JP2003505177A - レーザー切除のための水和及び地形計測 - Google Patents
レーザー切除のための水和及び地形計測Info
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Abstract
Description
代理人整理番号:18158−013000)の優先権を主張するものであり、
これに開示される全ての事項は、参照文献として組み入れられる。
明は、角膜表面のような組織表面の計測に関するものである。本発明は、組織表
面形状の計測を可能にし、及び/又は組織の水和を計測できるものである。
及び乱視のような視覚の屈折的エラーは、外科的処置により修正され得る。光屈
折的角膜切除術(PRK:photorefractive keratectomy)及び光治療的角膜切
除術(PTK:phototherapeutic keratectomy)では、光学ビームデリバリシス
テムを利用し、レーザーエネルギーのパターンを患者の目に向けて、角膜組織を
選択的に切除し、角膜の形状を再形成し、視覚を向上させている。これら技術で
は、角膜組織を切除して、目の光学的特性を変化させるのが一般的である。目の
表面の計測は、切除処置の精度を向上し、再切除が意図とされるように処置され
ていることを確認するために使用できる。
、所望のレーザーエネルギーパターンを計算するために、患者の視覚の分析を当
てにすることが多い。この計算は、角膜組織を一様に切除することを仮定するこ
とが多い。レーザーパターンは、一連の離散的なレーザーパルスのように形成さ
れるビームによって形成され、既知のパルスパターンの計算アルゴリズムは、角
膜組織の目標領域にわたって分布するパルスの大きさ、場所及び数が再切除の特
性を決定するように、各レーザーエネルギーパルスが角膜組織を一様な深度に切
除することを仮定する。このような技術は、特に、近視、遠視、乱視などのよう
な“規則的な”屈折的エラーを有する目の場合に、非常に良好な働きをする。し
かし、本発明に関連した働きは、パルス切除深度が常に一様でないことを示唆し
た。また、不規則な角膜の処置が、角膜表面形状の高精度の計測から著しい利益
を受けることができる。よって、屈折的切除能力と、目の形状を高精度に計測す
る技術とを組み合わせたものが非常に有望であることが明らかである。
る。目の形状を計測するための既知の技術は、目の表面から反射する光、又は目
から散乱する光、又は目に適用される染料の蛍光のいずれかを計測するのが一般
的である。不幸にも、角膜の表面は、外科的処置中に粗くなる。目から反射する
光は、不均一に散乱し、反射光による計測を困難にし、計測を不正確にすること
が多い。目の表面からの散乱を利用する多くの技術は、光が目の粗い表面から均
一に散乱されないため、精度に制限を受ける。目に蛍光染料を適用することは、
目自体ではなく、目を覆う染料の形状が計測されるので、表面形状の計測を不正
確にしてしまう。また、目の組織構造に染料を適用することは、治療を遅らせ、
一般に、目の水和を変化させる。
とを困難にさせる。切除深度及び除去される組織の形状の両方が組織の水分量と
ともに変化すると、既知のレーザー眼科治療技術は、処置前及び/又は処置中に
角膜組織の水分を制御できる設備を含むことが多い。それにもかかわらず、局所
的(同一の目標組織の異なった領域上)な、及び別々の患者の間(異なる気候な
ど)における水分量の変化が生じ、意図とされる再切除と、角膜組織の形状の実
際の変化との間に著しい差を生じさせる可能性がある。
することが望まれる。改良した表面計測技術が既知のレーザー眼科治療システム
との一体化に適する場合、特に、この改良技術が、角膜の再切除処置の前に診断
情報を与え、及び/又は角膜の再切除処置の間に情報をフィードバックできる場
合に、利益がある。さらに、角膜表面自体の形状及び/又は水和の情報を与える
ことに利益があり、またこれら計測が角膜組織表面に用いる再切除レーザーエネ
ルギーパターンを変更させるように使用される場合に利益がある。これら目的の
幾つか又は全てが、以下で説明するデバイスによって達成される。
9号、同第4761071号、同第4995716号及び同第5159361号
に記載される。目又は蛍光染料の表面からの鏡のような反射を使用するモアレ(
moire)技術が、米国特許第4692003号、同第4459027号及び同第
5406342号に記載される。ビディコン(vidicon)管を使用して角膜の表
面を計測する技術が、米国特許第4019813号に記載される。
3号(“System and Methods for Imaging Corneal Profile”、1998年5月
22日出願)に記載される。角膜地形とレーザー眼科治療とを組み合わせた技術
が、米国特許第4669466号(“Method And Apparatus For Analysis And
Correction Of Abnormal Refractive Errors Of The Eye”)、同第47213
79号(“Apparatus For Analysis And Correction Of Abno-mal Refractive E
rrors Of The Eye”)に記載される。不規則な角膜を治療するためのシステム及
び方法の例が、米国特許出願第09/287322号(“Offset Ablation Prof
ile For Treatment Of Irregular Astigmatism”、1999年4月7日出願)に
記載される。
化させるための改良システム、デバイス及び方法を提供する。本発明は、組織表
面にある組織の蛍光の利点、及び組織表面の直ぐ下層の組織の蛍光の利点をとる
。好適に、励起エネルギーは、計測されるべき表面から、小さい組織深度内に、
組織によって明らかに吸収される形態にあり、これにより、任意の表面地形計測
の解像度が向上する。利便的に、この蛍光を誘導する励起光エネルギーは、組織
の光減圧に使用される同一の発生源(ソース)によって与えられ得る。よって、
これら計測技術は、レーザー眼科治療システム及び処置に明らかに組み入れられ
、角膜の再切除前、角膜の再切除中及び/又は角膜の再切除後に、表面形状情報
を与える。本発明は、組織の水和の変化に相関して生じる組織の蛍光スペクトル
の変化の利点を選択的にとり得る。このような水和計測は、処置領域にわたって
局所的及び/又は全体的に切除アルゴリズムを変えるように使用され、水和の変
化に起因する切除レートの変化を補償することによって切除エネルギーパターン
の精度を向上する。変形的な水和計測は、集積回路の製造のために開発された技
術を使用する薄膜エリプソメトリーに基づいて行われ、角膜組織表面を覆う流体
膜の厚さを計測する。
この方法は、組織が蛍光エネルギーを発生するように、励起光エネルギーに組織
を露出する工程を含む。蛍光エネルギーは、蛍光を発する組織から計測され、表
面の表面地形は、計測された蛍光エネルギーを使用して決定される。
。好適に、励起光エネルギーは、励起光エネルギーの約50〜100%の範囲の
量が、表面地形の解像度に等しい組織深度内に吸収されるように、選択される。
励起光エネルギーは、制御された放射照度のパターンで組織上に投射され得る。
表面地形は、蛍光エネルギーの計測された強度から計算できる。
約150〜400nmの範囲、好適に約190〜約220nmの範囲にある紫外
線の波長が、露出した組織表面を計測するのに好ましい。同様に、蛍光エネルギ
ーの多くの波長が計測されるが、組織からの計測される蛍光エネルギーは、約2
50〜約500nmであるのが一般的である。計測される蛍光エネルギーは、好
適に、約300〜450nmの範囲にある。適当な励起光エネルギー源は、可視
レーザー、紫外線レーザー、赤外線レーザー、重水素ランプ、アークランプなど
を含む。典型的に、励起エネルギーは、計測される蛍光エネルギーとは異なる波
長を有し、励起エネルギーが検出器へ到達することを容易に遮断する。
ある。この方法は、約190〜220nmの範囲にある波長をもつ励起光エネル
ギーを作る工程を含む。組織は、励起光エネルギーに露出され、組織から蛍光エ
ネルギーを誘導する。蛍光エネルギーは、約300〜450nmの範囲にある波
長を有する。励起光エネルギーは、制御された放射照度のパターンで組織上に投
射される。約50〜100%の励起光エネルギーが、露出表面から3μmの組織
深度内の組織によって吸収される。蛍光エネルギーは、蛍光エネルギーに応答す
る検出器上にイメージ化される。蛍光エネルギーの強度は、検出器で計測され、
表面地形は、蛍光エネルギーの計測された強度から計算される。
。この方法は、切除光エネルギーを表面に向ける工程と、切除光エネルギーで組
織から蛍光エネルギーを誘導する工程とを含む。蛍光エネルギーの強度が計測さ
れ、露出表面の形状は、計測された強度を使用して決定される。組織は、切除光
エネルギーのパルスビームによって切除される。
ムである。このシステムは、励起光エネルギーを生成する光源を含み、組織から
蛍光エネルギーを誘導する。励起光エネルギーは、約190〜220nmの範囲
にある波長を有し、3μm以上の表面地形の解像度を与えないように、約50〜
100%の励起光エネルギーが、3μmの組織深度内に吸収される。投射システ
ムが、制御された放射照度のパターンで励起光エネルギーを組織上に投射する。
イメージ化システムが、組織によって放出された蛍光エネルギーをイメージ化し
、空間解像検出器が、約300〜450nmの波長の範囲にある組織によって放
出された蛍光エネルギーの強度を計測する。プロセッサが、検出器によって計測
された蛍光エネルギーの強度から表面地形を計算する。
ーシステムである。組織は、切除閾値を有し、システムは、組織から蛍光エネル
ギーを誘導する切除波長を有する励起光エネルギーのパルスビームを作るレーザ
ーを含む。光学的デリバリシステムが、表面を切除する制御されたやり方で、光
エネルギーを目に送る。イメージ化システムが、蛍光エネルギーをイメージ化し
、検出器が、露出組織の形状を決定するために、イメージ化された蛍光エネルギ
ーの強度を計測する。
、水分量に敏感な組織を計測し且つ選択的に切除するための水和計測デバイス、
システム及び方法も提供する。
ある。このシステムは、組織が蛍光エネルギーを生成するように、励起光エネル
ギーを組織に向ける光源を含む。蛍光センサが、組織からの蛍光の光路にある。
センサは、蛍光を表す信号を生成する。プロセッサが、センサに接続され、プロ
セッサは、蛍光信号から組織の水和を示す水和信号を生成する。
テムは、切除エネルギーを組織に向け、プロセッサは、水和信号に応答して切除
エネルギーを変化させる。組織は、典型的に、目の角膜を含み、デリバリシステ
ムは、目の光学的特性を選択的に変化するように、光切除レーザーエネルギーを
角膜に向けて送る光学的デリバリシステムを含み得る。プロセッサは、水和信号
に応答して目の光学的特性の変化量を変化させ得る。例えば、プロセッサは、全
組織の水和に応答して再切除処置の視度値を変化させ得る。変形的に、プロセッ
サは、角膜組織の目標領域にわたる水和の局所的な差を補償するように、切除エ
ネルギーパターンを変化することによって切除の形状を変化させ得る。幾つかの
実施例では、プロセッサに接続される出力デバイスが、水和信号に応答して表示
を簡単に示し得る。
を示すように、水和とともに変化する。プロセッサは、第二の周波数の蛍光強度
を使用して信号を正規化する。第二の周波数は、異なる水和にある組織の複数の
蛍光スペクトルの交差点の近くに位置され、第二の周波数の蛍光強度は、第一の
周波数のものよりも水和に対して感度が弱い。よって、プロセッサは、第二の周
波数に関する第一の周波数の相対強度の関数として水和を計算し得る。
沿って蛍光を向ける。イメージ化光学素子は、分光器感知表面の近くに組織の目
標領域のイメージを形成し得る。
ムである。この装置は、プロセッサの方向で光エネルギーのパターンをレーザー
から向けて、目の光学的特性の所望の変化を行う。システムは、プロセッサに接
続したセンサを含む。センサは、角膜組織の水和を示す信号を生成する。プロセ
ッサの調節モジュールが、センサからの水和信号に応答してパターンを変化させ
る。
組織が蛍光を発するように、励起光エネルギーを組織に向ける工程を含む。蛍光
が感知され、組織の水和は、感知された蛍光を使用して計算される。
補償方法である。再切除処置は、レーザーエネルギーのパターンを目に選択的に
向けて、目の光学的特性の所定の変化を行う。補償方法は、組織の水和を感知す
る工程を含む。レーザーエネルギーのパターンは、感知された水和に応答して調
節される。
よって感知される。蛍光強度が、第二の周波数に関する第一の周波数で計測され
る。組織の水和は、計測された相対強度を使用して計測される。計算された水和
のための切除レートが予測され、パターン調節工程が、この予測された切除レー
トに応答して変化される。利便的に、励起光は、切除レーザーエネルギーを与え
る幾つかの発生源によって生成され得る。変形的に、水和は、エリプソメトリー
(ellipsometry)を使用して目の表面にわたって流体膜の厚さを計測することに
よって感知され得る。
切除するための方法である。この方法は、角膜組織の水和を感知する工程と、水
和に応答し、光学的特性の所望の変化に応答して、目の形状の所望の変化を決定
する工程とを含む。レーザーエネルギーパターンが、決定された形状の変化を行
えるように、角膜組織に向けられる。
通常の水和)を有している間に、決定される。光学的な品質の変化は、任意の標
準的な視覚診断システムを使用して決定され得る。現在開発されている波面セン
サシステムも、光学的特性の所望の変化を決定する利益を有し、さらに、変形的
な地形及び/又は断層撮影システムも使用され得る。このような計測のみから目
の形状の所望の変化を単に決定するのではなく、所望の切除形状も、目の水和に
部分的に基づかれる。
せ得る。水和が通常の状態に戻った後に目に行われる切除が、意図とする結果と
著しく異なることがあるので、切除処置前及び/又は切除処置中のこのような目
の膨張が問題となる。特に、目に適用される治療用組成物、LASIK切除処置
のために基質組織を露出させる目の切開、及び/又は角膜切除の準備及び角膜切
除を行う他の標準的な技術が、角膜組織の水和及び厚さを著しく増大させて、ス
ポンジのように角膜組織を膨張させる。光学的特性の所望な変化を行うために、
目から除去される角膜組織の全厚は、このような角膜組織の膨張を補償するよう
に増大されるべきである。
範囲で厚さを増加し得る。目が第一の水和(例えば、通常の水和)を有するとき
に目の光学的特性の所望の変化を行う第一の組織除去深度は、目が、増加した第
二の水和(例えば、角膜切除処置中)を有するときに、約10%〜50%だけ増
加され得る。多くの実施例では、組織除去深度の増加は、深度増加率が角膜組織
の膨張率にほぼ等しくなるように、組織の膨張を補償する。
び方法である。本発明は、組織を計測するための改良技術を含む。組織構造の形
状を計測する。変形的に、切除されるべき組織の領域の水和を計測し得る。
ために使用される。例えば、目の角膜の治療は、眼鏡やコンタクトレンズに代わ
るように、視覚のエラーを修正するために、角膜を再形成する。目が意図とする
形状に変化したことを確実にするために、治療中に目の形状を計測することが望
ましい。また、目に送られたレーザーエネルギーに、目の実際の水和についての
修正がなされることを確実にするために、目の水和を計測することが望ましい。
膜切除術(PRK)、光治療角膜切除術(PTK)及びレーザー支援角膜曲率形
成術(LASIK)を含む。本発明は、LASIK、PRK及びPTK処置にお
いて角膜切除を行うのに特に有用であるが、このような処置において基質切除の
前に上覆組織層を除去することにも有用である。利便的に、以下の説明は、基質
切除に向けられるが、上覆組織の除去にも有用である。
させる。レーザーシステム8が、レーザービーム10を作る。レーザービーム1
0は、目2の露出表面6から組織を切除する。表面地形システム12が、角膜4
で蛍光エネルギー14を作ることによって、露出角膜表面6の形状を計測する。
励起光エネルギー18を作る。励起光エネルギー18は、目2から蛍光エネルギ
ーを誘導する。システム12は、光源16によって作られた光エネルギーからの
適当な波長を有する励起光エネルギーを選択するためのフィルター15を含み得
る。光源16は、適当な励起光エネルギーを作る任意の適当な光源である。適当
な励起光エネルギーは、組織が励起光エネルギーを吸収し、蛍光エネルギーを放
出するときの蛍光エネルギーを誘導する。一般に、蛍光エネルギーは、励起光エ
ネルギーと異なる波長を有する。
の励起光エネルギーの波長は、好適に、約150〜400nm、より好適に約1
90〜220nmの範囲にある。多くの蛍光エネルギーの波長が計測されるが、
計測される蛍光エネルギーは、好適に約250〜500nm、より好適に約30
0〜450nmの範囲にある。この励起エネルギーを与える適当な光源は、例え
ば、可視レーザー、紫外線レーザー、赤外線レーザー、重水素ランプ、アークラ
ンプなどを含む。
よって強く吸収される約190〜220nmの波長を有する励起光エネルギーを
作る。光エネルギーの大半は、1μmの組織深度内に吸収され、蛍光エネルギー
を放出する蛍光を発する組織の層も1μmの組織深度に制限される。蛍光を発す
る組織の層を約1μmの深度に制限することは、約1μmの解像度をもつ前面の
角膜表面地形の正確な計測を可能にする。
深いところにある組織構造まで光エネルギーを透過させることができる。この励
起光エネルギーの高深度透過性は、目の水晶体の表面や角膜の背面のようなより
深くの組織構造の形状の計測を可能にする。目のより深いところにある組織構造
の計測のための適当な光エネルギーは、例えば、約300〜400nmの範囲に
ある波長を有する光エネルギーである。
、励起光エネルギー18を光源16から目2に投射する。イメージ化システム2
2が、目2によって放出された蛍光14をイメージ化する。イメージ化システム
22は、検出器26に蛍光エネルギー14をイメージ化する。検出器26は、蛍
光エネルギー14に対して感度があり、蛍光エネルギー14の強度を計測する。
検出器26は、好適に、CCD(charge coupled device)アレイに連結された
ビディコン管であるが、CCDアレイ、CMOS(conducting metal oxide sem
iconductor)面状アレイ、線形アレイ検出器、写真フィルムのような任意の適当
な空間解像検出器であってもよい。
ャッター28は、検出器26によって検出されるべき蛍光エネルギーを許可する
ように開く。シャッター28は、好適に、電子式のシャッターであるが、機械式
のシャッターであってもよい。シャッター28の開口は、光源16のパルスに同
期され、計測される蛍光エネルギーの信号対ノイズ(SN)比を増加させる。シ
ステム12は、目2によって放出された蛍光エネルギーを選択し、作動顕微鏡に
使用される可視光線のような光源以外からの光を排除するためのフィルター24
も含み得る。
16及びシャッター28に接続される。コンピュータ30は、タンジブル(tang
ible)媒体32を含む。コンピュータ30は、検出器26によって計測された蛍
光エネルギー14の強度から目2の形状を計算する。
ネルギーデリバリシステム28とを含み得る。適当な切除エネルギー源は、エキ
シマレーザー、自由電子レーザー、紫外線を放出する固体レーザー、及びパルス
赤外線レーザーを含む。エネルギーの大半が、組織の約1μm内に吸収されるよ
うに、適当なエネルギー源が、組織によって強く吸収されるエネルギーを放出す
る。適当なエキシマレーザーの例は、193nmの波長を有する紫外線を放出す
るアルゴン・フッ化物エキシマレーザーである。適当な固体レーザーの例は、1
064nmの基本波長を有するイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YA
G)レーザーから第5調和によって生成される213nmの波長を有する紫外線
エネルギーを発生するレーザーである。適当な赤外線レーザーの例は、2.9ミ
クロンの波長を有する光エネルギーを発生するエルビウムYAGレーザーである
。米国特許第5782822号(Telfairによる)及び同第5520679号(L
inによる)が、適当な切除エネルギー源を記載し、これら特許の開示は、参照文
献として組み入れられる。切除エネルギー源26及び切除エネルギーデリバリシ
ステム28は、コンピュータ30に接続される。切除エネルギーデリバリシステ
ム28及びコンピュータ30は、切除エネルギーに対する目2の露出を制御し、
目2を所望の形状に切除する。
使用される素子は、イメージ化システム30に使用され得る。また、切除の光源
26は、励起光エネルギー18を作るための光エネルギーとして機能し、切除光
エネルギー34は、励起光エネルギー18のように機能し得る。幾つかの実施例
では、切除エネルギーデリバリシステム28は、投射システム20の幾つか又は
全ての素子を含み得る。
。励起光エネルギー18は、角膜組織4によって吸収され、蛍光エネルギー14
を作るように組織を誘導する。イメージ化システム22は、検出器26に蛍光エ
ネルギー14をイメージ化する。イメージ化システム22は、レンズ40と、イ
メージ化システム22のフィールド(field)の深度を増加させるために、蛍光
エネルギーの光路を制限するための開口42とを含む。開口42は、非透過材料
44を含む。開口42は、好適に、レンズ40の焦点距離に配置され、テレセン
トリック(telecentric)イメージ化システムを作る。しかし、開口42は、レ
ンズ40の近くの他の場所に配置され得る。コンピュータ30が、光源16、シ
ャッター46及び検出器26に接続される。コンピュータ30は、検出器26に
よって計測された蛍光エネルギー14の強度から露出表面6の形状を計算する。
度のパターンを使用するものである。スリットを通じて目を照射することによっ
て角膜の表面を計測し、ビディコン管で目をイメージ化する技術が、米国特許第
4019813号に記載され、これは参照文献として組み入れられる。光源16
が、励起光エネルギー18を作る。角膜組織4は、励起光エネルギー18を吸収
し、蛍光エネルギー14を作る。投射システム20は、スリットを含み、制御さ
れた放射照度のパターンで励起光エネルギー18を角膜に投射する。励起光エネ
ルギー18は、非透過材料50にスリット52のように形成された開口を通過す
る。イメージ化レンズ54が、目2の近くにスリット52を通過する光のイメー
ジを形成する。スリットの開口の近くに配置した視野レンズ56が、目2の近く
に形成されるスリットの開口のイメージのフィールドの深度を増加させる。ミラ
ー58が、投射される光エネルギーを目2に向けて反射する。目2は、投射され
た励起光エネルギーを吸収し、蛍光エネルギー14を作る。イメージ化システム
22は、検出器26に目2によって放出された蛍光エネルギー14をイメージ化
する。イメージ化システム22は、シャインフラグ(Scheimpflug)イメージ化
システムであり、検出器26に目2をイメージ化するためのレンズ60を含む。
このイメージ化技術は、目2の異なる層を検出器26にイメージ化することがで
きる。
ンを使用するものである。投射グリッドで角膜の表面地形を計測するための技術
が、米国特許第3169459号、同第4761071号、どう第499571
6号およびどう第5159361号に記載され、これらは参照文献として組み入
れられる。光源16が、励起光エネルギー18を作る。投射システム20が、励
起光エネルギー18の制御された放射照度のパターン48を目に投射する。制御
された放射照度のパターンは、グリッド58を含む。グリッド58は、好適に、
励起光エネルギー18の焦点の直線状をなすアレイを含む。変形的に、グリッド
58は、励起光エネルギーの焦点の円形状のアレイであり得る。他の実施例では
、グリッドは、励起光エネルギー18の線の直線又は円形状のアレイを含み得る
。
い円形の開口72のアレイを含むグリッド素子70を通じて励起光エネルギーを
通過させることによってグリッド状に形成される。イメージ化レンズ76が、角
膜4の近くにグリッド素子70のイメージを形成する。
、角膜4の近くに形成されるグリッド素子70のイメージのフィールドの深度を
増加させる。ミラー80が、グリッド素子70の投射イメージを角膜4に向けて
販社する。角膜4は、励起光エネルギー18を吸収し、蛍光エネルギー14を放
出する。イメージ化システム22は、検出器26に蛍光エネルギーをイメージ化
する。イメージ化システム22は、イメージ化レンズ82を含む。
0によって計算される。目に投射されるグリッドの特徴的形状の表面の標高は、
投射されるグリッドの特徴的形状の励起光とともに、イメージ化されるグリッド
の特徴的形状の蛍光を三角測量することによって計算される。目の表面の地形は
、目に投射されるグリッドの特徴的形状の標高に一致する。変形的に、投射され
るグリッドの特徴的形状の表面の標高は、投射されるグリッドを異なる角度で見
る二つのイメージ化システム及び検出器からのグリッドの立体イメージによって
決定され得る。
ターンを作るように組織の蛍光をなすことを含む。この技術では、重複するパタ
ーンが縞のパターンを作り出す。縞のパターンは、露出表面の地形を導き出すた
めに使用される。励起光エネルギー18を含む制御された放射照度のパターンが
、目2の角膜4に投射される。開口のパターンを通じて、投射される光線のパタ
ーンを投影すると、好適に、図6に示すような重複するパターンになる。変形的
に、一対の光線のパターンを重複させると、米国特許第5406342号に記載
されるように、縞のパターンになる。これは、参照文献として組み入れられる。
はスクリーンを通じて光エネルギーを通過させることによって作られる擬似長方
形の領域のような小さい領域のアレイであってもよい。変形的に、小さい重複す
る領域は、円形領域であり得る。
である。光源16が、励起光エネルギー18を作る。照射システム20が、角膜
4の露出表面6に励起光エネルギー18の直線90のアレイを投射する。直線9
0のアレイは、非透過材料96にスリット94のように形成された開口のアレイ
92を通じて励起光エネルギー18を通過させることによって形成される。レン
ズ98が、光源16によって放出される励起光エネルギー18を平行にする。平
行にされた励起光エネルギー18は、スリットを通過し、角膜4上に直線90の
アレイを形成する。
ーをイメージ化する。イメージ化システム22は、イメージ化レンズ100を含
む。イメージ化レンズ100は、検出器26に角膜4のイメージのイメージを形
成する。非透過材料106にスリット104のように形成された開口のアレイ1
02が、検出器26と角膜4との間に配置される。アレイ102を通じて角膜4
上の直線90のアレイを投影すると、検出器26にモアレ縞のパターンを作り出
す。当業者は、モアレ縞のパターンから表面地形を導き出すことができる。
れ、励起及び蛍光エネルギーが、このアレイを通過し、モアレ縞のパターンを作
り得る。モアレ縞のパターンで表面地形を計測するための技術が、米国特許第4
692003号、同第5406342号及び同第4459027号に開示され、
これらは参照文献として組み入れられる。
例を例示する。切除レーザーシステムは、好適に、ビスクス・インコーポレイテ
ッド(VISX, Incorporated)(カリフォルニア州サンタ・クララ)から入手可能
のエキシマレーザーシステム(製品名:Star S2)である。切除光エネルギー源
110が、切除光エネルギー112を作る。切除光エネルギー源は、193nm
の光エネルギーを発生するエキシマレーザーである。励起光エネルギー18も1
93nmの光エネルギーである。コンピュータ114が、タンジブル媒体116
を含む。コンピュータ114は、レーザーシステムと、目2の屈折エラーを修正
するように目2の角膜4の表面上の切除エネルギーの露出とを制御する。レーザ
ーシステムは、目2に一様なレーザービームエネルギー分布を作るための空間積
分器118を含む。空間積分器118は、目2の表面でレーザービームの異なっ
た部分を重複させ、米国特許第5646791号(参照文献として組み入れられ
る)に記載されるように、一様なレーザービームを作る。
るためのビーム形成モジュール120を含む。ビーム形成モジュール120は、
調節可能のアイリス絞り112と、一対のブレードとを含み、アイリス絞り11
2は、目におけるレーザービームにわたる直径を制御するためのものであり、一
対のブレードは、これらブレードの間で調節可能の幅を有し、米国特許第571
3892号に記載されるようにレーザービームにわたる長方形の幅を制御するた
めのものである。また、レーザーシステムは、米国特許出願第08/96838
0号に記載されるように、目にわたって領域プロフィールレーザービームのイメ
ージを走査するための移動可能なレンズを含む。
ッド130が、角膜4の露出表面6を照射する。励起光エネルギー18は、非透
過材料136に形成された円形の開口134のアレイ132を通過する。イメー
ジ化レンズ126は、グリッド130を形成するために、角膜4の露出表面6の
近くに円形の開口を通過する光のイメージを形成する。
レイ132の位置を制御する。アレイ132は、目2の形状が計測されるときに
、機械式のアクチュエータ140によってレーザービーム路に選択的に挿入され
る。励起光エネルギー源110の強度は、レーザービームパルスのエネルギー密
度を角膜4の露出表面6おける切除閾値以下にするように調節される。
角膜4の近くのアレイ132のイメージのフィールドの深度を増加させる。アク
チュエータ146が、開口142の位置を制御し、コンピュータ114の制御下
にある。
イメージ化レンズ148、152が、検出器150、154に一対の立体イメー
ジを形成する。イメージ化レンズ150と検出器150が、シャイムフラグ形状
に配列される。目の前方表面と平行な平面160が、検出器150に平面162
のようにイメージ化される。平面162は、平面160と目の前方表面とに垂直
である。イメージ化レンズ152と検出器154は、同様のシャイムフラグ形状
に配列される。グリッド130は、平面160とほぼ同一平面の近くに投射され
、角膜4の前面6は、平面160の近くに位置される。このシャイムフラグ形状
は、検出器150、154に形成されるグリッド130のイメージの歪みと滲み
を最小化し、計測される表面の標高の制度を増大する。
るときに開く電子式のシャッターを含む。一対の光学的フィルター156、15
8が、蛍光エネルギーを選択的に通過させ、励起光エネルギーと、作動顕微鏡で
目2を見るための可視光エネルギーとを遮断する。コンピュータ114は、立体
イメージから露出表面地形を計算する。関連する技術が、米国特許第46694
66号及び同第4665913号に記載され、これらは参照文献として組み入れ
られる。
た露出表面6の地形の変化が、計算される。計測された露出表面6の地形の変化
は、計測されたレーザー切除プロフィールである。計測されたレーザー切除プロ
フィールは、意図とされるレーザー切除プロフィールと比較される。意図とされ
るレーザー切除プロフィールと、計測されたレーザー切除プロフィールとの差が
計算され、付加的な組織が切除され、計測された切除プロフィールを、意図とす
る切除プロフィールに形成する。
施例を例示する。切除光エネルギー源170が、切除光エネルギー172を作る
。切除光エネルギー源は、213nmの光エネルギーを発生する周波数5倍パル
スYAGレーザーである。励起光エネルギー18も213nmの光エネルギーで
ある。コンピュータ174が、タンジブル媒体176を含む。コンピュータ17
4は、目2の屈折エラーを修正するように、目2の角膜4の表面上の切除光エネ
ルギーの露出とレーザーシステムとを制御する。また、システムは、非透過材料
180に形成される開口178と、レーザービームを形成し、角膜4の露出表面
6に焦点を合わせるためのレンズ182とを含む。
走査機構182を含む。走査機構182は、走査素子として、一対の回転ミラー
184、186を含む。変形的に、走査機構は、走査素子として、移動レンズ及
びプリズムを含み得る。
接続される。コンピュータ174は、切除光エネルギーパルスの位置及びエネル
ギーを制御し、角膜4の露出表面6に送られる切除エネルギーのパターンを形成
する。切除光エネルギー172のパルスが、組織を除去し、励起光エネルギー1
8として作用し、組織から蛍光エネルギー14を誘導する。切除光エネルギーの
組織除去パルスの位置が、上述したように、組織によって放出される蛍光エネル
ギーの立体イメージによって計測される。露出表面の地形は、連続する切除光エ
ネルギーパルスから導き出される。
表面6にグリッド190を形成する。変形的に、切除光エネルギーのエネルギー
は、連続する切除光エネルギーパルスが組織を除去せず、角膜4の切除閾値以下
のエネルギーレベルを有するように調節され得る。露出表面6の地形は、グリッ
ド190を含む切除光エネルギーのパルスの位置に一致する。
、また、水和計測及び補償システム202を含む。水和システム202は、切除
レーザーエネルギー10を使用し、目2の角膜組織に蛍光を誘導し、また、上述
した地形計測システムの構成成分の多くを共有し得る。
域206にレーザーエネルギー10を向ける励起光エネルギー204を含む。こ
の励起エネルギーは、角膜組織に蛍光を誘発し、また、角膜組織の一部を選択的
に切除し得る。
の蛍光エネルギー14を示す信号を生成するセンサを含む。プロセッサ208が
、センサからの蛍光信号を使用して角膜組織の水和を計算する。特に、センサは
、典型的に、分光器210を含む。イメージ化レンズシステム212と光ファイ
バケーブル214とを含むイメージ化光学素子が、蛍光エネルギー14を目2の
目標領域206から分光器へ向ける。
ージ化システム216が、蛍光エネルギーをバルクセンサ配列へ向け、励起され
た組織の全部の水和を決定する。変形的に、イメージ化システムは、励起された
組織及び/又は目標組織にわたる水和の変化を計測するための空間分解検出器に
蛍光を発する組織の表面をイメージ化し得る。よって、コンピュータ208が、
局所的又は全体的な組織の水和に起因する切除レートの変化を補償するように、
レーザー208から目2へ送られる切除エネルギーパターンを変更し得る。
ンシファイア管に蛍光を発する組織の表面をイメージ化する。第二の生成イメー
ジインテンシファイア管は、レーザーパルスにゲート化又は同期され、CCDア
レイに接続される。コンピュータ208は、蛍光エネルギーとレーザーエネルギ
ーとを比較し、計測された蛍光を使用してレーザーの露出を調節する。切除エネ
ルギーパターン内のレーザーエネルギーの空間的な分布は、イメージ化された蛍
光の空間的な強度の変化に基づいて調節される。
ターンを常に作り出さない。切除する基質の中央部分は、可能性として、その増
加した水分のため、より強く蛍光を発する。広い領域の切除の中央部分の増加さ
れた水分は、また、“中央アイランド” と呼ばれるこの中央領域の下側を切除
することになり得る。よって、蛍光パターンは、切除の中央領域の水和(及び、
よって、下の切除)を感知し、補償するために使用され得る。典型的に、冷厳さ
れる切除深度は、中央のより高い水和領域に向けられるパルスを造花することに
よって補償される。このような空間分解水和計測は、また、計測される水和分布
が標準的な中央アイランド水和分布を逸脱する切除形状を修正するために使用さ
れ得る。変形的に、非常に簡単な配列では、コンピュータ208は、選択的に、
レーザーシステムの自動的な調節無しで、水和分布又は組織の水和が所望又は許
容される範囲を越えることを示す表示218に信号を単に与え得る。実際に、表
示218は、単に、三色光システムを含み得る。三色光システムは、例えば、角
膜が乾燥した状態を赤色光で示し、角膜が濡れた状態を青色で示し、角膜が“通
常”の範囲(切除調節が全く必要でない)にある状態を緑色で示す。これら能力
の幾つか又は全ては、蛍光エネルギー検出器として分光器210を使用するとき
に、含まれ得る。
た蛍光強度を使用して局所的又は全体的な水和を計算するための水和モジュール
220を含む。水和モジュール220は、ハードウェア、ソフトウェア(一般に
、上述したように、タンジブル媒体の形態にある)又はこれらを任意に組み合わ
せたものを含み得る。水和モジュール220は、好適に、第一の周波数I1で蛍
光エネルギーの強度を示す分光器210からの強度信号を使用する。この第一の
強度信号は、好適に、図11を参照して理解できるように、組織の水和の半かと
ともに著しく変化する波長で計測される。一般に、この水和感知波長は、約35
0〜約450nm、理想的に約375〜425nmの範囲にある。信号が、典型
的に、スペクトルの単一の閾値点ではなく、幾つかのバンドの波長に沿った強度
を計測することが理解されるべきである。
知しない強度を好適に有する)で計測される第二の強度信号を使用すて正規化さ
れ得る。このような無感知の周波数は、異なる水和の強度/スペクトルグラフに
沿った交差点で見つけ出される。適当な水和強度波長は、約250〜約375n
mの範囲から見つけ出され得る(例えば、約350nm)。水和は、次に、相対
強度I1/I2の関数として、経験的に決定され得る。これは、計測される様々な
環境状態に対する感度を排除する助けをする。
た波長の相関を使用して水和を計算し得る。適当な基準波長は、乾燥状態の角膜
組織からのスペクトルと、水からのスペクトルとの含む。よって、様々な計測及
び計算が本発明によって含まれる。
ブロック230で、標準的な切除レートを仮定する所定の切除パターンを使用し
て開始する。切除レーザーエネルギー10は、角膜組織の蛍光を誘導し、ブロッ
ク232で、蛍光エネルギー14の水和感知光波長の相対強度が、基準波長に関
して計測される。次に、蛍光を発する組織の水和が、ブロック234で、相対強
度からコンピュータ208によって計算され、切除レートが、ブロック236で
、組織の水和から予測(経験的な切除データに基づく)される。次に、予測され
た切除レートは、切除が開始されたときに仮定された標準的な切除レートに代え
て使用され得る。そして、目2の光学的特性の所望の変化を行えるように、目に
向けられる切除エネルギーのパターンを変化することによって、処置が調節され
る。処置のパターンの変化は、目の処置領域の幾らか又は全てに向けられるレー
ザーパルスの大きさ、場所及び/又は数を含む。調節は、単に、標準的な切除パ
ターンの視度値を変化させることを含む(例えば、角膜組織の標準的な仮定され
た水和よりも小さい計測された水和の視度値4に代えて視度値3.5で切除する
ようにレーザーをプログラム化すること)。変形的に、角膜形状の所望の変化を
行えるようにショットパターンを計算するために使用されるアルゴリズムは、処
置領域にわたって水和を変化させるための局所的に調節され予測された切除レー
トを使用して再実行され得る。
和を計算できるように蛍光エネルギーを計測するために使用され得る。よって、
上述した地形計測構成成分の多くは、水和計測のために使用され、及び/又は、
これら水和計測構成成分は、地形情報を導き出すために使用され得る。明らかに
、地形情報と水和情報の両方は、切除処置を変更するためにフィードバックとし
て使用され得る。
ば、エリプソメトリー(ellipsometry)が発達し、薄膜の厚さを計測するために
、半導体や光学三行で使用されてきた。薄い透過膜から反射した光を観察し及び
/又は計測することによって、特に偏光の楕円率の度合いを決定することによっ
て、エリプソメータ(ellipsometer)が、局所的及び/又は全体的に、膜厚を計
測できる。このような技術は、角膜の表面の水分層の厚さを計測するために応用
できる。この表面水和情報は、角膜組織の再切除を改良するように、切除処置を
変更するために使用され得る。エリプソメータは、特殊な応用のために多数の供
給者から商業的に入手できる。
って理解できる。図13(a)を参照する。様々な方法が、目2の所望の変化を
計測するために使用され得る。理想的に、波面センサが、光学的特性の所望の変
化を行うために、切除250を形成できるように目の光学的特性を計測するため
に使用され得る。変形的な計測は、様々な地形、断層、標準的な計測および/ま
たは診断デバイスを使用してなされ得る。切除250は、目の光学的特性の所望
の変化を行うために、角膜組織4(例えば、基質)の形状の全体的な変化を表す
。
置のものと全く異なる条件でなされる。特に、角膜組織4は、切除処置の標準的
な準備及び実行の結果として、著しく膨張する。このような膨張は、目に適用さ
れる治療化合物の付加、及び切除のために基質を露出するため、角膜組織のフラ
ップを形成するための目の切開などに一部起因する。角膜組織4の初期の角膜厚
さT1を有する目2が、典型的に、図13(b)に示すように、増大した角膜厚
さT2に著しく膨張する。
を払わずに、変更された全体的な切除252が、光学的特性の所望の変化を達成
するために、適用できる。基本的に、角膜組織4の付加的な流体含有量が局所的
な組織の厚さを増大し、切除中にエネルギーを吸収すると、公称的に有効な切除
250によって、一旦膨張が低下したときに下側を修正した目2が残る。例えば
、切除250は、約6mmの切除直径内の52μmの切除深度D1を使用して−
4Dの近視を修正することを意図とし得る。切除250は、角膜組織4が約50
0μmの初期の及び/又は通常の厚さT1を有するときに、所望の光学的な変化
を与え得る。しかし、目の光学的特性の実際の変化は、角膜組織4が約750μ
mの厚さT2に膨張した後に切除が行われた場合、有効ではない。
8μmの深度D2を有する水和調節切除252が使用され得る。水和調節切除2
52は、切除250と同様の形状を有し、全体の深度が、組織の厚さの増加に比
例して増加する。この組織の厚さの増加は、上述した角膜水和感知システムを使
用して感知され得る。典型的な通常の角膜組織の水和は約80%であり、組織の
厚さは、水和の増加に比例して増加し、調節された切除深度が、水和計測から直
接に決定され得る。より長い切除の結果が、切除時にこれらシステムを使用して
なされた関連する水和計測とともに入手できると、増加した切除深度と水和との
間の相関が洗練され得る。
な適合物、変形物および変更物が当業者には明らかである。よって、本は詰めの
範囲は、特許請求の範囲によってのみ制限される。
及び方法を示す。
明の実施例を示す。
を示す。
施例を示す。
るレーザーシステム及び方法を示す。
して水和を計算するための方法を説明するグラフである。
る。
的に基づいた目の角膜組織を切除するための方法を示す。
Claims (56)
- 【請求項1】 組織の表面の表面地形を計測するための方法であって、 励起光エネルギーに前記組織を露出する工程であって、前記組織が、蛍光エネ
ルギーを発生する、ところの工程、 蛍光を発する前記組織からの前記蛍光エネルギーを感知する工程、及び 感知された前記蛍光エネルギーを使用して前記表面の前記表面地形を決定する
工程、 を含む方法。 - 【請求項2】 前記蛍光エネルギーに応答する検出器に、前記蛍光を発する
組織をイメージ化する工程、をさらに含む請求項1の方法。 - 【請求項3】 前記表面地形の解像度に一致する組織深度内の前記組織で約
50〜100%の前記励起光エネルギーを吸収する工程、をさらに含む請求項2
の方法。 - 【請求項4】 制御された放射照度のパターンで前記組織に前記励起光エネ
ルギーを投射する工程、をさらに含む請求項2の方法。 - 【請求項5】 計測する前記工程中に得られた前記傾向光エネルギーの強度
から前記表面地形を計算する工程、をさらに含む請求項2の方法。 - 【請求項6】 前記励起光エネルギーが、約150〜400nmの範囲にあ
る紫外線の波長を有する、ところの請求項2の方法。 - 【請求項7】 前記励起光エネルギーが、約190〜220nmの範囲にあ
る紫外線の波長を有する、ところの請求項6の方法。 - 【請求項8】 前記蛍光エネルギーが、約250〜500nmの範囲にある
波長を有する、ところの請求項2の方法。 - 【請求項9】 前記蛍光エネルギーが、約300〜450nmの範囲にある
波長を有する、ところの請求項8の方法。 - 【請求項10】 角膜組織の露出表面の表面地形を計測する方法であって、 約190〜220nmの範囲にある波長をもつ励起光エネルギーを作る工程、 前記組織から蛍光エネルギーを誘導するために、前記組織を前記励起光エネル
ギーに露出する工程であって、前記蛍光エネルギーが、約300〜450nmの
範囲にある波長を有する、ところの工程、 制御された放射照度のパターンで前記組織に前記励起光エネルギーを投射する
工程、 前記露出表面から3μmの組織府川内の前記組織で約50〜100%の前記励
起光エネルギーを吸収する工程、 前記蛍光エネルギーに応答する検出器に前記蛍光エネルギーをイメージ化する
工程、 前記検出器で前記蛍光エネルギーの強度を計測する工程、及び 前記蛍光エネルギーの計測された前記強度から前記表面地形を計算する工程、
を含む方法。 - 【請求項11】 組織の表面の領域をレーザー切除するための方法であって
、 切除光エネルギーを前記表面に向ける工程、 前記切除光エネルギーで前記組織から蛍光エネルギーを誘導する工程、 前記蛍光エネルギーの強度を計測する工程、 計測された前記強度を使用して前記露出表面の形状を決定する工程、及び 前記切除光エネルギーのパルスビームで前記組織を切除する工程、 を含む方法。 - 【請求項12】 前記組織が、基質角膜組織であり、前記切除光エネルギー
が約190〜220の範囲にある波長を有し、前記蛍光エネルギーが、前記組織
によって放出され、約300〜450nmの波長を有し、 当該方法が、 制御された放射照度のパターンで前記組織に前記切除光エネルギーを投射する
工程、 前記表面地形の3μm以上の解像度を与えないように、3μmの組織深度内の
前記組織で約50〜100%の前記切除光エネルギーを吸収する工程、 前記蛍光エネルギーに応答する空間解像検出器に前記の放出された蛍光エネル
ギーをイメージ化する工程、 前記蛍光エネルギーの強度から前記表面地形を計算する工程、及び 前記組織を所定の形状に切除するために、計測する前記工程中に得られた前記
露出表面の形状によって、切除する前記工程を調節する工程、 をさらに含む請求項11の方法。 - 【請求項13】 計測する前記工程の前に、切除閾値以下に前記切除光エネ
ルギーを調節する工程、をさらに含む請求項11又は12の方法。 - 【請求項14】 組織の露出表面の表面地形を計測するためのシステムであ
って、 励起光エネルギーを向ける光源であって、前記表面において、前記励起光エネ
ルギーが、前記組織から蛍光エネルギーを誘導する、ところの光源、 前記表面と整列した、前記蛍光エネルギーをイメージ化するためのイメージ化
システム、 前記蛍光エネルギーの強度を計測するための検出器、及び 前記検出器に接続され、前記強度から前記露出表面の形状を決定するプロセッ
サ、 を含むシステム。 - 【請求項15】 50〜100%の前記励起光エネルギーが、前記表面地形
の所望の解像度に一致する組織深度内の前記組織によって吸収される、ところの
請求項14のシステム。 - 【請求項16】 制御された放射照度のパターンで前記組織に前記励起光エ
ネルギーを投射するための投射システム、をさらに含む請求項14のシステム。 - 【請求項17】 前記検出器によって計測された前記蛍光エネルギーの強度
から前記表面地形を計算するためのプロセッサ、をさらに含む請求項14のシス
テム。 - 【請求項18】 前記励起光エネルギーが、約150〜400nmの範囲に
ある紫外線の波長を有する、ところの請求項14のシステム。 - 【請求項19】 前記励起光エネルギーが、約190〜220nmの範囲に
ある紫外線の波長を有する、ところの請求項18のシステム。 - 【請求項20】 前記蛍光エネルギーが、約250〜500nmの範囲にあ
る波長を有する、ところの請求項14のシステム。 - 【請求項21】 前記蛍光エネルギーが、約300〜450nmの範囲にあ
る波長を有する、ところの請求項20のシステム。 - 【請求項22】 角膜組織の露出表面の表面地形を計測するためのシステム
であって、 前記組織から蛍光エネルギーを誘導するように、励起光エネルギーを生成する
光源であって、前記励起光エネルギーが、約190〜220nmの範囲にある波
長を有し、約50〜100%の前記励起光エネルギーが、前記表面地形の3μ以
下の解像度を与えないように3μmの組織の厚さ内で吸収される、ところの光源
、 制御された放射照度のパターンで前記組織に前記励起光エネルギーを投射する
ための投射システム、 前記組織によって放出された前記蛍光エネルギーをイメージ化するためのイメ
ージ化システム、 約300〜450nmの範囲にある波長の前記組織によって放出された前記蛍
光エネルギーの強度を計測する、空間解像検出器、及び 前記検出器によって計測された前記蛍光エネルギーの強度から前記表面地形を
計算するプロセッサ、 を含むシステム。 - 【請求項23】 露出された組織の表面上の領域を所望の表面地形に切除す
るためのレーザーシステムであって、 前記組織が切除閾値を有し、 当該システムが、 前記組織から蛍光エネルギーを誘導する切除波長を有する励起光エネルギーの
パルスビームを作るレーザー、 前記表面を切除する制御されたやり方で、目に前記光エネルギーを送る光学的
デリバリシステム、 前記蛍光エネルギーをイメージ化するためのイメージ化システム、及び 前記露出された組織の形状を決定するために、イメージ化された前記蛍光エネ
ルギーの強度を計測する検出器、 を含むシステム。 - 【請求項24】 約50〜100%の前記励起光エネルギーが、前記表面地
形の所望の解像度に一致する組織深度で前記組織によって吸収される、ところの
請求項23のシステム。 - 【請求項25】 制御された放射照度のパターンで前記組織に前記光エネル
ギーを投射するための投射システム、をさらに含む請求項23のシステム。 - 【請求項26】 前記投射システムが、前記光学的デリバリシステムを含む
、ところの請求項25のシステム。 - 【請求項27】 前記光エネルギーが、前記組織の前記切除閾値以下に調節
される、ところの請求項23又は26のシステム。 - 【請求項28】 前記検出器によって計測された前記蛍光エネルギーの強度
から前記表面地形を計算するためのプロセッサ、をさらに含む請求項23のシス
テム。 - 【請求項29】 前記励起光エネルギーが、約150〜400nmの範囲に
ある波長を有する、ところの請求項23のシステム。 - 【請求項30】 前記励起光エネルギーが、約190〜220nmの範囲に
ある波長を有する、ところの請求項29のシステム。 - 【請求項31】 前記蛍光エネルギーが、約250〜500nmの範囲にあ
る波長を有する、ところの請求項23のシステム。 - 【請求項32】 前記蛍光エネルギーが、約300〜450nmの範囲にあ
る波長を有する、ところの請求項29のシステム。 - 【請求項33】 露出された基質の組織の表面上の切除領域を所定の表面地
形に切除するためのレーザーシステムであって、 前記組織が切除閾値を有し、 当該システムが、 前記組織で蛍光エネルギーを作る切除光エネルギーのパルスビームを作るため
のレーザーであって、約50〜100%の前記切除光エネルギーが、前記表面地
形の所望の解像度に一致する組織深度で前記組織によって吸収され、前記切除光
エネルギーが、前記組織の前記切除閾値以下に調節され、約190〜220nm
の範囲にある波長を有し、前記蛍光エネルギーが、300〜450nmの範囲に
ある波長を有する、ところのレーザー、 前記表面を切除する制御されたやり方で、前記光エネルギーを目に送るための
光学的デリバリシステム、 前記露出された表面の形状を決定するために、前記蛍光エネルギーの強度を計
測するための検出器、 前記検出器に前記蛍光エネルギーをイメージ化するためのイメージ化システム
、 制御された放射照度のパターンで前記組織に前記光エネルギーを投射するため
の投射システムであって、前記投射システムが、前記光学的デリバリシステムを
含む、ところの投射システム、及び 前記検出器によって計測された前記蛍光エネルギーの強度から前記表面地形を
計算するためのコンピュータ、 を含むシステム。 - 【請求項34】 組織の水和を計測するためのシステムであって、 前記組織が蛍光を発するように、励起光を前記組織に向ける光源、 前記組織からの前記蛍光の光路にある蛍光センサであって、前記センサが、前
記蛍光を示す信号を生成する、ところの蛍光センサ、及び 前記センサに接続されるプロセッサであって、前記プロセッサが、前記蛍光信
号から前記組織の水和を示す水和信号を生成する、ところのプロセッサ、 を含むシステム。 - 【請求項35】 前記プロセッサに接続される切除エネルギーデリバリシス
テムであって、前記デリバリシステムが、切除エネルギーを前記組織に向け、前
記デリバリシステムからの前記切除エネルギーが、前記水和信号に応答して変化
する、ところの切除エネルギーデリバリシステム、をさらに含む請求項34のシ
ステム。 - 【請求項36】 前記組織が、目の角膜を含み、前記デリバリシステムが、
前記目の光学的特性を選択的に変化さるように、光切除レーザーエネルギーを前
記角膜組織に送る光学的デリバリシステムを含む、ところの請求項35のシステ
ム。 - 【請求項37】 前記プロセッサが、前記水和信号に応答して前記目の前記
光学的特性の変化量を変化させる、ところの請求項36のシステム。 - 【請求項38】 前記プロセッサに接続される出力デバイスであって、出力
は、前記水和信号に応答して表示を示す、ところの出力デバイス、をさらに含む
請求項34のシステム。 - 【請求項39】 前記組織の蛍光スペクトルが、前記水和とともに変化し、
信号は、第一の周波数の前記蛍光強度を示す、ところの請求項34のシステム。 - 【請求項40】 前記プロセッサが、第二の周波数の前記蛍光強度を使用し
て信号を正規化する、ところの請求項39のシステム。 - 【請求項41】 前記第二の周波数の前記蛍光強度は、前記第一の周波数の
前記蛍光強度よりも、水和に対する感知が低い、ところの請求項35のシステム
。 - 【請求項42】 前記センサが、分光器を含み、 前記組織から前記分光器への前記光路に沿って前記蛍光を向けるイメージ化光
学素子であって、前記イメージ化光学素子が、前記分光器の検出器の表面の近く
に前記組織の目標領域のイメージを形成する、ところのイメージ化光学素子、を
さらに含む請求項34のシステム。 - 【請求項43】 目の角膜組織を再切除するための装置であって、 当該装置が、前記目の光学的特性の所望の変化を行うために、プロセッサの方
向でレーザーから光エネルギーのパターンを向け、 前記プロセッサに接続されるセンサであって、前記センサが、前記角膜組織の
水和を示す信号を生成する、ところのセンサ、及び 前記プロセッサの調節モジュールであって、前記モジュールが、前記センサか
らの前記水和信号に応答して前記パターンを変化させる、ところの調節モジュー
ル、 を含む装置。 - 【請求項44】 前記信号が、前記角膜組織の表面を覆う流体膜の厚さに応
答して変化し、前記センサが、エリプソメータを含む、ところの請求項43の装
置。 - 【請求項45】 組織の水和を計測する方法であって、 励起光を前記組織に向ける工程であって、前記組織が、蛍光を発する、ところ
の工程、 前記蛍光を感知する工程、及び 感知された前記蛍光を使用して前記組織の水和を計算する工程、 を含む方法。 - 【請求項46】 目の光学的特性の所望の変化を行うために、レーザーエネ
ルギーのパターンを前記目に選択的に向けることによって前記目の角膜組織を再
切除するための処置における補償方法であって、 前記組織の水和を感知する工程、及び 感知された前記水和に応答して前記レーザーエネルギーのパターンを調節する
工程、 を含む補償方法。 - 【請求項47】 手話を感知する前記工程が、 前記組織が蛍光を発するように、励起光エネルギーを前記組織に向ける工程、 第二の周波数に関する第一の周波数の前記蛍光強度を計測する工程、及び 計測された相対強度を使用して前記組織の水和を計算する工程、 を含む、 ところの請求項46の補償方法。
- 【請求項48】 計算された前記水和のための切除レートを予測する工程で
あって、パターンを調節する前記工程が、予測された前記切除レートに応答して
前記パターンを変化させる、ところの工程、をさらに含む請求項46の補償方法
。 - 【請求項49】 前記励起光が、レーザーエネルギーを含む、ところの請求
項45の補償方法。 - 【請求項50】 感知する前記工程が、エリプソメトリーによって前記目の
表面上の流体膜の厚さを計測する工程を含む、ところの請求項45の補償方法。 - 【請求項51】 目の光学的特性の所望の変化を行うために、前記目の角膜
組織を切除するための方法であって、 前記角膜組織の水和を感知する工程、 前記水和及び光学的特性の前記所望の変化に応答して前記目の形状の所望の変
化を決定する工程、及び 決定された前記形状の変化を行うために、前記角膜組織に向けるレーザーエネ
ルギーのパターンを計画する工程、 を含む方法。 - 【請求項52】 前記目が第一の水和を有する間に、光学的な品質の前記所
望の変化が決定され、前記目が、膨張し、前記水和が、前記第一の水和から第二
の水和へ増加し、前記所望の形状の変化が、前記第二の水和を使用して決定され
る、ところの請求項51の方法。 - 【請求項53】 前記目に適用される治療化合物、及び切除のため、組織を
露出するために前記目を切開することから成る群から選択される少なくとも一つ
に応答して前記角膜組織が膨張し、前記水和が増加する、ところの請求項52の
方法。 - 【請求項54】 前記角膜組織の膨張を補償するために、前記目から除去さ
れる全角膜組織深度を増加させる工程、をさらに含む請求項52の方法。 - 【請求項55】 前記角膜組織が、前記第一の水和から前記第二の水和への
増加とともに約50%まで厚さを増加する、ところの請求項54の方法。 - 【請求項56】 前記角膜組織が、水和の増加とともに約10%〜約50%
の範囲だけ厚さを増加し、前記目が前記第一の水和を有するときに、第一の組織
除去深度が、光学的特性の前記所望の変化を効果的に行い、増加された組織除去
深度が、前記第一の組織除去深度よりも、約10%〜約50%の範囲だけ大きい
、ところの請求項55の方法。
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