直接选择性激光小梁成形术中避开血管

摘要

一种系统(20)包括辐射源(48)和控制器(44)。控制器被配置成在患者(22)的眼睛(25)上指定多个目标区域(84)以用于用相应的一定量的能量进行照射，使辐射源照射目标区域中的至少第一区域，在使辐射源照射目标区域中的至少第一目标区域之后，通过处理眼睛的图像来识别眼睛中的变化，以及响应于识别出变化，抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域，该目标区域中的第二目标区域尚未用针对目标区域中的的第二目标区域指定的一定量的能量照射。还描述了其他实施例。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2020年12月29日提交的题为“Avoiding blood vessels during directselective laser trabeculoplasty”的美国申请17/136,052的部分继续申请，该美国申请的公开内容通过引用并入本文，并且本申请还要求2020年10月26日提交的题为“Vasoconstrictors for use in laser eye surgery”的美国临时申请63/105,388的权益，该美国临时申请的公开内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及用于治疗青光眼、高眼压症(OHT)和其他疾病的眼科设备和方法。

背景

美国专利5,422,899描述了一种用于激光手术的具有高脉冲重复率的光泵浦中红外固体激光器。该激光器产生1.7微米至4.0微米的波长，并被光泵浦。

美国专利6,761,713描述了一种医用激光单元，该医用激光单元包括由激光材料制成的至少一个激光体。第一类型的泵浦光源被设计和布置成连续地激发激光材料并生成连续的激光辐射。第二类型的泵浦光源被设计和布置成通过脉冲激发激光材料并生成脉冲式激光辐射。发射单元被设计和布置成将连续激光辐射和脉冲激光辐射发射到外科应用部位。更具体地，该医用激光单元具有两种操作模式，第一模式用于用连续激光辐射切割，而第二模式用于利用短时间和高功率激光脉冲的脉冲式激光辐射进行破碎。

美国专利8,160,113描述了从具有种子源和耦合到种子源的光学放大器的光学系统输出脉冲，该输出可以通过控制来自种子源的种子信号的功率来控制。种子信号可以以种子信号呈现一个或更多个脉冲突发(pulse burst)的方式在最小值和最大值之间变化。每个脉冲突发可以包含一个或更多个脉冲。在脉冲突发内的连续脉冲之间或连续脉冲突发之间的脉冲间周期(inter-pulse period)期间，种子信号的功率可以被调整到大于最小值且小于最大值的中间值。中间值被选择以控制光学放大器中的增益，使得跟随该周期的脉冲或脉冲突发呈现出期望的行为。

美国专利5,982,789描述了一种二极管泵浦倍频系统，该系统在具有二极管的激光腔中采用泵浦二极管、晶体和倍频器，并且以脉冲式或低占空比泵浦机制操作，同时腔长度足够短以稳定对脉冲二极管操作的瞬态响应，并且在非CW泵浦机制下产生稳定且已知或受控的能量输出。在优选实施例中，该设备采用倍频器，该倍频器被夹持在其非临界轴上并与控制系统一起操作，该控制系统在活动模体积(active mode volume)中产生等温线。控制器操作一个或更多个单独的热源和/或吸收体(sink)以预热二极管源或倍频晶体以保持定向的热梯度，并且等温线跨模体积迁移的速率或方向根据即将到来的脉冲序列进行控制以在激光器操作期间保持有效稳定的条件。热控制系统可包括吸收体、加热器和用于在致动前和在安静间隔期间预热激光二极管的控制元件。

美国专利5,151,909描述了一种使用用于二次谐波生成的非线性晶体和固态增益介质的激光系统，该系统在数据处理器控制下操作，使得可获得多个泵浦功率模式。数据处理器在低功率模式下调制泵浦功率，并在高功率模式下结合Q开关提供连续泵浦功率。可选地，调制可以在低功率模式和高功率模式二者中使用，调制的参数在程序控制下被调整。在高功率模式下，也可以实现没有Q开关的二次谐波生成。

美国专利6,414,980描述了一种操作腔外频率转换的固体激光器以执行激光处理操作的方法。该激光器具有包括光泵浦增益介质的激光谐振器。该谐振器被配置成补偿增益介质中预定范围的热透镜效应(thermal lensing)。位于该谐振器外部的光学非线性晶体将由谐振器传递的基本激光辐射转换成经频率转换的辐射。激光处理操作由具有足够功率来执行该处理操作的经频率转换的辐射的脉冲序列来执行。经频率转换的辐射的功率取决于来自激光谐振器的激光辐射的传递参数。激光器以以下方式操作：在激光处理操作之前和期间，谐振器有效地传递相同平均功率的基本激光辐射。这提供了，在激光处理操作之前和期间增益介质中的热透镜效应在预定范围内。在处理操作之前和期间改变激光辐射的传递参数，使得在处理操作之前生成的经频率转换的辐射的功率不足以执行激光处理操作。

在激光小梁成形术手术中，激光器用一个或更多个治疗光束照射患者眼睛中的小梁网，从而降低眼睛中的眼内压。

发明概述

根据本发明的一些实施例，提供了一种系统，该系统包括辐射源和控制器。控制器被配置成在患者的眼睛上指定多个目标区域，以用于用相应的一定量的能量进行照射。控制器还被配置成使辐射源照射目标区域中的至少第一目标区域，控制器还被配置成在使辐射源照射目标区域中的至少第一目标区域之后，通过处理眼睛的图像来识别眼睛中的变化。控制器还被配置成响应于识别出变化，抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域，目标区域中的第二目标区域尚未用针对目标区域中的第二目标区域指定的一定量的能量照射。

在一些实施例中，控制器被配置成通过以下操作抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域：

指定新目标区域，以及

使辐射源照射新目标区域而不是目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，控制器被配置成通过使辐射源用小于所指定量的另一定量的能量照射目标区域中的第二目标区域来抑制使辐射源用针对目标区域中的第二目标区域指定的一定量的能量照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，变化包括出血。

在一些实施例中，变化包括肿胀。

在一些实施例中，变化包括颜色的变化。

在一些实施例中，变化包括形成一个或更多个气泡。

在一些实施例中，控制器被配置成响应于目标区域中的第二目标区域与眼睛的另一区域之间的距离，抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，

控制器还被配置成识别目标区域中的第二目标区域处的解剖特征，以及

控制器被配置成响应于识别出解剖特征而抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，

控制器还被配置成计算照射目标区域中的第二目标区域的辐射光束与解剖特征之间的预测重叠度量，以及

控制器被配置为响应于预测重叠度量来抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，

解剖特征是第二目标区域解剖特征，

控制器还被配置成识别在目标区域中的第一目标区域处的第一目标区域解剖特征，以及

控制器被配置为响应于识别出第一目标区域解剖特征而抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，控制器被配置成响应于第一目标区域解剖特征和第二目标区域解剖特征是相同类型而抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，

控制器还被配置成：

计算(a)照射目标区域中的第一目标区域的第一辐射光束与(b)

第一目标区域解剖特征之间的估计重叠度量，以及

计算(a)照射目标区域中的第二目标区域的第二辐射光束与(b)

第一目标区域解剖特征之间的预测重叠度量，以及

控制器被配置成响应于预测重叠度量和估计重叠度量而抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，

控制器还被配置成：

计算由第一辐射光束传递到第一目标区域解剖特征的估计的一定量的能量，以及

计算由第二辐射光束传递到第二目标区域解剖特征的预测的一定量的能量，以及

控制器被配置成响应于预测的一定量的能量和估计的一定量的能量而抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，

控制器还被配置成计算与照射目标区域中的第二目标区域相关联的风险度量，以及

控制器被配置成响应于风险测量而抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域。

在一些实施例中，控制器被配置成基于患者的医疗简档来计算风险度量。

在一些实施例中，

控制器还被配置成识别在目标区域中的第二目标区域处的解剖特征，以及

控制器被配置成基于第二解剖特征的类型来计算风险度量。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种方法，该方法包括在患者眼睛上指定多个目标区域以用于用相应的一定量的能量进行照射。该方法还包括使辐射源照射目标区域中的至少第一目标区域。该方法还包括在使辐射源照射目标区域中的至少第一目标区域之后，通过处理眼睛的图像，识别眼睛中的变化。该方法还包括响应于识别出变化，抑制使辐射源照射目标区域中的第二目标区域，目标区域中的第二目标区域尚未用针对目标区域中的第二目标区域指定的一定量的能量照射。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种系统，该系统包括辐射源和控制器。该控制器被配置成获取眼睛的图像；在图像中识别多个边缘点，该多个边缘点相对于从边缘点径向向内位于眼睛上的基准点而处于不同的相应角度，边缘点中的每一个位于相应血管的边缘上；在眼睛上在基准点和边缘点之间限定多个目标区域；以及使辐射源照射目标区域。

在一些实施例中，基准点位于眼睛的虹膜的中心。

在一些实施例中，基准点位于眼睛的角膜缘的中心。

在一些实施例中，基准点位于眼睛的瞳孔的中心。

在一些实施例中，对于每个角度，相应血管的边缘比处于该角度的任何血管的任何其他边缘更接近基准点。

在一些实施例中，控制器被配置成通过以下操作限定目标区域：

在边缘点和基准点之间限定至少一条治疗路径，以及

限定目标区域，使得目标区域中的每一个位于治疗路径上。

在一些实施例中，控制器被配置成限定治疗路径，使得边缘点中的任何一个与治疗路径之间的最短距离为至少0.001mm。

在一些实施例中，控制器被配置成通过以下操作来限定治疗路径：

限定通过边缘点的至少一条曲线，

使曲线朝向基准点偏移，以及

响应于偏移曲线限定治疗路径。

在一些实施例中，控制器被配置成通过将治疗路径限定为内切在偏移曲线内的预定形状的周界，来响应于偏移曲线限定治疗路径。

在一些实施例中，预定形状是椭圆。

在一些实施例中，控制器被配置成通过将治疗路径限定为内切在偏移曲线内的最大面积的预定形状的周界，来响应于偏移曲线限定治疗路径。

在一些实施例中，控制器被配置成通过将治疗路径限定为以基准点为中心并内切在偏移曲线内的最大面积的预定形状的周界，来响应于偏移曲线限定治疗路径。

在一些实施例中，控制器被配置成通过将治疗路径限定为内切在偏移曲线内并具有眼睛的角膜缘的形状的闭合曲线，来响应于偏移曲线限定治疗路径。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种方法，该方法包括获取眼睛的图像；在图像中识别多个边缘点，该多个边缘点相对于从边缘点径向向内位于眼睛上的基准点而处于不同的相应角度，边缘点中的每一个位于相应血管的边缘上；在眼睛上在基准点和边缘点之间限定多个目标区域；以及使辐射源照射目标区域。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种系统，该系统包括辐射源和控制器。控制器被配置成获取眼睛的图像；在图像中识别多个边缘点，该多个边缘点相对于从边缘点径向向内位于眼睛上的基准点而处于不同的相应角度，边缘点中的每一个位于相应血管的边缘上；限定通过边缘点的至少一条曲线；以及使曲线朝向基准点偏移。控制器还被配置成当向用户显示偏移曲线时，从用户接收对在眼睛上的多个目标区域的限定；以及使辐射源照射目标区域。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种方法，该方法包括获取眼睛的图像；在图像中识别多个边缘点，该多个边缘点相对于从边缘点径向向内位于眼睛上的基准点而处于不同的相应角度，边缘点中的每一个位于相应血管的边缘上；限定通过边缘点的至少一条曲线；以及使曲线朝向基准点偏移。该方法还包括当向用户显示偏移曲线时，从用户接收对在眼睛上的多个目标区域的限定；以及使辐射源照射目标区域。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种方法，该方法包括给患者的眼睛施用α2激动剂(agonist)，以及在施用α2激动剂后40分钟内用激光辐射治疗患者的眼睛。

在一些实施例中，治疗患者的眼睛包括通过用激光辐射照射眼睛的小梁网来治疗患者的眼睛。

在一些实施例中，治疗患者的眼睛包括在施用α2激动剂后30分钟内治疗患者的眼睛。

在一些实施例中，治疗患者的眼睛包括响应于来自控制器的指示治疗患者的眼睛，该指示是眼睛的血管由于α2激动剂而充分收缩。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种用于在使患者的眼睛血管收缩的方法中使用的α2激动剂，其中，该α2激动剂在用激光辐射治疗眼睛之前被施用于患者少于40分钟。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种系统，该系统包括相机和控制器，该相机被配置成在用激光辐射治疗患者的眼睛之前获取眼睛的图像。该控制器被配置成通过处理图像计算收缩度量，该收缩度量指示眼睛的血管由于α2激动剂而收缩的程度。该控制器还被配置成响应于收缩度量超过预定义阈值，输出血管由于α2激动剂而充分收缩的指示。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种系统，该系统包括激光器和控制器，该激光器包括泵浦源和激光介质。控制器被配置成在患者的眼睛上指定多个目标区域，以用于通过激光器依次进行照射。控制器还被配置成通过驱动泵浦源以开始用引起激光的脉冲(lasing-causing pulse)的序列来泵浦激光介质，从而开始对目标区域的照射，引起激光的脉冲中的每一个脉冲被配置成使激光介质发出激光。控制器还被配置成在开始对目标区域的照射之后，使泵浦源用一个或更多个加热脉冲代替引起激光的脉冲中的一个，加热脉冲被配置成加热激光介质而不使激光介质发出激光。

在一些实施例中，控制器还被配置成在开始对目标区域的照射之前使泵浦源加热激光介质而不使激光介质发出激光。

在一些实施例中，加热脉冲的总能量在每一个引起激光的脉冲的引起激光的脉冲能量的70％和100％之间。

在一些实施例中，一个或更多个加热脉冲由N>1个加热脉冲组成。

在一些实施例中，加热脉冲中的每一个具有D0/N的加热脉冲持续时间，D0是每一个引起激光的脉冲的引起激光的脉冲持续时间。

在一些实施例中，加热脉冲中的每一个具有等于引起激光的脉冲中的每一个的峰值功率的峰值功率。

在一些实施例中，序列是周期性的且具有周期T，并且，控制器被配置成使泵浦源在从本来应该泵浦引起激光的脉冲中的一个的时间起的时间{k*T/N}用加热脉冲进行代替，其中k＝0……N-1。

在一些实施例中，控制器被配置成响应于指示错误的信号使泵浦源用加热脉冲进行代替。

在一些实施例中，控制器还被配置成处理由相机获取的眼睛的一个或更多个图像，并且，控制器被配置成响应于处理图像而使泵浦源用加热脉冲进行代替。

在一些实施例中，控制器被配置成通过处理图像来识别眼睛的阻挡物，并且控制器被配置成响应于识别出阻挡物而使泵浦源用加热脉冲进行代替。

在一些实施例中，控制器被配置成通过处理图像来识别眼睛中的变化，并且控制器被配置成响应于识别出变化而使泵浦源用加热脉冲进行代替。

在一些实施例中，变化包括形成一个或更多个气泡。

在一些实施例中，

控制器被配置成通过处理图像来识别眼睛上的基准点的基准点位置，

控制器还被配置成：

基于基准点位置，计算目标区域之一的目标区域位置，以及

确定激光器没有对准目标区域位置，以及

控制器被配置成响应于该确定而使泵浦源用加热脉冲进行代替。

在一些实施例中，该系统还包括一个或更多个马达，控制器还被配置成使用马达使激光器进行对准，并且控制器被配置成响应于来自马达的相应编码器的相应信号来确定激光器没有对准目标区域位置。

在一些实施例中，

激光器是治疗激光器，

该系统还包括对准激光器，

控制器还被配置成：

使对准激光器在治疗激光器对准的位置处发射对准光束，以及

通过处理图像来识别对准光束的对准光束位置，以及

控制器被配置成基于对准光束位置和目标区域位置之间的位移来确定治疗激光器没有对准目标区域位置。

在一些实施例中，对准光束的波长大于700nm。

在一些实施例中，

图像包括第一图像和第二图像，第一图像是在发射对准光束时获取的，使得对准光束出现在第一图像中，第二图像是在发射对准光束之前或之后获取的，使得对准光束不出现在第二图像中，

控制器被配置成识别第一图像中的对准光束位置，以及

控制器被配置成识别第二图像中的基准点位置。

在一些实施例中，

图像由包括第一帧和第二帧的单个图像组成，在第一帧中出现对准光束，在第二帧中不出现对准光束，

控制器被配置成识别第一帧中的对准光束位置，以及

控制器被配置成识别第二帧中的基准点位置。

根据本发明的一些实施例，还提供了一种方法，该方法包括在患者的眼睛上指定多个目标区域，以用于通过激光器依次进行照射。该方法还包括通过驱动泵浦源以开始用引起激光的脉冲的序列来泵浦激光介质，从而开始对目标区域的照射，引起激光的脉冲中的每一个脉冲被配置成使激光介质发出激光。该方法还包括在开始对目标区域的照射之后，使泵浦源用一个或更多个加热脉冲代替引起激光的脉冲中的一个，加热脉冲被配置成加热激光介质而不使激光介质发出激光。

根据结合附图进行的本发明实施例的以下详细描述，本发明将被更充分地理解，其中：

附图简述

图1是根据本发明的一些实施例的用于执行小梁成形术手术的系统的示意图；

图2是根据本发明的一些实施例的小梁成形术设备的示意图；

图3是根据本发明的一些实施例的用于在眼睛上限定目标区域的技术的示意图；

图4是根据本发明的一些实施例的用于限定目标区域的算法的流程图；

图5是根据本发明的一些实施例的用于执行自动小梁成形术手术的算法的流程图；

图6A-图6B是根据本发明不同的相应实施例的图像处理步骤的流程图；

图7是根据本发明的一些实施例的检查步骤的流程图；

图8用图示示出了根据本发明的一些实施例的检查步骤和目标区域移位步骤的示例执行；以及

图9是根据本发明的一些实施例的引起激光的脉冲和加热脉冲的时间线的示意图。

具体实施方式

综述

当在眼睛上执行激光小梁成形术时，由于出血和/或其他不利影响的风险，希望避免照射血管和其他敏感解剖结构。

为了解决这一挑战，本发明的实施例提供了一种用于限定避开眼睛的血管的治疗路径的技术。在限定治疗路径之后，在治疗路径上限定多个目标区域，且然后照射目标区域。

为了限定治疗路径，控制器首先识别在围绕眼睛的角膜缘的血管的内边缘上的多个点。随后，控制器限定通过这些点的曲线。然后，控制器使曲线向内朝向眼睛的中心偏移。最后，控制器在偏移的曲线内内切治疗路径。

尽管如此，在一些情况下，例如，由于眼睛中血管的异常分布，可能无法如上所述限定治疗路径。此外，对血管以外的敏感区域(例如生长物(growths))的照射也可能导致不良影响。

假设，鉴于这一挑战，有可能切掉通过血管和其他敏感区域的部分治疗路径。然而，如本发明人所观察到的，通常不可能先验地知道眼睛对辐射的敏感程度；例如，在一些患者中，即使激光束直接击中血管也不会引起出血。因此，对于一些患者来说，避开眼睛的所有敏感区域可能会不必要地降低治疗的效力。

为了解决这一挑战，本发明的实施例允许治疗路径通过敏感区域，但是随着治疗的进行，使用合适的图像处理技术持续地监测眼睛。如果观察到眼睛中的任何有问题的变化(例如出血)，对于每个即将到来的目标区域，控制器评估对即将到来的目标区域的照射将引起类似变化的可能性。响应于高可能性，控制器可以移位(shift)或跳过即将到来的目标区域。因此，有利的是，选择性地修改治疗路径，而非不必要地损害治疗的效力。

例如，响应于观察到受照射目标区域处的变化，控制器可以计算风险度量，该风险度量取决于受照射目标区域处的敏感解剖特征的类型(如果这种特征存在)、传递到该敏感解剖特征的估计的一定量的辐射能量、即将到来的目标区域处的敏感解剖特征的类型(如果这种特征存在)以及将被传递到该敏感解剖特征的估计的一定量的辐射能量。响应于风险度量超过预定义阈值，控制器可以移位或跳过即将到来的目标区域。

可选地或附加地，为了减少发生的出血量(例如，为了避免引起任何出血)，可以在眼睛被照射前(例如，在被照射前40分钟内)用血管收缩α2激动剂(例如阿可乐定和/或溴莫尼定)治疗眼睛。在施用α2激动剂之后，控制器通过处理眼睛的图像，可以监测眼睛的血管收缩的程度。响应于确定血管被充分收缩，控制器可以输出对眼睛的照射可以开始的指示。

除了监测眼睛有问题的变化，控制器使用适当的图像处理技术持续检查沿治疗路径的任何阻挡物。响应于检测到阻挡物，可以移位或跳过一个或更多个目标区域。

典型地，考虑到在对目标区域的限定之后眼睛的任何运动，紧接在对每个目标区域的照射之前，控制器检查激光器是否对准目标区域的位置。(除了如上所述的检查眼睛的任何变化或阻挡物之外，通常还执行该检查。)在激光器没有对准位置或者位置不能被计算的情况下，控制器中止即将到来的照射。然后，在获取和处理眼睛的另一个图像之后，可以再次尝试对目标区域的照射。可选地，可以跳过目标区域。

为了检查激光器是否被正确地对准，控制器可以处理从对用于对准激光器的光束导向元件进行定向的马达的编码器接收的信号。可选地或附加地，控制器可以处理由相机获取的眼睛的图像，以便定位对准光束，该对准光束在激光器对准的位置处射在眼睛上。在这样的实施例中，对准光束对患者来说是不可见的(但是对相机来说是可见的)，使得对准光束不会干扰患者。可选地或附加地，对准光束可以被配置和/或控制成不干扰眼睛的运动跟踪。例如，相机可以包括过滤对准光束的波长的过滤器矩阵，使得图像包括其中出现对准光束的第一帧和其中不出现对准光束的第二帧。可选地，控制器可以在对准光束被发射时获取第一图像，并且在对准光束未被发射时获取第二图像。控制器然后可以在第一图像或帧中定位对准光束，但是基于第二图像或帧跟踪眼睛的运动。

在一些实施例中，响应于(例如，由于阻挡物、诸如出血的变化或激光器的不当对准)确定中止对目标区域的即将到来的照射，控制器驱动激光器的泵浦源以用一个或更多个加热脉冲泵浦激光器的激光介质。通常，加热脉冲的总能量大约等于如果控制器确定进行即将到来的照射时本来应该被传递到激光介质的能量。然而，该总能量分散在足够长的时间量内，使得激光介质不发出激光。因此，有利的是，激光器的热平衡可以维持到照射目标区域(或者，如果要跳过该目标区域，则维持到照射下一个目标区域)为止。可选地或附加地，在开始治疗之前，可以用加热脉冲泵浦激光介质，使得在发射第一治疗光束之前达到热平衡。另一方面，如果激光介质在一段时间内不被加热，则在这段时间之后由激光器发射的至少第一治疗光束的照射能量可能小于期望，和/或光束轮廓或光束对准可能变得不稳定。

系统描述

首先参考图1，图1是根据本发明的一些实施例的用于执行小梁成形术手术的系统20的示意图，该系统20包括小梁成形术设备21。还参考图2，图2是根据本发明的一些实施例的小梁成形术设备21的示意图。

小梁成形术设备21包括光学单元30和控制器44。光学单元30包括辐射源48，辐射源48被配置成用一个或更多个治疗光束52照射患者22的眼睛25(例如，眼睛25的小梁网)。

典型地，辐射源48包括治疗激光器43，例如Ekspla

在一些实施例中，激光器还包括Q开关(QS)63。可选地或附加地，激光器可以包括二次谐波产生(SHG)晶体51，该二次谐波产生(SHG)晶体51将由激光介质45发射的波长转换成适合于治疗的另一波长。(SHG晶体51可以在谐振腔的内部或外部。)激光器可以被修改为包括衰减器、能量计和/或通常在谐振腔的外部的机械快门。

典型地，辐射源还包括驱动器53，并且控制器44经由驱动器53驱动泵浦源47以泵浦激光介质45。具体地，驱动器53典型地通过线缆59从控制器44接收控制信号55。响应于控制信号55，驱动器向泵浦源47输出电驱动信号，并且泵浦源响应于此泵浦激光介质。在其他实施例中，控制器通过向泵浦源47输出驱动信号来直接驱动泵浦源。

光学单元30还包括一个或更多个光束导向元件，光束导向元件包括例如一个或更多个(例如两个)振镜(galvo mirror)50，振镜可以统称为“扫描振镜(galvo scanner)”。在发射每个治疗光束52之前，控制器44通过对光束导向元件进行定向以将光束朝向目标区域引导，将治疗激光器43对准眼睛25上的期望目标区域。(由于每个治疗光束以非无穷小的光斑尺寸射到眼睛上，本申请通常将每个光束描述为射到眼睛的“区域”上，而不是射到眼睛上的“点”处。)因此，例如，光束可以被振镜50朝向光束组合器56偏转，且然后被光束组合器偏转，使得光束射到目标区域上。因此，光束遵循路径92，该路径92从光学单元30中的光学部件的最下游(例如光束组合器56)延伸到眼睛25。

典型地，控制器通过将控制信号39(例如，通过线缆23)传送到光束导向元件的相应对准马达61来对光束导向元件进行定向(从而对准激光器)。典型地，控制器(例如，通过线缆23或不同的线缆)从对准马达61的相应编码器67接收反馈信号37，反馈信号37指示光束导向元件的相应定向。

在一些实施例中，治疗光束包括可见光。可选地或附加地，治疗光束可以包括不可见的电磁辐射，例如微波辐射、红外辐射、X射线辐射、γ辐射或紫外辐射。典型地，治疗光束的波长在200nm至11000nm之间，例如500nm-850nm(诸如520nm-540nm，例如532nm)。眼睛上的每个治疗光束52的空间轮廓可以是椭圆形(例如，圆形)、正方形或任何其他合适的形状。

在一些实施例中，辐射源48还包括对准激光器，该对准激光器被配置成发射可见或不可见(例如，红外)对准光束。对准激光器与治疗激光器43充分重叠，使得对于光束导向元件的任何定向，光束导向元件将对准光束和治疗光束引导到相同的位置。因此，如下面参考图6B进一步描述的，对准激光器可以便于治疗激光器的对准。

可选地或除激光器外，辐射源可以包括被配置成发射治疗光束或对准光束的任何其他合适的发射器。

光学单元30还包括相机54，控制器44使用相机54以获取眼睛的图像。如图2所示，相机54通常至少大致与路径92对齐；例如，路径92与从眼睛25延伸到相机的假设线之间的角度可以小于15度。在一些实施例中，相机被定位在光束组合器56的后面，使得相机经由光束组合器接收光。在其他实施例中，相机相对于光束组合器偏移。

在手术之前，相机54获取眼睛25的至少一个图像。如下面参考图3-图4进一步描述的，基于该图像，控制器44可以限定眼睛将被照射的目标区域。可选地或附加地，如下面参考图4-图5进一步描述的，基于该图像，控制器44可以识别眼睛的一个或更多个血管或其他解剖特征。

随后，在手术期间，相机54可以以相对高的频率获取患者眼睛的多个图像。控制器44可以处理这些图像，并且响应于此，控制辐射源48和光束导向元件，以便照射眼睛的目标区域，同时避开阻挡物和潜在的敏感解剖特征，如下文参考图6A-图6B和图7进一步描述的。

通常，相机54可以包括任何合适类型的一个或更多个成像传感器，例如电荷耦合器件(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、光学相干层断层扫描(OCT)传感器和/或高光谱图像传感器。使用传感器，相机可以获取任何合适类型的二维图像或三维图像，例如单色图像、(例如基于三色帧的)彩色图像、多光谱图像、高光谱图像、光学相干断层扫描(OCT)图像或通过融合不同相应类型的多个图像而产生的图像。

在一些实施例中，光学单元30还包括光源66，光源66至少大致与路径92对齐。例如，路径92与从眼睛25上的路径92末端延伸到光源66的假设线之间的角度可以小于20度，例如小于10度。光源66被配置成通过发射可见的固定光(fixation light)68来充当固定目标64，从而有助于稳定眼睛的位置。

特别地，在手术之前，指示患者22将眼睛25关于光源66进行固定。随后，在手术期间，借助于光源66发射固定光68，眼睛25关于光源固定，使得眼睛的视线大致与路径92一致(由于光源大致与路径对齐)并且眼睛相对稳定。当眼睛关于光源固定时，辐射源利用治疗光束52照射眼睛。

在一些实施例中，光源66包括发光器，例如发光二极管(LED)。在其他实施例中，光源包括反射器，该反射器被配置成反射从发光器发射的光。

典型地，固定光68的波长(其可以高于或低于治疗光束的波长)在350nm和850nm之间。例如，固定光68可以是橙色或红色，波长为600nm-750nm，而治疗光束可以是绿色，波长为527nm-537nm。

典型地，光学单元包括光具座(optical bench)，并且属于光学单元的至少一些前述部件(例如辐射源、振镜和光束组合器)耦合到光具座。典型地，光学单元还包括正面33，治疗光束和固定光穿过该正面33。例如，光学单元30可以包括外壳31，该外壳31至少部分地包围光具座并包括正面33。(外壳31可以由塑料、金属和/或任何其他合适的材料制成。)可选地，正面33可以附接到光具座，或者可以是光具座的组成部分。

在一些实施例中，正面33被成形为限定开口58，治疗光束和固定光穿过该开口58。在其他实施例中，正面包括代替开口58的出射窗口，使得固定光68和治疗光束52穿过出射窗口。出射窗口可以由塑料、玻璃或任何其他合适的材料制成。

典型地，光学单元30还包括一个或更多个照明源60，照明源60包括例如一个或更多个LED，诸如白光LED或红外LED。例如，光学单元可以包括围绕开口58的LED环。在这样的实施例中，控制器44可以使照明源60间歇地向眼睛闪烁光，如美国专利申请公开2021/0267800(其公开内容通过引用并入本文)中所述。这种闪光可以促进由相机执行的成像，并且借助于闪光的亮度，可以进一步帮助收缩眼睛的瞳孔，而不会对眼睛造成损伤或造成患者的不适。(为了便于说明，控制器44和照明源60之间的电连接未在图2中明确示出。)在一些实施例中，照明源60耦合到正面33，如图2所示。

为了便于定位光学单元，光学单元可以包括多个光束发射器62(包括例如相应的激光二极管)，该多个光束发射器被配置成将多个三角测距光束射到眼睛上，例如，如美国专利申请公开2021/0267800(其公开内容通过引用并入本文)中所述。在一些实施例中，光束发射器62耦合到正面33，如图2所示。在其他实施例中，光束发射器62直接耦合到光具座。

光学单元30被安装到XYZ移动台单元(stage unit)32上，该XYZ移动台单元32由诸如操纵杆的控制机构36控制。使用控制机构36，系统20的用户(例如眼科医生)可以在治疗眼睛之前(例如，通过调整光学单元与眼睛的距离)定位光学单元。在一些实施例中，XYZ移动台单元32包括锁定元件，该锁定元件被配置成在定位了移动台单元之后阻止该移动台单元的运动。

在一些实施例中，XYZ移动台单元32包括一个或更多个马达34，而控制机构36连接到接口电路46。当用户操纵控制机构时，接口电路46将该活动转换成适当的电子信号，并将这些信号输出到控制器44。响应于这些信号，控制器控制XYZ移动台单元的马达。

在其他实施例中，XYZ移动台单元32通过操纵控制机构来进行手动控制。在这样的实施例中，XYZ移动台单元可以包括一组齿轮而不是马达34。

系统20还包括头架(headrest)24，该头架24包括额托26和下巴托28。在小梁成形术手术期间，患者22将他的前额抵靠额托26，同时将他的下巴放在下巴托28上。在一些实施例中，头架24还包括固定带27，该固定带27被配置成从后面固定患者的头部，并因此保持患者的头部压靠头架。

在一些实施例中，如图1所示，头架24和XYZ移动台单元32都被安装到表面38(例如托盘或桌子的顶表面)上。(在一些这样的实施例中，头架是L形的，并且附接到表面38的侧面而不是顶部。)在其他实施例中，XYZ移动台单元被安装到表面38上，而头架附接到XYZ移动台单元。

典型地，如图1所示，当照射患者的眼睛时，在眼睛斜向下注视光学单元的同时，光学单元被斜向上指向眼睛，使得路径92是倾斜的。例如，路径可以以相对于水平线在五度和二十度之间的角度θ定向。有利的是，当患者的头部抵靠头架放置时，该定向减少了患者的上眼睑和相关解剖结构对患者的眼睛的遮挡。

在一些实施例中，如图1所示，借助于将光学单元安装在楔形件40(该楔形件40被安装在XYZ移动台单元上)上来实现路径92的倾斜定向。换句话说，光学单元经由楔形件40被安装到XYZ移动台单元上。(图2中省略了楔形件40。)

可选地或除使光学单元成角度外，患者的头部可以向后倾斜，以便减少对患者的眼睛的遮挡。

系统20还包括监视器42，该监视器42被配置成显示由相机获取的眼睛的图像。监视器42可以附接到光学单元30或被设置在任何其他合适的位置处，例如紧邻设备21在表面38上。在一些实施例中，监视器42包括触摸屏，并且用户经由触摸屏向系统输入命令。可选地或附加地，系统20可以包括可以由用户使用的任何其他合适的输入设备，例如键盘或鼠标。

在一些实施例中，监视器42通过有线或无线通信接口直接连接到控制器44。在其他实施例中，监视器42经由外部处理器(例如属于标准台式计算机的处理器)连接到控制器44。

在一些实施例中，如图2所示，控制器44被设置在XYZ移动台单元32内。在其他实施例中，控制器44被设置在XYZ移动台单元的外部。可选地或附加地，控制器可以与另一个外部处理器协同地执行本文描述的至少某些功能。

在一些实施例中，在照射眼睛25之前，α2激动剂29(图1)被施用于眼睛。α2激动剂29可以包括例如阿可乐定和/或溴莫尼定。通常，通过将滴眼液35滴到眼睛中而将α2激动剂施用于眼睛，滴眼液35包含α2激动剂。

在施用α2激动剂29之后，α2激动剂收缩眼睛的血管。在血管被充分收缩之后，用治疗光束52照射眼睛。典型地，血管被充分收缩，且因此，在施用α2激动剂后40分钟内(例如，30分钟内、20分钟内、10分钟内或5分钟内)执行照射。

在一些实施例中，α2激动剂被施用至少两次。第一次(例如，在辐射治疗的预期开始时间之前大约45-60分钟时)α2激动剂被施用于眼睛，以减轻眼内压的任何可能的峰值。接下来，通常在预期开始时间之前40分钟内(例如，30分钟内、20分钟内、10分钟内或5分钟内)，相同的α2激动剂或不同的α2激动剂被施用。如果在预定时间量之后没有实现足够的收缩，则相同的α2激动剂或不同的α2激动剂被施用。在预定时间量后(通常40分钟内，例如30分钟内、20分钟内、10分钟内或5分钟内)，执行治疗。

在一些实施例中，系统20的用户在没有来自控制器44的任何帮助的情况下评估眼睛的血管是否被充分收缩。

在其他实施例中，控制器44基于由相机54获取的图像来帮助用户。具体地，控制器通过处理图像来计算指示血管收缩程度的收缩度量。(在一些实施例中，为此目的，仅处理图像的绿色帧和/或蓝色帧。)响应于收缩度量超过预定义阈值，控制器输出血管由于α2激动剂而被充分收缩的指示。例如，控制器可以在监视器42上显示指示可以进行辐射治疗的消息。(消息不需要明确提及收缩。)响应于该指示，用户可以开始治疗。可选地，如果收缩度量没有超过阈值，则控制器输出应该施用相同的α2激动剂或不同的α2激动剂的指示。

在一些实施例中，收缩度量基于距眼睛的角膜缘86(图3)的预定义距离内的灰度级大于预定义阈值(例如230)的像素的百分比。可选地或附加地，收缩度量可以基于检测到的血管的数量和/或密度、检测到的血管的平均宽度或最大宽度、和/或任何其他合适的统计数据。为了检测图像中的血管，控制器可以使用下面参考图4描述的任何技术。

在一些实施例中，如本文所述，控制器44的至少某些功能以硬件实现(例如使用一个或更多个固定功能或通用集成电路、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)实现)。可选地或附加地，控制器44可以通过执行软件和/或固件代码来执行本文描述的至少某些功能。例如，控制器44可以被体现为经编程的处理器，该经编程的处理器包括例如中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)。包括软件程序的程序代码和/或数据可以被加载以供CPU和/或GPU执行和处理。例如，程序代码和/或数据可以通过网络以电子形式下载到控制器。可选地或附加地，程序代码和/或数据可以被提供和/或存储在非暂时性有形介质(例如磁存储器、光存储器或电子存储器)上。这样的程序代码和/或数据在被提供给控制器时产生被配置为执行本文所述的任务的机器或专用计算机。

在一些实施例中，控制器包括模块上系统(SOM)，例如Varisite

限定目标区域

现在参考图3，图3是根据本发明的一些实施例的用于在眼睛25上限定目标区域84的技术的示意图。

典型地，相机54(图2)在治疗眼睛之前获取眼睛25的至少一个图像70。在一些实施例中，基于图像70，控制器44限定目标区域84，使得目标区域不位于在图像中可见的任何血管72上。(尽管如此，目标区域可能位于太小或太深而在图像中不可见的血管上。)

为了限定目标区域，控制器首先在图像70中识别多个边缘点76，每个边缘点76位于相应血管72的边缘上。边缘点76相对于从边缘点径向向内位于眼睛上的基准点74而处于不同的相应角度φ。典型地，对于每个角度，边缘点所位于的边缘比处于该角度的任何血管的任何其他边缘更接近基准点74。(通常，至少50个边缘点76被识别；然而，为了简单起见，图3仅示出三个边缘点76。)

在识别出边缘点之后，控制器限定在基准点和边缘点之间的目标区域84。(通常，至少50个目标区域被识别；然而，为了简单起见，图3仅示出一个目标区域。)例如，控制器可以首先在边缘点和基准点之间限定至少一条治疗路径82，且然后限定目标区域，使得每个目标区域位于治疗路径82上(例如，使得每个目标区域的中心位于治疗路径上)。连续的目标区域可以彼此间隔开任何合适的角度，例如2度至4度。例如，对于360度的治疗路径，控制器可以限定90个到180个目标区域。(注意，根据每个目标区域的大小和间隔角，连续的目标区域可以彼此重叠。)

在一些实施例中，控制器针对属于预定义角度集合的每个角度限定相应的边缘点和目标区域。对于那些不能识别出血管边缘的角度，控制器限定合成边缘点，该合成边缘点实际上不位于任何血管边缘，而位于离基准点的预定义距离处。

典型地，治疗路径被限定为使得任何一个边缘点和治疗路径之间的最短距离为至少0.1mm，例如在0.1mm和1mm之间，以便在目标区域和血管之间提供足够的距离。

在一些实施例中，为了限定治疗路径，首先，控制器例如使用本领域已知的任何合适的样条插值法来限定穿过边缘点76的至少一条曲线78。随后，控制器使曲线78朝向基准点偏移例如0.001mm和1mm之间的距离，以便限定偏移曲线80。随后，控制器响应于偏移曲线80限定治疗路径。

例如，治疗路径的至少一部分可以与偏移曲线的至少一部分相同。可选地，治疗路径可以被限定为预定形状(例如椭圆(例如，圆))的周界，其内切在偏移曲线内并且具有任何合适的中心。例如，治疗路径可以被限定为最大面积的预定形状的周界，或者以基准点74为中心的最大面积的预定形状的周界，内切在偏移曲线内。作为又一可选方案，治疗路径可以被限定为内切在偏移曲线内并且具有眼睛的角膜缘86的形状的闭合曲线。作为又一可选方案，可以通过平滑偏移曲线80和/或使偏移曲线朝向基准点偏移来限定治疗路径。

在某些情况下，如图3所示，患者的眼睑在一个或更多个角度范围内遮蔽了血管。在这种情况下，控制器通常限定多条曲线78(并且因此限定多条偏移曲线80)，每条曲线穿过不同的相应暴露的角度范围。随后，基于偏移曲线，控制器可以限定闭合的治疗路径，如上所述。尽管如此，控制器可以抑制在模糊的角度范围内限定任何目标区域(以及可选地，与模糊范围相邻的小角度范围，以便提供安全裕度)。例如，在图3中所示的场景中，控制器可以抑制在φ

在其他情况下，特定角度范围内的边缘点的密度可以小于用于限定曲线78的任何曲线拟合算法所需的预定义阈值密度，尽管该角度范围是暴露的。(低密度可能是由于不能识别出足够数量的血管，例如由于患者处于血管收缩状态。)在这种情况下，控制器可以在角度范围内限定位于角膜缘86上的补充点，以便实现阈值密度。随后，控制器可以限定曲线78，使得该曲线穿过边缘点和补充点。

典型地，在限定目标区域之后，控制器在图像70上覆盖指示目标区域的相应标记。(可选地，指示治疗路径的标记也可以覆盖在图像上。)然后，控制器可以允许用户根据需要调整目标区域中的任何一个，且然后向控制器指示目标区域被认可。

可选地或附加地，控制器可以执行目标区域的模拟照射。例如，控制器可以将控制信号39传送到对准马达61(图2)，以便将治疗激光依次对准每个目标区域。然后，控制器可以处理来自编码器67(图2)的信号，以便验证激光器实际上对准每个目标区域。可选地或附加地，控制器可以在眼睛的实时图像序列上覆盖指示激光器对准的位置的相应标记，使得用户可以验证对准(包括验证眼睛的任何运动都被考虑到了)。可选地或附加地，对于其中辐射源包括对准激光器的实施例，控制器可以使对准激光器在每个目标区域处依次发射对准光束，如美国专利申请公开2021/0267800(其公开内容通过引用并入本文)中所述。然后，控制器可以通过图像处理来验证对准光束射到每个目标区域上。可选地或附加地，控制器可以显示眼睛的实时图像序列，其中对准光束是可见的，使得用户可以验证对准。

在用户认可目标区域和/或控制器和/或用户验证对准之后，控制器使治疗激光器照射目标区域。

关于对目标区域84的限定的另外的细节，现在另外参考图4，图4是根据本发明的一些实施例的用于限定目标区域84的算法88的流程图。

根据算法88，首先在血管识别步骤90，控制器识别图像70中的血管。为了识别血管，控制器可以使用分割、边缘检测、特征增强、模式识别和/或任何其他合适的图像处理技术。例如，在Das、Abhijit等人的“Sclera recognition-a survey”，2013年第二届IAPR亚洲模式识别会议，IEEE，2013中描述了这些技术，该文献的公开内容通过引用并入本文。

随后，在基准点限定步骤91，控制器限定基准点74。例如，控制器可以(例如，使用颜色分割)识别眼睛的虹膜85或瞳孔87，并且然后将基准点74放置在虹膜85或瞳孔87的中心。可选地，控制器可以(例如，使用边缘检测或最大梯度检测)识别角膜缘86，并且然后将基准点放置在角膜缘的中心。可选地，当图像70被显示在显示器41(图1)上时，系统20的用户使用任何合适的用户接口(例如，鼠标)可以指示基准点的期望位置。响应于此，控制器可以将基准点放置在期望位置。控制器还可以计算并存储该位置相对于虹膜的中心、瞳孔的中心、角膜缘的中心或可通过图像处理识别的任何其他解剖点的偏移。

随后，控制器迭代通过相对于基准点的多个角度。在角度选择步骤94，选择每个角度。在选择角度之后，控制器在检查步骤96检查在所选择的角度处是否有任何边缘点。(该检查基于控制器已经在血管识别步骤90识别出了血管。)如果是，控制器在边缘点标记步骤98标记边缘点。随后，或者如果在所选择的角度处没有边缘点，则控制器在另一检查步骤100检查是否还有任何尚未选择的角度剩余。如果是，则控制器返回角度选择步骤94。

通常，控制器可以选择任何合适的角度。例如，控制器可以相对于任意轴(例如水平轴，如图3所示)限定0

在标记边缘点之后，控制器在曲线限定步骤102中限定曲线78。然后，在曲线偏移步骤104中，控制器使曲线78朝向基准点偏移。随后，在治疗路径限定步骤106，控制器基于偏移曲线80限定治疗路径。最后，在目标区域限定步骤108，控制器限定目标区域。典型地，每个目标区域被指定为从基准点74或任何其他合适的基准点的偏移。(偏移可以用径向坐标系或笛卡尔坐标系来指定。)

在可选实施例中，控制器向用户显示偏移曲线80(通过将偏移曲线叠加在图像70上、叠加在眼睛的另一静止图像上或叠加在这样的图像的实时流上)，但是不限定任何目标区域。相反，当控制器显示偏移曲线时，控制器从用户接收对目标区域的限定。例如，用户可以通过在每个期望的目标区域位置点击鼠标按钮来限定目标区域。响应于此，控制器指定依次由治疗激光器43(图2)照射的目标区域。

执行治疗

现在参考图5，图5是根据本发明的一些实施例的用于执行自动小梁成形术手术的算法110的流程图。

算法110开始于目标区域指定步骤112，在该步骤中，控制器在患者的眼睛上指定多个目标区域，以用于用相应的一定量的能量进行照射。该相应的一定量的能量可以相同；可选地，一个或更多个一定量的能量可以不同于其他一定量的能量。

例如，控制器可以如上文参考图3-图4所述来限定目标区域。随后，响应于用户对目标区域的认可(如上文参考图3所述)，控制器可以指定用于照射的目标区域。

可选地，可以使用任何其他技术来指定目标区域。例如，如参考美国专利申请公开2021/0267800中的图3所述，用户可以相对于眼睛的任何合适的基准部分(例如角膜缘)指定目标区域的位置，该美国专利申请的公开内容通过引用并入本文。作为具体示例，用户可以通过指定目标区域的数量和距每个目标区域的中心或边缘将位于的角膜缘的距离来指定邻近角膜缘的目标区域的椭圆路径。响应于该输入，控制器可以计算每个目标区域的位置，并且在被用户认可之后，指定这些区域以用于进行照射。

在一些实施例中，在指定目标区域之后，控制器在解剖特征识别步骤114中搜索眼睛的至少一部分，以寻找可能对辐射具有增强敏感性的任何解剖特征。在血管尚未被识别的情况下，例如在算法88的血管识别步骤90(图4)期间，这种解剖特征可以包括例如血管。可选地或附加地，这种解剖特征可包括高度色素沉着的角膜缘区域、受沙眼、局部类天疱疮、局部巩膜炎、局部烧伤或其他损伤或生长物(例如翼状胬肉、角膜血管翳、老年环、皮样瘤或任何其他类型的角膜缘肿瘤、或角膜缘睑裂斑(limbal pinguecula))影响的区域。任何合适的图像处理技术(例如上面参考血管识别步骤90描述的那些图像处理技术)都可以用于识别敏感解剖特征。

在一些实施例中，对敏感解剖特征的搜索被限制在距离治疗路径82(图3)或角膜缘的预定义距离(例如，1.5mm、3mm或5mm)内。在其他实施例中，搜索整个眼睛。

接下来，控制器在目标区域选择步骤116选择第一目标区域。然后，控制器开始迭代治疗过程。每次迭代以图像处理步骤117开始，在该步骤中，控制器处理眼睛的一个或更多个图像。(如美国专利申请公开2021/0267800中所述，控制器可以在获取一个或更多个图像时对眼睛闪烁光，该美国专利申请公开内容通过引用并入本文。)在这方面，现在另外参考图6A，图6A是根据本发明的一些实施例的图像处理步骤117的流程图。

在一些实施例中，图像处理步骤117以图像获取步骤118开始，在该步骤中，使用相机54(图2)获取眼睛的图像。

随后，在基准点识别步骤119，控制器尝试定位图像中的基准点74(图3)。如果基准点被定位，则控制器在位置计算步骤120基于基准点的位置来计算所选择的目标区域的位置。例如，如果目标区域被限定为在距离基准点的位移(dx,dy)处，并且根据图像，基准点在(x0,y0)，则控制器可以将目标区域的位置计算为(x0+dx,y0+dy)。(控制器因此补偿在目标区域指定步骤112之后的眼睛的任何运动。)另一方面，如果不能定位基准点，则控制器立即进行到如下所述的判定步骤128。

在位置计算步骤120之后，控制器在对准启动步骤125，通过将适当的控制信号39传送到对准马达61(图2)来启动使治疗激光器43(图2)对准所选择的目标区域，即对准位置计算步骤120计算的位置。随后，当激光器被对准时，控制器在另一检查步骤122检查在目标区域的位置处是否存在任何静态或动态阻挡物。静态阻挡物(其相对于眼睛的位置恒定)可以包括例如生长物，例如上面列出的任何示例生长物，或者在巩膜、角膜缘或角膜上的血管(例如，由于角膜新生血管)。动态阻挡物(其相对于眼睛的位置可能在手术过程中变化)可以包括例如眼睑、睫毛、手指或窥器(speculum)。

更一般地，在包括权利要求的本申请的上下文中，“阻挡物”可以是除了被系统的用户认为可照射的组织之外的任何东西。因此，术语“阻挡物”的范围可能因手术而异。例如，尽管在一些手术中血管可能构成阻挡物，但在其他手术中，对血管的照射可能是可接受的或者甚至是期望的，使得血管不是阻挡物。

通常，可以使用任何合适的图像处理技术来识别阻挡物，可选地结合来自用户的输入来识别。例如，在治疗手术之前，用户可以指示构成潜在阻挡物的眼睛的一个或更多个部分，例如，通过在图像70(图3)中识别这些部分。随后，在检查步骤122，控制器可以使用模板匹配、边缘检测或任何其他合适的技术——包括例如识别连续图像之间的变化——来识别眼睛的所选择的部分。这样的技术还可以用于识别用户不一定事先识别出的其他静态或动态阻挡物。

在一些实施例中，控制器在检查步骤122处另外检查满足一个或更多个预定义标准的任何阻挡物，即使阻挡物没有阻挡所选择的目标区域。例如，控制器可以检查其大小超过预定义阈值或正在向所选择的目标区域移动的任何阻挡物。

如果阻挡物被识别出，则控制器立即行进到判定步骤128，在该步骤中，控制器可以判定抑制使辐射源照射目标区域。否则，控制器在另一检查步骤124检查所选择的目标区域对于用被指定给目标区域的一定量的能量进行照射是否太敏感，如下文参考图7所述。如果所选择的目标区域太敏感，则控制器立即行进到判定步骤128。否则，控制器在另一检查步骤127检查激光器是否被恰当地对准，即，激光器是否对准目标区域的位置。例如，控制器可以处理来自编码器67(图2)的反馈信号37。

如果激光器被不当地对准，控制器立即行进到判定步骤128。否则，在一些实施例中，控制器在验证步骤135执行一个或更多个最终验证。(可选地，这些验证中的任何一个可以在图像处理步骤117的较早阶段执行。)例如，如美国专利申请公开2021/0267800(其公开内容通过引用并入本文)中所述，控制器可以验证目标区域不位于(甚至部分位于)预定义的“禁区”，该禁区是相机视场(FOV)中的静态区域，为了安全起见，在该静态区域中禁止照射。可选地或附加地，如美国专利申请公开2021/0267800中进一步描述的，控制器可以验证目标区域在距先前目标区域的预定义距离内，指示眼睛相对静止。在执行验证步骤135之后，控制器执行判定步骤128。

在判定步骤128，控制器响应于在图像处理步骤117处理眼睛的图像，判定是否照射所选择的目标区域。如果例如基准点是可定位的、没有识别出阻挡物、所选择的目标区域不是太敏感、激光器被适当地对准并且验证步骤135被成功地执行，则控制器可以判定照射所选择的目标区域。

在判定进行照射之后，在照射步骤130用治疗光束照射目标区域。随后，控制器在另一检查步骤132检查是否还有其他目标区域尚未被选择。如果是，控制器在另一个目标区域选择步骤133选择下一个目标区域，且然后通过返回到图像处理步骤117开始下一次治疗迭代。否则，治疗过程结束。

另一方面，如果控制器判定不照射所选择的区域，则控制器例如通过将适当的控制信号55传送到驱动器53(图2)，在加热启动步骤129启动对激光介质45的加热。(如下面参考图9进一步描述的，激光介质不响应于加热而发出激光。)随后，当激光介质被加热时，控制器在另一判定步骤131判定是否跳过所选择的目标区域，即，即使在随后的迭代中也抑制照射所选择的目标区域。例如，如果在目标区域的位置处识别出阻挡物或者目标区域太敏感，则控制器可以判定跳过所选择的目标区域。

如果控制器判定跳过目标区域，则控制器行进到检查步骤132。否则，控制器在另一判定步骤137判定是否移位所选择的目标区域。例如，如果在目标区域的位置处识别出阻挡物，或者如果目标区域的当前位置对于照射太敏感，则控制器可以判定移位所选择的目标区域。

如果控制器判定移位目标区域(例如，以便避开所识别的阻挡物)，则控制器在目标区域移位步骤126移位目标区域。(典型地，目标区域远离瞳孔移位，而不是朝向瞳孔移位。)随后，控制器返回到图像处理步骤117。因此，在随后的迭代期间，控制器可以使辐射源照射另一个位置，而不是目标区域的原始位置。

另一方面，如果控制器判定不移位目标区域，则控制器立即返回到图像处理步骤117。因此，目标区域的原始位置可以在随后的迭代期间被照射。

在其他实施例中，如果识别出阻挡物或者目标区域对于用指定的一定量的能量照射太敏感，则控制器可以(在执行对准启动步骤125、检查步骤127和验证步骤135之后)判定用小于所指定量的能量的一定量的能量照射目标区域。为了控制治疗光束52的能量，控制器可以控制被泵浦到激光介质45(图2)的能量的量。

可选地，在识别出阻挡物或者目标区域太敏感的情况下，控制器可以完全终止治疗手术。

在一些实施例中，为了更高的效率，基于在先前迭代期间基准点的位置，在基准点识别步骤119之前执行计算步骤120和对准启动步骤125。在这样的实施例中，控制器在识别出基准点的位置之后，检查基准点没有移动超过预定阈值量。如果基准点没有移动超过阈值量，则控制器执行图像处理步骤117的后续步骤。

现在参考图6B，图6B是根据本发明的其他实施例的图像处理步骤117的流程图。

如以上参照图2所述，在一些实施例中，光学单元30包括对准激光器。在这样的实施例中，在两个激光器对准目标区域的计算位置之后，控制器使对准激光器发射对准光束。然后，控制器处理眼睛的图像，以便识别对准光束在眼睛上的位置，并计算该位置与目标区域的计算位置之间的位移。然后，控制器可以基于该位移确定治疗激光器被不当地对准。例如，控制器可以响应于该位移超过预定义阈值来确定治疗激光器被不当地对准。

例如，如图6B所示，在一些实施例中，在计算步骤120计算所选择的目标区域的位置之后，控制器在另一对准启动步骤162启动对准激光器和治疗激光器在所选择的目标区域的计算位置的对准。(如图6B中所假设的，计算可以基于先前迭代期间的基准点的位置。)在激光器对准之后，控制器在发射步骤164使对准激光器发射对准光束。(可选地，对准光束可以在手术期间连续被发射。)在一些实施例中，对准光束的波长大于700nm(即，对准光束是红外的)，使得对准光束对于患者是不可见的，并且因此不干扰患者。

接下来，控制器获取眼睛的至少一个图像。例如，如图6B中所假设的，控制器可以在发射对准光束的同时获取单个图像，该单个图像包括其中出现对准光束的第一帧和其中没有出现对准光束的第二帧。例如，相机54(图2)可以包括被配置为过滤来自第二帧的对准光束的过滤器矩阵(或“过滤器阵列”)。例如，对于其中对准光束的波长大于700nm的实施例，过滤器矩阵可以过滤掉大于700nm的波长。可选地，对准光束的波长可以被选择成使得标准拜耳过滤器(Bayer filter)从第二帧过滤掉对准光束。例如，对准光束可以是红色的，使得对准光束在图像的第一(红色)帧中可见，但在图像的第二(绿色)帧中不可见。

随后，在对准光束定位步骤166，控制器尝试在图像的第一帧中定位对准光束。如果对准光束不能被定位，则控制器立即行进到判定步骤128。否则，控制器在基准点定位步骤168尝试定位图像的第二帧中的基准点。如果基准点不能被定位，则控制器立即行进到判定步骤128。否则，控制器行进到检查步骤127，在步骤127中，控制器检查(i)对准光束是否射到目标区域的计算位置上，以及(ii)在基准点的当前位置和先前迭代期间的基准点的位置之间的位移是否小于预定义阈值。如果不是，则控制器立即行进到判定步骤128。否则，控制器执行检查步骤122、检查步骤124和验证步骤135。

在其他实施例中，控制器获取眼睛的两个图像：第一图像以及第二图像，第一图像在对准光束被发射时获取，使得对准光束出现在第一图像中(如上所述)；第二图像在对准光束被发射之前或之后获取，使得对准光束不出现在第二图像中。例如，在获取第一图像之后，控制器可以关断对准光束，且然后获取第二图像。然后，控制器可以在对准光束定位步骤166尝试定位第一图像中的对准光束，并且在基准点定位步骤168尝试定位第二图像中的基准点。

在其他实施例中，控制器获取单个图像，并在图像的相同帧中定位对准光束和基准点。

现在参考图7，图7是根据本发明的一些实施例的用于检查步骤124的流程图。

检查步骤124从第一评估步骤134开始，在步骤134中，控制器处理最新获取的图像，这通常与先前获取的图像一起，以便确定眼睛中是否已经发生了有问题的变化——例如出血、肿胀、可识别血管的密度的变化、一个或更多个气泡的形成和/或颜色的变化。如果没有识别出这些变化，则控制器判定所选择的目标区域对于照射不是太敏感。否则，如下文进一步描述的，控制器可以判定所选择的目标区域对于照射太敏感。

在执行第一评估步骤134时，控制器可以使用任何合适的图像处理技术，包括例如光流法(optical flow)、模式识别、边缘检测、分割、差分检查(differential checks)和/或颜色监测。例如，控制器可以使用模式识别来将最新的图像与先前获取的图像(例如在治疗手术之前获取的图像)对齐，从而促进对齐。随后，控制器可以从当前图像中减去先前获取的图像，且然后使用边缘检测或分割来识别在差异图像中任何感兴趣特征(例如颜色的变化或指示出血或肿胀的其他特征)的位置。

响应于识别出有问题的变化，控制器在第二评估步骤136确定(在图5的解剖特征识别步骤114识别的)任何敏感解剖特征是否位于所选择的目标区域。在包括权利要求的本申请的上下文中，如果解剖特征的任何部分在目标区域的预定义阈值距离内，则解剖特征被称为位于目标区域。阈值距离通常基于以下项自动或半自动地限定：(i)眼睛在图像获取步骤118(图6A-图6B)和照射步骤130(图5)之间的最大可能移动以及(ii)激光器的校准精度。在一些实施例中，预定义阈值距离小于3mm。

响应于敏感解剖特征位于所选择的目标区域，控制器在重叠预测步骤138中计算在照射所选择的目标区域的治疗光束和解剖特征之间的预测重叠度量。预测重叠度量可以表示为，例如，解剖特征被预测与光束重叠的面积量。

在计算预测重叠度量时，控制器可以假设治疗光束没有偏离目标区域。可选地，在手术之前，控制器可以计算治疗光束与目标区域的偏差的概率分布，和/或该分布的一个或更多个统计数据，例如最大偏差、平均偏差或中值偏差。随后，控制器可以例如，通过假设治疗光束朝着解剖特征偏离最大偏差、平均偏差或中值偏差，基于统计数据来计算预测重叠度量。

随后，或者如果在所选择的目标区域处不存在敏感解剖特征，则控制器在第三评估步骤140确定在第一评估步骤134识别的变化是否可能是由于在任何一个被照射的目标区域处对敏感解剖特征的照射。例如，控制器可以检查显示变化的图像的任何部分是否在这种敏感解剖特征的预定义阈值距离内。

如果变化可能是由于对敏感解剖特征的照射，则控制器在重叠估计步骤142中计算在照射目标区域的治疗光束和解剖特征之间的估计重叠度量。估计重叠度量可以表示为，例如，解剖特征被估计与光束已经重叠的面积量。在计算出估计重叠度量之后，或者如果变化可能不是由于对敏感解剖特征的照射，则控制器执行风险度量计算步骤144，如下所述。

在一些实施例中，控制器基于在对准光束定位步骤166(图6B)识别的对准光束的位置的估计重叠度量。例如，控制器可以假设治疗光束射到(i)紧接在治疗光束的发射之前获取的图像中的对准光束的位置上，或者(ii)紧接在治疗光束的发射之后获取的图像中的对准光束的位置上。可选地，控制器可以计算(i)和(ii)的平均值，并假设治疗光束在该平均位置处射到眼睛上。

可选地，对于不发射对准光束的实施例，控制器可以基于治疗激光器被对准的位置(如来自编码器的反馈信号所指示的)以及治疗光束在眼睛上的估计光斑大小来估计重叠度量。

除了估计重叠度量和预测重叠度量之外，控制器可以计算(由治疗光束)传递到在受照射目标区域处的敏感解剖特征的估计的一定量的能量，以及将(由治疗光束)传递到在所选择的目标区域处的敏感解剖特征的预测的一定量的能量。典型地，所估计的一定量的传递能量或预测的一定量的传递能量(分别)是估计重叠度量或预测重叠度量的函数，以及随系统20(图1)的设置(例如治疗光束的能量和光斑尺寸)而变化的参数。

在风险度量计算步骤144，控制器计算与照射所选择的目标区域相关联的风险度量。典型地，相对于在所选择的目标区域处没有敏感解剖特征的情况，如果敏感解剖特征在所选择的目标区域处，则风险度量更大。此外，风险度量是关于所选择的目标区域的预测量的递增函数，因为更高的重叠度量或所传递的能量的量更有可能引起眼睛的另一个变化。相反，通常，如果识别的变化可能不是由于对敏感解剖特征的照射，并且是估计量的递减函数，则风险度量更大。因此，例如，风险度量可以是预测量与估计量之比的递增函数。

可选地或附加地，风险度量可以基于患者的医疗简档，特别是与患者的眼睛的敏感性相关的医疗简档的那些方面。例如，风险度量可以基于诸如患者的年龄、性别、用药史(特别是关于眼部外用药物使用)、隐形眼镜使用频率和/或眼内压等参数。因此，例如，相对于没有眼部外用药物使用史的其他患者，对于具有眼部外用药物使用史的患者可被计算出较高的风险度量。

可选地或附加地，风险度量可以基于所选择的目标区域处的解剖特征的类型。例如，较大血管可能先验已知比较小血管有更大的出血机会；因此，较大血管的风险度量高于较小血管的风险度量。

可选地或附加地，风险度量可以是所选择的目标区域处的解剖特征与在第三评估步骤140识别的受照射解剖特征之间的相似性的递增函数。相似性可以包括例如类型、颜色和/或大小方面的相似性。

可选地或附加地，风险度量可以基于所识别的变化的类型；例如，相对于检测仅仅颜色的变化，响应于检测出血或肿胀的风险度量可能更高。

在计算风险度量之后，控制器在第四评估步骤146将风险度量与预定义阈值进行比较。如果风险度量超过阈值，则控制器判定所选择的目标区域对于照射太敏感。响应于此，控制器可以抑制照射目标区域，或者至少降低照射目标区域的能量，如上面参考图5所述。

在一个或更多个识别的变化可能是由对多个敏感解剖特征的照射引起的情况下，控制器在评估所选择的目标区域的风险时考虑这些解剖特征中的每一个。例如，风险度量可以基于敏感解剖特征的相应类型，和/或敏感解剖特征的相应估计重叠度量。

注意，图7的流程图仅以示例的方式呈现，并且检查步骤124的许多其他实施例被包括在本发明的范围内。例如：

(i)可选地或除确定在所选择的目标区域处是否存在敏感解剖特征外，控制器可确定所选择的目标区域是否在眼睛的敏感区域(例如瞳孔或血管聚集)的预定义阈值距离内。如果是，可以增加风险度量，可选地作为在目标区域和敏感区域之间距离的函数。

(ii)响应于识别出有问题的变化，控制器可以在行进到检查步骤124的剩余部分之前获取并处理附加图像。附加图像的处理可以允许控制器验证变化、识别变化的类型和/或出于安全目的监测变化。因此，例如，如果出血在预定的持续时间内没有停止，或者如果血液覆盖的面积超过预定义阈值，则可以终止治疗手术。

(iii)即使不计算风险度量，控制器也可以判定所选择的目标区域对于照射太敏感。例如，这种判定可以在第二评估步骤136确定敏感解剖特征的存在之后立即做出。可选地，可以响应于超过预定义阈值的预测重叠度量或预测的一定量的传递能量来做出这样的判定，预定义阈值可以是绝对数或从关于在第三评估步骤140识别的受照射目标区域的相对应的估计导出的数。可选地，可以响应于所选择的目标区域处的敏感解剖特征和所照射的解剖特征是相同类型而做出这样的判定。

现在参考图8，图8用图示示出了根据本发明的一些实施例的检查步骤124(图6A-图6B)和目标区域移位步骤126(图5)的示例执行。

图8示出了在图像获取步骤118获取的眼睛25的图像148(图6A-图6B)。通过如上所述参照检查步骤124的第一评估步骤134(图7)处理图像148，控制器可以识别受照射目标区域84a附近的血池150。血池150指示对目标区域84a的照射可能引起位于目标区域84a处的第一血管72a出血。因此，在照射另一个目标区域84b之前，控制器可以使目标区域84b远离第二血管72b移位，从而降低另一次出血事件的可能性。

加热脉冲

再次参考图2且也参考图9，图9是根据本发明的一些实施例的引起激光的脉冲152和加热脉冲154的时间线的示意图。

典型地，在(例如，根据图5的算法110)开始照射目标区域之前，控制器44(例如，通过控制驱动器53)使泵浦源47加热激光介质45，而不使激光介质发出激光。例如，控制器可以使泵浦源用一个或更多个加热脉冲154的序列156泵浦激光介质，这将在下面进一步描述。作为这种加热的结果，激光介质可以在发射任何处理光束之前达到热平衡。

为了开始对目标区域的照射，控制器(例如，通过控制驱动器53)驱动泵浦源以开始用引起激光的脉冲152的序列158泵浦激光介质45。典型地，序列158是周期性的且具有周期T，即，每个引起激光的脉冲152(除了跟随加热脉冲154的任何引起激光的脉冲之外)以距离前一个引起激光的脉冲的间隔T出现。每个引起激光的脉冲152使激光介质发出激光，并因此发射接近脉冲末端(如在图9中由激光标记160所指示)的治疗光束52。(图5的照射步骤130包括用引起激光的脉冲泵浦激光介质和发射治疗光束。)

在开始对目标区域的照射之后，控制器可以使泵浦源用一个或更多个加热脉冲154代替引起激光的脉冲中的一个。每个加热脉冲154被配置成加热激光介质而不使激光介质发出激光。

例如，如上面参考图5和图6A-图6B所述，控制器可以处理(例如，在图像获取步骤118)由相机54获取的眼睛的一个或更多个图像，并且响应于处理图像，使泵浦源用加热脉冲进行代替。例如，控制器可以响应于(在检查步骤122)识别出眼睛的阻挡物、(在检查步骤124)识别出眼睛的变化、或(在检查步骤127)确定治疗激光器没有对准要被照射的目标区域的位置而使泵浦源用加热脉冲者进行代替。可选地，控制器可响应于指示错误的信号使泵浦源用加热脉冲进行代替。例如，反馈信号37(图2)可以指示光束导向元件没有按预期定向，或者另一信号可以指示治疗激光器或光学单元的任何其他部件中的故障。

典型地，代替引起激光的脉冲的加热脉冲的总能量E2近似等于引起激光的脉冲的能量E0减去在发出激光过程中由激光介质损失的能量E1。因此，维持了激光介质的热平衡。典型地，E1在E0的0和30％之间，使得E2在E0的70％和100％之间。

例如，泵浦源可以用单个加热脉冲进行代替，该单个加热脉冲在足够大的持续时间上传播能量E2，使得没有达到使激光介质的发出激光的阈值。

可选地，泵浦源可以用N>1个加热脉冲进行代替。例如，假设每个引起激光的脉冲的持续时间是D0(其中D0例如在120微秒和150微秒之间)，每个加热脉冲可以具有持续时间D0，但是比每个引起激光的脉冲的平均功率低，使得加热脉冲的能量是E2/N。可选地，每个加热脉冲可以具有D0/N的持续时间。例如，每个加热脉冲可以具有D0/N的持续时间且峰值功率等于每个引起激光的脉冲的峰值功率。作为一个具体的示例，假设每个引起激光的脉冲的瞬时功率近似恒定为P0＝E0/D0，每个加热脉冲可以具有持续时间D0/N，且瞬时功率近似恒定为P0，如图9中关于N＝2所示。

典型地，在从引起激光的脉冲已经被泵浦的时间t0起的时间{k*T/N}用加热脉冲进行代替，其中k＝0……N-1。例如，如图9所示，对于N＝2，第一加热脉冲可以在t0开始，以及第二加热脉冲可以在t0+T/2开始。

尽管以上描述主要涉及小梁成形术手术，但应注意，本发明的实施例可应用于其中眼睛的目标区域被照射的任何类型的手术，例如经巩膜睫状体光凝术(TSCPC)或组织收缩术。

本领域中的技术人员将认识到，本发明不被限制于上文已经具体示出和描述的内容。相反，本发明的实施例的范围包括上文所描述的各种特征的组合和子组合以及本领域技术人员在阅读以上描述之后将想到的且未在现有技术中的其变型和修改。通过引用并入本专利申请中的文件被视为本申请的组成部分，除了任何术语在这些并入的文件中在某种程度上以与本说明书中明确地或隐含地做出的定义冲突的方式被定义之外，应该仅考虑本说明书中的定义。