз, либо в неоперируемый глаз. В вариантах осуществления с использованием составных стыковочных блоков, деталь, которую присоединили к глазу, например, захватное устройство, можно использовать для перемещения или поворота глаза. Приведенные регулировки могут выполняться вручную хирургом или посредством приведения в действие по меньшей мере одного электропривода, или посредством компьютера. В некоторых случаях возможно совместное выполнение по меньшей мере двух сдвигов вышеописанного типа.The
На фиг. 8A-B представлен результат этапа 120 формирования изображения и этапа 130 уточнения совмещения.In FIG. 8A-B present the result of the
На фиг. 8A видно, что, после успешного этапа 130 уточнения совмещения, сдвинутое 111' кольцо целевого паттерна может стать концентричным хрусталику 5, а не зрачку 4. Соответственно, сдвинутая линия 12 линейного сканирования через сдвинутый центр 118' кольца 111' целевого паттерна может теперь проходить через центр 14 хрусталика 5, а не через центр зрачка 4.In FIG. 8A that after the successful
В некоторых вариантах осуществления возможно отображение как первого кольца 111 целевого паттерна, концентричного зрачку 4, так и второго целевого паттерна 111', который сдвинут на этапе 130 уточнения совмещения до концентричности относительно хрусталика 5.In some embodiments, it is possible to display both the
На фиг. 8B показано, что после эффективного этапа 130 уточнения совмещения на повторном этапе 120' формирования изображения может быть записано изображение 122' в плоскости сечения y-z, показывающее, что теперь центр 14 хрусталика находится на оптической оси 202 стыковочного блока 200. Кроме того, изображения сегментов 5a' и 5p' передней и задней капсулы после относительного поворота и сдвига глаза и стыковочного блока 200 почти симметричны и, тем самым, свидетельствуют, что оптическая ось 16 хрусталика приблизительно совмещена с оптической осью 202 стыковочного блока 200.In FIG. 8B, it is shown that after the effective
Обеспечение совмещения стыковочного блока 55/200 со скрытым от наблюдения, смещенным и наклоненным хрусталиком 5, а не с видимым зрачком 4, с упомянутой повышенной точностью является одним из преимуществ способа 100 стыковки с управлением по изображениям.Ensuring the alignment of the 55/200 docking unit with a displaced and tilted
На фиг. 9 показано, что варианты осуществления родственного способа 300 стыковки с управлением по изображениям может содержать следующие этапы:In FIG. 9 shows that embodiments of a
этап 310 формирования видеоизображений для формирования видеомикроскопического изображения участка глаза;a
этап 320 центрирования для центрирования стыковочного наконечника на основании видеомикроскопического изображения;a centering
этап 330 формирования изображения методом ОКТ для формирования изображения ОКТ участка глаза;an OCT
дистанциометрический этап 340 для определения удаления стыковочного наконечника от роговицы на основании изображения ОКТ;a
этап 350 перемещения для использования найденного удаления для перемещения стыковочного наконечника к роговице глаза;a moving
определительный этап 360 для определения положения или ориентации хрусталика глаза на основании изображения ОКТ;a determining
этап 370 совмещения для совмещения стыковочного наконечника для совмещения стыковочного наконечника с хрусталиком глаза посредством выдачи пациенту устных команд или регулировки направляющего света или перемещения гентри и
стыковочный этап 380 для подачи разрежения, чтобы состыковать стыковочный наконечник.a
Некоторые из этапов 310-380 способа 300 могут выполняться аналогично соответствующим этапам способа 100. Кроме того, дистанциометрический этап 340 может содержать определение расстояния между роговицей 2 глаза и стыковочным наконечником, который может быть стыковочным блоком 55 или 200 или любым другим интерфейсом пациента. На упомянутом этапе 340, расстояние от стыковочного наконечника может базироваться на реперной точке. Упомянутая реперная точка может находиться в оптической системе хирургической лазерной системы 50, например, в объективе 54. Упомянутая реперная точка может быть подвижной и может допускать регулировку или сдвиг по различным соображениям.Some of the steps 310-380 of the
На фиг. 10 представлена система ОКТ 457 формирования изображений для более подробного пояснения этапа формирования изображения. Система ОКТ 457 формирования изображений может содержать блок ОКТ 458 формирования изображений и двухкоординатный (x-y) сканер 459 для ОКТ.In FIG. 10 shows an
Принципы работы систем ОКТ формирования изображений широко известны и описаны в литературе. Система ОКТ 457 может системой ОКТ (a) во временной области, (b) с источником качающейся частоты или (c) спектральной. Системы ОКТ формирования изображений типов (a) и (b) используют узкополосный источник 410 света для ОКТ и сканируют фокальную точку пучка в z-направлении, и, тем самым, упомянутые системы обеспечивают информацию для формирования изображений, соответствующую разным глубина по z-оси, последовательно во времени. Системы ОКТ типа (a) во временной области перемещают опорное зеркало, а системы ОКТ типа (b) с качающейся частотой перестраивает длину волны лазерного пучка.The operating principles of OCT imaging systems are widely known and described in the literature. The
Системы спектральной ОКТ типа (c) используют широкополосный источник 410 света для ОКТ формирования изображений и, по существу, одновременно или параллельно получают изображения в диапазоне глубин по z-оси, соответствующие разным длинам волн в широком диапазоне источника света для ОКТ формирования изображений. Благодаря упомянутой возможности параллельного формирования изображений системы спектральной ОКТ могут работать, по существу, быстрее, чем системы последовательной ОКТ. Системы ОКТ типов (b) и (c) иногда называют системами временной ОКТ.Type (c) spectral OCT systems use a
Все типы блоков ОКТ 458 формирования изображений могут содержать источник 410 света для ОКТ, опорное зеркало 413 для ОКТ и делитель 417 пучка. В системах последовательной ОКТ, например, временной ОКТ типа (a), источник 410 света для ОКТ может быть узкополосным лазером, и опорное зеркало 413 может быть подвижным для сканирования по z-оси. При источнике света для ОКТ типа (b) от опорного зеркала не требуется подвижности, так как изменяют длину волны источника 410 света. В системах для параллельной ОКТ типа (c) источник 410 света для ОКТ может излучать широкополосный визуализирующий свет.All types of OCT
Визуализирующий пучок ОКТ может отклоняться двухкоординатным (x-y) сканером 459 пучка для ОКТ для направление в глаз через объектив 454 и стыковочный блок 455. Двухкоординатный (x-y) сканер 459 для ОКТ может сканировать визуализирующим пучком ОКТ внутри глаза в x- и y-направлениях. В системах последовательной ОКТ пучком сканируют по z-оси посредством перемещения либо опорного зеркала 413 или посредством перестройки длины волны источника 410 света для ОКТ. В системах параллельной ОКТ сканирование по z-оси не выполняется, так как разные длины волн переносят информацию, соответствующую разным глубина z, по существу, одновременно.The imaging OCT beam can be deflected by a two-axis (x-y)
Во всех упомянутых системах визуализирующий пучок ОКТ, отраженный из глаза, можно объединять с опорным пучком, отраженным опорным зеркалом 413 для ОКТ в делителе 417 пучка. Упомянутый объединенный пучок содержит информацию для формирования изображения в сложной интерференционной картине, которая записывается камерой 420 для ОКТ.In all of the systems mentioned, the OCT imaging beam reflected from the eye can be combined with the reference beam reflected by the
Для систем последовательной ОКТ упомянутая камера 420 для ОКТ может быть простой, например, содержащей фотоприемник. Для систем параллельной ОКТ блок ОКТ 458 формирования изображений может содержать спектрометр, например призму или решетку (не показанные непосредственно), которая разлагает широкополосный визуализирующий свет на его составляющие разных длин волн и отклоняет составляющие разных длин волн под разными пространственными углами. В некоторых системах параллельной ОКТ камера 420 для ОКТ может содержать линейную матрицу приемников ПЗС (на основе приборов с зарядовой связью) для получения упомянутых расходящихся лучей с разными длинами волн, каждый из которых содержит специфическую информацию, касающуюся интерференции на собственной длине волны упомянутого приемника. В других системах возможно применение двумерной матрицы ПЗС. Амплитуда разложенных расходящихся лучей может записываться в отдельных пикселях матрицы ПЗС камеры 420 для ОКТ. Некоторые высокоразрешающие камеры 420 для ОКТ могут содержать сотни или даже тысячи пикселей.For serial OCT systems, said
Процесс формирования изображений может осуществляться под управлением блока 470 синхронизации формирования изображений, который может получать свой синхронизирующий сигнал из нижеописанного блока вывода. Данные изображения из камеры 420 для ОКТ могут направляться в анализатор ОКТ 480, синхронизируемый блоком 470 синхронизации формирования изображений. В системах параллельной ОКТ анализатор ОКТ 480 может содержать процессор для выполнения быстрого преобразования Фурье (БПФ). БПФ преобразует информацию, касающуюся интерференции составляющих разных длин волн, в информацию изображения, соответствующую разным глубинам по оси z. После БПФ преобразованные данные изображения ОКТ представляют информацию изображения, соответствующую диапазону глубин по оси z. Упомянутые преобразованные данные изображения ОКТ могут быть переданы в процессор 430, который может сформировать изображение ОКТ и выдать сформированное изображение ОКТ в дисплей 490.The imaging process may be controlled by an
Далее приведено описание системы контроллера сканирующего пучка ОКТ, который устраняет сложности работы некоторых существующих контроллеров сканирующего пучка ОКТ, которые описаны ниже.The following is a description of the OCT scanning beam controller system, which eliminates the complexity of some existing OCT scanning beam controllers, which are described below.
В некоторых системах ОКТ формирования изображений процессор 430 может работать с несколькими задачами и выполнять по меньшей мере две функции в режиме чередования, параллельном режиме или режиме с перекрытием. Для выполнения упомянутых функций, процессор может выполнять «прерывание» посредством переключения из, например, задачи сканирования пучка в другую задачу и обратно. Упомянутые прерывания, несмотря на кратковременность, могут создавать проблемы, так как во время, когда сканирование приостанавливается или фиксируется прерыванием, лазерный пучок может оставаться направленным в одно и то же положение. Упомянутая фиксация сканирования может разрывать временную диаграмму сканирования в координатах x-y, с внесением ошибки и шума в координаты отображаемого местоположения. Упомянутая временная ошибка в выводимых данных сканирования может приводить к задержкам, которые могут достигать 50, 100 или более микросекунд, явлению, иногда называемому временным дрожанием. Кроме того, продолжительное воздействие лазерного пучка может вызвать повреждение чувствительной ткани глаза.In some OCT imaging systems, a
Кроме того, поскольку процессор обычно обменивается данными с агентами ввода/вывода по системной шине, то упомянутый режим вывода обеспечивает только невысокие скорости передачи данных, так как доступ к шине могут получать одновременно несколько агентов, каждый из которых нуждается в части собственного времени цикла. Кроме того, чтобы справиться с приведенными конкурирующими требованиями, участок цикла системной шины, обычно, отбирается управляющими сигналами. И если система ОКТ формирования изображений выполнена с возможностью исключения упомянутой фиксации сканирования, выполняемой процессором, выводящим данные сканирования в блок вывода в однозадачном режиме, например по специализированной линии, то процессор не может выполнять другие функции во время упомянутого этапа вывода, например вычисление следующего паттерна сканирования. Все упомянутые схемные решения и ограничения значительно снижают быстродействие таких систем.In addition, since the processor usually communicates with I / O agents via the system bus, the mentioned output mode provides only low data transfer rates, since several agents can simultaneously access the bus, each of which needs a part of its own cycle time. In addition, in order to cope with these competing requirements, the portion of the system bus cycle is usually selected by control signals. And if the OCT imaging system is capable of eliminating the aforementioned scan fixing performed by a processor outputting the scan data to the output unit in a single-task mode, for example, via a dedicated line, then the processor cannot perform other functions during the mentioned output stage, for example, calculating the next scan pattern . All the mentioned circuit solutions and limitations significantly reduce the performance of such systems.
Варианты осуществления контроллера сканирующего пучка ОКТ, предлагаемые в настоящей заявке, могут справляться с упомянутыми проблемами благодаря применению эффективного схемного решения. Контроллер сканирующего пучка ОКТ может содержать процессор 430 и аналоговую плату 435 ввода-вывода. Процессор 430 может вычислять данные сканирования для паттерна сканирования. Упомянутые данные сканирования могут содержать, например, последовательность координат x-y точек, куда визуализирующий пучок ОКТ будет направляться в целевой области во время сканирования. Для систем последовательной ОКТ со сканированием по оси z, данные сканирования могут содержать координаты x-y-z. Как изложено выше, паттерны сканирования ОКТ могут быть разнообразными паттернами, в том числе линейными, дуговыми, замкнутыми, кольцевыми, спиральными, растровыми и сетчатыми паттернами.The embodiments of the OCT scanning beam controller proposed in this application can cope with these problems through the use of an effective circuit solution. The OCT scanning beam controller may comprise a
Процессор 430 может вычислять данные сканирования, а также выполнять другие свои описанные функции в сочетании с носителем данных, который хранит машинный код или набор команд для поддержки упомянутых функций процессора.The
Аналоговая плата 435 ввода-вывода может содержать локальный или специализированный контроллер 440 памяти, называемый также механизмом 440 прямого доступа к памяти или механизмом DMA 440. Механизм DMA/контроллер 440 памяти может управлять передачей вычисленных данных сканирования, по обходному пути или непосредственно, из процессора 430 в буфер 450 данных. Буфер 450 данных, связанный с контроллером 440 локальной памяти может сохранять данные сканирования и выводить данные сканирования в выходной цифроаналоговый преобразователь 460 или выходной ЦАП 460. Выходной ЦАП 460 может быть связан с буфером 450 данных и может (i) преобразовывать выбранные выведенные данные сканирования в аналоговые сигналы сканирования и (ii) выводить сигналы сканирования в двухкоординатный (x-y) (или трехкоординатный (x-y-z)) сканер 459 пучка ОКТ.The analog I /
На фиг. 11 представлен вариант осуществления контроллера сканирующего пучка ОКТ. Процессор 430' может быть подключен к шине 432, например шине PCI 432. Контроллер сканирующего пучка ОКТ может также содержать процессор 433 памяти. Процессор 430' может выдавать вычисленные данные сканирования в память 433 процессора. Специализированный механизм DMA 440' может передавать данные сканирования из памяти 433 процессора в буфер 450' данных, который может быть, например, памятью обратного магазинного типа (FIFO). Буферная память FIFO 450' может сохранять данные сканирования и выводить сохраненные данные сканирования в выходной ЦАП 460', когда поступает указание. В некоторых вариантах осуществления процессор может выводить данные сканирования в аналоговую плату 435 ввода-вывода по специализированной шине памяти или локальной шине, вместо шины PCI 432. В других вариантах осуществления, между процессором и механизмом DMA 440' возможно даже прямое соединение.In FIG. 11 illustrates an embodiment of a controller for a scanning OCT beam. The
В отношении вышеописанных проблем с другими системами варианты осуществления настоящего контроллера сканирующего пучка ОКТ предлагают высокоскоростную операцию сканирования, так как (i) память FIFO 450' может без прерываний выводить сохраненные данные сканирования; (ii) режим вывода может быть режимом высокоскоростной передачи данных, например пакетно-монопольным режимом; и (iii) вывод может осуществляться без передачи данных сканирования по общей шине 432, через память 433 процессора или процессор 430'.In relation to the above-described problems with other systems, embodiments of the present OCT scanning beam controller offer a high-speed scanning operation since (i) the FIFO 450 'memory can output stored scan data without interruption; (ii) the output mode may be a high-speed data transmission mode, for example, packet-exclusive mode; and (iii) the output can be carried out without transmitting scan data on a shared bus 432, through processor memory 433 or processor 430 '.
По всем приведенным причинам вывод данных сканирования не будет прерываться конкурирующими задачами или замедляться низкоскоростной передачей данных, характерной для общей шины 432.For all these reasons, the output of the scan data will not be interrupted by competing tasks or slowed down by the low-speed data transfer characteristic of the common 432 bus.
Кроме того, поскольку выводом данных сканирования управляет память FIFO 450', то процессор 430' освобождается для выполнения других функций параллельно с выводом данных, например обработки изображения или вычисления новых данных сканирования, соответствующих паттерну сканирования, или выполнения функции управления.In addition, since the FIFO 450 ′ memory controls the output of the scan data, the
Кроме того, вывод данных сканирования из буфера 450' данных в выходной ЦАП 460' не замедляется прерыванием, выполняемым процессором 430 или другим системным агентом, также потому, что вывод происходит из буфера 450' данных по специализированному каналу на аналоговой плате 435 ввода-вывода вместо общей шины 432. Подобные варианты осуществления могут значительно ослаблять временное дрожание, например выдерживать его на меньше 50, 40 или даже 20 микросекунд.In addition, the output of the scan data from the data buffer 450 ′ to the
В некоторых вариантах осуществления выходной ЦАП 460' может преобразовывать полученные цифровые данные сканирования в аналоговые сигналы сканирования и выдавать сигналы сканирования в гальванометрические контроллеры 56a и 56b по x- и y-осям или контроллеры сканирования некоторых других типов, которые управляют гальванометрическими зеркалами отклонения по x- и y-осям или элементами, изменяющими направление, чтобы сканировать визуализирующим пучком ОКТ в соответствии с паттерном сканирования, кодированным в данных сканирования. Некоторые варианты осуществления могут содержать объединенный двухкоординатный (x-y) гальванометрический контроллер, который управляет зеркалом, способным поворачиваться вокруг двух осей.In some embodiments, the
Выходной ЦАП 460' может также выдавать синхронизирующие сигналы в блок 470' синхронизации формирования изображений, связанный с камерой 420 для формирования изображений ОКТ, чтобы записывать отражаемый визуализирующий пучок ОКТ синхронно со сканированием визуализирующим пучком ОКТ. В основе синхронизирующих сигналов могут быть данные синхронизации, вставляемые процессором 430' в данные сканирования.The
Кроме того, этап 120 формирования изображения может содержать вычисление данных приведения в расчетную точку, соответствующих паттерну приведения в расчетную точку, соединяющему конечную точку первого этапа формирования изображения с начальной точкой следующего второго этапа формирования изображения. Упомянутый этап может быть полезен в вариантах осуществления, в которых первый этап формирования изображения заканчивается просто прекращением вывода данных сканирования, что оставляет сканирующие гальванометрические контроллеры 56a-b по x- и y-осям в нестандартном положении и визуализирующий пучок, направленным в нестандартную целевую точку. Упомянутая нестандартная точка, обычно, отличается от начальной точки следующего второго этапа формирования изображения, из-за чего сканирующие гальванометрические контроллеры 56a-b по x- и y-осям требуется «приводить в расчетную точку» посредством вычисления и вывода данных приведения в расчетную точку, чтобы визуализирующий пучок мог начинать следующий второй этап формирования изображения с четко заданной начальной точки.In addition, the
Например, первый этап формирования изображения может содержать сканирование x- и y-осям визуализирующим пучком по первому кольцу с первым радиусом. Если второй этап формирования изображения содержит сканирование по второму кольцу со вторым радиусом, то за первым этапом формирования изображения может следовать вычисление данных приведения в расчетную точку, которые задают путь из конечной точки первого кольцевого сканирования с первым радиусом в начальную точку второго кольцевого сканирования со вторым радиусом.For example, the first imaging step may comprise scanning the x- and y-axes with a visualizing beam along the first ring with the first radius. If the second stage of image formation comprises scanning along the second ring with a second radius, then the first stage of image formation may be followed by the calculation of casting data to the calculated point, which sets the path from the end point of the first ring scan with the first radius to the starting point of the second ring scan with the second radius .
В подобных вариантах осуществления могут отсутствовать перемещения визуализирующего пучка обратно в стандартную точку, например, в центр, начало координат или иную несмещенную точку, что дополнительно экономит время и дополнительно ускоряет операцию сканирования.In such embodiments, there may be no movement of the imaging beam back to the standard point, for example, to the center, the origin, or other unbiased point, which further saves time and further speeds up the scanning operation.
Этап вычисления данных приведения в расчетную точку может быть также полезен в вариантах осуществления, в которых, в конце первого этапа формирования изображения, гальванометрические контроллеры 56a и 56b по x- и y-осям возвращаются в нейтральное положение, так как такой возврат облегчает вычисление начального положения второго этапа формирования изображения относительно нейтрального положения.The step of calculating the alignment data may also be useful in embodiments in which, at the end of the first imaging step, the
В некоторых вариантах осуществления скорость вывода выходного ЦАП 460/460' может быть настолько высокой, что быстродействие системы 457 формирования изображений может ограничиваться время интегрирования камеры 420 для ОКТ.In some embodiments, the output speed of the
В некоторых вариантах осуществления выходной ЦАП 460/460' может выводить сигналы сканирования со скоростью в пределах одного из следующих диапазонов: 1 Гц-1 МГц, 100 Гц-1 МГц или 1 кГц-100 кГц.In some embodiments, the
В некоторых вариантах осуществления скорость вывода сигналов сканирования может быть регулируемой в соответствии с требованиями задачи и паттерна формирования изображений.In some embodiments, the implementation of the output speed of the scanning signals may be adjustable in accordance with the requirements of the task and pattern imaging.
После того как этап 120 формирования изображения выполнен, этап 130 уточнения совмещения может содержать выдачу устной команды пациенту на основании изображения внутренней структуры глаза, например, хрусталика 5.After the
Этап 130 уточнения совмещения может также содержать обеспечение фиксирующего светового пучка, с требованием к пациенту смотреть на фиксирующий свет, и регулировку фиксирующего света на основании изображения, обеспеченного на этапе 120 формирования изображения. Фиксирующий свет можно подавать в оперируемый глаз по основному оптическому пути лазерной хирургической системы 50 или посредством отдельной системы фиксирующего света. В некоторых случаях, фиксирующий свет можно подавать в неоперируемый глаз.The
Этап 130 уточнения совмещения можно начинать (i) до того, как стыковочный блок 55/200 придет в контакт с глазом; (ii) после того, как стыковочный блок 55/200 придет в контакт с глазом, но перед подачей вакуума; или (iii) после подачи частичного вакуума в стыковочный блок 55/200, которые, тем не менее, допускает в некоторой степени изменение совмещения.The
Частичный вакуум или разрежение можно подавать, например, посредством вакуумного кольца или вакуумного ограждения, которое может быть частью стыковочного блока 55/200. Разрежение можно подавать после того, как стыковочный блок приведен в физический контакт с глазом.Partial vacuum or vacuum can be applied, for example, by means of a vacuum ring or a vacuum guard, which can be part of the 55/200 docking unit. Depression can be applied after the docking unit is brought into physical contact with the eye.
Способ 100 стыковки может выполняться в составе хирургического процесса или диагностического процесса. В других вариантах осуществления способ 100 стыковки может выполняться в составе процедуры формирования изображения, которая не является частью хирургической или диагностической процедуры, например процесса идентификации.
Этапы 110-140 могут содержать программные коды или наборы команд, которые хранятся в системе 57 формирования изображений. Код может храниться, например, в специализированной памяти или в памяти, которая является частью другого функционального блока. Этап 110 совмещения может содержать код, хранящийся в памяти, относящейся к видеомикроскопу 56. Этап 120 формирования изображения может содержать запись паттернов сканирования или данных сканирования, сформированных процессором 430, в специализированной или объединенной памяти, или запись данных сканирования в буфере 450 данных. Этап 130 уточнения совмещения может содержать использование блока памяти для хранения сформированного изображения для поддержки уточнения совмещения стыковочного блока 55 с хрусталиком глаза 1 в зависимости от сформированного изображения. Этап 140 стыковки может также использовать хранящуюся программу для направления и управления стыковкой стыковочного блока 200 с глазом.Steps 110-140 may comprise program codes or instruction sets that are stored in the imaging system 57. The code can be stored, for example, in dedicated memory or in memory that is part of another function block.
На фиг. 12 показано, что вариант осуществления способа 500 высокоскоростного формирования изображений может содержать:In FIG. 12 shows that an embodiment of a
этап 510 вычисления данных управления сканированием посредством процессора 430/430';a step 510 for computing scan control data by a
этап 520 сохранения данных управления сканированием в памяти 433 процессора при посредстве процессора 430;step 520 of storing the scan control data in processor memory 433 by
этап 530 настройки специализированного контроллера 440/440' памяти для операции сканирования посредством назначения рабочих параметров, например скорости вывода данных сканирования;a step 530 for setting up a
этап 540 передачи данных управления сканированием из памяти 433 процессора в буфер 450/450' данных, по меньшей мере частично, под управлением специализированного контроллера 440/440' памяти;step 540 of transmitting scan control data from processor memory 433 to data buffer 450/450 ′, at least in part, under the control of a
этап 550 уведомления процессора 430/430' специализированным контроллером 440/440' памяти/механизмом DMA о том, что передача данных управления сканированием завершена;step 550 of notifying the
этап 560 выдачи в специализированный контроллер 440/440' памяти процессором 430/430' команды на начало высокоскоростного вывода данных управления сканированием;step 560 issuing to a
этап 570 передачи данных управления сканированием из буфера 450/450' данных в выходной ЦАП 460/460', по меньшей мере частично, под управлением специализированного контроллера 440/440' памяти, при этом, выходной ЦАП 460/460' преобразует цифровые данные управления сканированием в аналоговые сигналы управления сканированием, и выходной ЦАП 460/460' выводит аналоговые сигналы управления сканированием в сканеры 56a и 56b по x- и y-осям, и в блок 470 синхронизации;the
этап 580 уведомления процессора 430/430' специализированным контроллером 440/440' памяти о том, что процесс вывода завершен.a
На этапе 570 передача данных управления сканированием из буфера 450/450' данных может выполняться в режиме высокоскоростной передачи, например пакетно-монопольном режиме, или постраничном режиме, или любых подобных режимах высокоскоростной передачи.At
На этапе 570 передача данных управления сканированием из буфера 450/450' данных может выполняться без передачи данных управления сканированием по шине 432, которая соединяет контроллер 440 локальной памяти, процессор 430 и память 433 процессора.At
На этапе 570 этап передачи может также содержать передачу данных управления сканированием параллельно с выполнением процессором 430 обработки изображения или вычисления данных сканирования, соответствующих паттерну сканирования.At
На этапе 570 этап передачи может также содержать передачу данных сканирования без прерывания другим системным агентом, что выдерживает временное дрожание данных сканирования менее 50, 40 или 20 микросекунд.At
В варианте осуществления 600 вышеприведенного способа 500 вышеописанные этапы могут быть организованы в виде следующих этапов:In an embodiment 600 of the
этап 610 вычисления данных управления сканированием посредством процессора может содержать этап 510;a processor control data processing step 610 by the processor may comprise a step 510;
этап 620 сохранения данных управления сканированием в буфере данных, частично, посредством контроллера локальной памяти может содержать этапы 520, 530, 540 и 550;step 620 of storing the scan control data in the data buffer, in part, by the local memory controller, may comprise
этап 630 передачи данных управления сканированием из буфера данных в режиме высокоскоростной передачи в модуль преобразования-вывода может содержать этапы 560 и элементы этапа 570 иa step 630 for transmitting scan control data from a data buffer in a high speed transmission mode to a conversion-output module may comprise
этап 640 вывода сигналов сканирования в контроллеры сканирования, в этом сигналы сканирования преобразованы из данных управления сканированием модулем преобразования-вывода, может содержать элементы этапа 570.a step 640 of outputting the scan signals to the scan controllers, wherein the scan signals are converted from the scan control data by the conversion-output unit, may comprise the elements of
Хотя настоящее описание содержит множество конкретных деталей, приведенные конкретные детали нельзя интерпретировать в смысле ограничения объема любого изобретения или того, на что можно притязать, а в качестве описаний признаков, специфических для конкретных вариантов осуществления. Некоторые признаки, которые представлены в настоящем описании в контексте отдельных вариантов осуществления, можно также реализовать в комбинации в одном варианте осуществления. И, наоборот, различные признаки, которые описаны в контексте одного варианта осуществления, можно также реализовать в нескольких вариантах осуществления по отдельности или в любой подходящей субкомбинации. Кроме того, хотя в вышеприведенном описании признаки могут быть представлены как функционирующие в некоторых комбинациях и даже первоначально заявлены как таковые, однако по меньшей мере один признак из заявленной комбинации может быть, в некоторых случаях, исключен из комбинации, и заявленная комбинация может быть назначена субкомбинации или варианту субкомбинации.Although the present description contains many specific details, the specific details given cannot be interpreted in the sense of limiting the scope of any invention or what may be claimed, but as descriptions of features specific to particular embodiments. Some features that are presented in the present description in the context of individual embodiments, can also be implemented in combination in one embodiment. Conversely, the various features that are described in the context of one embodiment may also be implemented in several embodiments individually or in any suitable sub-combination. In addition, although in the above description the features may be presented as functioning in some combinations and even initially claimed as such, at least one feature from the claimed combination may, in some cases, be excluded from the combination, and the claimed combination may be assigned to subcombinations or a variant of subcombination.
Claims (24)
стыковочный блок, выполненный с возможностью совмещения офтальмологической системы и глаза;
систему формирования изображений, выполненную с возможностью формирования изображения внутренней структуры глаза;
контроллер формирования изображений, содержащий
процессор, выполненный с возможностью вычисления данных сканирования для паттерна сканирования;
контроллер локальной памяти, выполненный с возможностью управлять передачей вычисленных данных сканирования из процессора в буфер данных, при этом
буфер данных выполнен с возможностью сохранения данных сканирования и вывода данных сканирования; и
выходной цифроаналоговый преобразователь, связанный с буфером данных, выполненный с возможностью преобразования выбранных данных сканирования в аналоговые сигналы сканировании и вывода сигналов сканирования;
причем офтальмологическая система выполнена с возможностью совмещения стыковочного блока с внутренней структурой глаза в зависимости от сформированного изображения и
стыковки стыковочного блока с глазом.1. An ophthalmic system containing:
a docking unit configured to combine the ophthalmic system and the eye;
an imaging system configured to image an internal structure of the eye;
an image forming controller comprising
a processor configured to calculate scan data for the scan pattern;
a local memory controller, configured to control the transfer of calculated scan data from the processor to the data buffer, wherein
a data buffer is configured to save scan data and output scan data; and
an output digital-to-analog converter associated with the data buffer, configured to convert the selected scan data into analog scan signals and output scan signals;
moreover, the ophthalmic system is configured to combine the docking unit with the internal structure of the eye, depending on the image formed and
docking unit docking with the eye.
первая система формирования изображений содержит что-то одно из микроскопа или видеомикроскопа;
целевой паттерн офтальмологической системы содержит, по меньшей мере, что-то одно из центра контактной линзы, центра стыковочного блока, стыковочного кольца или стыковочного перекрестья и
характерный элемент глаза является, по меньшей мере, каким-то одним из
центра области радужной оболочки, зрачка, роговицы, лимба или хрусталика или
кольцевого образования, связанного с областью радужной оболочки, зрачка, роговицы, лимба или хрусталика.3. The ophthalmic system according to claim 2, in which:
the first imaging system contains one of a microscope or a video microscope;
the target pattern of the ophthalmic system contains at least one of the center of the contact lens, the center of the docking unit, the docking ring or docking crosshairs and
a characteristic element of the eye is at least one of
the center of the iris, pupil, cornea, limb or lens, or
annular formation associated with the region of the iris, pupil, cornea, limb or lens.
вторую систему формирования изображений, выполненную с возможностью формирования изображения, при этом
вторая система формирования изображений является какой-то одной из системы формирования изображений методом оптической когерентной томографии и системы формирования изображений, выполненной с возможностью формирования изображений внутренней структуры глаза.4. The ophthalmic system according to claim 1, comprising:
a second imaging system configured to image, wherein
the second imaging system is some one of an imaging system using optical coherence tomography and an imaging system configured to form images of the internal structure of the eye.
офтальмологическая система выполнена с возможностью
способствовать выделению позиционной информации, касающейся внутренней структуры глаза, из сформированного изображения и
способствовать регулировке положения, по меньшей мере, чего-то одного из глаза или стыковочного блока в зависимости от выделенной позиционной информации.5. The ophthalmic system according to claim 1, wherein:
ophthalmic system is configured to
to facilitate the allocation of positional information regarding the internal structure of the eye from the generated image and
contribute to adjusting the position of at least one of the eyes or the docking unit, depending on the selected positional information.
офтальмологическая система выполнена с возможностью
способствовать выделению ориентационной информации, касающейся внутренней структуры глаза, из сформированного изображения и
способствовать регулировке ориентации, по меньшей мере, чего-то одного из глаза или стыковочного блока в зависимости от выделенной ориентационной информации.6. The ophthalmic system according to claim 1, wherein:
ophthalmic system is configured to
to contribute to the selection of orientation information regarding the internal structure of the eye from the generated image and
to help adjust the orientation of at least one of the eyes or the docking unit, depending on the selected orientation information.
память процессора, выполненную с возможностью сохранения данных сканирования; и
контроллер памяти, выполненный с возможностью управления передачей сохраненных данных сканирования из памяти процессора в буфер данных.10. The ophthalmic system according to claim 1, comprising:
processor memory configured to store scan data; and
a memory controller, configured to control the transfer of stored scan data from the processor memory to the data buffer.
контроллер памяти содержит механизм прямого доступа к памяти и
буфер данных содержит память обратного магазинного типа.11. The ophthalmic system according to claim 10, in which:
the memory controller contains a direct memory access mechanism and
the data buffer contains inverse store type memory.
буфер данных выполнен с возможностью вывода данных сканирования параллельно с выполнением процессором, по меньшей мере, чего-то одного из
обработки изображения,
вычисления данных сканирования, соответствующих паттерну сканирования, или
выполнения функции управления.14. The ophthalmic system according to claim 1, in which:
the data buffer is configured to output scan data in parallel with the processor performing at least one of
image processing
computing scan data corresponding to the scan pattern, or
perform management functions.
контроллер сканирования и синхронизатор формирования изображений, соединенные с выходным цифроаналоговым преобразователем, выполненные с возможностью приема сигналов сканирования, выведенных посредством выходного цифроаналогового преобразователя, при этом сигналы сканирования содержат синхронизирующие сигналы;
контроллер сканирования выполнен с возможностью повторной регулировки по меньшей мере одного сканера в соответствии с сигналами сканирования, чтобы сканировать визуализирующим пучком; и
синхронизатор формирования изображений выполнен с возможностью повторной синхронизации камеры для формирования изображений в соответствии с синхронизирующими сигналами.17. The ophthalmic system according to claim 1, further comprising:
a scanning controller and an imaging synchronizer connected to the output digital-to-analog converter, configured to receive scanning signals output by the output digital-to-analog converter, wherein the scanning signals comprise synchronizing signals;
the scan controller is configured to re-adjust at least one scanner in accordance with the scanning signals to scan with an imaging beam; and
the imaging synchronizer is configured to re-synchronize the camera to form images in accordance with the synchronizing signals.
контроллер сканирования содержит по меньшей мере один гальванометрический контроллер и
синхронизатор формирования изображений содержит по меньшей мере один контроллер камеры для формирования офтальмологических когерентных изображений.18. The ophthalmic system according to claim 17, in which:
the scan controller contains at least one galvanometric controller and
the imaging synchronizer comprises at least one camera controller for generating ophthalmic coherent images.
1 Гц-1 МГц, 100 Гц-1 МГц или 1 кГц-100 кГц.20. The ophthalmic system according to claim 1, in which the scanning signals have frequencies of output of the scanning signals within one of the following ranges:
1 Hz-1 MHz, 100 Hz-1 MHz or 1 kHz-100 kHz.
офтальмологическая система выполнена с возможностью
измерения расстояния между реперной точкой стыковочного блока и внешним слоем глаза и
опускания стыковочного блока в соответствии с измеренным расстоянием.23. The ophthalmic system according to claim 1, wherein:
ophthalmic system is configured to
measuring the distance between the reference point of the docking unit and the outer layer of the eye and
lowering the docking unit in accordance with the measured distance.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/815,179 | 2010-06-14 | ||
| US12/815,179 US8398236B2 (en) | 2010-06-14 | 2010-06-14 | Image-guided docking for ophthalmic surgical systems |
| PCT/US2011/040223 WO2011159627A2 (en) | 2010-06-14 | 2011-06-13 | Image-guided docking for ophthalmic surgical systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013101575A RU2013101575A (en) | 2014-07-20 |
| RU2574576C2 true RU2574576C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4465348A (en) * | 1980-11-29 | 1984-08-14 | Carl-Zeiss-Stiftung | Apparatus for the subjective and objective determination of refraction |
| US5255025A (en) * | 1991-10-15 | 1993-10-19 | Volk Donald A | Measurement apparatus for indirect ophthalmoscopy |
| US6379005B1 (en) * | 1996-12-23 | 2002-04-30 | University Of Rochester | Method and apparatus for improving vision and the resolution of retinal images |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4465348A (en) * | 1980-11-29 | 1984-08-14 | Carl-Zeiss-Stiftung | Apparatus for the subjective and objective determination of refraction |
| US5255025A (en) * | 1991-10-15 | 1993-10-19 | Volk Donald A | Measurement apparatus for indirect ophthalmoscopy |
| US6379005B1 (en) * | 1996-12-23 | 2002-04-30 | University Of Rochester | Method and apparatus for improving vision and the resolution of retinal images |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2011267981B2 (en) | Image-guided docking for ophthalmic surgical systems | |
| JP5918241B2 (en) | Ophthalmic system and method for aligning an eye with an ophthalmic system | |
| JP6985370B2 (en) | Integrated ophthalmic surgery system | |
| RU2575967C2 (en) | Formation of operation target tissue images by non-linear scanning | |
| JP2000333905A (en) | Ophthalmic device | |
| JP2013532026A5 (en) | ||
| CA2835157A1 (en) | Instrument for examining or machining a human eye | |
| US11439535B2 (en) | Ophthalmic device for treating an eye | |
| US7533991B2 (en) | Ophthalmological appliance comprising an eye tracker | |
| US12274644B2 (en) | Ophthalmic device for treating an eye | |
| RU2574576C2 (en) | Connection with control by images for ophthalmological surgical systems | |
| US11089956B2 (en) | Ophthalmologic apparatus and method of controlling the same |