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CN113164285A - 用于确定气泡形成所需的激光能量的最小值的方法及装置 - Google Patents

用于确定气泡形成所需的激光能量的最小值的方法及装置 Download PDF

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CN113164285A CN201980059168.0A CN201980059168A CN113164285A CN 113164285 A CN113164285 A CN 113164285A CN 201980059168 A CN201980059168 A CN 201980059168A CN 113164285 A CN113164285 A CN 113164285A
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Abstract

本发明涉及一种用于确定利用激光光源在眼部组织中形成气泡所需的激光能量的最小值的方法，所述方法包括：‑获取参考图像(200)；‑向采样点发射激光光束(210)；‑获取眼部组织的一个(或更多个)当前图像(220)；‑通过将当前图像或图像与参考图像进行比较来检测一个(或更多个)气泡(230)；‑根据检测到的气泡或泡来确定最小值(240、250)。

Description

用于确定气泡形成所需的激光能量的最小值的方法及装置
技术领域
本发明涉及利用飞秒激光进行的外科手术的技术领域，更具体地，涉及眼科手术领域，特别是用于角膜或晶状体切割应用的眼科手术领域。
本发明涉及一种通过飞秒激光切割人体或动物组织(例如，角膜或晶状体)的装置。
飞秒激光器表示能够发射超短脉冲形式的激光光束的光源，超短脉冲的持续时间介于1飞秒到100皮秒之间，优选地，介于1飞秒到1000飞秒之间，特别是大约一百飞秒。
背景技术
飞秒激光器通常用于切割角膜或晶状体的手术中。它们提供超短的高功率脉冲。
在晶状体手术过程中，飞秒激光器可以通过将激光光束聚焦在晶状体中来执行角膜组织的切割。更具体地，飞秒激光器利用每个脉冲产生光束。该光束聚焦(位于所谓的“聚焦”点)位于晶状体中。气泡形成于焦点处，导致周围组织的非常局部性的破坏。
在气泡的产生期间，光束的一部分能量被消耗。光束的其余能量传输到视网膜，导致视网膜的局部发热，这可能会造成伤害。
为了限制视网膜的局部发热，因此优选的是，光束的能量不超过气泡形成所需的最小能量。
仅利用术前数据很难确定气泡形成所需的最小能量。实际上，在晶状体中形成气泡所需的能量取决于许多因素，例如：
-晶状体的不均匀性，特别是白内障晶状体，其透明度会不均匀地降低(某些位置处的晶状体可能或多或少是不透明的)；
-激光光束在其传输过程中的散射；
-由于光学元件的缺陷而导致的激光光束的质量的不均匀。
旨在通过飞秒激光切割眼部组织(例如，白内障患者的晶状体)的当前的方法采用经验手段来确定获得最优结果所需的能量。因此，常见的是，所使用的能量不适用于要切割的组织的所有点，并且能量太高或不够高，这分别导致形成太大的气泡或缺乏效率。形成太大的气泡可能会造成囊袋破裂，这是主要的外科手术并发症，或者由于可能形成气泡帘幕导致激光效率降低，造成切割完成的效率不足。当能量不够高时的缺乏效率迫使外科医生使用超声的时间更长，以完成白内障晶状体的破碎。
因此，需要开发一种非经验性的方法来确定要切割的组织的每个点的最优能量水平，从而利用安全的最优水平获得有效治疗。
因此，本发明的一个目的是提出一种用于确定在眼部组织的一个(或更多个)基本区域中形成气泡所需的激光能量的最小值的方法及相关装置。
发明内容
为此，本发明提出这样一种方法：其用于确定利用包括飞秒激光光源的切割装置在眼部组织的切割平面上延伸的至少一个基本区域中形成气泡所需的激光能量的最小值，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)由数据处理单元接收眼部组织的参考图像，在能够至少聚焦在每个基本区域的一个采样点处的多束激光光束的发射之前通过成像系统获取所述参考图像，每束激光光束具有与多束激光光束中的其他激光光束不同的各自的能量；
b)由数据处理单元接收眼部组织的至少一个当前图像，在多束激光光束的至少一束激光光束的发射之后通过成像系统获取每个当前图像；
然后，对于每个基本区域，由数据处理单元执行以下步骤：
c)通过比较参考图像和每个当前图像来检测在基本区域中形成的至少一个气泡，每个气泡与各个激光光束相关；
d)基于至少一个检测到的气泡确定在基本区域中形成气泡所需的能量的最小值。
根据本发明的方法的优选的但非限制性的方面如下：
-参考图像和当前图像可以是OCT图像，对于每个当前图像，检测步骤包括以下子步骤：
●计算每个采样点的在当前图像的像素与参考图像的像素之间的由成像系统接收到的背向散射光的强度变化；
●如果计算出的强度变化大于阈值，则将该计算出的强度变化与阈值进行比较，以识别气泡的形成；
-对于每个基本区域，每束激光光束都能够聚焦在基本区域的单个采样点处，接收步骤b)包括接收眼部组织的多个当前图像，向每个基本区域发射各个激光光束之后通过成像系统获取每个当前图像；
-对于每个基本区域，确定步骤可以包括以下子步骤：
●如果检测到单个气泡：
■将导致检测到的气泡形成的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
●如果检测到多个气泡：
■在检测到气泡的当前图像中选择与最低能量的激光光束相关的当前图像；
■将与选择的当前图像相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
-对于每个基本区域，每束激光光束都可以聚焦在基本区域的各个采样点处，接收步骤b)包括接收眼部组织的当前图像，向每个基本区域的各个采样点发射多束激光光束之后通过成像系统获取所述当前图像；
-对于每个基本区域，确定步骤可以包括以下子步骤：
●如果检测到单个气泡：
■将与检测到气泡的采样点相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
●如果检测到多个气泡：
■在每个检测到气泡的采样点中选择与最低能量的激光光束相关的采样点；
■将与所述选择的采样点相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
-所述方法还可以包括以下步骤：
e)由数据处理单元将对于每个基本区域确定的最小值记录在存储单元中；
-眼部组织可以包括在多个切割平面上延伸的基本区域的组，每个切割平面包括至少一个基本区域，所述方法包括对于每个切割平面重复步骤a)至e)，以确定在眼部组织的基本区域中形成气泡所需的最小能量的三维映射。
本发明还涉及这样一种装置：其用于确定利用包括飞秒激光光源的切割装置在眼部组织的切割平面上延伸的至少一个基本区域中形成气泡所需的激光能量的最小值，确定装置包括用于图像的获取的成像系统，其特征在于，确定装置进一步包括数据处理单元，数据处理单元包括用于以下步骤的装置：
a)接收眼部组织的参考图像，在能够至少聚焦在每个基本区域的一个采样点处的多束激光光束的发射之前通过成像系统获取所述参考图像，每束激光光束具有与多束激光光束中的其他激光光束不同的各自的能量；
b)接收眼部组织的至少一个当前图像，在多束激光光束的至少一束激光光束的发射之后通过成像系统获取每个当前图像；
然后，对于每个基本区域：
c)通过比较参考图像和每个当前图像来检测在基本区域中形成的至少一个气泡，每个气泡与各个激光光束相关；
d)基于至少一个气泡确定在基本区域中形成气泡所需的能量的最小值。
根据本发明的装置的优选的但非限制性的方面如下：
-参考图像和当前图像可以是OCT图像，数据处理单元包括对于每个当前图像通过以下步骤检测至少一个气泡的装置：
●计算每个采样点的在当前图像的像素与参考图像的像素之间的由成像系统接收到的背向散射光的强度变化；
●如果计算出的强度变化大于阈值，则将该计算出的强度变化与阈值进行比较，以识别气泡的形成；
-对于每个基本区域，每束激光光束都能够聚焦在基本区域的单个采样点处，数据处理单元包括用于接收眼部组织的多个当前图像的装置；向每个基本区域发射各个激光光束之后通过成像系统获取每个当前图像；
-数据处理单元可以包括对于每个基本区域通过以下步骤确定最小值的装置：
●如果检测到单个气泡：
■将导致检测到的气泡形成的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
●如果检测到多个气泡：
■在检测到气泡的当前图像中选择与最低能量的激光光束相关的当前图像；
■将与选择的当前图像相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
-对于每个基本区域，每束激光光束都能够聚焦在基本区域的各个采样点处，处理单元包括用于接收眼部组织的当前图像的装置；向每个基本区域的各个采样点发射多束激光光束之后通过成像系统获取所述当前图像；
-数据处理单元可以包括对于每个基本区域通过以下步骤确定最小值的装置：
●如果检测到单个气泡：
■将与检测到气泡的采样点相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
●如果检测到多个气泡：
■在每个检测到气泡的采样点中选择与最低能量的激光光束相关的采样点；
■将与所述选择的采样点相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
-处理单元还可以包括用于以下步骤的装置：
e)将对于每个基本区域确定的最小值记录在存储单元中；
-眼部组织可以包括在多个切割平面上延伸的基本区域的组，每个切割平面包括至少一个基本区域，处理单元进一步包括对于每个切割平面重复步骤a)至e)的装置，以确定在眼部组织的基本区域中形成气泡所需的能量的最小值的三维映射。
本发明还涉及这样一种方法：其用于确定利用包括飞秒激光光源的切割装置在眼部组织的至少一个基本区域中形成气泡所需的激光能量的最小值，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)由数据处理单元接收眼部组织的参考图像，在能够聚焦在每个基本区域的各个采样点的激光光束的发射之前通过成像系统获取所述参考图像；
b)由数据处理单元接收眼部组织的至少一个当前图像，在激光光束中的发射之后通过成像系统获取所述当前图像；
c)通过比较当前图像和参考图像，由数据处理单元搜索在每个基本区域的采样点处形成的至少一个气泡；
d)将激光光束的能量指定为与检测到气泡的每个基本区域相关的最小值；
e)对于没有检测到气泡的每个基本区域，提高激光光束的能量，并且重复步骤b)至e)。
根据本发明的方法的优选的但非限制性的方面如下：
-参考图像和当前图像可以是OCT图像，搜索步骤包括以下子步骤：
●计算每个采样点的在当前图像的像素与参考图像的像素之间的由成像系统接收到的反射光的强度变化；
●如果计算出的强度变化大于阈值，则将该计算出的强度变化与阈值进行比较，以识别在采样点处的气泡的形成；
-本方法可以进一步包括以下步骤：
f)由数据处理单元将与每个基本区域相关的最小值记录在存储单元中；
-眼部组织可以包括在多个切割平面上延伸的基本区域的组，每个切割平面包括至少一个基本区域，所述方法包括对于每个切割平面重复步骤a)至f)，以确定在眼部组织的基本区域的组中形成气泡所需的能量的最小值的三维映射。
本发明还涉及这样一种装置：其确定利用包括飞秒激光光源的切割装置在眼部组织的至少一个基本区域中形成气泡所需的激光能量的最小值，确定装置包括用于图像的获取的成像系统，其特征在于，确定装置进一步包括数据处理单元，数据处理单元用于：
a)接收眼部组织的参考图像，在能够聚焦在每个基本区域的各个采样点的激光光束的发射之前通过成像系统获取所述参考图像，
b)接收眼部组织的至少一个当前图像，在激光光束的发射之后通过成像系统获取所述当前图像；
c)通过比较当前图像和参考图像，搜索在每个基本区域的采样点处形成的至少一个气泡；
d)将激光光束的能量指定为与检测到气泡的每个基本区域相关的最小值；
e)对于没有检测到气泡的每个基本区域，提高激光光束的能量，并且重复步骤b)至e)。
根据本发明的装置的优选的但非限制性的方面如下：
-参考图像和当前图像可以是OCT图像，数据处理单元适于通过以下步骤搜索至少一个气泡：
●计算每个采样点的在当前图像的像素与参考图像的像素之间的由成像系统接收到的反射光的强度变化；
●如果计算出的强度变化大于阈值，则将该计算出的强度变化与阈值进行比较，以识别气泡在采样点处的形成；
-数据处理单元可以进一步用于：
f)将对于基本区域所确定的最小值记录在存储单元中；
-眼部组织包可以括在多个切割平面上延伸的基本区域的组，每个切割平面包括至少一个基本区域，数据处理单元进一步用于对于每个切割平面重复步骤a)至f)，以确定在眼部组织的基本区域的组中形成气泡所需的能量的最小值的三维映射。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从下面参考附图给出的示意性的而非限制性的描述中清楚地显现出来，在附图中：
-图1为利用飞秒激光器切割眼部组织的装置的示例的示意性表示；
-图2为用于确定在眼部组织中形成气泡所需的激光能量的最小值的装置的示意性表示；
-图3为用于确定在眼部组织中形成气泡所需的激光能量的最小值的方法的第一变体形式的示意性表示；
-图4为用于确定在眼部组织中形成气泡所需的激光能量的最小值的方法的第二变体形式的示意性表示；
-图5为用于确定在眼部组织中形成气泡所需的激光能量的最小值的方法的第三变体形式的示意性表示。
具体实施方式
本发明涉及这样一种方法及装置：其用于确定利用包括飞秒激光器的切割装置在人体或动物的眼部组织60的一个(或更多个)基本区域中形成气泡所需的激光能量的一个(或更多个)最小值。
在说明书的其余部分，本发明将通过示例的方式描述晶状体的切割，应当理解，本发明可以应用于确定在其他眼部组织的一个(或更多个)基本区域中形成气泡所需的能量的一个(或更多个)最小值。
1.切割装置
图1示出根据本发明的切割装置的一个实施方案。切割装置包括：
-飞秒激光器10；
-激光器10下游的扫描光学扫描仪30；
-扫描光学扫描仪30下游的光学聚焦系统40；以及
-控制系统50，其用于驱动扫描光学扫描仪30和光学聚焦系统40。
飞秒激光器10能够以脉冲形式发射激光光束。例如，激光器10以400飞秒的脉冲形式发射1030nm波长的光。激光器10具有20W的功率和500kHz的频率。
扫描光学扫描仪30能够对从激光器10发出的光束进行定向，以使其沿着在焦平面61中由用户设置的行进路径移动。
光学聚焦系统40能够使光束在焦平面61中聚焦，该焦平面61对应于切割平面。
切割装置还可以包括飞秒激光器10与扫描光学扫描仪30之间的整形系统20，例如，液晶空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)。该整形系统20位于从飞秒激光器10发出的光束的路径上。整形系统20能够对来自飞秒激光器10的光束的相位进行调制，以便使光束能量分布在焦平面中的多个冲击点中，该多个冲击点限定了图案。更具体地，整形系统能够从产生单个冲击点的高斯激光光束并利用相位掩模通过相位调制分配能量，以便从通过相位调制整形的单束激光光束(SLM的上游和下游的单束光束)在焦平面上同时产生多个冲击点。这种从单束调制后的激光光束产生多个冲击点能够(除了减少眼部组织的切割时间之外)提高所执行的切割的质量。特别地，整形系统能够获得均匀的切割平面，其中，残余的组织连桥都具有基本上相同的尺寸(实际上，即使调制后的激光光束的一部分被遮挡，切割平面中的冲击点数也保持相同)。切割质量的这种提高有助于从业人员随后进行的分离操作。
控制系统50能够驱动扫描光学扫描仪30、可能的整形系统20和光学聚焦系统40。控制系统50可以由一个(或更多个)工作站和/或一个(或更多个)计算机组成，或者可以是本领域技术人员已知的任何其他类型。例如，控制系统50可以包括移动电话、电子平板电脑(诸如
Figure BDA0002969707760000091
)、个人数字助理(PDA)等。在所有情况下，控制系统50都包括处理器，处理器编程为能够驱动飞秒激光器10、扫描光学扫描仪30、光学聚焦系统40、整形系统20等。
2.确定装置
参考图2，确定装置70包括：
-成像系统80，其用于获取OCT(Optical Coherence Tomography，光学相干断层扫描)类型或Scheimpflug(可见光映射)类型或UBM(Ultrasonic Bio Microscopy，超声生物显微镜)类型的图像；
-处理单元90(例如包括处理器和存储单元)，其用于处理由获取系统80获取到的图像，并且用于确定在眼部组织60的多个基本区域62中形成气泡所需的激光能量的最小值的(二维或三维)映射。
确定装置70可以与切割装置集成在一起。
具体地，在优选的实施方案中：
-处理单元90是控制系统50的一部分；并且
-获取系统80、整形系统20、扫描光学扫描仪30和光学聚焦系统40安装在固定于机械臂的一端的隔室中，同时飞秒激光器10可以集成到固定有机械臂的箱体中。
或者，确定装置70可以远离切割装置，并且确定装置70包括用于确定装置70与切割装置之间交换信息的有线或无线通信装置(未示出)。
在所有情况下，对确定装置70进行编程以实施下述的确定方法。
3.确定方法
3.1关于方法的一般信息
方法包括以下步骤：
-获取要进行治疗的眼部组织的参考图像，
-向至少一个基本区域发射至少两束不同能量的激光光束，
-获取眼部组织的至少一个当前图像，
-将当前图像与参考图像进行比较，以检测与激光光束的一束相关的至少一个气泡，
-确定在基本区域中形成气泡所需的能量的最小值。
每个基本区域62可以包括(例如，50或100μm的)线段、(50×50μm或100×100μm或1000×1000μm的)表面或(50×50×50μm或100×100×100μm或1000×1000×1000μm的)基本体积，基本区域的组合能够限定要切割的全部线段、全部表面或全部体积。
3.1.1.获取的图像
成像系统所获取的参考图像和当前图像可以是OCT类型、或者是Scheimpflug类型、或者是UBM类型。
与OCT图像的获取相关的优点之一是：OCT类型的成像系统80具有能够获取高质量图像的较高的灵敏度(≈100dB)。此外，切割装置集成了OCT类型的成像系统，从而不需要额外的成像系统。最后，OCT类型的参考图像还可用于检查切割装置与要治疗的眼部组织60的对准情况。
为了获取OCT图像，光束81指向眼部组织60，从眼部组织60(通过不同层)背向散射的光82的一小部分与参考信号在成像系统80的一个(或更多个)传感器上重新组合。根据眼部组织60背向散射的信号与参考信号之间的光程差对由传感器记录的信号进行调制。该记录的信号用于建立OCT图像，该图像可以是一维图像或二维图像。
更具体地，可以使用OCT类型的成像系统80：
-以“模式A”(也称为“A-扫描”)，或
-以“模式B”(也称为“B-扫描”)。
“模式A”能够获取一维的OCT图像。它基于光信息81的发射(通过成像系统的发射器)以及沿着传输线的背向散射光82(通过成像系统的传感器)与参考光之间的干涉的接收：(从传感器记录的信号中)获得的一维的OCT图像表示眼部组织60在涉及的点(聚焦平面61中的坐标X，Y)的轴向背向散射轮廓(即深度Z)。
通过执行眼部组织60的横向扫描(例如，沿着垂直于眼部组织60的光轴Z的X方向进行的)，“模式B”能够获取二维的OCT图像。获得了沿X方向的眼部组织60的不同点建立的多个“模式A”背向散射轮廓。这些获得的“模式A”背向散射轮廓的堆叠能够建立二维(XZ)的OCT图像。
3.1.2.比较步骤
比较步骤能够检测气泡的可能的形成。实际上，由眼部组织60背向散射的光的性质是揭示了形态学信息的OCT图像的对比度的来源。当气泡在眼部组织60中形成时，它引起眼部组织60的光的背向散射特性的变化。
比较步骤以在当前图像的像素与参考图像的像素之间的成像系统80所接收到的背向散射光的强度变化的检测为基础。如果该强度变化大于预先限定的阈值，则表示在涉及的激光光束的冲击点处形成气泡。这意味着激光光束的能量足以在基本区域62中形成气泡。
为了确保晶状体的有效切割，可以使所确定的最小值为能够形成检测到的气泡的激光光束能量的倍数(介于1到2之间，例如1.5×或2×)。于是，就保证了能量的最小值足以获得期望的切割效果，并且：
-不需要使用高于所确定的最小值的能量水平，不必要的额外能量会影响患者的安全，
-较低的能量水平可能会导致缺乏效率，可用的能量不足以获得气泡的形成。
可以设想本方法的不同实施方案。具体地，在第一实施方案和第三实施方案中，向每个基本区域中的单个采样点发射不同能量的激光光束。在第二实施方案中，向与基本区域不同的点发射不同能量的每束激光光束，从而形成一系列的相邻点。
这些不同的实施方案及其相关的优点在下面描述。
3.2.方法的第一实施方案
在第一实施方案中，向眼部组织60的每个基本区域62的单个采样点发射激光光束。
对于涉及的基本区域62，向采样点连续发射不同能量(具体地，提高的能量)的激光光束。
在激光光束的每次发射之后，获取当前图像。有利地，当组织包括在同一平面内延伸的多个基本区域时，向每个基本区域的各个采样点每次发射激光光束之后，可以获取当前图像。这能够限制所获取的当前图像的数量，从而通过限制获取当前图像所需的时间来提高根据本发明的方法的速度。
在每次获取当前图像之后，将当前图像与参考图像进行比较，以检测是否已经形成气泡。
如果已经形成了气泡，则激光光束的能量足以形成气泡：将该足够的能量值记录在存储单元中，并研究新的基本区域62以确定在该新的基本区域62中形成气泡所需的能量的最小值。
更具体地，根据该第一实施方案：
-发射具有第一能量的第一激光光束，以聚焦在涉及的基本区域62的采样点处；获取第一当前图像，并将其与参考图像进行比较，以检测气泡的可能的形成；如果已经形成了气泡，则第一能量足以形成气泡：该第一能量对应于在涉及的基本区域62中形成气泡所需的能量的最小值；然后研究新的基本区域；
-否则，向采样点发射具有大于第一能量的第二能量的第二激光光束，并获取第二当前图像，以检测可能的气泡的形成；如果已经形成了气泡，则第二能量对应于在涉及的基本区域中形成气泡所需的能量的最小值；然后研究新的基本区域62；
-否则，发射具有大于第二能量的第三能量的第三激光光束；获取第三当前图像，以检测可能的气泡的形成；如果已经形成了气泡，则第三能量对应于在涉及的基本区域62中形成气泡所需的能量的最小值；然后研究新的基本区域62；
-以此类推，直到确定在涉及的基本区域中形成气泡所需能量的最小值为止。
作为一种变体，当向同一平面上延伸的几个基本区域的各个采样点发射激光光束之后获取单个当前图像时：
-发射第一激光光束以聚焦在同一平面上延伸的每个基本区域的采样点处；获取第一当前图像，并将其与参考图像进行比较，以检测在一个(或更多个)基本区域中气泡的可能的形成；如果在这些区域中的一个(或更多个)区域中已经形成气泡，则确定该(或这些)区域的能量的最小值；
-如果部分区域不包含气泡，则向这些区域的采样点发射更高能量的第二激光光束，并获取第二当前图像以检测可能的气泡的形成；
-以此类推，直到确定在同一平面上延伸的所有基本区域的最小值为止。
因此，如图3所示，该方法包括，对于每个基本区域62：
a)参考图像的获取100；
b)向每个基本区域的采样点发射激光光束110，激光光束的能量介于最小能量Emin(假设足以先验地在组织中产生气泡)和最大能量Emax(Emin的倍数(例如，Emax＝10×Emin))之间；
c)眼部组织的当前图像的获取120，所述当前图像包含每个基本区域的采样点；
d)通过确定每个基本区域的参考图像与当前图像之间(例如，通过从当前图像中减去参考图像)的背向散射光的强度变化，在当前图像中搜索气泡130；
e)每个基本区域中确定的能量变化与阈值的比较140；
f)对于每个基本区域，如果确定的能量变化量大于阈值，将激光光束的能量值和基本区域的位置记录在存储单元中150；
g)对于没有检测到气泡的每个基本区域，提高激光光束的能量160，并且重复步骤b)至g)。
一旦处理了基本区域62的组，就获得了在眼部组织60的每个基本区域62中形成气泡所需的能量的最小值的映射(特别是三维映射)。
该第一实施方案的一个优点涉及以下事实：对于每个基本区域62，向单个采样点发射提高能量的激光光束，而不发射大于形成气泡所需的能量的最小值的激光光束。然而，由于获取多个当前图像，该第一实施方案是耗时的。
这就是为什么发明人提出了该方法的第二实施方案的原因，在第二实施方案中，所获取的当前图像的数量限制为每个基本区域62一个图像，甚至基本区域62的组也限制为一个图像。
3.3.方法的第二实施方案
在第二实施方案中，向眼部组织60的每个基本区域62的多个采样点发射激光光束，例如，560μm的线段上均匀间隔80μm的八个点。更具体地，对于每个基本区域62，向各个采样点(同时或顺序地)发射提高能量的每个激光光束。
一旦向所述基本区域62发射了全部不同能量的激光光束，就获取了每个基本区域62的当前图像。
将当前图像与参考图像进行比较，以检测是否已经形成一个(或更多个)气泡。如果形成了多个气泡，则选择能够获得气泡的最低能量作为形成气泡所需的能量的最小值。
更具体地，根据第二实施方案，发射具有提高的第一能量、第二能量、第三能量(即，第一能量<第二能量<第三能量)的第一激光光束、第二激光光束、第三激光光束(...等)，以聚焦在涉及的基本区域62的三个相应采样点上。获取当前图像并将其与参考图像进行比较，以检测气泡的可能的形成：
-如果在与第三激光光束相关的采样点处已形成单个气泡，则第三能量足以形成气泡：该第三能量对应于在涉及的基本区域62中形成气泡所需的能量的最小值；然后研究新的基本区域62；
-例如，如果对于第二光束和第三光束形成了多个气泡，则第二能量(其低于第三能量)对应于在涉及的基本区域62中形成气泡所需的能量的最小值；然后研究新的基本区域62。
因此，如图4所示，该方法包括，对于每个基本区域：
a)参考图像的获取200；
b)向多个相应的采样点发射不同能量的多个激光光束210，能量介于最小能量Emin与最大能量Emax之间；
c)眼部组织的当前图像的获取220，所述当前图像包含多个采样点；
d)通过当前图像与参考图像的比较来检测一个(或更多个)气泡230；
e)与气泡的组中能量最低的激光光束相关的气泡的选择240；
f)将与选择的气泡相关的激光光束的能量值(和基本区域的位置)记录在存储单元中250；
g)如果尚未处理所有基本区域，则对于新的基本区域62重复步骤b)至g)。
当然，在该实施方案中，也可以同时获取几个基本区域的单个当前图像(如果这些基本区域位于同一平面Bscan中)。在这种情况下，可以对来自单个当前图像的这几个基本区域实施处理步骤(检测气泡并确定每个基本区域的能量的最小值)，以节省时间。
一旦处理了基本区域62的组，就获得了在眼部组织的每个基本区域中形成气泡所需的能量的最小值的映射(特别是三维映射)。
如前所述，该第二实施方案的一个优点涉及以下事实：考虑到每个所研究的基本区域仅需要执行一次当前图像获取，甚至对于在同一平面内延伸的几个基本区域仅需要单次当前图像获取，确定在每个基本区域62中形成气泡所需的能量的最小值比第一实施方案更快。
3.4.方法的第三实施方案
本方法的第三实施方案可以认为是第一实施方案和第二实施方案的组合。
更具体地，在该第一实施方案中，对于眼部组织60的每个基本区域62，向单个采样点连续发射不同能量(具体地，提高的能量)的激光光束。向同一平面上延伸的多个基本区域的各个采样点每次发射激光光束之后，获取当前图像。
例如，向同一平面上延伸的每个基本区域的各个采样点连续发射能量E1至E8的八个激光光束。
向同一平面上延伸的每个基本区域的各个采样点发射能量光束E1之后，获取第一当前图像。向同一平面上延伸的每个基本区域的各个采样点发射能量光束E2之后，获取第二当前图像，以此类推，直到向同一平面上延伸的每个基本区域的各个采样点发射能量光束E8之后，获取第八当前图像。
然后将八个当前图像与参考图像进行比较，以检测每个基本区域中气泡的存在。当对来自多个当前图像中的同一基本区域检测到多个气泡时(例如，对于涉及的区域，从第六当前图像、第七当前图像和第八当前图像中检测到气泡)，然后将引起气泡产生的激光光束的能量中的最低能量确定为形成气泡所需的最小值。
因此，如图5所示，该方法包括：
a)参考图像的获取300；
b)向同一平面内延伸的每个基本区域的各个采样点发射能量介于最小能量Emin与最大能量Emax之间的激光光束310；
c)眼部组织的当前图像的获取320，所述当前图像包含在同一平面上延伸的基本区域的采样点；
d)如果提高的能量小于最大能量，则将激光光束的能量提高预定值360，并重复步骤b)至d)，或者，如果提高的能量大于最大能量，切换到步骤e)；
e)对于在同一平面上延伸的每个基本区域，通过当前图像与参考图像的比较来检测一个(或更多个)气泡330；
f)对于在同一平面上延伸的每个基本区域，与气泡的组中最低能量的激光光束相关的气泡的选择340，以及能量的最小值的确定350；
g)对于在同一平面上延伸的每个基本区域，将确定的能量值(和基本区域的位置)记录在存储单元中；
h)如果需要的话，对于延伸到另一个平面中的新的基本区域62进行步骤a)至g)的重复370。
该实施方案能够限制本方法用于确定与眼部组织的不同基本区域相关的最小值所需的时间。实际上，与当前图像的处理有关的步骤可以在光学聚焦系统40的驱动过程中执行，以使焦平面61从一个切割平面移动到另一个切割平面。
另外，即使已经形成了气泡，继续提高向每个基本区域的采样点发射的激光光束的能量，也能够限制检测过程中“假阳性”的风险(如果在发射给定能量的激光光束之后获取的当前图像中检测到气泡，而在发射大于给定能量的激光光束之后获取的当前图像中没有气泡：则该检测到的气泡构成假阳性)。
4.结论
因此，本发明能够确定利用包括飞秒激光光源的切割装置在眼部组织的至少一个基本区域中足以形成气泡的激光能量的最小值。这能够限制可能传输至视网膜的光束的多余能量的量，以便减少在通过切割装置实施眼部组织的切割操作的过程中的视网膜的局部发热。相反，这还能够确保所发射的能量的量足以获得预期的效果，从而避免了与切割组织时缺乏效率而造成组织被部分切割有关的问题。
读者应当理解，可以在不实际上脱离这里描述的新教导和优点的情况下，对上述本发明进行多种修改。
因此，所有这种类型的修改都旨在包含在所附权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种确定方法，其用于确定利用包括飞秒激光光源(10)的切割装置在眼部组织(60)的切割平面上延伸的至少一个基本区域(62)中形成气泡所需的激光能量的最小值，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)由数据处理单元(90)接收眼部组织(60)的参考图像，在能够至少聚焦在每个基本区域(62)的一个采样点处的多束激光光束的发射(210、310)之前通过成像系统(80)获取所述参考图像(200、300)，每束激光光束具有与多束激光光束中的其他激光光束不同的各自的能量；
b)由数据处理单元(90)接收眼部组织(60)的至少一个当前图像，在多束激光光束的至少一束激光光束的发射(210、310)之后通过成像系统(80)获取每个当前图像(220、320)；
然后，对于每个基本区域，由数据处理单元(90)执行以下步骤：
c)通过比较参考图像和每个当前图像来检测在基本区域中形成的至少一个气泡(230、330)，每个气泡与各个激光光束相关；
d)基于至少一个检测到的气泡确定在基本区域中形成气泡所需的能量的最小值(240、250；340、350)。
2.根据权利要求1所述的确定方法，其中，参考图像和当前图像是OCT图像，对于每个当前图像，检测步骤(230、330)包括以下子步骤：
·计算每个采样点的在当前图像的像素与参考图像的像素之间的由成像系统(80)接收到的背向散射光的强度变化；
·如果计算出的强度变化大于阈值，则将该计算出的强度变化与阈值进行比较，以识别气泡的形成。
3.根据权利要求1或2的任一项所述的确定方法，其中，对于每个基本区域，每束激光光束都能够聚焦在基本区域的单个采样点处，接收步骤b)包括接收眼部组织的多个当前图像，向每个基本区域发射各个激光光束之后通过成像系统获取每个当前图像。
4.根据权利要求3所述的确定方法，其中，对于每个基本区域，确定步骤包括以下子步骤：
-如果检测到单个气泡：
·将导致检测到的气泡的形成的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
-如果检测到多个气泡：
·在检测到气泡的当前图像中选择与最低能量的激光光束相关的当前图像；
·将与选择的当前图像相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数。
5.根据权利要求1或2的任一项所述的确定方法，其中，对于每个基本区域，每束激光光束都能够聚焦在基本区域的各个采样点处，接收步骤b)包括接收眼部组织的当前图像，向每个基本区域的各个采样点发射多束激光光束之后通过成像系统获取所述当前图像。
6.根据权利要求5所述的确定方法，其中，对于每个基本区域，确定步骤包括以下子步骤：
-如果检测到单个气泡：
·将与检测到气泡的采样点相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
-如果检测到多个气泡：
·在每个检测到气泡的采样点中选择与最低能量的激光光束相关的采样点；
·将与所述选择的采样点相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的确定方法，其进一步包括以下步骤：
e)由数据处理单元(90)将对于每个基本区域(62)确定的最小值记录在存储单元中。
8.根据权利要求7所述的确定方法，其中，眼部组织包括在多个切割平面上延伸的基本区域的组，每个切割平面包括至少一个基本区域(62)，所述方法包括对于每个切割平面重复步骤a)至e)，以确定在眼部组织(60)的基本区域(62)的组中形成气泡所需的能量的最小值的三维映射。
9.一种确定装置(70)，其用于确定利用包括飞秒激光光源(10)的切割装置在眼部组织(60)的切割平面上延伸的至少一个基本区域(62)中形成气泡所需的激光能量的最小值，确定装置(70)包括用于图像的获取的成像系统(80)，其特征在于，确定装置(70)进一步包括数据处理单元(90)，数据处理单元(90)包括用于以下步骤的装置：
a)接收眼部组织的参考图像，在能够至少聚焦在每个基本区域(62)的一个采样点处的多束激光光束的发射(210、310)之前通过成像系统(80)获取所述参考图像(200、300)，每束激光光束具有与多束激光光束中的其他激光光束不同的各自的能量；
b)接收眼部组织(60)的至少一个当前图像，在多束激光光束的至少一束激光光束的发射(210、310)之后通过成像系统(80)获取每个当前图像(220、320)；
然后，对于每个基本区域：
c)通过比较参考图像和每个当前图像来检测在基本区域中形成的至少一个气泡，每个气泡与各个激光光束相关；
d)基于至少一个气泡确定在基本区域中形成气泡所需的能量的最小值。
10.根据权利要求9所述的确定装置，其中，参考图像和当前图像是OCT图像，对于每个当前图像，检测装置能够：
·计算每个采样点的在当前图像的像素与参考图像的像素之间的由成像系统(80)接收到的背向散射光的强度变化；
·如果计算出的强度变化大于阈值，则将该计算出的强度变化与阈值进行比较，以识别气泡的形成。
11.根据权利要求9或10的任一项所述的确定装置，其中，对于每个基本区域，每束激光光束都能够聚焦在基本区域的单个采样点处，接收装置能够接收眼部组织的多个当前图像，向每个基本区域发射各个激光光束之后通过成像系统获取每个当前图像。
12.根据权利要求11所述的确定装置，其中，对于每个基本区域，确定装置能够：
-如果检测到单个气泡：
·将导致检测到的气泡的形成的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
-如果检测到多个气泡：
·在检测到气泡的当前图像中选择与最低能量的激光光束相关的当前图像；
·将与选择的当前图像相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数。
13.根据权利要求9或10中任一项所述的确定装置，其中，对于每个基本区域，每束激光光束都能够聚焦在基本区域的各个采样点处，接收装置能够接收眼部组织的当前图像，向每个基本区域的各个采样点发射多束激光光束之后通过成像系统获取所述当前图像。
14.根据权利要求13所述的确定装置，其中，对于每个基本区域，确定装置能够：
-如果检测到单个气泡：
·将与检测到气泡的采样点相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数；
-如果检测到多个气泡：
·在每个检测到气泡的采样点中选择与最低能量的激光光束相关的采样点；
·将与所述选择的采样点相关的激光光束的能量的k倍指定为最小值，k是介于1到2之间的十进制数。
15.根据权利要求9至14的任一项所述的确定装置，其中，处理单元进一步包括用于以下步骤的装置：
e)将对于每个基本区域(62)确定的最小值记录在存储单元中。
16.根据权利要求15所述的确定装置，其中，眼部组织包括在多个切割平面上延伸的基本区域的组，每个切割平面包括至少一个基本区域(62)，数据处理单元进一步用于对于每个切割平面重复步骤a)至e)，以确定在眼部组织(60)的基本区域(62)的组中形成气泡所需的能量的最小值的三维映射。
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