(57)【要約】  画像化誘導型ドッキング・システムは、画像化される眼ターゲットの傾斜と位置とを分離し、これらを手術医のために反復して提示する。ドッキング・システムは、患者の眼の一部を画像化するための眼科用画像化システムと、眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すための画像プロセッサと、割り出された位置及び向きに基づいて眼のドッキングを誘導するための、眼科用画像化システムにカップリングされた誘導システムとを含むことができる。いくつかの実施形では、画像化システムは内部眼構造の向きを割り出すために内部眼構造を画像化し、ビデオ画像化システムは、前面眼構造の位置を割り出すために前面眼構造をビデオ画像化する。割り出された向き及び位置を手術医のために表示することができる。例えば水晶体嚢内にＩＯＬを配置してセンタリングすることを含む、眼科処置の整合をこの画像化能力によって支援することもできる。
2014525286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像プロセッサを含む眼科用画像化システムと、
前記眼科用画像化システムにカップリングされた誘導システムと
を含む眼科用ドッキング・システムであって、
前記眼科用画像化システムは、患者の眼の一部を画像化するように構成されており、
前記画像プロセッサは、前記画像を分析することによって前記眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すように構成されており、
前記誘導システムは、前記割り出された位置及び向きに基づいて眼のドッキングを誘導するように構成されている、眼科用ドッキング・システム。
【請求項２】
前記眼科用画像化システムは、時間領域光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）システム、周波数領域ＯＣＴシステム、分光計ベースのＯＣＴシステム、超音波ベースのシステム、顕微鏡ベースのシステム、電子画像化システム、デジタル画像化システム、プルキニエ画像化システム、構造照明システム、スリットランプ・システム、及びシャインプフルーク画像化システムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項３】
前記眼科用画像化システムは走査画像化システムを含み、
前記走査画像化システムは、円弧、線、ループ、円、楕円、星、反復形体を有する線、二次元パターン及び二次元メッシュのうちの少なくとも１つの点に画像化ビームを指向することによって走査を実施し、且つ前記走査の点において所定の深度範囲内で前記眼の画像化される部分を画像化するように構成されている、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項４】
前記眼の画像化される部分は、水晶体嚢、水晶体前嚢層、水晶体後嚢層、水晶体ターゲット領域、水晶体、核、角膜輪部、虹彩、瞳孔、角膜内皮、及び角膜上皮のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項５】
前記眼の画像化される部分は、前記眼の水晶体の画像化される部分を含み、
前記眼科用画像化システムは、前記水晶体の前嚢層の走査画像及び前記水晶体の後嚢層の走査画像を前記画像内において認識するために画像認識プロセスを実施するように構成されている、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項６】
前記画像プロセッサは、前記水晶体の位置及び向きを割り出すために前記水晶体の幾何学的モデルを使用することによって、前記認識された層の前記走査画像を分析するように構成されている、請求項５に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項７】
前記画像プロセッサは、前記前嚢層の走査画像の前位相及び前振幅、並びに前記後嚢層の走査画像の後位相及び後振幅を割り出し、前記前位相、前記前振幅、前記後位相、及び前記後振幅から前記水晶体の位置及び向きを割り出すように構成されている、請求項５に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項８】
前記画像プロセッサは、前記前嚢層の前最大深度及び前最小深度、並びに前記後嚢層の後最大深度及び後最小深度を走査変数に沿って割り出し、前記前最大深度、前記前最小深度、前記後最大深度、及び前記後最小深度から前記水晶体の位置及び向きを割り出すように構成されている、請求項５に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項９】
前記誘導システムはディスプレイ・ユニットを含み、
前記誘導システムは、前記ディスプレイ・ユニット上に、前記眼の画像化される部分の割り出された位置に基づく位置誤整合インジケータと、前記眼の画像化される部分の割り出された向きに基づく向き誤整合インジケータとを表示するように構成されている、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１０】
前記位置誤整合インジケータは、前記眼の画像化される部分の割り出された位置に基づく眼位置インジケータと、当該眼科用ドッキング・システムの位置基準とを含み、
当該眼科用ドッキング・システムのオペレータは、前記眼位置インジケータと前記位置基準とを整合させることにより、眼位置誤整合を低減することができ、
前記向き誤整合インジケータは、前記眼の画像化される部分の割り出された向きに基づく眼向きインジケータと、当該眼科用ドッキング・システムの向き基準とを含み、
当該眼科用ドッキング・システムのオペレータは、前記眼向きインジケータと前記向き基準とを整合させることにより、眼向き誤整合を低減することができる、請求項９に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１１】
前記眼科用誘導システムは、当該眼科用ドッキング・システムのオペレータが眼位置誤整合を低減するように当該眼科用ドッキング・システムのガントリを操作するのを支援するために、前記位置誤整合インジケータを表示し、且つ、当該眼科用ドッキング・システムのオペレータが眼向き誤整合を低減するように前記患者に前記眼を回転させるのを支援するために、前記向き誤整合インジケータを表示するように構成されている、請求項９に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１２】
前記誘導システムは固視光システムを含み、該固視光システムは、前記オペレータが前記眼の回転及び該眼の側方運動のうちの少なくとも一方を実施するように前記患者を誘導するために該固視光システムの固視光を調整することができるように構成されている、請求項１１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１３】
前記位置誤整合インジケータ及び向き誤整合インジケータのうちの少なくとも一方が、相応の誤整合を示す、前記眼の水晶体の一部の画像を含む、請求項９に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１４】
前記眼科用画像化システムは、前記眼のドッキング中に繰り返し前記眼の画像化される部分を画像化するように構成されている、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１５】
前記眼科用画像化システムは分光計ベースのＯＣＴ画像化システムを含み、該分光計ベースのＯＣＴ画像化システムは、少なくとも２０フレーム／秒のリフレッシュ・レートで前記眼の画像化される部分を画像化するように構成されている、請求項１４に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１６】
前記眼科用画像化システムは、
前記患者の眼の内部眼構造の深さ方向画像を生成するように構成された深さ方向眼科用画像化システムと、
前記眼の前面眼構造のビデオ画像を生成するように構成されたビデオ画像化システムと
を含み、
前記眼の画像化される部分は前記内部眼構造及び前記前面眼構造を含む、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１７】
前記画像プロセッサは、
前記内部眼構造の深さ方向画像から前記内部眼構造の向きを割り出すように構成された深さ方向画像プロセッサと、
前記前面眼構造のビデオ画像から前記前面眼構造の位置を割り出すように構成されたビデオ画像プロセッサと
を含む、請求項１６に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１８】
前記深さ方向画像プロセッサは、前記眼の水晶体の前嚢層の一部の画像、及び前記眼の水晶体の後嚢層の一部の画像を前記内部眼構造の深さ方向画像内で認識するために画像認識プロセスを実施し、前記画像認識プロセスの結果に基づいて前記内部眼構造の向きを割り出すように構成されている、請求項１７に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１９】
前記ビデオ画像プロセッサは、前記前面眼構造の画像を前記ビデオ画像内で認識するためにビデオ画像認識プロセスを実施し、前記ビデオ画像認識プロセスの結果に基づいて前面眼構造の位置を割り出すように構成されている、請求項１７に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項２０】
前記深さ方向画像プロセッサは、前記画像化される内部眼構造の位置を割り出すように構成されており、
当該眼科用ドッキング・システムは、前記内部眼構造の割り出された位置と前記前面眼構造の割り出された位置とを用いて前記眼の画像化される部分の位置を割り出すように構成されている、請求項１７に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項２１】
前記誘導システムはビデオ・ディスプレイ・ユニットを含み、
該ビデオ・ディスプレイ・ユニットは：
前記内部眼構造の向きに関する向き誤整合インジケータと、
前記前面眼構造の位置に関する位置誤整合インジケータと
を表示するように構成されている、請求項１６に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項２２】
眼科用画像化システムで患者の眼の一部を画像化するステップと、
前記画像を画像プロセッサで分析することによって、前記眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すステップと、
前記割り出された位置及び向きに基づいて誘導システムで眼のドッキングを誘導するステップと
を含む、眼のドッキングを誘導する方法。
【請求項２３】
前記画像化するステップは、水晶体嚢、前嚢層、後嚢層、水晶体ターゲット領域、水晶体、核、角膜輪部、瞳孔、虹彩、角膜内皮、及び角膜上皮のうちの少なくとも１つを画像化することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記画像化するステップは前記眼の水晶体の一部を画像化することを含み、
前記割り出すステップは、前嚢層の走査画像及び後嚢層の走査画像を前記画像内において前記画像プロセッサによって認識するために画像認識プロセスを実施することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記割り出すステップが、
前記前嚢層の走査画像の前位相及び前振幅、並びに前記後嚢層の走査画像の後位相及び後振幅を割り出すことと、
前記前位相、前記前振幅、前記後位相、及び前記後振幅から前記水晶体の位置及び向きを割り出すことと
を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記誘導するステップは、
前記眼の画像化される部分の割り出された位置に基づく位置誤整合インジケータを表示することと、
前記眼の画像化される部分の割り出された向きに基づく向き誤整合インジケータを表示することと
を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記誘導するステップは、
前記眼科用ドッキング・システムのオペレータが眼位置誤整合を低減するように前記眼科用ドッキング・システムのガントリを操作するのを支援するために、前記位置誤整合インジケータを表示することと、
前記眼科用ドッキング・システムのオペレータが眼向き誤整合を低減するように前記患者に前記眼を回転させるのを支援するために、前記向き誤整合インジケータを表示することと
を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記画像化するステップは、
前記患者の眼の内部眼構造を深さ方向眼科用画像化システムで画像化することと、
前記眼の前面眼構造をビデオ画像化システムでビデオ画像化することと
を含み、
前記眼の画像化される部分は前記内部眼構造及び前記前面眼構造を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記割り出すステップは、
前記内部眼構造の画像から前記内部眼構造の向きを深さ方向画像プロセッサで割り出すことと、
前記前面眼構造の画像から前記前面眼構造の位置をビデオ画像プロセッサで割り出すことと
を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記誘導するステップは、前記内部眼構造の向きに関する向き誤整合インジケータと、前記前面眼構造の位置に関する位置誤整合インジケータとをビデオ・ディスプレイ・ユニット上に表示することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記眼の部分を画像化することと、前記眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すことと、前記位置誤整合インジケータを表示することと、前記向き誤整合インジケータを表示することとを前記眼のドッキング中に繰り返し実施することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
画像プロセッサを含む眼科用画像化システムと、
前記眼科用画像化システムにカップリングされた誘導システムと
を含む眼科用ドッキング・システムであって、
前記眼科用画像化システムは、患者の眼の一部を画像化するように構成されており、
前記画像プロセッサは、前記眼の眼構造を認識するために前記画像を処理して、前記眼の画像化される部分の基準に対する誤整合を割り出すように構成されており、
前記誘導システムは、前記割り出された誤整合に基づいて眼のドッキングを誘導するように構成されている、眼科用ドッキング・システム。
【請求項３３】
前記誤整合は位置誤整合と向き誤整合とを含む、請求項３２に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項３４】
前記画像プロセッサは、誤整合低減補償を計算するように構成されている、請求項３２に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項３５】
前記誤整合低減補償に基づいて誤整合低減応答を実施するように構成されている、請求項３４に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項３６】
当該眼科用ドッキング・システムはガントリを含み、
前記誤整合低減応答は、前記ガントリが位置誤整合を低減するように操作されることを含む、請求項３５に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項３７】
当該眼科用ドッキング・システムは固視光システムを含み、
前記誤整合低減応答は、前記固視光システムが向き誤整合を低減するように操作されることを含む、請求項３５に記載の眼科用ドッキング・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
本願は、米国特許法３５巻１１９条の下、2011年8月26日付けで出願された米国特許出願第13/218,628号に基づく優先権を主張する。この出願の全内容は参照することにより本明細書中に組み込まれる。
【０００２】
本特許文献は眼のドッキングのためのシステム及び技術に関する。より詳細には、本特許文献は、位置・向き分析に基づいて眼科用システムを患者の眼にドッキングするための画像化に基づく誘導システムを提供するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
眼科用途におけるレーザー手術システムが広く導入され且つ受け入れられたことによって、精度及び制御の時代が訪れた。このような高い制御レベルに達するための鍵の１つが、レーザー手術システムに対して眼を固定化することである。多くの機器において、固定化は、レーザー手術システムのオブジェクティブ（objective）に患者インターフェイス（patient interface）を固定し、次いでしばしば真空吸引により患者インターフェイスを眼にドッキングすることによって実施される。他のシステムの場合、患者インターフェイスの一部を眼にドッキングし、別の部分をオブジェクティブにドッキングし、次いで手術医はこれら２つの部分を静かに整合させロックする。
【０００４】
これらのシステムの精度及び有用性が依存するファクタの１つが、患者インターフェイスが眼に中心位置でドッキングされることである。このような中心ドッキング又はセンタリングは、レーザーシステムのオブジェクティブの光軸と眼の光軸とを整合させることができる。レーザービームが典型的にはオブジェクティブの光軸に対して指向され且つ制御されるため、ドッキングをセンタリングすることによって眼の光軸とオブジェクティブの光軸とを整合させると、眼内でレーザービームを高い精度で制御することが可能になる。
【０００５】
しかしながら、眼の可視構造、例えば瞳孔又は角膜輪部とのドッキングをセンタリングすることは、多くの理由からしばしば困難である。患者はドッキング中、自分の意思に反してであっても、眼を動かすことがある。また、たとえ患者インターフェイスをドッキング処置開始時に眼とセンタリングしたとしても、患者インターフェイスを眼と接触させた後、眼球は患者インターフェイスによって圧力が加えられるので、ドッキング中に一方の側に転動することがある。さらに、眼構造の形状は、楕円であり、又はある程度不規則であり得る。また、角膜輪部及び瞳孔はしばしば同心的でない。これらの典型的な事例において、眼の中心は全体的には十分に定義されない。例えば患者インターフェイスを瞳孔とセンタリングしても、これは患者インターフェイスを角膜輪部に対してセンタリングすることにはならない。
【０００６】
白内障処置向けのシステムにおいては複雑さがさらに一層高まる。白内障処置のターゲットは水晶体であり、水晶体は、眼の内部構造であり基本的に透明であるので、可視性が制限されている。さらに、水晶体は典型的には、角膜輪部及び瞳孔を含む眼の可視構造と同心的ではない。これら全ての理由から、患者インターフェイスと、可視性が制限された水晶体とのセンタリングは難しい。患者インターフェイスを、代わりに可視の角膜輪部とセンタリングすると、その結果、可視性が制限された内部水晶体と誤整合された状態でインターフェイスのドッキングが生じることもある。この事例では、白内障手術中、角膜輪部と整合されてドッキングされた患者インターフェイスの中心に対してレーザービームが参照されると、レーザービームは、白内障手術の所期ターゲットである水晶体の中心に対して誤って指向されることがある。
【０００７】
水晶体が中心から外れるいくつかの理由が挙げられる。多くの眼の場合、水晶体は解剖学的に中心から外れている。さらに、水晶体は軟質の毛様筋によってのみ所定の場所に保持されているため、ドッキングの圧力が水晶体を押してこれを一方の側に傾斜させることもある。
【０００８】
患者インターフェイスを可視の瞳孔の代わりに水晶体に整合させようと試みることによって、水晶体の偏心状態を補償するシステムがある。しかし、水晶体の透明性は、手術医が水晶体の正確な位置及び傾斜を割り出すことと、患者インターフェイスを相応に整合させることとを難しくする。
【０００９】
患者インターフェイスの整合を支援するために水晶体を画像化するための画像化システムを採用するいくつかのシステムがある。しかし、このような画像化システムの使用も問題に直面し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ビデオ画像化システム又はビデオ顕微鏡を使用して、患者インターフェイスの整合、ひいてはドッキングを支援することができる。しかし、ビデオ顕微鏡は、主として眼の可視構造、例えば角膜輪部及び瞳孔を画像化するために使用されるのであって、水晶体、つまり基本的に透明な眼内部構造を画像化して評価することができない場合がある。ビデオ顕微鏡の代わりに光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）システムを使用すると、ＯＣＴ画像化システムが水晶体を効率的に画像化し得るという利点が得られる。しかし、ＯＣＴ画像化プロセスは、典型的には低速であり、ドッキング・プロセスに有用であるのに十分迅速には画像を提供しない。
【００１１】
ＯＣＴ画像化プロセスを加速させるための１つの方法は、ターゲット水晶体を選択的にのみ画像化し、ひいてはより高速に画像を生成することである。一例としては走査ＯＣＴシステムが挙げられる。走査ＯＣＴシステムは、完全な二次元の代わりに、光軸に対して横方向の一次元走査線又は円に沿ってのみ水晶体を画像化する。これらの走査ＯＣＴ画像化システムは、より高速に画像を生成することができる。なぜならば、これらのシステムは制限され又は選択された画像化情報だけを捕捉するからである。しかしながら、制限された画像化情報だけを取得することにより、次に説明するように患者インターフェイスを眼の誤整合された水晶体とセンタリングしようとすると、他のタイプの難題を招く。
【００１２】
水晶体は、画像化システムの光軸に対して、ひいては患者インターフェイス（ＰＩ）に対して種々異なる形で誤整合することがある。水晶体の光軸はＰＩの光軸に対して傾斜することがあり、また水晶体の中心はＰＩの光軸から変位又は移動することがある。手術医は、ＯＣＴ画像を分析して、水晶体変位及び水晶体傾斜を補償するための補償アクションを実施することによって、患者インターフェイスを水晶体と整合させることができる。
【００１３】
これら２つのタイプの補償アクションを実施するために、手術医は、水晶体のＯＣＴ画像から変位と傾斜とを別々に識別する必要がある。しかし、高速の走査ＯＣＴシステムによって提供される制限された画像化情報は典型的には、傾斜及び変位に関する情報を巻き込んでいる(convolute)。従って、走査ＯＣＴ画像化システムを使用するときには、手術医は、水晶体の傾斜と変位とを分離するように走査ＯＣＴ画像を頭の中で分析しようと試みることにより、ドッキング・プロセスを開始する。
【００１４】
この分離の試みの間に、手術医は、水晶体がＰＩ光軸から所定の方向に所定の距離だけ変位していることと、ＰＩ光軸に対して所定の程度だけ所定の方向に傾斜していることとを割り出すことができる。
【００１５】
変位が傾斜から分離されたら、手術医は、レーザーシステムのガントリの変位補償運動の方向及び大きさを割り出して、ガントリを相応に動かすことができる。
【００１６】
続いて、手術医は割り出された水晶体の傾斜も同様に補償することができる。大抵の画像化システム又はレーザーシステムにおいて光軸を傾斜させることはできないので、傾斜補償アクションは、手術眼を回転させるように患者を指導すること、眼球を手動で回転させること、又は固視光システムを調整することを含んでよい。典型的には最初のセンタリングの試みは、整合又は補償の改善をもたらすだけなので、これらのステップは反復して種々の順序又は組み合わせでしばしば繰り返される。
【００１７】
手術医が変位と傾斜とを分離してこれらを割り出すことに成功したら、（場合によっては反復する）変位・傾斜補償アクションの結果、ＰＩは水晶体と良好にセンタリングされるようになる。従って、手術医は、センタリングされ且つ整合されたＰＩを前進させて眼の上にドッキングさせることができる。
【００１８】
しかしながら、画像を処理せず、ひいては手術医を誘導することもないこのような「未処理画像」システムには多くの問題が存在し得る。これらの問題として挙げられるのは、手術処置の極度の時間的プレッシャーをかけられた状況下でコンピュータ処理及び誘導がなければ、走査ＯＣＴ画像内に巻き込まれた傾斜と変位とを手術医が頭の中で分離するのは容易でないことである。これにより潜在的には、ＰＩをセンタリングされてない位置で眼上にドッキングするおそれがある。さらに悪いことには、手術医は誤整合を低減する代わりにこれを増大させる調整を開始することさえあり、従って、反復整合は収束しないか、又はいくつかの誤ったステップが行われて初めて収束することになる。
【００１９】
「２つの未処理画像」システムのさらなる効率の悪さは、水晶体のＯＣＴ画像が典型的には、ビデオ顕微鏡ディスプレイとは別個の専用ＯＣＴディスプレイ又はスクリーン上に提示されることにある。従って、手術医が整合プロセスのためにＯＣＴ画像及びビデオ画像の両方を使用するシステムでは、手術医は、ＯＣＴディスプレイ上で水晶体画像を分析し、別個のビデオ・ディスプレイ上で可視眼構造を分析しなければならない。これら２つのディスプレイ上の画像は典型的には、異なる倍率で異なる視点から見たものであり、場合によっては種々異なる基準規則(reference convention)を用いる。従って、変位と傾斜とを分離するためには、２つの全く異なる画像間の困難な並行した分析が必要となる。一致しない２つのタイプの画像化情報を行きつ戻りつ処理して変換する必要性は手術医に大きな負担をかけ、場合によってはセンタリング・ドッキング・プロセスの効率を悪化させる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
これらの難題に応じるために、本特許文献は、傾斜と変位とを分離し、これらを手術医のために反復して提示する画像化誘導型ドッキング・システムを開示する。いくつかの実施例では、眼科用ドッキング・システムは、画像プロセッサを含む眼科用画像化システムと、眼科用画像化システムにカップリングされた誘導システムとを含み、眼科用画像化システムは、患者の眼の一部を画像化するように構成されており、画像プロセッサは、画像を分析することによって眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すように構成されており、誘導システムは前記割り出された位置及び向きに基づいて眼のドッキングを誘導するように構成されている。
【００２１】
眼の画像化される部分は、水晶体、又は前眼部の他の構造、形体又は目印であってよい。位置及び向きは、種々の基準、例えば画像化システムの光軸、画像化システムの内部基準ミラー、手術システムの光学素子の内面、又は前眼部の眼構造又は層に対して割り出されることができる。
【００２２】
他の実施例では、眼科用ドッキング・システムは、画像プロセッサを含む眼科用画像化システムを含むことができ、眼科用画像化システムは、患者の眼の内部眼構造を画像化するように構成された深さ方向眼科用画像化システムと、眼の前面眼構造をビデオ画像化するように構成されたビデオ画像化システムとを含み、眼の画像化される部分は内部眼構造及び前面眼構造を含み、画像プロセッサは、内部眼構造の画像から内部眼構造の向きを割り出すように構成された深さ方向画像プロセッサと、前面眼構造の画像に基づいて前面眼構造の位置を割り出すように構成されたビデオ画像プロセッサとを含む。
【００２３】
いくつかの実施例では、眼のドッキングを誘導する方法は、眼科用画像化システムで患者の眼の一部を画像化するステップと、画像を画像プロセッサで分析することによって、眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すステップと、割り出された位置及び向きに基づいて誘導システムで眼のドッキングを誘導するステップとを含むことができる。
【００２４】
いくつかの実施例では、眼科用ドッキング・システムが、画像プロセッサを含む眼科用画像化システムと、眼科用画像化システムにカップリングされた誘導システムとを含むことができ、眼科用画像化システムは、患者の眼の一部を画像化するように構成されており、画像プロセッサは、眼の眼構造を認識するために画像を処理して、眼の画像化される部分の基準に対する誤整合を割り出すように構成されており、誘導システムは、割り出された誤整合に基づいて眼のドッキングを誘導するように構成されている。
【００２５】
いくつかの実施形態では、眼科用ドッキング・システムが、画像プロセッサを含む眼科用画像化システムと、眼科用画像化システムにカップリングされた誘導システムとを含むことができ、眼科用画像化システムは、患者の眼の一部を画像化するように構成されており、画像プロセッサは、眼構造を認識するために前記画像を処理して、眼の画像化される部分の基準に対する位置を割り出すように構成されており、誘導システムは、割り出された位置に基づいて超音波ベースの眼科用手術処置を誘導するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】図１Ａは、眼の誤整合を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、眼の誤整合を示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、「２つの未処理画像」システムの２つのディスプレイを示す図である。
【図２】図２は、画像化誘導型ドッキング・システムを示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、完全に整合した水晶体の走査画像及びＯＣＴ画像を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、完全に整合した水晶体の走査画像及びＯＣＴ画像を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、傾斜した水晶体の走査画像及びＯＣＴ画像を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、傾斜した水晶体の走査画像及びＯＣＴ画像を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、変位した水晶体の走査画像及びＯＣＴ画像を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、変位した水晶体の走査画像及びＯＣＴ画像を示す図である。
【図６】図６は、傾斜し且つ変位した水晶体の走査画像及びＯＣＴ画像を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、変位インジケータ及び傾斜インジケータのビデオ顕微鏡ディスプレイを示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、変位インジケータ及び傾斜インジケータのビデオ顕微鏡ディスプレイを示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ガントリ及び固視光を備えた誘導システムの実施例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ガントリ及び固視光を備えた誘導システムの実施例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、変位及び傾斜の誤整合の補償の段階を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、変位及び傾斜の誤整合の補償の段階を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、変位及び傾斜の誤整合の補償の段階を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、ビデオ顕微鏡ディスプレイの２つの更なる実施例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、ビデオ顕微鏡ディスプレイの２つの更なる実施例を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａはドッキング・システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂはドッキング・システムの実施形態を示す図である。
【図１２】図１２は、画像化誘導型ドッキング・システムの操作方法を示す図である。
【図１３】図１３は、画像化誘導型ドッキング・システムの別の操作方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本特許文献における実施例及び実施形態は、眼科用ドッキング・システムであって、患者の眼の変位と傾斜とを分離して識別することができる画像化システムを含み、手術医に対する負担を回避するために、統合された一致した形で変位・傾斜情報を提示することができる眼科用ドッキング・システムを提供する。このようなドッキング・システムは、眼科用手術システム、例えばレーザー白内障手術システムの患者インターフェイスを眼にドッキングする精度及びドッキングし易さを高めるのに有用であり得る。
【００２８】
図１Ａ〜Ｂは、患者インターフェイス（ＰＩ）５０及びＰＩ接触レンズ５１の眼１に対する種々の誤整合を示している。眼１におけるよく知られた構造は、角膜２と、虹彩３と、角膜輪部５によって虹彩３から分離された強膜４とを含む。虹彩３の開口は瞳孔６を画定している。水晶体７は、軟質の毛様筋８によって所定の場所に保持された眼１の内部構造である。
【００２９】
図１Ａに示されているように、上記のように水晶体７は種々の理由から眼１の光軸１０から変位されて、水晶体７の水晶体光軸１１が眼光軸１０から横方向ベクトルΔ’＝（Δ’ｘ，Δ’ｙ）だけ変位され、ひいてはＰＩ５０のＰＩ光軸５２から横方向ベクトルΔ＝（Δｘ，Δｙ）だけ変位されるようになり得る。便宜上、これらの横方向移動ベクトル又は変位ベクトルは単にΔ’及びΔと呼ぶことにする。
【００３０】
図１Ａは伝統的な方法によってドッキング・システムを誘導することの難しさの１つを示している。たとえ手術医が、患者インターフェイス５０を、眼１の可視構造、例えば瞳孔６の可視構造によって画定された眼光軸１０と整合させてセンタリングしても、見るのが難しい内部水晶体７の水晶体光軸１１は、患者インターフェイス５０のＰＩ光軸５２から変位したままになり得る。
【００３１】
図１Ｂは、水晶体７と患者インターフェイス５０との別の誤整合形態を示している。たとえ水晶体７の中心が眼光軸１０上に位置しているとしても、また眼光軸１０がＰＩ光軸５２と一致するとしても、水晶体光軸１１はＰＩ光軸５２に対して傾斜したままであり得る。一般に、この傾斜はオイラー角φ＝（θ，φ）によって記述することができる。これをまとめて傾斜角φと呼ぶことにする。
【００３２】
図１Ｃは、誤整合され又は中心から外れた眼１がビデオ顕微鏡６０のビデオ・ディスプレイ６５上でどのように見えるかを示している。ビデオ顕微鏡６０はしばしばターゲット・パターン６８を表示することによって、手術医がＰＩ５０を眼１と整合し又はセンタリングするのを誘導する。
【００３３】
いくつかの「２つ未処理画像」システムは手術医がＰＩ５０をドッキングするのを誘導するために第２画像を提供することがある。すなわち画像化システム７０は、別個の画像化ディスプレイ７５に示された眼１の断面画像又は走査画像を提供することができる。断面画像は、前房１２によって分離された角膜２と水晶体７とを示すことができる。水晶体７は前嚢層１４及び後嚢層１６によって包囲されることができる。眼科処置中しばしば、虹彩３を弛緩させ、ひいては瞳孔６を拡大する筋弛緩剤が投与される。少なくともこのような理由から、拡大された瞳孔６はしばしば断面画像又は走査画像上に現れすらしない。
【００３４】
前述のように、このような「２つの未処理画像」システムを操作するときには、手術医は、ビデオ・ディスプレイ６５のビデオ画像と組み合わせてディスプレイ７５上の断面画像を分析し、水晶体７の傾斜と変位とを頭の中で分離し、次いで補償アクションを実施して、ビデオ顕微鏡６０のディスプレイ６５上でこれらのアクションをモニタリングすることが予期される。しかし、コンピュータ処理及び誘導なしに、繰り返し２つの異なるタイプの画像間を行きつ戻りつし、画像情報を相応に変換することは、手術医に大きな負担をかけ、時間をとらせる。
【００３５】
図２は、単純化されたより効率的な画像化誘導型ドッキングを容易にする画像化誘導型眼科用ドッキング・システム１００を示している。ドッキング・システム１００は眼科用画像化システム１１０を含むことができ、眼科用画像化システム１１０は画像プロセッサ１２０を含むことができる。ここで、眼科用画像化システム１１０は、患者１９の眼１の一部を画像化するように構成されることができる。画像化は種々の方法で実施することができる。例えば、画像化ビームは、画像化システム１１０によって生成され、次いでビーム・スプリッタＢＳ１を介してドッキング・システム１００の光学部１３０内にカップリングされて、眼１内に指向されることができる。眼１から戻された戻り画像化ビームを、同じビーム・スプリッタＢＳ１によって画像化システム１１０内へ再指向又は偏向させることによって、眼１の画像を構成することができる。
【００３６】
画像プロセッサ１２０は、戻り画像化ビームから生成された画像を分析することによって、眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すように構成されることができる。位置は、基準、例えばＰＩ光軸５２に対する変位Δに関して表現することができ、また向きはＰＩ光軸５２に対する傾斜φに関して表現することができる。
【００３７】
眼の画像化される部分は、眼の内部構造の部分及びその前面構造又は可視構造の部分を含むことができる。例えば、図１Ｃは、眼の画像化される部分が、角膜２の一部、前嚢層１４の一部、及び後嚢層１６の一部を含む事例を示す。他の実施例では、眼の画像化される部分はとりわけ、水晶体嚢層、水晶体ターゲット領域、水晶体７、水晶体７の硬化核、角膜輪部５、虹彩３、瞳孔６、角膜内皮、角膜上皮、又は眼１の前部内の眼構造を含むことができる。
【００３８】
ドッキング・システム１００は、眼科用画像化システム１１０にカップリングされた誘導システム１４０を含むこともできる。誘導システム１４０は、割り出された位置及び向きに基づいて眼のドッキングを誘導するように構成されている。誘導システム１４０は、ビデオ顕微鏡のビデオ・ディスプレイ、又は画像化システム１１０のディスプレイを含むことができる。誘導システム１４０は、眼科手術医のために画像及び誘導情報を表示することによって眼のドッキングを誘導するように構成されることができる。
【００３９】
ドッキング・システム１００は、他の機能も実施することができるより大型の眼科用システムの一部であってもよい。例えばドッキング・システム１００は手術用レーザー１０１と一体化されることができる。ここでは、手術用レーザー１０１の手術用レーザービームは、ビーム・スプリッタＢＳ２で光学部１３０内にカップリングされることによって、眼１に指向されることができる。手術用レーザー１０１は、白内障処置、例えば水晶体７の粉砕、又は水晶体７の溶解を実施することができる。手術用レーザー１０１は、角膜内の処置、例えば角膜輪部減張切開部の作製、又は超音波水晶体チップのためのアクセス切開部の作製を実施することもできる。手術用レーザー１０１は、角膜２のフラップ・カットを含むＬＡＳＩＫ関連の処置を実施することもできる。
【００４０】
ドッキング・システム１００は、より大型の又はより複雑な、しかし手術処置を行わない画像化システム、例えば手術用顕微鏡の一部であってもよい。手術処置の代わりに、手術用顕微鏡は眼１の前部の一部を画像化することができる。最後に、ドッキング・システム１００は、例えば、必ずしも眼との直接の物理的接触を伴わない整合システムの形態を成す、種々の診断システムの一部であってもよい。
【００４１】
眼科用画像化システム１１０は、種々様々な画像化システム、例えば時間領域光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）システム、周波数領域ＯＣＴシステム、分光計ベースのＯＣＴシステム、超音波ベースのシステム、顕微鏡ベースのシステム、電子画像化システム、デジタル画像化システム、プルキニエ画像化システム、構造照明システム、スリットランプ・システム、又はシャインプフルーク画像化システムを含むことができる。これらの画像化システム間に生じ得る実質的な相違点を下述する。
【００４２】
眼科用画像化システム１１０は、円弧、線、ループ、円、楕円、星、反復形体を有する線、二次元パターン及び二次元メッシュのうちの少なくとも１つの点に画像化ビームを指向することによって走査を実施するための走査画像化システムを含むことができる。画像化システム１１０は、走査の点において、所定の深度範囲内で眼の画像化される部分を画像化することができる。
【００４３】
ここに記載する画像化誘導型ドッキング・システム１００と有利に組み合わされ得る画像誘導型眼科用ドッキング・システムの実施例が、共同で所有された特許文献：A. Juhasz及びK. Vardinによる発明の名称が「眼科用手術システムのための画像化誘導型ドッキング（Image-Guided Docking for Ophthalmic Surgical Systems）」の米国特許出願番号12/815,179号に記載されている。この出願は参照することにより全体的に本明細書中に組み込まれる。
【００４４】
図３Ａは、画像化システム１１０の実施例を示している。画像化システム１１０は例えば分光計ベースのＯＣＴ（ＳＢ−ＯＣＴ）システムを含むことができる。このシステムは、典型的にはＰＩ光軸５２に対して横方向に向けられた走査円又は走査ループ１１２の（ｘ，ｙ）点へ画像化ビームを指向する。画像化レーザービームは、走査円１１２の特定の（ｘ，ｙ）点から戻されると、最小深度ｄ（最小）と最大深度ｄ（最大）との間の深度範囲内の全ての深度ｄから、同じ（ｘ，ｙ）横方向座標を共有する眼構造についての画像化情報を担持する。これはＡ走査と呼ばれることがある。なお、時間領域ＯＣＴシステムは異なる深度から順次Ａ走査画像化情報を取得するのに対して、分光計ベースのＯＣＴシステムは全ての深度から同時にＡ走査画像化情報を取得する。ここでは、深度ｄは、ＳＢ−ＯＣＴシステムの基準ミラーと、光学部１３０内部の基準点と、角膜２と接触するＰＩ接触レンズ５１の遠位面とを含む種々異なる基準点から測定されることができ、或いは眼構造又は眼１内部の目印から測定されることもできる。いくつかの眼科用画像化システムは、ＰＩ接触レンズ５１から測定して基本的にゼロ・ミクロン（０μ）である最小深度ｄ（最小）と、最大深度ｄ（最大）＝５，０００μ、７，０００μ、又は１０，０００μとの間の画像化範囲から画像化情報を収集し且つ戻すことができ、最小深度ｄ（最小）は角膜画像化情報を捕捉し、最大深度ｄ（最大）は、前眼部から後嚢層１６までのほとんどをカバーする画像化情報を捕捉する。
【００４５】
走査円１１２に沿った連続（ｘ，ｙ）点で採られた眼のＡ走査を眼の走査画像内に統合することができ、これはＢ走査と呼ばれることもある。Ｂ走査は、基本的に、走査円１１２と、ｄ（最小）−ｄ（最大）の画像化範囲とによって画定された画像化シリンダ１１３から眼の画像を展開する。この展開画像は、走査変数、すなわち走査円１１２に沿った長さ、又は例えばラジアンで定義される角度方向の走査変数αによってラベル付けされ又はインデックス付けされることができる。
【００４６】
図３Ｂは、画像シリンダ１１３から展開された完全に整合され且つセンタリングされた水晶体７の画像又はＢ走査を示している。ここから明らかなように、走査ビームは、円形走査全体に沿って、深度ｄ（前）において前嚢層（ＡＣＬ）１４の位置を特定し、ひいてはＡＣＬ走査画像１１４を生成している。ＡＣＬ走査画像１１４は、この例では、角度方向の走査変数αの２πラジアン範囲全体に沿って、約３，４００μのｄ＝ｄ（前）の深度における水平線である。同様に、画像化シリンダ１１３上の後嚢層（ＰＣＬ）走査画像１１６は約７，８００μのｄ＝ｄ（後）における水平線である。便宜上、ｄ＝０μに近い深度における角膜２の画像は示されていない。
【００４７】
上述のように、図１Ｃの「２つの未処理画像」システムの難題の１つは、ビデオ顕微鏡画像と、異なる見え方をする断面画像又は走査ＯＣＴ画像とを手術医に提供し、これらの一致していない画像をすばやく分析して水晶体７の変位と傾斜とを分離して割り出すことを手術医に促すことである。これらの仕事は要求が極めて高く、特に手術の時間的プレッシャー下で手術医に潜在的に大きな負担をかけるおそれがある。
【００４８】
画像化誘導型ドッキング・システム１００の実施例は、眼科用画像化システム１１０によってこの問題点を低減することができる。眼科用画像化システム１１０は分析のために画像を手術医に表示するだけでなく、画像化システム１１０自体も画像上で画像認識プロセスを実施する。画像認識プロセスは、ノイズの多い生画像内でＡＣＬ及びＰＣＬを認識し、相応のＡＣＬ走査画像１１４及びＰＣＬ走査画像１１６を生成することができる。ＡＣＬ走査画像１１４及びＰＣＬ走査画像１１６が画像化システム１１０によって生成されたら、画像プロセッサ１２０は、生成された画像を分析することによって水晶体７の変位と傾斜とをコンピュータによって分離することができ、誘導システム１４０は、割り出された変位及び傾斜を手術医に好都合な形式で表示し、従来必要であった頭の中での分析から手術医を解放することができる。
【００４９】
誘導システム１４０による好都合な表示は例えば同じビデオ顕微鏡画像内に変位・傾斜情報を統合する。他の事例では、第２画像を別個に、しかしビデオ顕微鏡上の画像と一致した態様で表示することができる。第２画像は傾斜情報を示すことができ、ビデオ顕微鏡画像は変位情報を示すことができる。第２画像は、ビデオ画像と同じディスプレイ上で、ディスプレイの異なる領域内でのみ、又は別個の第２のディスプレイ上で表示されることができる。
【００５０】
生ＯＣＴ画像において、ＡＣＬ／ＰＣＬ１４／１６が、隣接領域よりも若干多く光を反射する画像点の領域としてのみ現れるので、画像プロセッサ１２０によって画像認識プロセスを実施することは有用な役割を果たす。しかし、より多く反射するこれら領域の輪郭は、特に、画像化ノイズが顕著である場合、システムノイズ（systematic noise）がある場合、付加的な画像線がある場合、いくつかの画像線が交差している場合、又は画像内にアーチファクトが存在する場合、あまり明瞭に画定されないことが多い。
【００５１】
ノイズの多い画像内でさえも嚢層を認識して、水晶体の傾斜と変位とを割り出すために、いくつかの実施例では、画像プロセッサ１２０は、水晶体７の位置及び向きを割り出すために水晶体７の幾何学モデルを使用することによって、認識された層の走査画像を分析するように構成されることができる。例えば、画像プロセッサ１２０は、球体、楕円体、又は楕円形曲線を、高められた反射の領域にフィットさせるように試みることができ、反射領域が幾何学モデルの球体又は楕円体で十分にフィットされ得る場合、これら反射領域を嚢層の走査画像として認識することができる。これら領域のエッジを、例えば画像強度の勾配が極大値を呈する点として割り出すことができる。種々様々な類似の画像認識アプローチを実行することもできる。誤整合及びこれらの分析について、次の図面との関連において説明する。
【００５２】
図４Ａは、水晶体７の中心がＰＩ光軸５２上にあるが、水晶体光軸１１がＰＩ光軸５２に対して傾斜角φだけ傾斜しているときの「純粋な傾斜」を示している。
【００５３】
図４Ｂが示すように、誤整合状態では、嚢層の走査画像は、角度方向の走査変数、角度又は位相αの関数としての正弦線であることが多い。例えば、図４Ａの「純粋な傾斜」状態において、ＡＣＬ走査画像１１４及びＰＣＬ走査画像１１６は、これらの最大値が走査角度αに沿って整合していることから判るように、角度方向の走査変数αの関数として「同相」である正弦線であり得る。
【００５４】
図５Ａは、水晶体光軸１１がＰＩ光軸５２と整合しているが、水晶体７の中心はＰＩ光軸から変位Δだけ変位している「純粋な変位」状態を示している。
【００５５】
図５Ｂが示すように、この純粋な変位状態において、ＡＣＬ走査画像１１４及びＰＣＬ走査画像１１６はまだ正弦状であり得るが、これらはδ＝πラジアンの位相変位だけ互いに対して位相がずれている。この位相変位δによって、ＡＣＬ走査画像１１４の最大値はＰＣＬ走査画像１１６の最小値と整合する。典型的には位相変位δは幾何学的な関係によって傾斜角φに関連し得る。
【００５６】
また、ＡＣＬ走査画像１１４及びＰＣＬ走査画像１１６の画像振幅又は最小深度及び最大深度は、幾何学的な関係によって傾斜角φ及び変位Δに関連し得る。
【００５７】
図６が示すように、水晶体７が変位し且つ傾斜している一般的な状態において、ＡＣＬ走査画像１１４／ＰＣＬ走査画像１１６は純粋な傾斜画像と純粋な変位画像との組み合わせを呈する。これに相応して、ＡＣＬ走査画像１１４とＰＣＬ走査画像１１６とは、一般的な位相変位δ＝αＡ（最小）−αＰ（最小）だけ分離され得る。図６において２πを超えて測定すると、位相変位δはδ＝αＡ（最大）−αＰ（最大）にも等しい。ここで、αＡ（最小）は、ＡＣＬ走査画像１１４がその最小ｄＡ（最小）、ひいてはその最低深度又は最深深度を有する走査角度又は位相αを意味する。他の用語であるαＰ（最小）、αＡ（最大）及びαＰ（最大）も、ＡＣＬ／ＰＣＬ走査画像１１４／１１６の関連において同様に定義される。
【００５８】
より一般的には、画像プロセッサ１２０は、ＡＣＬ／ＰＣＬ走査画像１１４／１１６の極値を割り出すだけでなく、前嚢層の走査画像１１４の前位相及び前振幅、並びに後嚢層の走査画像１１６の後位相及び後振幅を割り出して、前位相、前振幅、後位相及び後振幅から水晶体の位置及び向きを割り出すために任意の数の処置に従うようにも構成されることができる。
【００５９】
例えば、画像プロセッサ１２０は、ＡＣＬ走査画像１１４の特徴的な前位相αＡ、例えばαＡ（最小）又はαＡ（最大）、並びに上記前位相αＡ（最小）又はαＡ（最大）に相応する特徴的な相応前振幅又は画像深度ｄＡ、例えば深度ｄＡ（最小）又はｄＡ（最大）を割り出すことができる。さらに、画像プロセッサ１２０は、ＰＣＬ走査画像１１６の特徴的な位相αＰ、例えばαＰ（最小）又はαＰ（最大）、並びに特徴的な画像深度ｄＡ、例えば相応深度ｄＰ（最小）又はｄＰ（最大）を割り出すこともできる。
【００６０】
これら位相及び振幅によって、画像プロセッサ１２０は続いて、上記割り出された位相及び深度又は振幅の種々の組み合わせを分析することから、変位ベクトルΔの未知の成分（Δｘ，Δｙ）、及び傾斜角φの未知のオイラー角（θ，φ）を割り出すことができる。
（Δｘ，Δｙ，θ，φ）＝Ｆ１（αＡ，ｄＡ，αＰ，ｄＰ）    （１）
ここで、Ｆ１はそのアーギュメント（arguments)の関数であり、アーギュメントは、ＡＣＬ／ＰＣＬ走査画像１１４／１１６の深度最大値又は深度最小値に相応する割り出された走査角度及び深度の種々の組み合わせ又は対であり得る。
【００６１】
前述のように、分析は嚢層のモデルを使用することを伴ってもよい。例えば分析は、嚢層１４及び１６を球体又は楕円体の部分としてモデル化し得ると想定し、続いてＡＣＬ走査画像１１４／ＰＣＬ走査画像１１６を球体又は楕円体とフィットさせることによって球体又は楕円体のパラメータを割り出すことができる。
【００６２】
この分析を行う代わりの方法が数多く存在する。この分析のために有利に実行し得るいくつかの技術が、共同で所有された特許文献：I. Goldshleger他による発明の名称が「非線形走査による手術標的組織の画像化（Imaging Surgical Target Tissue by Nonlinear Scanning）」の米国特許出願番号第12/619,606号に記載されている。この出願は参照することにより全体的に本明細書中に組み込まれる。
【００６３】
代わりの分析の例としては、画像プロセッサ１２０が、ＡＣＬ走査画像１１４の前最大深度ｄＡ（最大）及び前最小深度ｄＡ（最小）、並びにＰＣＬ走査画像１１６の後最大深度ｄＰ（最大）及び後最小深度ｄＰ（最小）を走査変数αに沿って割り出し、これらの極値から変位及び傾斜を割り出すことが挙げられる。
（Δｘ，Δｙ，θ，φ）＝Ｆ２（ｄＡ（最小），ｄＡ（最大），ｄＰ（最小），ｄＰ（最大））    （２）
ここで、Ｆ２はそのアーギュメントの別の関数である。
【００６４】
走査角度及び深度を、数多くの他の基準に従って割り出し、選択し且つ分析することができる。相応する関数Ｆｎ（ｘ１,...ｘｍ）（ｍは２，３又は４以上であり得る）及び分析の詳細は異なる形で進行してもよいが、変位δ及び傾斜φを抽出する全体的なスキームは同じままである。
【００６５】
いくつかの実施例の場合、画像プロセッサ１２０は、嚢層走査画像のうちの１つのみの位相及び振幅を割り出し、これらから水晶体７の位置又は変位及び向き又は傾斜を割り出すように構成されることができる。
【００６６】
図７Ａ〜Ｂが示すように、誘導システム１４０は、ディスプレイ・ユニット１４２、例えばビデオ顕微鏡ディスプレイ１４２を含むことができる。誘導システム１４０は、ディスプレイ・ユニット１４２が眼の画像化される部分の割り出された位置に基づいて位置又は変位誤整合インジケータを表示することができ且つ眼の画像化される部分の割り出された向きに基づいて向き又は傾斜誤整合インジケータを表示することができるように、画像プロセッサ１２０にカップリングされることができる。これら位置及び向きは両方とも、画像プロセッサ１２０が上記方法のうちの一つによってＳＢ−ＯＣＴ画像を処理することによって割り出される。眼１それ自体は極めて概略的にのみ示されことができ、瞳孔６及び虹彩３のみがはっきりと示され、明確さのために陰影は抑制される。
【００６７】
一般に、位置誤整合インジケータは、眼の画像化される部分の割り出された位置に基づく眼位置インジケータ又は眼変位インジケータ１４４と、位置基準若しくは変位基準又は基準パターン１４８−ｓとを含むことができる。ドッキング・システム１００のオペレータは、眼位置又は眼変位インジケータ１４４を位置基準１４８−ｓと整合させることによって、眼の画像化される部分の変位誤整合を低減することができる。眼の画像化される部分が水晶体７を含む実施形態の場合、眼位置又は眼変位インジケータ１４４は、水晶体位置又は水晶体変位を表すことができるので、眼／水晶体変位インジケータ１４４と呼ばれる。
【００６８】
さらに、向き誤整合インジケータは、眼の画像化される部分の割り出された向きに基づく眼向きインジケータ又は眼傾斜インジケータ１４６と、向き基準又は傾斜基準１４８−ｔとを含むことができる。ドッキング・システム１００のオペレータは、眼向きインジケータ１４６を向き基準又は傾斜１４８−ｔと整合させることによって、眼の画像化される部分の向き誤整合又は傾斜を低減することができる。眼の画像化される部分が水晶体７を含む実施形態の場合、眼傾斜インジケータ１４６は、水晶体傾斜を表すことができるので、眼／水晶体傾斜インジケータ１４６と呼ばれる。
【００６９】
図７Ａが示す実施形態の場合、変位基準１４８−ｓ及び傾斜基準１４８−ｔは、ディスプレイ・ユニット１４２上の単一ターゲット、クロスヘア、又は基準パターン１４８に統合される。他の実施例では、基準１４８−ｓ及び基準１４８−ｔは、別個のものであり、例えば並んで表示された２つのターゲット・パターン、又は別個のスクリーン上に若しくは同じディスプレイの別々の領域内に表示された２つの基準パターンである。
【００７０】
図７Ａ〜Ｂが示すように、眼変位インジケータ（又は変位インジケータ）１４４と眼傾斜インジケータ（又は傾斜インジケータ）１４６は、ディスプレイ・ユニット１４２上のマーク又はアイコン、例えば図示のＸマーク及びＯマークであり得る。相応の変位インジケータ１４４及び傾斜インジケータ１４６を、統合された基準パターン１４８の中心に向かって操作すると、眼変位及び眼傾斜が完全に補償され又は排除されるような態様で画像化システム１１０を較正することができる。
【００７１】
図８Ａが示すように、いくつかのドッキング・システム１００はガントリ１５０と光学部１３０とを含むことができ、ガントリ１５０はガントリ・コントローラ１５２によって制御されて患者インターフェイス５０のＰＩ光軸５２に対して基本的に横方向に動くことができる。ガントリ１５０は、光学部１３０のオブジェクティブ１５４を収容し又は光学部１３０のオブジェクティブ１５４と係合するように構成されていてよい。オブジェクティブ１５４には患者インターフェイス５０が固定されてもよい。このような設計によって、ドッキング・システム１００のオペレータは、オブジェクティブ１５４、患者インターフェイス５０、及びその接触レンズ５１を動かし又は調整するようにガントリ１５０を操作し、これにより眼の変位又は位置誤整合を低減し、最終的に排除することができる。
【００７２】
誘導システム１４０は、ディスプレイ・ユニット１４２上に水晶体変位インジケータのマーク又はアイコン１４４を表示することによって、この処置に際して手術医を支援することができる。手術医は、基本的には基準１４８をクロスヘア又はターゲットとして使用して、変位インジケータ１４４を基準１４８の中心又は基点に近づけるためにガントリ１５０を動かすことができる。クロスヘア１４８の中心に達した変位インジケータ１４４は、眼の位置誤整合又は変位Δが排除されたことを手術医に発信することができる。
【００７３】
同様に、誘導システム１４０は、手術医が、基準又はクロスヘア１４８の中心に向かって傾斜インジケータ１４６を動かすことによって、向き誤整合を低減し、最終的には排除するのを支援するために、ディスプレイ・ユニット１４２上に傾斜インジケータ１４６を表示することができる。
【００７４】
レーザーシステムの光軸を傾斜させることによって水晶体の傾斜を補償することはできない。なぜならば、大抵のレーザーシステム又はレーザー光学部はこのような傾斜を可能にしないからである。また、ガントリ１５０を動かすことによって、水晶体の傾斜誤整合を補償することもできない場合がある。したがって、ドッキング・システム１００のいくつかの実施形態の場合、手術医は、患者を言葉で指導して患者が画像化される眼を回転させるようにすることを選ぶことによって、その向き誤整合を低減することができる。手術医は、患者が眼を回転させているとき、傾斜アイコン又はインジケータ１４６の動きをモニタリングし、患者の行為に照らして新しい指示を出すことができる。繰り返し指示を与えることによって、手術医が傾斜アイコン１４６をクロスヘア１４８の中心に動かすのを支援し、傾斜誤整合を低減し、最終的にはこれを排除することができる。
【００７５】
図８Ａが示すように、ドッキング・システム１００の他の実施例において、誘導システム１４０は固視光システム１６０を含んでもよい。固視光システムは、手術医又はオペレータが眼の回転又は側方運動のうちの少なくとも一方を行うように患者を誘導するために固視光システム１６０の固視光１６５を調整し得るように構成されている。固視光１６５は、図示のように、ドッキングしない眼又は制御眼１ｃ内に投射することができる。
【００７６】
図８Ｂが示すように、固視光システム１６０の別の実施形態によって、固視光１６５をドッキング眼１ｄ内に投射することもできる。
【００７７】
固視光システム１６０は、例えば、共同で所有された特許文献：T. Juhasz他による発明の名称が「眼科用画像化システムのための電子制御された固視光（Electronically Controlled Fixation Light for Ophthalmic Imaging Systems）」の米国特許出願番号第12/885,193号に記載されている他の固視光システムと有利に組み合わされることができ、この出願は参照することにより全体的に本明細書中に組み込まれる。
【００７８】
図９Ａ〜Ｃは誤整合低減処置のステップを示している。図９Ａは、水晶体７が眼１自体とさえも誤整合している事例において、ＰＩ光軸５２（システム光軸２８とも呼ぶ）に対して傾斜φ及び変位Δの両方を有する水晶体光軸１１を示している。
【００７９】
図９Ｂは、手術医が、患者に言葉による指示を出すことにより、眼１を手動で動かすことにより、又は固視光１６５を調整することにより患者の眼を回転させた後の処置の段階を示している。この段階では、傾斜誤整合φは低減され又は最適には排除され、この結果、水晶体光軸１１は、ＰＩ光軸５２と整合し又は平行になるが、まだ残留変位誤整合Δ’を有している。傾斜誤整合φの低減又は排除がビデオ・ディスプレイ１４２上において眼／水晶体傾斜インジケータ１４６が基準パターン１４８の中心に動いたことによって表されるのに対して、眼／水晶体変位インジケータ１４４は基準パターン１４８の中心からまだ外れている。
【００８０】
図９Ｃは、手術医がガントリ１５０を動かすことにより残留変位Δ’を補償した後の第２段階を示している。この段階では、水晶体光軸１１とＰＩ光軸５２（又はシステム光軸２８）とは、完全に整合させられており、場合によっては全体的に一致している。残留変位Δ’も排除された後、眼／水晶体傾斜インジケータ１４６及び眼／水晶体変位インジケータ１４４の両方は基準パターン１４８の中心に動かされる。
【００８１】
図１０Ａが示すように、いくつかの実施形において、ドッキング・システム１００は、画像プロセッサ１２０がＳＢ−ＯＣＴ画像を処理したことに基づいて、変位及び傾斜アイコン／インジケータ１４４及び１４６を表示するだけでなく、計算された付加的なドッキング誘導を手術医に提供するようにも構成されることができる。画像プロセッサ１２０は、基準パターン１４８に対する眼／水晶体傾斜インジケータ１４６及び眼／水晶体変位インジケータ１４４をどこに表示するべきかを割り出すだけでなく、誤整合低減応答を計算してシステムのオペレータのためにそれを表示するように構成されていてもよい。具体的には、画像プロセッサ１２０は、眼の画像化される部分の割り出された位置と眼科用ドッキング・システムの位置基準との誤整合に基づいて位置誤整合を計算し、計算された位置誤整合に基づく変位補正インジケータ１４４を含む位置誤整合インジケータ又は変位インジケータ１４４の実施形態を表示する。
【００８２】
図示の実施例において、変位補正インジケータ１４４は、ビデオ・モニタ１４２上に表示されたベクトルであってよく、このベクトルは、変位誤整合を低減するためにガントリを動かす必要のある方向を示す。ベクトルの大きさはガントリ動作の大きさを示すことができる。変位補正インジケータ・ベクトル１４４には、数値補正の示唆の表示、例えばガントリを何ミリメートルどのような正確な方向に動かすべきかという示唆の表示を補足することができる。
【００８３】
図１０Ａにさらに示されているように、傾斜インジケータ１４６の一部である類似の傾斜補正インジケータ１４６が、水晶体光軸１１のような眼の画像化される部分の割り出された向きと、システム光軸２８又はＰＩ光軸５２のような眼科用ドッキング・システムの向き基準との誤整合に基づいて計算されている。誘導システム１４０は、計算された向き誤整合に基づいて、ビデオ・モニタ又はディスプレイ・ユニット１４２上に向き誤整合又は傾斜補正インジケータ１４６を表示することができる。傾斜補正インジケータ１４６は傾斜補正ベクトルを含むことができ、場合により数値が補足された傾斜補正ベクトルの大きさ及び方向は、傾斜を補償するために固視光システム１６０の固視光１６５をどの程度どの方向に動かすべきかを指し示すことができる。
【００８４】
図１１Ａは画像化誘導型ドッキング・システム１００の別の実施形態を示す。このドッキング・システム１００の場合、誘導システム１４０、場合によっては誘導システム１４０を介した画像プロセッサ１２０は、誤整合低減システム１７７に電子的にカップリングされることができる。誤整合低減システム１７７は、ＰＩ光軸５２又は一般には光学部１３０に対する、画像化される眼の１つ以上の誤整合を低減することができる。
【００８５】
誤整合低減システム１７７は、ガントリ・コントローラ１５２を備えたガントリ１５０若しくは固視光源１６０、又はその両方を含むことができる。これらの実施例において、誘導システム１４０は、図１０Ａの実施例におけるように、変位補正インジケータ１４４及び傾斜補正インジケータ１４６を計算するだけでなく、ガントリ・コントローラ１５２及び固視光システム１６０のうちの少なくとも一方に電子的なカップリングを介して実際の制御信号を送ることにより、手術医による分析又は介入を待つことなしに、ガントリ１５０又は固視光１６５を調整することによって相応の誤整合補正を実際に行うこともできる。いくつかの実施形態では、誘導システム１４０は誤整合補正装置１４９を含んでもよい。誤整合補正装置１４９は、画像プロセッサ１２０がＰＩ光軸５２に対する傾斜φ及び変位Δを割り出したことに基づいて、上記制御信号を計算して生成する。他の実施例では、画像プロセッサ１２０自体がこれらの機能を実施することができる。
【００８６】
誘導システム１４０から制御信号を受信したガントリ・コントローラ１５２は、オブジェクティブ１５４の位置を調整するためにガントリ１５０を動かすことにより、画像化される眼の位置誤整合を低減することができる。他の例では、誘導システム１４０から制御信号を受信した固視光システム１６０は、患者の眼のために固視光１６５を生成し又は調整することにより、眼の画像化される部分の向き誤整合の低減をもたらし又は導くことができる。前述のように、固視光システム１６０は固視光１６５を制御眼１ｃ内に又はドッキング眼１ｄ内に投射することができる。
【００８７】
このようなコンピュータ化された実施例の場合、変位及び傾斜の誤整合を、主として誘導システム１４０の電子制御下で低減又は排除することができる。これら実施例は、誤整合の補償のうちのいくらか又は全てを実際に実施するという仕事から手術医を解放することができる。すなわち、手術医の任務を、コンピュータ化ドッキング・システム１００によって実施される誤整合低減を監督するだけに軽減することができる。
【００８８】
図１０Ｂは誘導システム１４０の別の実施例を示している。この例では、位置誤整合インジケータ及び向き誤整合インジケータのうちの少なくとも一方が、相応の誤整合を示す、眼の水晶体の一部の画像を含むことができる。
【００８９】
図示の例では、誘導システム１４０は、水晶体７のＯＣＴ画像を眼のビデオ画像及び基準パターン１４８でオーバーレイして、統合された変位・傾斜インジケータ１４７を構築することができる。いくつかの事例において、ＯＣＴ画像は、象徴的なものにすぎなくてよく、例えば実際のＯＣＴ画像に対するモデル形態に基づく単純化された画像であってよい。基準１４８に対する変位・傾斜インジケータ１４７としてのオーバーレイ水晶体画像の位置及び向きは、手術医に対する水晶体７の誤整合の傾斜及び変位の有益な表示であり得る。いくつかの事例において、オーバーレイ水晶体画像１４７を基準１４８の中心とセンタリングすることにより変位を排除するように手術医に指示し、また楕円形水晶体画像１４７の主軸を基準パターン１４８の主軸と整合させることにより傾斜を排除するように手術医に指示することができる。
【００９０】
変位・傾斜インジケータ１４７に使用される水晶体７のＯＣＴ画像は例えば次のように採られることができる。先ず、円形ＯＣＴ走査を実施し、結果として正弦状ＯＣＴ画像をもたらすことができる。ＯＣＴの最大値及び最小値に対応する角度方向の走査角度を識別することができる。次いで、おそらくは水晶体７の中心と交差し又は少なくとも中心の近くを通過する最大角と最小角との間で、水晶体７を横切るように線形走査を実施することができる。この線形走査の結果は水晶体７の変位及び傾斜に関して極めて有益であり得る。こうして、変位・傾斜インジケータ１４７として、ビデオ顕微鏡ディスプレイ１４２上に線形走査を介して得られる水晶体のＯＣＴ画像を表示することにより、手術医が誤整合を効率的に低減し又は排除するのを支援することができる。
【００９１】
ドッキング・システム１００の主要な機能は、眼１上への患者インターフェイス５０のドッキングを支援することである。ドッキング前に眼の画像化される部分の画像を生成し、ターゲット基準パターン１４８とともに変位インジケータ１４４及び傾斜インジケータ１４６を提供する上記実施形態は、この機能を良好に発揮する。
【００９２】
ドッキング・システム１００の性能は、眼の画像化される部分を眼のドッキング前だけではなく、ドッキング中に繰り返し画像化し得る画像化システム１１０を実現することによってさらに改善されることができる。
【００９３】
ドッキング処置中に１つ又はいくつかの更新画像を表示するシステムは、手術医のアクションに関する有益なフィードバックを提供することができ、ドッキング・システム１００の精度及び性能を改善する。
【００９４】
画像化システム１１０のいくつかの実施形態は、これに関してさらなる質的な改善をもたらすことができる。これらは、ドッキング中にいくつかの更新画像を提供するだけではなく、ドッキング処置の基本的にライブの画像を提供することができる。基本的にライブのフィードバックは、改善された精度でドッキングをセンタリングするように且ついくつかの異なる方法でプロセスを最適化するように適時に情報を手術医に送達することができる。
【００９５】
しばしば用いられたライブ・ビデオ画像のリフレッシュ・レートは典型的には２４フレーム／秒である。従って、２０〜２５フレーム／秒以上のレートで画像を提供し得る画像化システムは、手術医に対して基本的にライブに見えることになる画像を提供することができる。２０〜２５フレーム／秒未満のフレーム・レート又はリフレッシュ・レートを有するシステムは、ライブ・ビデオ画像として知覚されず、ぎくしゃくした(jerky)、切れて飛ぶ(jumpy)画像として知覚され、場合によってはドッキング処置から気を散らせるものになりかねない。
【００９６】
これに関して、本画像化システム１１０の実施形態を次のように分類することができる。時間領域ＯＣＴ、又はＴＤ−ＯＣＴシステムは、Ａ走査を実施し、すなわち、単一の横方向（ｘ，ｙ）座標に相応する深度の範囲を順次画像化する。従って、ＴＤ−ＯＣＴによるＡ走査は長い時間がかかり、ＴＤ−ＯＣＴシステムは１秒当たり数百から数千のＡ走査しか行うことができない。いくつかの実施形態の場合、これらの性能はより低速でさえあり得る。妥当な分解能を有するＯＣＴ画像を得るために、（ｘ，ｙ）点から成る線に沿って行われた数百のＡ走査をＢ走査に統合することが必要となる場合がある。従って、ＴＤ−ＯＣＴシステムは、１〜１０フレーム／秒、しばしば１秒当たり１フレーム又は数フレームという低さのリフレッシュ・レートでＢ走査を生成することがある。このような画像は手術医にはぎくしゃくして見え、ドッキング・プロセスのために提供されるフィードバックはライブよりも遅くなる。従って、ＴＤ−ＯＣＴシステムは、実際のドッキング速度において、手術医の誤整合調整を承認し又は阻止するのに十分に速いフィードバックを提供することができない。
【００９７】
この低速の画像化性能は欠点を有する。例えば眼科用ドッキング・システム１００は、ドッキング前にＰＩ５０を眼１と整合させるのを誘導して支援するように構成されている。このドッキング前段階において、患者１９はまだ眼１を動かすことができる。具体的には、患者は呼吸しているので、眼を上下に動かすことになる。低い画像加速度では、ＴＤ−ＯＣＴ画像化システムは、眼の上下呼吸運動について行くことはできず、運動アーチファクト、例えば画像の飛び及び不連続な画像線を表示するようになる。
【００９８】
対照的に、分光計ベースのシステム又はＳＢ−ＯＣＴシステムは全ての深度から（ｘ，ｙ）点で同時に画像データを収集する。これらの画像は、連続走査を伴わないにもかかわらずＡ走査と呼ばれることもある。異なる深度から並行して又は同時に画像データを集める性質から、ＳＢ−ＯＣＴシステムは１秒当たり５００，０００までのＡ走査を行うことができる。従って、上記数百のＡ走査を含有する同じＢ走査は、１秒当たり２０フレームよりも高いリフレッシュ・レートで生成されることができ、場合によっては１秒当たり最大１，０００フレームのリフレッシュ・レートで生成されることができる。
【００９９】
なお、これらの画像実際に表示することは、また時間がかかり、ＯＣＴディスプレイ・ユニット１４２の電子的な性能によって制限されることもある。上記リフレッシュ・レートは、画像化システム１１０による画像取得の速度を特徴づける。表示速度は、電子的な制限ファクタ及びデータ転送の制限ファクタに応じて低くなることがある。
【０１００】
例えば上で参照された米国特許出願、A. Juhasz及びK. Vardinによる「眼科用手術システムのための画像化誘導ドッキング」に記載されているように、画像化ビームの走査を高速に駆動するために、専用プロセッサと、専用メモリ内に記憶された予め計算された走査パターンとを使用することによって、ＳＢ−ＯＣＴシステムの性能をさらに速めることができる。
【０１０１】
ＳＢ−ＯＣＴ画像化システムの画像化速度とＴＤ−ＯＣＴ画像化システムの画像化速度とが、２０〜２５フレーム／秒のライブ・ビデオ・レートの反対側にあることを考えると、ＳＢ−ＯＣＴ画像化システムを使用する画像化システム１１０の実施形態は、運動アーチファクトのない適時の平滑なライブ・フィードバック情報を手術医に提供することができるのに対して、典型的なＴＤ−ＯＣＴ画像化システムは、平滑なライブ・フィードバックを手術医に提供することはできず、運動アーチファクトを表示しがちである。上述のようなライブ画像化フィードバックを有するシステムは、質的に改善されたドッキング処置精度をもたらす。
【０１０２】
優れた画像化速度は、ＳＢ−ＯＣＴ画像化システム１１０が著しく複雑で鮮鋭なディテールに富んだ画像を構成し、それでもなお画像をライブ・ビデオとして提供するのを可能にする。例としては、水晶体７の二次元画像又はモデルを使用して水晶体７の幾何学的形状に関する推定に依存する代わりに、水晶体７の実際の形状をマッピングするためにいくつかの円に沿って水晶体７を走査することが挙げられる。
【０１０３】
画像化システム１１０の実施形態の長期性能に影響を与える最終ファクタは、ＳＢ−ＯＣＴ画像化システムが可動部分を有しておらず、ひいては信頼性及び保守性が全く申し分ないことである。対照的に、ＴＤ−ＯＣＴシステムは、ＯＣＴ装置の基準アーム内の基準ミラーの運動と連携する高速可動部分を有している。明らかに、ＴＤ−ＯＣＴシステム内の可動部分の存在は、機能不良及び誤整合の機会を増大させ、ひいては場合によっては性能全体を低下させ、より頻繁な現場サービスを必要とし、さらに長期性能劣化の可能性に直面する。
【０１０４】
要約すれば、ＴＤ−ＯＣＴシステムは、少なくとも次の理由からＳＢ−ＯＣＴシステムと必ずしも同等でない。（ｉ）ＴＤ−ＯＣＴシステムはライブ画像化又はフィードバック画像を高精度のドッキング及び手術プロセスに有用なリフレッシュ・レートでは提供しない。（ｉｉ）ＴＤ−ＯＣＴシステムは運動アーチファクトを表示しがちである。（ｉｉｉ）ＴＤ−ＯＣＴシステムは、２Ｄ走査画像又は高精度のディテールに富む画像を提供するのが難しいことがある。（ｉｖ）最後に、ＴＤ−ＯＣＴシステムは現場サービス及びメンテナンスをＳＢ−ＯＣＴシステムよりも著しく頻繁に必要とする。こうして、ＴＤ−ＯＣＴシステムとＳＢ−ＯＣＴシステムとは十分に異なるものなので、多くの用途に対してこれらは総称的なＯＣＴシステムの同等の実施形態ではない。むしろ、具体的な用途に対するこれらの性能間の相違度はケースバイケースで分析されなければならない。
【０１０５】
図１１Ｂが示すように、ドッキング・システム１００の別の実施例は、ビデオ画像化システム１８０によって構成されたビデオ画像から誤整合情報のいくつかを取得することができる。これらドッキング・システム１００において、眼科用画像化システム１１０の実施形態はＯＣＴ又は深さ方向画像化システム１１０を含むことができる。深さ方向画像化システム１１０は眼１の内部眼構造の深さ方向画像を生成することができる。画像プロセッサ１２０は深さ方向画像プロセッサ１２０を含むことができる。深さ方向画像プロセッサ１２０は内部眼構造の深さ方向画像から内部眼構造の向きを割り出すことができる。
【０１０６】
加えて、ドッキング・システム１００、具体的には誘導システム１４０は、ビデオ画像プロセッサ１８２を含み得るビデオ画像化システム１８０と、ビデオ顕微鏡ディスプレイ１４２と類似し得るビデオ・ディスプレイ１８４とを含むことができる。ビデオ画像化システム１８０は、眼の前面眼構造をビデオ画像化するように構成されることができ、ビデオ画像プロセッサ１８２は、前面眼構造のビデオ画像から前面眼構造の位置を割り出すように構成されることができる。前述のように、ビデオ画像化システム１８０は、眼科用画像化システム１１０にカップリングされることができ、画像プロセッサ１２０によって割り出された内部眼構造向きを使用して向き誤整合インジケータをビデオ・ディスプレイ１８４上に表示し、且つ、ビデオ画像プロセッサ１８２によって割り出された前面眼構造位置を使用して位置誤整合インジケータをビデオ・ディスプレイ１８４上に表示するように構成されることができる。
【０１０７】
いくつかの実施例において、深さ方向画像プロセッサ１２０は、水晶体７若しくはその水晶体嚢又はその硬化核であり得る内部眼構造の画像内において、ＡＣＬ走査画像１１４の一部及びＰＣＬ走査画像１１６の一部を認識するように画像認識プロセスを実施することができる。
【０１０８】
深さ方向画像プロセッサ１２０は、図６に関連して説明した方法のいずれかを実施し、続いて走査画像の位相及び振幅を関与させることによって、画像認識プロセスの結果に基づいて、画像化される内部眼構造の向き又は傾斜誤整合を割り出すことができる。
【０１０９】
ビデオ画像プロセッサ１８２は、ビデオ画像内の前面眼構造の画像を認識し、ビデオ画像認識プロセスの結果に基づいて前面眼構造の位置を割り出すためにビデオ画像認識プロセスを実施することができる。画像化される前面眼構造は例えば眼の瞳孔６又は角膜輪部５であり得る。
【０１１０】
図４〜６に関連して説明したように、深さ方向画像プロセッサ１２０による分析は、内部眼構造である水晶体７の向きだけではなく、その位置も割り出すことができる。従って、いくつかの実施例において、ドッキング・システム１００は２つの位置を割り出すことができる。すなわち、画像化される内部眼構造の位置が深さ方向画像プロセッサ１２０によって割り出され、前面眼構造の位置がビデオ画像化システム１８０によって割り出される。内部眼構造は眼と完全には整合していないことがあるので、これらの２つの位置は異なる場合がある。
【０１１１】
患者インターフェイス５０を、画像化される内部眼構造の位置と、前面眼構造の位置と、又はこれらの位置双方を使用して生成された中間位置若しくは平均位置と整合させることは、種々の目的において有利であり得る。
【０１１２】
図７Ａ〜Ｂ及び図１０Ａが示すように、深さ方向画像化システム１１０及びビデオ画像化システム１８０によって画像認識ステップが実施された後、ビデオ・ディスプレイ１８４は、画像化される内部眼構造の割り出された向きに関連する眼向き誤整合インジケータを表示することができる。眼向き誤整合インジケータは眼向きインジケータ１４６と向き基準１４８とを含む。画像化される内部眼構造が水晶体７である実施形態では、手術医は水晶体インジケータ１４６を向き基準１４８と整合させることによって、水晶体傾斜誤整合を低減することができる。図７〜１０に関連して説明するように、手術医は、特に、ドッキング眼を回転させるように患者１９を指導すること、眼１を手動で回転させること、又は固視光源１６０を調整することによって、この整合を達成することができる。
【０１１３】
ビデオ・ディスプレイ１８４は、ビデオ画像化された前面眼構造の割り出された位置に関連する眼位置インジケータ１４４を含む位置誤整合インジケータと、眼科用ドッキング・システムの位置基準１４８とを表示することもできる。前述のように、眼科用ドッキング・システム１００のオペレータは、水晶体位置インジケータ１４４を位置基準１４８と整合させることによって水晶体位置誤整合を低減することができる。図７〜１０に関連して説明したように、手術医はガントリ１５０を操作することによってこの位置誤整合を低減することができる。
【０１１４】
図１１Ｂのドッキング・システム１００は、図２、図８Ａ〜Ｂ及び図１１Ａの前記実施形態のいずれかのブロック又はユニットと組み合わせて使用されることができる。例えばドッキング・システム１００は固視光源１６０を含むことができる。固視光源１６０は、位置誤整合インジケータ及び向き誤整合インジケータのうちの少なくとも一方に関連して固視光１６５を調整するように構成されている。
【０１１５】
図１２は、患者１９の眼１の一部を眼科用画像化システム１１０で画像化すること３１０と、画像を画像プロセッサ１２０で分析することによって、眼の画像化される部分１の位置及び向きを割り出すこと３２０と、割り出された位置及び向きに基づいて誘導システム１４０によって眼のドッキングを誘導すること３３０とを含むことができる。
【０１１６】
画像化すること３１０は、水晶体嚢、前嚢層ＡＣＬ１４、後嚢層ＰＣＬ１６、水晶体ターゲット領域、水晶体７，その核、角膜２、虹彩３、角膜輪部５、瞳孔６、角膜内皮、及び角膜上皮のうちの少なくとも１つを画像化することを含むことができる。
【０１１７】
画像化すること３１０が眼の水晶体７の一部を画像化することを含む実施形態の場合、割り出すこと３２０は、画像内において、前嚢層ＡＣＬ１４のＡＣＬ走査画像１１４を認識し且つ後嚢層ＰＣＬ１６のＰＣＬ走査画像１１６を認識するように画像認識プロセスを実施することを含むことができる。
【０１１８】
図６に関連して説明したように、画像認識を実施したら、割り出すこと３２０はさらに、ＡＣＬ走査画像１１４の前位相及び前振幅、並びにＰＣＬ走査画像１１６の後位相及び後振幅を割り出し、前位相、前振幅、後位相及び後振幅から水晶体７の位置及び向きを割り出すことを含むことができる。
【０１１９】
他の実施形態の場合、割り出すこと３２０は、前嚢層の前最大深度及び前最小深度、並びに後嚢層の後最大深度及び後最小深度を走査変数に沿って割り出し、前最大深度、前最小深度、後最大深度及び後最小深度から水晶体７の位置及び向きを割り出すことを含むことができる。
【０１２０】
さらに他の実施形態では、割り出すこと３２０は、画像内において水晶体嚢層部分の画像を認識することと、嚢層の位相及び振幅を割り出すことと、割り出された位相及び振幅を使用して水晶体の位置及び向きを割り出すこととを含むことができる。
【０１２１】
誘導すること３３０は、眼の画像化される部分の割り出された位置に基づいて位置誤整合インジケータを表示することと、眼の画像化される部分の割り出された向きに基づいて向き誤整合インジケータを表示することとを含むことができる。
【０１２２】
誘導すること３３０は、位置誤整合インジケータの部分として、眼の画像化される部分の割り出された位置に基づく眼又は水晶体位置インジケータ１４４と、眼科用ドッキング・システムの位置基準１４８−ｓとを表示することと、向き誤整合インジケータの部分として、眼の画像化される部分の割り出された向きに基づく眼又は水晶体位置インジケータ１４６と、眼科用ドッキング・システムの向き基準１４８−ｔとを表示することとを含むこともできる。向き基準１４８−ｔ及び位置基準１４８−ｓは同じターゲット又は基準パターン１４８であり得る。
【０１２３】
誘導すること３３０は、眼科用ドッキング・システム１００のオペレータが眼又は水晶体位置誤整合を低減するようにガントリ１５０を操作するのを支援するために、位置誤整合インジケータを表示することを含むこともできる。さらに、誘導すること３３０は、手術医が、眼向き誤整合を低減するように、眼を回転させるように患者１９を指導すること、眼を手動で回転させること、又は固視光１６０を調整することを支援するために、向き誤整合インジケータ１４６を表示することを含むこともできる。
【０１２４】
方法３００は、画像化すること３１０と、割り出すこと３２０と、及び誘導すること３３０とを繰り返し実施することを含むことができる。誘導すること３３０は、眼のドッキング中に繰り返し行われる画像化すること３１０及び割り出すこと３２０に従って、位置誤整合インジケータ及び向き誤整合インジケータの表示を更新することを含んでよい。誘導方法３００をこのように繰り返し行うことによって、手術医に有益なフィードバックを提供し、ドッキング・プロセスの精度を高めることができる。ライブ・ビデオのリフレッシュ・レート、２０〜２５フレーム／秒又はこれよりも高速で画像を更新し又は画像化を繰り返すことによって、さらなる質的改善を達成することができる。このようなビデオ・レートで方法３００を繰り返すことにより、ライブ・ビデオのフィードバックを手術医に提供することもできる。
【０１２５】
図１３が示すように、別の眼のドッキング誘導方法４００は、深さ方向画像化システム１１０で患者の眼の内部眼構造を画像化すること４１０と、内部眼構造の深さ方向画像から画像プロセッサ１２０によって内部眼構造の向きを割り出すこと４２０と、ビデオ画像化システム１８０で眼の前面眼構造をビデオ画像化すること４３０と、前面眼構造のビデオ画像からビデオ画像プロセッサ１８２によって前面眼構造の位置を割り出すこと４４０と、割り出された内部眼構造向きを使用して向き誤整合インジケータを誘導システム１４０又はビデオ・ディスプレイ・ユニット１８４によって表示し、且つ、割り出された前面眼構造位置を使用して位置誤整合インジケータを誘導システム１４０又はビデオ・ディスプレイ・ユニット１８４によって表示すること４５０とを含むことができる。
【０１２６】
整合誘導システム１４０の別の実施形態は、眼科用ドッキング・システム１００の遠位先端、その光学部１３０、又はそのオブジェクティブ１５４上に患者インターフェイス５０を正確に取り付けるための誘導を提供するシステムを含むことができる。ＬＡＳＩＫ処置中に構成される角膜フラップの精度は、ＰＩ光軸５２とシステム光軸２８との誤整合が最小限であっても、例えばこれが１０ミクロンのオーダーであってもこの誤整合に対して極めて鋭敏である。従って、患者インターフェイス５０自体をシステム１００の遠位端に取り付けるプロセス前及びプロセス中に、たとえドッキング・プロセスが開始される前であっても患者インターフェイス５０自体を画像化し、ＰＩ５０とオブジェクティブ１５４との画像化誤整合に基づいてＰＩ５０を調整するように手術医に指示を出すために、画像化に基づく誘導システム１４０を適用することによって、かなりの性能改善を達成することができる。
【０１２７】
さらに別の用途では、ドッキング処置を支援するのではなく、超音波に基づく水晶体手術システムと併せて、眼科手術医による水晶体チップ挿入を含む種々の手術ステップを正確にターゲッティングするのを誘導するために誘導システム１４０を使用することができる。
【０１２８】
さらに別の実施例では、眼科用誘導システム１４０は、分光計ベースのＯＣＴ（ＳＢ−ＯＣＴ）画像化システムを含む眼画像化システム１１０にカップリングされてもよい。眼画像化システム１１０は、手術処置によって変更された眼領域のライブ画像を生成するように構成されることができる。いくつかの実施例において、画像リフレッシュ・レートは２０〜２５フレーム／秒以上である。
【０１２９】
上記明細書において、数多くのシステムが１つ以上のプログラミング可能なプロセッサを含み、数多くの方法ステップが、相応の記憶されたプログラムに基づいて機能するプロセッサを含む。これらのシステムにおいて、システムが、相応のプログラムを記憶し得る、プロセッサと連携するメモリ・システムと、メモリ・システム内に記憶されたプログラム手段とを含む実施形態が存在する。例えば、画像プロセッサ１２０、誘導システム１４０、ガントリ・コントローラ１５２、誤整合低減システム１７７、及びビデオ画像プロセッサ１８２は全て、これらのプロセッサに対応するメモリ又はメモリ・システムを含む実施形態を有する。これらの実施形態は、場合によってはコンピュータ可読媒体上に、これらのプロセッサのためのプログラム又はプログラム手段を記憶することができる。
【０１３０】
本明細書には多くの細目が含まれるが、これらは、本発明の範囲又は請求されうるものの限定として解釈されるべきではなく、むしろ特定の実施形態に特有の特徴の記載として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈で本明細書に記載された所定の特徴を単一の実施形態で組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で記載された様々な特徴を複数の実施形態に別個に又は任意の適切なサブコンビネーションで実施することもできる。さらに、特徴が所定の組合せで作用するように上述され且つそのようなものとして最初に請求されているかもしれないが、請求された組合せから一つ以上の特徴が時にはその組合せから削除されることができ、請求された組合せはサブコンビネーション又はサブコンビネーションの変更を対象とすることができる。
【図１Ａ】
2014525286.tif 000003
【図１Ｂ】
2014525286.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2014525286.tif 000011
【図５Ｂ】
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【図６】
2014525286.tif 000013
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2014525286.tif 000015
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2014525286.tif 000017
【図９Ａ】
2014525286.tif 000018
【図９Ｂ】
2014525286.tif 000019
【図９Ｃ】
2014525286.tif 000020
【図１０Ａ】
2014525286.tif 000021
【図１０Ｂ】
2014525286.tif 000022
【図１１Ａ】
2014525286.tif 000023
【図１１Ｂ】
2014525286.tif 000024
【図１２】
2014525286.tif 000025
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月12日(2014.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光コヒーレンス・トモグラフィ画像化システムと、画像プロセッサとを含む眼科用画像化システムと、
前記眼科用画像化システムにカップリングされた誘導システムと
を含む眼科用ドッキング・システムであって、
前記光コヒーレンス・トモグラフィ画像化システムは、患者インタフェースを患者の眼にドッキングする間、該患者の眼の一部を画像化するように構成されており、
前記画像プロセッサは、前記画像を分析することによって前記眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すように構成されており、
前記誘導システムは、前記患者インタフェースが前記眼にドッキングされる前に、前記割り出された位置及び向きに基づいて前記ドッキングを誘導するように構成されている、眼科用ドッキング・システム。
【請求項２】
前記光コヒーレンス・トモグラフィ画像化システムは、時間領域光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）システム、周波数領域ＯＣＴシステム、及び分光計ベースのＯＣＴシステムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項３】
前記光コヒーレンス・トモグラフィ画像化システムは走査画像化システムを含み、
前記走査画像化システムは、円弧、線、ループ、円、楕円、星、反復形体を有する線、二次元パターン及び二次元メッシュのうちの少なくとも１つの点に画像化ビームを指向することによって走査を実施し、且つ前記走査の点において所定の深度範囲内で前記眼の画像化される部分を画像化するように構成されている、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項４】
前記眼の画像化される部分は、水晶体嚢、水晶体前嚢層、水晶体後嚢層、水晶体ターゲット領域、水晶体、及び核のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項５】
前記眼の画像化される部分は、前記眼の水晶体の画像化される部分を含み、
前記画像化プロセッサは、前記水晶体の前嚢層の走査画像及び前記水晶体の後嚢層の走査画像を前記画像内において認識するために画像認識プロセスを実施するように構成されている、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項６】
前記画像プロセッサは、前記水晶体の位置及び向きを割り出すために前記水晶体の幾何学的モデルを使用することによって、前記認識された層の前記走査画像を分析するように構成されている、請求項５に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項７】
前記画像プロセッサは、前記前嚢層の走査画像の前位相及び前振幅、並びに前記後嚢層の走査画像の後位相及び後振幅を割り出し、前記前位相、前記前振幅、前記後位相、及び前記後振幅から前記水晶体の位置及び向きを割り出すように構成されている、請求項５に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項８】
前記画像プロセッサは、前記前嚢層の前最大深度及び前最小深度、並びに前記後嚢層の後最大深度及び後最小深度を走査変数に沿って割り出し、前記前最大深度、前記前最小深度、前記後最大深度、及び前記後最小深度から前記水晶体の位置及び向きを割り出すように構成されている、請求項５に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項９】
前記誘導システムはディスプレイ・ユニットを含み、
前記誘導システムは、前記ディスプレイ・ユニット上に、前記眼の画像化される部分の割り出された位置に基づく位置誤整合インジケータと、前記眼の画像化される部分の割り出された向きに基づく向き誤整合インジケータとを表示するように構成されている、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１０】
前記位置誤整合インジケータは、前記眼の画像化される部分の割り出された位置に基づく眼位置インジケータと、当該眼科用ドッキング・システムの位置基準とを含み、
当該眼科用ドッキング・システムのオペレータは、前記眼位置インジケータと前記位置基準とを整合させることにより、眼位置誤整合を低減することができ、
前記向き誤整合インジケータは、前記眼の画像化される部分の割り出された向きに基づく眼向きインジケータと、当該眼科用ドッキング・システムの向き基準とを含み、
当該眼科用ドッキング・システムのオペレータは、前記眼向きインジケータと前記向き基準とを整合させることにより、眼向き誤整合を低減することができる、請求項９に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１１】
前記眼科用誘導システムは、当該眼科用ドッキング・システムのオペレータが眼位置誤整合を低減するように当該眼科用ドッキング・システムのガントリを操作するのを支援するために、前記位置誤整合インジケータを表示し、且つ、当該眼科用ドッキング・システムのオペレータが眼向き誤整合を低減するように前記患者に前記眼を回転させるのを支援するために、前記向き誤整合インジケータを表示するように構成されている、請求項９に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１２】
前記誘導システムは固視光システムを含み、該固視光システムは、前記オペレータが前記眼の回転及び該眼の側方運動のうちの少なくとも一方を実施するように前記患者を誘導するために該固視光システムの固視光を調整することができるように構成されている、請求項１１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１３】
前記位置誤整合インジケータ及び向き誤整合インジケータのうちの少なくとも一方が、相応の誤整合を示す、前記眼の水晶体の一部の画像を含む、請求項９に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１４】
前記眼科用画像化システムは、前記眼のドッキング中に繰り返し前記眼の画像化される部分を画像化するように構成されている、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１５】
前記眼科用画像化システムは分光計ベースのＯＣＴ画像化システムを含み、該分光計ベースのＯＣＴ画像化システムは、少なくとも２０フレーム／秒のリフレッシュ・レートで前記眼の画像化される部分を画像化するように構成されている、請求項１４に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１６】
前記眼科用画像化システムは、前記眼の前面眼構造のビデオ画像を生成するように構成されたビデオ画像化システムを含み、
前記眼の画像化される部分は前記内部眼構造及び前記前面眼構造を含む、請求項１に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１７】
前記画像プロセッサは、
前記光コヒーレンス・トモグラフィ画像化システムによって生成された前記内部眼構造の画像から前記内部眼構造の向きを割り出すように構成された深さ方向画像プロセッサと、
前記前面眼構造のビデオ画像から前記前面眼構造の位置を割り出すように構成されたビデオ画像プロセッサと
を含む、請求項１６に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１８】
前記深さ方向画像プロセッサは、前記眼の水晶体の前嚢層の一部の画像、及び前記眼の水晶体の後嚢層の一部の画像を前記内部眼構造の深さ方向画像内で認識するために画像認識プロセスを実施し、前記画像認識プロセスの結果に基づいて前記内部眼構造の向きを割り出すように構成されている、請求項１７に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項１９】
前記ビデオ画像プロセッサは、前記前面眼構造の画像を前記ビデオ画像内で認識するためにビデオ画像認識プロセスを実施し、前記ビデオ画像認識プロセスの結果に基づいて前面眼構造の位置を割り出すように構成されている、請求項１７に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項２０】
前記深さ方向画像プロセッサは、前記画像化される内部眼構造の位置を割り出すように構成されており、
当該眼科用ドッキング・システムは、前記内部眼構造の割り出された位置と前記前面眼構造の割り出された位置とを用いて前記眼の画像化される部分の位置を割り出すように構成されている、請求項１７に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項２１】
前記誘導システムはビデオ・ディスプレイ・ユニットを含み、
該ビデオ・ディスプレイ・ユニットは：
前記内部眼構造の向きに関する向き誤整合インジケータと、
前記前面眼構造の位置に関する位置誤整合インジケータと
を表示するように構成されている、請求項１６に記載の眼科用ドッキング・システム。
【請求項２２】
患者インタフェースを患者の眼にドッキングする間、眼科用画像化システムの光コヒーレンス・トモグラフィ画像化システムで前記患者の眼の一部を画像化するステップと、
前記画像を画像プロセッサで分析することによって、前記眼の画像化される部分の位置及び向きを割り出すステップと、
前記患者インタフェースが前記眼にドッキングされる前に、前記割り出された位置及び向きに基づいて誘導システムで前記ドッキングを誘導するステップと
を含む、眼のドッキングを誘導する方法。
【国際調査報告】
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2014525286.tif 000028
2014525286.tif 000029
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