紫外线激光系统和相关方法在用于使得对角膜进行眼科手术以 矫正视力缺陷成为可能方面是公知的。光解烧蚀(ablative photocomposition)技术包括，但不限于，LASIK、LASEK和PRK。 利用这些技术的传统治疗一般象征着用于治疗屈光缺陷，所述屈光缺 陷包括近视、远视和老花眼，包括或者不包括散光。在一些情况下， 还象征着因为先前手术的再治疗。
尽管是外科医生实施眼科手术，但一般是激光器制造者以组织切 削算法对他们的激光器进行编程以为各种诊断出的屈光缺陷实现适 当的治疗。如在此处所使用的，术语“组织切削算法”指的是在激光 系统的硬件/软件中实现的或者由其实现的处理或程序。如图1中激 光系统10所示意性地示出的，来自外科医生和/或一个或者多个诊断 设备14的某种类型的诊断输入12被送至激光平台16。该激光平台 包括一个链接了计算机的控制系统18，该控制系统18基于外科医生 输入的光学区域大小以及其他输入参数利用软件计算适合的激光切 削发射文件(shot file)。激光平台还包括波束成形和转向光学元件 形式的硬件，这些硬件对来自控制系统的指令做出反应，以将发射文 件以合适的方式递送到角膜。因此，可以说激光平台是“智慧型”设 备，因为正是在那里既发生了信息处理又发生了治疗执行。就虚线所 示的方面而言，激光平台能够接收计算机可读介质20，该介质具有 存储于其中的、可被激光平台中的计算机系统所处理的启动 (enablement)和指令性(instructional)软件。
如以上所描述的那些方法带有一定的缺点。在所描述的第一种情 况下，激光平台负载有计算机硬件和软件，增加了每台设备的复杂性 和成本。在以上所描述的第二种情况下，计算机可读介质可以是一次 使用的启动卡形式，例如，如美国专利No.6,296,634和6,364,873中 描述的。这样的启动卡一般由用户购买，并为激光器制造者产生一套 按治疗程序支付的费用(per-procedure fee)。每次治疗程序需要一张 卡，而激光系统仍然需要以上提到的必要的计算机硬件和软件。这样， 激光系统缺乏灵活性，并且负载并不比以上所描述的少。此外，激光 平台有很多方面可能出故障，对于用户来说增加了外科手术故障时间 的风险。需要具有多技术领域技术的经培训的技术人员来维护和服务 这些多组成部分的激光平台。
考虑到当前与典型的激光视力矫正系统相关联的以上以及其他 缺点，发明人已经认识到需要进行改进，以提高灵活性，降低制造、 补给、维护和控制激光视力矫正系统的成本，并且使得外科医生更容 易地为他们的患者提供最优的治疗效果。

本发明一般地针对在对激光视力矫正系统的控制中涉及的装置 和方法，以及结合所述控制的系统。
本发明的一个实施例针对在其上或其中存储了经预编程的可读 第一矫正指令参考的设备可读介质。所述指令参考对应于经编码的定 制矫正指令。如这里所使用的，术语“定制矫正指令”指的是用于特 定激光视力矫正治疗的激光脉冲的数量、顺序和方位。该指令由位于 所述介质外部和激光平台外部的计算模块确定，并且可由激光视力矫 正系统的激光平台执行。定制矫正指令以以下将更详细地描述的方式 被确定。特定的定制矫正指令然后以这样一种方式被编码，使得在识 别了存储在所述介质中或者存储于其上的对应指令参考之后，该指令 可以被激光平台执行。根据该实施例的一个方面，当存储在所述介质 中或者存储于其上的第一矫正指令参考被正确识别时，该指令参考是 使得激光平台能够执行定制指令的必要和充分的组成部分。根据另一 个方面，第一指令参考是允许启动和由激光平台执行定制指令的必要 但非充分的组成部分。更确切地，第二可读矫正指令参考被存储在所 述介质中或存储于其上，并且与第一矫正指令参考相结合，足以使对 定制指令的执行成为可能。优选地，第二指令参考将对应于会与定制 指令相关联的经编码的用户ID或者激光平台ID。根据另一个方面， 除了对应于定制矫正指令的第一指令参考以外，所述介质可以在其中 存储有对应于用户ID和激光平台ID的第二预编程指令参考和第三预 编程指令参考。根据这一方面，所有三个匹配的指令参考是必须的， 并且它们结合在一起是使激光平台执行定制指令的充分组成部分。对 于以上提到的所有方面，任何指令参考或者所有指令参考组合在一 起，连同存储在所述介质中的任何其他信息，其总的数据存储需求优 选不会超过1000字节的存储空间。在根据该实施例的另一个方面中， 所述介质包括激光平台禁用特征，该特征对于每个可读介质单元限制 对激光平台的预置次数的使用。该特征为激光系统提供了如本领域所 公知的年金结构(annuity structure)。根据另一个方面，所述介质包 括光束大小和成形特征，以提供希望的光束直径和光束能量轮廓，用 于切削角膜表面和/或帮助实现光束诊断(beam diagnostics)。
在根据本发明的另一个实施例中，激光视力矫正系统包括计算模 块，该计算模块能够接收至少有关于患者眼睛的屈光缺陷的输入数 据，并至少部分地基于所述输入数据计算定制矫正指令。如此处所使 用的，术语“计算模块”指的是执行切削治疗算法的所有有关方面的 硬件设备、计算机可执行软件，或者是指用于确定定制矫正指令的硬 件、软件和/或固件的组合。计算后的定制矫正指令然后被编码，使 得加密能够实现与经预编程的第一矫正指令参考的匹配的对应性，所 述第一矫正指令参考存储在设备可读介质中或者存储于其上。所述系 统还包括激光平台，该激光平台可以接收可读介质，并且作为必要条 件，只有在对应于经编码的定制矫正指令的第一矫正指令参考被激光 平台识别的时候，该激光平台执行定制矫正指令。计算模块在激光平 台的外部，并且优选地存在于用来生成至少一些输入数据的诊断平台 中。根据该实施例的一个优选方面，由计算模块所计算的定制矫正指 令可以包括用于各种激光视力矫正治疗中的每一个的一个以上的特 定矫正指令。例如，根据输入数据，计算模块可以生成用于近视治疗 的三个不同的矫正指令，或者生成用于远视治疗的两个不同指令，这 些指令当被编码之后，对应于存储介质上的第一矫正指令参考，从而 潜在地向用户提供了适当的治疗选项的选择机会。根据一个相关方 面，所述系统包括与激光平台可操作地相关联的图形用户界面 (GUI)、以及与激光平台和GUI同样可操作地相关联的配置文件。 根据该方面，配置文件将识别对应于定制矫正指令的指令参考，并且 然后将启动与一个或者多个匹配的定制矫正指令相关联的特定GUI。 GUI随后将允许用户输入信息，该信息将导致在激光平台中选择由配 置文件识别的单个匹配指令参考，这一选择将启动和允许激光平台执 行该特定的定制矫正指令。
在另一个实施例中，用于控制激光视力矫正系统的方法包括提供 具有以上陈述的设备可读介质的属性的设备可读介质，以用在激光平 台中执行特定的激光视力矫正程序。它还包括在有偿的基础上向第三 方提供所述介质；以及，将报酬构造成所述介质中提供的对应的指令 参考的类型和/或数量的函数。
另一个用于控制激光视力矫正系统的方法实施例涉及确定用于 矫正眼睛屈光缺陷的定制矫正指令；对所述指令进行编码；提供可传 送的设备可读介质，该设备可读介质包括对应于所述经编码的指令的 经预编程的第一矫正指令参考；以及提供激光平台，该激光平台可以 接收所述可传送介质，并且识别对应的第一指令参考，作为使定制矫 正指令的执行成为可能的必要条件。根据一个优选方面，该方法还包 括提供与激光平台可操作地相连接，并且根据对应于所述经编码的指 令的指令参考而配置的GUI。根据另一个相关方面，该方法包括提供 经编码的用户ID和经编码的激光平台ID中的任意一个或两个；以及 提供可传送介质中的、可识别的相关联的第二和/或第三对应指令参 考，作为允许执行定制矫正指令的必要条件，也可能是充分条件。作 为第二和/或第三指令参考的补充或者替代，其他对应的代码也可以 被存储在介质中，例如虹膜图案代码。介质存储结构还可以是可写的， 使得该介质可以被插入诊断平台的一个组成部分中，以直接接收特定 的经编码或者未编码的数据。
附图说明
结合于本说明书中并成为其一部分的附图示出了本发明的实施 例，并且与文字说明一起用于说明本发明的目的、优点和原理。附图 中：
图1是现有技术中的激光视力矫正系统的框图；
图2是根据本发明实施例的激光视力矫正系统的框图；
图3是图2的系统的更为详细的图示的框图；
图4是根据本发明优选实施例的设备可读启动介质的线描正视 图；
图5是示出了根据本发明优选实施例的启动介质的波束成形特 征的示图；
图6是根据本发明实施例的启动介质的波束成形特征的更为详 细的图示；
图7是根据本发明实施例的启动介质的波束成形特征所产生的 激光束强度轮廓的图形图示；以及
图8是用于根据本发明实施例的启动介质的对准和定位装置的 正视图。

图2示出了根据本发明优选实施例的激光视力矫正系统100的简 化框图。该系统的基本组成部分包括计算模块150、激光平台102和 设备可读介质134，所述设备可读介质134可被传送至激光平台102 并可被其读取。可读介质134优选是大小和形状上类似信用卡的卡。 卡式介质134包括用于存储数据的部分133，该数据可被位于激光平 台102中的适当的卡读取器130所读取。
计算模块150从被称为诊断平台105的部分接收输入数据151。 诊断平台105可以由提供与患者的屈光缺陷有关的诊断信息的单个 诊断工具组成，或者由不同诊断工具和/或外科医生可能希望输入的 其他形式的影响结果的信息的任何组合所组成。在一个优选实施例 中，计算模块150是运行在诊断波前传感器设备105中的可执行计算 机软件例程。波前测量信息被馈送到计算模块150中，计算模块150 然后使用这些信息来计算一个或者多个合适的激光治疗方案。这些治 疗方案在这里被成为定制的矫正指令120。这些指令最终指示激光平 台102中的火力控制系统(未示出)，将一系列激光脉冲导引至患者 的角膜上的何处以实现适当的激光视力矫正治疗。
为了控制激光平台的启动和使用以传递定制矫正指令120，使用 了设备可读介质134，优选如图4所示那样。介质134包括数据存储 部分133，该部分被预编程具有第一矫正指令参考132。第一矫正指 令参考132将与对应于计算模块150基于输入数据151而生成的定制 矫正指令120的加密代码120’相匹配。激光平台102设置有设备可读 介质读取器130，该读取器可以说功能之一是起到了锁钥机构的作用。 这样，当可读介质134被插入读取器130中并被其读取时，使激光平 台102能够执行定制矫正指令120的一个必要条件将是识别对应于经 编码的定制矫正指令120’的第一矫正指令参考132。该识别优选在配 置文件119中完成，所述配置文件119可操作地与激光平台102相关 联，并优选位于其中。图形用户界面144可操作地与激光平台102和 配置文件119相关联，以进一步使定制矫正指令120的执行成为，如 下文将详细讨论的。
图3中进一步图示了激光视力矫正系统100的一个优选实施例， 以下对其进行描述。最终，经编程的一系列切削激光脉冲形式的激光 视力矫正治疗190将被导引至患者的眼睛192，以对角膜重新成形， 试图矫正患者眼睛的屈光缺陷。激光视力矫正外科手术一般是为近 视、远视、老花眼、再治疗、定制治疗以及其他情况而提供和正在开 发的，如本领域技术人员所了解的。确定具体的屈光缺陷从有关患者 眼睛及其视觉质量的诊断信息开始。诊断输入数据151可以由一个或 者多个诊断设备生成，所述诊断设备包括波前传感器、形貌设备、超 声测厚计、光学相干断层摄影(OCT)设备、屈光度计、裂隙灯检眼 镜(SLO)、虹膜图案识别装置以及其他例如为本领域技术人员所了 解的设备，以及可以由从事者可能提供的其他相关信息而生成，所述 信息包括治疗环境条件、特定患者数据、术者系数(surgeon factors) 等。如在此处所使用的，其本身并非本发明一部分的诊断平台105用 来集中指任何或所有用于提供指示患者屈光缺陷的诊断信息的合适 装置。适当的输入数据151被馈送到计算模块150。优选地，计算模 块150包括使用输入数据151来确定适当的近视治疗(MYn)、远视 治疗(HYPn)、老花眼治疗(PBYn)等等中的一个或多个的软件， 如所示的120。作为说明性示例，Zywave波前传感器(博士伦， Rochester，纽约)包括运行有本行业中被称为Zylink切削计算软件 的计算机。Zylink使用波前诊断数据来确定用于由激光平台实现的适 当的发射文件，所述激光平台例如为Technolas 217Z激光器。尽管 事实是大多数切削算法是由激光器制造者确定的，但是外科医生不断 地基于他们已经确定的优化他们的治疗结果的相关影响结果的因素 发展个性化的列线图。例如，香港的外科医生可以将计算的治疗方案 修改至可为亚洲患者产生优化的近视矫正的定制的列线图所允许的 程度。类似地，例如，佛罗里达的外科医生可以使用补偿了湿度对结 果的影响的不同的近视治疗列线图来获得优化的外科手术效果。因 此，计算模块150可以基于特定的一套输入数据计算出一种近视治疗 方案(MY1)，而基于不同的一套输入数据计算出不同的定制近视治 疗方案(MY2)。类似地，计算模块可以确定一种或者多种远视治疗 方案、老花眼治疗方案、再治疗方案、定制治疗方案或者其他治疗方 案。这些在图3中列为HYP1、HYP2...，MY1、MY2...，PBY1、PBY2... 等等。这些计算的治疗方案的每一个变成定制矫正指令120，该指令 可由被激活的激光平台102基于适当的命令而执行。有利的是，通过 本发明，激光平台102可以说已经成为“非智能黑匣”，因为用于由 激光平台执行的指令已经在激光平台的外部被计算出来了。
进一步参照图4，设备可读介质134具有数据存储部分133，其 中或其上预编程有第一矫正指令参考132。第一矫正指令参考132对 应于由计算模块150确定的经编码的定制矫正指令120’中的一个或 者多个。卡式介质134的数据存储部分133优选具有1000字节或更 少的数据存储能力，使得该卡式介质成为适合于单次使用或者预置的 有限使用的相对简单和廉价的部件。激光平台102设置有卡读取器 130。激光平台102还包括配置文件119。配置文件119优选是硬件 文件，其适于识别卡式介质134上对应于经编码的定制矫正指令120’ 的指令参考132。配置文件119对第一指令参考的识别是使激光平台 102能执行预定的定制矫正指令120的必要条件。在一个简单例子中， 计算模块150将基于特定的输入数据151生成单一的近视切削治疗方 案120。激光系统的使用者随后将需要其中存储有第一指令参考132 的卡式介质134，所述第一指令参考对应于与定制的矫正指令120相 关联的代码120’。在激光平台中使用卡式介质以及由配置文件识别该 对应的指令参考，将打开激光平台以供使用，并且将使激光平台能够 执行特定的定制矫正指令120。
激光矫正外科手术一般需要来自外科医生的具体的输入，例如光 学区域(OZ)的大小，它关系到特定治疗的切削深度，并且还是有 关特定治疗是否能够安全地被执行的决定性因素。这种类型的信息通 常由外科医生经由与激光平台102相关联的辅助键盘141和图形用户 界面(GUI)144而输入到系统中。根据本发明的一个优选方面，配 置文件119在识别了对应于经编码的定制矫正指令120’的第一矫正 指令参考132之后，将调用适当的图形用户界面144，该图形用户界 面将允许外科医生输入或者确认用于治疗的任何决定性数据。这样， 用于近视治疗的定制矫正指令可以生成与用于远视治疗等的定制的 矫正指令不同的图形用户界面屏幕。在任何情况下，操作激光平台的 一个必要条件是第一指令参考132匹配定制的矫正指令代码120’。优 选地，至少一个存储在卡式介质134中的第二指令参考123将与第二 代码123’匹配，这将是使激光平台102能执行指令120的必要和充分 条件。例如，与匹配第一指令参考132一道，第二指令参考123可能 必须匹配用户ID码，以便打开和启动激光平台。更优选的是，存储 在卡式介质134中的第三指令参考125必须匹配激光平台ID，使得 只有所有三个匹配的指令参考132、123、125才是启动激光平台的必 要和充分条件。以这种方式，只有经识别的用户才可以使用经识别的 激光平台来执行特定的定制矫正指令。卡式介质中可以存储其他第 二、第三和/或更多的指令参考。例如，一种指令参考可以对应于虹 膜图案代码，或者对应于经编码的LASIK角膜瓣厚度测量结果。举 例来说，在后一种情况下，可以采用角膜微切器(microkeratome)平 台来接受卡式介质并向存储部分写入层状代码，该代码指示了角膜瓣 厚度或者与之相关。当卡式介质随后与激光平台接合时，识别特定的 层状代码可以成为启动激光平台的一个必要条件。
根据如图4所示的本发明另一个优选方面，卡式介质134将设置 有激光平台禁用特征135。该禁用特征135可以是电子电路或者其他 公知的装置，其能够以这样一种方式被配置，以便预置卡式介质的使 用次数以启动激光平台。优选地，每个卡式介质134能够被预置成在 每一单次使用之后禁用激光平台。可替换地，卡式介质134可以被编 程为每张卡使用两次，形式是在患者的每个眼睛上使用一次。每次使 用激光器时将需要新的卡式介质，从而为卡的提供商建立年金结构。
进一步参照图4，本发明的另一个优选方面示出了在孔径眼掩模 311中的具有一个或者多个孔径304、302和307的卡式介质134。每 个孔径使得在到达目标表面的路途中穿过该孔径的激光束成形或特 征化。在参照图6示出的优选方面中，这里被称为“柔光点(soft-spot)” 孔径的孔径中的一个304具有直接透射的中央孔径部分305，该部分 被多个较小的、衍射孔径306所围绕。孔径304的直接透射部分305 基本上决定了光束点直径，而衍射透射部分306产生特定的光束能量 轮廓，在一种示例性情况下，所述光束能量轮廓是柔光点轮廓。图7 示出了柔光点轮廓400，其具有高斯截短分布。优选地，孔径304的 直接透射部分305具有3mm的直径，用于在正确对准的情况下直接 透射激光束，在目标表面上产生2mm光束直径的光点。另一孔径307 也是柔光点孔径，优选地具有约为1.5mm的直接透射部分直径，并 且向目标递送1mm的光束。孔径302只包括用于光束流量校准的直 接透射部分。这样，卡式介质134优选地具有总直径不同的两个柔光 点孔径304、307，和一个硬光点(hard spot)孔径302，如图5所示。 在模块102的激光束路径中正确对准和定位卡式介质134之后，两个 不同的光束点大小可以有选择地被投影到暴露的角膜表面上。优选 地，角膜表面上的两个光点大小将是2mm和1mm。如图8所示的 基于压力的自动机构300被用来在模块102中的激光束路径中定位和 对准卡134。固定点222x，y和加压点224x，y的使用如下：固定点222x，y 包括三个固化的圆柱销，这些销经压配合以高准确度配合到卡夹持器 226中。卡134从右向左(当从图7中观察时)被推入夹持器226中 直至卡的左边缘227接触到固定点222x而卡的底部边缘229接触到 固定点222y1和222y2。卡被加压点224x、224y抵靠着固定点而固定， 所述加压点优选是弹簧。通过以高精度制造卡134，使得孔径的确切 位置已知并且固定点在相同位置与卡的边缘接合，卡的重复定位已经 表现出±5μm或更优的测量精确度。感兴趣的读者可进一步参照美国 专利No.6,090,100、5,683,379、5,827,264、5,891,132，所有这些专利 的内容在适用的法律法规允许的范围内通过全文引用被结合于此。
再参照图7，图中示出了被3mm的柔光点孔径304所通过的优 选高斯截短切削轮廓(或者空间强度分布)400。在图中，该轮廓被 规格化，并且只示出了一半轮廓400。这仅是为了作图简单的目的， 应该理解，完整的轮廓400应该是如同关于图7的纵坐标成镜像那样。 1mm的孔径307将通过相似但更狭窄的轮廓。如可以看到的，孔径 轮廓400的中央部分401是平坦的或者基本上平坦的，而轮廓400的 边缘402是与部分401连续的并且成圆形。部分401优选关于轮廓的 半径对称并且延伸越过轮廓400的大约60-80％，更优选地，越过 大约65-70％。在某一点，例如不再达到眼睛组织切削强度阈值的 强度阈值点404，轮廓400优选地迅速下降或者减小成为基本上直角、 垂直或者截短的边缘406。切削阈值及其任何变化在本领域是已知的。 落在切削阈值以下的能量的量优选为轮廓400所包含的总能量的约5 ％或者更少。
这里所描述的装置实施例必然支持根据本发明的方法实施例。一 个优选实施例是用于控制激光视力矫正系统的方法，其涉及向第三方 提供如以上所述的设备可读介质(134)，以用在激光平台(102)中 来启动和执行特定定制矫正指令。由于提供卡式介质形成了对于卡式 介质提供商(一般是激光器制造者)的年金模式的基础，所以由卡式 介质(134)启动的单次或者预置使用的限制(135)促进了卡的供应 商与激光用户之间的商业交易。这通常被称为“按治疗程序收费” (per-procedure)模式。在该实施例的一个方面中，可以根据对应于 特定卡式介质上提供的第一指令参考的定制矫正指令的类型和/或数 量，建立有偿结构(remunerative structure)。例如，医生可能计划在 总的患者基数(patient base)中执行1000个近视激光程序，在选定 的患者基数中执行100个定制近视程序。基于输入的数据，计算模块 可以生成两种不同的近视治疗算法，这两种算法分别与非定制近视治 疗和定制近视治疗相关联。相应地，用户可以以每张卡微不足道的价 钱购买1000张包含第一匹配指令参考的卡，该第一匹配指令参考将 使激光平台仅能执行非定制近视治疗。类似地，用户可以购买100张 卡，每张卡具有可以被识别以使激光平台能执行定制近视治疗的第一 匹配指令参考。这些卡的单张卡的价钱将不同于非定制启动卡。这样， 卡的交易的有偿基础可以构造在由存储在卡式介质上的一个或者多 个特定代码所启动的治疗类型、治疗数量或者其他因素之上。
相关实施例描述了用于控制激光视力矫正系统的方法，该方法涉 及基于指示了眼睛屈光缺陷的诊断信息，生成定制矫正指令以矫正该 屈光缺陷；对定制矫正指令进行编码；提供可传送的设备可读介质， 该介质所具有的存储结构包含对应于经编码的定制矫正指令的第一 矫正指令参考；以及在适用于接收设备可读介质的激光平台中提供一 个装置，该装置用于识别作为启动和执行定制矫正指令的必要条件的 第一指令参考。根据一个优选方面，识别装置包括激光平台中的配置 文件，该配置文件在识别了第一指令参考和作为选择的例如对应于用 户ID和/或激光平台ID的第二和/或第三匹配指令参考之后，调用特 定的图形用户界面用于由外科医生输入其他的数据。在适当输入之 后，以上所描述的装置例如会将卡式介质定位在激光束路径中并且递 送一系列所希望的激光束脉冲至患者的角膜上，以实现矫正或至少改 善患者屈光缺陷的希望的治疗。
基于上述内容，可以认识到，包括第一指令参考132的卡式介质 134相对于现有技术在若干方面大大地提高了视力矫正系统的灵活 性。尽管传统上，对于每次程序需要单次启动类型的卡，每张卡的费 用固定，但是根据本发明在简化的激光平台中可以使用根据卡/系统 启动特征而定价的各种经预编程的启动/指令卡。
虽然这里具体示出和描述了优选实施例，但是应该理解，在以上 给出的描述和所附权利要求的教导下，可能对本发明做出各种修改和 变化，而不背离本发明的精神和范围。