本发明涉及眼科激光手术系统和方法，并且具体地，本发明涉及用于视力矫正的波前引导角膜微透镜取出规程。相关技术可使用眼镜或接触镜片矫正视力障碍，诸如近视(近视眼)、远视(远视眼)和散光。另选地，可通过手术重塑眼睛的角膜以提供所需的光学矫正。眼睛手术已变得很常见，一些患者将该手术当作可选择的规程以避免使用接触镜片或眼镜来矫正屈光问题，而其他患者采用该手术是为了矫正不利状况诸如白内障。并且，随着激光技术的最近发展，激光手术逐渐变成眼科规程的首选技术。不同激光眼睛手术系统将不同类型的激光束用于各种规程和指征。这些包括例如紫外激光、红外激光和近红外超短脉冲激光。超短脉冲激光发射具有短至10飞秒且长达3纳秒的脉冲持续时间和300nm与3000nm之间的波长的辐射。用于重塑角膜的先前手术方法包括激光辅助原位角膜磨镶术(lasik)、屈光性角膜切削术(prk)和角膜微透镜取出。在lasik规程中，使用超短脉冲激光器来切割角膜瓣，以暴露角膜基质以用来自准分子激光器的紫外线光束进行光消融。角膜基质的光消融重塑角膜并矫正屈光状况，诸如近视、远视、散光等。在没有形成瓣的prk规程中，首先去除上皮层，然后通过准分子激光器去除一些基质材料。上皮层将在规程后几天内生长回来。在角膜微透镜取出规程中，并不在形成角膜瓣后使用准分子激光器消融角膜组织，而是该技术涉及采用两个或更多个飞秒激光切口的组织切除，这两个或更多个飞秒激光切口相交而形成供取出的微透镜。微透镜的取出改变角膜的形状及其屈光度以完成视力矫正。可在形成或不形成角膜瓣的情况下执行微透镜取出。利用无瓣规程，在前角膜的完整部分中形成屈光微透镜并且通过小切口去除该屈光微透镜。在以下专利申请中描述了用于使用手术眼科激光系统的快扫描慢扫掠(fast-scan-slow-sweep)方案进行角膜微透镜取出的方法：2016年3月31日公开的名称为“systems andmethods for lenticular laserincision”的美国专利申请公开20160089270号和2020年2月13日公开的名称为“highspeed corneal lenticular incisionusing a femtosecond laser”的美国专利申请公开20200046558号。
背景技术：
技术实现思路
1、本发明涉及一种用于波前引导角膜微透镜取出的眼科激光手术系统和方法，其基本上避免了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
2、本发明的目的是以较高的精度执行角膜微透镜取出并且实现较高阶像差校正(aberration correction)。
3、本发明的附加特征和优点将在下面的描述中予以阐述，并且根据该描述将部分地显而易见，或者可通过本发明的实践而知悉。本发明的目的和其他优点将通过在书面描述及其权利要求和附图中特别指出的结构来实现和获得。
4、为了实现上述目的，本发明提供了一种在眼科激光系统中实现的用于在眼睛的角膜中形成微透镜切口的方法，该方法包括：将眼睛耦合到眼科激光系统以压平(applanate)眼睛；获得波前映射，该波前映射已经被配准到所压平的眼睛的角膜并且被限定在角膜的前表面处；基于该波前映射和校正因子使用以下等式来计算表示待去除的角膜组织的厚度的微透镜厚度轮廓：
5、
6、其中是作为距z轴的半径r和围绕z轴的子午角的函数的微透镜厚度，rk是压平之前的角膜前表面的平均曲率半径，l是微透镜的光学区的半径，nc是角膜的折射率，是波前映射，wmax是对应于波前的最大值的参数，并且γmt表示校正因子；基于微透镜厚度轮廓来计算底部微透镜切口表面和顶部微透镜切口表面的切割轮廓；以及操作眼科激光系统以根据切割轮廓对角膜进行切割，以形成底部微透镜切口表面和顶部微透镜切口表面。
7、在另一个方面，本发明提供了一种在眼科激光系统中实现的用于在眼睛的角膜中切割微透镜的方法，该方法包括：将眼睛耦合到眼科激光系统以压平眼睛；获得波前映射，该波前映射已经被配准到所压平的眼睛的角膜并且被限定在角膜的前表面处；将波前映射表示为包括多个较低阶zernike多项式和多个较高阶zernike多项式的多个zernike多项式之和；将波前映射分成仅包含较低阶zernike多项式的较低阶部分和仅包含较高阶zernike多项式的较高阶部分；计算包含波前映射的较高阶部分的全部和较低阶部分的一部分的底部微透镜切口轮廓；计算仅包含波前映射的较低阶部分的剩余部分而不包含波前映射的较高阶部分的任何部分的顶部微透镜切口轮廓；以及操作眼科激光系统以根据底部微透镜切口轮廓和顶部微透镜切口轮廓对角膜进行切割，从而形成底部微透镜切口表面和顶部微透镜切口表面。在优选实施方案中，较低阶zernike多项式包括第三zernike多项式、第四zernike多项式和第五zernike多项式，并且较高阶zernike多项式包括第六zernike多项式和更高zernike多项式。
8、在一些实施方案中，获得波前映射的步骤包括：在将眼睛耦合到眼科激光系统之前：使用波前像差仪测量原始波前映射，以及拍摄眼睛的第一图像，该第一图像包括眼睛的虹膜；在角膜上形成多个标记；使用眼科激光系统的相机拍摄眼睛的第二图像，该第二图像包括覆盖虹膜的角膜标记；以及基于眼睛的第一图像和第二图像，将原始波前映射配准到第二图像中的角膜标记，以获得自由眼睛(free-eye)角膜配准的波前映射；以及在将眼睛耦合到眼科激光系统之后：使用眼科激光系统的相机拍摄眼睛的第三图像，该第三图像包括由于眼睛耦合到眼科激光系统而已经变形的角膜标记；以及基于眼睛的第二图像和第三图像，将自由眼睛角膜配准的波前映射配准到第三图像中的角膜标记，以获得波前映射。
9、在一些实施方案中，获得波前映射的步骤包括：获得输入波前映射，该输入波前映射已经被配准到所压平的眼睛的角膜并且被限定在角膜的前表面处；将输入波前映射表示为多个zernike多项式之和，以获得多个原始zernike系数；基于原始zernike系数中的一些原始zernike系数来计算对于光学无限远(optical ifnfinity)的角膜平面处的球面光焦度(spherical power)和柱面光焦度(cylindrical power)；将对于光学无限远的角膜平面处的球面光焦度和柱面光焦度转换为在限定的显性测量条件下的球面光焦度和柱面光焦度的等效值；接收球面光焦度和柱面光焦度的调整作为输入；将球面光焦度和柱面光焦度的调整添加到球面光焦度和柱面光焦度的等效值，以获得在限定的显性测量条件下的经调整的球面光焦度和柱面光焦度；将经调整的球面光焦度和柱面光焦度转换为对于光学无限远的角膜平面处的经调整的球面光焦度和柱面光焦度的等效值；基于原始zernike系数和对于光学无限远的角膜平面处的经调整的球面光焦度和柱面光焦度来计算经调整的zernike系数；以及使用经调整的zernike系数来计算作为多个zernike多项式之和的经调整的波前映射。
10、在一些实施方案中，微透镜厚度轮廓包括具有均匀厚度的平坦添加(flat-add)层，并且其中获得波前映射的步骤包括：获得输入波前映射，该输入波前映射已经被配准到所压平的眼睛的角膜并且被限定在角膜的前表面处；将输入波前映射表示为多个zernike多项式之和，以获得多个原始zernike系数；基于原始zernike系数中的一些原始zernike系数来计算对于光学无限远的角膜平面处的球面光焦度；将平坦添加校正添加到对于光学无限远的角膜平面处的球面光焦度，其中平坦添加校正是基于平坦添加层的均匀厚度计算的球面光焦度校正；基于原始zernike系数和对于光学无限远的角膜平面处的经调整的球面光焦度来计算经调整的zernike系数；以及使用经调整的zernike系数来计算作为多个zernike多项式之和的经调整的波前映射。
11、在另一方面，本发明提供了一种眼科手术激光系统，该眼科手术激光系统包括：激光源，该激光源被配置为生成包括多个激光脉冲的脉冲激光束；激光递送系统，该激光递送系统被配置为将脉冲激光束递送到耦合到激光递送系统的眼睛的角膜；xy扫描仪，该xy扫描仪被配置为扫描角膜中的脉冲激光束；z扫描仪，该z扫描仪被配置为修改脉冲激光束的焦点的深度；和控制器，该控制器被配置为控制激光源、xy扫描仪和z扫描仪以在角膜中形成微透镜切口，包括上述方法步骤中的一些或全部方法步骤。
12、应当理解，前述一般描述和以下详细描述均仅为示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
1.一种在眼科激光系统中实现的用于在眼睛的角膜中形成微透镜切口的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述波前映射的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述波前映射的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述微透镜厚度轮廓包括具有均匀厚度的平坦添加层，并且其中获得所述波前映射的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述切割轮廓的步骤包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述较低阶zernike多项式包括第三zernike多项式、第四zernike多项式和第五zernike多项式，并且所述较高阶zernike多项式包括第六zernike多项式和更高zernike多项式。
7.一种在眼科激光系统中实现的用于在眼睛的角膜中切割微透镜的方法，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述较低阶zernike多项式包括第三zernike多项式、第四zernike多项式和第五zernike多项式，并且所述较高阶zernike多项式包括第六zernike多项式和更高zernike多项式。
9.根据权利要求7所述的方法，其中获得所述波前映射的步骤包括：
10.根据权利要求7所述的方法，其中将所述波前映射表示为所述多个zernike多项式之和的步骤包括：
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述微透镜厚度轮廓包括具有均匀厚度的平坦添加层，并且其中将所述波前映射表示为多个zernike多项式之和的步骤包括：
12.一种眼科手术激光系统，所述眼科手术激光系统包括：
13.根据权利要求12所述的眼科手术激光系统，其中获得所述波前映射的步骤包括：
14.根据权利要求12所述的眼科手术激光系统，其中所述微透镜厚度轮廓包括具有均匀厚度的平坦添加层，并且其中获得所述波前映射的步骤包括：
15.根据权利要求12所述的眼科手术激光系统，其中计算所述切割轮廓的步骤包括：
16.根据权利要求15所述的眼科手术激光系统，其中所述较低阶zernike多项式包括第三zernike多项式、第四zernike多项式和第五zernike多项式，并且所述较高阶zernike多项式包括第六zernike多项式和更高zernike多项式。
17.一种眼科手术激光系统，所述眼科手术激光系统包括：
18.根据权利要求17所述的眼科手术激光系统，其中所述较低阶zernike多项式包括第三zernike多项式、第四zernike多项式和第五zernike多项式，并且所述较高阶zernike多项式包括第六zernike多项式和更高zernike多项式。
19.根据权利要求17所述的眼科手术激光系统，其中将所述波前映射表示为所述多个zernike多项式之和的步骤包括：
20.根据权利要求17所述的眼科手术激光系统，其中所述微透镜厚度轮廓包括具有均匀厚度的平坦添加层，并且其中将所述波前映射表示为多个zernike多项式之和的步骤包括：
