很多在诸如视网膜等患者的眼睛上执行的眼科手术过程需要用光斑对眼睛 的被选部分进行照射，该光斑典型地由激光器提供，并具有所期望的光斑尺寸。 使用激光器的外科手术过程的例子包括光-动态疗法、LASIK、激光巩膜造口术 (laser sclerlostomy)、小梁切除术、和包括神经、关节镜检查、和脊椎腱手术 等的普通内窥镜显微外科应用。
在一个特定的眼科手术过程中，典型地指视网膜凝结，激光光斑指向患者 的视网膜上所选择的部分以沉积能量，从而引起局部组织的凝结。这种光凝结 过程能被应用于，例如，封闭缺损的血管、破坏病态的血管或封闭视网膜眼泪。 在对这种激光器过程以及其它过程的准备中，外科医生通常必须将多个探测激 光射线定位在视网膜上以滴定激光器功率从而获得想要的外科效果。外科医生 一般在一开始将激光器设置为低功率设置并逐渐增加该激光器功率直到他或她 观察到所期望的指示所述激光器功率处于或超过所要过程所需水平的组织效果 (例如，变色)。然后外科医生会定下这一激光器功率设置并对所要的区域进行 治疗。
激光器滴定程序由外科医生手动完成，因为现存的外科激光器和外科激光 器系统不提供自动滴定外科激光器的功能。如果激光器滴定过程的各个方面是 自动的，则外科医生不必在进行附加的外科过程所需的设置外科激光器功率的 设置步骤，从而提高了外科过程的效率和流畅性。
因此，需要一种用于自动滴定外科激光器的设备和方法从而能够减少或消 除现有技术中的外科激光器与外科过程的准备中手动滴定外科激光器有关的问 题。

本发明的使用外科激光器的自动滴定激光器设备和方法的实施方式基本上 符合这些以及其它的要求。用于自动滴定激光器的方法的一个实施方式包括： 提供一种算法，其中该算法可操作的基于一个或多个用户输入对激光器进行设 置；提供第一用户输入，其可操作地促使所述算法运行并在定义好的模式下点 燃所述激光器；提供第二用户输入，其响应于所观察的情况，可操作地促使激 光器停止点燃并促使所述算法确定一个或多个激光器参数数值并基于所述一个 或多个激光器参数数值对激光器进行设置，其中当所述激光器停止点燃时的最 终激光器功率数值被输入到所述算法，并且其中所述算法基于所述最终激光器 功率数值确定所述一个或多个激光器参数。所述方法还进一步包括转换(设置) 所述激光器到“就绪”(手术)模式，由自动滴定算法自动完成或是通过另外的 用户输入完成。一旦处于就绪模式，诸如外科医生等的用户可以利用该自动设 置好的激光器执行外科手术过程。外科医生因此能够利用自动设置为他或她事 先定义的设置的激光器快速而有效地执行所要的外科手术。
因此，本发明的所述实施方式优于现有技术的一个优点在于使得滴定过程 和设置部分自动化的能力，以及因此对于外科手术过程的流程和效率的提高。 例如，外科医生能够选择事先定义的滴定斜坡并通过激励控制开关对事先定义 的激光脉冲序列初始化，所述控制开关例如脚踏开关，其典型地被眼科医生用 于控制眼科手术激光器的操作。外科医生能够在观察到被激光光束照射的组织 上想要的效果之后释放所述脚踏开关(或其它控制设备)。所述控制装置释放的 时间读数(时间间隔)可被外科激光器系统用于设置特定的激光器操作参数， 诸如激光器功率和脉冲持续时间，以用于基于外科医生事先定义的标准的所要 的外科手术过程。所述由本发明的实施方式设置的操作参数可能高于、低于根 据外科医生预先定义的标准而在所述控制设备释放之时的设置，或者与该设置 相等。
本发明的实施方式可以包括用于自动滴定外科激光器的设备，其包括处理 模块和可操作的连接到该处理模块的存储器，其中所述存储器包括计算机可执 行软件指令，其可操作地促使所述处理模块执行至少一些这里所述的功能。用 于自动滴定外科激光器的设备的实施例可进一步包括响应于来自所述处理模块 的信号而可操作地执行至少一些这里所述的功能的硬件。
本发明的实施方式可用于任何本领域技术人员公知的眼科手术激光器系统 之中，并且特别地，其可用于California，Irvine的Alcon Manufacturing，Ltd 生产的激光器外科手术系统。本发明的实施方式可与任何这种用于 在眼科或其它手术中使用的外科机器或系统协同作用。根据本发明的教导，用 于自动滴定激光器的设备和方法的其它应用将是本领域普通技术人员明了的并 且被认为落入本发明的范围之内。
附图说明
可通过参照下文的结合附图所进行的描述更完全的理解本发明及其优点， 在附图中相应的附图标记指代相应的特征。其中：
图1是示例性外科激光器控制台的图示，其中本发明的用于自动滴定激光 器的设备和方法的实施方式可在该控制台上完成；
图2是根据本发明的用户界面12的一个实施方式的特写视图；
图3是根据本发明的实施方式的预先定义的滴定过程的功率对时间分布的 示意图；
图4是表示本发明的方法的实施方式的步骤的流程图；以及
图5是根据本发明的用于自动滴定激光器的设备的实施方式的功能模块图。

本发明的优选实施方式在附图中进行说明，其中不同附图中相同的数字用 于指示相同的和相应的部分。
本发明的各个实施方式提供自动滴定外科激光器和自动滴定诸如外科激光 器等的激光器的设备和方法，从而为诸如外科医生等的用户提供自动设置特定 激光器参数、特别是激光器功率的能力，用于使用在基于所观察的效果和预先 定义的设置(滴定)程序的外科手术过程。本发明的实施方式可以包括自动滴 定外科激光器、自动滴定激光器的设备和用于设置激光器的方法。
本发明的实施方式为外科医生提供使现有技术中的手动滴定过程自动化的 能力，在这一过程中外科医生点燃测试射线(test shot)以在燃烧不会对患者视 力产生明显影响的视网膜的外围产生测试“烧伤”，不断变化增强激光器的功率 设置直到观察到诸如致使所作用的视网膜部分变白等的所期望的效果。一旦观 察到变白效果，外科医生得知激光器的功率高于用于视网膜手术所需的功率， 并且他或她可将激光器功率设置为较低的适于得到想要的手术结果并且不会对 患者视网膜产生不想要的影响(例如，破坏)。例如，外科医生可以通过给出的 因数(例如，20％)选择低一些的功率。典型地，在测试点的视网膜的发白表 明激光器功率设置高于手术过程所需的功率。
现有技术外科激光器系统需要外科医生手动滴定外科激光器，通过不断增 加来调节功率并且在其后一旦观察到组织效果手动将功率设置为所需的可操作 数值。本发明的实施方式将滴定过程的各个方面自动化从而外科医生可以在手 术之初预先定义可自动设置外科激光器参数的滴定算法。例如，本发明的一个 实施方式提供自动滴定功能，其允许外科医生预先定义脉冲频率、脉冲持续时 间、激光器功率增量、初始功率和最大激光器功率中的一个或多个。外科医生 还可以预先定义激光器手术(操作)功率设置(也就是说，在外科手术过程中 使用的激光器功率)，例如，作为最终滴定功率设置(当观察到所需的组织效果 时并且外科医生停止测试射线时的功率设置)的函数。例如，手术功率设置可 以设置为比最终滴定功率设置小20％。其它的参数设置以及本领域普通技术人 员公知的那些设置也可以由本发明的自动滴定算法的实施方式预先定义以用于 自动设置。
一旦外科医生预先定义了自动滴定函数，本发明的实施方式运行以执行该 函数并基于来自外科医生的输入自动设置用于手术的外科激光器参数。所述输 入可能是外科医生在准备手术时致动诸如按钮、屏幕图标、脚踏开关或任何其 它可操作用于激活激光器或激光器函数的控制机构等的控制界面。在一个实施 方式中，例如，外科医生可以致动脚踏开关以点燃激光器。根据本发明的实施 方式，外科医生可以在滴定模式(其可通过外科激光器或控制台上的控制界面 进行初始化)下致动脚踏开关以点燃激光器，从而运行这里所述的滴定程序(例 如，功率增量，脉冲持续时间等等)并将一个或多个测试射线定位在患者的视 网膜上。一旦外科医生观察到所需的表示所需激光器功率设置的组织效果，他 或她去激励所述激光器(例如，释放脚踏开关)，这将促使所述自动滴定程序自 动将所选择的激光器参数、特别是激光器功率根据预先定义的该自动滴定程序 的标准设置为所选择的手术设置。时间读数(外科医生点燃激光器测试射线的 持续时间)是主要的输入用于在外科医生停止激光器测试点燃(滴定)之时基 于激光器操作参数确定外科激光器设置。一旦所述自动滴定程序将激光器参数 设置为它们的手术数值，则外科激光器可被自动转换到治疗模式并且外科医生 可马上开始运行手术过程。
图1是示例性外科激光器控制台的示意图，其中可执行本发明的用于自动 滴定激光器的设备和方法的实施方式。激光器10包括用户界面12、各种控制旋 钮和/或按钮14、探测端口16、照射端口20、开/关键22和紧急切断24。这些 控制装置仅仅是示例性的并且外科激光器/激光器控制台可以具有它们的任何组 合并有可能具有其它可用在眼科激光器系统中的控制界面和端口。用户界面12 可以是图解用户界面，包括触敏屏幕，如本领域普通技术人员公知的，用于显 示并允许用户选择函数和控制/调节激光器系统10的参数。图1所示的许多其它 控制和端口所起的作用对于眼科激光器系统领域普通技术人员来说将是明显 的。
激光器10还可以包括处理模块50和关联存储器52，两者相互可操作结合 并与所述外科激光器10的控制台的控制函数相结合。所述处理模块50和存储 器52可操作地存储并执行可运行以促使激光器10点燃、改变设置的操作指令 和本领域普通技术人员熟悉的其它与激光器10相关的函数。特别地，处理模块 50和存储器52可操作地存储和执行可运行以促使激光器执行至少一些本发明 此处所述的方法/算法的函数的计算机(处理模块)可执行软件/操作指令。这些 指令可以是存储在存储器52中的硬件编码和或操作指令并与这里所述的至少一 些的函数或步骤相对应。
处理模块50可以是单个处理装置或多个处理装置。这种处理装置可以是微 处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编 程门阵列、可编程逻辑装置、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任 何基于电路的硬件编码和/或操作指令处理信号(模拟的和/或数字的)的装置。 存储器52可以是单个存储设备、多个存储设备和/或所述处理模块的内嵌电路。 存储器52可以是只读存储器、随机存取存储器、易失存储器、永久存储器、静 态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器，和/或存储数字信息的任何设 备。注意，当所述处理模块50通过状态机、模拟电路、数字电路，和/或逻辑电 路执行一个或多个它的函数时，存储相应操作指令的存储器52和/或存储元件可 被嵌入包含所述状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路之中或嵌在 其外。还应当注意的是，所述存储元件存储并且所述处理模块执行与至少一些 图1-4所示的步骤和/或函数相对应的硬件编码的指令和/或操作指令。
如本领域普通技术人员会意识到的，用户界面12通常相应于使用外科激光 器的眼科手术系统中的任何用户界面。特别地，用户界面12可被诸如外科医生 等的用户用于输入/编程本发明的预先定义的自动滴定程序的实施方式。例如， 用户可通过图解用户界面12和激光器10的其它控制设备输入激光器起始功率、 脉冲持续时间、脉冲间隔时间、功率逐级增量、最大许可激光器功率、手术功 率设置与最终滴定功率设置(例如，在释放脚踏开关时)之间的差值、单个/多 个射线模式等等。
图2是根据本发明的用户界面12的实施方式的特写图。在用户界面12上， 通过触动屏幕上的相对应的功能标志，用户可以，例如，调节激光器功率30、 脉冲持续时间32或脉冲间隔时间34。所述用户界面12而后可以，例如，提供 图解滑尺(未示出)从而用户可以通过以本领域普通技术人员熟知的方式将他/  她的手指滑过屏幕以调节参数。外科医生因此可以利用图2所示的函数以及其 它(例如，最大激光器功率、手术功率差值百分比等等)预先定义滴定程序。 外科医生从而可以通过用户界面12选择当前或事先存储的滴定程序并通过，例 如，激励激光器点火脚踏开关或其它设备来启动这一程序。外科医生可以选择 滴定程序并通过将激光器10定位在滴定模式而使该程序准备好启动，例如，可 以通过在用户界面12上选择这种模式，例如，通过选择滴定按钮40或通过启 动图1中的专门的滴定模式开关29、软件开关或通过任何其它在外科激光器10 上的这种控制，来选择滴定程序。
图3是根据本发明的实施方式的预先定义的滴定程序/算法的功率对时间分 布的示意图。在例图100中，外科医生选择，例如，起始激光器功率为200mW、 脉冲持续时间为200ms、脉冲间隔时间为200ms、功率逐级增量为30mW、最 大许可功率为500mW以及手术激光器功率与最终滴定功率的差值为-20％(也 就是说，一旦外科医生在观察到所需的组织效果而停止激光器测试射线之后， 例如，释放脚踏开关或其它致动器之后，所述滴定程序将自动设置所述手术激 光器功率比释放脚踏开关时的激光器功率低20％)。外科医生可以通过用户界面 12在激光器10上编程这些滴定设置并且如果需要的话，其可以保存所述滴定设 置用于将来调用。
如上文所讨论的，外科医生可通过，例如，压下脚踏开关或压下激光器10 的控制台上的按钮、或虚拟按钮，来对自动滴定模式初始化。如图3所示，在 点A，外科医生按压启动机构(例如，脚踏开关)以点燃激光器10并初始化自 动滴定序列/算法，并根据所述自动滴定算法/程序控制激光器10的点燃。由点 A至点B，激光器功率以每200ms 30mW的增量增加并且每个脉冲具有200ms 的持续时间。在点B，外科医生释放致动器，从而激光器停止点燃。最后，手 术功率设置由本发明的滴定算法自动设置为比在点B的功率低20％(如在点C 所示)。一旦所述功率被调节为它的手术数值，无需由外科医生再进行输入，激 光器10可自动转换至“手术模式”(也就是说，所述自动滴定模式终止而激光器 “准备就绪”)并且激光器10准备用于手术。外科医生从而能够快速而有效地转 换以利用自动设置为他或她预先定义的功率设置和任何其它预先定义的参数设 置的激光器10执行所需的手术。如果外科医生判断所述自动设置的手术功率不 适于用于手术，他或她可重复上述过程或是手动调节所述功率。
图4是表示本发明的方法的一个实施方式的步骤的流程图。在步骤200，用 户以上文所述的方式编程和/或选择自动滴定程序。步骤200还可包括用户如上 文所述的那样将外科激光器10设置到滴定模式。在步骤210，用户通过，例如， 按压诸如脚踏开关等的启动机构以点燃激光器10从而执行所选择的自动滴定程 序(一个或多个测试射线用于滴定激光器10)。自动滴定序列被初始化并根据所 选择的滴定程序控制激光器10的点燃。在步骤220，一旦在测试射线位置观察 到所期望的组织反应，用户则通过，例如，释放启动机构，停止点燃激光器10。 在步骤230，响应于外科医生的输入(去活激光器)，所述自动滴定程序根据自 动滴定程序的预先定义的标准自动设置符合所选择的自动滴定程序所选择的激 光器参数。在步骤240，无论是由自动滴定程序自动转换还是通过另外的用户输 入转换，激光器10转换至“就绪”(手术)模式，并且，在步骤250，外科医生 可执行手术程序。外科医生因此能够快速而有效地转换到使用自动设置为他成 她预先定义的功率设置和任何其它预先定义的参数设置的激光器10来执行所需 的手术。本发明的方法的实施方式可包括一些或所有上述的步骤。
本发明的另一个实施方式可以包括用于自动滴定外科激光器的设备。如图5 所示，设备400可包括处理模块402和存储器404。处理模块402可以是单个处 理设备或多个处理设备。这种处理设备可以是微处理器、微控制器、数字信号 处理器、微计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状 态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路，和/或任何基于电路的硬件编码和/或操 作指令处理信号(模拟的和/或数字的)的装置。存储器404可以是单个存储设 备、多个存储设备和/或所述处理模块的内嵌电路。存储器404可以是只读存储 器、随机存取存储器、易失存储器、永久存储器、静态存储器、动态存储器、 闪存、高速缓冲存储器，和/或存储数字信息的任何设备。注意，当所述处理模 块402通过状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路执行一个或多个它的函 数时，存储相应操作指令的存储器和/或存储元件可被嵌入包含所述状态机、模 拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路之中或嵌在其外。还应当注意的是，所 述存储器404存储并且所述处理模块402执行与至少一些图1-4所示的步骤和/ 或函数相对应的硬件编码的指令和/或操作指令。
已经通过参考特定的优选的实施方式对本发明进行了描述；但是，应当理 解它还可以以不脱离其精神或本质特征的其它特定形式或其变形进行实施。因 此可以认为上文所述的实施方式是对所有方面的说明，而不是限定，而本发明 的范围将通过附加的权利要求进行说明。如这里使用的，术语“实质上”和“近似 地”为相应和/或项目之间的相对性提供工业上可接收的公差。这种工业上可接受 的公差范围从小于百分之一到百分之五十并且符合、但是并不限于元件值、集 成电路工艺变化、温度变化、上升和下降时间、和/热噪声。这种项目之间的 相对性从百分之几的差别到很大的差别。如还可以在这里使用的，术语“耦合到” 和/或“耦合”和/或包括项目之间的直接耦合和/或项目之间通过中介项目(例如， 包括但是并不限于组件、元件、电路和/或模块的项目)间接耦合，其中，为了 间接耦合，所述中介项目不修改信号的信息但是会调节它的电流水平、电压水 平和/或功率水平。如这里还将用到的，推论耦合(也即，其中一个元件通过推 论耦合到另外一个元件)包括两个项目之间的直接耦合和如“耦合到”的同样的 方式的间接耦合。如这里还将使用的，术语“可操作用于”说明一个项目包括一 个或多个功率连接、输入、输出等等，以执行一个或多个其相应的功能并且还 可以进一步包括与一个或多个其它项目的推论耦合。如这里还将使用的，术语 “与...联合”包括独立项目和/或被嵌入另一个项目中的一个项目的直接和/或间 接耦合。如这里可能使用的，术语“有利地比较”说明两个或多个项目、信号等 等之间的比较，提供所需的关系。例如，当所需的关系是信号1具有比信号2 大的数值，可在信号1的数值大于信号2的数值时或当信号2的数值小于信号1 的数值时完成有利比较。
虽然参照激光器眼科手术的常规领域对本发明进行了描述，但是这里所包 含的教导可同样应用于任何需要控制激光器子系统的外科手术系统。
相关申请的交叉引用
本申请要求在35U.S.C§119下以2006年6月30日递交的、序列号为 No.60/818,002的美国临时专利申请为优先权，该临时申请的全部内容结合在 此作为参考。