確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光眼科手術技術領域，特別涉及一種確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]過去十年，由于有著精確的切削精度和最小化的副作用效果，飛秒激光眼科手術領域發(fā)展十分迅速，最有臨床應用前景的就是飛秒激光眼科手術，實際手術中已經(jīng)應用的包括飛秒激光角膜移植手術和飛秒激光原位角膜磨鑲術。為了取得最好的手術效果，手術中使用的飛秒激光脈沖要求非常精確的聚焦在角膜組織內(nèi)部。精確的實時測量飛秒激光角膜切削聚焦位置對于手術應用就具有非常迫切的應用需求。
[0003]現(xiàn)在常用的測量飛秒激光角膜切削聚焦位置的方法是在手術前準備工作中通過激光誘導等離子體光信號測量角膜激光切削聚焦位置，原理為在和切削激光垂直方向使用光電倍增管來監(jiān)測激光誘導等離子體光信號，在手術前的準備工作階段，先把激光聚焦到實際手術中和角膜直接緊密接觸的光學部件下方不遠處，并緊貼實際手術中和角膜直接緊密接觸的光學部件加入暗色物質(zhì)，然后增加入射切削激光能量保證有切削效果，再移動激光聚焦位置并監(jiān)測激光誘導等離子體光信號來保證入射切削激光位置就是正好在實際手術中和角膜直接緊密接觸的光學部件下方。此方法在手術前準備階段進行，可以實際應用到手術中，但是存在測量是否準確的問題。
[0004]由于判斷激光誘導等離子體光信號正好產(chǎn)生于在實際手術中和角膜直接緊密接觸的光學部件的正下方需要激光調(diào)試人員的經(jīng)驗，而且手術中病人角膜和緊密接觸的光學部件之間存在液體，因此很難準確的確定病人角膜的實際位置，有一定的可能性會對手術效果產(chǎn)生不良的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有飛秒激光系統(tǒng)無法實時準確確定激光在角膜組織中的聚焦位置的技術缺陷，提高測量精度，提供一種利用光譜分析檢測切削閾值的飛秒激光系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]一方面，本發(fā)明提供一種確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)，包括樣品模塊、飛秒激光發(fā)射模塊、激光聚焦模塊，還包括光譜分析模塊；
[0008]所述樣品模塊，用于放置角膜樣品；
[0009]所述飛秒激光發(fā)射模塊，用于發(fā)射激光束；
[0010]所述激光聚焦模塊，用于將所述激光束聚焦至所述樣品模塊；
[0011]所述光譜分析模塊，用于對激光誘導等離子體光信號進行光譜分析，判斷所述激光束在角膜組織中的聚焦位置；
[0012]飛秒激光發(fā)射模塊發(fā)射激光束，所述激光束經(jīng)過激光聚焦模塊聚焦，照射于所述樣品模塊的角膜樣品上，所述角膜樣品受激光誘導后發(fā)出激光誘導等離子體光信號，所述激光誘導等離子體光信號經(jīng)激光聚焦模塊發(fā)送至所述光譜分析模塊，所述光譜分析模塊對所述激光誘導等離子體光信號進行光譜分析一些實施例中，所述光譜分析模塊包括激光誘導等離子體光信號接收單元及分析單元；所述激光誘導等離子體光信號接收單元獲取所述角膜樣品受激產(chǎn)生的激光誘導等離子體光信號，并發(fā)送給分析單元，分析單元對所述激光誘導等離子體光信號進行光譜分析，并判斷所述激光束在所述角膜組織中的聚焦位置，判斷所述激光束在角膜組織中的聚焦位置。
[0013]一些實施例中，所述激光誘導等離子體光信號接收單元為用于過濾激光束的近紅外濾波片。
[0014]一些實施例中，所述激光聚焦模塊包括沿激光入射光路依次設置的入射激光光強調(diào)節(jié)裝置、擴束器及分光鏡，以及設置于分光鏡與所述樣品模塊之間的會聚透鏡；
[0015]激光束經(jīng)入射激光光強調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)光強后，由擴束器進行擴束，激光擴束后照射于分光鏡上，分光鏡將擴束后的激光反射至會聚透鏡上，會聚透鏡將所述激光束聚焦于樣品t旲塊上。
[0016]一些實施例中，所述入射激光光強調(diào)節(jié)裝置由半波片及偏振片組合而成。
[0017]一些實施例中，所述會聚透鏡的數(shù)值孔徑為0.12，放大倍數(shù)為5倍。
[0018]一些實施例中，所述飛秒激光發(fā)射模塊包括掃描單元、飛秒激光振蕩器、展寬器、再生放大器及壓縮器；所述飛秒激光振蕩器產(chǎn)生激光束經(jīng)過展寬器進行脈寬，再通過再生放大器進行單脈沖能量放大，經(jīng)壓縮器進行脈寬壓縮，通過掃描單元射出。
[0019]一些實施例中，所述掃描單元為XY 二維掃描鏡。
[0020]相應地，本發(fā)明還提供一種確定激光在角膜組織中聚焦位置的方法，包括以下步驟:
[0021 ] S1、飛秒激光發(fā)射模塊發(fā)射激光束；
[0022]S2、激光會聚模塊將所述激光束進行處理，使聚焦于樣品模塊的角膜樣品上，所述角膜樣品受激產(chǎn)生激光誘導等離子體光信號；
[0023]S3、會聚模塊接收所述激光誘導等離子體光信號，并發(fā)送給光譜分析模塊；
[0024]S4、所述光譜分析模塊對所述激光誘導等離子體光信號進行光譜分析，并判斷所述激光束在角膜組織中的聚焦位置。
[0025]一些實施例中，所述步驟S2包括以下步驟:
[0026]S21、入射激光光強調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述激光束的光強；
[0027]S22、擴束器對所述激光束進行擴束；
[0028]S23、分光鏡將擴束后的激光束反射至會聚透鏡上；
[0029]S24、所述會聚透鏡將所述激光束聚焦于樣品模塊的角膜樣品上。
[0030]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用對激光誘導等離子體光信號進行光譜分析，來判斷激光在角膜組織中的聚焦位置，從而實現(xiàn)了在手術中實時、精確判斷眼科手術過程中激光聚焦位置的有益效果。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)的模塊圖；
[0032]圖2為本發(fā)明確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)中飛秒激光系統(tǒng)的一個具體實施例；
[0033]圖3為本發(fā)明確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)中飛秒激光發(fā)射模塊I的一個具體實施例；
[0034]圖4為本發(fā)明確定激光在角膜組織中聚焦位置的方法流程圖；
[0035]圖5為本發(fā)明確定激光在角膜組織中聚焦位置的方法流程圖；
[0036]圖6為利用本發(fā)明所闡述的系統(tǒng)及方法實現(xiàn)的單脈沖飛秒激光燒蝕角膜組織并分析激光誘導等離子體得到的光譜圖。
[0037]圖標說明:
[0038]I飛秒激光發(fā)射模塊 2 激光聚焦模塊
[0039]3光譜分析模塊4 樣品模塊
[0040]101飛秒激光振蕩器 102展寬器
[0041]103再生放大器104壓縮器
[0042]105掃描單元201入射激光光強調(diào)節(jié)裝置
[0043]202擴束器203分光鏡
[0044]204會聚透鏡301激光誘導等離子體光信號接收單元
[0045]302分析單元
【具體實施方式】
[0046]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構成對本發(fā)明的限制。
[0047]本發(fā)明的技術關鍵點在于利用光譜分析飛秒激光對角膜組織聚焦所產(chǎn)生的激光誘導等離子體光信號來確定飛秒激光角膜聚焦位置。在角膜組織中，由于由角膜產(chǎn)生的誘導等離子體光信號的光譜和其他物質(zhì)(如手術中使用的潤滑液體，手術中和角膜直接緊密接觸的光學部件)產(chǎn)生的誘導等離子體光信號的光譜不同，所以可以清楚地準確確定飛秒激光在角膜組織中的聚焦位置。
[0048]請參閱圖1，為本發(fā)明的確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)。包括以下模塊:飛秒激光發(fā)射模塊1、激光聚焦模塊2、光譜分析模塊3及樣品模塊4。飛秒激光發(fā)射模塊I發(fā)射激光束，激光束通過激光聚焦模塊2聚焦至樣品模塊4上，樣品模塊4上的角膜樣品受激光誘導產(chǎn)生激光誘導等離子體光信號，激光誘導等離子體光信號通過激光聚焦模塊2發(fā)送至光譜分析模塊3，光譜分析模塊3對激光誘導等離子體光信號進行光譜分析，并判斷所述激光束在所述角膜組織中的聚焦位置。當判斷激光束聚焦到角膜時，飛秒激光發(fā)射模塊I開始發(fā)射激光對角膜樣品進行切削。
[0049]優(yōu)選的，本發(fā)明的確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)，還包括提示模塊，提示模塊與光譜分析模塊3連接，用于激光束聚焦到角膜上時發(fā)出提醒。
[0050]請參閱圖2，為本發(fā)明確定激光在角膜組織中聚焦位置的飛秒激光系統(tǒng)的一個具體實施例。包括飛秒激光發(fā)射模塊1、激光聚焦模塊2、光譜分析模塊3及樣品模塊4。
[0051]激光聚焦模塊2包括沿激光入射光路依次設置的入射激光光強調(diào)節(jié)裝置201、擴束器202及分光鏡203，以及設置于分光鏡203與所述樣品模塊4之間的會聚透鏡204。激光束經(jīng)入射激光光強調(diào)節(jié)裝置201調(diào)節(jié)光強后，由擴束器202進行擴束，激光經(jīng)擴束后照射于分光鏡203上，分光鏡203將擴束后的激光反射至會聚透鏡204上，會聚透鏡204將激光聚焦于樣品模塊4上。
[0052]優(yōu)選的，入射激光光強調(diào)節(jié)裝置201由半波片及偏振片組合。
[0053]優(yōu)選的，會聚透鏡204的數(shù)值孔徑為0.12，放大倍數(shù)為5倍。
[0054]光譜分析模塊3包括激光誘導等離子體光信號接收單元301及分析單元302。所述激光誘導等離子體