(57)【要約】１つ以上の高次光学収差の治療のための角膜切除に関するシステムおよび方法を提供する。方法は、欠陥補正処方（９２、１３２）を提供するステップと、角膜に処方を課すように切除プロファイル（９８、１３８）を決定するステップと、角膜に切除プロファイル（９８、１３８）を課すようにレーザエネルギー切除（１０６、１４６）の順序を決定するステップとを含む。処方は、高次光学補正を含む。切除プロファイル（９８、１３８）は、第１セグメントプロファイルと第２セグメントプロファイルとを含む。第２セグメントプロファイルは、少なくとも１つの高次光学補正に対応する。切除の順序（１０６、１４６）は、第２セグメントプロファイルに対応する切除を適用する前に、第１セグメントプロファイルに対応する切除を適用するステップを含む。
2011518028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼に欠陥補正処方を課すように、眼の角膜の切除を順序付けるための方法であって、
該欠陥補正処方を提供することであって、該処方は、高次光学補正を含む、ことと、
該角膜に該処方を課すように切除プロファイルを決定することであって、該切除プロファイルは、第１セグメントプロファイルと、第２セグメントプロファイルとを含み、該第２セグメントプロファイルは、少なくとも１つの高次光学補正に対応する、ことと、
該角膜に該切除プロファイルを課すようにレーザエネルギー切除の順序を決定することであって、該順序は、該第２セグメントプロファイルに対応する切除を適用する前に、該第１セグメントプロファイルに対応する切除を適用することを含む、ことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１セグメントプロファイルを表示することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２セグメントプロファイルを表示することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記順序を決定することは、前記順序の終了時に、前記第２セグメントプロファイルに対応する切除を配置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
予測された最終角膜プロファイルを表示することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２セグメントプロファイルは、ゼルニケ多項式を使用して特徴付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記眼の光学収差の波面高度マップを提供することと、
前記波面高度マップに応じて前記欠陥補正処方を決定することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記欠陥補正処方を決定することは、
前記波面マップに対応する第１の複数の波面ゼルニケ係数を決定することと、
前記欠陥補正処方に対応する第２の複数の波面ゼルニケ係数を選択することと
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
角膜を有する眼に欠陥補正処方を課すためのシステムであって、
該眼の光学収差を測定するように構成される波面システムと、
該波面システムと連結されるプロセッサであって、実行された時に、該プロセッサに、
該眼のための該欠陥補正処方を生成するように、該測定された収差を処理させ、
該欠陥補正処方に対応する切除プロファイルを決定させ、
該切除プロファイルを少なくとも第１セグメントプロファイルと第２セグメントプロファイルとに分割させ、該第２セグメントプロファイルは、該角膜に少なくとも１つの高次光学補正を課すための切除に対応し、
該角膜に該切除プロファイルを課すように、レーザエネルギー切除の順序を決定させ、該順序は、該第２セグメントプロファイルに対応する切除を適用する前に、該第１セグメントプロファイルに対応する切除を適用することを含む、
命令を含む、有形媒体を含む、プロセッサと、
該プロセッサと連結される眼修正アセンブリであって、該角膜に該切除プロファイルを課すよう、決定された順序のレーザエネルギーを該角膜に向かって方向付けるための切除レーザを含む、眼修正アセンブリと
を含む、システム。
【請求項１０】
前記決定された順序は、該順序の終了時に、前記第２セグメントプロファイルに対応する切除を適用することを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサと連結されるディスプレイをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記命令はさらに、前記プロセッサに、前記ディスプレイ上に前記第１セグメントプロファイルを表示させる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記命令はさらに、前記プロセッサに、前記ディスプレイ上に前記第２セグメントプロファイルを表示させる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記命令はさらに、前記プロセッサに、前記ディスプレイ上に予測された最終角膜プロファイルを表示させる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第２セグメントプロファイルは、ゼルニケ多項式を使用して特徴付けられる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
角膜を有する眼の光学収差を治療するための方法であって、
該眼のための欠陥補正処方を定義する第１の複数の波面ゼルニケ係数を提供することと、
該第１の複数の係数を少なくとも第１サブセットと第２サブセットとに分割することであって、該第２サブセットは、高次係数を含む、ことと、
該第１サブセットに対応する第１切除プロファイルを決定することと、
該第２サブセットに対応する第２切除プロファイルを決定することと、
該角膜のレーザエネルギー切除の順序を決定することであって、該順序は、該第２切除プロファイルに対応する切除を適用する前に、該第１切除プロファイルに対応する切除を適用することを含む、ことと、
該欠陥補正処方を課すように、該決定された順序のレーザエネルギーを該角膜に向かって方向付けることによって、該角膜を再形成することと
を含む、方法。
【請求項１７】
前記眼の光学収差の波面高度マップを生成することと、
該波面高度マップに近似する第２の複数の波面ゼルニケ係数を生成することと、
該第２の複数の係数に応じて、前記第１の複数の係数を決定することと
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１切除プロファイルまたは前記第２切除プロファイルのうちの少なくとも１つを表示することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２切除プロファイルに対応する切除は、前記順序の終了時に適用される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
予測された最終角膜プロファイルを表示することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
角膜を有する眼に欠陥補正処方を課すためのシステムであって、
該眼の光学収差を測定するように構成される収差測定システムと、
該収差測定システムと連結されるプロセッサであって、実行された時に、該プロセッサに、
該眼のための該欠陥補正処方を生成するように、該測定された収差を処理させ、
該欠陥補正処方に対応するプロファイルを決定させ、
該プロファイルを少なくとも第１セグメントプロファイルと第２セグメントプロファイルとに分割させ、該第２セグメントプロファイルは、該角膜に少なくとも１つの高次光学補正を課すためのレーザ改変に対応し、
該角膜に該プロファイルを課すように、レーザエネルギーの順序を決定させ、該第２セグメントプロファイルに対応する改変を適用する前に、該第１セグメントプロファイルに対応する改変を適用することを含む、
命令を含む、有形媒体を含む、プロセッサと、
該プロセッサと連結される眼修正アセンブリであって、該角膜に該プロファイルを課すように、該決定された順序のレーザエネルギーを該角膜に向かって方向付けるためのレーザを含む、眼修正アセンブリと
を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項の下、２００８年４月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／１２５，２０９号（代理人整理番号第０１８１５８−０３１０００ＵＳ号）の優先権の利益を主張し、その全内容が本明細書に参考として援用される。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
本発明は、概して、光学系の光学誤差の補正に関する。より具体的には、本発明は、眼の光学誤差の補正のためのレーザ手術手技における角膜改変の順序を考案し、実施するための改善された方法およびシステムに関し、高次光学収差の補正に関連する改変は、手順の後半段階中に実施される。本発明の方法およびシステムは、生体内角膜曲率形成術（ＬＡＳＩＫ）、光学的角膜切除術（ＰＲＫ）、角膜基質内再形成等の、眼の治療の考案に特に良好に適し得る。
【０００３】
多くの既知のレーザ眼手術手技は、眼の角膜から顕微的層の間質組織を除去するために、紫外または赤外レーザを利用する。レーザは、時折、眼の屈折誤差を補正するために、角膜組織の選択された形状を除去する。紫外レーザ切除は、角膜組織の光分解を引き起こすが、一般的に、眼の隣接する組織および下層の組織に重大な熱損傷は引き起こさない。照射された分子は、より小さい揮発性断片に光化学的に分解され、直接、分子間結合を破壊される。
【０００４】
レーザ手術手技は、近視、遠視、乱視等を補正するため等、様々な目的のために角膜を改変するために使用されてもよい。レーザエネルギーの分配に対する調整は、切除マスク、固定式および可動式開口部、制御式走査システム、眼球運動追跡機構等の使用を含む、様々なシステムおよび方法によって提供されてもよい。既知のシステムにおいて、レーザビームは、時折、影響を受ける組織の全形状および量が、形状、サイズ、位置、および角膜に照射されるレーザエネルギーパルスの数によって決定されるような、一連のレーザ光エネルギーの不連続パルスを含む。様々なアルゴリズムが、眼の屈折誤差を補正するために、角膜を改変するように使用されるレーザパルスのパターンを算出するために使用されてもよい。既知のシステムは、赤外レーザ、紫外レーザ、フェムト秒レーザ、波長逓倍固体レーザ等を含む、補正をもたらす様々な形態のレーザおよび／またはレーザエネルギーを使用する。代替的な視覚補正技法は、角膜の放射状切開、眼内レンズ、取り外し可能な角膜支持構造等を使用する。
【０００５】
既知の角膜補正治療方法は、一般的に、近視、遠視、乱視等の通常の視覚誤差の補正に効果を示す。しかしながら、全ての効果と同様、まだ、さらなる改善が望まれる。その目的のために、特定の患者の眼の屈折特性を正確に測定するための波面測定装置が、現在、利用可能である。波面技術装置の一実施例は、一次および二次球状円筒形誤差、コマ、ならびにコマ、乱視および球状収差に関する三次および四次収差を含む、患者の眼の光学系全体を通して収差を定量化できるＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ波面小型レンズアレイを使用する、ＶＩＳＸ  ＷａｖｅＳｃａｎ（登録商標）システムである。
【０００６】
眼の波面測定は、例えば、角膜および非角膜収差等の、眼の光路を通して収差の評価を可能にする収差マップまたは波面高度マップを作製するために使用されてもよい。波面高度マップの作製には、波面センサアレイによって測定される勾配と一致する勾配を有する表面の決定を伴う。波面高度マップは、次いで、レーザ手術システムが、眼の複雑な収差を治療する（例えば、補正する、軽減する）ように、特注の欠陥補正処方を算定するために使用されてもよい。測定された波面データから波面高度マップを作製するための既知の方法は、一般的に、級数展開法を使用する数学的モデル化を伴う。より具体的には、ゼルニケ多項式は、波面高度マップの表面をモデル化するために利用されている。ゼルニケ多項式の係数は、既知の適合法を通して導かれる。あるいは、波面高度マップは、直接積分法によって測定された波面データから作製されてもよく、これは、特許文献１ならびに特許文献２に説明されており、その開示全体が本明細書に参考として援用される。
【０００７】
高次収差の複雑性のため、これらは、眼鏡またはコンタクトレンズ等の従来の手段を使用することによって、または従来の屈折矯正手術によって補正することが困難な場合がある。しかしながら、少なくとも、一部の場合において、高次収差を治療するために、眼に存在する収差の特定の組み合わせに適合する特注のレーザ眼科手術を使用することが、可能であってもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，１６８，８０７号明細書
【特許文献２】米国特許第７，１７５，２７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実際、高次収差の補正は、不十分な補正に終わる場合がある。したがって、高次収差の治療において、効果を上げる光学治療の提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（簡潔な概要）
多くの実施形態において、１つ以上の高次光学収差の補正が強化されるように、角膜の改変を順序付けるための方法およびシステムを提供する。多くの実施形態において、少なくとも１つの高次光学収差の治療に関連する改変は、眼レーザ手術の終了時で、または終了時付近で実施される。１つ以上の高次収差に関連する改変を手技の終了時で、または終了時付近で実施することにより、１つ以上の高次光学補正を課す能力が強化される場合がある。
【００１１】
第１の局面において、眼の欠陥補正処方を課すための、眼の角膜の切除を順序付けるための方法を提供する。方法は、欠陥補正処方を提供するステップと、角膜に処方を課すための切除プロファイルを決定するステップと、角膜に切除プロファイルを課すためのレーザエネルギー切除の順序を決定するステップとを含む。切除プロファイルは、第１セグメントプロファイルと、第２セグメントプロファイルとを含む。第２セグメントプロファイルは、少なくとも１つの高次光学補正と対応する。決定された順序は、第２セグメントプロファイルに対応する切除を適用する前に、第１セグメントプロファイルに対応する切除を適用するステップを含む。
【００１２】
多くの実施形態において、眼に欠陥補正処方を課すための角膜の切除を順序付ける上述の方法は、１つ以上のステップおよび／または変形の追加を含む。例えば、方法は、第１セグメントプロファイルを表示する、第２セグメントプロファイルを表示する、および／または予測された最終角膜プロファイルを表示するステップをさらに含むことができる。レーザエネルギー切除の順序付けの決定は、順序の終了時で第２セグメントプロファイルに対応する切除を配置するステップを含むことができる。第２セグメントプロファイルは、ゼルニケ多項式を使用して特徴付けられてもよい。方法は、眼の光学収差の波面高度マップを提供するステップと、波面高度マップに応じて欠陥補正処方を決定するステップとをさらに含むことができる。欠陥補正処方の決定は、波面マップに対応する第１の複数の波面ゼルニケ係数を決定するステップと、欠陥補正処方に対応する第２の複数の波面ゼルニケ係数を選択するステップとを含むことができる。
【００１３】
別の局面において、角膜を有する眼の欠陥補正処方を課すためのシステムを提供する。システムは、眼の光学収差を測定するように構成される波面システムと、波面システムと連結されるプロセッサと、プロセッサと連結される眼修正アセンブリとを含む。プロセッサは、実行される時、プロセッサが、眼の欠陥補正処方を生成するように測定された収差を処理させ、欠陥補正処方に対応する切除プロファイルを決定させ、切除プロファイルを少なくとも第１セグメントプロファイルと第２セグメントプロファイルとに分割させ、角膜に切除プロファイルを課すようにレーザエネルギー切除の順序を決定させる、命令を含む有形媒体を含む。第２セグメントプロファイルは、角膜に少なくとも１つの高次光学補正を課すための切除に対応する。決定された順序は、第２セグメントプロファイルに対応する切除を適用する前に、第１セグメントプロファイルに対応する切除を適用するステップを含む。眼修正アセンブリは、角膜に切除プロファイルを課すように、決定された順序のレーザエネルギーを角膜に向かって方向付けるための切除レーザを含む。
【００１４】
多くの実施形態において、角膜を有する眼に欠陥補正処方を課すための上述のシステムは、１つ以上の追加の構成要素および／または追加の機能を含む。追加の構成要素は、プロセッサと連結されるディスプレイを含むことができる。追加の機能は、ａ）第１セグメントプロファイルおよび／または第２セグメントプロファイルを表示する、ｂ）切除順序の終了時で第２セグメントプロファイルに対応する切除を適用する、ｃ）予測された最終角膜プロファイルを表示する、およびｄ）ゼルニケ多項式を使用して第２セグメントプロファイルを特徴付けるステップを含むことができる。
【００１５】
別の局面において、角膜を有する眼の光学収差を治療するための方法を提供する。方法は、眼の欠陥補正処方を定義する第１の複数の波面ゼルニケ係数を提供するステップと、第１の複数の係数を少なくとも第１サブセットと第２サブセットとに分割するステップと、第１サブセットに対応する第１切除プロファイルを決定するステップと、第２サブセットに対応する第２切除プロファイルを決定するステップと、角膜のレーザエネルギー切除の順序を決定するステップと、欠陥補正処方を課すように、決定された順序のレーザエネルギーを角膜に向かって方向付けることによって、角膜を再形成するステップとを含む。第２サブセットは、高次係数を含む。決定された順序は、第２切除プロファイルに対応する切除を適用する前に、第１切除プロファイルに対応する切除を適用するステップを含む。
【００１６】
多くの実施形態において、角膜を有する眼の光学収差を治療するための上述の方法は、１つ以上のステップおよび／または変形の追加を含む。例えば、方法は、眼の光学収差の波面高度マップを生成するステップと、波面高度マップを近似する第２の複数の波面ゼルニケ係数を生成するステップと、第２の複数の係数に応じて第１の複数の係数を決定するステップとをさらに含むことができる。方法は、第１切除プロファイルまたは第２切除プロファイルのうちの少なくとも１つを表示するステップをさらに含むことができる。第２切除プロファイルに対応する切除は、順序の終了時で適用されてもよい。方法は、予測された最終角膜プロファイルを表示すステップをさらに含むことができる。
【００１７】
別の局面において、角膜を有する眼に欠陥補正処方を課すためのシステムを提供する。システムは、眼の光学収差を測定するように構成される収差測定システムと、収差測定システムと連結されるプロセッサと、プロセッサと連結される眼修正アセンブリとを含む。プロセッサは、実行される時、プロセッサに、眼の欠陥補正処方を生成するように測定された収差を処理させ、欠陥補正処方に対応するプロファイルを決定させ、プロファイルを少なくとも第１セグメントプロファイルと第２セグメントプロファイルとに分割させ、角膜にプロファイルを課すようにレーザエネルギーの順序を決定させる命令を含む有形媒体を含む。第２セグメントプロファイルは、角膜に少なくとも１つの高次光学補正を課すためのレーザ改変に対応する。決定された順序は、第２セグメントプロファイルに対応する改変を適用する前に第１セグメントプロファイルに対応する改変を適用するステップを含む。眼修正アセンブリは、角膜にプロファイルを課すために、決定された順序のレーザエネルギーを角膜に向かって方向付けるためのレーザを含む。
【００１８】
本発明の本質および利点を完全に理解するために、以下の詳細な説明および添付の図を参照されたい。本発明の他の局面、目的および利点は、以下の図および詳細な説明から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、多くの実施形態に従う、眼レーザ手術システムの斜視図である。
【図２】図２は、多くの実施形態に従う、コンピュータシステムを模式的に示す。
【図３Ａ】図３Ａは、多くの実施形態に従う、波面測定装置を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、多くの実施形態に従う、別の波面測定装置を示す。
【図４】図４は、ゼルニケ多項式の形状および関数関係を示す。
【図５】図５は、多くの実施形態に従う、角膜改変の順序を決定する方法を概略的に示すフローチャートである。
【図６】図６は、複雑な形状の局所領域での初期の角膜プロファイルと最終角膜プロファイルとを模式的に示す。
【図７】図７は、多くの実施形態に従う、角膜改変の順序を決定する別の方法を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（本発明の詳細な説明）
多くの実施形態において、１つ以上の高次光学収差の補正効果を上げる場合がある眼レーザ手術の終了時でまたは終了時付近で、高次収差に関連する改変を達成する選択された順序で角膜を改変するためのシステム、ソフトウエア、および方法が提供される。手技の終了時でまたは終了時付近で１つ以上の高次収差に関連する改変を実施することによって、少なくとも一部の場合において、不十分な補正の減少を補助する場合がある、１つ以上の光学補正を引き起こす能力が強化されてもよい。
【００２１】
多くの実施形態において、開示されるシステムおよび方法は、光学的角膜切除術（ＰＲＫ）、治療的角膜切除術（ＰＴＫ）、生体内角膜曲率形成術（ＬＡＳＩＫ）、角膜基質内再形成（例えば、フェムト秒レーザ等の基質内的収束レーザ）等、眼レーザ手術手技の精度および効果を強化してもよい。開示されるシステムおよび方法は、１つ以上の高次光学補正を課す能力の改善を提供することによって、光学精度の強化を実現してもよい。多くの実施形態において、開示されるシステムおよび方法は、病的な眼に欠陥補正処方を課すように、角膜に改変を適用するためのレーザを含む眼修正アセンブリを利用する。多くの実施形態において、欠陥補正処方は、少なくとも１つの高次光学補正を含む。多くの実施形態において、欠陥補正の処方は、測定される眼の光学収差に応じて識別され得る。多くの実施形態において、収差測定装置、例えば、波面測定装置は、眼の光学収差を測定するために使用され得る。
【００２２】
多くの実施形態において、開示されるシステムおよび方法は、既存のレーザシステム、収差測定装置（例えば、波面測定装置）、および他の光学測定デバイスでの使用のために容易に適合されてもよい。多くの実施形態において、欠陥補正処方は、角膜を改変することによって眼の角膜に課されてもよいため、定期的な眼の治療は、２０／２０視力閾値を超える。
【００２３】
実施形態は、主に、眼レーザ手術システムとの関連で説明されるが、開示されるシステムおよび方法は、眼鏡レンズ、眼内レンズ、コンタクトレンズ、角膜リングインプラント、膠原性角膜組織熱再造形等、代替の眼治療手技およびシステムで使用するために適合されてもよいことを理解されたい。
【００２４】
ここで図１を参照すると、多くの実施形態に従う、眼レーザ手術システム１０を示す。眼レーザ手術システム１０は、レーザビーム１４を生成するレーザ１２を備える。レーザ１２は、患者Ｐの眼Ｅにレーザビーム１４を方向付けるレーザ送出光学素子１６に光学的に連結される。送出光学支持構造（ここでは明確に示さず）は、レーザ１２を支持するフレーム１８から延びる。顕微鏡２０は、送出光学支持構造に載置される。顕微鏡は、眼の角膜を撮像するために使用されてもよい。
【００２５】
レーザ１２およびレーザ送出光学素子１６は、一般的に、コンピュータシステム２２の指示に従って患者Ｐの眼Ｅにレーザビーム１４を方向付ける。多くの実施形態において、コンピュータシステム２２は、時折、眼の屈折特性を改変するために角膜の所定の改変をもたらすように、レーザエネルギーのパルスに角膜の一部を曝すためにレーザビーム１４を選択的に調節する。
【００２６】
多くの実施形態において、角膜の所定の改変は順序付けられるため、１つ以上の高次補正を課すことに関連する改変は、例えば、低次補正等の他の補正を課すことに関連する改変後に達成される。手順の終了時でまたは終了時付近で、１つ以上の高次補正（例えば、１つ以上の眼の高次光学収差を治療するために課される１つ以上の高次補正）と関連する改変を実施することによって、修正された角膜における局所的に複雑な構成を達成する能力が強化されてもよい。そのような局所的に複雑な構成は、多くの実施形態において、１つ以上の高次光学補正が、角膜に関連しない高次光学収差を治療するために課される時、１つ以上の高次光学補正を課すように使用されてもよい。
【００２７】
多くの実施形態において、レーザ１２およびレーザ送出光学システム１６の双方は、コンピュータシステムがレーザパルスのパターンに影響を与え（光学的に修正し）ながら、所望の改変プロセスをもたらすように、コンピュータシステム２２で調整される。パルスのパターンは、治療表の形態で、有形媒体２９の機械読取可能データで要約されてもよく、治療表は、監視フィードバックシステムから提供されるリアルタイムフィードバックデータに応じて、自動撮像解析システムからコンピュータシステム２２に入力される（またはシステムオペレータによってプロセッサに手動で入力される）フィードバックに従って調節されてもよい。コンピュータシステム２２を含むレーザ治療システム１０は、フィードバックに応じて、治療を継続および／または終了してもよく、任意に、少なくとも部分的にフィードバックに基づく考案された治療も修正してもよい。
【００２８】
多くの実施形態において、レーザ１２は、例えば、約１９３ｎｍの波長を有するレーザ光のパルスを生成するアルゴンフッ素レーザ等のエキシマレーザを含む。多くの実施形態において、レーザ１２は、レーザ送出光学素子１６を介して送出される、患者の眼でフィードバック安定化フルエンスを提供するように構成される。多くの実施形態において、例えば、角膜組織を調整可能に切除するように、または隣接するおよび／もしくは下層の眼の組織に重大な損傷を引き起こさずに角膜を改変するように適応される、例えば、代替の紫外線もしくは赤外線源等、代替のレーザエネルギー源が、使用されてもよい。エキシマレーザは、本明細書で開示される多く実施形態においてレーザビームの実例源であるが、多くの実施形態において、当該分野で既知のものを含む他のレーザが、角膜の切除または改変に使用されてもよい。
【００２９】
当該分野の当事者により理解されるように、追加の構成要素およびサブシステムが、レーザシステム１０に含まれてもよい。その開示が本明細書に参考として援用される、米国特許第５，６４６，７９１号に説明されるように、例えば、空間および／または時間積分器が、レーザビーム内のエネルギー分布を調整するために含まれてもよい。切除排出器／フィルタおよびレーザ手術システムの他の補助的構成要素も使用され得る。
【００３０】
図２は、多くの実施形態に従う、レーザ手術システム１０で使用されてもよい、例示的なコンピュータシステム２２の簡単なブロック図である。コンピュータシステム２２は、通常は、バスサブシステム５４を介して、多数の周辺機器と通信してもよい少なくとも１つのプロセッサ５２を備える。多くの実施形態において、これらの周辺機器は、メモリサブシステム５８およびファイル記憶サブシステム６０を備える記憶サブシステム５６と、ユーザインターフェース入力デバイス６２と、ユーザインターフェース出力デバイス６４と、ネットワークインターフェースサブシステム６６とを含む。ネットワークインターフェースサブシステム６６は、波面測定システム３０等の外部ネットワーク６８および／または他のデバイスへのインターフェースを提供する（図３Ａに示す）。
【００３１】
多くの実施形態において、ユーザインターフェース入力デバイス６２は、広範な既知の入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、またはグラフィックスタブレット等のポインタデバイス、スキャナ、１つ以上のフットペダル、ジョイスティック、ディスプレイに組み込まれるタッチスクリーン、音声認識システム、マイクロホン、および他種の入力デバイス等の音声入力デバイス）のいずれかを含むことができる。多くの実施形態において、ユーザ入力デバイス６２は、本明細書で開示される方法のいずれかを利用する有形記憶媒体２９からコンピュータ実行可能コードをダウンロードするために使用されてもよい。一般的に、「入力デバイス」という用語の使用は、コンピュータシステム２２に情報を入力するための、様々な従来デバイスおよび専有デバイスならびに手段を含むことが意図される。
【００３２】
多くの実施形態において、ユーザインターフェース出力デバイス６４は、ディスプレイサブシステム、プリンタ、ファックス機、音声出力デバイス等の非視覚ディスプレイを含んでもよい。ディスプレイサブシステムは、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラットパネルデバイス、プロジェクションデバイス等であってもよい。ディスプレイサブシステムは、音声出力デバイスを介して等、非視覚ディスプレイも提供してもよい。概して、「出力デバイス」という用語の使用は、ユーザにコンピュータシステム２２から情報を出力するための、様々な従来デバイスおよび専有デバイスならびに手段を含むことが意図される。
【００３３】
多くの実施形態において、記憶サブシステム５６は、実施形態の機能性を提供する基本プログラミングおよびデータ構造を記憶する。例えば、多くの実施形態において、本明細書で説明されるように、方法の機能性を実行するデータベースおよびモジュールは、記憶サブシステム５６に記憶される。多くの実施形態において、これらのソフトウエアモジュールは、プロセッサ５２によって実行される。分散型環境において、ソフトウエアモジュールは、複数のコンピュータシステム上に記憶され、複数のコンピュータシステムのプロセッサによって実行されてもよい。多くの実施形態において、記憶サブシステム５６は、メモリサブシステム５８と、ファイル記憶サブシステム６０とを含む。
【００３４】
多くの実施形態において、メモリサブシステム５８は、例えば、プログラム実行中の命令およびデータの記憶用のメインランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７０および固定命令が記憶される読出し専用メモリ（ＲＯＭ）７２等、数多くのメモリを含む。多くの実施形態において、ファイル記憶サブシステム６０は、プログラムおよびデータファイル用の永続的（不揮発性）記憶を提供し、任意に、波面センサデータ、波面勾配、波面高度マップ、治療マップ、および／またはレーザ治療表を統合してもよい有形記憶媒体２９（図１に示す）を含んでもよい。ファイル記憶サブシステム６０は、ハードディスクドライブ、付随するリムーバブル媒体を伴うフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトデジタル読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）ドライブ、光ドライブ、ＤＶＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、固体リムーバブルメモリ、および／もしくは他のリムーバブル媒体カートリッジまたはディスクを含んでもよい。１つ以上のドライブは、コンピュータシステム２２と連結される他のコンピュータに、遠隔位置で位置してもよい。多くの実施形態において、機能性を実行するモジュールは、ファイル記憶サブシステム６０によって記憶されてもよい。
【００３５】
バスサブシステム５４は、コンピュータシステム２２の様々な構成要素およびサブシステムを意図するように相互に通信させる機構を提供する。コンピュータシステム２２の様々なサブシステムおよび構成要素は、物理的位置が同じである必要はなく、分散したネットワーク内で様々な位置に分散されてもよい。バスサブシステム５４は、単一バスとして概略的に示されるが、バスサブシステムの代替実施形態は、複数のバスを利用してもよい。
【００３６】
コンピュータシステム２２は、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、ワークステーション、コンピュータターミナル、ネットワークコンピュータ、波面測定装置またはレーザ手術システムの制御システム、本体装置、または任意の他のデータ処理システムを含む、様々な種類であってもよい。コンピュータおよびネットワークの本質の変化のため、図２に示すコンピュータシステム２２の説明は、本発明の実施形態を示す目的のための、単に、特定の実施例である。図２に示すコンピュータシステムより多くのまたは少ない構成要素を有する、他の多くのコンピュータシステム２２の構成が可能である。
【００３７】
多くの実施形態において、例えば、波面測定装置等の収差測定装置は、眼に存在する光学収差を評価するために使用される。波面測定装置は、光の波面が、角膜および水晶体等の、様々な眼の屈折または収束構成要素を通過する進路を測定することで作動する。アプローチの１つにおいて、細い光のビームは、眼の網膜に対して方向付けられ、その反射は眼から発生する。理想的な眼の場合、発生する反射は、均一で平行な光のビームで構成されている。しかしながら、理想的でない眼の場合、発生する反射は、眼全体にわたる様々な光学収差のため、非平行な光のビームで構成されている。波面測定装置の一部は、各勾配が、発生する反射の特定の領域が理想的な平行経路からどのくらい外れているかを示唆する、収集した測定または勾配を提供するように、レンズアレイおよび付属のセンサを使用する。測定された勾配は、次いで、測定された勾配と同一の勾配を有する波面高度マップを決定するために使用されてもよい。波面高度マップは、眼の光学収差のグラフ表示であり、角膜の前面の切除を介する角膜改変に関して、光学収差を補正するために除去されなければならない切除プロファイルと密接に相関する。
【００３８】
ここで、図３Ａを参照すると、波面測定装置３０の一実施形態を簡単な形態で概略的に示す。非常に一般的な用語において、波面測定装置３０は、患者の眼を出射する光の局部傾斜を感知するように構成される。Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ原理に基づくデバイスは、一般的に、通常は眼の瞳孔の出口である開口部に対して光の均一性をサンプリングするための小型レンズアレイを含む。その後、出射した光の局部傾斜は、波面表面またはマップを再構成するために分析される。
【００３９】
より具体的には、波面測定装置３０は、網膜Ｒの表面に像４４を形成するように、眼Ｅの視覚組織３４を通して源像を投射するレーザ等の像源３２を含む。網膜Ｒからの像は、眼の光学系（例えば、視覚組織３４）によって伝達され、システム光学素子３７により波面センサ３６上に映し出される。波面センサ３６は、視覚組織３４における光学誤差の測定、および多くの実施形態において、欠陥補正処方の決定のために、コンピュータシステム２２’にシグナルを伝達する。コンピュータ２２’は、図１および２に示すコンピュータシステム２２と同様の、または類似するハードウエアを含んでもよい。コンピュータシステム２２’は、レーザ手術システム１０を方向付けるコンピュータシステム２２、もしくは波面測定装置３０のコンピュータシステム２２、２２’の一部または全てと通信してもよく、レーザ手術システム１０は、組み合わせられるか、または独立していてもよい。所望する場合、波面センサ３６からのデータは、有形媒体２９を介して、入力／出力ポートを介して、イントラネットまたはインターネット等のネットワーク接続６６を介して等、レーザコンピュータシステム２２に伝達されてもよい。
【００４０】
波面センサ３６は、概して、小型レンズアレイ３８および撮像センサ４０を備える。網膜Ｒからの像が視覚組織３４を通して伝達され、波面センサ３６上に映し出されると、小型レンズアレイ３８は、伝達された像を小ビーム４２のアレイに分け、（システムの他の光学構成要素と組み合わせて）センサ４０の表面に分けられた小ビーム４２を映し出す。センサ４０は、通常は、電荷結合素子（「ＣＣＤ」）を備え、関連する視覚組織３４の領域の特性を決定するために使用され得る、これらの個々の小ビームの特性を感知する。特に、像４４が光の点または小さなスポットを含む時、小ビームにより映し出される伝達されたスポットの位置は、直接的に、関連する視覚組織の領域を通して伝達される光の局部勾配を示すことができる。
【００４１】
眼Ｅは、概して、前配向ＡＮＴと後配向ＰＯＳとを画定する。像源３２  は、概して、図３Ａに示すように、網膜Ｒ上に視覚組織３４を通して後方向に像を投射する。視覚組織３４は、波面センサ３６に向かって前方向に、網膜から像４４を伝達する。視覚組織３４を通して伝達された像４４は、眼の光学系のあらゆる不完全さによって歪む場合がある。任意に、像源投射光学素子４６は、像４４のあらゆる歪みを軽減するように構成される、または適応されてもよい。
【００４２】
実施形態の一部において、像源光学素子４６は、視覚組織３４の球形および／または円筒形誤差を補うために低次光学誤差を低減してもよい。視覚組織の高次光学誤差も、変形可能鏡（以下に説明する）等の適応型光学素子の使用を通して補われてもよい。網膜Ｒの像４４としての点または小さいスポットを画定するように選択される像源３２の使用は、波面センサ３６によって提供されるデータ分析を容易にする場合がある。像４４の歪みは、視覚組織の中心部が周辺部より光学誤差を起こす傾向にあるため、瞳孔５０より小さい視覚組織３４の中心域４８を通して源像を伝達することによって制限されてもよい。特定の像源構造に関わらず、網膜Ｒ上に明確に画定され、正確に形成される像４４を有することは、一般的に、有益である。
【００４３】
実施形態の一部において、測定された波面データは、コンピュータ読取可能媒体２９、またはＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋセンサ像の像スポット分析から得たｘおよびｙ波面勾配値を含む２つの個別のアレイで、波面センサシステム３０のメモリに記憶されてもよく、加えて、瞳孔カメラ５１（図３Ａ）像によって測定される時、ｘおよびｙ瞳孔の中心は、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ小型レンズアレイの中心から偏る。そのような情報は、眼の波面の全ての入手可能な情報を含み、眼の波面または任意の部分を再構成するのに十分である。そのような実施形態において、１回以上、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ像を再処理する必要はなく、勾配アレイを記憶するために必要なデータスペースは、大きくない。例えば、直径８ｍｍの瞳孔の像を収容するためには、２０ｘ２０サイズ（すなわち、４００要素）が、多くの場合、十分である。理解されるように、他の実施形態において、波面データは、単一アレイまたは複数のアレイで、波面センサシステムのメモリに記憶されてもよい。
【００４４】
多くの実施形態の方法は、概して、像４４の感知に関して説明されるが、一連の波面センサデータ読取が実行されてもよいことを理解されたい。例えば、時系列の波面データ読取は、眼球組織切除のより正確な全面的決定の提供を補助してもよい。眼球組織は、経時的に形状が変化するため、複数の時間的に離れた波面センサ測定は、屈折補正手技の基礎としての光学特性の単一断片の依存を避けることができる。またさらに、構成、位置、および／または配向が異なる眼を伴う眼の波面センサデータを取る等の、代替が利用可能である。例えば、その開示全体が本明細書に参考として援用される、米国特許第６，００４，３１３号に説明されるように、患者は、時折、固定標的に焦点を合わせることによって、波面測定装置３０との眼の整合性の維持を補助する。本参照に説明されるような固定標的の位置を変化させることによって、眼が変化する距離および／または角度で視野を映し出すように順応する、または適応する間、眼の光学特性が決定されてもよい。
【００４５】
眼の光学軸の位置は、瞳孔カメラ５１から提供されるデータを参照することによって確認されてもよい。多くの実施形態において、瞳孔カメラ５１は、視覚組織に対する波面センサデータの位置合わせのために瞳孔の位置を決定するように、瞳孔５０を映し出す。
【００４６】
波面測定装置の代替的実施形態を図３Ｂに示す。図３Ｂの装置の主要構成要素は、図３Ａと類似する。加えて、図３Ｂは、変形可能鏡の形態で、適応型光学要素５３を含む。源像は、網膜Ｒへの伝達中に変形可能鏡５３から反射し、変形可能鏡も、網膜Ｒと像センサ４０との間に伝達された像を形成するために使用される光路に沿う。変形可能鏡５３は、網膜上に形成される像の歪み、または網膜上に形成される像で形成される後続の像の歪みを制限するように、コンピュータシステム２２’によって調節可能に変形されてもよく、得られる波面データの正確性を強化してもよい。図３Ｂの装置の構造および使用は、米国特許第６，０９５，６５１号により詳細に説明されており、その開示全体が本明細書に参考として援用される。
【００４７】
多くの実施形態において、眼を測定するための波面測定装置の構成要素は、ＶＩＳＸ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ  ｏｆ  Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能なＶＩＳＸ  ＷａｖｅＳｃａｎ（登録商標）の要素を含む。多くの実施形態において、波面測定システムは、上述のように、変形可能鏡を備えるＷａｖｅＳｃａｎ（登録商標）を含む。波面測定システムの代替実施形態は、米国特許第６，２７１，９１５号に説明されており、その開示全体が本明細書に参考として援用される。
【００４８】
波面高度マップは、様々な手段で、光学勾配データから作製されてもよいが、１つ以上のゼルニケ多項式の組み合わせに勾配データを適合する手段としての波面高度マップの作製は、通常使用されるアプローチの１つである。ゼルニケ多項式は、波面高度マップをモデル化するための数学的級数展開式の特に有効な形態を表す。図４は、ゼルニケ多項式のサブセットの形態を示し、任意の次数および度数に対する基準化された半径および角度の関数であるゼルニケ関数関係を提供する。多くの実施形態において、項０から６次または０から１０次までを含む、ゼルニケ多項式のセットが使用される。各ゼルニケ多項式Ｚｎに対する係数ａｎは、例えば、標準的な最小二乗適合法を使用して決定されてもよい。特に、使用されるゼルニケ多項式係数の数は、制限されてもよい（例えば、約２８係数）。
【００４９】
ゼルニケ係数のアレイが決定される時、波面高度マップが作製されてもよい。それらの係数によるゼルニケ多項式の基準化および基準化されたゼルニケ多項式の総計は、波面高度マップが算出されることを可能にし、場合によって、非常に正確に波面高度マップを再構成してもよい。
【００５０】
ゼルニケ多項式の手段による波面高度マップ再構成のさらなる利点は、焦点ずれおよび近視または遠視のゼルニケ多項式（ｎ＝２、ｆ＝０）の間、ならびに乱視のゼルニケ多項式形態（ｎ＝２、ｆ＝±２）間の一致に関する。焦点ずれおよび乱視の低次収差は、通常の眼に存在する大多数の光学誤差の原因となる。
【００５１】
しかしながら、高次ゼルニケ多項式に対応する高次収差は、顕著に存在し、夜間の視力低下、グレア、ハロー、かすみ、星型模様、複視等の視覚誤差と関係する。従って、改善された視覚補正は、高次収差の改善された補正の手段によって得られてもよい。
【００５２】
ここで図５を参照すると、多くの実施形態に従う、角膜のレーザ改変を決定するための方法８０を示す。理解されるように、示される方法は、ステップの順序または示される特定のステップに制限されず、より多くのステップまたはより少ないステップ等、方法に様々な修正がなされてもよい。示される方法は、プロセッサおよびプロセッサに連結されるメモリを含むシステムによって実行され得る。メモリは、方法のステップを実行するための命令およびアルゴリズムを有する複数のモジュールを記憶するように構成され得る。
【００５３】
波面センサ（例えば、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋセンサ）を含む波面測定システムは、眼の視覚組織の１つ以上のセンサ変位マップ（例えば、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ変位マップ）を得るように使用されてもよい。センサ変位マップ８２は、眼の視覚組織を通して像を伝達することによって得られてもよい。上述のように、波面センサからのデータは、後に眼を出射し、波面センサによって取り込まれる、反射した光を発生する網膜上の光の小さいスポットまたは点を照らすことによって生成されてもよい。波面センサからのデータは、光学勾配または勾配マップ８４のアレイを産生するように使用されてもよい。光学勾配データは、次いで、上述のように、ゼルニケ多項式８６，  ８８の組み合わせとして表面をモデル化することによって等、光学勾配データを用いて等高線一致で数学的に表面を再構成することによって光学表面または波面高度マップ９０を作製するように使用されてもよい。
【００５４】
ステップ９２において、欠陥補正処方が同定または提供される。多くの実施形態において、１つ以上の波面高度マップ９０は、１つ以上の波面高度マップ９０によって反射される眼の光学収差を少なくとも部分的に補正する、欠陥補正処方を同定するために使用されてもよい。多くの実施形態において、欠陥補正処方は、対応する２つ以上の不連続光学収差の治療のために２つ以上の不連続補正を選択することによって同定されてもよい。２つ以上の不連続補正は、対応する１つ以上の高次収差の治療のために１つ以上の高次補正を含むことができる。多くの実施形態において、２つ以上の不連続補正は、１つ以上の波面高度マップに対応する波面ゼルニケ係数に応じて選択されてもよい。
【００５５】
多くの実施形態において、欠陥補正処方は、代替手段で同定され得る。例えば、以前同定された欠陥補正処方は、単に、開始点として提供され得る。欠陥補正処方は、例えば、米国特許第６，２８０，４３５号、第６，６６３，６１９号、第７，２６１，４１２号、第７，２９３，８７３号、第７，３２０，５１７号、第７，３８７，３８７号、第７，４１３，５６６号、第７，４３４，９３６号、第７，４７５，９８６号、第７，４７８，９０７号、および米国特許出願第２００４／００５４３５６Ａ１号、ＵＳ第２００５／０２６１７５２Ａ１号、第２００８／０２９１３９５Ａ１号、第２００９／００００６２８Ａ１号、ならびに第２００９／００３６９８１Ａ１号を含む、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された数多くの特許、特許公開、および特許出願に説明される方法を使用しても同定されてもよく、その開示全体が参考として本明細書に援用される。
【００５６】
欠陥補正処方が同定されると、欠陥補正処方からの１つ以上の高次補正が選択される（ステップ９４）。１つ以上の高次補正が選択されるため、１つ以上の高次補正を課すように対応する改変は、レーザ視力補正手技の最終段階中に達成されてもよい。以下により詳細に説明されるように、手技の終了時まで高次収差の補正を保留することは、最終角膜に所望する局所的に複雑な構成を達成するための能力を向上する場合がある。
【００５７】
ステップ９６において、選択された１つ以上の高次補正は、分割された欠陥補正処方に対応するセグメント波面高度マップを構築し、評価するために使用されてもよい。セグメント波面高度マップは、測定された眼の光学収差を定義する波面高度マップに類似するが、セグメント波面高度マップが、改変手技のセグメント中に眼に課すために選択される光学補正を定義するという点で異なる。選択された高次補正（ステップ９４で選択される）は、セグメント波面高度マップのうちの１つを構築するために使用されてもよい。選択された高次補正は、選択された高次補正前に適用するための候補補正に対応する、１つ以上のセグメント波面高度マップを定義するために使用される、欠陥補正処方および残りの欠陥補正から取り去られてもよい。上述のように、波面高度マップは、対応する改変プロファイルと密接に相関するため（少なくとも、角膜の表面の切除を介する改変に関して）、これらの波面高度マップは、対応する改変プロファイルを解明するように評価されてもよい。例えば、これらの高度マップは、選択された欠陥補正処方の分割が、後の改変順序で局所的に複雑な構成を伴う改変プロファイルセグメントを課す対応する改変プロファイルセグメントになる可能性があるかどうかを決定するために評価され得る。さらに、これらのセグメント波面高度マップの検討は、改変手技の対応するセグメント中の標的角膜改変の定義を含む、関連するセグメント治療マップ（ステップ９８で構築および評価される）の予見を提供するように達成されてもよい。この時点で、治療専門家は、治療順序において、特定の補正を異なる点に再割り付けする、または例えば、２つ以上のセグメント間の特定のゼルニケ係数を配分することによって、セグメント間の補正を分割することさえも決定してもよい。
【００５８】
セグメント波面高度マップの作製（ステップ９６）の追加部分は、セグメント波面高度マップの順序のそれぞれが、許容可能な改変セグメントとなるかを確認するステップに関与する。例えば、多くの実施形態において、改変は、角膜の前面の切除を達成するステップを含む。セグメント波面高度マップの順序のそれぞれは、対応する切除形状が、そのセグメント後に達成されたまま切除の形状を超えないことを確実にするために確認されてもよい。例えば、第１セグメント高度マップに関連する切除形状は、除去される全切除形状を局所的に超えることができない。同様に、第２セグメントの切除形状は、第１セグメント高度マップに関連する切除形状の除去後、除去される残りの切除形状を局所的に超えることができない。セグメント切除形状が局所的に超える場合、残りの切除形状は、セグメントの局所的に過剰な部分を後のセグメントに再割り当てすることによって、またはセグメントのあらゆる局所的に過剰な部分を排除するために収差の割り当てを調節することによって等、分割に対して適切な調節が必要である。切除形状は、関連するセグメント波面高度マップと密接に相関するため、この確認は、欠陥補正処方（ステップ９２から）とセグメント波面高度マップとの間の適切な比較手段によってなされてもよい。セグメントの類似した確認は、改変が他の方法によって課される時も、達成されてもよい。
【００５９】
セグメント波面高度マップが作製された後、セグメント治療マップが構築されてもよい。例えば、角膜の表面の切除を含む多くの実施形態において、セグメント波面高度マップおよびその対応する補正切除形状間の変換は、ｎを角膜の屈折係数１．３７７として、１／（ｎ−１）で波面高度を乗算することによって得られる切除形状と主に直線性を有すると見なされてもよい。この時点で、治療専門家は、治療順序において、特定の補正を異なる点に再割り付けする、または上述のように、２つ以上のセグメント間の特定のゼルニケ係数を配分することによって行われるように、セグメント間の補正を分割することさえも決定してもよい。
【００６０】
少なくとも一部の場合において、例えば、角膜の前面の切除に関与する場合において、眼レーザ手術後に残る角膜のプロファイルの所望の形状は、均一に平滑されない場合があるが、代わりに、レンズ等の眼球系の他の場所で実際に生じる、高次収差の治療において局所的に複雑な形状の領域を含む場合がある。そのような局所的に複雑な形状１１０の領域は、対応する初期の角膜プロファイル１１４に重ねられる最終角膜プロファイル１１２を示す、図６に示される。初期の角膜プロファイル１１４および最終角膜プロファイル１１２間の差異は、切除手技中に除去された実質の厚さを表す。示される最終角膜プロファイルは、レンズ等、眼の他の場所で生じる場合がある高次収差を補正するための機能である、局所的に複雑な形状の領域を含む。特に、全切除の厚みが、切除の結果として生じる平滑量を増大する場合がある、局所的に複雑な形状の寸法に対して顕著な場合、所望の局所的に複雑な形状を達成するための能力は、手技の終了時まで局所的に複雑な形状に関連する切除を保留することによって強化されてもよい。
【００６１】
補正の標的となるあらゆる特定のセットの収差において、予測された最終角膜をさらに構築し、評価することは有用である（図５において、ステップ１００）。例えば、角膜の前面の切除に関与する多くの実施形態において、全てのセグメント治療マップを組み合わせ、対応する切除プロファイルを角膜の開始形状から取り去ることによって、予測された最終角膜が得られてもよい。最終角膜プロファイルの評価は、１つ以上の高次補正が最終角膜プロファイルの局所的に複雑な形状と対応し、これによって、切除手技の後者のセグメントで介入するそのような高次補正候補になる点で、有益な情報を提供してもよい。加えて、推定された最終角膜プロファイルの評価は、得られた予測された最終角膜形状に対する欠陥補正処方を介して、どの収差を補正するかの釣り合いを取るための能力を提供するように、全体的な手技において、特定の補正または特定の補正の一部の介入または除外をもたらしてもよい。
【００６２】
選択された治療セグメント中の収差の良好な割り当てが得られると、プロセスは、対応するセグメントレーザ治療表（ステップ１０６）の式で進められる。セグメントレーザ治療表は、例えば、一連のパルスにおける各レーザビームの眼に対するレーザビームの位置（例えば、基質内的に収束されたレーザの場合において、水平、垂直、および厚さ）等、レーザビームパルスのパラメータを含んでもよい。角膜の前方の切除に関与する多くの実施形態において、ビームの直径は、例えば、約０．６５ｍｍ〜６．５ｍｍ等、治療中に変動してもよい。セグメントレーザ治療表は、数百パルスから５，０００またはそれ以上の間のパルスを含んでもよく、レーザビームの数は、除去ならびに／または改変された物質量、およびセグメントレーザ治療表によって利用されるレーザビームの直径によって変動してもよい。セグメントレーザ治療表は、任意に、局所加熱を避け、治療プログラムが中断される等の場合の不規則な切除を最小にするように等、個々のパルスを選別することによって最適化されてもよい。眼は、その後、（例えば、角膜の前面の切除を介して、角膜の基質内再形成を介して等）セグメントレーザ治療表に従い、改変されてもよい。
【００６３】
多くの実施形態において、セグメントレーザ治療表は、様々な代替機構を使用して所望の改変を生成するように、レーザビームを調節してもよい。レーザビームは、１つ以上の可変開口部を使用して、選択的に制限されてもよい。可変虹彩および可変幅スリットを有する例示的な可変開口部システムは、米国特許第５，７１３，８９２号に説明されており、その開示全体が本明細書に参考として援用される。レーザビームも、米国特許第５，６８３，３７９号、第６，２０３，５３９号、ならびに第６，３４７，５４９号に説明されるように、サイズおよび眼の軸からのレーザ点のオフセットの変動によって調整されてもよく、その開示全体が本明細書に参考として援用される。
【００６４】
例えば、米国特許第４，６６５，９１３号（その開示全体が本明細書に参考として援用される）に説明されるように、眼の表面上のレーザビームの走査ならびにパルスの数および／または各位置での滞在時間の調整、１９９５年６月６日に出願された米国特許出願第０８／４６８，８９８号（その開示全体が本明細書に参考として援用される）ように、角膜上のビーム入射のプロファイルが変動するように、レーザビームの光路でのマスクの使用、可変サイズのビーム（通常は、可変幅スリットおよび／または可変直径虹彩絞りによって調整される）が角膜を横切って走査されるハイブリッドプロファイル走査システム、角膜の基質内フェムト秒再形成等を含む、なおさらなる代替が可能である。
【００６５】
角膜前面の切除のセグメントレーザ治療表を作製するための例示的方法およびシステムの１つは、「Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｓｐｏｔ  Ｌｏｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｅｙｅ  Ｓｕｒｇｅｒｙ」という表題の米国特許第６，６７３，０６２号に説明され、その開示全体が本明細書に参考として援用される。
【００６６】
ここで図７を参照すると、多くの実施形態に従う、角膜のレーザ改変を決定するための方法１２０が示される。示すように、勾配マップ１２４からの波面高度マップ１２８の作製は、米国特許第７，１６８，８０７号ならびに第７，１７５，２７８号に説明されるように、フーリエ変換１２６を使用した一体化の手段によって、代替的に達成されてもよく、その開示全体が本明細書に参考として援用される。上述の参照特許に説明されるように、フーリエ変換１２６を使用した一体化の手段による波面高度マップ１２８の構築は、ゼルニケ多項式の適合の手段による再構築と比較して、速度および／または正確性の向上の利点を提供してもよい。
【００６７】
レーザ治療手技の順序の後続の分割中の可能性のある使用のために、ゼルニケ多項式係数は、最小二乗適合法等、既知の方法によって決定されてもよい（ステップ１３０）。代替的に、波面高度マップ１２８が、フーリエ変換１２６を使用する一体化の手段によって決定された場合、ゼルニケ多項式係数は、「Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ  Ｚｅｒｎｉｋｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ  ｆｒｏｍ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ」という表題の米国特許第７，３３１，６７４号に説明される方法を使用して、フーリエ係数から直接算出されてもよく、その開示全体が本明細書に参考として援用される。ゼルニケ多項式の決定は、特定の波面高度マップをもたらす構成収差を特徴付けるための便利な手段を提供してもよい。
【００６８】
図７のステップ１３４は、補正の分離において、図５の類似するステップとは異なるアプローチを使用する。図５のプロセスにおいて、波面高度マップ９０は、不連続ゼルニケ係数の組み合わせによって作製される。欠陥補正処方９２、１３２は、不連続ゼルニケ係数の組み合わせに対応する収差の補正に制限されないが、多くの実施形態において、そのような組み合わせに対応してもよい。結果として、図５の分割プロセスは、１つ以上の高次補正が、１つ以上の不連続ゼルニケ係数と対応する場合に使用されてもよい。反対に、図７の分離プロセスは、改変手技の最終セグメント中に課す１つ以上の高次補正が、１つ以上の不連続ゼルニケ係数に対応する必要がない、欠陥補正処方の分離に向かって方向付けされる。例えば、フーリエ変換を介して構築される波面高度マップに応じて同定される欠陥補正処方において、欠陥補正処方は、不連続ゼルニケ係数の組み合わせに完全に一致しない、高次補正を含んでもよい。図７の分離プロセスは、図５のプロセスに提供されるように、最終セグメントに含まれるための高次補正の選択とは対照的に、最終セグメントから除外するための低次補正を選択することによって、そのような状況に取り組むことができる。
【００６９】
最終セグメント波面高度マップは、欠陥補正処方から低次補正を取り去ることによって、欠陥補正処方から構築されてもよい。本アプローチは、不連続ゼルニケ係数の正確な組み合わせでない欠陥補正処方と、不連続ゼルニケ係数の正確な組み合わせである対応する欠陥補正処方との間に存在するであろうあらゆる差分補正を、最終セグメントに含む利点を有する。上の決定されたゼルニケ係数の使用は、欠陥補正処方を低次および高次補正へ分離する一手段を提供するが、代替のアプローチが使用されてもよい。上述の差異を超えて、図７に示される残りのプロセスは、図５に関する上述のプロセスと対応する。
【００７０】
本明細書に説明する実施例および実施形態は、例示目的であり、それを考慮する様々な修正および変更が、当業者に示唆され、本出願の精神ならびに範囲、および付属の特許請求の範囲内に含まれることを理解されたい。多くの異なる組み合わせが可能であり、そのような組み合わせは本発明の一部であると考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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