JP2004534569A - 虹彩パターンの認識および整列 - Google Patents

Abstract

眼のより正確なレーザー処置を実施するために、虹彩パターン認識を介して、診断用虹彩画像および治療用虹彩画像を整列させるための装置および方法が、記載されている。本発明は一般に、レーザー視力矯正およびレーザー眼科手術の分野に関し、より詳細には、より正確な手術結果および改善された患者の満足のために、眼の診断画像および治療画像を整列するためのデバイス、システムおよび方法に関する。本発明は、診断的評価段階および処置段階において、眼の一貫したパラメーターの非存在下で、患者の眼の診断画像および処置画像を整列し、レーザー視力矯正手術から改善された結果を取得するための装置および方法に関する。
【選択図】図５

Description

【技術分野】
【０００１】
本願は、ＰＣＴ ＥＰ００／１０３７３に関する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は一般に、レーザー視力矯正およびレーザー眼科手術の分野に関し、より詳細には、より正確な手術結果および改善された患者の満足のために、眼の診断画像および治療画像を整列するためのデバイス、システムおよび方法に関する。
【０００３】
（関連分野の説明）
視力の矯正および強化のための複数の光屈折矯正手術が増加し続けている。フォトリフラクティブケラテクトミー（ＰＲＫ）、レーザーインサイチュケラテクノミー（ＬＡＳＩＫ）、レーザー上皮角膜曲率形成術（ＬＡＳＥＫ）およびそれらのバリエーションは、より従来的な網膜手術および他の眼の外科的手順に加えて、近視（ｎｅａｒｓｉｇｈｔｅｄｎｅｓｓまたはｍｙｏｐｉａ）、遠視（ｆａｒｓｉｇｈｔｎｅｓｓまたはｈｙｐｅｒｏｐｉａ）、および乱視の影響を矯正するために、現在一般的に使用されている。これらの視力低下は、代表的に、角膜をレーザー切除して、正常な視力を提供すると予測される形状からのこの角膜の偏差に従って、この角膜に勾配を付けるかまたは平坦化することによって、処置される。トポグラフィーデバイス（例えば、Ｏｒｂｓｃａｎ（登録商標）角膜トポグラファー（Ｂａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂ／Ｏｒｂｔｅｋ，Ｓａｌｔ Ｌａｋｅ Ｃｉｔｙ，Ｕｔａｈ））が、角膜の形状および他の特徴についての診断的情報を取得するために、慣用的に使用される。次いで、医師は、このトポグラフィー情報を用いてプログラムされたレーザーを使用して、角膜表面を適切に切除し得る。基本的に、遠視および近視、ならびに乱視は、それぞれ、デフォーカスおよびシリンダーと呼ばれる低次数の収差として知られている。低次数の収差に加えて高次数の収差は、視力の質を低下させることが周知である。代表的な高次数の収差としては、球面収差、コマ収差、および複合乱視が挙げられる。これらの高次数収差を、波面測定デバイス（例えば、Ｗｉｌｌｉａｍｓ、米国特許第５，７７７，７１９号（その全体が本明細書中で参考として援用される）に開示されるデバイス）を用いて測定することが可能であり、この米国特許第５，７７７，７１９号は、眼における高次数収差を数量化するためのＨａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ波面センサを組み込む収差機器を記載する。高次数収差の診断的測定は、眼の中または上で使用される角膜および水晶体のカスタマイズされた切除のためのシステムおよび方法の進行中の開発に至っている。カスタマイズされた切除の目的は、明瞭度および一定の感度（時折、過正常視力と呼ばれる）の点における絶えず増加する視力の質、ならびに一貫した画像の質を提供することである。
【０００４】
レーザーおよびアイトラッカーを含む診断機器および処置システムにおける技術的進歩はまた、診断的測定の実施およびこれらの測定値により誘導される処置の実施において必要とされる正確度を増加した。例えば、眼の瞳孔が開いた場合に、患者の眼の診断的波面測定値を取得することが望ましい。夜にグレアまたは光輪を生じると疑われる特定の高次数収差が、開いた（暗順応した）瞳孔において現れる。従って、波面感知機器を用いる波面測定が、患者が自然に開いた瞳孔を有するように、暗環境において実施される。眼の波面収差の測定は、代表的に瞳孔の中心である基準点、または診断デバイス中の固定標的に対して整列された視線に関して、得られる。しかし、レーザー処置段階において、処置システムの環境中の光源から眼にあたる光の性質および量は、代表的に瞳孔を収縮させる。開いた瞳孔の中心位置が収縮した瞳孔の中心位置からずれるので、混乱が生じる。従って、開いた瞳孔の中心に対して整列された診断的測定に基づいて、収縮した（処置）瞳孔の中心にある算出されたレーザー処置は、角膜の不正確な位置に適用される可能性がある。
【０００５】
設定位置中の患者の眼の位置が、患者が処置（仰向け）位置にいる場合に軸の周りで回転するという事実から、別の混乱が生じる。これは、問題である。なぜなら、高次数収差のためのカスタマイズされた切除処置が、角膜表面上の軸の周りで必ずしも対称ではないからである。さらに、患者の頭部は、時間の異なる２つの診断的測定または眼の画像測定の間で回転し得、レーザー処置の潜在的な誤整列を生じる。このように、眼の移動および回転の両方が、眼の診断的評価と処置段階との間で考慮されなければならない。
【０００６】
これらの問題を解決するために開発されている１つの技術は、虹彩パターン認識と呼ばれる。例えば、眼の回転は、時折、マーカー（人工）またはランドマーク（天然）を使用して虹彩パターンを同定することによって、測定され得る。患者の虹彩の各々は、指紋と同じくらい固有なので、種々の虹彩ランドマークを使用して、変化する眼の方向を同定し得る。虹彩パターンの動態および眼の運動に関するさらなる情報については、ウエブサイトアドレス：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉｓｃａｎ．ｃｏｍおよびｈｔｔｐ：／／ｓｃｈｏｒｌａｂ．ｂｅｒｋｅｌｅｙ．ｅｄｕを参照のこと。それにもかかわらず、この虹彩ランドマークは、個体の生涯にわたって一定のままであり、しばしば、診断的評価（開いている）期間と処置期間（収縮）との間の瞳孔サイズの変化が、このランドマークを変形するかそうでなければ覆うのに十分であることが見出されており、これによりこの瞳孔サイズの変化は、診断的評価と処置との間において、従来の虹彩認識ソフトウェアにより検出不可能になる。角膜または他の眼の部位の光切除処置を、基礎となる診断的測定基準と整列し得ることが非常に所望されるので、正確な整列を取得および維持するための方法および装置の認識された必要性が存在する。解決法は、本出願人の同時係属中の特許出願ＰＣＴ／ＥＰ００／１０３７３（これはその全体が本明細書中で参考として援用される）において提案される。本出願は、人工的に適用したマーカーと診断段階の虹彩画像および治療段階の虹彩画像とを関連付けて、処置中にこれらの画像を整列させることを議論する。例えば、熱ベースのマーカーおよび色素ベースのマーカーは、人工マーカーとして提案される。しかし、患者の不快さ、効率および正確度は、現在の虹彩認識手段および整列手段のいくつかの欠点である。
【０００７】
従って、診断的評価段階とレーザー眼手術の処置段階との間に生じる眼の運動を正確にとらえるためのデバイス、システムおよび方法の必要性が存在する。本発明は、例えば、ＬＡＳＩＫのようなレーザー視力矯正に関連して考察されるが、このようなものに限定されない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の要旨）
本発明は、診断的評価段階および処置段階において、眼の一貫したパラメーターの非存在下で、患者の眼の診断画像および処置画像を整列し、レーザー視力矯正手術から改善された結果を取得するための装置および方法に関する。
【０００９】
本発明の実施形態において、改善点は、患者の眼の診断的虹彩画像を、患者の眼の処置虹彩画像と、虹彩パターン認識を介して整列することについて記載される。開いた瞳孔を有する患者の眼の診断的虹彩画像が、収縮した瞳孔を有する眼の処置虹彩画像と整列されることが試みられる方法（ここで、開いた瞳孔と関連する診断的測定値から導かれる計算されたレーザー処置を正確に整列するために、収縮した瞳孔の処置虹彩画像における対応する虹彩ランドマークを用いて、開いた瞳孔の診断的虹彩画像における虹彩認識ランドマークを同定することが試みられるが、瞳孔サイズの変化に関連する虹彩ランドマークの変形に起因して、これらの対応するランドマークは、虹彩中の天然に存在する整列マーカーとして使用するために同定され得ない）において、改善点は、制御量の可視光照射により照射された場合の虹彩の診断的画像を獲得することにより、一連の複数の診断的虹彩画像（開いた瞳孔、収縮した瞳孔および選択された中間の瞳孔サイズを含む）を取得することによって、特徴付けられる。一連の診断的虹彩画像の各々は、少なくとも虹彩認識ランドマークの印を含み、その結果、引き続く工程において、開いた瞳孔から収縮した瞳孔に移行する際に、このランドマークは、開いた瞳孔の画像から収縮した瞳孔の画像まで追跡され得る。患者の眼の診断的測定（好ましくは、直接波面収差測定または波面収差データが導かれ得る診断的測定を含む）はまた、開いたかまたは暗順応した瞳孔状態を有する眼で、取得される。処置直前の患者の眼の虹彩画像またはリアルタイム画像もまた得られ、そして処置段階における環境的状態に起因して、処置虹彩画像は、収縮した瞳孔を含む。診断的測定およびレーザー処置に基づく開いた瞳孔状態から収縮した瞳孔状態まで、一連の診断的虹彩画像を通して虹彩認識ランドマークを追跡することによって、処置虹彩画像は、２つの収縮した瞳孔の画像の間の虹彩認識ランドマークを対応および／または関連付けすることにより、得られた収縮した瞳孔の診断的画像と整列され得る。この実施形態の局面において、診断的虹彩画像の追跡および関連付けは、処置期間におけるエレクトロニクスおよびソフトウェアを処理することによって、達成され得、そして得られた整列された診断的画像は、レーザー処置システムに出力され、ここで適切な処理ハードウェアおよびソフトウェアは、この処置虹彩画像を診断的虹彩画像と整列し得、従ってレーザー処置パターンを調整し得る。代替の局面において、複数の診断的虹彩画像全体は、レーザー処置システムに出力され得、ここで、適切な処理ハードウェアおよびソフトウェアは、処置虹彩画像を、虹彩ランドマーク認識を介して、対応する瞳孔サイズの診断的虹彩画像と整列し得る。レーザー処置システムへの診断的虹彩画像データの出力は、種々の様式（地上ベースの電気通信またはワイヤレス電気通信、コンピュータ記憶媒体（例えば、ディスクまたはＣＤ）、インターネットまたは他のネットワークを介して等、が挙げられるが、これらに限定されない）で達成され得ることが当業者によって理解される。上記の実施形態の好ましい局面において、瞳孔移動はまた、眼に対するレーザー処置を最終的に調整するために使用される。この局面は、眼、好ましくは角膜縁（ｌｉｍｂａｌ ｅｄｇｅ）上の照射非依存性基準ランドマークを決定し、この基準ランドマークに対して瞳孔の中心位置を計算し（ここでこの計算は、開いた瞳孔の診断的虹彩画像に関して実施される）、収縮した瞳孔の診断的虹彩画像について、同じ基準ランドマークに対して瞳孔の別の中心位置の計算を実施し、収縮した瞳孔の中心位置および開いた瞳孔の中心位置についてのベクトル変位値を決定し、そしてそこから、開いた瞳孔の中心のベクトルの変位に対して収縮した瞳孔の眼に実施されるレーザー処置を調整することによって特徴付けられる。
【００１０】
本発明の別の実施形態において、改善は、診断的および治療的レーザー眼処置のためのシステムに関し、ここで、虹彩パターン認識技術を介して診断虹彩画像と処置虹彩画像とを整列させて、より正確なレーザー処置をもたらすことを意図し、このシステムは、このシステムが、試験下において眼の瞳孔サイズを制御可能な方法で変化する効果を伴って、制御された量の可視照射が、試験される患者の眼または患者の他の眼（試験されていない）のいずれかに方向付けられ得る、制御可能な可視照射成分を備えることによって特徴付けられる。診断画像捕捉デバイスは、連続的な複数の診断虹彩画像を得るために使用され、各画像は、制御された可視照射のレベルに対応する拡大した瞳孔サイズと収縮した瞳孔サイズとの間の範囲の異なる瞳孔直径を有する。上で記載したように、拡大した瞳孔の診断虹彩画像および収縮した瞳孔の診断虹彩画像の両方に存在する虹彩認識の標識を、典型的には、これらの２つの画像の端点の間で追跡し得ないが、少なくともその虹彩認識標識の印が、連続的な複数の診断虹彩画像を介して追跡され得、その結果、拡大した瞳孔診断虹彩画像が、最終的に、収縮した瞳孔診断虹彩画像と相関され得る。改善されたシステムは、さらに、患者の眼の適切な診断測定を得るための診断デバイスを備え、ここで、このデバイスは、照射制御デバイスおよび診断画像捕捉デバイスと協同して関連する。診断虹彩画像の少なくとも１つをシステムのレーザー処置部分にエクスポートするための手段、およびより正確に位置付けられたレーザー処置が眼に適用され得るように、最終的な収縮瞳孔診断虹彩画像と収縮瞳孔処置画像とを整列させるための手段をさらに備える。この実施形態の１つの局面において、複数の診断虹彩画像を整列させ、そして最終診断画像と処置虹彩画像とを整列させるための手段は、このシステムの処置部分と関連する処理ハードウェアおよびソフトウェアを備える。代替の局面において、整列手段は、診断虹彩画像を分類しそして相関させるためにシステムの診断部分と関連する処理ハードウェアおよびソフトウェア、ならびに診断虹彩画像および処置虹彩画像を整列させ、そして望ましい場合、レーザー処置自体を調節するためのシステムの処置部分と関連する処理ハードウェアおよびソフトウェアを備える。この実施形態の好ましい局面において、照射制御デバイスは、診断測定デバイスの組み込み成分である可変照射固定標的を備える。画像データエクスポート手段は、第１の開示された実施形態と関連して記載されるような、１つの部位から別の部位へデータを伝達するための任意の良く認識された方法および装置であり得る。好ましい局面において、改善は、拡大された瞳孔診断虹彩画像と関連する拡大した瞳孔中心と収縮した瞳孔診断虹彩画像の瞳孔中心との間のベクトル変位（ｖｅｃｔｏｒ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）測定を得るための手段によってさらに特徴付けられる。この手段は、より好ましくは、ベクトル変位を得るために参照する縁標識を備える。
【００１１】
別の実施形態において、改善された眼の診断デバイス（眼の波面収差を示すかまたは直接的な波面収差の測定情報、および診断測定と関連する患者の眼の虹彩画像を提供し、ここで、このような測定が、代表的に、診断測定成分、虹彩画像捕捉成分、および可視照射固定供給源を備える）は、試験される眼の瞳孔サイズを制御可能に変化させる、制御可能な可視照射レベルを有する固定供給源によって特徴付けられる。好ましい改善診断機器は、制御可能な照射固定供給源を組み込む収差計（ａｂｅｒｒｏｍｅｔｅｒ）である。あるいは、角膜トポグラファーは、制御可能な可視照射固定供給源を備えるように適合され得るか、または瞳孔計（ｐｕｐｉｌｏｍｅｔｅｒ）は、患者の眼の波面収差データを提供するための適切な成分を組み込むように適合され得る。
【００１２】
本発明のこれらおよび他の目的は、以下の詳細な説明からより容易に明らかになる。しかし、詳細な説明および特定の実施例が、本発明の好ましい実施形態を示すが、単に例として与えられることが理解されるべきである。なぜなら、本発明の精神および範囲内の種々の変更および改変が、本明細書中の説明および図面ならびに添付の特許請求の範囲に基づいて、当業者に明らかとなるからである。
【００１３】
（発明の詳細な説明）
本発明が特定の適用についての例示的な実施形態を参照して記載されるが、本発明は、これに限定されないことが理解されるべきである。本明細書中に提供される技術を利用できる当業者は、本発明が過度な実験を行うことなく、有意な有用性のある、その範囲およびさらなる分野の範囲内のさらなる改変、適用および実施形態を認識する。
【００１４】
本発明は、眼の診断画像と眼の処置画像との間の整列を提供する方法およびシステムに関し、これは、レーザー処置のより高い正確性、従って、より高い患者の満足を生じる。
【００１５】
本発明の実施形態は、図１および図２に従って、以下に記載される。眼の構造を同定し、そして眼の手術のための診断画像および処置画像を整列するための虹彩パターン認識を使用するシステムおよびデバイスが、公知である。例えば、ＰＣＴ／ＥＰ００／１０３７３は、整列および眼のフォトリフラクティブ処置のためのシステムおよび方法を考察し、ここで、人工マーカーで同定される診断虹彩画像は、屈折診断測定とともにカメラシステムによって得られる。次いで、レーザー処置システムにリンクされたコンピューターシステムは、フォトリフラクティブ処置を開発しそして整列させるために、この虹彩画像情報を使用する。
【００１６】
図１は、２つの連続的な虹彩画像１０’、１０を概略的に示す。画像１０は、虹彩領域１２、収縮した瞳孔１４および代表的な虹彩標識１６を示す。本発明の説明のために、用語「収縮した瞳孔」とは、明るい光状態（例えば、瞳孔を収縮させるレーザー眼手術の処置期の間に存在する他の環境状態とともに、眼トラッカー（ｅｙｅ ｔｒａｃｋｅｒ）および固定光源）によって引き起こされる実質的に小さな瞳孔サイズをいう。従って、用語、収縮した瞳孔は、患者の眼において誘導され得る最小の可能な瞳孔サイズのみを記載することを意図せず、本発明に従う最小の作業瞳孔サイズを記載することを意図する。虹彩画像１０’は、同じ虹彩１２’を示すが、瞳孔１４’は、拡大しており、そして虹彩標識１６’は、虹彩画像１０に対する瞳孔の拡大に起因して、いくぶん不明瞭に示される。拡大した瞳孔１４’は、本発明の説明のため、代表的に眼の診断測定に関連する低い光状態（例えば、Ｚｙｗａｖｅ^ＴＭ（Ｂａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂ／Ｔｅｃｈｎｏｌａｓ，Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）波面測定デバイスまたはＯｒｂｓｃａｎ ＩＩ（登録商標）（Ｏｒｂｔｅｋ，Ｓａｌｔ Ｌａｋｅ Ｃｉｔｙ，Ｕｔａｈ）角膜トポグラファーのような波面測定デバイスが波面収差情報を得るために使用される場合）に起因する。従って、用語「拡大した瞳孔」は、化学的または人工的に誘導される最大に拡大された瞳孔のみをいうことを意図せず、むしろ、暗順応瞳孔（本発明に関連する最大の作業瞳孔サイズ）をいうことを意図する。図１での虹彩画像１０、１０’は、瞳孔サイズが劇的に（例えば、拡大から収縮）に変化する場合に、天然に存在する標識１６、１６’の形態、位置およびサイズにおける変化を説明することを意図する。これらの状況下において、現在の虹彩パターン認識技術は、収縮した瞳孔状態における標識１６と拡大した瞳孔状態の標識１６’とを一致させ得るには至らない。従って、眼の人工的マーカーを、追跡点として使用している。
【００１７】
本発明に従って、改善は、以下のように、図２に関して記載される。レーザー視覚手術の診断期において、患者の波面収差が測定される。波面測定は、代表的に、患者の視線または患者の拡大した瞳孔の中心を中心とする。瞳孔が暗順応する（例えば、夜時間の視覚）場合、特定の高次の収差が視覚妥協（ｖｉｓｉｏｎ ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｉｎｇ）効果を明らかにするので、拡大した瞳孔に対する波面収差を測定することが有利である。虹彩画像１０’は、拡大した瞳孔１４’および虹彩標識１６’を有する、診断測定の間の患者の虹彩画像を概略的に示す。可視照射を、試験を受ける患者の眼または患者の他の眼（試験を受けない）のいずれかに対して、好ましくは、診断評価デバイスの可視照射固定標的を介して制御することによって、試験される眼の瞳孔直径が制御され得る。図２を参照して、診断虹彩画像１０’は、診断評価の間の瞳孔直径に対応する画像１０’を用いて、診断虹彩画像捕捉デバイスによって得られる。可視照射レベルが増加され、虹彩画像１０”の１４”によって図示される瞳孔直径の対応する減少がもたらされる。図１の画像１０’、１０に示されるよりも少ない変化を有する虹彩標識１６”もまた、見ることができる。照射レベルがさらに増加される場合、別の診断虹彩画像１０が得られ、これは、再び、虹彩画像１０”中の標識１６”から小さな検出可能な変化を受けた収縮した瞳孔１４および虹彩標識１６を示す。この場合において、診断虹彩画像１０に示される瞳孔直径１４は、レーザー視覚矯正手術の処置期の間の処置虹彩画像捕捉デバイスによって得られる処置虹彩画像の瞳孔直径に実質的に対応する。診断虹彩画像処理ハードウェアおよびソフトウェアは、ここで、標識の印を追跡することによって、連続的なセットの虹彩画像１０’、１０”、１０の変化を追跡し得、その結果、拡大した診断瞳孔１４’に関連する虹彩画像１０’が、収縮した診断瞳孔１４と関連する虹彩画像１０と整列され得る。レーザーシステムの処置部分に接続される虹彩画像処理ハードウェアおよびソフトウェアは、ここで、図２の虹彩画像１０によって実施的に表される処置虹彩画像を、エクスポートされた診断虹彩画像１０と整列させるために使用され、これによって、収縮処置瞳孔に関するレーザー切除処置パターンが、拡大した診断瞳孔と関連する診断虹彩画像に対して正確に整列され得る。診断虹彩画像が診断段階処理によって分類されそして整列されるこの実施形態の利点は、診断期から処置期への単一の画像の制限されたデータの移動を生じる。
【００１８】
眼の回転配向は、患者が座位置から背臥位置へと動く場合に変化することが公知であるので、本発明による整列方法は、眼の円回転に対応するように、レーザー切除処置のパターンを回転させるための、適切な情報を提供する。散大瞳孔の条件での患者の眼の診断的測定が、散大から絞窄までの瞳孔での診断虹彩画像に加えて得られる。従って、画像獲得装置および診断測定デバイスは、別個のデバイスであり得るか、またはこれらの機能が単一のデバイスに統合され得る。最終的に、診断測定は、視力矯正に適切な切除プロフィールを計算するために、処置レーザーシステムによって使用される。従って、散大診断測定が散大瞳孔の診断虹彩画像に同時に付随することが、好ましい。診断測定自体は、好都合には、患者の波面収差情報を含み、これは、種々の波面センサ器具によって直接得られ得る。１つのこのようなデバイスは、Ｚｙｗａｖｅ波面分析器（Ｂａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂ／Ｔｅｃｈｎｏｌａｓ）であり、これは、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ波面センサを組み込む。他の型のデバイス（例えば、光線追跡能力を有する、高度に基づく局所解剖器（例えば、Ｏｒｂｓｃａｎ ＩＩ（登録商標）角膜局所解剖デバイス（Ｂａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂ／Ｏｒｂｔｅｋ，Ｓａｌｔ Ｌａｋｅ Ｃｉｔｙ，Ｕｔａｈ）））は、波面収差情報が導出され得る測定データを提供し得る。診断測定はまた、好ましくは、乱視の測定を含む。
【００１９】
この実施形態の局面において、複数の診断虹彩画像全体が、処置ステージプロセッサにエクスポートされ得、ここで、診断虹彩画像が分類され得、そして処置虹彩画像との相関のために、適切に整列され得る。この局面は、処置虹彩画像のリアルタイムでの追跡および対応する診断虹彩画像との整列を、手術の経過の間、可能にする。診断画像プロセッサと処置画像プロセッサとの間で伝達される情報の容量に起因して、代替の局面（散大瞳孔および絞窄瞳孔の虹彩画像の選別および整列が診断画像プロセッサによって実施され、次いでこのプロセッサが、処置虹彩画像との相関および整列のために、整列した絞窄瞳孔画像を処置画像プロセッサにエクスポートする）に対してより、かなりより多くの処理電力が必要とされ得る。この局面において、算出電力要求は、処置虹彩画像との静止画像の比較を犠牲にして、減少される。種々の要因が、どの局面が実施者によって好まれるかを、最終的に決定する。
【００２０】
上記整列方法は、レーザー処置パターンの回転調節のための改善された虹彩パターン認識方法を提供するが、瞳孔の中心位置において散大瞳孔と絞窄瞳孔との間で起こる並進シフトに起因するレーザー処置パターンを、並進的に調整することが有利であることが理解される。図３を参照すると、散大瞳孔３４’を有する患者の眼の診断画像３０’が得られる。散大瞳孔３４’の中心位置３６’は、照射とは独立した眼の標識点（好ましくは、患者の眼の縁３２のエッジ）に関して決定される。半径方向の参照点に対して瞳孔の中心位置を計算するための、アルゴリズムおよび数学的手段は、当業者によって周知であり、そして本発明を実施するために、説明を必要としない。選択された量の可視照射が眼に指向されて、瞳孔を、瞳孔３４による眼画像３０に示されるように絞窄させる。絞窄瞳孔３４の中心位置３６は、画像３０’における眼の標識点３２と同じ眼の標識点３２に対して、決定される。縁のエッジは、有利な参照点を提供する。なぜなら、縁は、瞳孔の大きさの変化によって実質的に影響を受けないからである。散大瞳孔中心３６’および絞窄瞳孔中心３６のベクトル変位は、当業者に周知の技術によって決定される。次いで、このベクトル変位は、散大瞳孔を有する眼の診断画像から得られた診断波面情報に基づいて、計算されたレーザー切除処置プロフィールが絞窄瞳孔を有する眼に適用される位置を調整するために使用される。患者の眼の診断画像および瞳孔の中心位置の変位の測定を、赤外光において得、これによって、瞳孔の大きさがこのデータ収集の間に変化しないようにすることが有利である。一旦、瞳孔中心のベクトル変位が決定されると、この情報は、適切な時点での使用のために、処置レーザーの制御装置の処置ファイルに保存され得る。
【００２１】
図４を参照すると、改善された診断デバイス４０が記載される。好ましい実施形態において、デバイス４０は、Ｗｉｌｌｉａｍｓ（同書）に記載されるもののような、患者の眼４２の波面収差測定を得るための収差計である。眼４２の虹彩４１および瞳孔４３もまた、示される。収差計４０は、代表的に、診断画像（例えば、図１および２に概略的に示されるもの）を得るためのＩＲカメラ４４、図４において番号４６によって概略的に表される、波面センサおよび付随するオプティクスおよびエレクトロニクス、ならびに固定された照射レベル固定標的４８（同様に当業者に周知であるような、整列の目的で使用される）を備える。本発明によれば、改善は、固定された照射固定標的４８を、可変に制御可能な可視照射固定標的と交換し、これによって、患者の眼の瞳孔４３の直径が変化して、本明細書中上記のように、診断虹彩画像が得られ得ることを含む。図４において点線の挿入物４９によって示される、この実施形態の代替の局面において、制御可能な可視照射源は、制御可能な可視照射源４９によって示されるように、デバイス４０の外部に付随し得る。
【００２２】
あるいは、（図示されない）デバイス４０は、本明細書中に記載されるような制御可能な可視照射源に適合された、Ｏｒｂｓｃａｎ ＩＩデバイスのような角膜局所解剖器であり得る。同様に、デバイス４０は、瞳孔計（ｐｕｐｉｌｏｍｅｔｅｒ）であり得、これは代表的に、瞳孔の直径の制御のための制御可能な可視照射源を備え、本発明による改善は、試験中の眼の関する波面収差情報を提供する、波面感知構成要素または他の公知のハードウェア構成要素およびソフトウェア構成要素である。
【００２３】
本発明によるシステムの実施形態は、図５に関して記載される。システム５０は、診断部分５２およびレーザー処置部分５４を備える、レーザー眼手術のための診断および治療システムである。診断部分５２は、図４に関して記載されたような診断器具４０、および診断プロセッサ５６（これは、５８に示されるように、診断虹彩画像を選別し、相関付け、そして整列させるようにプログラムされる）を備える。（本明細書中で上記されるような）最終的に整列された絞窄瞳孔診断虹彩画像は、参照５９によって表されるように、診断部分５２から、任意の種々の周知のデータ伝送手段（ランドベース（ｌａｎｄ ｂａｓｅｄ）または無線の通信、コンピュータ格納媒体（例えば、ディスクまたはＣＤ）が挙げられる）を「介して」、インターネットまたは他のネットワークを「介して」、レーザー処置部分５４にエクスポートされる。レーザー処置部分５４は、絞窄瞳孔の眼４２’を有する処置虹彩画像を得るための処置虹彩画像捕捉デバイス６４、処置レーザー６２および他の構成要素（例えば、眼追跡機（図示せず））を備える。この実施形態の代替の局面において、５８において示されるように、複数の診断虹彩画像の全体が、処置部分５４にエクスポートされ、ここで、プロセッサ６６によって代表される処理ハードウェアおよび処理ソフトウェアが、診断虹彩画像を選別および相関付けし、そして絞窄瞳孔処置画像と対応する絞窄瞳孔診断虹彩画像との間の適切な整列を提供する。プロセッサ６６はまた、虹彩パターン認識整列に応答して、計算されたレーザー切除パターンを制御し得る。
【００２４】
いくつかの場合において、プロセッサ５６を診断部分５２に有し、そしてプロセッサ６６を処置部分５４に有することが好ましくあり得るが、処理ハードウェアおよび処理ソフトウェアの性質および位置は、手術の好み、ならびに利用可能な虹彩認識ソフトウェア構成要素および虹彩認識ハードウェア構成要素によって、決定される。
【００２５】
本明細書中に記載されるシステム実施形態の好ましい局面において、診断器具４０に付随するプロセッサ５６は、散大瞳孔診断画像と絞窄瞳孔診断画像との間の瞳孔中心のベクトル変位を計算するように、適合される。この情報は、同様に、システム５４のレーザー処置部分にエクスポートされて、絞窄瞳孔を有する処置眼に対するレーザー処置パターンを並進的に調整するために使用される。
【００２６】
本発明の前述の実施形態は、例として、以下のように説明され得る：患者が座らされ、そして診断デバイス（例えば、収差計）に対して整列される。この診断デバイスは、患者の眼の診断波面測定を提供し得、そして診断虹彩画像を獲得および処理し得る。この患者の眼が、低レベルの可視照射固定標的を使用して、収差計に関して整列され、その結果、患者の暗順応した瞳孔の直径は、６〜７ｍｍの範囲になり得る。診断波面測定と散大瞳孔診断虹彩画像との両方が、この時点で得られる。次いで、患者の瞳孔の直径が約５ｍｍに減少するまで、固定標的の輝度が増加される。別の診断虹彩画像が得られ、そして格納される。固定標的の照射レベルが次第に上昇され、その結果、絞窄瞳孔（例えば、約２ｍｍ）の診断虹彩画像が得られるまで、診断虹彩画像が、種々の瞳孔サイズにおいて得られ得る。瞳孔中心のシフトはまた、縁のエッジの検出によって、散大瞳孔診断虹彩画像および絞窄瞳孔診断虹彩画像についてのベクトル変位の形態で、計算される。診断システムおよび／または処置システムのいずれかに付随する処理ハードウェアおよび処理ソフトウェアが、異なる瞳孔サイズの診断虹彩画像を介して、虹彩認識標識点を追跡し、最終的に、散大瞳孔診断画像を絞窄瞳孔診断虹彩画像と整列させる。散大瞳孔に関連する診断測定に基づいて、切除プロフィールが作成される。回転整列およびベクトル変位データもまた、処置レーザーシステムに利用可能にされる。いくらか後の時点で、患者が処置システム下に配置（背臥）され、そして実際の散大瞳孔／虹彩のリアルタイムの画像が得られる。次いで、この処置虹彩画像は、同定された虹彩認識標識点を「介して」、ほぼ同じ瞳孔サイズを有する実質的に対応する診断虹彩画像と整列され、その結果、計算された切除処置が回転、並進、および他に調整されて、より正確な処置を提供し得る。虹彩パターン認識ソフトウェアが、高レベルの信頼度で追跡し得る虹彩標識点を検出し得ない場合、縁に基づく瞳孔中心変位が少なくとも使用されて、補正されていない回転にもかかわらず、中心のずれを排除し得る。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態が、本明細書中で上で詳細に記載されたが、当業者に明らかであり得る、本明細書中に教示される基本的な発明の概念の多くのバリエーションおよび／または改変は、依然として、添付の特許請求の範囲に規定されるような本発明およびそれらの均等物の精神または範囲の範囲内であることが、明らかに理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、収縮した瞳孔および拡大した瞳孔をそれぞれ有する２つの虹彩画像の図示であり、これは、２つの瞳孔直径端点において天然に存在する標識の形態、位置およびサイズにおける変化を示す。
【図２】図２は、種々の瞳孔直径およびそれぞれの虹彩標識を有する、３つの連続した虹彩画像を概略的に示す。
【図３】図３は、異なる瞳孔サイズの関数としての縁参照に関する瞳孔中心変位を概略的に示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従うデバイスの概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従うシステムの概略図である。

Claims (25)

1. 虹彩パターン認識技術を介して、拡大した瞳孔を有する患者の眼の診断用虹彩画像を収縮した瞳孔を有する該眼の処置用虹彩画像を用いて整列するための方法であって、ここで、該拡大した瞳孔の診断用画像中の虹彩認識ランドマークは、該収縮した瞳孔の処置用虹彩画像中の対応する虹彩認識ランドマークと直接的に同一でなく、該方法は、以下：
   収縮した瞳孔直径から拡大した瞳孔直径の範囲の、対応する複数の異なる瞳孔サイズで実施するために、複数の選択されたレベルの可視イルミネーションを用いて、該患者の眼を可視照射する工程；
   連続する複数の診断用虹彩画像をそれぞれ得る工程であって、該診断用虹彩画像の各々は、該虹彩認識ランドマークの標識を有する、工程；
   各連続する診断用虹彩画像中の該虹彩認識ランドマークの標識を、該拡大した瞳孔診断用虹彩画像中の該虹彩認識ランドマークと相関させ、収縮した瞳孔診断用虹彩画像中の該虹彩認識ランドマークを同定する、工程；
   該瞳孔を拡大した場合の、該患者の眼の診断用測定値および関連する診断用画像を作製する工程；
   収縮した瞳孔を有する該患者の眼の診断用虹彩画像を得る工程；および
   該収縮した診断用虹彩画像を該収縮した瞳孔処置用虹彩画像を用いて整列させる工程、
   によって特徴付けられる、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、拡大した瞳孔に関連する診断用測定値に由来する、前記患者の眼の正確なレーザー処置を実施する工程、好ましくは、前記虹彩の整列に基づいて該眼のレーザー処置を調節する工程によって、さらに特徴付けられる、方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、前記診断用測定値を作製する工程が、波面収差の情報および乱視の軸を得ることを含む、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記診断用測定値を作製する工程が、高低ベースのトポグラファー、光学的光線追跡法、および誤差測定器のうちいずれか一つを使用することを包含する、方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、前記整列する工程が、該拡大した瞳孔の診断用虹彩画像を、該収縮した瞳孔の診断用虹彩画像と相関させること、および整列した収縮した瞳孔診断用虹彩画像を、該収縮した瞳孔の処置用画像と比較することを包含する、方法。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、前記整列する工程が、前記複数の診断用虹彩画像を、前記処置用虹彩画像と比較して、前記収縮した瞳孔の診断用虹彩画像を前記収縮した瞳孔の処置用虹彩画像を用いて整列することを包含する、方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法であって、前記レーザー処置が、近視用矯正切除、遠視用矯正切除、乱視用矯正切除、通常角膜切除、網膜切除、および他のレーザー眼手術手順のうちのいずれか一つに関する、方法。
8. 請求項１から７に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
   前記眼上のイルミネーション非依存性参照ランドマークを決定する工程；
   前記拡大した瞳孔の診断用虹彩画像に関連する該参照ランドマークに関する、該瞳孔の中心位置を計算する工程；
   前記収縮した瞳孔の診断用虹彩画像に関連する該参照ランドマークに関する、該瞳孔の中心位置を計算する工程；
   該収縮した瞳孔の中心および該拡大した瞳孔の中心に関する、ベクトルの変位値を決定する工程；
   該収縮した瞳孔上で実施される前記レーザー処置を、該拡大した瞳孔の中心の該ベクトル変位値を用いて調節する工程、
   によって特徴付けられる、方法。
9. 前記イルミネーション非依存性参照ランドマークは、前記眼の縁の一部である、請求項８に記載の方法。
10. 前記縁の一部は、縁端部である、請求項９に記載の方法。
11. レーザー眼手術のための診断システムおよび治療システムであって、ここで、診断用画像捕捉物によって得られる患者の眼の診断用画像が、虹彩パターン認識技術を介して、処置用レーザーシステムに関連する処置用画像捕捉物デバイスによって得られる該患者の眼の処置用画像を用いて整列され、改良点は、以下：
    検査される該患者の一方の眼上および検査されない該患者の他方の眼上の可視イルミネーションレベルを制御するためのイルミネーションコントロールデバイスであって、該可視イルミネーションレベルは、該検査される目の瞳孔の直径に関するコントロールとして作用する、イルミネーションコントロールデバイス；
    一連の複数の診断用虹彩画像であって、該画像の各々が、該制御された可視イルミネーションレベルに対応する拡大した瞳孔サイズと収縮した瞳孔サイズとの間にわたる異なる瞳孔直径を含み、ここで、少なくとも虹彩認識ランドマークの印は、対応する虹彩認識ランドマークが、収縮した瞳孔の診断用画像と拡大した瞳孔の診断用画像との間で同定不可能な場合でさえ、各一連の診断用虹彩画像において同定可能である、診断用虹彩画像；
    該拡大した瞳孔の診断用画像に関連した患者の眼の診断用測定値を得るための眼診断用測定デバイスであって、該イルミネーションコントロールデバイスおよび該診断用画像捕捉デバイスと協働的に関連している、眼診断用測定デバイス；
    該診断用虹彩画像の少なくとも１つを該処置用レーザーシステムに出力するための手段；ならびに
    該拡大した瞳孔の診断用虹彩画像を該収縮した瞳孔の診断用虹彩画像と整列するため、およびさらに、該整列した収縮した瞳孔の診断用虹彩画像を、該診断用画像の収縮した瞳孔サイズにほぼ対応するサイズの収縮した瞳孔を有する処置用虹彩画像と整列するための、手段、
    により特徴付けられる、システム。
12. 請求項１１に記載のシステムであって、前記整列するための手段が、前記処置用画像捕捉デバイスと協働的に係合した処置段階プロセッサを備える、システム。
13. レーザー眼手術のための診断用および治療用システムであって、ここで患者の眼の診断用測定を実施するようにも適合される診断用画像捕捉デバイスによって得られる該患者の眼の診断用画像が、虹彩パターン認識技術を介して、処置用レーザーシステムに関連する処置用画像捕捉デバイスにより得られる該患者の眼の処置用画像と整列され、
    改良点は、以下：
    該患者の検査されている一方の眼上のおよび該患者の検査されていない他方の眼上の可視イルミネーションレベルを制御するためのイルミネーションコントロールデバイスであって、該可視イルミネーションレベルが、該検査される眼の瞳孔直径に対するコントロールとして作用する、イルミネーションコントロールデバイス；
    一連の複数の診断用虹彩画像であって、該診断用画像捕捉デバイスにより得られる該画像の各々が、該制御された可視イルミネーションレベルに対応する拡大した瞳孔サイズと収縮した瞳孔サイズとの間にわたる異なる瞳孔直径を含み、ここで虹彩認識ランドマークは、対応する虹彩認識ランドマークが、該収縮した瞳孔の診断用画像と該拡大した瞳孔の診断用画像との間で同定不可能な場合でさえ、各一連の診断用虹彩画像において同定可能である、診断用虹彩画像；
    該診断用虹彩画像の少なくとも１つを該処置用レーザーシステムに出力するための手段；
    診断用測定画像に関連する該拡大した瞳孔の診断用虹彩画像を、該収縮した瞳孔の診断用虹彩画像と整列するための手段；ならびに
    該整列した収縮した瞳孔の診断用虹彩画像を、該診断用画像の収縮した瞳孔サイズにほぼ対応するサイズの収縮した瞳孔を有する虹彩処置用画像と整列するための、手段、
    により特徴付けられる、システム。
14. 請求項１３に記載のシステムであって、前記拡大した瞳孔の診断用虹彩画像を前記収縮した瞳孔の診断用虹彩画像と整列するための手段が、前記診断用画像捕捉デバイスに協働的に係合される診断段階プロセッサを備える、システム。
15. 請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のシステムであって、前記出力するための手段が、ワイヤ式連結、ワイヤレス連結、コンピューターファイル記憶媒体の少なくとも１つを備える、システム。
16. 請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のシステムであって、前記眼診断用測定デバイスにより得られる診断用測定値が、前記患者の眼についての波面情報を得るために適切である、システム。
17. 請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のシステムであって、前記眼診断用測定デバイスが、前記虹彩画像捕捉デバイスを備える、システム。
18. 請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のシステムであって、前記イルミネーションコントロールデバイスが、前記診断用測定デバイスから分離されている、システム。
19. 請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のシステムであって、前記イルミネーションコントロールデバイスが、可視イルミネーション固定標的を含み、そして前記診断用測定デバイスの一体化要素である、システム。
20. 請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のシステムであって、前記改良点が、前記拡大した瞳孔の診断用画像の瞳孔中心と前記収縮した瞳孔の診断用画像の瞳孔中心との間のベクトル変位測定値を得るための手段によってさらに特徴付けられる、システム。
21. 請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のシステムであって、前記ベクトル変位測定値が、縁基準位置から前記瞳孔の中心までの測定値である、システム。
22. 患者の眼の波面収差を示す該眼の診断用測定値、および該診断用測定値と関連する該患者の眼の虹彩画像を得るための眼診断用デバイスであって、該デバイスは、虹彩画像捕捉要素、診断用測定要素および可視イルミネーション固定供給源を備え、
    改良点が、該固定供給源が、該患者の眼の瞳孔のサイズを制御可能に変化させるために適切な制御可能可視イルミネーションレベルを有することにより特徴付けられる、デバイス。
23. 前記デバイスが、瞳孔測定器である、請求項２２に記載のデバイス。
24. 前記デバイスが、誤差測定器である、請求項２２に記載のデバイス。
25. 前記デバイスが、角膜トポグラファーである、請求項２２に記載のデバイス。

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