(57)【要約】  透明材料を切開するシステム及び方法は、透明材料に関する切開前診断情報を使用する。特に、このシステム及び方法では、所望の結果を獲得するために原型切開路を計画する。次に、透明材料の局所解剖学的構造を画定し、分析して、原型切開路に沿った切開の予想結果を計算する。所望の結果と予想結果を比較した後、改良済み切開路に沿った切開の予想結果と所望の結果との差が最小になる改良済み切開路が確立される。その結果、改良済み切開路に沿った透明材料の切開が所望の結果を獲得する。
2009502289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明材料を切開するシステムであって、
切開から所望の結果を特定する手段と、
前記切開中に変更すべき透明材料のボリュームを決定する手段と、
前記切開の原型切開路を識別する手段と、
前記透明材料の局所解剖学的構造を画定する手段と、
前記局所解剖学的構造に基づいて前記切開の予想結果を計算する手段と、
前記予想結果と前記所望の結果との差を最小限にする改良済み切開路を確立するために、前記原型切開路を修正する手段と、
前記改良済み切開路に沿って前記透明材料を切開する手段と、を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記改良済み切開路が、前記透明材料の切開中に誘起される高次収差を最小にし、前記透明材料の既存の高次収差を矯正する、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記改良済み切開路が変更すべき透明材料の前記ボリュームの境界を区切り、
該システムが、
前記透明材料に窪みを生成するために、透明材料の前記ボリュームを除去する手段と、
人工器官を前記窪みに挿入する手段を、さらに備える、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記切開手段が、レーザ励起オプティカル・ブレークダウンによって前記透明材料に切開部を生成する、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記透明材料が角膜組織であり、前記局所解剖学的構造が、間質床の厚さ、前記原型切開路の寸法及び全体角膜厚度を含む予測判断材料に基づく、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、前記予測判断材料が、前記角膜組織内の生体工学的ストレスの分布及び水分補給レベルの画定に使用される、システム。
【請求項７】
透明材料を切開するシステムであって、
切開中に変更すべき透明材料のボリュームを決定する手段と、
前記切開のために原型切開路を識別する手段と、
前記透明材料の局所解剖学的構造を画定する手段と、
前記切開中に前記局所解剖学的構造によって誘起される他の光学収差を補償する改良済み切開路を確立するために、前記原型切開路を改良する手段と、
前記改良済み切開路に沿って前記透明材料を切開する手段と、を備えるシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記改良済み切開路が変更すべき透明材料の前記ボリュームの境界を区切り、該システムが、
前記透明材料内に窪みを生成するために透明材料の前記ボリュームを除去する手段と、
人工器官を前記窪みに挿入する手段とさらに備える、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムにおいて、前記人工器官と前記透明材料の間に境界面が形成され、前記決定手段に従うために前記境界面で前記透明材料を再形成する手段をさらに備える、システム。
【請求項１０】
請求項７に記載のシステムにおいて、閉じ込められた前記ボリュームをレーザ誘起オプティカル・ブレークダウンによって変更する手段をさらに備える、システム。
【請求項１１】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記透明材料が角膜組織であり、前記局所解剖学的構造が、間質床の厚さ、前記原型切開路の寸法及び全体角膜厚度を含む予測判断材料に基づいている、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記予測判断材料が、前記角膜組織内の生体工学的ストレスの分布及び水分補給レベルの画定に使用される、システム。
【請求項１３】
透明材料を切開する方法であって、
切開から所望の結果を特定する工程と、
前記切開中に変更すべき透明材料のボリュームを決定する工程と、
前記切開のために原型切開路を識別する工程と、
前記透明材料の局所解剖学的構造を画定する工程と、
前記局所解剖学的構造に基づいて前記切開の予想結果を計算する工程と、
前記予想結果と前記所望の結果との差を最小限にする改良済み切開路を確立するために、前記原型切開路を改良する工程と、
前記改良済み切開路に沿って前記透明材料を切開する工程を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記改良済み切開路が変更すべき透明材料の前記ボリュームの境界を区切り、該方法が、
前記透明材料内に窪みを生成するために、透明材料の前記ボリュームを除去する工程と、
人工器官を前記窪みに挿入する工程をさらに含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記人工器官と前記透明材料の間に境界面が形成され、前記決定手段に従うために前記境界面で前記透明材料を再形成する工程をさらに備える、方法。
【請求項１６】
前記切開工程が透明材料の前記体積を閉じ込め、前記閉じ込められた体積をレーザ誘起光学損傷によって変更する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法において、前記透明材料が角膜組織であり、前記局所解剖学的構造が、間質床の厚さ、前記原型切開路の寸法及び全体角膜厚度を含む予測判断材料に基づいている、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記予測判断材料が、前記角膜組織内の生体工学的ストレスの分布及び水分補給レベルの画定に使用される、方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法において、前記所望の結果が、前記透明材料の高次収差を減少させることによって達成される、方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法において、前記所望の結果が、前記透明材料によって改良された屈折率性能を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね視覚矯正手術に使用されるシステム及び方法に関する。特に、本発明は視覚矯正手術中に角膜組織を切開するシステム及び方法に関する。本発明は特に、患者の目の解剖学的状態を使用して、角膜組織に及ぼす角膜組織の既存の状態の効果、及び切開の効果を予測し、このような効果を補償する切開計画を提供するシステム及び方法として有用であるが、それに制限されない。
【背景技術】
【０００２】
完璧な目では、入射光線が角膜及び水晶体を通って、ある点光源からの光を全て目の網膜上の同じスポットに収束させる態様で集束する。この収束は、光線の全ての光で、光路長が全て相互に等しいことから生じる。言い換えると、完璧な目では、全ての光が目を通過する時間が、光の辿る特定経路に関係なく同じになる。
【０００３】
しかし、全ての目が完璧なわけではない。その結果、目を通る光路長が歪み、全てが相互に等しいとは限らない。したがって、不完全な目を通過する点光源からの光は、必ずしも網膜に、又は網膜上の同じスポットに集束しない。
【０００４】
通常、光が目に入り、通過すると、角膜の前面、角膜の後面、及び水晶体の表面で屈折する。これらの屈折が全て生じた後、光が最終的に網膜に到達する。上述したように、完璧な目の場合は、このような屈折は全て、結果として入射光線の光の光路長を全体的に変化させない。したがって、これらの光路長を不均等に変化させる偏差は、矯正を必要とするかもしれない目の欠陥を示す。
【０００５】
概して、人間の目の視覚困難は、光が目を通過する際に生じる光路長の変化及び違いによって特徴付けることができる。これらの困難は珍しくない。実際、世界の人口の半分近くが、不完全な視覚で苦しんでいる。例えば、多くの人々が、水晶体と網膜の間の距離が長すぎるせいで近眼（近視）である。その結果、対象の鮮明な像が網膜に生成されず、網膜の前方に生成される。したがって、近視の人には、遠い光景が多少ぼやけて見える。他方で、遠視とは屈折異常によって光軸に平行に目に入る光線が網膜の背後で集束する状態である。これは、レンズと網膜の間の距離が短すぎるせいで生じる。この状態は通常、遠視と呼ばれる。近視の人と異なり、遠視の人には近い光景が多少ぼやけて見える。
【０００６】
別の屈折性疾患が乱視である。しかし乱視は、目の屈折表面の不均一な湾曲の結果であるという点で、近視又は遠視と異なる。乱視の場合、光線は網膜に鮮明に集束せず、多少広汎な区域に広がる。
【０００７】
さらに、上述した比較的単純な屈折異常に加えて、人間の目はさらにコマ収差、三つ葉収差及び球面収差などの高次の屈折異常（「収差」）にも苦しむことがある。特に、コマとは軸から外れた点対象が小さい洋ナシ形斑点として結像される水晶体系の収差である。コマは、２回転対称の波面形状と言うことができ、水晶体のゾーンの倍率が軸からゾーンまでの距離とともに変化する場合に引き起こされる。同様に、三つ葉は３回転対称を有する波面形状と言われる。球面収差は、目などの光学系によって形成される像が画定されない結果である。このような収差は、球体面の幾何学的形状から生じる。これらの高次収差（「ＨＯＡ」）では、理想としては平坦な「波面」（つまり全ての光路長が等しい状態）が、現実の光学系によって歪む。場合によっては、これらの歪みが非常に複雑な方法で生じる。よくある場合では、近視及び遠視などの非高次歪みの結果、単純なボウル状の対称的歪みになる。しかし高次収差の場合では、本来は平坦な波面が複雑な非対称の歪みになる。それは、光学系（例えば人の目）毎に固有で、見た光景のぼやけた光学的結像へ導くところのこれら非対称歪である。
【０００８】
患者の視覚を改善する典型的な方法は、歪みを解消するために目の屈折矯正手術を実行することであったが、通常、手術は既存の高次収差を補償しない。さらに、手術自体が即座に、及び回復中に高次収差の増加につながることがある。実際、角膜切開の単なる結果として、生体力学的ストレスの分布及び水分補給レベルなどの状態が、目の光学的特徴の変化を引き起こし得ると判断されている。特に、角膜の切開は、垂直コマ、水平コマ、球面収差及び９０／１８０°乱視などの高次収差を誘発することがある。さらに、目はそれぞれ自身の独特な物理的特性を有するので、２つの異なる目に実行された同じ切開は、明らかに異なる結果をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上を鑑みて、角膜組織の切開の結果を予測するために、角膜又は他の透明材料の局所解剖学的構造を画定するシステム及び方法を提供することが、本発明の目的である。
本発明の別の目的は、既存の高次収差及び角膜に及ぼす切開の効果を補償するために、角膜の解剖学的状態を手術計画に組み込むシステム及び方法を提供することである。
本発明の別の目的は、切開前の波面データを切開の寸法計画に組み込むシステム及び方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、切開によって引き起こされた角膜組織の変化を予測し、事前に補償するために、使用が効果的に簡単で、操作及び実現が相対的に単純であり、比較的費用効果が高いシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、目の角膜などの透明材料を光切除によって切開するシステムが提供される。特に、本発明のシステムは、切開中に、既存の局所解剖学的状態、さらにそうでなければ透明材料の局所解剖学的状態によって引き起こされる効果を補償しながら、透明材料を切開する。
【００１１】
構造的に、本発明のシステムは２つの別個のレーザ光源を含む。一方は診断用レーザ・ビームを発生するためのものである。他方は組織弁の生成中に角膜組織の光切除に使用される切除レーザ・ビームを発生するためのものである。２つのレーザ光源とともに、システムは通常、アクティブ・ミラー及び検出器を含む。特に、アクティブ・ミラーは、診断用ビームの個々の成分ビームを個別に反射する複数の別個の反射要素を備える。アクティブ・ミラーのこれらの要素をまとめて一斉に使用し、診断用レーザ・ビームを目の網膜の焦点へと配向する。次いで、検出器を使用して、網膜から反射された後の診断用ビームを受ける。システムはさらに、以下で検討するように切除レーザ・ビームの動作中に検出器とともに使用される比較器及び補償器を含む。
【００１２】
本発明の動作時には、最初に診断測定を実行する。特に、患者の目の歪んだ波面を測定する。そのために、診断用レーザ・ビームが患者の目を通過し、患者の網膜で反射して、検出器に受光される。反射したレーザ・ビームは、複数の別個の成分ビームを含むと見なすことが適切である。トータルで、これらの構成成分光線は、より大きい包括的光線の波面を画定する。本発明では、検出器によって受光され、矯正していない目の間質を通過した結果である波面は、「歪んだ波面」になると見なされる。したがって、歪んだ波面は、角膜の実際のリアルタイムの特性を呈する。
【００１３】
歪んだ波面を考慮して、矯正手術から所望の結果が特定できる。通常、所望の結果は、平面又は実質的に平面の波面を特徴とする。所望の結果を特定した後、所望の結果を達成するために切除すべき角膜組織のボリュームを決定する。特定の場合、所望の結果が特定され、角膜に人工器官を導入することを理解した状態で、切除すべき組織のボリュームが決定される。
【００１４】
患者の目の歪んだ波面を測定することに加えて、波面分析を実行して、患者の角膜の局所解剖学的構造を画定する。本明細書で使用する「局所解剖学的構造」とは、角膜又は他の透明材料の物理的特徴全部を意味し、間質床の厚さ、合計角膜厚度、光学濃度、角膜の生体工学的ストレスに影響する特徴、及び計画された切開の寸法を含むことが好ましい。
【００１５】
歪んだ波面に基づいて、角膜組織を切開する原型切開路を識別する。特に、診断用レーザ・ビームで測定された歪んだ波面と所望の波面とを比較することによって、原型切開路を識別する。原型切開路は通常、切除すべき角膜組織の以前に決定したボリュームの境界を示す。本発明の目的では、歪んだ波面は以上で開示したように獲得され、「所望の波面」は平面又は実質的に平面である。いかなる場合でも、所望の波面は、光学的矯正手術の目的である。本発明で想像されるように、原型切開路の識別中に、角膜の局所解剖学的構造に考慮は払われない。
【００１６】
角膜の局所解剖学的構造が画定され、原型切開路が識別されたら、次にこの２つをまとめて使用して、原型切開路に沿った切開の予想結果を計算する。次に予想結果を所望の結果と比較する。予想結果と所望の結果とが異なる場合は、原型切開路を改良して、角膜の局所解剖学的構造の予想された効果を補償し、角膜の局所解剖学的構造の効果を解消するか最小限に抑える改良済みの切開路を確立しなければならない。この方法で、本発明は角膜の局所解剖学的構造の予想された効果を補償する。
【００１７】
本発明では、原型切開路の改良は基本的に２段階のプロセスである。第１工程では、矯正手術中に結果として生じる高次収差の誘因を解消するか最小限に抑えるために、原型切開路を改良する。第２工程では、改良された切開路をさらに改良して、既存の高次収差又は他の局所解剖学的状態を補償することができる。この方法で、本発明は、角膜内のストレス分布、又は切開中に生じる傷の形状に対する効果を含め、局所解剖学的及び解剖学的効果の両方を補償する。
【００１８】
本発明によると、初期原型切開路は基本的に、角膜内で選択された２点間の経路として確立される。この経路は直線でも直線でなくてもよく、レーザ誘起オプティカル・ブレークダウン（ＬＩＯＢ）が達成される一連のほぼ連続的な位置として確立される。上述したように、この初期原型切開路は、必要な屈折矯正手術を実行するために識別される。これも上述したように、高次収差を考慮に入れるために、原型切開路を改良する必要がある。局所解剖学的及び解剖学的考察事項に応じて、原型切開路の改良には、以上で示唆したように２段階のプロセスが必要なことがある。
【００１９】
本発明では、矯正手術中に角膜組織を切断する場合に誘起される高次収差は、原型切開路の経路を適切に変更することによって最小限になるか、解消される。特に、原型切開路の経路を変更することにより、改良された切開路を確立して、もしも確立しなければ角膜組織を切断した場合に生じるような角膜の生体力学的ストレスの再分布に対応することができる。しかし、さらに経路を変更しないと、既存の高次収差が矯正されない。
【００２０】
角膜及び目の評価で既存の高次収差があることが判明したら、上記で検討した改良済みの切開路をさらに改良する必要がある。特に、基線として最初に改良した切開路を使用するには、改良済み切開路のさらなる改良は、追加のレーザ誘起オプティカル・ブレークダウンを実行する必要がある。特に、原型切開路上で選択された点から直角に配向された横方向の位置で、必要な追加のレーザ誘起オプティカル・ブレークダウンを実行する。本発明で想定されるように、この追加のレーザ誘起オプティカル・ブレークダウンは、組織を除去し、誘起されたものではない（既存の）高次収差を矯正するためのものである。言い換えると、改良済み切開路を生成する際に第２工程を使用した場合は、その結果、原型切開路の実際の幅が変化し、誘起されたものではない（既存の）高次収差を考慮に入れる。
【００２１】
本発明の新規の特徴、さらに本発明自体は、構造及びその動作の両方について、添付図面を添付説明と組み合わせて考察することによって、最もよく理解され、ここで同様の参照記号は同様の部品を指す。
【実施例】
【００２２】
最初に図１を参照すると、本発明による角膜組織などの透明材料を切開するシステムが図示され、全体的に１０で示されている。詳しくは、システム１０の構成要素は、切除レーザ・ビーム１４を生成するフェムト秒レーザなどの光源１２、及び診断レーザ・ビーム１８を生成する光源１６を含む。さらに、システム１０はアクティブ多面ミラー２０、ビーム・スプリッタ２２及びビーム・スプリッタ２４を含む。特に、アクティブ・ミラー２０は、本発明と同じ譲渡人に譲渡された「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ  ａｎ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  ｔｏ  Ｍｉｍｉｃ  ａ  Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ」と題した米国特許第６，２２０，７０７号で開示されたタイプであることが好ましい。図示のように、アクティブ・ミラー２０及びビーム・スプリッタ２２及び２４は、診断レーザ源１６からの診断レーザ・ビーム１８を目２６に向かって配向する。同様に、ビーム・スプリッタ２２及び２４は、切除レーザ源１２からの切除レーザ・ビーム１４を目２６に向かって配向するために使用される。
【００２３】
図１は、本発明のシステム１０が検出器２８、比較器３０及び補償器３２を含むことも示す。特に、検出器２８は、一般的にハルトマン・シャック・センサとして知られるタイプであることが好ましい。比較器３０及び補償器３２は、当技術分野で知られ、システム１０に必要な機能を実行する電子部品である。
【００２４】
本発明では、システム１０は最初に患者の角膜３４、及び特にその間質組織３６の診断評価を実行するために使用される。特に、診断レーザ・ビーム１８は、（図示されていない光学部品によって）患者の目２６の網膜４０の焦点スポット３８に集束する。図１に示すように、反射した診断レーザ・ビーム１８’は角膜３４を通過し、目２６を出て、ビーム・スプリッタ２４によって検出器２８へと配向される。システム１０は、波面分析を使用して、検出器２８が受光した反射診断レーザ・ビーム１８’を分析し、矯正していない目２６の歪んだ波面４２を測定する。
【００２５】
波面分析の考慮事項を使用すると、反射した診断ビーム１８’は、複数の個別的な別個のレーザ・ビーム成分を含むもとの概念的に考察される。これらの成分は一緒になって、間質組織３６を通過した光の結果として矯正していない目２６から生じる歪んだ波面４２によって特徴付けられる。図１はさらに、誘起波面４４及び所望の波面４６を示す。誘起波面４４は、角膜組織の光切除中に検出器２８によって生成される。以下で検討するように、誘起波面４４は、間質の光切除中に気泡が形成された結果である。通常、所望の波面４６は平面の波面、又は平面波面とほぼ同様の波面である。
【００２６】
次に図３を参照し、システム１０の動作について述べる。以上で検討し、アクション・ブロック４８で示すように、システム１０は最初に、波面技術で目２６の歪んだ波面４２を測定する。次に、アクション・ブロック５０で示すように、システム１０は視覚矯正手術の所望の結果を特定する。通常、所望の結果は、平面又はほぼ平面である所望の波面４６を特徴とする。以下でさらに詳細に検討するように、所望の結果を特定するには、矯正手術中に使用すべき固有の技術を考慮に入れることができる。
【００２７】
図３のアクション・ブロック５２では、所望の結果に従って光切除すべき角膜組織のボリュームを決定する。以下でさらに検討するように、この決定は矯正手術中に使用する技術に依存する。例えば、計画される手術は、乱視角膜切開術、角膜移植術でよいか、角膜のレンズ状ボリュームを除去することを含んでよい。図３でさらに示すように、切除すべき角膜組織のボリュームが決定された後、原型切開路を識別する（アクション・ブロック５４）。このような識別は、図１に示すような歪んだ波面４２と所望の波面４６との比較に基づく。アクション・ブロック５２の決定及びアクション・ブロック５４の識別は、角膜３４の局所解剖学的構造を考慮せずに実行される。特に、これらの工程は、近視、遠視及び／又は乱視などの低次収差の矯正を目的として実行される。
【００２８】
アクション・ブロック５２及び５４の決定及び特定工程とは別個に、角膜３４の局所解剖学的構造をアクション・ブロック５６で画定する。この工程では、反射した診断ビーム１８’（図１に図示）の波面分析をさらに使用して、角膜３４の局所解剖学的構造を画定する。上述したように、角膜３４の「局所解剖学的構造」とは、間質床の厚さ、合計角膜厚度、光学濃度、角膜内の生体工学的ストレスの分布、さらに計画された切開の寸法を含む角膜の物理的特性を指す。このような特性は、反射した診断ビーム１８’から確認される。本明細書で説明する実施例では、角膜３４の局所解剖学的構造を画定するために波面技術を使用しているが、偏光解析法、２次調波発生（ＳＨＧ）顕微鏡法、共焦点顕微鏡法、角膜トポグラフィ、光学的可干渉性断層撮影法（ＯＣＴ）又は超音波厚度計使用などの他の技術を使用してもよい。いずれの場合も、角膜３４の局所解剖学的構造を画定した後、以下で検討するように矯正手術の計画中にこれを使用する。
【００２９】
アクション・ブロック５６で画定した局所解剖学的構造及びアクション・ブロック５４で識別した原型切開路に基づき、システム１０はアクション・ブロック５８で示すように、原型切開路に沿った切開の予想結果を計算する。基本的に、目２６の局所解剖学的状態は、原型切開路に沿った切開の結果に対するその効果が分かるように分析される。次に、所望の結果を予想された局所解剖学的状態の効果で修正し、予想結果を計算する。予想結果を計算したら、アクション・ブロック６０で示すように、これを所望の結果と比較する。
【００３０】
質問ブロック６２で示すように、予想結果が所望の結果と異ならない場合、つまり局所解剖学的構造の効果がないと予想された場合は、さらなる術前工程は必要なく、矯正手術を開始することができる。しかし、予想結果が実際に所望の結果と異なる場合は、原型切開路を改良して、角膜の局所解剖学的構造の予想される効果を補償しなければならない。その結果、アクション・ブロック６４で示すように、角膜の局所解剖学的構造の効果が解消されるか、最小限になる改良済み切開路が確立される。
【００３１】
改良済み切開路の確立は、２段階プロセスを含む。第１工程では、矯正手術中に生じるような高次収差の誘起を解消するか、最小限にするために、原型切開路を改良する。特に、原型切開路の経路を変更して、改良された切開路を確立し、もしも確立しなければ角膜組織を切断した場合に生じるような角膜内の生体工学的ストレスの再分布に対応する。プロセスの第２工程では、改良された切開路をさらに改良して、既存の高次収差又は他の局所解剖学的状態を矯正する。特に、基線として最初に改良した切開路を使用すると、改良された切開路のさらなる改良には、光切除すべき追加の角膜組織を識別する必要がある。特に、改良された切開路上の選択された点から直角に配向された横方向の位置で、必要な追加のレーザ誘起オプティカル・ブレークダウンを実行する。本発明で想定されるように、この追加のレーザ誘起オプティカル・ブレークダウンは、誘起されたものではない（既存の）高次収差を矯正するために組織を除去するように意図され、その結果、切開路の実際の幅が変化する。
【００３２】
改良済み切開路を確立した後、屈折矯正手術を実行することができる。手術を準備するために、システム１０と目２６が全体的に初期診断の実行時（アクション・ブロック６６）と同じ相対位置になるように、患者を配置する。適切な配置を確認するために、図２に示すようなリアルタイムの閉ループ適応光学制御システムを使用してよい。特に上記で検討したように、診断レーザ・ビーム１８が患者の網膜４０に集束する。そこから反射した診断レーザ・ビーム１８’は、歪んだ波面４２として検出器２８に配向される。この歪んだ波面４２を最初に診断した歪んだ波面（図示していないが、比較器３０によって分かる）と比較して、誤差信号６８を生成する。誤差信号６８に応答して、患者の目２６とシステム１０の相対位置を修正する。次に、システム１０が別の診断レーザ・ビーム１８を目２６に通して、「新しい」歪んだ波面４２を測定する。目２６がシステム１０に対して診断中と同じ相対位置にあるという結論になるまで、このプロセスを継続する。
【００３３】
図３を参照すると、目２６を適切に配置した後、レーザ誘起オプティカル・ブレークダウン（ＬＩＯＢ）又は光切除を、改良された切開路に沿った位置で実行する（アクション・ブロック７０）。特に、切除レーザ・ビーム１４を、改良された切開路に沿って焦点に配向し、光切除する。光切除を使用することが好ましいが、本発明は、任意のタイプの切開を実行してよいことを想定する。
【００３４】
質問ブロック７２で示すように、狙った位置での角膜組織の光切除後に処置が終了すると、つまり切開が終了すると、矯正手術を停止する。しかし、処置が終了していない場合は、さらなる光切除が必要である。質問ブロック７４で示すように、さらなる光切除を実行する前に、目２６がまだ適切に配置されているか判断する。そうでない場合は、アクション・ブロック６６で目２６を再配置する。目２６が正確に配置されている場合、システム１０は切除レーザ・ビーム１４を改良された切開路に沿って異なる位置に配向し、新しい位置でレーザ誘起オプティカル・ブレークダウンを実行する。改良された切開路に沿った適切な光切除を保証するために、システム１０は、検出器が反射した診断レーザ・ビーム１８’から歪んだ波面４２を受光したことに応答して、切除レーザ・ビーム１４の焦点の位置を制御する。つまり、連続的に更新された歪んだ波面４２は、角膜３４のどの位置が十分に光切除されているかを示す。その結果、システム１０は切除レーザ・ビーム１４の焦点を、改良された切開路に沿ってまだ光切除が必要な位置へと移動させる。角膜組織の切開が終了するまで、このプロセスを繰り返す。システム１０は、波面技術を使用するように図示されているが、切開を監視するために偏光解析法、第二高調波発生顕微鏡法、共焦点顕微鏡法、又は他の技術などの他の測定技術を使用できることが、本明細書では想定されている。
【００３５】
本発明は、間質組織３６内に形成された気泡が高次収差に影響することがある場合に特に重要である光学手術ループを含むことができる。間質内光切除処置中に、間質組織３６の光切除の結果として気泡が形成されることを認識且つ理解されたい。間質組織３６内に形成される気泡が崩壊しない場合、これは検出器２８に受光される歪んだ波面４２に影響する収差を引き起こす。角膜３４の局所解剖学的構造に基づいて、間質組織３６内に形成される気泡の崩壊を予想することができる。しかし、気泡の挙動が予想と異なる場合は、高次収差に影響することがある。気泡が予想通りに挙動しない場合は、このような挙動を考慮に入れるために、アクション・ブロック６４で改良された切開路を再確立する。気泡が予想通りに挙動する場合、改良された切開路は再確立されない。
【００３６】
次に図２を参照すると、システム１０の動作中に、検出器２８が最初に歪んだ波面４２を受光することが分かる。改良された切開路及び予想された気泡の挙動を使用して、検出器２８は誘起波面４４を生成する。本明細書では、「誘起波面」は間質内で気泡が形成された結果であり、歪んだ波面４２を含む。次に、補償器３２が予め決定された所望の波面４６をこの誘起波面４４で変更する。この変更は修正波面７６を生成する。本明細書では、「修正波面」は、誘起波面を所望の波面と合体した結果である。次に、修正波面７６を歪んだ波面４２と比較して、誤差信号６８を生成する。この誤差信号６８は、診断レーザ・ビーム１８を制御するために、アクティブ・ミラー２０の操作に使用される。誤差信号６８を、切除レーザ源１２の起動にも使用し、特に、誤差信号６８がゼロである場合、誤差信号６８が切除レーザ源１２の動作を停止することが重要である。
【００３７】
次に図４Ａから図４Ｃを参照して、切開中に使用する技術についてさらに説明する。これらの図は、内部構造を示すために角膜３４の断面図を示す。図示のように、角膜３４は上皮７８、ボーマン膜８０、間質８２、デスメ膜８４及び内皮８６を含む。
【００３８】
図４Ａを参照すると、原型切開路８８ａが図示されている。このような経路８８ａは、角膜３４の中間周辺の特性を修正する乱視角膜切開術に使用される。特に、角膜３４のあるボリュームを光切除して、目２６の内部の生体工学的ストレス分布を変更する。上述したように、角膜３４の局所解剖学的状態を参照せずに、切除すべき組織のボリュームを決定し、原型切開路８８ａを識別する。角膜３４の局所解剖学的構造を画定し、その効果を分析した後、原型切開路８８ａを改良して、光切除が辿る改良済み切開路９０ａを確立する。図４Ａに示すように、局所解剖学的要因を補償するために、改良された切開路９０ａは原型切開路８８ａとわずかに異なる。
【００３９】
次に図４Ｂを参照すると、無穿孔深部層状角膜切除術の原型切開路８８ｂが図示されている。この処置では、角膜３４内で１つのタイプの深い組織弁を切り取り、次に除去して、人工器官（図示せず）と交換する。本発明の目的では、人工器官は、人工材料又は提供者の角膜などの生物学的材料を含んでよい。深部層状角膜切開術では、切開は、角膜３４の後層、つまりデスメ膜８４及び内皮８６を損傷せずに、間質８２の後部境界を辿らなければならない。図示のように、原型切開路８８ｂは、デスメ膜８４の不規則な部分９２と交差する。図３に関して説明した改良工程の後、デスメ膜８４を穿孔せずに、その境界を厳密に辿る改良済み切開路９０ｂが確立される。深部層状角膜切開術の処置では、人工器官は、角膜の傷９４と一致する形状を有していなければならない。人工器官を適切に準備するために、システム１０を使用して角膜の傷９４の形状を予想し、角膜の傷９４にぴったり合う人工器官を切り出す。
【００４０】
図４Ｃを参照すると、別の屈折矯正手術技術を受けている角膜３４が図示されている。この技術では、レンズ状ボリューム９６を間質８２に切り込み、角膜３４の周辺のスリット９８を通して角膜３４から除去する。レンズ状ボリューム９６の外側部分は、数ミクロン又は１ミクロン未満の厚さしかないので、レンズ状ボリューム９６の除去は通常困難である。これを克服するために、原型切開路８８ｃを改良して、レンズ状ボリューム９６の比較的大きい部分１００が光切除される改良済み切開路９０ｃを確立する。このプロセスは、より小さいが、より簡単に把持され、スリット９８を通して除去されるレンズ状ボリューム９６’を残す。改良された切開路９０ｃを確立する場合、角膜３４の局所解剖学的構造によって引き起こされる影響を、上記で検討した技術と同様に考察する。この方法で、レンズ状ボリューム９６’の除去を含むプロセスは、角膜３４の局所解剖学的状態を補償する。
【００４１】
本明細書で示し、詳細に開示した角膜切開を補償する特定のシステム及び方法は、目的を達成し、本明細書で上述した利点を提供することが十分に可能であるが、これは本発明の現在好ましい実施例の例証にすぎず、請求の範囲にある記述を除き、本明細書の構造又は設計の詳細には制限がないことを理解されたい。本発明のシステム及び方法は、任意の透明材料に適用できることが認識される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明により角膜切開をカスタマイズするシステムの構成要素の相互関係を示す略レイアウトである。
【図２】本発明のシステムの動作時に使用される波面分析技術の機能図である。
【図３】本発明により角膜切開をカスタマイズする方法を示す機能的流れ図である。
【図４Ａ】本発明による屈折矯正手術技術の原型切開路及び改良済み切開路を示す角膜の断面図である。
【図４Ｂ】本発明による別の屈折矯正手術技術の原型切開路及び改良済み切開路を示す角膜の断面図である。
【図４Ｃ】本発明による別の屈折矯正手術技術の原型切開路及び改良済み切開路を示す角膜の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【国際調査報告】
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