JP2005514998A - 光学系の削摩矯正の最適化方法および関連方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、“近視眼波面治療の最適化(Myopic Wavefront Treatment Optimization)”と称されて2002年1月14日に出願された仮出願第60/348,586号と、それ自体が“削摩効果関数を補償することで屈折矯正手術の削摩特性を最適化する方法(Optimizing Refractive Surgery Ablation Profiles by Compensating for Ablation Effectiveness Function)”と称されて2000年3月22日に出願された仮出願第60/191,187号の優先権を主張する“光学系の削摩矯正の最適化方法および関連方法(Optimization of Ablation Correction of an Optical System and Associated Methods)”と称されて2001年3月22日に出願された出願第09/814,398号との優先権を主張するが、これらの全ては本発明と同様に本出願人が所有すると共に、言及したことにより本明細書中に援用される。
本発明は光学収差の測定および矯正方法に関し、より詳細には、人間の眼球などの光学系(optical system)の他覚的(objective)な測定および矯正の最適化を実験的かつ包括的に達成するシステムおよび方法に関する。
眼球の視覚的欠陥を矯正する当該システムおよび方法は波面分析器を含むが、これは好適実施例においては、その内容は言及したことにより本明細書中に援用される本出願と同様に本出願人が所有する同時係属の出願第09/664,128号に記述されたのと同様のシステム10(図1)である。該装置10は、小径レーザ・ビーム14を生成すべく用いられる光放射を発生するレーザ12を含む。レーザ12は、眼球に対して安全な波長およびパワーの(ビーム14に対して点線で表される)平行レーザ光ビームを発生する。眼科的用途に対し、適切な波長としては可視スペクトル全体および近赤外スペクトルが挙げられる。一例として、適切な波長は550-、650-および850-nmの有用な波長を含む約400〜1,000nmの範囲内とされ得る。可視スペクトルは眼球が機能する条件であることから概略的には可視スペクトルにおける操作が望ましいが、一定の用途においては近赤外スペクトルが利点を提供することもある。たとえば、測定が行われていることを患者が認識しなければ、患者は更にリラックスし得る。光放射の波長に関わらず、眼科的用途においてパワーは眼球に安全なレベルへと制限されねばならない。レーザ放射に関して適切な眼球安全露出レベルは、レーザ製品に対する米国連邦性能基準(U.S. Federal Performance Standard)に見られる。もし、眼球ではなく光学系に関して分析が実施されるのであれば、検査波長範囲は論理的にその系の企図性能範囲を含むべきである。
P入力(ρ,θ)=P所望(ρ,θ)/(A+Bρ+Cρ2+Dρ3+…+Xρn)
rmax=3.25mmというこの関数の単純形態のグラフ1-0.3r2(図4A)において、径方向依存削摩効率は、角膜表面上においてr=0であるという中心箇所の近傍における約1の値から、上記中心箇所から所定距離に在るr≒3.25mmにおける約0.7の値まで変化する。
達成されたCM=A(試行されたCM)+B(試行されたCN)+K
式中、AおよびBは最良適合線形依存性であり且つKは定数オフセット項である。
・線形回帰分析は、二次波面収差の各々の試行矯正と達成矯正との間に高度の相関を示した(すなわち焦点不良、1次傾斜非点収差、および、水平/垂直1次非点収差−C3、C4およびC5)。
・水平/垂直非点収差に対応するC5項に対し、一貫した小さなオフセット(すなわち最良適合線形関係における小さな定数項)が在った。
・全ての3次収差(球面収差、2次傾斜非点収差、および、水平/垂直2次非点収差−C6乃至C9)ならびに2つのtetrafoil4次収差(C13およびC14)における達成変化は全てが各々における試行変化に対して正に相関されたが、相関係数は二次項に見られるものよりも小さかった。
・残る3つの収差(C10、C11およびC12)における達成変化は特有であった、と言うのも、それらは他の収差(C3、C4およびC5)ならびにそれら自体における試行変化に対して相当に相関されたからである。
・他のいずれの収差も有意な相互相関は呈さなかった。
達成CN=a(試行CN)+b (1)
これは、
試行CN=[(達成CN)-b]/a (2)
を意味する。
もし達成変化を測定済波面エラー(測定CN)と等しくすることが目的であれば、上記治療アルゴリズムに対する目標値入力(目標CN)は:
目標CN=[(測定CN)-b]/a (3)
である。
達成CN=a(試行CN)+c(試行CX)+b
これにより、
達成CN=a[(達成CN)-c(試行CX)-b]/a
となる。しかし、考慮している3つの高次収差の全てに対し、aにおける不確定性はcのそれより大きい。全ての3つの場合において、aは1より小さい正数であり、試行CNにおける増加に帰着する。それは、係数における変化を比較的に適度に維持すべく、1に等しく設定される。この点から、論理は式(3)を作成すべく用いられたのと同一である。3.25mmの単位円半径に基づき治療に対して使用される最終的な目標関数は:
1.目標C3=1.11(測定されたC3)+0.000714
2.目標C4=1.03(測定されたC4)
3.目標C5=1.04(測定されたC5)+0.000715
4.目標C10=(測定されたC10)+0.055(測定されたC3)+0.000035
5.目標C11=(測定されたC11)+0.18(測定されたC4)
6.目標C12=(測定されたC12)+0.15(測定されたC5)
Claims (24)
- 異常眼球に関する測定済波面データを準備する段階と、
上記測定済波面データを、既に治療された眼球に関する蓄積データと相関させる段階と、
上記相関段階に基づき上記測定済波面データに対して調節を加え、当該調節済波面データから角膜削摩特性を計算する波面データ補正アルゴリズムに対する入力のために調節済波面データを形成する段階とを備えて成る、
測定済波面データを、視力欠陥を矯正するための削摩特性へと変換する方法。 - 前記波面データ準備段階は、眼球から発せられる波面を分析する段階と、基準波面と上記波面との間の光学距離差を決定する段階とから成る、請求項1記載の方法。
- 前記相関段階に先立ち、
複数の異常眼球に関する術前測定済波面データをデータベースに記憶する段階と、
角膜削摩矯正治療に続き上記複数の異常眼球に関する術後測定済波面データを上記データベースに記憶する段階とを更に備え、
前記相関段階は上記データベースからの蓄積データにアクセスする段階を備える、
請求項1記載の方法。 - 前記記憶段階に先立ち、術前波面データおよび術後波面データを測定する段階を更に備えて成る、請求項3記載の方法。
- 前記測定段階は、第1半径上で術前波面データを測定する段階および上記第1半径より小さな第2半径上で術後波面データを測定する段階を備える、請求項4記載の方法。
- 前記測定段階に続き、前記術前データおよび前記術後データの一方をスケール調節することで、上記術前データおよび上記術後データの他方とのサイズ整合を達成する段階を更に備えて成る、請求項5記載の方法。
- 前記測定済波面データを、複数の係数を備える多項式としてモデル化する段階を更に備え、
前記相関段階は、各係数を、各々が複数の係数を備える多項式から成る前記蓄積データの夫々の係数に相関させる段階から成る、請求項1記載の方法。 - 前記多項式はゼルニケ多項式から成る、請求項7記載の方法。
- 前記波面矯正アルゴリズムは、近視、遠視の少なくとも一方により特徴付けられ眼球であって高次収差により支配される眼球を矯正し得る、請求項1記載の方法。
- 前記調節は実質的に地域非依存的である、請求項1記載の方法。
- 前記調節は地域依存的である、請求項1記載の方法。
- 基準波面と複数の異常眼球の各々に対する波面との間の術前光学距離差を決定するために、各眼球から発せられる波面を分析する段階と、
基準波面と上記複数の眼球の各々に対する波面との間の術後光学距離差を決定するために、矯正的角膜削摩に続き各眼球から発せられる波面を分析する段階と、
術前および術後に分析された上記波面をデータベースに記憶する段階とを備える、
異常視力の矯正のための角膜削摩の前後における蓄積波面データのデータベースを確立する方法。 - 前記分析段階は、異常眼球および矯正済眼球の各々に対する測定済波面を、複数の係数を備える多項式としてモデル化する段階を備える、請求項12記載の方法。
- 前記多項式はゼルニケ多項式から成る、請求項13記載の方法。
- 異常眼球に関する測定済波面データを準備する段階と、
上記測定済波面データを、既に治療された眼球に関する蓄積データと相関させる段階と、
上記相関段階に基づき上記測定済波面データに対して調節を加え、当該調節済波面データから角膜削摩特性を計算する波面データ補正アルゴリズムに対する入力のために調節済波面データを形成する段階と、
上記眼球上にレーザ・ビームを導向して角膜を削摩する段階と、
上記眼球の回りにおけるパターンであって上記角膜削摩特性に基づくパターンで上記レーザ・ビームを移動する段階とを備えて成る、
眼球の角膜に関する屈折矯正を実施する方法。 - プロセッサと、
上記プロセッサに常駐し、
測定済波面データを、既に治療された眼球に関する蓄積データと相関させ、且つ、
上記相関段階に基づき上記測定済波面データに対して調節を加え、当該調節済波面データから角膜削摩特性を計算する波面データ補正アルゴリズムに対する入力のために調節済波面データを形成し得るソフトウェアとを備えて成る、
測定済波面データを、視力欠陥を矯正するための削摩特性へと変換するシステム。 - 前記ソフトウェアは更に、前記波面データ補正アルゴリズムを適用し得る、請求項16記載のシステム。
- 前記ソフトウェアは更に、基準波面と前記波面との間の光学距離差を決定し得る、請求項16記載のシステム。
- 前記測定済波面データは第1半径上で測定された術前波面データおよび上記第1半径より小さな第2半径上で測定された術後波面データから成り、上記術前波面データおよび上記術後波面データはそれらの間のサイズ整合を達成すべくスケール調節される、請求項16記載のシステム。
- 前記ソフトウェアは更に、前記測定済波面データを複数の係数を備える多項式としてモデル化し得ると共に、
前記相関は、各係数を、各々が複数の係数を備える多項式から成る前記蓄積データの少なくとも一個の係数に相関させる段階を備える、請求項16記載のシステム。 - 前記多項式はゼルニケ多項式から成る、請求項20記載のシステム。
- 前記波面矯正アルゴリズムは、近視、遠視の少なくとも一方により特徴付けられ眼球であって高次収差により支配される眼球を矯正し得る、請求項16記載のシステム。
- 前記調節は実質的に地域非依存的である、請求項16記載のシステム。
- 前記調節は地域依存的である、請求項16記載のシステム。
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