用于眼科激光手术的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于眼科激光手术的设备，包括：脉冲飞秒激光束源(28)、扩展所述激光束的望远镜(32)、连接在所述望远镜下游用于在与光束路径垂直的平面中偏转所述激光束的扫描仪(36)以及连接在所述扫描仪的下游用于聚焦所述激光束的F-θ透镜系统(44)。根据本发明专利技术，望远镜(32)的入口透镜(52)被设计为具有可变折光力的可控制透镜。入口透镜(52)优选由电可控制的液体透镜或液晶透镜形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于眼科激光手术的设备。具体来说，本专利技术涉及允许其提供的激光束的焦点在Z方向上快速移位的用于激光手术的设备，根据传统表示法，表述“Z方向”是指光束路径的方向(光束传播的方向)。因此，与ζ方向正交的平面中的任意方向可以理解为x-y方向。为了借助于激光束对待治疗的眼睛区域进行扫描，借助于扫描仪以传统方式在该平面中实施激光束的偏转。
技术介绍
在眼科手术中，尤其是为了在角膜以及人类晶状体中进行内组织切割，采用发射飞秒范围内的短脉冲辐射的激光器系统。关于这一点，所利用的效应是光学突破(optical breakthrough)，其会导致所谓的被照射组织的光裂解(photodisruption)。为了产生这种光裂解，需要对激光束进行比较强的聚焦，这通过用于进行聚焦的聚焦光学系统的相当高的孔径而实现。在已知的眼科飞秒激光器系统中，聚焦光学系统通常由所谓的f_ θ物镜来构建，f-θ物镜确保平面场成像，并避免在激光束进行扫描过程中光束焦点在ζ方向上的不期望移位。飞秒激光器系统在眼科学中(例如在LASIK应用中)具有坚固的位置，其中LASIK 替代了“激光原位角膜磨削术”，并且指定了用于减轻视力缺陷的角膜处理技术，其中首先在角膜表面切出仍然部分连接至角膜组织的小的覆盖圆盘(所谓的瓣)，然后将这种瓣折叠到旁边，接着根据为各个患者确定的烧蚀图形，使用短波激光(使如使用193nm的准分子激光辐射)烧蚀在折叠起瓣之后暴露的基质组织。在这种情况下，采用飞秒激光器系统进行瓣切割。为了实现瓣切割，已知的是，借助于外加的扁平板拉平待治疗的眼睛的角膜，并在角膜内的平面中对光束焦点进行二维引导。由于由f-θ物镜完成平面场成像，因此在这种情况下，不需要光束焦点的ζ移位。如果期望将瓣的边缘切割向上引导到角膜基质外部，则仅在瓣的边缘区域中可能需要焦点位置在ζ方向上的移位。为了进行ζ方向上的焦点移位，现有技术中已提出各种方案。W003/032803A2提供使聚焦物镜作为整体在ζ轴上(即沿光束路径)进行移位。对该方案的修改是，将聚焦物镜构建为缩放物镜。然而，由于聚焦物镜的机械移位或缩放设置被转变为焦点位置的1 1 重新定位，因此这两种方法都具有必须极精确地实施聚焦物镜的机械移位或缩放设置的缺点。因此，对于在激光束的连续脉冲之间几微米的期望焦点移位来说，需要聚焦物镜或物镜的缩放透镜进行相同距离的相应快速的机械移位。传统的机械驱动机构不适用于这一方案。一种替代方案在DE 10 2005 013 949 Al中示出。其中的激光器系统呈现出采用望远镜、下游扫描仪以及直接跟随扫描仪的聚焦透镜形式的双透镜光束扩展器。光束扩展器中被构建为会聚透镜的输入透镜借助于线性驱动机构在光束方向上(即在ζ方向上)可移位。输入透镜的这种移位改变了从光束扩展器出现的激光束的发散角。假定聚焦透镜的位置恒定，焦点位置以这种方式在ζ方向上偏移。这种方案与聚焦光学系统的ζ移位相比， 一个优点在于，由于光学成像系统将光束扩展器的输入透镜的移位路径往小转变为例如小 10倍的焦点位置移位路径，因此可再现性更好，并且移位的精度升高。然而，对输入透镜重新定位的可实现速度受限于光束焦点的移位(已转变到焦平面中)速度。例如对于角膜镜片(lenticular)提取所需的三维切割来说，根据DE 10 2005 013 949 Al的焦点重新定位方法确实明显快于W003/032803A2中所示的方法，这仅仅是因为在对光束扩展器的输入透镜进行重新定位的情况下，需移动的质量显著小于对整个聚焦光学系统或甚至仅仅是单个聚焦透镜进行重新定位的情况。当前的聚焦光学系统可能很容易达到几千克的重量，然而其必须以无振动的方式进行移动。另一方面，光束扩展器的输入透镜可以具有相对较小的孔径，因此可以较小且较轻。然而，如果期望使用足够高重复率的激光在可接受的短时间内实施角膜内镜片切割或其它三维切割，则传统的线性驱动机构不能满足要求。在传统线性驱动机构的情况下，对光束扩展器的输入透镜的可靠且非倾斜的引导来说，可能的重新定位速度在例如大约lmm/s到3mm/s之间，实际上在对输入透镜的机械引导进行合理努力的情况下还可能达到5mm/s。然而，对于镜片切割来说，在使用以两位数或三位数kHz范围或甚至更高频率重复的飞秒激光时，利用与ζ焦点的重新定位相同原理，必需至少lOmm/s及以上的输入透镜重新定位速度，这使用当前市场上可获得的线性驱动系统是无法达到的， 至少在使用满足关于调节精度的要求的这种系统时无法达到。
技术实现思路
本专利技术的目的在于创建一种更适用于眼科手术中的三维切割引导的激光器设备。 为了实现这一目的，根据本专利技术，提供一种用于眼科激光手术的设备，包括脉冲飞秒激光束源，扩展所述激光束并且具有采用可变折光力的可控制透镜形式的输入透镜的望远镜， 位于所述望远镜下游并且用于在与光束路径垂直的平面(χ-y平面)中偏转所述激光束的扫描仪，位于所述扫描仪下游用于聚焦所述激光束的至少单透镜聚焦物镜(44)，具体是 f-θ物镜，以及受程序控制的电子控制装置(38)，为了实现需要光束焦点(50)在光束路径 (ζ方向)的方向上移位的预定切割图形，所述电子控制装置(38)被配置为在不改变所述聚焦物镜的聚焦设置的情况下仅通过控制所述可变折光力的透镜来引起所述移位。所述可变折光力的透镜优选是电可调节的，并且可以是例如根据电润湿(有时也称作电毛细管现象)原理操作的液体透镜，或可替代地是液晶透镜。已知的液体透镜基于李普曼效应，关于这一点请参见例如W. Monch、w. F. Krogmann、H. Zappe的文章Variable Brennweite durch flussige Mikrolinsen(借助于液体微型透镜的可变焦距)，Photonik 4/2005第44-46页。由于向液体透镜的电极装置施加电压，因此液体界面的表面张力改变， 从而改变液体界面的曲率。接着，曲率变动引起液体透镜的焦距变动。具体来说，液体透镜通过所施加电压的变动使得折光力能够在几毫秒内变动IOdpt或更多。同样已知的液晶透镜基于由液晶和例如单体所形成的液晶层中的液晶在电场存在下的重定向或/和局部偏移。液晶的重定向或偏移引起液晶层的折射率变动，由此引起透镜的折光力变动。可变折光力的透镜的电可控制性使得ζ方向上的焦点移位明显快于整个透镜的线性重新定位，并且可以在没有机械重新定位装置的情况下进行。结果，高速度的重新定位成为可能，关于这一点，由于避免了机械驱动装置和机械移动部件，因此没有摩擦力的升高 (与液体或液晶的内部摩擦力分开)。这保证了高可靠性、长服务寿命和高度的鲁棒性(没有机械磨损)。通过本专利技术而成为可能的ζ方向上的快速焦点移位，使得在使用高重复率聚焦的飞秒激光辐射进行操作并且针对短时间治疗而争取快速三维切割引导的眼科应用中的使用更具有吸引力。受益于这种快速三维切割引导的一种可能应用是角膜镜片提取，其中为了进行角膜的屈光矫正，从角膜的基质切掉近似镜片体积的元素。为此，飞秒激光脉冲的焦点的精确且快速三维定位很重要。在χ-y方向上，这是没有问题的，原因在于扫描仪的相应快速操作。例如，根据检流计(galvanometer)原理操作的传统镜面扫描仪很容易就能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·沃格勒，克劳迪娅·格舍博特，
申请(专利权)人：威孚莱有限公司，
类型：发明
国别省市：