JP2017530833A

JP2017530833A - レーザ外科手術の角膜トポグラフィー測定及び基準マーク切開

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Publication number: JP2017530833A
Application number: JP2017520917A
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Inventors: ラジェシュワリスリニヴァサン; ジェフリーエイゴルダ; ハビエルジーゴンザレス; デイヴィッドディースコット; デイヴィッドエイデューイ; ノアバレケット; ゲオルクシュエル
Original assignee: Optimedica Corp
Current assignee: AMO Development LLC
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-10-19
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Abstract

患者の眼の白内障手術の方法は、角膜トポグラフィーによって眼の軸、経線及び構造からなる群から選択される１つの特徴を特定する工程と、前記眼の光学領域の外側において、前記角膜の軸、経線または構造に沿って、レーザビームを用いて基準マーク切開を形成する工程と、を備えている。レーザ白内障手術システムは、レーザ源と、トポグラフィー測定システムと、一体的光学サブシステムと、前記レーザ源、前記トポグラフィー測定システム及び前記一体的光学サブシステムと動作可能に通信するプロセッサと、を備えている。前記プロセッサは、前記トポグラフィー測定システムから受容された測定値に基づいて患者の眼の軸、経線及び構造の１つを決定し、治療ビームを方向付けて放射状の基準マーク切開を形成するための指令を有する有形の不揮発性のコンピュータ可読媒体を有する。

Description

〔関連出願の参酌〕
本願は、２０１４年１０月１７日に出願された米国特許仮出願第６２／０６５，４９９号についての米国特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１１９条（ｅ）の優先権を主張する。当該仮出願の全体の内容が、当該参照により、本明細書に完全に記載されているのと同様に、本明細書の一部とされる。パリ条約上の優先権の全てが、明示的に保持される。

本願は、２０１４年４月１８日に出願された米国特許第１４／２５６，３０７号の一部継続出願であり、２０１３年４月１８日に出願された米国特許仮出願第６１／８１３，６１３号（発明の名称：CORNEAL TOPOGRAPHY MEASUREMENT AND ALIGNMENT OF CORNEAL SURGICAL PROCEDURES）及び２０１３年９月３日に出願された米国特許仮出願第６１／８７３，０７１号（発明の名称：CORNEAL TOPOGRAPHY MEASUREMENT AND ALIGNMENT OF REFRACTIVE SURGICAL PROCEDURES）の優先権を主張する。これらの出願を参照により引用し、これらの記載内容の全てを本明細書の一部とする。ここに、パリ条約上の優先権の全てを明示的に保持する。

本願は、また、２０１３年４月１７日に出願された米国特許仮出願第６１／８１３，１７２号の優先権を主張する２０１４年４月１７日に出願された米国特許第１４／２５５，４３０号（発明の名称：LASER FIDUCIALS FOR AXIS ALIGNMENT IN CATARACT SURGERY）の一部継続出願であり、米国特許仮出願第６１／７８８，２０１号の優先権を主張する２０１４年３月６日に出願された米国特許出願第１４／１９９，０８７号（発明の名称：MICROFEMTOTOMY METHODS AND SYSTEMS）に関連している。これらの出願を参照により引用し、これらの記載内容の全てを本明細書の一部とする。ここに、パリ条約上の優先権の全てを明示的に保持する。

本発明は、一般に、物体、例えば眼の組織を治療するべく、パルスレーザビームにより誘起される光切断、及び、当該光切断の実施位置決定、に関する。本明細書において説明するような実施形態は、具体的には例えば眼手術のような手術のために組織を切断することに言及するが、多くの物体のうちの１つ又は２つ以上を治療するために多くの物体について多くのやり方で、例えば光学的に透明な物体の切断に、利用できる。

物体の切断は、ノミ、ナイフ、メス及び他のツール、例えば外科用ツール、を用いて機械的に実施される場合がある。しかしながら、先行技術の切断方法及び切断器械は、望ましい度合いよりも低い場合があり、少なくとも幾つかの場合において理想的な結果には至らない結果をもたらす。例えば、物体、例えば組織を切断する少なくとも幾つかの先行技術の方法及び器械は、理想的であるレベルよりも幾分粗い表面をもたらす場合がある。パルスレーザを用いると、多くの物体のうちの１つ又は２つ以上を切断することができ、かかるパルスレーザは、組織を切断するためのレーザ手術のために用いられている。

外科的な組織切断の例としては、眼の角膜及び水晶体の切断が挙げられる。眼の水晶体は、当該水晶体の欠陥を矯正する、例えば白内障を除く、ために切断される場合がある。眼の組織は、当該水晶体に接近するために切断される場合がある。例えば、角膜は、白内障の水晶体に接近するために切断される場合がある。角膜は、眼の屈折異常を矯正するために、例えばレーザ（補助）角膜内切削形成術（以下、“ＬＡＳＩＫ”という）又は光反応角膜整形手術（以下、“ＰＲＫ”という）を用いて切断される場合がある。

大抵の患者は、眼の屈折特性と関連した視力異常、例えば近視、遠視及び乱視、の状態にある場合がある。乱視は、角膜曲率が２つ又は３つ以上の方向において等しくない場合に起こることがある。近視は、光が網膜の前で合焦する場合に起こる場合があり、遠視は、屈折した光が網膜の後ろに焦点を結ぶ場合に起こることがある。角膜を作り直す多くの先行技術の術式が存在し、かかる術式としては、レーザ角膜内切削形成術（以下、“ＬＡＳＩＫ”という）、全てのレーザＬＡＳＩＫ、フェムトＬＡＳＩＫ、角膜形成術、乱視角膜切開術、角膜弛緩切開術（以下、“ＣＲＩ”という）、角膜縁（リンバス）弛緩切開術（以下、“ＬＲＩ”という）、光反応角膜整形手術（以下、“ＰＲＫ”という）、及び、小切開創水晶体摘出（以下、“ＳＭＩＬＥ”という）が挙げられる。乱視角膜切開術、角膜弛緩切開術（ＣＲＩ）、及び、角膜縁弛緩切開術（ＬＲＩ）、角膜切開術が、角膜が形状を変えてより球形になることができるよう明確に規定されたやり方及び深さで行われる。

白内障摘出は、高頻度に行われている外科的処置である。白内障は、眼の水晶体の混濁によって形成される。白内障は、水晶体を通る光を散乱させ、そして視力を知覚可能に低下させる場合がある。白内障は、程度が軽度の混濁度から完全な混濁度まで様々な場合がある。加齢性白内障の進行の初期において、水晶体の屈折力（一般に「度」と呼ばれることがある）が増大する場合があり、それにより光が網膜の前で焦点を結ぶために近くのものは見えるのに遠くのものがよく見えない状態、つまり近視が生じる。水晶体の漸次黄変及び混濁化（不透明化）により、青色の知覚が減少する場合がある。というのは、波長が短いと、これが白内障の水晶体内に強く吸収されると共にこの中で強く散乱されるからである。白内障の形成は、進行が遅い場合が多く、その結果、進行性の視力低下が生じる。

白内障治療では、不透明な水晶体を人工眼内レンズ（ＩＯＬ）で置き換える必要があり、世界中で年に推定１，５００万例の白内障手術が行われている。白内障手術は、水晶体乳化（水晶体乳化吸引）と呼ばれる技術を用いて実施可能であり、この水晶体乳化では、関連の潅注及び吸引ポートを備えた超音波チップが、水晶体の比較的硬い核を刻んで前水晶体嚢に作られる開口部を通る取り出しを容易にするために用いられる。水晶体の核は、水晶体嚢と呼ばれている水晶体の外側の膜内に入っている。水晶体核への接近は、前水晶体嚢切開術を実施することによって行われる場合があり、かかる切開術では、小さな丸い穴が水晶体嚢の前方側部に形成される場合がある。水晶体核への接近は又、用手連続曲線水晶体破嚢術（ＣＣＣ）を実施することによっても可能である。水晶体核の取り出し後、合成フォルダブル（折り畳み）眼内レンズ（ＩＯＬ）を眼の残りの水晶体嚢中に挿入するのが良い。

先行技術の短パルスレーザシステムは、組織を切断するために用いられており、多くの患者を治療するために用いられている。しかしながら、この先行技術の短パルスシステムは、幾つかの場合には理想的な結果には至らない結果をもたらす場合がある。例えば、眼とレーザ手術システムのアラインメント（位置合わせ）は、少なくとも幾つかの場合、例えば眼の角膜の屈折異常治療が眼の水晶体の治療、例えば眼からの角膜及び水晶体核の摘出、と組み合わされる場合、理想的なレベルよりも低い場合がある。

更に、ＩＯＬの眼内での適切なアラインメントは、満足な結果を実現する上で重要な役割を担い得る。少なくとも幾つかの従来のレーザ外科システムは、乱視を含む低次の異常や高次の異常のような眼の異常（Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ）を治療するべく眼内にＩＯＬを載置するために用いられる際、理想的な結果に至らない場合がある。ＩＯＬを収容することは、眼の屈折異常を矯正して視力を回復させ得るが、従来のＩＯＬの収容は、眼の乱視の理想的な矯正に至らない場合がある。乱視を有する白内障患者にとって、円環状のＩＯＬは、外科手術後の良好な矯正されていない視覚の鋭敏さ（ａｃｕｉｔｙ）の潜在性を提供する。しかしながら、円環状のＩＯＬは、施術する外科医にとって有意な挑戦を課す。なぜなら、ＩＯＬの位置の小さい誤差でさえ、患者の視覚の鋭敏さに有意に影響を与え得るからである。円環状のＩＯＬの回転アラインメントの誤差１°に対して、乱視矯正が３．３％低減する。Ｒｏａｃｈ，Ｌ．氏による“ＴｏｒｉｃＩＯＬｓ：ＦｏｕｒＯｐｔｉｏｎｓｆｏｒＡｄｄｒｅｓｓｉｎｇＲｅｓｉｄｕａｌＡｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ”、Ｃａｔａｒａｃｔ（白内障）、２０１２年４月、２９〜３１ページ参照。すなわち、眼内のＩＯＬ載置の精度を改善するシステム及び方法のニーズが存在している。

先行技術のシステムは、レーザ眼手術システムと眼測定器具からのデータとを組み合わせようとしているが、結果は、少なくとも幾つかの場合において理想的なレベルよりも低い場合がある。外科的眼は、生まれつき備わった眼と比較して変更可能であり、外科用眼の解剖学的構造は、手術に先立っての眼の解剖学的構造と一致しない場合がある。例えば、角膜は、例えば患者インターフェースとの接触に起因して又は角膜の表面の変更に起因して、手術中に歪曲される場合がある。また、眼は、一測定システムから別の測定システムに移されるときに回転ねじりを受ける場合があり、その結果、眼の角度のアラインメント状態が理想的なアラインメント状態よりも劣るようになる場合がある。また、手術中における眼の瞳孔は、正常視に用いられる眼の瞳孔とは異なっている場合があり、それにより、眼と外科的切開創及び眼内レンズとのアラインメントを理想的なレベルよりもより困難にする場合がある。例えば、少なくとも幾つかの場合において、眼の瞳孔は、拡大する場合があり、それにより瞳孔の中心の所在位置に悪影響を及ぼす場合がある。

眼測定器具、例えばトモグラフィー（tomography：断層撮影法）及びトポグラフィー（topography：地形図法）システム、から外科レーザへと提供されるデータの有用性を制限する場合のある他の要因が存在する。例えば、互いに異なる器具間で撮影された画像のうちの少なくとも幾つかに少なくとも或る程度のディストーション（歪）が存在する場合があり、このディストーションは、レーザ切開創の配置場所を少なくとも幾つかの場合において理想レベルに至らないものにする場合がある。また、測定及び治療のために異なるシステムを使用することは、アラインメント上の誤差を導入する場合があり、理想的な程度よりもより多くの時間を必要とする場合があり、しかも手術の費用を増大させる場合があり、従って、理想的な人数よりも少ない人数の患者しか有益な治療を受けることができない。

少なくとも幾つかの先行技術のオフサルミックレーザ手術システムは、先行技術のトポグラフィーシステムと組み合わせるためには理想的に適しているレベルよりも低い場合がある。例えば、角膜を切断する先行技術のレーザ手術システムは、角膜の測定値を少なくとも幾つかの場合において理想的な程度よりも低いものにする場合のある患者インターフェースに依存している場合がある。先行技術の患者インターフェースは、例えば角膜縁の近くで眼に係合する吸引リングにより、力を眼に加える場合がある。その結果生じる力により、少なくとも幾つかの場合において、角膜の形状が歪曲される場合があり、しかも角膜測定値の精度が低下する場合がある。患者インターフェースの配置に関連付けられる角膜のディストーションは、角膜測定値の精度及び角膜外科的処置のアラインメント状態の精度を制限する場合がある。また、患者インターフェースにより眼に結合されるよう構成された先行技術のレーザシステムで得られる画像は、少なくとも幾つかの場合において少なくとも部分的に歪曲される場合があり、それにより、先行技術のレーザ手術システムから得られる画像と先行技術の眼測定システム、例えば角膜トポグラフィー及びトモグラフィーシステム、との組み合わせが、少なくとも幾つかの場合において、理想的なレベルよりも低くなる場合がある。

上述のことに照らして、上述の先行技術のシステム及び方法の上述の欠点のうちの少なくとも幾つかを解決する改良型方法及び器械を提供することが望ましい。理想的には、これら改良型システム及び方法は、患者にとっての改善された結果を提供するために、手術中における眼とのアラインメントを向上させ、眼を切開するためのレーザビームパルスの配置状態を向上させ、眼の屈折異常切開術の配置状態を向上させ、眼内レンズのための切開創の配置状態を向上させ、角膜形状を歪曲することなくレーザ手術システムからの角膜トポグラフィーを提供すると共に、測定データとレーザ治療パラメータとの統合をもたらす。理想的には、レーザ手術システムは、また、患者の眼内へのＩＯＬの載置のより正確な態様を提供する。

本明細書において説明する実施形態は、物体、例えば組織の改良された治療を提供する。多くの実施形態で、組織というのは、屈折矯正手術のための、例えば眼内レンズの配置又は角膜切開術及びこれらの組み合わせのための、眼組織、例えば切開される（た）角膜組織又は水晶体組織のうちの１つ又は２つ以上、を含む。多くの実施形態で、レーザ眼手術を行う改良型方法及び器械は、眼がレーザ眼手術に関連付けられたディストーション、例えばレーザシステムのインターフェースへの眼の結合に関連付けられたディストーション又は手術中に眼に適用された物質に関連付けられたディストーション、を含む場合、眼の組織構造にレーザ切開術を有益に施すために提供される。説明する実施形態は又、切開創を、患者インターフェースが眼に接触して眼の動きを妨げるときには容易には測定できない眼の所在位置、例えば患者が標的を観察して眼が自由に動くときに定められる光学構造や眼のディストーションなしで定められる光学構造、に位置合わせするために使用できる。本明細書において開示する実施形態の多くは、患者インターフェースに依存することがないレーザ眼手術システム、例えば眼の視力に影響を及ぼす場合のある薬理学的物質と組み合わせて用いられるレーザ手術システム、と組み合わせるのに好適である。本明細書において説明する実施形態は、眼の治療軸及び結節点に関連した眼内レンズの配置状態を向上させることができ、その結果、配置されたレンズが術前の眼に類似した結節点を有する術後眼を提供することができ、その目的は、矯正精度の向上及び置換レンズによる収差の減少をもたらすことにある。多くの実施形態で、眼内レンズは、眼の測定された結節点の所在位置に応じて治療できるよう識別され、その目的は、術後眼の結節点の類似の所在位置をもたらすことにある。

多くの実施形態で、眼を患者インターフェースに接触させないで、眼を最初に測定し、これら測定値が、患者インターフェースが眼に接触したとき又は薬理学的物質により眼が歪曲されたとき及びこれらの組み合わせの場合に、切開創のアラインメントを判定するために用いられる。患者インターフェースが眼に接触する前に患者が手術レーザの患者支持体上に配置されたときに、患者の眼を測定することができ、これら測定値は、患者インターフェースが眼に接触するときのレーザ切開創の所在位置を求めるために使用できる。変形例として又は組み合わせ例として、眼の１つ又は２つ以上の組織構造を手術レーザの患者支持体から離れた状態で且つ眼を患者インターフェースに接触させる前に測定することができ、これら測定値は、患者インターフェースが眼に接触するときの眼の１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置を求めるために用いられる。眼の１つ又は２つ以上の構造の接触前所在位置は、患者インターフェースが眼に接触するときの眼の１つ又は２つ以上の光学構造の対応の接触後所在位置を求めるために使用でき、その結果、レーザ切開創が眼の正常視を促進する所在位置のところに配置されるようになる。この方式は、患者インターフェースが用いられる又は物質、例えば散瞳物質、が手術中に眼上に置かれるときに生じ得るように眼が歪曲された場合であっても、眼の接触前光学構造に関連して切開創を位置決めするという利点を有する。

眼上の切開創の所在位置は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で決定することができるが、多くの実施形態で、患者インターフェースに結合された眼の像を、１つ又は２つ以上の識別可能なマーキングがディスプレイ上に提供された状態でユーザに表示し、それにより眼の１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置をユーザに示す。眼の１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置は、眼とインターフェースの接触に先立って得られた測定値から求めることができ、当該インターフェースに結合された眼の像上に位置決めすることができる。その目的は、患者インターフェースが眼に接触する前の１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置に対して眼の切開創を関係づける（reference）。眼の像は、眼の矢状図で表される像、眼の横方向図で表される像、眼の前方図で表される像（前面像）、及び、これらの組み合わせ、を含むのが良い。眼の１つ又は２つ以上の像は、眼の平面及び眼の前方カメラ図を示すトモグラフィー像を含むのが良く、１つ又は２つ以上の光学構造を１つ又は２つ以上の像上に配置して１つ又は２つ以上の基準（参照）場所をユーザに提供するのが良い。多くの実施形態で、１つ又は２つ以上の像は、眼上に入れられる切開創の経過をユーザが計画して評価するために提供されるリアルタイム像を含む。トモグラフィー像及び前面像にマーカを提供することは、インターフェースが眼に接触したとき、例えば眼の１本又は２本以上の軸が眼の１つ又は２つ以上の見かけの層を通って光学送りだしシステムの軸線から遠ざかるように、例えば水晶体に隣接して位置する眼の入口瞳孔から角膜の前面まで延びているときに、視力に関連付けられた当該眼の１本又は２本以上の軸をユーザが識別するのに、特に有用な場合がある。

眼の光学構造は、眼の光学系に関連付けられた眼の１つ又は２つ以上の構造を含むのが良く、眼の組織構造は、眼の１つ又は２つ以上の組織を含むのが良い。眼の光学構造は、眼の光軸、眼の視軸、眼の視線、眼の瞳孔軸、眼の固定軸、角膜の頂、眼の前方結節、眼の後方結節、眼の前方主点、眼の後方主点、角膜曲率測定軸、角膜前面の曲率中心、角膜後面の曲率中心、前水晶体嚢の曲率中心、後水晶体嚢の曲率中心、瞳孔の中心、虹彩の中心、眼の射入瞳の中心、又は、眼の射出瞳の中心、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。眼の光学構造は、インターフェースが眼に接触する前に得られる測定値で求められる接触前光学構造又はインターフェースが眼に接触したときに得られる測定値により求められる眼の接触後光学構造を含むのが良い。多くの実施形態で、光学構造は、接触前光学構造を含み、当該接触前光学構造の所在位置は、眼の１つ又は２つ以上の接触後組織構造に対する接触眼について決定される。１つ又は２つ以上の接触後組織構造は、虹彩、虹彩の平面、虹彩の外側境界、角膜縁、角膜縁の中心、強膜血管、角膜の中心、角膜の厚さプロフィール、角膜の厚さプロフィールの曲率中心、染料例えばインキで染色された組織、角膜の頂、眼の光軸、角膜の前面の曲率中心、前水晶体嚢の曲率中心、後水晶体嚢の曲率中心、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。

多くの実施形態で、光学送り出しシステムの軸線がディスプレイ上に示され、眼の１つ又は２つ以上の像が光学送り出しシステムの軸線の所在位置を示すためにディスプレイ上で識別可能なマーク、例えばレチクル、を用いて示されている。

多くの実施形態で、レーザ眼手術システムは、患者インターフェースと眼のアラインメントを向上させるために患者インターフェースのリングが眼上に配置されたときに患者によって観察される固視光（fixation light）を含む。固視光は、眼上への患者インターフェースの配置に先立って患者が灯を確認する場合及び更に患者インターフェースが眼に接触して眼の光屈折力を減少させるときに、ぼけを減少させるべく患者に対して調節可能であるのが良い。患者インターフェースが眼上に配置されると、患者は、灯を見るように又は灯の所在位置を説明して患者インターフェースと眼のアラインメントを確認するよう、訊かれる場合がある。変形例として又は組み合わせ例として、角膜からの反射光が眼のリアルタイム前面像と共に表示されるのが良く、これは、ユーザが眼のアラインメントを取るのを助けることができる。多くの実施形態で、眼の１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置を示す１つ又は２つ以上のマークが固視光の反射光と共にディスプレイ上に表示されるのが良く、その目的は、ユーザが眼のアラインメントを確認することにある。１つ又は２つ以上のマークは、患者インターフェースとの接触に先立って眼の１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置を識別することができ、又は、患者インターフェースに接触している眼の１つ又は２つ以上の構造、例えば眼の角膜縁の中心又は眼の水晶体の曲率中心、の所在位置を識別することができる。

多くの実施形態で、実質的に非歪曲状態の形状の角膜の１つ又は２つ以上の測定値を用いて、角膜の切開創例えば角膜切開創の所在位置を決定するために用いられるパラメータを求める。当該１つ又は２つ以上の測定値は、多くのやり方で、例えば、角膜トポグラフィー又はトモグラフィーを測定するために用いられる像により、又は、眼を画像化しないで、得ることができる。１つ又は２つ以上の追加の像が、１つ又は２つ以上の測定値が得られたときに得られ得る。これら１つ又は２つ以上の像は、測定座標と切断座標とを位置合わせするための測定値と組み合わせて使用されるのが良い。

多くの実施形態で、眼が非歪曲状態の形状で配置されるとき、例えば外部構造、例えば患者インターフェース、と接触関係をなさない状態で、角膜の表面プロフィールが測定され、その結果、角膜のディストーション及び測定ディストーションの発生が実質的に抑制される。眼が非歪曲状態の形態で配置されたとき、例えば患者がレーザ手術システムの患者支持体で支持されて固視光を観察したとき、眼の角膜は、涙の膜又は他の液体が角膜を覆った状態で空気に露出され得る。実質的に非歪曲状態の角膜の表面プロフィールは、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で測定することができ、前角膜表面トポグラフィープロフィール、後角膜表面トポグラフィープロフィール、又は角膜厚さプロフィール、のうちの１つ又は２つ以上を含み得る。多くの実施形態で、当該表面プロフィールは、３次元プロフィールの表示を含み、１つ又は２つ以上の像からの１つ又は２つ以上のパラメータの抽出、例えば手術レーザと一体化された角膜トポグラフィーシステム又はトモグラフィーシステムからの角膜曲率測定値の抽出、を含み得る。１つ又は２つ以上のパラメータを用いると、眼上の組織治療パターン、例えば、弛緩切開創の角度的所在位置、深さ、弧の長さ及び前後寸法、を求めることができる。変形例として又は組み合わせ例として、眼が生まれつき備わった状態のままでいて表面プロフィールが測定されるときに、眼例えば眼の瞳孔像を位置合わせするために、眼の第１の像が生成され得る。

次に、角膜を少なくとも部分的に歪曲する可能性がある患者インターフェースに、眼が接触され得る。多くの実施形態で、患者インターフェースのリングが、吸引力により眼に結合され、このリングは、角膜への機械的結合により角膜のディストーションを生じさせる場合がある。インターフェースの追加のコンポーネントは、患者インターフェースの光学的に透過性の構造が角膜に接触するとき、又は光学的に透過性の構造が液体又は粘弾性物質により角膜から離隔される場合、及びこれらの組み合わせの場合に、追加のディストーションを誘起する場合がある。第１の像を第２の像と比較して、眼をレーザ手術システムに位置合わせするのが良い。

第１の像若しくは１つ又は２つ以上の測定値又はこれら両方は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で得ることができる。多くの実施形態で、１つ又は２つ以上の測定値及び第１の像は、患者がレーザ眼手術システムの患者支持体上に載せられたとき、例えばレーザ眼手術システムの患者ベッド上に載せられたときに、得られる。レーザ眼手術システムは、生体計測システム、例えば角膜曲率測定装置、トポグラフィー又はトモグラフィーシステム、を含むのが良く、当該生体計測システムは、患者がレーザ眼手術システムの患者支持体で支持されたときのアラインメントを定める（判定する）ために治療パラメータ及び第１の像を求めるべく角膜測定値を得るために用いられる。第１の像は、一緒に得られる複数の第１の像、例えば瞳孔カメラからの瞳孔像及び生体計測システムからの角膜プロフィール像、を含むのが良い。１つ又は２つ以上の角膜測定値を用いると、患者が患者支持体で支持されるときの１つ又は２つ以上の治療パラメータ、例えば治療軸、を決定することができる。

眼の角膜が患者インターフェースで覆われると、眼の像は、このインターフェースにより少なくとも部分的に歪曲され得る。多くの実施形態で、眼の第２の像又は眼それ自体のうちの１つ又は２つ以上は、液体又は粘弾性物質が角膜上に置かれて角膜を患者インターフェースの光学的に透過性の窓又はレンズから離隔させるとき、歪曲され得る。ディストーションは、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で是正でき、第２の像中で是正可能であるか又は第１の像と第２の像とのより正確な比較を提供するべく第１の像と組み合わせ可能である既知の量のディストーションを含み得て、その結果、患者は、より正確な治療を受けることができるようになる。

患者インターフェースが眼に結合された状態で、第１の像及び第２の像は、当該患者インターフェースに結合された眼の位置及び向きを求めるために、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で使用できる。多くの実施形態で、患者インターフェースに起因して生じる第２の像のディストーションは、第１の像中で増大され得る求められたディストーションを含み、その結果、第１の像は第２の像のように見え、第２の像は第１の像と共にディスプレイ上に示される。変形例として又は組み合わせ例として、第２の像のディストーションを第２の像から減少させることができ、その結果、第２の像は、第１の像のように見えるようになる。ディストーションは、像倍率変化、像の並進、像の回転、画像化装置のマッピングディストーション、又は眼上のインターフェースの配置状態、のうちの１つ又は２つ以上に関連付けられる場合がある。多くの実施形態で、画像化装置は、角膜上への患者インターフェースの配置に先立つ第１の量のディストーション及び患者インターフェースが眼上に配置されたときの第１の量とは異なる第２の量のディストーションを含み、第１のディストーション又は第２のディストーションのうちの１つ又は２つ以上を用いると、像を是正し（correct）又は歪曲する（distort）マッピング関数を求めることができる。多くの実施形態で、マッピング関数を用いると、所定量のディストーションに基づいて第１の像を第２の像にマッピングすることができる。多くの実施形態で、レーザ眼手術システムは、プロセッサ、例えばプロセッサシステムを含み、コンピュータプログラムの命令がコンピュータメモリを含む有形の媒体上に記憶される。かかる命令は、所定量のディストーションに応じて、例えば当該第１の像を歪曲状態の第１の像にマッピングすることによって、第１の像又は第２の像のうちの１つ又は２つ以上を調節するよう構成される。歪曲状態の第１の像は、外科医がディスプレイ上に示された第２の像と整列させるためにディスプレイ上に提供されるのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、第１の像と第２の像のアラインメントは、ソフトウェアアルゴリズム、例えば相関（correlation）又はパターン認識のうちの１つ又は２つ以上、を用いて実現できる。

第１の観点では、患者の眼を治療する方法が提供される。眼が生まれつきの歪曲されていない状態を含むように患者インターフェースから離隔されているときに、眼の第１の像が生成される。患者インターフェースのリングを眼に結合するのが良く、そして角膜を患者インターフェースの光学部品で覆うのが良い。患者インターフェースが角膜を覆った状態で、眼の第２の像が生成される。この第２の像で、患者インターフェースは、眼の第２の像のディストーションを変更する。多くの実施形態で、患者インターフェースが角膜を覆って配置されたとき、第１の像及び第２の像に応答して眼の位置又は向きのうちの１つ又は２つ以上が求められる。

少なくとも患者の眼がレーザ手術システムの患者支持体で支持されたときに、眼の角膜の形状プロフィールを測定するのが良い。患者インターフェースの吸引リングが眼上に配置される前に、形状プロフィールを測定するのが良く、そして第１の像を生成するのが良い。患者がレーザ手術システムの患者支持体で支持されたときに、第２の像を生成するのが良い。形状プロフィールを用いると、眼の乱視の治療軸を決定することができる。形状プロフィールは、眼の角膜曲率測定法による読み、眼の角膜トポグラフィー、眼の光干渉トモグラフィー、眼のプラシド円板トポグラフィー、眼の角膜トポグラフィーからの複数の点の反射、眼の角膜トポグラフィーから反射される格子、眼のハートマン‐シャックトポグラフィー、眼のシャインプルーク画像トポグラフィー、眼の共焦点トモグラフィー、又は眼の低コヒーレンス反射光測定法、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。形状プロフィールは、複数の弧状切開創の治療軸を決定するために用いられるのが良く、複数の弧状切開創は、当該治療軸を横切る弧に沿って延びる。複数の弧状切開創の所在位置は、患者インターフェースで歪曲された眼の第２の像上に表示される。複数の弧状切開創の所在位置は、第１の像の第１の所在位置から第２の像の第２の所在位置にマッピングされるのが良く、第２の所在位置は、患者インターフェースによる眼のディストーションに対応する。第１の像と第２の像は、レーザ手術システムのカメラで生成するのが良い。

多くの実施形態で、第１の像を改変して、第２の像に類似したディストーションを含む歪曲された第１の像を提供する。歪曲された第１の像は、ユーザに見えるディスプレイ上に提供されるのが良い。ユーザは、ディスプレイ上の第１の歪曲像の所在位置又は角度のうちの１つ又は２つ以上を調節するのが良い。複数のレーザビームパルスの所在位置が、ディスプレイ上の第１の歪曲像の所在位置又は角度に応じて調節されるのが良い。歪曲された第１の像は、治療のため眼の所在位置及び角度を求めるよう、ディスプレイ上の第２の像上に重ね合わすのが良い。プロセッサが、複数のレーザビームパルスの所在位置を調節するために、ユーザ入力に応じてディスプレイ上の歪曲された第１の像の所在位置及び角度を求める（決定する）のが良い。

多くの実施形態で、第２の像を改変して、第１の像に類似したディストーションの少ない補正された第２の像を提供する。

多くの実施形態で、患者インターフェースは、光路に沿って設けられた光透過性光学部品を有し、液体又は粘弾性物質のうちの１つ又は２つ以上が角膜と光透過性光学部品との間に配置される。光学部品及び液体又は粘弾性物質のうちの１つ又は２つ以上は、眼の像を歪曲し得る。

多くの実施形態で、第１の像は、眼の複数の組織構造に対応した複数の像構造を有する。当該複数の像構造は、患者インターフェースのディストーションに応じて、第１の像の第１の複数の所在位置から歪曲された第１の像の第２の複数の所在位置に、動かされ得る。

多くの実施形態で、第１の像及び第２の像は、レーザ治療システムの座標基準に対応している。第１の像の複数の所在位置は、第１の歪曲像を第２の像と整列状態に位置決めするために第２の像のディストーションに対応する第１の歪曲像のディストーションをもたらすよう、レーザシステムの座標基準の第１の所在位置からレーザシステムの座標基準の第２の所在位置にマッピングされ得る。

多くの実施形態で、第１の像及び第２の像は、それぞれ、補助診断器械の第１の座標基準及びレーザ治療システムの第２の座標基準に対応している。第１の像の複数の所在位置は、患者インターフェースが角膜を覆った状態での眼の位置及び向きを求めるために、第１の座標基準の第１の所在位置からレーザシステムの第２の座標基準の第２の所在位置にマッピングされ得る。

多くの実施形態で、ガスは、空気を含み、液体は、溶液、生理的食塩水、又は粘弾性流体のうちの１つ又は２つ以上を含む。

多くの実施形態で、眼の第１の像及び眼の第２の像は、カメラからの眼の虹彩の像を含む。第１の像及び第２の像の１つ又は２つ以上の構造は、虹彩の１つ又は２つ以上の構造に対応し得る。

多くの実施形態で、ガスに対して露出される角膜は、涙層を有する。

別の観点では、器械であって、上述の方法ステップの任意の組み合わせを実施するよう構成された有形の媒体を有するプロセッサを備えたことを特徴とする器械、が提供される。

さらに別の観点では、角膜を有する眼を治療する器械が提供される。この器械は、トポグラフィー測定システムと、像捕捉装置と、患者インターフェースと、プロセッサと、を有する。トポグラフィー測定システムは、眼の角膜トポグラフィーを測定する。像捕捉装置は、眼の像を捕捉する。患者インターフェースは、眼に結合して眼を保持する。プロセッサは、眼の位置を求めるよう構成された有形の媒体を含む。

トポグラフィー測定システムは、角膜曲率測定システム、光干渉トモグラフィーシステム、プラシド円板トポグラフィーシステム、ハートマン‐シャックトポグラフィーシステム、シャインプルーク画像トポグラフィーシステム、共焦点トモグラフィーシステム、又は低コヒーレンス反射光測定システム、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。患者インターフェースは、吸引リングを含むのが良い。

多くの実施形態で、像捕捉装置は、角膜がガスに対して露出されたときに眼の第１の像を捕捉すると共に患者インターフェースが角膜を覆った状態で眼の第２の像を捕捉する、というように構成されている。有形の媒体を含むプロセッサは、患者インターフェースが角膜を覆って配置されたときに第１の像及び第２の像に応じて眼の位置又は向きのうちの１つ又は２つ以上を求める、というように構成されるのが良い。

トポグラフィー測定システムは、少なくとも患者の眼がレーザ手術システムの患者支持体で支持されたときに眼の角膜の形状プロフィールを測定する、というように構成されるのが良い。患者インターフェースの吸引リングが眼上に置かれる前に、形状プロフィールが測定され、第１の像が生成されるのが良い。第２の像は、患者がレーザ手術システムの患者支持体で支持されたときに生成されるのが良い。形状プロフィールを用いると、眼の乱視の治療軸を決定することができる。形状プロフィールは、眼の角膜曲率測定法による読み、眼の角膜トポグラフィー、眼の光干渉トモグラフィー、眼のプラシド円板トポグラフィー、眼の角膜トポグラフィーからの複数の点の反射、眼の角膜トポグラフィーから反射される格子、眼のハートマン‐シャックトポグラフィー、眼のシャインプルーク画像トポグラフィー、眼の共焦点トモグラフィー、又は眼の低コヒーレンス反射光測定法、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。形状プロフィールは、複数の弧状切開創の治療軸を決定するために用いられるのが良く、複数の弧状切開創は、当該治療軸を横切る弧に沿って延びる。複数の弧状切開創の所在位置は、患者インターフェースで歪曲された眼の第２の像上に表示される。複数の弧状切開創の所在位置は、第１の像の第１の所在位置から第２の像の第２の所在位置にマッピングされるのが良い。第２の所在位置は、患者インターフェースによる眼のディストーションに対応し得る。第１の像と第２の像は、レーザ手術システムのカメラで生成するのが良い。

本器械は、ユーザに見えるディスプレイを更に備えるのが良い。有形の媒体を含むプロセッサは、第１の像を改変して第２の像に類似したディストーションを含む歪曲された第１の像を提供すると共に前記ディスプレイに当該歪曲された第１の像を提供する、というように構成されるのが良い。ディスプレイは、ユーザが当該ディスプレイ上の第１の歪曲像の所在位置又は角度のうちの１つ又は２つ以上を調節することができる、というように構成されるのが良い。複数のレーザビームパルスの所在位置が、ディスプレイ上の第１の歪曲像の所在位置又は角度に応じて調節されるのが良い。歪曲された第１の像は、治療のため眼の所在位置及び角度を求めるよう、ディスプレイ上の第２の像上に重ね合わされるのが良い。有形の媒体を含むプロセッサは、複数のレーザビームパルスの所在位置を調節するために、ユーザ入力に応じてディスプレイ上の歪曲された第１の像の所在位置及び角度を求めるよう構成されるのが良い。

多くの実施形態で、有形の媒体を含むプロセッサは、第２の像を改変して第１の像に類似したディストーションの少ない補正された第２の像を提供する、というように構成されるのが良い。

角膜が露出され得るガスは、空気を含み得る。液体は、溶液、生理的食塩水、又は粘弾性流体のうちの１つ又は２つ以上を含み得る。ガスに対して露出される前記角膜は、涙層を有し得る。

眼の第１の像及び眼の第２の像は、画像捕捉装置からの眼の虹彩の像を含み得る。第１の像及び第２の像の１つ又は２つ以上の構造は、虹彩の１つ又は２つ以上の構造に対応し得る。

別の観点では、実施形態は、眼を計測する方法を提供する。この方法は、角膜トポグラフィー測定構造体を患者インターフェース構造体に結合して当該角膜トポグラフィー測定構造体を眼の前に配置するというステップを含む。角膜トポグラフィー測定構造体及び患者インターフェース構造体が眼から離れている状態で、眼が計測される。角膜トポグラフィー測定構造体は、患者インターフェース構造体から結合解除される。眼に接触させるために、患者インターフェース構造体は、患者インターフェースのコンポーネントに結合される。患者インターフェースに取り外し可能に結合される角膜トポグラフィー構造体での眼の測定に応じて、眼の乱視軸が決定される。

別の観点では、実施形態は、眼を計測する器械を提供する。この器械は、患者インターフェースを有する。トポグラフィー測定構造体が、眼に接触しないで眼を測定するよう患者インターフェースに結合されるよう、構成される。

多くの実施形態において、眼は、ディスプレイのようなユーザインターフェースの助け無しで外科医や他のユーザが視覚的に特定することを希望し得る、軸、経線（ｍｅｒｉｄｉａｎ）または構造を含み得る。外科医や他のユーザは、治療されるべき眼の光学組織の近傍に視覚的なマーカー（識別子）が存在することを希望し得る。多くの実施形態では、可視化されるべき眼の軸、経線または構造は、ここで説明されるように眼の周囲上に基準マーク切開でマーキングされ得る。基準マーク切開は、好適には、選択された軸の視認可能なマークを提供する。これにより、視覚的調査によってその位置及び方向が正確に判定され得る。視覚的調査は、例えばマイクロスコープによる拡大下での視覚的調査を含む。

例えば、乱視の眼において、外科医または他のユーザは、白内障の手術中の眼内への円環状のＩＯＬのアラインメントのため、角膜の最も険しい経線を可視化することを希望し得る。最も険しい経線は、角膜トポグラファーによって特定され得る。患者の眼の角膜の険しい軸に沿って配置される放射状の基準マーク切開が、ここでは円環状の基準マーク切開（あるいは「円環状の基準マーク」）として言及される。円環状の基準マーク切開の設置は、白内障手術中に、治療する外科医が、円環状のＩＯＬを眼の険しい軸と整列させることを許容する。円環状の基準マークの利点は、マーク設置の際の手動誤差の低減を含む。レーザマークは、より長い持続時間に亘って視認可能であり、患者−ユーザが実施する必要がある測定の数が最小化される。

基準マーク切開は、一般に、選択された軸に沿って眼の周囲上に配置され、角膜縁、虹彩またはスキャンされた水晶体嚢の１つの上にセンタリングされた角膜内の２つの小さい放射状の切開を含む。マークは、好適には、軸の中心回り１８０°に配置され、より好適には、直径方向に対向するように配置される。基準マーク切開は、中心を通る水平線と、光学領域によって規定された内径と厚み長さとを有する水平リングと、の交線及び幅によって規定された２つの線分要素として生成され得る。これら２つの線分要素は、角膜内に置かれるべき基準マークのｘｙ突出部である長さ（ミクロン単位）を有し、好適には、基質内であって眼の光学領域の外側にある。基準マークの他の形状及び設置は、図１５乃至図１９及びそれらの関連する説明に示されており、２０１４年４月１７日に出願された米国特許第１４／２５５，４３０号（発明の名称：LASER FIDUCIALS FOR AXIS ALIGNMENT IN CATARACT SURGERY）に記載されている。

基準マーク切開は、一般に、角膜の光学特性を変更しない。好適には、切開の長さは５ｍｍ未満であり、好適には２．５ｍｍ未満であり、より好適には１．５ｍｍ以下である。１．５ｍｍ以下の切開長さが、迅速に治癒して好適な誤差マージンを伴って光学特性を変更しないという光学的に視認可能な切開を提供する、ということが見出された。基準マーク切開を生成する際に用いられるパルスエネルギーは、一般に、嚢切開、角膜縁弛緩切開、及び水晶体破砕のために用いられるよりも小さく、好適には、０．５マイクロジュールと１０マイクロジュールの間、より好適には３マイクロジュールと８マイクロジュールの間、より好適には４マイクロジュールと６マイクロジュールの間である。図１４Ｄは、治療後１時間でも明瞭に視認可能であることを示す、豚の眼の基準マークを図示している。

視覚的な特定が所望される軸、経線または構造は、好適には、角膜トポグラフィーまたはトモグラフィーによって測定される。角膜トポグラフィー測定構造は、例えばリング形状またはディスク形状の照明器のような外部照明構造を含み得る。当該照明構造は、眼を照明して、当該照明構造のリング形状またはディスク形状の仮想画像を形成し、角膜の乱視軸及び最も険しい経線が、眼の仮想画像の測定に基づいて決定される。外部照明器は、眼の測定のために患者インターフェースに結合するように構成され得て、眼が患者インターフェースにドッキングされる時に除去され得る。

角膜トポグラファーによる測定の後、患者インターフェースは、一般に、患者の眼のシステムに対する位置を保持するべく利用される。角膜トポグラフィーの測定と患者インターフェースの設置との間に、患者の眼は動くことがあり得て、それは視覚的特定が所望される軸、経線または構造の移動に帰結する。多くの実施形態において、虹彩登録が、角膜トポグラフィー測定の間のその非接触位置に対して、ユーザインターフェースが取り付けられる時の眼の回転角（ｃｙｃｌｏｔｏｒｓｉｏｎａｌａｎｇｌｅ）を決定するために用いられる。例えば、虹彩の第１画像が、患者インターフェースが眼に接触する前に、第１カメラで得られて、虹彩の第２画像が、患者インターフェースが眼に接触する時に得られる。第１画像及び第２画像が、多くの態様のうちの１またはそれ以上において登録され得る。プロセッサは、例えば画像マッチングアルゴリズムまたはパターン認識アルゴリズムによって眼の回転角を決定するための命令（指令）と共に構成され得る。当該アルゴリズムの命令（指令）を有するプロセッサは、ここで説明されるように眼の軸との関連で第１画像のパターンを特定するように、且つ、眼の回転角を決定するべく第２画像のパターンの位置を特定するように、構成され得る。眼の回転角は、その後、患者インターフェースが取り付けられた時の眼の位置、視覚的特定が所望される軸、経線または構成を含む、を決定するために利用され得る。

その後、基準マーク切開は、患者インターフェースが患者の眼に固定された状態で、前記軸、経線または構造に沿って正確に切開され得る。レーザ手術システムによる付加的な切開は、嚢切開、角膜縁弛緩切開、及び、水晶体破砕及び／または細分化パターン、の１またはそれ以上を含み得る。関連する組織の切開が完了した後、患者インターフェースが除去され得て、水晶体が続いて除去され得る。

多くの実施形態によるレーザ眼手術システムを示す斜視図である。

多くの実施形態によるレーザ眼手術システムの形態の平面図を示す単純化されたブロック図である。

多くの実施形態によるレーザ眼手術システムの光学組立体の形態を示す単純化されたブロック図である。

多くの実施形態に従って眼を外部照明で照明するよう構成されたレーザシステムの固視光路中に組み込まれる固視光を示す図である。

多くの実施形態に従って角膜、後水晶体嚢及び角膜縁を含む眼のマッピングされた治療領域を示す図である。

多くの実施形態によるレーザ送り出しシステムの可動及びセンサコンポーネント相互間の対応関係を示す図である。

多くの実施形態に従って眼空間座標基準系から器械座標基準系までの座標基準のマッピングを示す図である。

多くの実施形態に従って眼をマッピングする方法の流れ図である。

多くの実施形態に従って図５Ａの方法を実施することができるレーザ眼手術システムの形態の平面図を示す単純化されたブロック図である。

多くの実施形態に従って眼の像上に重ね合わされた座標系を示す図である。

図６Ａの座標系及び像に関する角膜プロフィールデータを示す図である。

図６Ａ及び図６Ａ１の座標系及び像に関する角膜厚さプロフィールデータを示す図である。

図６Ａ、図６Ａ１及び図６Ａ２の座標系及び像に関する角膜厚さプロフィールマップを示す図である。

多くの実施形態に従って、患者インターフェースへの眼の結合に起因するディストーションを計算に入れるために、図６Ａの眼像上に重ね合わされた歪曲した状態の座標系を示す図である。

多くの実施形態に従って、患者インターフェースへの眼の結合並びに眼上に位置する患者インターフェース内の液体に起因したディストーションを計算に入れるよう、図６Ｂの眼像上に重ね合わされた歪曲状態の座標系を示す図である。

図６Ｃの座標系及び像に関する角膜プロフィールデータを示す図である。

図６Ｃ及び図６Ｃ１の座標系及び像に関する角膜厚さプロフィールデータを示す図である。

図６Ｃ、図６Ｃ１及び図６Ｃ２の座標系及び像に関する角膜厚さプロフィールマップを示す図である。

多くの実施形態に従って患者インターフェースに接触する前に眼が固視標的を観察すると共に当該眼が測定されるときの眼の軸線の側面図である。多くの実施形態に従って患者インターフェースに接触する前に眼が固視標的を観察すると共に当該眼が測定されるときの眼の軸線の側面図である。

多くの実施形態による図７Ａ及び図７Ｂの場合と同様の眼の前方図である。

多くの実施形態に従って、治療のために患者インターフェースに結合された図７Ａ〜図７Ｃの場合と同様の眼を示す図である。多くの実施形態に従って、治療のために患者インターフェースに結合された図７Ａ〜図７Ｃの場合と同様の眼を示す図である。

眼をレーザシステムに接触させる前の測定座標基準系、及び、眼が図７Ｄ及び図７Ｅの場合のように患者インターフェースに接触したときの測定座標基準系、の座標変換方式を示す図である。

図７Ａ及び図７Ｂの場合と同様の眼の光学的略図である。

多くの実施形態に従って、眼を治療するべく組織治療のレーザビームパルスを位置決めするための眼の１つ又は２つ以上の光学構造を示すよう構成されたユーザインターフェースディスプレイの像を示す図である。多くの実施形態に従って、眼を治療するべく組織治療のレーザビームパルスを位置決めするための眼の１つ又は２つ以上の光学構造を示すよう構成されたユーザインターフェースディスプレイの像を示す図である。多くの実施形態に従って、眼を治療するべく組織治療のレーザビームパルスを位置決めするための眼の１つ又は２つ以上の光学構造を示すよう構成されたユーザインターフェースディスプレイの像を示す図である。

多くの実施形態に従って、偏心瞳孔、オフセット窩、眼の光軸の決定状態と共に、眼を示す図である。

多くの実施形態に従って、眼の接触なしで測定された非接触測定の第１の光軸、及び、患者インターフェースが眼に接触した状態で測定された接触測定の第２の光軸を示す図である。第１及び第２の光軸は、眼が患者インターフェースに接触したときの当該眼の構造の所在位置を求めるために使用され得る。

多くの実施形態に従って、眼が患者インターフェースに接触する前に当該眼を測定するために患者インターフェースに結合するよう構成されたトポグラフィー測定構造を示す図である。

多くの実施形態に従って、患者インターフェース及び当該患者インターフェースに結合するよう構成されたトポグラフィー測定構造のコンポーネントを示す図である。

トポグラフィー測定構造の断面図である。

トポグラフィー測定構造のインターフェース端部の斜視図である。

トポグラフィー測定構造の作業端部の斜視図である。

多くの実施形態に従って、眼をレーザビームで治療する方法を示す図である。多くの実施形態に従って、眼をレーザビームで治療する方法を示す図である。多くの実施形態に従って、眼をレーザビームで治療する方法を示す図である。

多くの実施形態に従って、ＯＣＴシステムで人から測定された角膜厚さプロフィールマップを示す図である。

多くの実施形態による円環状の基準マーク切開を示す。多くの実施形態による円環状の基準マーク切開を示す。多くの実施形態による円環状の基準マーク切開を示す。多くの実施形態による円環状の基準マーク切開を示す。

多くの実施形態による、基準マーク切開が生成された眼の正面図を示す。

図１５Ａ１の眼の前方の側面図を示す。

図１５Ｂ１の眼の前方の側面図を示す。

図１５Ｃ１の眼の前方の側面図を示す。

多くの実施形態による、基準マーク切開の様々な形態を示す。

人工眼内レンズ（ＩＯＬ）との所定の位置関係で設けられる眼内の１またはそれ以上の基準マーク切開の正面図を示す。人工眼内レンズ（ＩＯＬ）との所定の位置関係で設けられる眼内の１またはそれ以上の基準マーク切開の正面図を示す。人工眼内レンズ（ＩＯＬ）との所定の位置関係で設けられる眼内の１またはそれ以上の基準マーク切開の正面図を示す。人工眼内レンズ（ＩＯＬ）との所定の位置関係で設けられる眼内の１またはそれ以上の基準マーク切開の正面図を示す。

多くの実施形態による、眼内に置かれたＩＯＬを示す。

多くの実施形態による、対応する基準マーク切開に対して位置決めされたＩＯＬの触覚（ｈａｐｔｉｃｓ）を示す。

（詳細な説明）

本開示内容、即ち本発明の要旨は、以下の特許出願、即ち、２００８年３月３日に出願された米国特許出願第１２／０４８，１８２号（発明の名称：METHOD AND APPARATUS FOR CRREATING INCISIONS TO IMPROVE INTRAOCULAR LENS PLACEMENT）（代理人事件番号４３４０６‐７０７／２０１）、２００８年３月１３日に出願された米国特許出願第１２／０４８，１８６号（発明の名称：METHOD AND APPARATUS FOR CREATING OCULAR SURGICAL AND RELAXING INCISIONS）（代理人事件番号４３４０６‐７１３／２０１）、２０１２年１１月２日に出願された米国特許出願第６１／７２２，０６４号（発明の名称：LASER EYE SURGERY SYSTEM DALIBRATION）（代理人事件番号４３４０６‐７２８／１０１）、２０１３年４月１８日に出願された米国特許出願第６１／８１３，６１３号（発明の名称：CORNEAL TOPOGRAPHY MEASUREMENT AND ALIGNMENT OF CORNEAL SURGICAL PROCEDURES ）（代理人事件番号４２４０６‐７４６．１０１）、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第６１／７８８，２０１号（発明の名称：MICROFEMTOTOMY METHODS AND SYSTEMS）（代理人事件番号４３４０６‐７０４．１０１）、２０１３年４月１７日に出願された米国特許出願第６１／８１３，１７２号（発明の名称：LASER FIDUCIALS FOR ALIGNMENT IN CATARACT SURGERY）（代理人事件番号Ｕ．Ｓ．４３４０６‐７４７．１０１）に関し、これらの特許文献を参照により引用し、これらの開示内容全体を本明細書の一部とし、かかる開示内容全体は、開示する実施形態に従って組み合わせに適している。

レーザ眼手術に関連付けられた方法及びシステムが開示される。多くの実施形態で、レーザが、角膜、水晶体嚢及び／又は水晶体核に正確な切開創を作るために用いられる。特にレーザ眼手術のための組織保持が参照されるが、本明細書において説明する実施形態は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で、多くの外科的処置及び外科用器具、例えば整形外科、ロボット手術及びミクロケラトーム（微小角膜切刀）に、使用できる。

本明細書において説明する実施形態は、特に、組織を治療するのに好適であり、例えば、組織の外科的治療に用いられる。多くの実施形態で、組織は、光学的に透明な組織、例えば眼の組織を含む。本明細書において説明する実施形態を、多くのやり方で、多くの公知の屈折異常外科的処置、例えば白内障手術や角膜切開術、のうちの１つ又は２つ以上と、組み合わせることができる。かかる外科的処置としては、例えばレーザ角膜内切削形成術（以下、“ＬＡＳＩＫ”という）、全てのレーザＬＡＳＩＫ、フェムトＬＡＳＩＫ、角膜形成術、乱視角膜切開術、角膜弛緩切開術（以下、“ＣＲＩ”という）、角膜縁（リンバス）弛緩切開術（以下、“ＬＲＩ”という）、光反応角膜整形手術（以下、“ＰＲＫ”という）、及び小切開創水晶体摘出（以下、“ＳＭＩＬＥ”という）が挙げられる。

本明細書において説明する実施形態は、特に、眼内レンズ、例えば１つ又は２つ以上の公知の眼内レンズのコンポーネント、と組み合わせるのに好適である。公知の眼内レンズは、例えば遠近調節型眼内レンズ又は眼の収差を矯正するための眼内レンズ、例えば眼の遠近調節型収差矯正レンズのうちの１つ又は２つ以上である。本明細書において開示する実施形態を用いると、屈折異常外科的処置を例えば眼内レンズと組み合わせることができる。

本明細書において説明する実施形態は、配置されたＩＯＬを本明細書において説明するように眼の１本又は２本以上の軸とアラインメント（位置合わせ）状態で保持するために、例えば、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第６１／７８８，２０１号明細書（発明の名称：Microfemtotomy methods and systems）（代理人事件番号４３４０６‐７０４．１０１）に記載されている水晶体嚢及び構造と組み合わせて、眼内レンズの構造を受け入れるよう寸法決めされた水晶体嚢の切開創を位置決めするために使用できる。この米国特許出願を参照により引用し、その開示内容全体を本明細書の一部とする。

本明細書において説明する実施形態は、ＩＯＬの軸線を眼と位置合わせするために、本明細書において説明するように、眼の１本又は２本以上の軸と位置合わせされた眼上の基準マーキングを、例えば２０１３年４月１７日に出願された米国特許出願第６１／８１３，１７２号明細書（発明の名称：Laser fiducials for alignment in cataract surgery）（代理人事件番号Ｕ．Ｓ．４３４０６‐７４７．１０１）に記載されているような基準マーキング及びレンズと組み合わせて、位置決めするために使用されるのが良い。

物体のレーザ治療に関連付けられると共に眼手術、例えばレーザ眼手術、に利用できる方法及びシステムが開示される。レーザが、角膜、水晶体嚢、及び／又は水晶体核に正確な切開創を形成するために使用され得る。本明細書において説明する実施形態は、特に、物体、例えば組織、の切断の精度を高めるのに好適であると言える。

多くの実施形態で、眼に結合された患者インターフェースは、患者インターフェースを介して得られる眼の像のディストーション及び眼の測定値に影響を及ぼす。患者インターフェースは、角膜縁の近くで眼上に配置可能な吸引リングを有するのが良く、眼上への吸引リングの配置は、角膜のディストーションに影響を及ぼす場合がある。患者インターフェースは、光学的に透過性の構造、例えば平べったいプレート又はレンズ、を含むのが良く、光学的に透過性の構造は、第２の像のディストーションに影響を及ぼす場合がある。例えば、患者インターフェースは、患者インターフェースが眼から離隔されると共に眼が生まれつき備わった形態を備えている場合に撮られた眼の像と比較して、患者インターフェースを介して撮られた眼の像に樽形ディストーションを追加する場合がある。変形例として、患者インターフェースは、例えば糸巻形ディストーションを追加するよう設計されていても良い。本明細書において開示する実施形態は、特に、角膜から離隔された光学的に透過性の要素を有する患者インターフェースとの組み合わせに好適である。ガスの泡を光軸から遠ざけるよう角膜から離隔された光学的に透過性のレンズ構造の湾曲した下面は、治療の焦点深度及びレンジを増大させることができ、本明細書において開示する実施形態は、かかる患者インターフェースとの併用に最適である。

本明細書において開示する実施形態は又、角膜測定システムとの組み合わせに適している。角膜測定システムは、患者が患者支持体、例えばレーザ手術システムのベッド、で支持されたときに角膜を当該角膜測定システムで測定することができるレーザ手術システムのコンポーネントを含むのが良い。変形例として、角膜測定システムは、例えば外科医の診療所の別の部屋の中でレーザシステムから離隔された角膜測定システムを含むのが良い。

本明細書において開示する実施形態は、先行技術のレーザ手術システム、例えばオプティメディカ（Optimedica）から市販されているCatalys （商標）及び類似のシステム、との組み合わせに好適である。かかるシステムは、本明細書において開示する教示に従って改造できると共に、眼をより正確に測定して治療するよう改造可能である。

本明細書で用いられる同一の符号、例えば参照符号及び文字は、同一の要素を示している。

本明細書で用いられる「前方（又は前）」及び「後方（又は後）」という用語は、患者に対する既知の向きを示している。手術のための患者の向きに応じて、「前方（又は前）」及び「後方（又は後）」という用語は、例えば患者がベッド上に仰臥姿勢で横たわっている場合にそれぞれ、「上側」及び「下側」という用語と類似する場合がある。「遠位」及び「前方（又は前）」という用語は、ユーザから見た場合の構造の向きを意味する場合があり、従って、「近位」及び「遠位」という用語は、例えば眼上に配置された構造について言及する場合、「前方（又は前）」及び「後方（又は後）」に類似する場合がある。当業者であれば、本明細書において説明される方法及び器械の向きの、多くの変形を認識するであろう。「前方（又は前）」、「後方（又は後）」、「近位」、「遠位」、「上側」、及び「下側」は、単に例示として用いられているに過ぎない。

本明細書で用いられる「第１」及び「第２」という用語は、構造及び方法を説明するために用いられており、構造及び方法の順序に関する限定を意味するものではない。かかる用語は、本明細書において提供される教示に基づいて、当業者には明らかなように、任意の順序であって良い。

本明細書で用いられる眼の「前方（又は前）結節点」及び「後方（又は後）結節点」という用語は、１つの結節のところに狙いが定められた光線が眼によって反射される性質を有する場合があり、その結果、光線は、光軸に対して同一の角度をなして別の結節からきたように見える。

本明細書において開示する実施形態により、正確であり且つ実質的にディストーションのない角膜トポグラフィー測定及びその次のレーザ治療との統合が可能である。多くの実施形態において、少なくとも３つのステップを実施する手段が設けられる。

１．測定システムの捕捉範囲内での患者の眼の位置決め、

２．角膜を正確に測定することができる測定システム、

３．測定時刻とレーザ治療時刻との間に起こり得る患者の眼の向きの多くの変化のうちの１つ又は２つ以上についての是正。

位置決め

多くの実施形態で、レーザ手術のための患者の位置決めは、患者のベッドの動き又はレーザシステムの動きによって行われる。オペレータは、ドッキング機構体を定位置に案内する側方及び軸方向位置の手動制御を有する。ドッキング機構体が存在しない場合、オペレータには、動きを案内する手段が提供されるのが良く、その結果、眼、例えば角膜が測定システムの動作レンジ内に配置されるようにする。これは、Catalys （商標）のサブシステム及び類似のシステムであって、本明細書において開示する実施形態に従って幾分かの改造を加えたもの、により達成できる。当初の患者の位置は、ビデオ画像を心合わせすることによって眼を側方位置に案内すると共に像を例えばビデオカメラで合焦させることによって眼を軸方向位置に案内するべく、ビデオカメラによって案内されるのが良い。このステップの終了時に、角膜は、トモグラフィーシステムの捕捉レンジ内に位置する。トモグラフィーシステムは、本明細書において説明する多くのトモグラフィーシステムのうちの１つ又は２つ以上を含むのが良く、かかるトモグラフィーシステムは、例えば、光干渉トモグラフィーシステム（以下、“ＯＣＴ”システムという）、シャインプルーク（Scheimpflug）画像化システム、低コヒーレンス反射光測定システム、又は走査型共焦点スポット画像化システムを含むのが良い。トモグラフィーシステム、例えばＯＣＴシステムは、角膜の軸方向位置を測定するために用いられ、適当なディスプレイが最終の正確な位置決めのためのオペレータによる誘導を可能にする。

多くの実施形態で、ビデオ及びＯＣＴシステムは、ドッキングシステムと協働するよう構成され、当該ドッキングシステムは、光学系の光路中に追加の光学素子及び液体媒体を有し、ドッキング機構光学系及びインターフェース媒体、例えば液体又は粘弾性物質、なしでの動作を計算に入れるようレーザシステムの合焦アルゴリズムを調節することが有益な場合がある。

測定

多くの実施形態で、レーザシステムは、例えば本明細書において説明するトモグラフィーにより、治療対象の眼表面をマッピングするサブシステムを含む。測定ステップは、好ましくは、眼が正確に位置決めされたときに行われる。オプションとして、固視光を導入して、患者が眼を固定された角度で固定された方向に向けた状態に保つのを助けるのが良い。測定データ捕捉が十分に迅速であり、例えば１秒のオーダである場合、固視光は、有益ではない場合がある。角膜表面の多数回のトモグラフィー走査、例えばＯＣＴを短時間で収集することができる。多数回の走査により、データの精度が高められると共に、角膜のトポグラフィーデータを提供することができる。走査の事後処理を用いると、潜在的な眼の動きを除くことができ、測定精度が向上する。

角膜表面をマッピングすると、多項式フィッティングアルゴリズム又は他のフィッティングアルゴリズムを用いて、角膜の有用なパラメータ、例えば角膜の光学屈折力、乱視軸角度、及び乱視の大きさのうちの１つ又は２つ以上、を計算することができる。

光学組織表面をマッピングするのに適したフィッティングアルゴリズムの例としては、楕円表面、フーリエ変換、多項式、球面調和関数、テーラー多項式、ウェーブレット変換、又はゼルニケ多項式が挙げられる。多くの実施形態で、眼の光学組織表面の３次元エレベーションプロフィールデータが提供され、当該データが光学組織表面にフィッティングされる。光学組織表面は、例えば角膜の前面、角膜の後面、水晶体嚢の前面、水晶体嚢の後面、水晶体皮質の前面、水晶体皮質の後面、水晶体核の前面、水晶体核の後面、実質的に一定の屈折率を有する水晶体の１つ又は２つ以上の前面、実質的に一定の屈折率を有する水晶体の１つ又は２つ以上の後面、網膜表面、窩表面、視力を矯正するための標的組織表面、例えば標的角膜表面、眼内レンズの前面、又は眼内レンズの後面、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。レンズの屈折率は、約１．３６から約１．４１まで様々であるので、レンズの光学表面は、例えば同様な屈折率を有するレンズの１つ又は２つ以上の層を規定することができる。

多くの実施形態で、測定は、ここで説明されるように患者がレーザ眼手術システムの支持体上に置かれている時に眼に対して当該トポグラフィー測定構造を位置決めするべく患者インターフェースに取り外し可能に結合される角膜トポグラフィー構造によって実施される角膜トポグラフィー測定を含む。多くの実施形態で、トポグラフィー測定構造は、例えばリング形状またはディスク形状の照明器のような外部照明構造を含む。当該照明構造は、眼を照明して、当該照明構造のリング形状またはディスク形状の仮想画像を形成し、角膜の乱視軸及び最も険しい経線が、眼の仮想画像の測定に基づいて決定される。外部照明器は、眼の測定のために患者インターフェースに結合するように構成され得て、眼が患者インターフェースにドッキングされる時に除去され得る。リング構造の中央に明瞭な開口を有することは、特に重要であり得る場合に、ビデオシステムが利用されることを許容する。

患者のトポグラフィーが測定されて、例えば最も険しい経線を含む乱視軸が決定される時、トポグラフィー測定システムは、ここで説明されるように、患者インターフェース構造から結合解除され得て、患者インターフェースは眼に結合され得る。患者インターフェースが適用されると、レーザの焦点領域が患者の角膜内でスキャンされ、乱視軸に沿って、好適には最も険しい経線に沿って、円環状の基準マークを形成する。

座標系変換

多くの実施形態で、患者の眼が治療のためにドッキングされると、眼は、レーザシステム座標に対して位置又は回転のうちの１つ又は２つ以上を変化させる。位置は、３つの位置寸法を含むのが良く、回転は、３つの回転寸法を含むのが良く、回転又は向きの変化は、少なくとも幾つかの実施形態で全部で６つの自由度を含むのが良い。位置又は向きのうちの１つ又は２つ以上の当該変化は、患者の頭の動きや眼球運動の結果である場合があり、或いは、眼と患者インターフェースとのドッキングの際に加えられる力に関連付けられる場合がある。乱視軸角度のような角膜測定値を新たな座標系に変換することが、有用な場合がある。これを達成する数種類の方法が存在する。

一方法では、オペレータが、測定に先立って、インキドットで患者眼をマーク付けすることができる。インキドットは、典型的には、角膜の辺縁部上に直径方向に横切って位置決めされる。これらドットは、治療のためのドッキング後に画像化カメラによって収集され得て、座標変換を計算するために使用できる。

もう１つの方法は、角膜測定ステップの際に撮られたビデオ画像又はＯＣＴ走査で見える眼特徴を用いて、眼の位置及び向きを判定することである。この判定は、治療のためのドッキング後に撮られた第２の画像の特徴に対する第１の画像の特徴について、例えば相関により又は例えば識別により行われるのが良い。この識別又は相関は、ディジタル画像処理アルゴリズムによって、又は、オペレータにより手動で、実施できる。手動で行われる場合、オペレータにはディスプレイスクリーン上のオーバーラップした画像（測定及び治療ステップ）が与えられ、画像は、並進及び回転に関して手動で操作され、ついには、これら画像が可視的にマッチングされるようになる。画像操作データは、ディスプレイソフトウェアによって検出されて座標変換のために用いられる。

プロセッサシステムは、本明細書において説明する方法ステップのうちの１つ又は２つ以上を実施するコンピュータプログラムの命令を具体化した有形の媒体を含むのが良い。

図１は、角膜、水晶体嚢、及び／又は水晶体核に正確な切開創を作るよう動作できる多くの実施形態としてのレーザ眼手術システム２を示している。システム２は、メインユニット４、患者チェア又は椅子６、デュアルファンクションフットスイッチ８、及びレーザフットスイッチ１０を含む。

メインユニット４は、システム２の多くの主要サブシステムを含む。例えば、外部から視認できるサブシステムは、タッチスクリーンディスプレイ制御パネル１２、患者インターフェース組立体１４、患者インターフェース真空接続部１６、ドッキング制御キーパッド１８、患者インターフェース無線認証（ＲＦＩＤ）リーダ２０、外部接続部２２（例えば、ネットワーク、ビデオ出力、フットスイッチ、ＵＳＢポート、ドアインターロック、及びＡＣ電力）、レーザエミッション指示器２４、非常時レーザ停止ボタン２６、キースイッチ２８、及び、ＵＳＢデータポート３０を含む。

患者チェア６は、ベース３２、患者支持ベッド３４、ヘッドレスト３６、位置決め機構体、及び、ヘッドレスト３６上に設けられた患者チェアジョイスティック制御部３８、を含む。位置決め制御機構体は、ベース３２と患者支持ベッド３４とヘッドレスト３６との間に結合されている。患者チェア６は、患者チェアジョイスティック制御部３８を用いて３つの軸線（ｘ，ｙ，ｚ）において調節され差し向けられる（方向付けられる）よう構成されている。ヘッドレスト３６及び拘束システム（図示していないが、例えば、患者の額に係合する拘束ストラップ）は、手技中、患者の頭を安定化する。ヘッドレスト３６は、患者に快適さをもたらすと共に患者の頭の動きを減少させる調節可能な頸部支持体を含む。ヘッドレスト３６は、患者に快適さをもたらすと共に患者の頭のサイズのばらつきに対応するために、患者の頭の位置の調節を可能にするよう鉛直方向に調節可能であるように構成されている。

患者チェア６は、手動調節を用いて、患者の脚部、胴、及び頭の傾斜関節運動を許容する。患者チェア６は、患者負荷位置、吸引リング捕捉位置、及び患者治療位置に対応している。患者負荷位置では、チェア６は、患者チェアが直立位置に戻った状態で且つ患者フットレストが下降位置にある状態で、メインユニット４の下から回転する。吸引リング捕捉位置では、チェアは、患者チェアがもたれ位置に戻った状態で且つ患者フットレストが持ち上げ位置にある状態で、メインユニット４の下から回転する。患者治療位置では、チェアは、患者チェアがもたれ位置に戻った状態で且つ患者フットレストが持ち上げ位置にある状態で、メインユニット４の下に回転する。

患者チェア６は、意図しないチェアの運動を生じさせないようにする「チェアイネーブル（chair enable）」特徴を備えている。患者チェアジョイスティック３８は、２つのやり方のうちのいずれにおいても使用可能にすることができる。第１に、患者チェアジョイスティック３８は、ジョイスティックの頂部上に配置された「チェアイネーブル」ボタンを有する。「チェアイネーブル」ボタンを連続的に押すことによって、ジョイスティック３８による患者チェア６の位置の制御をイネーブルにすることができる。変形例として、デュアルファンクションフットスイッチ８の左側フットスイッチ４０を連続的に押すと、ジョイスティック３８による患者チェア６の位置の制御をイネーブルにすることができる。

多くの実施形態で、患者制御ジョイスティック３８は、比例制御器である。例えば、ジョイスティックを僅かな量動かすことにより、チェアがゆっくりと動くようにすることができる。ジョイスティックを多くの量動かすと、チェアは、速く動くことができる。ジョイスティックをその最大移動限度に保持すると、チェアは、最大チェア速度で動くことができる。有効チェア速度は、患者が患者インターフェース組立体１４に近づくにつれて減少されることができる。

非常時停止ボタン２６を押すと、全てのレーザ出力のエミッションを停止させ、患者をシステム２に結合している真空を解除し、そして患者チェア６をディスエーブルにすることができる。停止ボタン２６は、キースイッチ２８に隣接した状態でシステムフロントパネル上に設けられている。

キースイッチ２８を用いると、システム２をイネーブルにすることができる。待機位置にあるとき、キーを取り外すことができ、するとシステムがディスエーブルになる。動作可能位置にあるとき、キーは、システム２への電力をイネーブルにする。

デュアルファンクションフットスイッチ８は、左側フットスイッチ４０及び右側フットスイッチ４２を含むデュアルフットスイッチ組立体である。左側フットスイッチ４０は、「チェアイネーブル」フットスイッチである。右側フットスイッチ４２は、「真空ＯＮ」フットスイッチであり、このフットスイッチは、液体光学系インターフェース吸引リングを患者の眼に固定するよう真空をイネーブルにする。レーザフットスイッチ１０は、システムがイネーブルにある状態で押されたときに治療レーザを作動させるシュラウド付きフットスイッチである。

多くの実施形態で、システム２は、外部通信接続部を含む。例えば、システム２は、当該システム２をネットワークに接続するネットワーク接続部（例えば、ＲＪ４５ネットワーク接続部）を含むのが良い。ネットワーク接続部を用いると、治療報告のネットワーク印刷、システム性能ログを見るためのリモートアクセス、及びシステム診断を実施するためのリモートアクセス、をイネーブルにすることができる。システム２は、当該システム２により実施される治療のビデオを出力するために用いることができるビデオ出力ポート（例えばＨＤＭＩ（登録商標））を含むのが良い。出力ビデオは、例えば家族が見るため且つ／或いは訓練のため、外部モニタ上に表示するのが良い。出力ビデオは又、例えば永久記録保存目的で記録されるのが良い。システム２は、例えばデータ記憶装置への治療報告のエクスポートをイネーブルにするよう、１つ又は２つ以上のデータ出力ポート（例えば、ＵＳＢ）を含むのが良い。データ記憶装置上に記憶された治療報告は、任意適当な目的で、例えば、ユーザがネットワークを利用した印刷へのアクセス手段を持たない場合に外部コンピュータからの印刷のために、後でアクセスすることができる。

図２は、患者眼４３に結合されたシステム２の単純化されたブロック図である。患者眼４３は、角膜４３Ｃ、水晶体４３Ｌ及び虹彩４３Ｉを有する。虹彩４３Ｉは、眼４３とシステム２とのアラインメントを得るために使用できる眼４３の瞳孔を定める。システム２は、切断レーザサブシステム４４、レンジング（測距）サブシステム４６、アラインメント誘導システム４８、共用光学系５０、患者インターフェース５２、制御エレクトロニクス５４、制御パネル／ＧＵＩ５６、ユーザインターフェース装置５８、及び、通信経路６０を含む。制御エレクトロニクス５４は、通信経路６０を介して、切断レーザサブシステム４４、レンジングサブシステム４６、アラインメント誘導サブシステム４８、共用光学系５０、患者インターフェース５２、制御パネル／ＧＵＩ５６、及びユーザインターフェース装置５８に作動的に結合されている。

多くの実施形態で、切断レーザサブシステム４４は、フェムト秒（ＦＳ）レーザ技術を利用している。フェムト秒レーザ技術を用いることによって、短い持続時間（例えば、持続時間が約１０^-13秒）レーザパルス（エネルギーレベルがマイクロジュール範囲にある）を厳密に合焦された箇所に送り出して組織を破壊することができ、それにより、水晶体核の超音波断片化に必要なレベルと比較して且つ長い持続時間を有するレーザパルスと比較して、必要なエネルギーレベルを実質的に減少させることができる。

切断レーザサブシステム４４は、システム２の構成に適した波長を有するレーザパルスを生じさせることができる。非限定的な例を挙げると、システム２は、１０２０ｎｍ〜１０５０ｎｍの波長を有するレーザパルスを提供する切断レーザサブシステム４４を使用するよう構成されているのが良い。例えば、切断レーザサブシステム４４は、１０３０（±５）ｎｍ中心波長をもつダイオード励起固体形態を有するのが良い。

切断レーザサブシステム４４は、制御及び状態調節コンポーネントを含むのが良い。例えば、かかる制御コンポーネントは、例えばレーザパルスのエネルギー及びパルス列の平均電力を制御するためのビーム減衰器、レーザパルスを含むビームの断面空間広がりを制御するための固定アパーチュア、ビーム列のフラックス及び繰り返し率及びかくしてレーザパルスのエネルギーをモニタするための１つ又は２つ以上の電力モニタ、及びレーザパルスの伝送を可能にしたり遮断したりするためのシャッタ、のようなコンポーネントを含むのが良い。かかる状態調節コンポーネントは、レーザパルスを含むビームをシステム２の特性に適合させる調節可能なズーム組立体、及び、レーザパルスビームの位置及び／又は方向に関する変動性を許容してそれによりコンポーネントのばらつきのための裕度（tolerance）を増大させながらレーザパルスを或る距離にわたって伝えるための固定光学リレー、を含むのが良い。

レンジングサブシステム４６は、眼構造の空間配置状態を３つの寸法方向で測定するよう構成されている。測定される眼構造としては、角膜の前面及び後面や、水晶体嚢、虹彩及び角膜縁の前方部分及び後方部分、が挙げられる。多くの実施形態で、レンジングサブシステム４６は、光干渉トモグラフィー（ＯＣＴ）画像化を利用している。非限定的な例を挙げると、システム２は、７８０ｎｍ〜９７０ｎｍの波長を用いたＯＣＴ画像化システムを使用するよう構成されるのが良い。例えば、レンジングサブシステム４６は、８１０ｎｍ〜８５０ｎｍの波長の広域スペクトルを採用したＯＣＴ画像化システムを含むのが良い。かかるＯＣＴ画像化システムは、眼内におけるＯＣＴ測定の有効深さを調節し、それにより深さが角膜の前面から水晶体嚢の後方部分までの範囲そしてこれを超える範囲にわたる眼の角膜及び眼の構造、の前方に位置する患者インターフェースの特徴を含むシステムコンポーネントの測定を可能にする、というように調節可能な基準経路長を採用するのが良い。

アラインメント誘導サブシステム４８は、システム２の光学コンポーネントを整列させるために用いられるレーザビームを生じさせるレーザダイオード又はガスレーザを含むのが良い。アラインメント誘導サブシステム４８は、ドッキング及び治療中、患者の眼を位置合わせすると共に安定化するのを助けるための固視光を生じさせるＬＥＤ又はレーザを含むのが良い。アラインメント誘導サブシステム４８は、レーザ又はＬＥＤ光源、及び、ビームをＸ，Ｙ，及びＺ方向に位置決めするために用いられるアクチュエータのアラインメント及び安定性をモニタするための検出器、を含むのが良い。アラインメント誘導サブシステム４８は、患者の眼の画像化を可能にして患者インターフェース５２への患者の眼４３のドッキングを容易にするために使用できるビデオシステムを含むのが良い。ビデオシステムにより提供される画像化システムは又、ＧＵＩを介して切れ目の所在位置を指図するために使用できる。ビデオシステムにより提供される画像化は、更に、手技の進捗状況をモニタし、手技中における患者の眼４３の運動（眼球運動）を追跡し、眼の構造、例えば瞳孔及び／又は角膜縁、の所在位置及びサイズを測定するために、レーザ眼手術手技中に使用可能である。

共用光学系５０は、患者インターフェース５２と、切断レーザサブシステム４４、レンジングサブシステム４６、及びアラインメント誘導サブシステム４８の各々と、の間に設けられた共通伝搬経路を提供する。多くの実施形態で、共用光学系５０は、それぞれのサブシステム（例えば、切断レーザサブシステム４４及びアラインメント誘導サブシステム４８）からの放出光を受け取って放出光の向きを共通伝搬経路に沿って患者インターフェースに向けるためのビームコンバイナを含む。多くの実施形態で、共用光学系５０は、各レーザパルスを焦点に集束させ又は合焦させる対物レンズ組立体を含む。多くの実施形態で、共用光学系５０は、それぞれの放出光を３つの寸法方向に走査するよう動作可能な走査機構体を含む。例えば、共用光学系は、ＸＹ‐走査機構体及びＺ‐走査機構体を含むのが良い。ＸＹ‐走査機構体を用いると、それぞれの放出光を、当該それぞれの放出光の伝搬方向を横切る２つの寸法方向に走査することができる。Ｚ‐走査機構体を用いると、眼４３内の焦点の深さを変化させることができる。多くの実施形態で、走査機構体は、レーザダイオードと対物レンズとの間に設けられ、その結果、走査機構体は、レーザダイオードによって生じたアラインメントレーザビームを走査するために用いられるようになっている。これとは対照的に、多くの実施形態で、ビデオシステムは、走査機構体がビデオシステムにより得られた像に影響を及ぼすことがないように、走査機構体と対物レンズとの間に配置されている。

患者インターフェース５２は、患者の眼４３の位置をシステム２に対して拘束するために用いられる。多くの実施形態で、患者インターフェース５２は、真空の作用で患者の眼４３に取り付けられる吸引リングを採用している。吸引リングは、例えば真空を用いて当該吸引リングを患者インターフェース５２に固定することで、患者インターフェース５２に結合される。多くの実施形態で、患者インターフェース５２は、患者の角膜の前面から鉛直に位置がずらされた後面を有する光学的に透過性の構造を含み、適当な液体（例えば、滅菌緩衝生理的食塩水（ＢＳＳ）、例えばAlcon ＢＳＳ（アルコン（Alcon ）部品番号（３５１‐５５００５‐１）又は均等物）の領域が患者インターフェースレンズ後面及び患者の角膜に接触した状態でこれらの間に配置されており、かかる適当な液体領域は、共用光学系５０と患者の眼４３との間の伝送経路の一部をなしている。光学的に透過性の構造は、１つ又は２つ以上の湾曲した表面を有するレンズ９６を含むのが良い。変形例として、患者インターフェース５２は、１つ又は２つ以上の実質的に平坦な表面、例えば平行なプレート又はウェッジ、を有する光学的に透過性の構造を含んでも良い。多くの実施形態で、患者のインターフェースレンズは、使い捨てであり、これを任意適当な間隔で、例えば各眼治療前に、交換するのが良い。

制御エレクトロニクス５４は、切断レーザサブシステム４４、レンジングサブシステム４６、アラインメント誘導サブシステム４８、患者インターフェース５２、制御パネル／ＧＵＩ５６及びユーザインターフェース装置５８の動作を制御すると共に通信経路６０を介してこれらからの入力を受け取ることができる。通信経路６０は、任意適当な形態で具体化でき、かかる形態としては、制御エレクトロニクス５４とそれぞれのシステムコンポーネントとの間の任意適当な共用又は専用の通信経路が挙げられる。制御エレクトロニクス５４は、任意適当なコンポーネント、例えば１つ又は２つ以上のプロセッサ、１つ又は２つ以上の書き換え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び１つ又は２つ以上のメモリ記憶装置、を含むのが良い。多くの実施形態で、制御エレクトロニクス５４は、ユーザ指定の治療パラメータに従って術前計画を提供すると共にレーザ眼手術手技に対するユーザ管理を提供するよう、制御パネル／ＧＵＩ５６を制御する。

ユーザインターフェース装置５８は、ユーザ入力を制御エレクトロニクス５４に提供するのに適した任意適当なユーザ入力装置を含むことができる。例えば、ユーザインターフェース装置５８は、例えばデュアルファンクションフットスイッチ８、レーザフットスイッチ１０、ドッキング制御キーパッド１８、患者インターフェース無線認証（ＲＦＩＤ）リーダ２０、非常時レーザ停止ボタン２６、キースイッチ２８、及び患者チェアジョイスティック制御部３８、のような装置を含むのが良い。

図３Ａは、システム２に含めることができる多くの実施形態としての組立体６２を示す単純化されたブロック図である。組立体６２は、切断レーザサブシステム４４、レンジングサブシステム４６、アラインメント誘導サブシステム４８、共用光学系５０、及び患者インターフェース５２の好適な形態の非限定的な実施例であると共にこれらの統合例である。切断レーザサブシステム４４、レンジングサブシステム４６、アラインメント誘導サブシステム４８、共用光学系５０、及び患者インターフェース５２の他の形態及び統合例が可能であり、これらは、当業者には明らかである。

組立体６２は、光学ビームを患者の眼４３中に投射して走査するよう動作可能である。切断レーザサブシステム４４は、超高速（ＵＦ）レーザ６４（例えば、フェムト秒レーザ）を含む。組立体６２を用いて、患者の眼４３内で、３つの寸法方向Ｘ、Ｙ、及びＺにおいて光学ビームを走査するのが良い。例えば、ＵＦレーザ６４によって生じる短パルスレーザ光を眼組織中に合焦させて誘電破壊を生じさせ、それにより光切断を焦点（焦点ゾーン）周りに生じさせるのが良く、それにより、光誘起プラズマの付近の組織が断裂する。組立体６２では、レーザ光の波長は、８００ｎｍから１２００ｎｍまで様々であって良く、レーザ光のパルス幅は、１０ｆｓから１００００ｆｓまで様々であって良い。パルス繰り返し周波数も又、１０ｋＨｚから５００ｋＨｚまで様々であって良い。非標的組織に対する意図しない損傷に関する安全限度は、繰り返し率及びパルスエネルギーに関して上限を定める。しきい値エネルギー、手技を終了させるまでの時間、及び安定性は、パルスエネルギー及び繰り返し率に関して下限を定める場合がある。眼４３内、具体的には眼の水晶体及び水晶体嚢内の、合焦スポットのピーク電力は、光学破壊を生じさせると共にプラズマ媒介アブレーションプロセスを開始させるのに十分である。レーザ光については近赤外波長が好ましく、その理由は、生物学的組織中の線形光吸収及び散乱が近赤外波長について減少するからである。一例として、レーザ６４は、１２０ｋＨｚ（±５％）の繰り返し率及び１〜２０マイクロジュール範囲の個々のパルスエネルギーで６００ｆｓ未満の持続時間を有するパルスを生じさせる、繰り返しパルス化１０３１ｎｍ装置であるのが良い。

切断レーザサブシステム４４は、制御エレクトロニクス５４及びユーザにより、制御パネル／ＧＵＩ５６及びユーザインターフェース装置５８を介して制御され、それによりレーザパルスビーム６６が生じる。制御パネル／ＧＵＩ５６は、システム動作パラメータを設定し、ユーザ入力を処理し、集められた情報、例えば眼組織の像、を表示すると共に患者の眼４３内に形成されるべき切開創の描写を表示するために用いられる。

生じたレーザパルスビーム６６は、ズーム組立体６８を通って進む。レーザパルスビーム６６は、ユニットごとに、特にＵＦレーザ６４が異なるレーザ製造業者から得られる場合、様々であって良い。例えば、レーザパルスビーム６６のビーム直径は、ユニットごとに様々であって良い（例えば、±２０％だけ）。ビームは又、ビーム品質、ビーム発散度、ビーム空間真円度、及び収差に関して、様々であって良い。多くの実施形態で、ズーム組立体６８は、当該ズーム組立体６８から出たレーザパルスビーム６６がユニットごとに一貫したビーム直径及び発散度を有する、というように調整可能である。

ズーム組立体６８を出た後、レーザパルスビーム６６は、減衰器７０を通って進む。減衰器７０は、レーザビームの透過率及びかくしてレーザパルスビーム６６中のレーザパルスのエネルギーレベルを調整するために用いられる。減衰器７０は、制御エレクトロニクス５４を介して制御される。

減衰器７０を出た後、レーザパルスビーム６６は、アパーチュア７２を通って進む。アパーチュア７２は、レーザパルスビーム６６の外側の有効直径を設定する。次に、ズームは、アパーチュア存在場所のところでのビームのサイズ及びかくして透過される光の量を定める。透過光の量は、高と低の両方が定められる。上限は、眼内で達成できる最も高い開口数（ＮＡ）を達成するための要件によって定められる。高ＮＡは、非標的組織についての低いしきい値エネルギー及び大きな安全マージンを促進する。下限は、高い光学スループットに関する要件によって定められる。システム内の透過損失が多すぎると、これによりシステムの寿命が短くなる。というのは、レーザ出力及びシステムが経時的に劣化するからである。加うるに、このアパーチュアを通る透過量が一貫していることが、各手技に関する最適セッティングの決定（及び共用）における安定性を促進する。典型的には、最適性能を達成するためには、このアパーチュアを通る透過量は、８８％〜９２％に設定される。

アパーチュア７２を出た後、レーザパルスビーム６６は、２つの出力ピックオフ７４を通って進む。各出力ピックオフ７４は、各レーザパルスの一部分をそれぞれの出力モニタ７６にそらすための部分反射ミラーを含むのが良い。２つの出力ピックオフ７４（例えば、主要及び補助）及びそれぞれの主要及び補助出力モニタ７６は、主要出力モニタ７６の誤動作の場合に冗長性を提供するために用いられる。

出力ピックオフ７４を出た後、レーザパルスビーム６６は、システム制御シャッタ７８を通って進む。システム制御シャッタ７８は、手技上及び安全上の理由でレーザパルスビーム６６のオン／オフ制御を保証する。２つの出力ピックオフは、シャッタに先行して、ビームパワー、エネルギー及び繰り返し率のモニタリングをシャッタの開放のための前提条件として考慮する。

システム制御シャッタ７８を出た後、光ビームは、光学系リレーテレスコープ８０を通って進む。光学系リレーテレスコープ８０は、レーザパルスビーム６６を或る距離にわたって伝搬させる一方でレーザパルスビーム６６の位置的及び方向的変動性を許容し、それによりコンポーネントのばらつきに関する裕度を増大させる。一例として、光学リレーは、アパーチュア位置の像をｘｙガルボミラー位置の近くの共役位置に中継するケプラー型無焦点（アフォーカル）望遠鏡であるのが良い。この態様では、ＸＹガルボ配置場所のところでのビームの位置は、アパーチュア位置のところでのビーム角度の変化に対して不変（無関係）である。同様に、シャッタは、リレーに先立つ必要はなく、リレーの後に続いても良く又はリレー内に含まれても良い。

光学系リレーテレスコープ８０を出た後、レーザパルスビーム６６は、共用光学系５０に送られ、共用光学系５０は、レーザパルスビーム６６を患者インターフェース５２まで伝搬させる。レーザパルスビーム６６は、ビームコンバイナ８２に入射し、ビームコンバイナ８２は、レーザパルスビーム６６を反射する一方でレンジングサブシステム４６及びアラインメント誘導サブシステム（ＡＩＭ）４８からの光ビームを透過させる。

ビームコンバイナ８２の次に、レーザパルスビーム６６は、Ｚ‐テレスコープ８４を通って進み続ける。Ｚ‐テレスコープ８４は、Ｚ軸に沿って患者の眼４３内でレーザパルス６６の合焦位置を走査するよう動作可能である。例えば、Ｚ‐テレスコープ８４は、２つのレンズ群（各レンズ群は、１つ又は２つ以上のレンズを含む）を有するガリレイ望遠鏡を含むのが良い。レンズ群のうちの一方は、Ｚ‐テレスコープ８４のコリメーション位置周りでＺ軸に沿って動く。この態様では、患者の眼４３内のスポットの焦点位置は、Ｚ軸に沿って動く。一般に、レンズ群の動きと焦点の動きとの間には或る関係が存在する。例えば、Ｚ‐テレスコープは、約２倍のビーム拡大比と、レンズ群の動きと焦点の動きとの間の１：１に近い関係と、を有するのが良い。眼座標系のＺ軸におけるレンズの動きと焦点の動きとの間に成り立つ正確な関係は、一定の線形（比例）関係である必要はない。この動きは、非線形であっても良く、モデル又は測定からの較正を介して、或いは、これら両方の組み合わせを介して、定められても良い。変形例として、焦点の位置をＺ軸に沿って調節するために他方のレンズ群をＺ軸に沿って動かしても良い。Ｚ‐テレスコープ８４は、患者の眼４３内でレーザパルスビーム６６の焦点を走査するためのＺ‐走査装置として機能する。Ｚ‐テレスコープ８４は、制御エレクトロニクス５４によって自動的に且つ動的に制御されるのが良く、そして次に説明するＸ及びＹ走査装置とは別個独立であり又はこれと相互作用するよう選択可能である。

Ｚ‐テレスコープ８４を通過した後、レーザパルスビーム６６は、Ｘ‐走査装置８６に入射し、このＸ‐走査装置は、レーザパルスビーム６６をＸ方向に走査するよう動作可能であり、Ｘ方向は、主としてＺ軸を横切る方向であり且つレーザパルスビーム６６の伝搬方向を横切る方向である。Ｘ‐走査装置８６は、制御エレクトロニクス５４によって制御され、このＸ‐走査装置は、適当なコンポーネント、例えば、モータ、ガルバノメータ（検流計）、又は任意の他の周知の光学可動装置、を含むのが良い。Ｘアクチュエータの動作の関数としてのビームの動きの関係は、一定又は線形である必要はない。この関係のモデル化若しくは較正測定又はこれら両方の組み合わせが決定され得て、これを用いてビームの所在位置を定める（方向付ける）ことができる。

Ｘ‐走査装置８６によって定められた後、レーザパルスビーム６６は、Ｙ‐走査装置８８に入射し、このＹ‐走査装置は、レーザパルスビーム６６をＹ方向に走査するよう動作可能であり、Ｙ方向は、主としてＸ軸及びＺ軸を横切る方向である。Ｙ‐走査装置８８は、制御エレクトロニクス５４によって制御され、このＹ‐走査装置は、適当なコンポーネント、例えば、モータ、ガルバノメータ（検流計）、又は任意の他の周知の光学可動装置、を含むのが良い。Ｙアクチュエータの動作の関数としてのビームの動きの関係は、一定又は線形である必要はない。この関係のモデル化若しくは較正測定又はこれら両方の組み合わせが決定され得て、そしてこれを用いてビームの所在位置を定めることができる。変形例として、Ｘ‐走査装置８６及びＹ‐走査装置８８の機能は、Ｚ軸及びレーザパルスビーム６６の伝搬方向を横切る方向の２つの寸法方向にレーザパルスビーム６６を走査するよう構成されたＸＹ‐走査装置によって提供されても良い。Ｘ‐走査装置８６及びＹ‐走査装置８８は、レーザパルスビーム６６の結果としての方向を変化させ、それにより患者の眼４３内に位置するＵＦ焦点の側方変位を生じさせる。

Ｙ‐走査装置８８によって定められた後、レーザパルスビーム６６は、ビームコンバイナ９０を通過する。ビームコンバイナ９０は、レーザパルスビーム６６を透過させる一方で、光ビームをアラインメント誘導サブシステム４８のビデオサブシステム９２に反射したりこのビデオサブシステム９２からの光ビームを反射したりするよう構成されている。

ビームコンバイナ９０を通過した後、レーザパルスビーム６６は、対物レンズ組立体９４を通過する。対物レンズ組立体９４は、１つ又は２つ以上のレンズを含むのが良い。多くの実施形態で、対物レンズ組立体９４は、多数のレンズを含む。対物レンズ組立体９４の複雑さは、走査フィールドサイズ、合焦スポットサイズ、テレセントリシティ度、対物レンズ組立体９４の近位側及び遠位側の両方の有効作業距離、並びに、収差制御量によって、高められる場合がある。

対物レンズ組立体９４を通過した後、レーザパルスビーム６６は、患者インターフェース５２を通過する。上述したように、多くの実施形態で、患者インターフェース５２は、患者の角膜の前面から鉛直に位置がずらされた後面を有する患者インターフェースレンズ９６を含み、適当な液体（例えば、滅菌緩衝生理的食塩水（ＢＳＳ）、例えばAlcon BSS （アルコン（Alcon ）部品番号（３５１‐５５００５‐１）又は均等物）の領域が患者インターフェースレンズ９６の後面及び患者の角膜に接触した状態でこれらの間に配置されており、かかる適当な液体領域は、共用光学系５０と患者の眼４３との間の伝送経路の一部をなしている。

制御エレクトロニクス５４の制御下にある共用光学系５０は、照準、レンジング、及び治療走査パターンを自動的に生成することができる。かかるパターンは、光の単一スポット、光の多数のスポット、光の連続パターン、光の多数の連続パターン、及び／又はこれらの任意の組み合わせ、で構成されるのが良い。加うるに、照準パターン（以下に説明する照準ビーム１０８を用いる）は、治療パターン（レーザパルスビーム６６を用いる）と同一である必要はないが、オプションとして、レーザパルスビーム６６が患者の安全のために所望の標的範囲内にのみ送り出されるという確認をもたらすべく治療パターンの限界を指示する、というように用いられるのが良い。これは、例えば、照準パターンが意図した治療パターンの輪郭を提供するようにさせることによって行われるのが良い。このように、治療パターンの空間広がりは、個々のスポット自体の正確な所在位置が分からない場合であってもユーザに知られるようにすることができ、かくして、走査は、速度、効率、及び／又は精度に関して最適化される。この照準パターンは又、ユーザに対するその視認性を更に高めるために、明滅として知覚されるよう形成できる。同様に、レンジングビーム１０２は、治療ビーム又はパターンと同一である必要はない。レンジングビームは、標的表面を識別（特定）するのに足るほど十分でありさえすれば良い。これら表面は、角膜並びに水晶体の前面及び後面を含むのが良く、これら表面は、単一の曲率半径を有する球とみなされ得る。また、光学系は、アラインメント誘導によって共用され、ビデオサブシステムは、治療ビームによって共用されるビデオサブシステムと同一である必要はない。レーザパルスビーム６６の位置決め及び性質及び／又はレーザパルスビーム６６が眼４３上に形成する走査パターンは、更に、患者及び／又は光学システムを位置決めするための入力装置、例えばジョイスティック又は任意の他の適当なユーザ入力装置（例えば、制御パネル／ＧＵＩ５６）、の使用によって制御できる。

制御エレクトロニクス５４は、眼４３内の標的構造を標的にすると共にレーザパルスビーム６６が適当な場所に合焦されて意図しない状態で非標的組織を損傷させることがないことを保証するようにするように構成されるのが良い。本明細書において説明する画像化モダリティ及び技術、例えば上述の画像化モダリティ及び技術、又は超音波は、水晶体及び水晶体嚢の所在位置を突き止めると共にその厚さを測定するために用いられるのが良く、それによりレーザ合焦方法に高い精度をもたらすことができ、かかる方法としては、２Ｄパターニング及び３Ｄパターニングが挙げられる。レーザ合焦は又、１つ又は２つ以上の方法を用いることによって達成でき、かかる方法としては、照準ビームの直接観察、又は他の公知のオフサルミック又は医用画像化モダリティ、例えば上述の画像化モダリティ、及び／又はこれらの組み合わせが挙げられる。加うるに、レンジングサブシステム、例えばＯＣＴは、患者インターフェースと関与する特徴又は観点を検出するために使用できる。特徴としては、ドッキング構造体及び使い捨てレンズの光学構造体上の基準場所、例えば、前面及び後面の所在位置が挙げられる。

図３の実施形態で、レンジングサブシステム４６は、ＯＣＴ画像化装置を含む。追加的に又は代替的に、ＯＣＴ画像化以外の画像化モダリティを用いることができる。眼のＯＣＴ走査は、患者の眼４３内の関心のある構造の空間配置状態（例えば、境界部上の箇所の３次元座標、例えばＸ、Ｙ、及びＺ）を測定するために使用できる。関心のあるかかる構造としては、例えば、角膜の前面、角膜の後面、水晶体嚢の前方部分、水晶体嚢の後方部分、水晶体の前面、水晶体の後面、虹彩、瞳孔、及び／又は角膜縁が挙げられる。制御エレクトロニクス５４によって、関心のある構造及び／又は適当にマッチングする幾何学的モデル化、例えば表面及び曲線、の空間配置状態を生じさせることができ及び／或いは用いることができ、それにより次のレーザ補助手術手技をプログラムすると共に制御することができる。関心のある構造及び／又は適当にマッチングする幾何学的モデル化の空間配置状態は又、手技に関連付けられた多様なパラメータ、例えば、とりわけ、水晶体嚢の切断並びに水晶体皮質及び核の断片化のために用いられる焦平面の軸方向上限及び軸方向下限、及び、水晶体嚢の厚さ、を求めるために使用できる。

図３のレンジングサブシステム４６は、ＯＣＴ光源及び検出装置９８を含む。ＯＣＴ光源及び検出装置９８は、適当な広域スペクトルを持つ光を生成して放出する光源を含む。例えば、多くの実施形態で、ＯＣＴ光源及び検出装置９８は、８１０ｎｍ〜８５０ｎｍの波長の広域スペクトルを持つ光を生成して放出する。生成されて放出された光は、シングルモード光ファイバ接続部によって装置９８に結合される。

ＯＣＴ光源及び検出装置９８から放出された光は、ビームコンバイナ１００に通され、ビームコンバイナ１００は、この光をサンプル部分１０２と基準部分１０４に分割する。サンプル部分１０２の大部分は、共用光学系５０を通って透過される。サンプル部分の比較的僅かな部分が、患者インターフェース５２及び／又は患者の眼４３から反射されて共用光学系５０を通って戻り、ビームコンバイナ１００を通って戻り、そしてＯＣＴ光源及び検出装置９８に入る。基準部分１０４は、調整可能な経路長を有する基準経路１０６に沿って伝えられる。基準経路１０６は、ビームコンバイナ１００からの基準部分１０４を受け取り、この基準部分１０４を調節可能な経路長にわたって伝搬させ、そして基準部分１０４をビームコンバイナ１００に戻すよう構成されており、ビームコンバイナ１００は、次に、戻された基準部分１０４をＯＣＴ光源及び検出装置９８に向けて戻す。次に、ＯＣＴ光源及び検出装置９８は、サンプル部分１０２の戻っている僅かな部分及び戻っている基準部分１０４を検出組立体中に差し向ける。検出組立体は、時間領域検出技術、周波数検出技術、又は単一点検出技術を採用する。例えば、周波数領域技術は、波長が８３０ｎｍであり且つ帯域幅が１０ｎｍのＯＣＴで用いることができる。

ビームコンバイナ８２の次にＵＦレーザパルスビーム６６といったん組み合わされると、ＯＣＴサンプル部分ビーム１０２は、共用光学系５０及び患者インターフェース５２を通る当該ＵＦレーザパルスビーム６６と一緒に共用経路を辿る。このように、ＯＣＴサンプル部分ビーム１０２は、一般に、ＵＦレーザパルスビーム６６の所在位置を表している。ＵＦレーザビームと同様、ＯＣＴサンプル部分ビーム１０２は、Ｚ‐テレスコープ８４を通過し、そしてＸ‐走査装置８６及びＹ‐走査装置８８によって変向され、対物レンズ組立体９４及び患者インターフェース５２を通り、そして眼４３内に入る。眼内における構造の反射及び散乱により、戻りビームが生じ、かかる戻りビームは、患者インターフェース５２を通って戻り、共用光学系５０を通って戻り、ビームコンバイナ１００を通って戻り、そしてＯＣＴ光源及び検出装置９８中に戻る。サンプル部分１０２の戻り反射光は、戻り基準部分１０４と組み合わされてＯＣＴ光源及び検出装置９８の検出器部分中に差し向けられ、かかる検出器部分は、組み合わされた戻りビームに応じてＯＣＴ信号を生じさせる。生じたＯＣＴ信号は、制御エレクトロニクスによって解釈され、それにより患者の眼４３内の関心のある構造の空間配置状態が判定される。生じたＯＣＴ信号は又、患者インターフェース５２の位置及び向きを測定すると共に患者インターフェースレンズ９６の後面と患者の眼４３との間に液体が存在しているか否かを判定するために、制御エレクトロニクスによって解釈されるのが良い。

ＯＣＴ光源及び検出装置９８は、基準経路１０６とサンプル経路との間の光路長の差を測定する原理で働く。したがって、ＵＦレーザビームの焦点を変更するためのＺ‐テレスコープ８４の異なるセッティングは、眼内における患者インターフェース体積部の軸方向静止表面のためのサンプル経路の長さに影響を及ぼさない。というのは、この光路長は、Ｚ‐テレスコープ８４の異なるセッティングの関数として変化しないからである。レンジングサブシステム４６は、光源及び検出方式に関連付けられた固有のＺ範囲を有し、周波数領域検出方式の場合、Ｚ範囲は、具体的には、分光計、波長、帯域幅、及び基準経路１０６の長さに関連付けられる。図３で用いられているレンジングサブシステム４６の場合、Ｚ範囲は、水性環境内において約４〜５ｍｍである。この範囲を少なくとも２０〜２５ｍｍに広げるには、レンジングサブシステム４６内のステージＺＥＤを介しての基準経路１０６の経路長の調節が必要である。サンプル経路長に影響を及ぼさないでＯＣＴサンプル部分ビーム１０２をＺ‐テレスコープ８４中に通すことにより、ＯＣＴ信号強度の最適化が考慮される。これは、ＯＣＴサンプル部分ビーム１０２を標的構造上に合焦させることによって達成される。合焦ビームは、シングルモード光ファイバを通って伝送可能な戻り反射ないし散乱信号を増大させると共に、当該合焦ビームの広がりの減少に起因して空間分解能を高める。サンプルＯＣＴビームの焦点の変更は、基準経路１０６の経路長の変更とは無関係に達成できる。

サンプル部分１０２（例えば、８１０ｎｍ〜８５０ｎｍの波長）及びＵＦレーザパルスビーム６６（例えば、１０２０ｎｍ〜１０５０ｎｍ波長）が共用光学系５０及び患者インターフェース５２を通ってどのように伝搬するかにおける、例えば浸漬インデックス、屈折、収差（有色と単色の両方）のような影響に起因する基本的な差のために、ＯＣＴ信号をＵＦレーザパルスビーム６６の焦点場所に対して分析する際に注意が払われなければならない。ＯＣＴ信号情報をＵＦレーザパルスビーム焦点場所に、そして更に相対的ないし絶対的な寸法上の量にマッチングさせるべく、Ｘ、Ｙ、及びＺの関数としての較正又は登録手順が実施され得る。

ＯＣＴ干渉計の構成については、多くの好適な可能性が存在する。例えば、別の好適な構成としては、時間及び周波数領域方式、シングル及びデュアルビーム方法、被掃引源等が、米国特許第５，７４８，８９８号明細書、同第５，７４８，３５２号明細書、同第５，４５９，５７０号明細書、同第６，１１１，６４５号明細書、及び同第６，０５３，６１３号明細書に記載されている。

システム２は、水晶体嚢及び角膜の前面及び後面の存在場所を突き止めてＵＦレーザパルスビーム６６が所望の開口部のあらゆる箇所のところで水晶体嚢及び角膜上に合焦されることを保証するよう、設定されるのが良い。本明細書において説明する画像化モダリティ及び技術、例えば光干渉トモグラフィー（ＯＣＴ）及び例えばプルキンエ画像化、シャインプルーク画像化、共焦点又は非線形光学顕微鏡、蛍光画像化、超音波、構造化光、立体画像化、又は他の公知のオフサルミック又は医用画像化モダリティ及び／又はこれらの組み合わせを用いると、水晶体、水晶体嚢及び角膜の、形状、幾何学的形状、周長、境界、及び／又は３次元存在場所を求めることができ、それにより２Ｄ及び３Ｄパターニングを含むレーザ合焦方法により高い精度を与えられる。レーザ合焦は又、１つ又は２つ以上の方法を用いて達成でき、かかる方法としては、照準ビームの直接観察又は他の公知のオフサルミック又は医用画像化モダリティ及びこれらの組み合わせ、例えば上述したモダリティ及び組み合わせ（これらには限定されない）、が挙げられる。

角膜、前眼房及び水晶体の光学画像化は、切断のためのパターンを作るために用いられるのと同一のレーザ及び／又は同一のスキャナを用いて達成できる。光学画像化を用いると、前及び後水晶体嚢の軸方向存在場所及び形状（及び厚さ）、白内障の水晶体核の境界、並びに、前眼房及び角膜の特徴の深さ、に関する情報を提供することができる。次に、この情報をレーザ３‐Ｄ走査システムにロードすることができ、又は、これを用いて眼の角膜、前眼房、及び水晶体の３次元モデル／表示／画像を生成することができると共に、かかる情報を用いると、手術手技で用いられる切断パターンを定めることができる。

照準ビームの観察は又、ＵＦレーザパルスビーム６６の焦点を位置決めするのを助けるために使用できる。加うるに、赤外ＯＣＴサンプル部分ビーム１０２及びＵＦレーザパルスビーム６６に代わる裸眼で見える照準ビームは、当該照準ビームが赤外ビームパラメータを正確に表示していることを条件として、アラインメントに役立ちうる。アラインメント誘導サブシステム４８は、図３に示されている組立体６２に含まれる。照準ビーム１０８は、照準ビーム光源１１０、例えば６３０〜６５０ｎｍ範囲のレーザダイオード、により生じる。

照準ビーム光源１１０が照準ビーム１０８を生じさせると、照準ビーム１０８は、照準経路１１２に沿って共用光学系５０に伝えられ、ここで、当該照準ビームの向きがビームコンバイナ１１４によって変えられる。ビームコンバイナ１１４によって偏向された後、照準ビーム１０８は、共用光学系５０及び患者インターフェース５２を通るＵＦレーザパルスビーム６６と一緒に共用経路を辿る。このように、照準ビーム１０８は、ＵＦレーザパルスビーム６６の存在場所を表す。照準ビーム１０８は、Ｚ‐テレスコープ８４を通り、Ｘ‐走査装置８６及びＹ‐走査装置８８によって偏向され、ビームコンバイナ９０を通り、対物レンズ組立体９４及び患者インターフェース５２を通り、そして患者の眼４３中に入る。

ビデオサブシステム９２は、患者インターフェース及び患者の眼の像を得るよう動作可能である。ビデオサブシステム９２は、カメラ１１６、照明光源１１８、及びビームコンバイナ１２０を含む。ビデオサブシステム９２は、既定の構造周り又はその内部におけるパターン心合わせを提供するために制御エレクトロニクス５４によって使用できる像を集める。照明光源１１８は、一般に、広帯域且つ非干渉性であるのが良い。例えば、光源１１８は、多数のＬＥＤを含むのが良い。照明光源１１８の波長は、好ましくは、７００ｎｍ〜７５０ｎｍであるが、照明光源１１８からの光をＵＦレーザパルスビーム６６、ＯＣＴサンプルビーム１０２、及び照準ビーム１０８のためのビーム経路と組み合わせるビームコンバイナ９０によって許容される波長範囲であればどのような波長範囲であっても良い（ビームコンバイナ９０は、当該ビデオ波長を反射する一方でＯＣＴ及びＵＦ波長を透過させる）。ビームコンバイナ９０は、照準ビーム１０８の波長を部分的に透過させることができ、その結果、照準ビーム１０８は、カメラ１１６で見えるようになる。オプションとしての偏光素子が照明光源１１８の前に配置されるのが良く、かかるオプションとしての偏光素子は、信号を最適化するために用いられる。オプションとしての偏光素子は、例えば、直線偏光子、四分の一波長板、半波長板又は任意の組み合わせであるのが良い。追加のオプションとしての検光子がカメラの前に配置されるのが良い。偏光子と検光子の組み合わせは、交差直線偏光子であるのが良く、それにより、望まれていない表面、例えば対物レンズ表面、からのスペクトル反射光がなくなる一方で、標的表面、例えば眼の意図した構造、からの散乱光の通過が可能である。照明は又、照明源がビデオシステムの画像化部分の捕捉開口数の外部に位置する独立した表面に差し向けられるよう、暗視野形態内に位置するのが良い。変形例として、照明は又、明視野形態内に位置しても良い。暗視野形態と明視野形態との両方において、照明光源は、患者のための固定ビームとして使用されるのが良い。照明は又、患者の瞳孔を照明して瞳孔と虹彩との境界を強調して虹彩検出及び眼追跡を容易にするために使用できる。近赤外波長又はその帯域幅によって生じる疑似色画像が、許容可能であると言える。

システム２の組立体６２は、例えば眼の測定、位置合わせ、及び治療中に患者が眼を向ける乃至固視するための可視光をもたらす固視灯１１９を含むのが良い。レンズ１１７が、固視灯を観察するのに適したバージェンス（vergence）で光を眼４３に差し向けるよう設けられるのが良い。レンズ１１７から放出される光は、ビームスプリッタ１２１により反射されて、ビデオカメラ及び照明光学系の光路に沿って進む。

レンズ１１７は、例えば固定焦点レンズであっても良く又は可変焦点レンズであっても良い。レンズ１１７は、流体が角膜に接触したときの眼の屈折率の変化を是正するべく、眼上への流体の配置に先立って眼に入る光の第１の光学バージェンス及び眼上へのインターフェース流体の配置に続く第２のバージェンスを提供するような第１の形態を含むのが良い。第１の形態は、実質的に固定されたバージェンスを含んでも良く、或いは、例えば可変焦点レンズによって眼の屈折特性に合わせて調整される可変バージェンスを含んでも良い。正常視患者の場合、インターフェース流体の配置に先立って眼に入る光は、例えば、コリメートされ得る。レンズ１１７の第２の形態は、光を網膜上に合焦させるよう収束光ビームを眼に提供することができる。角膜が約４０ジオプタ（以下、“Ｄ”）の光学屈折力を有すると共にインターフェース流体が眼の光学屈折力を実質的に減少させることができるので、第２の形態のレンズ１１７は、約４０Ｄの正の光学屈折力を提供して光を眼の網膜上に合焦させることができる。この約４０Ｄの正のバージェンスは、患者インターフェース流体が角膜上に配置されるときに患者が光を固視するよう求められる実施形態で極めて有用であると言える。

照明光源１１８からの照明光は、ビームコンバイナ１２０を通ってビームコンバイナ９０に送られる。ビームコンバイナ９０から、照明光は、対物レンズ組立体９４及び患者インターフェース５２を通って患者の眼４３の方へ差し向けられる。眼４３の種々の構造及び患者インターフェースから反射されて散乱された照明光は、患者インターフェース５２を通って戻り、対物レンズ組立体９４を通って戻り、そしてビームコンバイナ９０に戻る。ビームコンバイナ９０のところで、戻っている光は、ビームコンバイナ１２０に差し向けられて戻され、ここで、戻っている光の向きは、カメラ１１６の方へ変えられる。ビームコンバイナは、立方体であっても良く、板状であっても良く、又は薄膜状の要素であって良い。ビームコンバイナは又、スパイダーミラーの形態をしていても良く、それにより、照明光は、ミラーの外部広がりを超えて伝わり、一方で、像経路は、ミラーの内側反射面で反射する。変形例として、ビームコンバイナは、スクレーパミラーの形態をしていても良く、この場合、照明光は、穴を通って伝えられ、これに対し、像経路は、穴の外側に位置するミラーの反射面で反射する。カメラ１１６は、適当な画像化装置であって良く、例えば、適当なサイズのフォーマットのシリコンを利用した検出器アレイ（これには限定されない）であって良い。ビデオレンズは、カメラの検出器アレイ上に像を結び、他方、光学素子は、それぞれ偏光制御及び波長フィルタリングを可能にする。アパーチュア又は虹彩は、画像化ＮＡの制御、かくして焦点深度、被写界深度及び分解能の制御を提供する。小さなアパーチュアは、患者ドッキング手順を助ける大きな被写界深度という利点を提供する。変形例として、照明経路とカメラ経路を切り替えることができる。さらに、照準光源１１０は、直接的には目に見えないが、ビデオサブシステム９２を用いて捕捉されて表示できる赤外光を放出するよう構成され得る。

図３Ｂは、レーザシステム２の固定ビデオ光路中に組み込まれる凝視用灯（固視灯）を示しており、レーザシステム２内の組立体６２は、眼を外部照明で照明するよう構成されている。眼の瞳孔及び角膜縁を見るためのビデオカメラは、虹彩をカメラセンサアレイ上に画像化するための複数のレンズを含むのが良い。複数のレンズは、第１の１つ又は２つ以上のレンズ１１１及び第２の１つ又は２つ以上のレンズ１１３を有するのが良い。ビームスプリッタ１２１は、例えば、第１のレンズと第２のレンズとの間に配置されるのが良い。ビームスプリッタ１２１は、例えば光学的に透明な材料の薄いプレートを有するのが良い。固視灯１１９から放出される光は、レンズ１１７を通って送られ、そして実質的に固定されたビデオ光路に沿って偏向される。眼４２は、外部光源、例えば本明細書において説明する光学送り出しシステムの軸線９９から離れて配置された光源、で照明されるのが良い。

図３Ｃは、眼のマッピングされた治療領域を示しており、当該治療領域は、角膜４３Ｃ、水晶体４３Ｌ、前水晶体嚢４３ＬＡＣ、後水晶体嚢４３ＬＰＣ、及び角膜縁４３ＬＩを含む。当該治療領域は、例えばレーザビーム品質、パルス幅、システム透過率、開口数、偏光、収差補正、及びアラインメントのような要因を組み込むために、コンピュータモデル化、例えば光線追跡及びフェーズド（位相）利用光学モデル化、によりマッピングされるのが良い。治療体積部は、患者インターフェースの光学的に透過性の構造体の前面からＺ軸に沿って１５ｍｍを超える距離にわたって延びているものとして示されており、治療体積部は、角膜及び水晶体を含み、当該水晶体の治療体積部は、前水晶体嚢、後水晶体嚢、水晶体核及び皮質を含む。治療体積部は、角膜の中心から角膜縁を超えるところまで側方に延びている。体積部の側方寸法は、角膜縁の前方に位置するＹ輪郭及び角膜縁の後方に位置するＸ輪郭によって定められる。図示の治療体積部は、本明細書において説明する教示に基づいて当業者によって決定可能である。３０ｍｍに固定されたＺＬ及び２０ｍｍに固定されたＺＬについての予想光学破壊の側方位置が示されている。Ｚ方向寸法に沿う軸線９９に対して横方向に延びるこれら表面は、軸線９９から離れた側方の場所のところで光学破壊をもたらすようＸガルボ及びＹガルボの光学走査の場所に対応している。ＺＬ‐３０ｍｍ及びＺＬ‐２０ｍｍについて光学破壊の走査経路の湾曲した非平面状の形状は、本明細書において説明するマッピング及びルックアップテーブルにより補正することができる。焦点の湾曲形状を光学破壊深度のワーピング（狂い）と呼ぶ場合があり、ルックアップテーブルは、例えば治療深度のワーピングを補償するよう、逆にワーピングされるか、又は違ったやり方で調節され得る。加うるに、モデルからの予想に特有のワーピングは、汎用ルックアップテーブル内に組み込まれるのが良く、この予想形態からの任意の更なる誤差は、当該誤差を相殺するための補正要素の測定及び適用によって示されていて、ルックアップテーブルのワーピングと呼ばれる場合がある。

治療領域は、システムの角膜縁の近くのビームについて実験的に求められる光学破壊についてのしきい量の約４倍のレーザビームエネルギーを設定するために示されている。上述の増大したエネルギー又はマージンは、ビーム系が寄与要因の所与の変動性を取り扱うことを保証する。これら寄与要因としては、エネルギー、ビーム品質、システムの透過率、及びアラインメントに関する、レーザの寿命全体にわたる劣化が挙げられる。

角膜の表面から離れて位置する患者インターフェースの光学的に透過性の構造体の後面の配置により、図示のような治療範囲の拡大を提供することができ、多くの実施形態で、光学的に透過性の構造体は、レンズを含む。変形実施形態で、光学的に透過性の構造体の後面は、例えば角膜上に配置されるのが良く、本明細書において説明するマッピング及びルックアップテーブルを用いると、患者治療に精度の向上をもたらすことができる。

患者インターフェースの光学的に透過性の構造体は、レンズ、プレート及びウェッジを製造するために用いられる多くの公知の光学的に透過性の材料のうちの１つ又は２つ以上、例えば、ガラス、ＢＫ‐７、プラスチック、アクリル樹脂、シリカ又は溶解石英のうちの１つ又は２つ以上、を有するのが良い。

治療体積部のコンピュータマッピングは、オプションとして、本明細書において説明する構成システムの測定値を利用するマッピングにより調節できる。

図４Ａは、レーザ送り出しシステム２の可動及びセンサコンポーネント相互間の対応関係を示している。可動コンポーネントは、本明細書において説明するレーザ送り出しシステム２の１つ又は２つ以上のコンポーネントを含むのが良い。レーザ送り出しシステムの可動コンポーネントは、距離ＺＬ動くことができるズームレンズ、角度量Ｘｍ動くことができるＸガルボミラー９６、及び角度量Ｙｍ動くことができるＹガルボミラー８８、を含むのが良い。ＯＣＴシステムの可動コンポーネントは、距離ＺＥＤにわたり基準経路１０６を動くことができるよう構成された可動ＯＣＴ基準アームを含むのが良い。レーザ送り出しシステムのセンサコンポーネントは、Ｘ画素及びＹ画素、それぞれＰｉｘＸ及びＰｉｘＹ、を有するビデオカメラ、及びＯＣＴシステムのセンサコンポーネント、例えば、本明細書において説明するスペクトル領域検出手段、を含むのが良い。ベッドを有するのが良い患者支持体は、患者Ｐの眼４３をシステムのレーザシステム２及びシステムの軸線９９に整列させるよう、３つの寸法方向において（３次元において）動くことができる。患者インターフェース組立体は、例えばシステム２及び眼４３の軸線と整列するよう構成されたインターフェースレンズ９６を有するのが良い光学的に透過性の構造体を含むのが良い。患者インターフェースレンズは、手術のために患者の眼４３上に配置されるのが良く、光学的に透過性の構造体は、対物レンズ９４から距離１６２を置いたところに配置されるのが良い。多くの実施形態で、光学的に透過性の構造体は、コンタクトレンズ光学距離１６２（以下“ＣＬｏｐｔ”）を置いたところに配置されるレンズ９６を含む。光学的に透過性の構造体は、厚さ１６４を有し、この厚さ１６４は、例えばコンタクトレンズ９６の厚さを含むのが良い。コンタクトレンズ９６を有する光学的に透過性の構造体は、眼４３に接触することができるが、多くの実施形態で、コンタクトレンズ１６８は、隙間１６８が当該レンズと角膜の頂との間に延びる状態で角膜から離隔され、その結果、コンタクトレンズ１６８の後面は、例えば生理的食塩水又は粘弾性溶液を含む溶液に接触するようになる。

図４Ｂは、器械コンポーネントを眼の物理的所在位置と協調させるための、眼空間座標基準系１５０から器械座標基準系１５１までの座標基準系のマッピングの状態を示している。レーザシステム２は、眼４３の物理的座標を本明細書において説明するようにコンポーネントの器械座標にマッピングすることができる。眼空間座標基準系１５０は、第１のＸ寸法方向１５２、例えばＸ軸、第２のＹ寸法方向１５４、例えばＹ軸、及び第３のＺ寸法方向１５６、例えばＺ軸を有し、眼の座標基準系は、多くの公知の座標系、例えば極座標、円柱座標又はデカルト座標、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。多くの実施形態で、基準系１５０は、Ｘ軸が患者上の鼻‐側頭方向に差し向けられ、Ｙ軸が患者上の上方に差し向けられ、Ｚ軸が患者上の後方に差し向けられた、右手系トリプル（三つ組）を含む。多くの実施形態で、対応の器械座標基準系１５１は、一般に器械アクチュエータに対応した第１のＸ′寸法方向１５３、第２のＹ′寸法方向１５５、及び第３のＺ′寸法方向１５７を含み、器械の座標基準系は、多くの公知の座標系、例えば極座標、円柱座標又はデカルト座標、及びこれらの組み合わせ、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。

器械座標基準系１５１は、システム２の１つ又は２つ以上のコンポーネントの所在位置又は存在場所に対応するのが良い。器械座標基準系１５１は、複数の器械座標基準系を含むのが良い。複数の器械座標基準系は、例えば各サブシステムについての座標基準系を含むのが良い。例えば、寸法方向１５７は、距離ＺＬ動くことができるＺ‐テレスコープレンズの運動に対応するのが良い。寸法方向１５３は、角度量Ｘｍ動くことができるＸガルボミラー８６の運動に対応するのが良く、寸法方向１５５は、角度量Ｙｍ動くことができるＹガルボミラー８８の運動に対応するのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、寸法方向１５７は、ＯＣＴビームについてＺ‐テレスコープの運動に対応すると共に、基準経路１０６を距離ＺＥＤにわたり動くよう構成された可動ＯＣＴ基準アームに対応しても良く、寸法方向１５３及び寸法方向１５５は、ＯＣＴビームについてそれぞれＸガルボミラー８６及びＹガルボミラー８８の運動に対応しても良い。寸法方向１５１は、ビデオカメラのＸ画素に対応するのが良く、寸法方向１５３は、ビデオカメラのＹ画素に対応するのが良い。器械座標基準系の軸は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で互いに組み合わせ可能であり、例えば、基準経路１０６の距離ＺＥＤにわたるＯＣＴ基準アームの運動は、例えば距離ＺＬ動くことができるＺ‐テレスコープレンズの運動と組み合わせることができる。多くの実施形態で、レーザシステム２のコンポーネントの所在位置が、複数の器械座標基準系を眼４３の座標基準系１５０にマッピングするために組み合わされる。

多くの実施形態で、眼座標基準系は、光路長座標系から眼の組織の屈折率に基づく眼の物理的座標にマッピングされる。一例は、測定が光学厚さに基づくＯＣＴレンジングシステムである。光路長を光ビームが通過する材料の屈折率で除算することによって、物理的距離を得ることができる。好ましくは、群屈折率が用いられ、かかる群屈折率は、ビーム列の中心波長並びに帯域幅及び分散特性を有する光の群速度を考慮に入れている。ビームが２種類以上の物体を通過する時、例えば各物質を通る光路長に基づいて、物理的距離を求めることができる。眼の組織構造及び対応の屈折率が特定され得て、光路に沿う組織構造の物理的所在位置は、光路長及び屈折率に基づいて求めることができる。光路長が２つ以上の組織に沿って延びている場合、各組織に関する光路長を求めることができ、そして対応の屈折率で除算されて、各組織を通る物理的距離を求めることができる。そして光路に沿う距離を例えば追加の距離と組み合わせることができ、それにより光路長に沿う組織構造の物理的所在位置を求めることができる。加うるに、光学縦列特性を考慮に入れることができる。ＯＣＴビームがＸ及びＹ方向に走査されてテレセントリック条件からの逸脱がガルボミラーの軸方向所在位置に起因して起こる時、光路長のディストーションが現実化する。これは、ファンエラー（fan error）と通称されており、モデル化か測定のいずれかにより補正することができる。

本明細書において説明する１つ又は２つ以上の光学コンポーネント及び光源は、異なる経路長、波長、及びスペクトル帯域幅を有する場合があるので、多くの実施形態で、用いられる群屈折率は、材料並びに光ビームの波長及びスペクトル帯域幅で決まる。多くの実施形態で、光路に沿う屈折率は、材料につれて変わる場合がある。例えば、生理的食塩水は、第１の屈折率を有し、角膜は、第２の屈折率を有し、眼の前眼房は、第３の屈折率を有し、眼は、複数の屈折率を有する勾配型屈折率レンズを有している。これらの材料を通る光路長は、群屈折率によって支配されるが、ビームの屈折ないし曲げは、材料のフェーズ（phase ）屈折率によって支配される。フェーズ屈折率と群屈折率との両方を考慮に入れると、構造体のＸ、Ｙ、及びＺ所在位置を正確に求めることができる。組織例えば眼４３の屈折率は、本明細書において説明するように波長につれて変化する場合があるが、近似値としては、眼房水は、１．３３であり、角膜は、１．３８であり、硝子体液は、１．３４であり、水晶体は、１．３６〜１．４１である。この場合、水晶体の屈折率は、例えば、水晶体嚢、水晶体皮質及び水晶体核については互いに異なる場合がある。水及び生理的食塩水のフェーズ屈折率は、１０３０ｎｍの超高速レーザについては約１．３２５であり、８３０ｎｍのＯＣＴシステムについては約１．３２８である場合がある。１．３３９という群屈折率は、ＯＣＴビーム波長及びスペクトル帯域幅については１％のオーダで異なる。当業者であれば、本明細書において説明する測定及び治療システムの波長について眼の組織の屈折率及び群屈折率を求めることができる。システムの他のコンポーネントの屈折率は、本明細書において説明する教示に基づいて当業者であれば容易に求めることができる。

図５Ａは、実施形態に従って、正確且つディストーションのない角膜トポグラフィー測定及び次のレーザ治療との統合をもたらす方法５００の流れ図である。方法５００は、以下の主要なステップを含む。ステップ５２５では、患者の眼が、本明細書において説明するレーザ眼手術システム２又は２Ａの測定システムの捕捉範囲内に位置決めされる。ステップ５５０では、測定システムを用いて角膜形状を高精度で測定する。かかる測定システムは、上述したレンジングサブシステム４６を含むのが良い。ステップ５７５では、測定時間とレーザ治療時間との間で起こり得る患者の眼の向きのいかなる変化をも、計算に入れられる。

位置決めステップ５２５：ステップ５２５では、患者の眼が、例えば図２及び図３Ａに示されているように、本明細書において説明するレーザ眼手術システムの測定システムの捕捉範囲内に位置決めされる。レーザ手術を可能にするための患者の位置決めは、典型的には、患者ベッド３４の動き又はレーザシステム２の動きによってイネーブルにされる。典型的には、オペレータが、側方及び軸方向位置の手動制御を有し、ステップ５２８で、ドッキング機構体又は患者インターフェース５２を定位置に案内する。ドッキング機構体が存在していない場合、眼、特に角膜、が測定システムの動作範囲内に配置されるように動きを案内するオペレータ手段が提供され得る。これは、本明細書において説明するレーザシステム２又は２Ａのサブシステム、例えば、レーザシステム２のアラインメント誘導システム４８又はレーザシステム２Ａのイメージングサブシステム５４６、の使用により達成できる。初期患者位置は、ビデオカメラにより誘導されることができ、ビデオ画像を心合わせすることによって眼を側方位置に誘導すると共に、画像を合焦させることによって眼を軸方向位置に案内する。この時点で、ステップ５３１において、角膜が、レンジングサブシステム４６又はイメージングサブシステム５４６のＯＣＴシステムの捕捉範囲内に、典型的には軸方向にＸｍｍ〜Ｙｍｍのところに、配置される。ＯＣＴシステムを用いると、ステップ５３４において、角膜の軸方向位置を測定することができ、適当なディスプレイが最終の正確な位置決めのためのオペレータ誘導をもたらす。変形例として、視覚画像化システム、例えばカメラ、レーザシステム２又は２Ａと光学系を共用することができる顕微鏡に結合されたカメラ、とりわけＣＣＤ、をＯＣＴシステムに代えて用いると、位置決めステップ５２５を容易に実施することができる。

ビデオ及びＯＣＴシステムは、典型的には、光学経路内で追加の光学素子及び液体媒体を有する場合が多いドッキングシステムと協働するよう構成されているので、レーザシステムの合焦アルゴリズムを調節すると、ドッキング機構光学系及びインターフェース媒体なしでの動作を考慮することができる。

測定ステップ５５０：ステップ５５０では、測定システムを用いて角膜形状を高精度で測定する。レーザシステム２又は２Ａは、治療対象の眼表面をマッピングするサブシステム、例えば本明細書において説明するＯＣＴシステムを含むレンジングサブシステム４６、又はイメージングサブシステム５４６、を含む。以下に説明するように、イメージングサブシステム５４６は、眼表面をマッピングする他のモダリティ、例えばプラシドイメージング、ハートマン‐シャック波面センシング、共焦点トモグラフィー、低コヒーレンス反射光測定法、を適用してもよい。測定ステップ５５０は、眼が上述のステップ５２５においていったん正確に位置決めされた後に実施されるのが良い。固視光をオプションとして導入すると、患者が眼を固定された角度に向けた状態に保つのを助けることができる。測定データ捕捉が十分迅速である、例えば１秒のオーダである場合、固視光は必要ではない場合がある。測定５５０のステップ５５３で、角膜表面の多数のＯＣＴ又は他の走査を短時間で収集することができる。多数回の走査は、良好なデータを得るという信頼度を高めることができる。ステップ５５６で、走査の事後処理が潜在的な眼の動きを除くことができ、測定精度を更に向上させることができる。測定ステップ５５０のステップ５６２では、角膜屈折力を角膜からの反射光のカメラ画像から測定することができる。

角膜表面がいったんマッピングされると、ステップ５５９において、多項式又は他のフィッティングアルゴリズムを用いて、角膜の一般的に用いられるパラメータを計算することができる。一般的に用いられるパラメータとしては、角膜の光学屈折力、乱視軸角度、及び乱視の大きさが挙げられる。

座標システム変換ステップ５７５：ステップ５７５では、測定時間とレーザ治療時間との間に起こり得る患者の眼の向きのいかなる変化も考慮に入れられる。多くの場合、恐らくは、患者眼が例えば患者インターフェース５２の吸引リングにより治療可能にドッキングされると、種々の解剖学的特徴を含む眼は、レーザシステム座標に対してその位置を変化させることになる。この変化は、患者の頭の運動や眼球運動の結果である場合があり、或いは、ドッキング中に加えられる力によるものである。幾つかの場合、眼を覆っている空気又は任意の液体の屈折特性が、眼の画像を歪曲させる場合がある。例えば、患者インターフェース５２の吸引リングは、溶液、生理的食塩水又は粘弾性流体、のうちの１つ又は２つ以上で満たされるのが良い。乱視軸角度のような角膜測定値を、任意の運動及びディストーションを考慮に入れるために新たな座標系に変換することが、有用な場合がある。これを達成する幾つかの手段が提供される。

幾つかの実施形態で、ステップ５７８において、オペレータが患者眼を測定に先立ってインキドットでマーク付けするのが良く、当該インキドットは、典型的には、角膜の辺縁部上に直径方向に横切って位置決めされる。ステップ５８１において、これらドットは、治療のためのドッキング後に画像化カメラによって収集されて、座標変換を計算するために用いられ得る。

他の実施形態で、測定ステップ中に撮られたビデオ画像又はＯＣＴ若しくは他の走査で見える眼特徴が用いられる。ステップ５８４において、これら特徴は、療のためのドッキング後に撮られた画像に相関させられる。この相関は、ディジタル画像処理アルゴリズムにより又はオペレータによって手動で行われ得る。手動で行われる場合、オペレータには制御スクリーン上でオーバーラップ状態の画像（測定及び治療ステップ）が与えられ、当該画像は、これらが可視的に合致されるまで、手動で並進操作及び回転操作される。当該画像操作データは、ディスプレイソフトウェアによって検出されて、座標変換のために使用されるのが良い。

上述のステップは、多くの実施形態に従って、正確且つディストーションのない角膜トポグラフィー測定及び次のレーザ治療との統合をもたらす方法５００を示しているが、当業者であれば、本明細書において説明する教示に基づいて多くの変形例を認識する。上述のステップは、異なる順序で完了されても良い。ステップを追加し又は削除しても良い。例えば、角膜の形状は、例えば患者インターフェース５２の吸引リングによる治療のためのドッキング前、ドッキング中、又はドッキング後に、測定され得る。ステップのうちの多くは、本方法にとって有益であると言えるほど多く繰り返されることが可能である。

方法５００のステップのうちの１つ又は２つ以上は、本明細書において説明する回路、例えば、プロセッサ又は論理回路のうちの１つ又は２つ以上、例えばプログラム可能アレイロジック又は書き換え可能ゲートアレイ、を用いて実施されるのが良い。かかる回路は、方法５００のステップのうちの１つ又は２つ以上を提供するようプログラムされるのが良く、プログラムは、コンピュータ可読メモリ上に記憶されたプログラム命令、または、論理回路、例えばプログラム可能アレイロジック又は書き換え可能ゲートアレイ、のプログラムされたステップを含むのが良い。

図５Ｂは、複数の実施形態による、図２のシステム２と同様なレーザ眼手術システム２Ａを示している。レーザ眼手術システム２Ａは、本明細書において説明したレーザ眼手術システム２と同様であり、同一のコンポーネントの多くを含む。特には、レーザ眼手術システム２Ａは、眼４３を視覚化して画像化するために用いることができるイメージングサブシステム６４６を含み、制御パネル／ＧＵＩ５６は、ディスプレイ５６Ａを含む。レーザ眼手術システム２Ａは、別個独立の補助診断システム６４８に結合されるよう構成されるのが良い。レーザ眼手術システム２の場合、レンジングサブシステム４６のＯＣＴシステムは、ステップ５２５において患者眼を位置決めすると共に／或いはステップ５５０において角膜の形状を測定するために用いられるのが良い。レーザ眼手術システム２Ａの場合、補助診断システム６４８が、ステップ５５０において、角膜の形状を測定するために用いられる。補助診断システム６４８は、眼の形状を測定するために任意の数のモダリティを適用することができ、かかるモダリティとしては、眼の角膜曲率測定読み、眼の角膜トポグラフィー、眼の光コヒーレンストモグラフィー、眼のプラシド円板トポグラフィー、眼の角膜トポグラフィーからの複数の点の反射、眼の角膜トポグラフィーから反射される格子、眼のハートマン‐シャックトポグラフィー、眼のシャインプルーク画像トポグラフィー、眼の共焦点トモグラフィー、又は眼の低コヒーレンス反射光測定法、のうちの１つ又は２つ以上挙げられる。患者インターフェース５２を患者の眼にドッキングさせる前、かかるドッキング中、又はかかるドッキング後に、角膜の形状を測定することができる。補助診断システム６４８が例えば別の部屋の中に位置することによりレーザ眼手術システム２Ａから離隔されている間に、当該補助診断システム６４８を用いて角膜の形状を測定するのが良い。レーザ眼手術システム２のレンジングサブシステム４６又はレーザ眼手術システム２Ａのイメージングサブシステム５４６及び補助診断システム５４８により捕捉された画像は、それぞれ、レーザ眼手術システム２の制御パネル／ＧＵＩ５６のディスプレイにより又はレーザ眼手術システム２Ａのディスプレイ５６Ａにより表示されるのが良い。制御パネル／ＧＵＩ５６は又、表示された画像のうちの任意のものを修正し、歪曲させ、又は変換するために使用され得る。

図６Ａ〜図６Ｃは、例えばレーザ眼手術システム２Ａのディスプレイ５６Ａ又はレーザ眼手術システム２のディスプレイで表示され得る眼の画像を示している。図示の画像は、起こり得るディストーションを示しており、このディストーションは、縮尺通りではない場合があり、実施形態に従って例示目的で提供されている。

図６Ａは、眼ＥＹの画像６０１Ａ上に重ね合わされた座標系６００Ａを示している。眼４３の画像６０１Ａは、強膜４３ＳＣ、角膜縁４３ＬＩ、虹彩４３Ｉ、及び瞳孔４３ＰＵを含む種々の解剖学的特徴を示している。同様な画像及び生体計測的情報が、同様のマッピングにより得られ得る。多くの実施形態で、この画像６０１Ａは、レーザ眼手術システム２Ａのイメージングサブシステム５４６によって捕捉可能である。画像６０１Ａは、眼をレーザ眼手術システム２の患者インターフェース５２の吸引リングに結合する前に捕捉される。画像６０１Ａは、眼４３の種々の組織構造の位置を最も正確に表していると言える。画像６０１Ａは、本明細書において説明する多くの画像又は測定値のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。当業者であれば認識されるように、角膜／空気インターフェースを介して見える瞳孔は、眼の仮想瞳孔を含む。角膜の形状及び光学屈折力が瞳孔及び虹彩のディストーション及び拡大をもたらす場合があるが、当業者であれば、本明細書において説明する教示に基づき、該当する場合には実施形態に従って、このディストーション及び拡大を補正することができる。例えば、瞳孔の虚像は、本明細書において説明する眼空間座標基準系１５０に変換されることができる。

座標系６００Ａに示されている構造は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で、眼４３の座標基準系１５０に変換されることができる。例えば、画像中に示されている組織構造、例えば角膜縁及び虹彩、を識別することができ、そしてかかる組織構造を、組織構造の所在位置並びに対応の光学組織表面、例えば角膜の表面、に対する深さ及び所在位置に基づいて定められた眼座標基準系１５０に変換することができる。画像６０１中で識別された組織構造の所在位置を求めることができ、そして眼座標基準系１５０、又は本明細書において説明する１つ又は２つ以上の座標基準系、にマッピングすることができる。

多くの実施形態で、虹彩重ね合わせ（iris registration）を用いて、眼の回転ねじり角を求める。虹彩の第１の像を患者インターフェースが眼に接触する前に第１のカメラにより得るのが良く、患者インターフェースが眼に接触したときに虹彩の第２の像を得るのが良い。虹彩の第１のカメラ画像を患者の虹彩の第２のカメラ画像に重ね合わせるのが良く、それにより本明細書において説明する眼の回転ねじり角を求めることができる。多くの実施形態で、眼の第１の非接触像は、眼の角膜が拡大してカメラで見える虹彩の虚像を歪曲させている場合のある虹彩の像を含み、眼の第２の接触像は、患者インターフェースが眼に接触したときに測定される眼の像を含む。第１の像と第２の像を、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で重ね合わせることができ、プロセッサは、アルゴリズム、例えばイメージマッチングアルゴリズム又はパターン認識アルゴリズムのうちの１つ又は２つ以上、の命令により眼の回転ねじり角を求めるための命令を含む状態で構成されるのが良い。アルゴリズムの命令を含むプロセッサは、本明細書において説明する眼の軸線に対する第１の像のあるパターンを識別すると共に第２の像中における当該パターンの所在位置を識別して、例えば眼の回転ねじり角を求めるよう構成されるのが良い。

多くの実施形態で、全厚さ角膜プロフィールマップを通る光線追跡を用いると、角膜のディストーション、例えば角膜前面及び角膜後面のディストーションのうちの１つ又は２つ以上、を補正することができる。例えば、眼がドッキングされて患者インターフェースの流体が眼に接触すると、眼の後面のディストーションは、角膜を通って進む光線に影響を及ぼす場合があり、角膜の後面の後方に位置する組織構造の像のディストーションは、光線追跡に応じて補正することができる。光線追跡は、当業者により、スネルの法則並びに角膜及び接触物質、例えば空気、インターフェース流体、又は眼房水、の屈折率を用いて実施できる。変形例として又は組み合わせ例として、角膜前面のディストーション及び角膜を介して測定された像の対応のディストーションは、例えば角膜が空気に対して露出されたときに光線追跡により補正することができる。角膜前面のディストーションは、光線追跡により、後面と同様なやり方で補正することができるが、実施形態と関連した作業によれば、流体が患者インターフェースと接触すると共に角膜とほぼ同じ屈折率を有する場合、患者インターフェースへの眼の結合により、角膜前面のディストーションの影響を減少させることができる、ということが示唆される。本明細書において開示する教示に基づき、当業者であれば、角膜ディストーションに関連付けられた眼の像のディストーションを、例えば本明細書において説明する光線追跡及び角膜プロフィールマップにより、求めて補正することができる。

多くの実施形態で、第１の像又は第２の像のうちの１つ又は２つ以上が、第１の像又は第２の像のうちの１つ又は２つ以上のディストーションに応じて調節される。このディストーションは、患者インターフェース中への粘性流体の屈折率に関連付けることができ、この屈折率は、眼の像の光学的性質、又は光学送り出しシステムのディストーション、及びこれらの組み合わせ、に影響を及ぼす。多くの実施形態で、角膜のディストーションを、角膜の厚さプロフィール及び補正された角膜の厚さプロフィールによりもたらされる像の収差に応じて、求めることができる。

図６Ａ１は、図６Ａの座標系及び画像に関する角膜４３Ｃの角膜プロフィールデータ６１０Ａを示している。角膜プロフィールデータ６１０Ａは、図６Ａの場合と同様に患者インターフェースが眼から離れて位置した状態で撮られたトモグラフィーシステムからの複数の角膜プロフィールを含む。複数の角膜プロフィールは、第１の角膜プロフィール６１２Ａ、第２の角膜プロフィール６１４Ａ及び第３の角膜プロフィール６１６Ａを含む。追加の角膜プロフィールを撮ることができる。角膜プロフィールは、例えばある平面に沿うトモグラフィー走査及び角膜表面の検出により得ることができる。角膜表面は、例えば本明細書において説明する多項式を用いて、本明細書において説明するようにフィッティングすることができる。フィッティングされた角膜表面を用いると、本明細書において説明しているような角膜トポグラフィー及び治療パラメータを求めることができる。角膜プロフィールデータは、例えば座標系６００Ａを含むのが良い。

図６Ｂは、眼４３の眼像６０１Ｂ上に重ね合わされた歪曲状態の座標系６００Ｂを示している。眼４３の像６０１Ａは、強膜４３ＳＣ、角膜縁４３ＬＩ、虹彩４３Ｉ、及び瞳孔４３ＰＵを含む種々の解剖学的特徴を示している。多くの実施形態で、この像６０１Ｂは、レーザ眼手術システム２の視覚的イメージングシステムにより眼から撮られる。この像６０１Ｂは、眼４３の前面がレーザ眼手術システム２の吸引リングに結合されて当該前面が空気に露出されたときに撮られる。吸引リングは、その上に配置された眼４３の組織構造を歪曲する場合がある。歪曲状態の座標系６００Ｂに対する眼の種々の組織構造、例えば虹彩の１つ又は２つ以上の構造、の所在位置は、このディストーションを考慮に入れるために、像６０１Ａ中の座標系６００Ａ内のこれらのそれぞれの場所にマッピングされるのが良い。

図６Ｃは、眼４３の眼像６０１Ｃ上に重ね合わされた歪曲状態の座標系６００Ｃを示している。眼４３の像６０１Ｃは、強膜４３ＳＣ、角膜縁４３ＬＩ、虹彩４３Ｉ、及び瞳孔４３ＰＵを含む種々の解剖学的特徴を示している。多くの実施形態で、この像６０１Ｃは、レーザ眼手術システム２の視覚的イメージングシステムにより眼から撮られる。この像６０１Ｃは、眼４３の前面がレーザ眼手術システム２の吸引リングに結合されて当該吸引リングが液体、例えば生理的食塩水又は粘弾性物質、で満たされたときに撮られる。吸引リングとインターフェースすることに起因して生じるディストーションに加えて、液体の屈折特性も又、眼ＥＹの前面から反射して戻る光を歪曲する場合がある。歪曲状態の座標系６００Ｃに対する眼の種々の組織構造、例えば虹彩の１つ又は２つ以上の構造、の所在位置は、これらディストーションを考慮に入れるために、像６０１Ａ中の座標系６００Ａ内のこれらのそれぞれの場所にマッピングされる。変形例として又は組み合わせ例として、これら構造は、眼座標基準系１５０にマッピングされることができる。

図６Ｃ１は、図６Ｃの座標系及び像に関する角膜４３ＣＯの角膜プロフィールデータ６１０Ｃを示している。角膜プロフィールデータ６１０Ｃは、角膜プロフィールデータ６１０Ａのマッピングを有するのが良く、又は第２の組をなす同様な測定値に基づくのが良い。角膜プロフィールデータ６１０Ｃは、図６Ａの場合のように患者インターフェースが眼から離れて位置した状態で撮られたトモグラフィーシステムからの複数の角膜プロフィールを含む。複数の角膜プロフィールは、第１の角膜プロフィール６１２Ｃ、第２の角膜プロフィール６１４Ｃ及び第３の角膜プロフィール６１６Ｃを含む。追加の角膜プロフィールを撮ることができる。角膜プロフィールは、例えばある平面に沿うトモグラフィー走査及び角膜表面の検出により得ることができる。角膜表面は、例えば本明細書において説明する多項式を用いて、本明細書において説明するようにフィッティングすることができる。角膜プロフィールデータ６１０Ｃは、重ね合わされた状態の座標系６００Ｃを含むのが良い。座標系６００Ｃの角膜プロフィールデータ６１０Ｃは、例えば本明細書において説明するように眼座標基準系１５０にマッピングされるのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、角膜プロフィールデータ６１０Ｃは、例えば治療が眼に結合された患者インターフェースに基づいてマッピングされたとき、本明細書で説明するような眼座標基準系１５０を含むのが良い。

多くの実施形態で、非歪曲状態の像６０１Ａが改変されて、像６０１Ｂ又は６０１Ｃの場合のディストーションとほぼ同じディストーションを有する歪曲状態の第１の像を提供する。次に、歪曲状態の像６０１Ａは、レーザ眼手術システム２又は２Ａのディスプレイ５６Ａ又は他のディスプレイ上に表示されるのが良い。レーザ眼手術システム２又は２Ａのユーザは、ディスプレイ５６Ａ又は他のディスプレイ上の歪曲状態の像６０１Ａの所在位置又は角度のうちの１つ又は２つ以上を調節することができる。次に、切断レーザサブシステム４４からの複数のレーザビームパルスの所在位置が、ディスプレイ５６Ａ又は他のディスプレイ上の第１の歪曲状態の像６０１Ａの所在位置又は角度に応じて調節され得る。幾つかの実施形態で、歪曲状態の第１の像６０１Ａがディスプレイ５６Ａ又は他のディスプレイ上の歪曲状態の像６０１Ｂ又は６０１Ｃ上に重ね合わされて、治療のための眼の位置及び角度を求める。レーザ眼手術システム２又は２Ａのプロセッサが、ユーザ入力に応じて、ディスプレイ上の歪曲状態の第１の像６０１Ａの位置及び角度を求めて、切断レーザサブシステム４４からの複数のレーザビームパルスの所在位置を調節することができる。

図６Ａ２は、図６Ａ及び図６Ａ１の座標系及び像に関する角膜厚さプロフィールデータを示している。角膜プロフィールデータ６１０Ａは、図６Ａの場合と同様に患者インターフェースが眼から離れて位置した状態で撮られたトモグラフィーシステムからの複数の角膜厚さプロフィールを含む。複数の角膜プロフィールは、第１の角膜厚さプロフィール６１７Ａ、第２の角膜厚さプロフィール６１８Ａ及び第３の角膜厚さプロフィール６１９Ａを含む。追加の角膜プロフィールを撮ることができる。

厚さプロフィールの各々は、例えば前面プロフィールと後面プロフィールとの差を含む場合がある。第１の角膜厚さプロフィール６１７Ａは、第１の前面プロフィール６１２Ａと第１の後面プロフィール６１１Ａとの差を含む場合がある。第２の角膜厚さプロフィール６１８Ａは、第２の前面プロフィール６１４Ａと第２の後面プロフィール６１３Ａとの差を含む場合がある。第３の角膜厚さプロフィール６１９Ａは、第３の前面プロフィール６１６Ａと第３の後面プロフィール６１５Ａとの差を含む場合がある。追加の角膜厚さプロフィールをとることができる。

座標系６００Ａの角膜厚さプロフィールの各々は、物理的眼座標基準系１５０にマッピングされることができる。

図６Ｃ２は、図６Ｃ及び図６Ｃ１の座標系及び像に関する角膜厚さプロフィールデータを示している。角膜プロフィールデータ６１０Ａは、図６Ｃの場合と同様に患者インターフェースが眼から離れて位置した状態で撮られたトモグラフィーシステムからの複数の角膜厚さプロフィールを含む。複数の角膜プロフィールは、第１の角膜厚さプロフィール６１７Ｃ、第２の角膜厚さプロフィール６１８Ｃ及び第３の角膜厚さプロフィール６１９Ｃを含む。追加の角膜厚さプロフィールを撮ることができる。

厚さプロフィールの各々は、例えば前面プロフィールと後面プロフィールとの差を含む場合がある。第１の角膜厚さプロフィール６１７Ｃは、第１の前面プロフィール６１２Ｃと第１の後面プロフィール６１１Ｃとの差を含む場合がある。第２の角膜厚さプロフィール６１８Ｃは、第２の前面プロフィール６１４Ｃと第２の後面プロフィール６１３Ｃとの差を含む場合がある。第３の角膜厚さプロフィール６１９Ｃは、第３の前面プロフィール６１６Ｃと第３の後面プロフィール６１５Ｃとの差を含む場合がある。追加の角膜厚さプロフィールをとることができる。

座標系６００Ｃの角膜厚さプロフィールの各々は、物理的眼座標基準系１５０にマッピングされることができる。

図６Ａ３は、図６Ａ、図６Ａ１及び図６Ａ２の座標系及び像に関する角膜厚さプロフィールマップ６２０Ａを示している。厚さプロフィールマップは、一般に、角膜の３次元厚さプロフィールデータの表示を含み、角膜の３次元厚さデータを含むのが良い。例えば、厚さプロフィールデータは、角膜の厚さが当該アレイの各２次元所在位置に関して記憶された２次元アレイを含むのが良い。

角膜厚さプロフィールマップ６２０Ａは、例えば第１の角膜厚さプロフィール６１７Ａ、第２の角膜厚さプロフィール６１８Ａ及び第３の角膜厚さプロフィール６１９Ａに基づいて決定することができる。角膜厚さプロフィールマップ６２０Ａは、瞳孔４３ＰＵ及び角膜縁４３ＬＩに対して示されるのが良い。角膜厚さプロフィールマップ６２０Ａは、多くの公知のフォーマットのうちの１つ又は２つ以上のフォーマットで、例えば厚さの色コーディング又は等深線（深さを等高線の形態で示した線）により、ユーザに表示することができる。等深線は、第１の等深線６２２Ａ及び第２の等深線６２４Ａを含むのが良い。角膜厚さプロフィールデータを例えば本明細書において説明している多項式により本明細書において説明するようにフィッティングして、角膜厚さプロフィールマップ６２０Ａを提供するのが良い。マップは、座標系６００Ａに対して得ることができ、そして例えば眼座標基準系１５０にマッピングすることができる。

図６Ｃ３は、図６Ｃ、図６Ｃ１、図６Ｃ２の座標系及び像に関する角膜厚さプロフィールマップ６２０Ｃを示している。角膜厚さプロフィールマップ６２０Ｃは、例えば第１の角膜厚さプロフィール６１７Ｃ、第２の角膜厚さプロフィール６１８Ｃ及び第３の角膜厚さプロフィール６１９Ｃに基づいて決定することができる。角膜厚さプロフィールマップ６２０Ｃは、瞳孔４３ＰＵ及び角膜縁４３ＬＩに対して示されるのが良い。角膜厚さプロフィールマップ６２０Ｃは、多くの公知のフォーマットのうちの１つ又は２つ以上のフォーマットで、例えば厚さの色コーディング又は等深線により、ユーザに表示することができる。等深線は、第１の等深線６２２Ｃ及び第２の等深線６２４Ｃを含むのが良い。角膜厚さプロフィールデータを例えば本明細書において説明している多項式により本明細書において説明するようにフィッティングして、角膜厚さプロフィールマップ６２０Ｃを提供するのが良い。マップは、座標系６００Ｃに対して得ることができ、そして例えば眼座標基準系１５０にマッピングすることができる。

本発明の実施形態に関する作業の示唆するところによれば、本明細書において開示する角膜厚さプロフィールマップ及びデータは、吸引リングが眼上に配置されたときの機械的変形に対して耐性があり、かかる角膜厚さプロフィールマップ及びデータを用いると、例えば回転ねじれ軸線回りに眼を位置合わせすることができる。角膜厚さプロフィールマップは、先の屈折異常手術が施された眼、例えばＬＡＳＩＫ若しくはＰＲＫ又は他の屈折異常手術を受けた眼、を位置合わせするのに特に好適であるといって良い。

図７Ａ及び図７Ｂは、眼が固視標的を観察すると共にこの眼を患者インターフェースとの接触に先立ってイメージングシステム６４６により測定する場合の眼４３の複数の軸の側面図である。イメージングシステム６４６を用いると、眼の１つ又は２つ以上の光学構造を測定することができ、レーザシステムのプロセッサを用いると、１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置に応じて切開創の形成場所を決定することができる。イメージングシステム６４６は、本明細書において説明するレンジングサブシステム４６の１つ又は２つ以上のコンポーネントを含むのが良く、アラインメント組立体は、本明細書において説明する誘導システム４８の１つ又は２つ以上のコンポーネント、例えばレンジングサブシステム４６のＯＣＴシステム及びアラインメント誘導サブシステム４８のビデオカメラを含むのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、イメージングシステム６４６は、本明細書で説明する別個の診断システム６４８の１つ又は２つ以上のコンポーネントを含むのが良い。イメージングシステム６４６は、レーザシステム２上に配置されても良く、或いは、別個独立の補助診断システム６４８を含んでも良く、或いは例えばこれらの組み合わせであっても良い。

イメージングシステム６４６は、本明細書において説明するように、例えば患者が固視灯１１９を観察した状態で眼の１つ又は２つ以上の軸に位置合わせされるのが良い。多くの実施形態で、患者は固視灯１１９を観察し、イメージングシステム６４６は本明細書において説明するように多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で眼に位置合わせされる。

イメージングシステム６４６は、測定値を得る際に患者が観察する本明細書において説明する固視灯１１９を含む。固視灯１１９により、患者は、眼の座標基準系１５０の軸をイメージングシステム６４６の座標系６５０の１つ又は２つ以上の基準軸に位置合わせするために固視することができる。イメージングシステム６４６は、測定システムの光軸に沿って延びる測定軸線６９９を含み、固視灯１１９は、測定軸線６９９に沿って配置されて眼を測定システムに位置合わせするのが良い。測定軸線６９９は、レーザシステム２が眼と患者インターフェースの接触に先立って眼の測定値を得るために用いられる場合、レーザシステム２の光学送り出しシステムの軸線９９を含むのが良い。イメージングシステム６４６の初期測定基準座標系６５０は、例えば第１の寸法方向６５２、第２の寸法方向６５４及び第３の寸法方向６５６を含む。座標系６５０の寸法方向は、例えば右手トリプル直交座標基準系を含むのが良い。第３の寸法方向６５６は、例えば測定システムの測定軸線６９９を含むのが良い。患者インターフェースが眼に接触する前の眼の初期測定のため、座標基準系は、本明細書において説明する眼座標基準系１５０を含むのが良い。眼が患者インターフェースに接触される時、レーザによる治療のための眼座標基準系１５０について、初期測定基準座標系６５０に対する回転又は並進のうちの１つ又は２つ以上を行うのが良い。

イメージングシステム６４６は、眼の１つ又は２つ以上の組織構造を画像化するセンサを含み、かかるイメージングシステムを用いると、本明細書において説明するように眼の１つ又は２つ以上の軸を求めることができる。イメージングシステム６４６は、本明細書において説明する眼の構造の１つ又は２つ以上、例えば、眼の角膜４３Ｃ、角膜の前面、角膜の後面、眼の虹彩４３Ｉ、眼の瞳孔４３ＰＵ、眼の生まれつき備わった瞳孔４３ＰＵＮ、眼の水晶体４３Ｌ、前水晶体嚢４３ＬＡＣ、後水晶体嚢４３ＬＰＣ、眼の入射瞳孔４３ＥＮＰ、眼の生まれつき備わった入射瞳孔、角膜の頂４３ＶＸのうちの１つ又は２つ以上、を画像化すると共にその輪郭を描くことができる。多くの実施形態で、角膜のトモグラフィーが角膜の表面トポグラフィー及び角膜のビデオカメラ画像と組み合わされて眼４３の１つ又は２つ以上の軸線を求める。

角膜の頂４３ＶＸは、眼の平面に実質的に垂直に延びる眼の光軸４３ＡＯに沿って配置された角膜の中央部分を含むのが良く、且つ、角膜の辺縁部に沿ってぐるりと延びる角膜縁の測定値に応じて求められる角膜の中心を含むのが良い。

イメージングシステム６４６を用いると、眼が患者インターフェースに接触したときの眼の１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置を求めるための、患者インターフェースに接触しないで眼が自然に固視するときの眼の１つ又は２つ以上の光学構造を求めることができる。多くの実施形態で、イメージングシステム６４６は、眼の光軸４３ＡＯ、角膜前面の曲率中心、角膜後面の曲率中心、水晶体嚢前面の曲率中心、又は水晶体嚢後面の曲率中心、のうちの１つ又は２つ以上を求めるために用いられる。眼の光軸は、角膜の前面の曲率中心から後水晶体嚢の後面の曲率中心まで延びる直線を含み得る。多くの実施形態で、それら曲率中心は、直線上には位置しない場合があり、レーザ眼手術システムのプロセッサは、当該光軸から角膜前面の曲率中心、角膜後面の曲率中心、水晶体嚢前面の曲率中心、及び水晶体嚢後面の曲率中心の各々までの距離を減少させる向き及び所在位置を有する光軸４３ＡＯを、例えばそれら曲率中心への当該光軸の最小自乗フィッティング（当てはめ）により求めるべく使用できる。

眼の曲率及び曲率中心を用いると、固視灯１１９が配置されている物点、患者が固視灯を観察しているときに窩の中心４３ＦＶが位置している画像点、眼の前結節点４３ＮＡ、後結節点４３ＮＰ、前主点４３ＡＰ、後主点４３ＰＰ、を含む眼の基点の所在位置を求めることができる。多くの実施形態に従って、眼のこれら基点のうちの１つ又は２つ以上を用いると、パルスレーザビームの切開創形成場所を決定することができ、これら基点及び対応の軸をディスプレイ上でユーザに示すことができ、それにより切開創上の場所を特定することができる。

眼の生まれつき備わった入射瞳孔４３ＥＮＰ又は生まれつき備わった出射瞳孔４３ＥＸＰのうちの１つ又は２つ以上を求めることができ、そしてこれを用いると、パルスレーザビームによる切開創の形成場所を決定することができる。眼の入射瞳孔４３ＥＮＰは、固視灯１１９から眼に入った光線により示される眼の瞳孔の虚像を含む。眼の生まれつき備わった出射瞳孔４３ＥＸＰは、窩から見られる水晶体４３Ｌにより形成される虹彩４３Ｉの像を含み得る。

図７Ｂを参照すると、眼の基点及び眼の軸線を形成する像が詳細に示されている。虹彩４３Ｉは、物理的瞳孔中心４３ＰＣ、光軸４３ＡＯに沿う入射瞳孔４３ＥＮＰの中心の所在位置、及び光軸４３ＡＯに沿う出射瞳孔４３ＥＸＰの中心の所在位置、に関連して見える（理解される）。視軸４３ＶＡは、第１の且つ前結節４３ＮＡが光軸４３ＡＯに沿う第２の且つ後結節４３ＮＰから離隔された状態で、固視灯から前結節４３ＮＡまで延びると共に後結節４３ＮＰから窩の中心まで延びる状態で示されている。視線４３ＬＯＳは、入射瞳孔の中心及び出射瞳孔の中心が光軸に沿って配置された状態で、固視灯１１９から入射瞳孔４３ＥＮＰの中心まで延びると共に出射瞳孔４３ＥＸＰの中心から窩の中心まで延びている状態で見られる。

イメージングシステム６４６又はレーザシステムのプロセッサ（及びこれらの組み合わせ）により識別でき求めることができる眼の軸線としては、固視軸４３ＦＡ、視軸４３ＶＡ、視線４３ＬＯＳ、瞳孔軸４３ＰＡ及び光軸４３ＡＯが挙げられる。

眼の固視軸４３ＦＡは、固視灯１１９から眼４３の回転中心を通って延びる軸を含むのが良い。

視線４３ＬＯＳは、患者が固視灯を見ているときに固視灯から入射瞳孔４３ＥＮＰの中心を通って延びる直線を含むのが良い。視線４３ＬＯＳは、患者が固視灯を見ているときに窩から眼の出射瞳孔まで延びる直線を更に含むのが良い。入射瞳孔４３ＥＮＰは、眼に入る固視灯からの光線が差し向けられる瞳孔の虚像を含み、かかる入射瞳孔は、本明細書において説明するアラインメント組立体４８のビデオカメラで画像化するのが良い。出射瞳孔４３ＥＸＰは、を含む。

瞳孔軸４３ＰＡは、角膜の表面に垂直であり且つ例えば瞳孔の中心を通る線を含むのが良い。

眼の視軸は、本明細書において説明する実施形態に従って眼の多くの軸のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。多くの実施形態で、視軸は、固視灯１１９から眼の前光学結節点４３ＮＡまで延びる軸線を含み、この場合、眼の前光学結節点４３ＮＡは、眼の光軸４３ＡＯに沿って位置する。眼の視軸は、光軸と当該視軸との間に角度α（アルファ）をなして眼の後結節点４３ＮＰから窩の中心ＦＶまで延び得る。

変形例として、眼の視軸は、患者が例えば固視灯を固視しているとき、視界の中点のところに位置する固視灯から瞳孔を通って窩４３の中心ＦＶまで延びる想像上の直線を含んでも良い。当業者であれば、本発明の教示に基づいて、視軸の想像上の直線を眼の前結節点と眼の後結節点との間で延びる線で近似させることができる、例えば眼の単一の「結節」点で近似され得る、ということを認識するであろう。例えば、眼は、グルストランドの縮小概略眼モデルにより、眼の単一の結節点を提供するための単一の屈折率を有するのが良い。しかしながら、本明細書において説明する多くの実施形態で、眼は、２つ又は３つ以上の屈折率、例えば３つ又は４つ以上の屈折率を含み、本明細書において説明する画像誘導治療は、眼の前結節点から固視標的まで延びると共に眼の後結節点から窩まで延びる眼の視軸の識別に応じて、ユーザに治療計画を提供する。

角度γ（ガンマ）が例えば光軸と固視軸との間に延びるのが良い。角度κ（カッパ）が例えば視軸４３ＶＡと瞳孔軸４３ＰＡとの間に延びるのが良い。変形例として、角度κ（カッパ）は、例えば瞳孔軸４３ＰＡと視線との間に延びるよう定められても良い。多くの実施形態で、瞳孔軸は、例えば角膜の表面に垂直で且つ瞳孔の中心を通る線から成る。

図７Ｃは、図７Ａ及び図７Ｂの場合と同様、眼４３の前方図である。この図は、図７Ａ及び図７Ｂの図に類似した眼の構造を示している。多くの実施形態で、図７Ａ及び図７Ｂの像は、トモグラフィーシステム、例えばＯＣＴシステムにより得られ、図７Ｃの像は、本明細書において説明するビデオカメラ、例えばアラインメントカメラ、により得られる。座標系６５０の寸法方向は、測定システム１５０の測定システムの各々について位置合わせされるのが良く、かかる寸法方向は、眼の測定軸を定めることができる。

眼の像は、本明細書において説明する眼の１本又は２本以上の治療軸並びに眼の構造及び光学組織表面を識別するために使用できる１つ又は２つ以上の構造を含むのが良い。かかる構造は、例えば眼の治療軸及びアラインメントを決定するために、本明細書において説明するトモグラフィーシステム又はトポグラフィーシステムのうちの１つ又は２つ以上からのデータと組み合わされるのが良い。眼の像の構造は、眼のマーカ、例えば保健医療提供者、例えば外科医又はオフサルミック技術者、により配置されたインキドット４３ＩＤ、の像を含むのが良い。かかるマーカの像は、眼のアラインメント、例えば本明細書において説明する眼の１本又は２本以上の光軸回りの眼の回転ねじりアラインメント、を得るために使用できる。インキドット４３ＩＤは、複数のインキドット、例えば瞳孔の複数の互いに反対側の側部に設けられた複数のインキドット、を含むのが良い。眼の像の構造は、眼のアラインメント、例えば本明細書において説明する眼の１本又は２本以上の軸回りの眼の回転ねじりアラインメント、を得るために使用できる血管４３ＢＶの像を含むのが良い。眼の構造の像は、眼のアラインメント、例えば本明細書において説明する眼の１本又は２本以上の軸回りの眼のねじりアラインメント、を得るために使用できる瞳孔の構造を含むのが良い。

眼は、１本又は２本以上の治療軸、例えば治療軸４３ＴＡを含むのが良く、治療軸４３ＴＡの所在位置は、治療対象の眼の層及び組織構造、例えば水晶体又は角膜、で決まる場合がある。治療軸４３ＴＡは、眼の収差の軸、例えば眼の乱視の軸又は眼の高次収差の軸、例えば眼のコーマ又はトレフォイル（矢状収差）の軸、を含むのが良い。治療軸４３ＴＡは、システムユーザ例えば外科医により識別されるのが良く、しかも本明細書において説明する光軸のうちの１つ又は２つ以上、例えば角膜の頂、眼の視線、眼の視軸、又は眼の前結節から延びる眼の視軸のうちの１つ又は２つ以上、に対応した中心を有するよう定められるのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、ユーザにより識別（特定）される軸は、眼の治療の形式に関して異なる場合がある。例えば、弧状切開創、例えば角膜縁弛緩切開創の場合、治療軸は、視線若しくは角膜の頂又は本明細書において説明する他の軸を含むのが良い。眼内レンズが配置されるべき場合、治療軸は、例えば、現実の瞳孔の中心、視線中心、眼の前結節から延びる視軸又は本明細書において説明する他の軸の中心、を含むのが良い。単に一例を挙げると、実施形態によれば、治療軸４３ＴＡは、患者が灯１１９を固視して眼が例えば本明細書において説明するようにビデオカメラにより視認された時に入射瞳孔の中心に一致した視線４３ＬＯＳに関して示されている。

眼は、１またはそれ以上の基準マーカー軸または経線４３ＦＭＡを含み得て、当該基準マーカー軸または経線４３ＦＭの位置は、治療される眼の層及び組織構造、例えば水晶体や角膜、に依存し得る。基準マーカー軸４３ＦＭＡは、好適には、眼の乱視のような眼の収差の軸または経線、あるいは、眼のコーマ（ｃｏｍａ）やトレフォイル（ｔｒｅｆｏｉｌ）のような眼の高次の収差の軸または経線であり、治療軸４３ＴＡと同じであっても異なっていてもよい。基準マーカー軸４３ＦＭＡは、外科医のようなシステムユーザによって特定され得て、ここで説明されるような光軸の１またはそれ以上、例えば、角膜の頂点、眼の視線、眼の視軸、すなわち眼の前方節から延びる視軸、の１またはそれ以上、に対応する中心を有するように規定され得る。設置されるべき眼内レンズに関して、基準マーカー軸は、例えば、実際の瞳孔の中心、視線の中心、眼の前方節から延びる視軸の中心、またはここで説明される他の軸の中心、を含み得る。

本発明の一つの特徴は、特定及びアラインメントを含む目的で、患者の眼内に基準マーク切開を生成することである。基準マーク切開という表現において、「切開」とは、十分なエネルギーのレーザ光ビームを用いた目標組織の光学破壊であって、当該組織または当該組織の周辺環境の観察可能な光学破壊を引き起こすもの、として理解されるべきである。好適には、光学破壊は、眼に対して視認可能であるか、拡大下での眼に対して視認可能である。基準マーク切開は、様々な内部解剖構造を含む眼上の様々な場所に生成され得る。例えば、図１５Ａ１は、基準マーク５００ａを有する眼ＥＹの正面図である。図１５Ａ１及び図１５Ａ２に示すように、Ｘ形状を有する基準マーク５００ａが、角膜ＣＯの周辺上に生成されている。

図１５Ｂ１及び図１５Ｂ２は、それぞれ、角膜縁Ｌ１に生成されたＸ形状の基準マーク切開５００ａを有する眼ＥＹの正面図及び側面図である。

図１５Ｃ１及び図１５Ｃ２は、それぞれ、強膜ＳＣに生成されたＸ形状の基準マーク切開５００ａを有する眼ＥＹの正面図及び側面図である。

図１５Ａ１乃至図１５Ｃ２は、瞳孔ＰＵ及び水晶体ＬＥを含む、基準マーク切開５００ａの近傍の眼ＥＹの他の解剖学的特徴をも示している。

多くの実施形態において、眼は、ディスプレイのようなユーザインターフェースの助け無しで外科医や他のユーザが視覚的に特定することを希望し得る、例えば険しい経線（ｍｅｒｉｄｉａｎ）のような経線を含み得る。眼の選択された経線は、図１４Ａ乃至図１４Ｄに図示されるように、角膜内の眼の周辺上において、基準マーク切開によってマーキングされ得る。図１４Ａ乃至図１４Ｄにおいて、軸の中心は、瞳孔の中心である。基準マーク切開は、好適には、選択された軸、経線または構造の視認可能なマークを提供する。これにより、視覚的調査によってその位置及び方向が正確に判定され得る。ここで、視覚的調査とは、マイクロスコープによる視覚的調査を含む。

基準マーク切開は、乱視軸に沿って設けられる基準マーク切開を含み、険しい経線を含むが、好適には、選択された軸に沿って眼の周囲上に配置され、瞳孔、角膜縁、虹彩またはスキャンされた水晶体嚢の１つの上にセンタリングされた角膜内の２つの小さい放射状の切開を含む。あるいは、基準マーク切開は、角膜縁内に設けられ得る。基準マークは、好適には、軸の中心Ｃ１回り１８０°に配置され、より好適には、直径方向に対向するように配置される。図１４Ａに示すように、基準マーク切開は、中心Ｃ１を通る水平線Ｌ１と、光学領域ＯＺによって規定された内径と厚み長さＴ１とを有する水平リングＲ１と、の交線及び幅Ｗ１によって規定された２つの線分要素として生成され得る。これら２つの線分要素は、角膜内に置かれるべき基準マークのｘｙ突出部である長さ（ミクロン単位）を有し、好適には、基質内にある。基準マーク切開４３ＦＭＩの３次元図が、図１４Ｂに示されており、角膜の前方面４３ＣＡＳ及び後方面４３ＣＰＳの間で、図１４Ｂに示されている。基質内に基準マーク切開４３ＦＭＩを形成するための典型的なレーザパルス治療パターンもまた、図示されている。当業者に知られているように、角膜の基質は、相対的に厚く透明な角膜の中間層であり、低密度に分散され相互連絡された角膜実質細胞に沿って規則的に配置されたコラーゲンＩ繊維からなる。基質内の基準マーク切開の深さは、好適には、角膜の前方面から１５０〜２００ミクロンであり、後方角膜面から１００〜２５０ミクロンである。

図１４Ｃは、本発明の基準マーク切開の一例を示している。図１４Ｃに示すように、基準マーク４３ＦＭＩは、眼の前方図に基づいて径方向に設けられ、眼の光学領域の外側に設けられている。当業者は、眼の組織に関する設置場所に依存して光学領域を特定し得る。基質内切開の場合、光学領域は、眼の中心から切開創が延長される場合に角膜前方と交差する地点までの径の２倍である。図１４Ｃの実施形態では、眼が前方に見られる時、角膜と重複する基準マークの部位が存在しない。選択された軸または経線に沿った切開創の長さは、当該切開創が角膜の光学特性を変えないように設定されている。好適には、切開の長さは５ｍｍ未満であり、好適には２．５ｍｍ未満であり、より好適には１．５ｍｍ未満である。切開創の幅は、好適には２．５ｍｍ未満であり、より好適には１．５ｍｍ未満である。好適には、切開創の幅は、長さよりも小さい。１．５ｍｍ以下の切開長さが、迅速に治癒して好適な誤差マージンを伴って光学特性を変更しないという光学的に視認可能な切開を提供する、ということが見出された。基準マーク切開を生成する際に用いられるパルスエネルギーは、一般に、嚢切開、角膜縁弛緩切開、及び水晶体破砕のために用いられるよりも小さく、好適には、３マイクロジュールと１０マイクロジュールの間（両端を含む）、より好適には４マイクロジュールと６マイクロジュールの間（両端を含む）である。パルスのデフォルトエネルギーを４．５マイクロジュールと５．５マイクロジュールとの間（両端を含む）に設定することが有利であり得る。図１４Ｄは、治療後１時間でも明瞭に視認可能であることを示す、豚の眼の基準マークを図示している。

基準マーク切開は、好適には線分要素の形状であるが、他の形状も利用され得る。図１６は、多くの実施形態による、基準マーク切開の様々な形状の例を示す。これらの基準マークは、ここで説明されるレーザ眼手術システム２のレーザサブシステム４４を用いて眼ＥＹ上に切断され得る。基準マーク５００ａは、Ｘ形状であり得る。基準マーク５００ｂは、十字形状であり得る。基準マーク５００ｃは、円形ドットの形態であり得る。基準マーク５００ｄは、円の形状であり得る。基準マーク５００ｅは、線分要素の形状であり得る。基準マーク５００ｆは、中実三角形の形状であり得る。基準マーク５００ｇは、中空三角形の形状であり得る。基準マーク５００ｈは、中実正方形の形状であり得る。基準マーク５００ｉは、中空正方形の形状であり得る。基準マーク５００ｊは、中実シェブロン形の形状であり得る。基準マーク５００ｋは、中空シェブロン形の形状であり得る。基準マーク５００ｌは、中実台形の形状であり得る。基準マーク５００ｍは、中空台形の形状であり得る。基準マーク５００ｎは、中実長方形の形状であり得る。基準マーク５００ｏは、中空長方形形状であり得る。基準マーク５００ｐは、中実菱形の形状であり得る。基準マーク５００ｑは、中空菱形の形状であり得る。基準マーク５００ｒは、中実正五角形の形状であり得る。基準マーク５００ｓは、中空正五角形の形状であり得る。基準マーク５００ｔは、中実五点星形の形状であり得る。基準マーク５００ｕは、中空五点星形の形状であり得る。基準マーク５００ｖは、中実楕円形の形状であり得る。基準マーク５００ｗは、中空楕円形の形状であり得る。基準マーク５００ｘは、中実六点星形の形状であり得る。基準マーク５００ｙは、中空六点星形の形状であり得る。基準マーク５００ｚは、Ｔ形状であり得る。

乱視の眼において、外科医または他のユーザは、白内障手術の間に、眼内での円環状のＩＯＬのアライメントのために、乱視の眼の最も険しい経線を視覚化することを希望し得る。従って、外科医は、角膜の最も険しい経線に沿って基準マークを設けることを選択し得る。最も険しい経線は、角膜トポグラファーによって特定され得る。険しい軸に沿って配置された径方向の基準マーク切開が、ここでは円環状の基準マーク切開として言及される。円環状の基準マーク切開を設けることは、白内障手術の間に、治療する外科医が円環状のＩＯＬを眼の険しい軸と整列させることを許容する。険しい経線に沿って基準マークを設けることは好適であるが、角膜基質内の眼の周辺上でマーキング可能である任意の経線または軸が、選択され得る。

像７Ａ〜７Ｃの各々は、また、例えば本明細書において説明する眼の１本又は２本以上のユーザにより識別された軸に対する切開創の形成場所を計画するために、本明細書において説明するディスプレイ上でユーザに示されるのが良い。

図７Ｄ及び図７Ｅは、治療のために患者インターフェースに結合された図７Ａ〜図７Ｃの場合と同様な眼を示しており、この場合、眼は、本明細書において説明している測定システムの３つの軸線のうちの１つ又は２つ以上に対して回転又は並進の１つ又は２つ以上が行われている。眼の初期測定のための眼の軸線に沿う寸法方向、例えば寸法方向６５２、寸法方向６５４及び寸法方向６５６を有する眼対応座標系６５０の構造は、眼４３の座標基準系１５０に対して回転又は並進が行われている。座標基準系１５０は、眼が患者インターフェースに結合され、例えば、本明細書において説明しているように患者インターフェースに接触したときの座標基準系を含むのが良い。第１の寸法方向６５２、第２の寸法方向６５４、第３の寸法方向６５６を含む初期測定座標基準系６５０は、患者インターフェースが眼に結合され、本明細書で説明しているように眼に接触したとき、眼座標基準系１５０に対して回転及び並進が行われた状態で示されている。

図７Ｄを参照すると、眼の光軸４３ＡＯが、患者インターフェースの光学送り出しシステム及びレーザシステムの軸線９９から遠ざかって延びるように位置合わせされるのが良い。光学送り出しシステムの軸線９９への眼の軸線の位置合わせは、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で決定できる。

外科医は、多くのステップのうちの１つ又は２つ以上を実施して、眼４３を本明細書において説明しているようにレーザシステムの患者インターフェースの光学送り出しシステムの軸線９９に位置合わせするのが良い。多くの実施形態で、光学送り出しシステムの軸線９９は、ディスプレイ上に例えばレチクルで示され、ディスプレイ上のレチクルは、眼を光学送り出しシステムの軸線９９に位置合わせするために用いられる。ディスプレイ上に示されたレチクルは、眼が患者インターフェースに接触したときに眼座標基準系１５０の寸法１５２，１５４，１５６に対応するのが良い。例えば、患者は、本明細書において説明している眼の１つ又は２つ以上の構造、例えば眼の角膜縁、と位置合わせされた固視灯１１９及びレーザシステムを見るよう求められる場合がある。変形例として又は組み合わせ例として、軸線９９は、例えば角膜の頂と位置合わせされても良い。多くの実施形態で、外科医は、軸線９９を例えば角膜の前面から反射された光の中心と位置合わせすることができる。変形例として又は組み合わせ例として、システムの軸線９９は、患者が固視灯を見たときにディスプレイ上に示されても良く、接触前からの頂４３ＶＸの所在位置が、ディスプレイ上に示されても良い。

再び図７Ｄ及び図７Ｅを参照すると、眼４３の構造は、眼が患者インターフェースに接触する前の測定値及び眼が患者インターフェースに接触した状態における測定値が得られるよう回転及び並進が行われた状態で示されている。インキドット４３ＩＤは、患者インターフェースが眼に接触する前の所在位置に対して回転及び並進が行われた状態で示されている。血管４３ＢＶは、眼を患者インターフェースに接触する前の所在位置に対して回転及び並進が行われた状態で示されている。治療軸線４３ＴＡは、患者インターフェースが眼に接触する前に突き止められた所在位置に対して回転及び並進が行われた状態で示されている。図７Ｄ及び図７Ｅには図示されていないが、基準マーカー軸４３ＦＭＡは、治療軸４３ＴＡと同様に回転または平行移動され得る、ということが理解される。

眼の組織構造のうちの１つ又は２つ以上は、眼が患者インターフェースに接触したときに変化する場合がある。手術により、眼は、生まれつき備わった瞳孔４３ＰＵＮに対して偏心的に拡張する場合のある拡張状態の瞳孔４３ＰＵＤを含む場合がある。水晶体嚢切開創４３ＣＸの形成場所が、例えば眼の生まれつき備わった瞳孔に基づいて決定することができる。多くの実施形態で、水晶体嚢切開創は、例えば、眼を患者インターフェースに接触させる前の初期像から求められた生まれつき備わっている視線４３ＬＯＳＮ上に心合わせされる。変形例として又は組み合わせ例として、本明細書において説明しているように、眼の前結節点から延びる眼の視軸４３ＶＡ上に水晶体嚢切開創が心合わせされても良い。眼への接触無しで突き止められた角膜の頂４３ＶＸの所在位置は、例えば患者インターフェースが角膜を歪曲したときに当該角膜の頂の所在位置が変化する場合があるので、ディスプレイ上に示されるのが良い。

角膜縁弛緩切開創４３ＬＲＩの所在位置は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で求めることができ、例えば眼への接触前に突き止められた視線４３ＬＯＳに対応した生まれつき備わっている視線４３ＬＯＳＮ上に心合わせされるのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、角膜縁弛緩切開創の所在位置は、患者インターフェースが角膜に接触する前に突き止められた角膜の頂４３ＶＸ上に心合わせされても良く、そして患者インターフェースが角膜に接触する前の角膜頂４３ＶＸの所在位置は、例えば角膜縁弛緩切開創４３ＬＲＩを心合わせするための基準点として用いることができるよう、ユーザに表示されても良い。

基準マークは、円環状の基準マークを含むが、多くの態様の１またはそれ以上でセンタリングされ得て、瞳孔、角膜縁、虹彩、スキャンされた水晶体嚢、眼と接触する前に決定される視線４３ＬＯＳに対応する自然視線４３ＬＯＳＮ、上にセンタリングされ得る。代替的に、あるいは、組合せて、円環状の基準マークの位置は、患者インターフェースが角膜と接触する前に決定される角膜の頂点４３ＶＸ上にセンタリングされ得て、患者インターフェースが角膜と接触する前の角膜の頂点４３ＶＸの位置は、例えば円環状の基準マークをセンタリングするための参照点として利用するべくユーザに表示され得る。

初期測定軸線及びレーザシステムの軸線９９に対する眼の運動に応じて、眼の治療軸４３ＴＡは、レーザシステムに結合された眼の座標基準系１５０に対して回転した状態にあると理解できる。

図７Ｆは、眼が患者インターフェースに接触したときの眼座標基準系１５０に対する測定座標基準系６５０の回転及び並進状態を示しており、この場合、患者インターフェースへの接触に先立つ測定システム６５０の回転及び並進が、患者インターフェースが眼に接触したときの座標基準系１５０に対する眼の回転及び並進に対応している。眼の生まれつき備わった瞳孔及び視力について求められた眼の組織構造のうちの１つ又は２つ以上の回転及び並進は、それに応じて行われるのが良く、外科医が眼の治療（軸）を決定するためにディスプレイ上に提供されるのが良い。患者インターフェースとの結合に先立つ眼の測定により突き止められた眼の組織構造の所在位置及び向きは、座標系６５０から座標基準系１５０にマッピングされることができ、患者インターフェースに結合された眼の像と共にディスプレイ上に示され得る。これによりユーザは、眼が患者インターフェースに接触した状態で座標基準系１５０により治療（軸）を決定することができ、他方、患者インターフェース上の座標基準系６５０から生まれつき備わった視力のために用いられる眼の構造の所在位置を示すことができる。

図７Ｇは、眼の構造が視力に有用な眼の基点及び眼の軸線を含んだ状態での、図７Ａ及び図７Ｂの場合と同様の眼の光学的模式図である。多くの実施形態で、眼の光学的模式図中の１つ又は２つ以上の構造は、ディスプレイ上に投影されると共に、ディスプレイ上に示された眼の像と位置合わせされており、その目的は、ユーザが切開創及び眼の外科的治療を計画することにある。

多くの実施形態で、像７Ａ〜像７Ｇの各々の組織構造の１つ又は２つ以上は、本明細書において説明するように切開創の形成場所、例えば、眼の光軸に沿う眼の結節点、眼の視線、角膜の頂、及び眼の前結節点から延びる視軸の所在位置、を計画するためにディスプレイ上でユーザに示されるのが良い。例えば、眼に接触する前の測定値から突き止められた眼の光学的模式図中の１つ又は２つ以上の構造は、患者インターフェースが眼に接触したときに得られる眼の像と位置合わせされた状態でディスプレイ上に示されるのが良く、その目的は、外科医が、患者インターフェースが眼に接触した際に、患者インターフェースとの接触に先立って得られた測定値から求められる眼の１つ又は２つ以上の構造と位置合わせ状態で切開創の形成場所を決定することにある。変形例として又は組み合わせ例として、ディスプレイ上に示された眼の１つ又は２つ以上の光学構造は、例えば、患者インターフェースが眼に接触する前に得られた測定値から求められる１つ又は２つ以上の光学構造の所在位置との比較のために、患者インターフェースが眼に接触したときに得られる測定値に応じて求められても良い。

図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、ユーザインターフェースディスプレイの像を示しており、当該ユーザインターフェースディスプレイは、組織治療のレーザビームパルスを位置決めして眼を治療するようにするために眼の１つ又は２つ以上の光学構造を示すよう構成されている。ディスプレイ上に示されている眼の像は、例えば、眼の軸線方向像、眼の矢状方向像、又は眼の前面像のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。像の各々は、実施形態に従って、眼の１つ又は２つ以上の組織構造を示すための１つ又は２つ以上のマーカを含むのが良い。例えば、眼の１つ又は２つ以上の軸は、１つ又は２つ以上のマーカが眼の対応の１つ又は２つ以上の軸の所在位置を突き止めるために眼の像の場所のところでディスプレイ上に配置された状態で、示されるのが良い。多くの実施形態で、図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃの組織構造のうちの１つ又は２つ以上は、眼を患者インターフェースに結合する前に眼に対する眼の１つ又は２つ以上の組織構造の所在位置を示すために、対応のマークが眼の像上に配置された状態で、ディスプレイ上に示されるのが良い。

図８Ａは、眼が患者インターフェースに接触したときに本明細書において説明するトモグラフィー装置により得られた眼の像６８０を示している。像６８０は、散瞳眼４３Ｍの像を含むのが良い。散瞳眼４３Ｍは、眼を拡張して水晶体４３Ｌを視覚化すると共にレーザビーム及びトモグラフィービームによる水晶体嚢への接近を可能にするために散瞳物質、例えば毛様体筋麻痺薬、で処置された眼を含む場合がある。像６８０は、拡張状態の瞳孔中心４３ＰＵＤＣを有する拡張状態の瞳孔４３ＰＵＤを示していると言える。患者インターフェースに結合された角膜は、僅かに歪曲されることができ、その結果、角膜の頂が歪曲状態の頂４３ＶＸＤにシフトしている。像６８０は、散瞳物質で処置された眼の水晶体を示しているといえ、水晶体は、散瞳時前水晶体嚢４３ＬＡＣＭ及び散瞳時後水晶体嚢４３ＬＰＣＭを含み、この場合、散瞳時前水晶体嚢及び散瞳時後水晶体嚢は、例えば患者インターフェースが眼に接触する前に測定された前水晶体嚢４３ＬＡＣ及び後水晶体嚢４３ＬＰＣの所在位置に対して後方にシフトされることができる。

患者インターフェースに結合された眼４３は、マーカが眼の座標基準系１５０と位置合わせされた光学送り出しシステムの軸線９９を示した状態で表示され得る。ここで、軸線９９と座標基準系１５０は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で位置合わせすることができる。別のマーカを用いると、本明細書において説明する実施形態に従って、軸線及び基準系の中心の所在位置を指示することができる。眼のマーカは、眼の１つ又は２つ以上の軸が患者インターフェースの軸線９９から遠ざかるように回転した状態で示され得る。変形例として又は組み合わせ例として、眼の１本又は２本以上の軸は、患者インターフェースが眼に接触したときに患者インターフェースの軸線９９と位置合わせされても良い。眼４３は、拡張状態の瞳孔及びこれに対応した遠近のきかない水晶体を備えた状態で示されているが、眼は、例えば瞳孔の拡張なしで患者インターフェースに結合されても良い。

患者インターフェースが眼に接触する前に測定された眼の構造は、患者インターフェースが眼に接触したときに得られる眼の像６８０と共にディスプレイ上にマーカと共に示されるのが良く、その目的は、眼が患者インターフェースに接触したときにレーザによる切開創の形成場所を決定することにある。本明細書において説明する眼の基準構造の所在位置を測定することができ、例えば、接触測定値と非接触測定値との間の眼の回転又は並進のうちの１つ又は２つ以上を決定することができる。

患者インターフェースに接触する前の眼の１つ又は２つ以上の構造の所在位置は、ユーザが、眼が患者インターフェースに接触する前の１つ又は２つ以上の構造の所在位置に対して患者インターフェースに接触している眼についてレーザ切開創を位置決めするために、マーカが像６８０上に配置された状態でディスプレイ１２上に示されるのが良い。マーカが像６８０上に配置された状態でディスプレイ上に示される接触前インターフェース接触光学構造は、例えば、光軸４３ＡＯ、瞳孔軸４３ＰＡ、視線４３ＬＯＳ、視軸４３ＶＡ、固視軸４３ＦＡ、生まれつき備わった瞳孔４３ＰＵＮ、前主点４３ＡＰ、後主点４３ＰＰ、入射瞳孔４３ＥＮＰ、生まれつき備わった瞳孔中心４３ＰＵＣ、出射瞳孔４３ＥＸＰ、前結節点４３ＮＡ、又は後結節点４３ＮＰ、のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、ディスプレイ上に示される光学構造は、患者インターフェースが眼に接触したときの眼の光学構造の１つ又は２つ以上、例えば、像６８０の眼の光軸、拡張状態の瞳孔軸、拡張状態の瞳孔の視線、患者が固視灯１１９を見ているときの散瞳眼の視軸、固視軸、拡張状態の瞳孔４３ＰＵＤ、像６８０の拡張状態の眼の前主点、像６８０の拡張状態の眼の後主点、拡張状態の眼の入射瞳孔、拡張状態の瞳孔の瞳孔中心４３ＰＵＣＤ、散瞳状態の眼の出射瞳孔、散瞳状態の眼の前結節、又は散瞳状態の眼の後結節点のうちの１つ又は２つ以上、を含むのが良い。

眼の像６８０は、ユーザに対して示されるのが良く、ユーザは、眼の１本又は２本以上の軸を決定してこれを例えばユーザの好みに合わせて眼の像上に表示するのが良い。ディスプレイ及びプロセッサは、ユーザ入力を受け取るよう構成されるのが良く、ユーザは、本明細書において説明する眼の１本又は２本以上の軸を識別して、基準場所として用い、それにより水晶体嚢切開術を施す場所、例えば水晶体嚢切開創、及びレーザにより切開されるべき物体の体積を決めるのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、ユーザは、本明細書で説明する眼の角膜手術のために眼の１本又は２本以上の軸を識別しても良い。例えば、ユーザは、水晶体切開創を心合わせするための基準として用いるべく１本の軸を識別すると共に角膜屈折異常手技を心合わせするために別の軸を識別することができる。ただし、同一の軸を両方に用いることができる。

眼の切開創の形成場所は、少なくとも部分的に、例えば眼が患者インターフェースに接触する前の眼の光学構造の所在位置に応じて決定することができる。水晶体嚢切開創４３ＣＸの形成場所は、例えば眼の生まれつき備わった瞳孔４３ＰＵＮを示すマーカに対して決定することができる。水晶体嚢切開創４３ＣＸは、例えば視線４３ＬＯＳ、生まれつき備わった入射瞳孔４３ＥＮＰ、生まれつき備わった瞳孔の物理的中心４３ＰＣ、出射瞳孔の中心４３ＥＸＰ、生まれつき備わった光軸４３ＡＯ、又は視軸４３ＶＡのうちの１つ又は２つ以上の上に心合わせされるのが良い。図８Ａに示されているように、計画された水晶体嚢切開創は、マーカが眼の生まれつき備わった瞳孔４３ＰＵＮに対して心合わせされた状態で示される。

実施形態に関する作業の示唆するところによれば、眼内レンズを例えば眼の前結節から延びる視軸に沿って当該眼の前結節に対して位置決めすることにより、ＩＯＬを配置したときに眼に入る光線の偏向を減少させることができる。例えば、ＩＯＬは、実質的にＩＯＬの中心に対応した結節点を含むのが良く、それによりＩＯＬを眼の前結節点に対して心合わせしてＩＯＬが前結節点から延びる視軸と位置合わせされて、それにより眼の生まれつき備わった視軸を維持すると共に水晶体を交換したときの生まれつき備わった視軸の偏向を抑制することができる。多くの実施形態で、水晶体嚢切開創は、例えば後結節４３ＮＰから間隔を置いて位置する前結節４３ＮＡから延びる視軸４３ＶＡ上に心合わせされるのが良い。ディスプレイ及びプロセッサは、眼の像６８と位置合わせされたディスプレイ上の結節から延びる視軸４３ＶＡを示すよう構成されるのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、水晶体嚢内の構造を切開しても良く、それにより眼の視軸に対する水晶体の運動を抑制することができる。水晶体内で切開された構造は、例えばＩＯＬを定位置に保持するようＩＯＬの突出構造を受け入れるべく寸法決めされた切開創を含み得る。多くの実施形態で、これら突出部を受け入れるための構造の場所を指示するマーカが、ディスプレイ上に示される。

像６８０の眼の１つ又は２つ以上の構造を用いると、眼の切開創の所在位置を識別することができる。例えば、レーザは、定められた眼の切開創体積部４３ＶＲ及び切開創体積部プロフィール４３ＶＲＰから組織を除くよう構成されているのが良い。切開創体積部４３ＶＲ及び対応のプロフィール４３ＶＲＰは、本明細書において説明する眼の光学構造と共にディスプレイ上でユーザに示されるのが良い。切開創体積部４３ＶＲは、例えば体積光断片化に基づいてレーザにより切開されるべき組織の体積を定めることができる。切開創体積部プロフィール４３ＶＲＰは、例えば像６８０上に位置決めされたディスプレイ上に示されるのが良い。

角膜縁弛緩切開創４３ＬＲＩは、光軸４３ＡＯに沿って配置された角膜の生まれつき備わった頂４３ＶＸと位置合わせされた状態で示されているが、本明細書において説明する多くの所在位置のうちの１つ又は２つ以上を基準として用いて例えば角膜切開創を位置決めすることができる。角膜縁弛緩切開創４３ＬＲＩは、例えば眼の光軸４３ＡＯに沿って配置された中心を持つ弧状切開創を含むのが良い。２つの基準マーク切開４３ＦＭＩが、角膜４３Ｃの経線に沿って基質内に設けられて示されている。

眼は、角膜がインターフェースの中実構造から離れて位置した状態でインターフェースに結合されて示されているが、本明細書において説明する実施形態は、例えば患者インターフェースを圧平した状態で眼の角膜を扁平化して当該角膜をインターフェースに接触させるような患者インターフェースと組み合わされ得る。

図８Ｂは、アラインメントカメラで見える眼の前面から見た像６８２を示しており、眼の１つ又は２つ以上の組織構造が眼の位置合わせのためにディスプレイ上に示されており、例えば、１つ又は２つ以上の光学組織構造が角膜手術手技の位置合わせのためにディスプレイ上に示されている。像６８２は、例えば本明細書において説明する拡張状態の眼４３Ｄを示していると言える。眼の像６８０は、本明細書において説明する座標基準系の基準軸を備えた状態で示されるのが良い。光学送り出しシステムの軸線９９は、本明細書において説明するように患者インターフェースに接触した眼の眼座標基準系１５０と実質的に位置合わせされた状態で示されるのが良い。眼の像は、眼の拡張状態の瞳孔４３ＰＵＤを示していると言える。基準軸は、眼を例えば本明細書において説明する１つ又は２つ以上の角膜手術手技と眼を位置合わせするために、眼の角膜上の場所に示されるのが良い。生まれつき備わった眼の光学構造は、角膜の所在位置のところに示され、かかる光学構造は、眼を患者インターフェースに接触させる前に得られた測定値に応じて求められた１つ又は２つ以上の光学構造、例えば、角膜の頂４３ＶＸ、視線４３ＬＯＳ、及び視軸４３ＶＡのうちの１つ又は２つ以上、を含み得る。ディスプレイ上に示される場所は、眼が患者インターフェースに接触したときに得られる眼の測定値に応じて、回転又は並進のうちの１つ又は２つ以上が行われ得る。例えば、患者がインターフェースに接触する前に得られた基準軸は、本明細書において説明する眼の測定に応じて回転又は並進のうちの１つ又は２つ以上が行われた寸法方向６５４を含み得る。治療軸４３ＴＡは、ユーザが例えば眼の切開創を計画するためにディスプレイ上に示されているように、回転又は並進のうちの１つ又は２つ以上が行われ得る。測定軸は、例えば、光軸４３ＡＯに沿って延びる角膜の生まれつき備わった頂４３ＶＸ周りに回転されたディスプレイ上に示されている、本明細書において説明する１本又は２本以上の軸回りの回転又は並進のうちの１つ又は２つ以上が行われ得る。眼上に配置される場合のあるインキドット４３ＩＤは、例えばディスプレイ上に示された眼の像上に示されるのが良い。径方向の基準マーク切開４３ＦＭＩの計画位置が、表示され得る。

多くの実施形態で、像６８２は、ディスプレイ１２上に示されたアラインメントビデオカメラからのリアルタイムの像を有し、眼及び基準点の軸は、例えば、リアルタイムのディスプレイ上に投影される。

図８Ｃは、アラインメントカメラで見える眼の前面から見た像６８４を示しており、眼の１つ又は２つ以上の組織構造が眼の位置合わせのためにディスプレイ上に示されており、例えば、１つ又は２つ以上の光学組織構造が角膜手術手技の位置合わせのためにディスプレイ上に示されている。像６８４は、例えば像６８２の１つ又は２つ以上の構造を含むのが良い。像６８４は、拡張状態の瞳孔４３ＰＵＤ及び眼と位置合わせされた座標基準系１５０を示している。拡張状態の瞳孔中心４３ＰＵＤＣは、生まれつき備わった瞳孔４３ＰＵＮからオフセットしている場合がある。水晶体嚢切開創４３ＣＸは、例えば、生まれつき備わった瞳孔４３ＰＵＮ、視線４３ＬＯＳ、視軸４３ＶＡ、患者インターフェースの軸線９９、角膜縁４３ＬＩ、座標基準系１５０の寸法方向１５６、又は拡張状態の瞳孔中心４３ＰＵＤＣのうちの１つ又は２つ以上と位置合わせされ得る。多くの実施形態で、水晶体嚢切開創は、眼の生まれつき備わった瞳孔中心４３ＰＣと位置合わせされる。

図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃの像は、幾つかの実施形態による例を提供しているに過ぎず、これらの図は、追加の実施形態に従って多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で組み合わせ可能である。例えば、図８Ａ及び図８Ｂの像は、ディスプレイ上に単一の像を結ぶよう組み合わせ可能であり、組織構造を識別するために用いられるマーカは、例えば本明細書において説明するアラインメントビデオカメラからの生の像上に重ね合わせ可能である。多くの実施形態で、眼の基準場所のマーカは、ユーザが標的場所でのレーザビーム切開創の配置を確認するべくレーザビームが組織を切開するときに、ディスプレイ上に示される。

図９は、偏心した瞳孔４３ＰＵを備えた眼４３のトモグラフィー像及び眼の光軸４３ＡＯの決定（のやり方）を示している。眼の像は、患者インターフェースが眼に接触することなく得られた眼の像又は患者インターフェースが眼に接触した状態で測定された眼の像を有し得る。本明細書において説明する眼の構造の所在位置及びプロフィールは、眼のトモグラフィーデータから求めることができる。眼の１本又は２本以上の軸は、本明細書において説明するように眼の光軸４３ＡＯに対して決定可能である。多くの実施形態で、視軸は、トモグラフィーシステムの測定軸に実質的に平行に延び、視軸の所在位置は、本明細書において説明するように眼の前結節点から決定される。光軸４３ＡＯは、眼の水晶体の曲率中心を通って延びる。多くの実施形態で、眼の瞳孔４３ＰＵの中心４３ＰＵＣは、瞳孔を通って延びる光軸４３ＡＯから離れて配置されている。眼の光軸の所在位置は、眼の瞳孔が拡張しているときでも実質的に固定状態のままである。

図示の実施形態で、眼の光軸は、被検者の眼及び眼の組織の変化相互間のばらつきを許容するために眼の構造の正確な決定をもたらすよう定められるのが良い。被検者の眼の光軸は、例えば、瞳孔が収縮したり拡張したりしているとき及び水晶体の調節作用が変化しているときに正確に決定できる。例えば、図９に示されている実施形態は、正常な眼よりも光軸から更に約２．５倍の距離のところに位置する窩を示しており、瞳孔は、側頭方向に変位した状態で示されている。例えば、瞳孔の中心は、光軸から離れて鼻側に又は側頭側に変位され得て、光軸の所在位置は、光軸が曲率中心の所在位置に応じて決定された場合に実質的に固定状態のままである。多くの実施形態で、瞳孔軸は、入射瞳孔の中心及び角膜の曲率中心を通って延び、瞳孔軸は、例えば光軸の鼻側又は光軸の側頭側に配置され得る。

光軸の所在位置は、例えば、角膜前面４３ＣＡＳ、角膜後面４３ＣＰＳ、水晶体嚢前面４３ＬＡＣ、水晶体嚢後面４３ＬＰＣ、及びこれらの組み合わせのうちの１つ又は２つ以上の曲率中心の所在位置に応じて決定できる。角膜前面４３ＣＡＳは、曲率中心４３Ｃ１を有し、角膜後面４３ＣＰＳは、曲率中心４３Ｃ２を有する。水晶体嚢前面４３ＬＡＣは、曲率中心４３Ｃ３を有し、角膜前面４３ＣＡＳは、曲率中心４３Ｃ１を有する。曲率中心の各々は、眼座標基準系１５０に対する３次元空間内で決定でき、各曲率中心の所在位置は、眼の光軸を定めるために用いられる。眼の光軸は、曲率中心に対する眼の光軸の離隔距離を減少させるよう差し向けられると共に位置決めされるのが良い。例えば、光軸は、当該光軸から曲率中心までの距離を最小限に抑えるよう、最小自乗フィッティングで決定できる。多くの実施形態で、光軸は眼の曲率中心を通って延びる。

眼の光学表面の曲率中心は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で決定できる。例えば、各表面のトモグラフィーデータをフィッティングすると、曲率中心を決定することができ、曲率中心の各々の所在位置を決定することができる。多くの実施形態で、表面のうちの１つ又は２つ以上は、球面から逸脱し得るし、曲率中心は、表面の中心の最小自乗近似から決定され得る。変形例として又は組み合わせ例として、この表面は、楕円形又は他の表面にフィッティングすることができ、曲率中心は当該フィッティング表面から決定できる。例えば、フィッティング表面は、３次元楕円表面を含み得て、楕円の焦点の所在位置が楕円の中心を求めるために用いられる。眼の光学表面は、トーリック表面を含み得て、トーリック光学表面に対する表面フィッティングの部分の曲率中心が、眼の曲率中心の所在位置を求めるために用いられ得る。多くの実施形態で、眼の光学表面は、フーリエ変換、多項式、球面調和関数、テーラー多項式、ウェーブレット変換、又はゼルニケ多項式、のうちの１つ又は２つ以上でフィッティングされる。

多くの実施形態で、プロセッサは、眼の光学表面のプロフィールデータを、フーリエ変換、多項式、球面調和関数、テーラー多項式、ウェーブレット変換、又はゼルニケ多項式のうちの１つ又は２つ以上でフィッティングする命令を含む。眼の各フィッティングされた光学表面は、光学表面の曲率中心を定めるために使用されるのが良く、曲率中心は、眼の光軸を定めるために用いられるのが良い。この場合、眼の光軸は、眼が患者インターフェースに接触したときに、眼の１つ又は２つ以上の構造、例えば眼の軸線、を基準付けるよう用いられるのが良い。多くの実施形態で、眼の非接触光軸は、眼が患者インターフェースに接触することなく自由に固視することができる場合に決定され、接触光軸は、眼が患者インターフェースに接触したときに定められる。

眼の幾つかの光学構造は、眼が自由に動くことができ物体を自由に見ることができる場合に測定される非接触光軸に対して識別可能であり、これら光学構造は、接触光軸及び非接触光軸の所在位置及び向きに応じて、患者インターフェースに接触している眼上にマッピングされる。当該向きは、光軸の向きと、光軸又は前後方向に延びる他の軸、例えば固視軸、視線、又は瞳孔軸回りの回転の回転ねじり角度と、を含み得る。

図１０は、非接触測定の第１の光軸４３ＡＯ１及び接触測定の第２の光軸４３ＡＯ２を示しており、この場合、第１及び第２の光軸は、眼が患者インターフェースに接触したときの眼の構造の所在位置を突き止めるために使用され得る。第１の光軸４３ＡＯ１は、例えば、第１の曲率中心４３Ｃ１１、第２の曲率中心４３Ｃ２１、第３の曲率中心４３Ｃ３１、及び第４の曲率中心４３Ｃ４１を通って延びている。第２の光軸４３ＡＯ２は、例えば、第１の曲率中心４３Ｃ１２、第２の曲率中心４３Ｃ２２、第３の曲率中心４３Ｃ３２、及び第４の曲率中心４３Ｃ４２を通って延びている。

第１の光軸４３ＡＯ１は、眼の第１の前結節点４３ＮＡ１及び眼の第１の後結節点４３ＮＰ１を通って延びている。第１の視軸４３ＶＡ１は、本明細書で説明するように第１の前結節点４３ＮＡ１から固視灯、例えば固視灯１１９、まで延びている。視軸の経路は、眼の前結節点の所在位置及び固視灯の所在位置から判定でき、かかる視軸の経路は、視軸４３ＶＡ１が例えば非接触座標基準系６５０の長手方向寸法６５６において測定軸６９９に実質的に平行に延びるよう配置されるのが良い。第１の光軸を用いると、眼の第１の回転ねじり角度４３ＣＴＡ１及び眼の第１の治療軸４３ＴＡ１を定めることができる。第１の光軸は、網膜の第１の所在位置４３Ｒ１まで延び、この第１の所在位置は、窩の第１の所在位置４３ＦＶ１上に設けられ得る。網膜から曲率中心までの第１の距離を用いると、眼の構造の所在位置を定めることができると共に、眼のディストーションを識別することができる。非接触座標基準系６５０は、例えば、本明細書において説明する別個の診断イメージング装置の座標基準系、又は、眼を患者インターフェースに接触させる前のレーザシステム２の座標基準系１５０、を含み得る。多くの実施形態で、第１の曲率中心の第１の所在位置は、座標基準系６５０に対して決定される。

眼の光学構造のうちの１つ又は２つ以上は、眼が自由に動くことができないので、患者インターフェースが眼に接触した時点を判定するのが困難な場合があり、固視灯は、もし存在する場合、少なくとも幾つかの実施形態でぼやけている場合がある。例えば、視線、視軸、及び治療軸は、眼が患者インターフェースに接触した時点を識別するのが困難な場合がある。視線、視軸、又は治療軸のうちの１つ又は２つ以上の所在位置を本明細書において開示する実施形態に従って求めることができる。

眼の軸線は、患者インターフェースが眼に接触したときに、本明細書において開示する実施形態に従って、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で求めることができる。例えば、第２の光軸４３ＡＯ２は、眼が患者インターフェースに接触したときに、眼の第２の前結節点４３ＮＡ２及び眼の第２の後結節点４３ＮＰ２を通って延びる。第２の視軸４３ＶＡ２は、第２の前結節点４３ＮＡ２から延びている。第２の視軸４３ＶＡ２の経路は、第２の前結節点４３ＮＡ２の所在位置並びに第１の前結節点４３ＮＡ１に対する第１の視軸４３ＶＡ１の向き及び角度から決定でき、第２の視軸４３ＶＡ２は、第１の前結節点４３ＮＡ１及び第１の光軸４３ＡＯ１から延びる第１の視軸４３ＶＡ１と同様の角度をなして第２の前結節点４３ＮＡ２及び第２の光軸４３ＡＯ２から延びるようになっている。第２の光軸を用いると、眼の第２の回転ねじり角度４３ＣＴＡ２及び眼の治療軸４３ＴＡ２を定めることができる。第２の治療軸４３ＴＡ２は、眼４３が第１の回転ねじり角度４３ＣＴＡ１から第２の回転ねじり角度４３ＣＴＡ２まで回転するとき、光軸４３ＡＯ回りの眼の回転ねじりに応じて決定できる。多くの実施形態で、第２の回転ねじり角度４３ＣＴＡ２と第１の回転ねじり角度４３ＣＴＡ１との角度の差が求められ、第２の治療軸４３ＴＡ２は、眼の回転ねじり角度の当該差に応じて決定される。回転ねじり角度を参照しているが、多くの実施形態で、測定軸に対する頭の傾斜の変化の修正は、本明細書において説明する光軸回りの眼のねじり角度の測定により実施できる。例えば、患者の頭は、第１の測定から第２の測定まで傾く場合があり、眼の回転ねじり角度の測定は、頭の傾きを補正することができる。

第２の光軸は、窩の第２の所在位置４３ＦＶ２上に位置する場合のある網膜の第２の所在位置４３Ｒ２まで延びている。網膜から曲率中心までの第２の距離を用いると、眼の構造の所在位置を定めると共に、例えばこれらの距離が第１の非接触測定と第２の接触測定との間で変化しているときに、眼のディストーションを識別することができる。接触座標基準系１５０は、例えば、患者インターフェースが眼に接触したときのレーザシステム２の座標基準系１５０を含み得る。

多くの実施形態で、第１の曲率中心の第１の所在位置は、非接触測定のための座標基準系６５０に対して決定され、第２の曲率中心の所在位置は、眼が患者インターフェースに接触したときの座標基準系１５０に対して決定される。例えば、レーザシステムの座標基準系１５０は、眼の第１の非接触測定について使用でき、かかる座標基準系１５０は、非接触座標基準系６５０を含む。眼の第２の接触測定は、座標基準系１５０を含むのが良く、この座標基準系では、眼の構造の所在位置が座標基準系６５０の第１の所在位置から座標基準系１５０の第２の所在位置にマッピングされ得る。その目的は、患者インターフェースが眼に接触したときの眼の光学構造、例えば本明細書において説明する視軸及び視線、の所在位置を求めることにある。

多くの実施形態で、各曲率中心は、眼の光学表面に垂直であり且つ単一の点のところで一致することがない光線の束の狭い断面を含むのが良く、曲率中心は、最小錯乱円に類似した光線の束で定められる空間の容積領域を含むのが良い。第１の曲率中心は、正確に言えば線上に位置していない場合があるが、本明細書において説明する第１の光軸は、第１の光軸が第１の曲率中心の各々に対する第１の光軸の離隔距離を減少させるよう配置され向けられている場合、第１の曲率中心を通って延びるものとみなされ得る。第２の曲率中心は、正確に言えば線上に位置していない場合があるが、本明細書において説明する第２の光軸は、第２の光軸が第２の曲率中心の各々に対する第２の光軸の離隔距離を減少させるよう配置され向けられている場合、第２の曲率中心を通って延びるものとみなされ得る。

多くの実施形態で、第１の光軸４３ＡＯ１、第２の光軸４３ＡＯ２、第１の回転ねじり角度４３ＣＴＡ１、及び第２の回転ねじり角度４３ＣＴＡ２の所在位置及び向きを用いて座標マッピング関数のパラメータを求めるのが良く、その目的は、本明細書で説明しているようにディスプレイ上に示された患者インターフェースに接触している眼の像上の眼の第１の組織構造の所在位置を求めることにある。例えば、第１の視軸、第１の瞳孔、又は第１の視線のうちの１つ又は２つ以上の所在位置は、患者インターフェースに接触している眼の像上に示されるのが良く、かかる像は、例えば、眼のリアルタイム像を含むのが良い。

眼の構造は、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で第１の非接触座標基準系６５０から第２の座標基準系１５０にマッピングされることができる。例えば、第２の光軸の所在位置及び向きは、眼の構造、例えば、眼の生まれつき備わった瞳孔、眼の視軸、眼の視線、又は眼の治療軸及びこれらの組み合わせのうちの１つ又は２つ以上、をマッピングするための基準軸として決定されて使用され得る。多くの実施形態で、光軸回りの眼の回転ねじり角度は、第１の非接触座標基準系６５０及び第２の座標基準系１５０の各々において定められ、眼の構造は、当該角度に応じて、例えば、第１の回転ねじり角度及び第２の回転ねじり角度における変化に応じて、第１の非接触座標基準系から第２の座標基準系にマッピングされるのが良い。

多くの実施形態で、座標基準系６５０の第１の非接触測定からの眼の構造の座標基準所在位置は、第２の測定座標基準系１５０の座標基準所在位置にマッピングされる。多くの実施形態で、マッピング関数は、本明細書において説明するように、患者インターフェースが眼に接触したときに得られる画像上に表示可能に眼の構造を第１の非接触測定から第２の接触測定にマッピングするために決定される。多くの実施形態で、マッピング機能は、次の形態をとる。

（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）＝Ｍ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）

上式において、例えば、Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１は、第１の非接触基準座標系６５０のそれぞれの寸法方向６５２，６５４，６５６に沿うＸ、Ｙ、Ｚ座標であり、Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２は、第２の基準座標系１５０のそれぞれの寸法方向１５２，１５４，１５６に沿うＸ、Ｙ、Ｚ座標である。当業者であれば、本明細書において開示する教示に従って、眼の第１の構造の第１の所在位置及び眼の第２の構造の第２の所在位置でマッピング関数Ｍ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を決定することができる。多くの実施形態で、マッピング関数は、例えば、第１の曲率中心の所在位置及び第１の回転ねじり角度並びに第２の曲率中心及び第２の回転ねじり角度に関して定められる。

第１の測定が別個の診断装置のところでの眼の非接触測定を含み、第２の測定がレーザシステムからの非接触測定を含むという実施形態では、座標基準系は、本明細書において説明しているように眼の構造の所在位置を求めるために、同様に変換されるのが良い。多くの実施形態で、眼の第２の非接触測定を利用して眼の治療軸４３ＴＲＡをレーザシステムに位置合わせするのが良く、その目的は、例えば、第２の治療軸４３ＴＲＡ２を本明細書において説明しているように眼の乱視軸に応じて決定することである。

トポグラフィー測定システムを多くのやり方でレーザシステムに結合することができるが、多くの実施形態で、トポグラフィー測定システムは、トポグラフィー測定構造体を患者インターフェースに結合するための結合構造体を含む。

図１１Ａ〜図１１Ｅは、眼が患者インターフェースに接触する前に眼を計測するために本明細書で説明するように患者インターフェース５２に結合するよう構成されたトポグラフィー測定構造体を示している。トポグラフィー測定構造体は、眼の角膜曲率測定法による読み、眼のプラシド円板トポグラフィー、眼の角膜トポグラフィーからの複数の点の反射、眼トポグラフィーの角膜から反射されたグリッド、のためのリング又は他の構造体のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。多くの実施形態で、測定構造体は、例えば患者インターフェースのコンポーネントに結合可能に構成されたプラシド円板構造体を含む。トポグラフィー測定構造体は、例えば、角膜から反射されたときの測定構造体の虚像を形成するよう照明されるのが良い。一照明方式は、システムそれ自体の既存の内部照明器を利用するのが良い。変形例として又は組み合わせ例として、トポグラフィー構造体は、患者インターフェースに取り付けられるかレーザシステムの構造体に取り付けられるかのいずれかであるリング照明器を含んでも良い。

多くの実施形態で、トポグラフィー測定構造体は、当該トポグラフィー測定構造体で眼を照明するためにレーザシステムからの光で背面照明される。変形例として又は組み合わせ例として、トポグラフィー測定構造体は、眼を当該トポグラフィー測定構造体で照明するよう複数の光源、例えば発光ダイオード、を含んでも良い。

図１１Ｂは、本明細書において説明するように患者がレーザ眼手術システムの支持体上に載せられたときに眼に対してトポグラフィー測定構造体を位置決めするよう患者インターフェースに取り外し可能に結合されるトポグラフィー測定構造体を示している。ＯＣＴ測定ビームを用いて眼を位置決めするのが良い。ＯＣＴ測定ビームの当該使用は、反射プラシドリングの直径が角膜の曲率だけでなくリング照明器と角膜の距離で決まる場合があるので、プラシドシステムの絶対値としての曲率の読みを達成する上で特に重要であると言える。ＯＣＴは、これらのばらつきを最小限に抑えるのに役立ちうる。加うるに、この測定情報をも用いると、患者のチェアの位置を能動的に追跡すると共に眼を正確な又は所望の位置に動かすことができる。加うるに、ＯＣＴシステム及びオプションとして更にカメラは、高精度測定を可能にするようシステムに対するプラシドリングの実際の位置を突き止めるために用いられ得る。変形例として又は組み合わせ例として、本明細書において説明するビデオカメラの焦点は、眼を測定可能に位置決めするために使用され得る。例えば、患者のトポグラフィーを測定すると共に軸を決定すると、トポグラフィー測定システムは、本明細書において説明するように患者インターフェース構造体及び眼に結合された患者インターフェースから結合解除され得る。

プラシド円板照明器は、多種多様な仕方で構成できる。リング構造体の中心にクリアな孔を設けてビデオシステムを使用できるようにすることは、特に重要な場合がある。他の実施形態は、リングの検出に用いられる角膜からの拡散角度について最適化され得る互いに異なる特別設計のディフューザ及びマスクの組み合わせを含んでも良い。あるいは、偏光が用いられる場合、四分の一波長板又は偏光子（デポライザ）とリング孔を有するディフューザとの組み合わせを用いるのが良い。十分な利用のため、遮断されるリングに当てられる光は、遮断リングをして反射ウェッジとして作用させることができ、その結果、当該光は完全に利用されるようになる。かかる場合、全反射を可能にする角度が有用な場合がある。また、強い負のレンズとプラシド円板照明器との組み合わせを利用することにより、より良好なコントラストが得られるよう外側リングの光強度を高めることができる。

多くの実施形態で、トポグラフィー測定構造体は、外部照明構造体を含み、例えば、リング照明器が、当該照明構造体のリング状虚像を形成するよう眼を照明し、眼の乱視軸は、本明細書で説明するように当該眼の虚像の測定に基づいて突き止められる。外部照明器は、眼の計測のために患者インターフェースに結合され、そして、眼が患者インターフェースにドッキングされたときに取り外される、というように構成され得る。変形例として、外部照明器は、複数の手技全体を通じてレーザシステムに固定されたままである実質的に固定された構造体を含んでも良い。

角膜トポグラフィーデータと厚さデータとは、多くのやり方のうちの１つ又は２つ以上のやり方で組み合わせることができる。例えば、角膜トポグラフィーデータを用いると、角膜前面の形状プロフィールを求めることができ、角膜厚さプロフィールデータを角膜前面プロフィールにフィッティングして例えば後面のプロフィールを求めることができる。多くの実施形態で、角膜前面プロフィールが、患者インターフェースが眼に接触することなく測定されて求められ、そして患者インターフェースが眼に接触したときに角膜厚さプロフィールが測定されて求められる。眼に接触させないで測定された角膜表面プロフィールデータは、患者インターフェースが眼に接触した状態で測定された角膜厚さプロフィールデータと組み合わされることができ、屈折異常切開創の所在位置は、例えば両方のプロフィールに応じて求められる。

図１１Ｂは、患者インターフェースのコンポーネント、及び、患者インターフェースに結合されるよう構成されたトポグラフィー測定構造体を示している。

図１２は、眼をレーザビームで治療する方法７００を示している。方法７００：方法７００のステップは、以下のステップのうちの１つ又は２つ以上を含む。
ステップ７０５では、眼を識別する。
ステップ７１０では、患者を測定のために支持体上に載せる。
ステップ７１５では、眼のための固視灯を用意する。
ステップ７２０では、患者が固視灯を見る。
ステップ７２５では、眼を測定装置と位置合わせする。
ステップ７３０では、非接触測定基準軸を定める。
ステップ７３５では、患者インターフェースが眼に接触することなく眼のトポグラフィーを測定する。
ステップ７４０では、患者インターフェースが眼に接触することなく眼のトモグラフィーを測定する。
ステップ７４５では、患者インターフェースが眼に接触しない状態で眼の虹彩像を捕捉する。
ステップ７５０では、眼の角膜曲率測定軸を決定する。
ステップ７５５では、眼の厚さプロフィールを求める。
ステップ７６０では、眼の治療軸を定める。
ステップ７６５では、眼の生まれつき備わった瞳孔及び瞳孔中心を識別する。
ステップ７７０では、患者インターフェースが眼に接触していない状態で測定された眼の１つ又は２つ以上の組織構造を識別し、かかる組織構造は、角膜縁、強膜、血管、虹彩、瞳孔、瞳孔中心、生まれつき備わった瞳孔、生まれつき備わった瞳孔中心、角膜、角膜前面、角膜前面の乱視軸、角膜後面、角膜の経線、好適には角膜の最も険しい経線、角膜の厚さプロフィール、角膜の頂、水晶体、水晶体前面、水晶体前面の乱視軸、水晶体後面、水晶体後面の乱視軸、網膜、眼の前光学結節、眼の後光学結節、眼の光軸、眼の視線、眼の瞳孔軸、眼の視軸、眼の結節軸、角膜前面の曲率中心、角膜後面の曲率中心、水晶体前面の曲率中心、又は水晶体後面のうちの１つ又は２つ以上を含む。
ステップ７７５では、非接触測定基準軸に対する眼の１つ又は２つ以上の組織構造の眼座標を定める。
ステップ７８０では、患者を測定のために手術支持体上に載せる。
ステップ７８５では、眼のための手術用固視灯を用意する。
ステップ７９０では、固視灯を眼の焦点に合わせて調節する。
ステップ７９５では、患者が固視灯を見る。
ステップ８００では、レーザ送り出しシステム軸線の指標を用いて眼を手術器械に位置合わせする。
ステップ８０５では、患者が固視灯を見て眼がレーザシステム送り出し軸線と位置合わせされると、眼を患者インターフェースに接触させる。
ステップ８１０では、固視灯が視野内の中心に位置しているか或いは横に位置しているか否かについて患者に尋ねる。
ステップ８１５では、固視灯が視野の横に位置している場合、眼を固定リングに対して調節する。
ステップ８２０では、インターフェースが眼に接触した状態で眼のトポグラフィーを測定する。
ステップ８２５では、インターフェースが眼に接触した状態で眼のトモグラフィーを測定する。
ステップ８３０では、インターフェースが眼に接触した状態で眼の虹彩像を捕捉する。
ステップ８３５では、インターフェースが眼に接触した状態で眼の角膜曲率測定軸を定める。
ステップ８４０では、インターフェースが眼に接触した状態で眼の厚さプロフィールを求める。
ステップ８４５では、インターフェースが眼に接触した状態で眼の治療軸を定める。
ステップ８５０では、インターフェースが眼に接触した状態で眼の拡張状態の瞳孔及び拡張状態の瞳孔中心を識別する。
ステップ８５５では、患者インターフェースが眼に接触した状態で測定された眼の１つ又は２つ以上の組織構造を識別し、かかる組織構造は、角膜縁、強膜、血管、虹彩、瞳孔、瞳孔中心、生まれつき備わった瞳孔、生まれつき備わった瞳孔中心、角膜、角膜前面、角膜前面の乱視軸、角膜後面、角膜の経線、好適には角膜の最も険しい経線、角膜の厚さプロフィール、角膜の頂、水晶体、水晶体前面、水晶体前面の乱視軸、水晶体後面、水晶体後面の乱視軸、網膜、眼の前光学結節、眼の後光学結節、眼の光軸、眼の視線、眼の瞳孔軸、眼の視軸、眼の結節軸、角膜前面の曲率中心、角膜後面の曲率中心、水晶体前面の曲率中心、又は水晶体後面のうちの１つ又は２つ以上を含む。
ステップ８６０では、１つ又は２つ以上の組織構造の所在位置に応じて、接触眼測定基準軸に対して非接触眼測定基準軸のアラインメントを求める。
ステップ８６５では、眼の非接触測定軸に対する眼の接触測定軸の向き又は並進のうちの１つ又は２つ以上を決定する。
ステップ８７０では、患者インターフェースが眼に接触したときの回転、並進、又は回転ねじりのうちの１つ又は２つ以上に応じて、患者インターフェースが眼に接触していない状態での眼の１つ又は２つ以上の組織構造の接触眼座標基準を決定する。
ステップ８７５では、非接触測定軸に対する接触測定軸の並進の向きの１つ又は２つ以上に応じて１つ又は２つ以上の非接触治療軸を決定する。
ステップ８７６では、ユーザに接触しないで測定された眼の１つ又は２つ以上の組織構造に位置に基づいて、患者インターフェースが眼と接触した状態での１つ又は２つ以上の組織構造の位置を決定する。ここで、それらの位置は、非接触測定と接触測定との間での眼の回転及び平行移動に応じて、回転及び平行移動されている。
ステップ８８０では、１つ又は２つ以上の非接触治療軸をユーザに表示する。
ステップ８８５では、ユーザへの接触なしで測定された眼の１つ又は２つ以上の組織構造の所在位置を表示し、かかる所在位置は、非接触測定と接触測定との間における眼の回転及び並進に応じて回転及び並進が行われる。
ステップ８９０では、患者インターフェースが眼に接触したときに眼接触なしで測定された組織構造の所在位置に応じて切開創プロフィールを決定する。
ステップ８９５では、患者インターフェースが眼に接触したときに眼接触なしで測定された組織構造の所在位置に応じて水晶体嚢切開術の切開創プロフィールを決定する。これは、水晶体の任意の光学破砕ないし細分化を含む。
ステップ９００では、水晶体嚢切開術の実施をディスプレイ上に示された眼の視軸と位置合わせする。
ステップ９０５では、患者インターフェースが眼に接触したときに眼接触なしにおける組織構造の所在位置に応じて角膜縁弛緩切開創の切開創プロフィールを決定する。
ステップ９０６では、患者インターフェースが眼に接触したときに眼接触なしにおける組織構造の所在位置に応じて基準マーク切開の切開創プロフィールを決定する。
ステップ９１０では、角膜縁弛緩切開創をディスプレイ上に示された眼の視軸に位置合わせする。
ステップ９１５では、組織をレーザビームで切開する。これは、任意の基準マーク切開を含む。
ステップ９２０では、眼の水晶体を摘出する。
ステップ９２５では、基準治療軸を表示する。
ステップ９３０では、眼内レンズを眼内に配置する。
ステップ９３５では、視軸回りのＩＯＬの回転を行った状態でＩＯＬの乱視軸をディスプレイ上の眼の乱視基準治療軸と位置合わせする。
ステップ９４０では、ＩＯＬの光学結節をディスプレイ上に示された眼の前光学結節と位置合わせする。
ステップ９４５では、患者インターフェースを除去する。
ステップ９５０では、患者の訪問をフォローアップする。
当業者に明らかなように、水晶体の除去とＩＯＬの眼内への設置とは、患者インターフェースが除去された状態でレーザ手術システムから離れた場所でも共通に行われる。例えば、ステップ９１５〜９５０の具体的順序は、以下のようであってもよい。
ステップ１０２０では、患者インターフェースを除去する。
ステップ１０２５では、眼の水晶体を摘出する。
ステップ１０３０では、眼内レンズを眼内に配置する。
ステップ１０３５では、基準マーク切開に対してＩＯの乱視軸を整列させる。
ステップ１０４０では、ディスプレイに表示された眼の前方光ノードに対してＩＯＬの光ノードを整列させる。
ステップ１０４５では、患者の訪問をフォローアップする。

図１７Ａ乃至図１７Ｄは、人工眼内レンズＩＯＬに対して所定の位置関係に位置決めされた眼ＥＹ上に生成された１つ又は２つ以上の基準の正面図である。

当業者は、公知の方法及び装置に従って、ＩＯＬが眼内に置かれ得ることを認識する。ＩＯＬの収差矯正軸（ここではＩＯＬの乱視軸とも呼ばれる）とＩＯＬのレンズとは、設置時に瞳孔ＰＵを横切って延びる。図１７Ａ乃至図１７Ｄは、基準マーク切開に対する設置の位置決め及びアラインメントのために構成されたＩＯＬを示している。収差矯正は、乱視のような低次の収差を含み得るし、あるいは、トレフォイル（ｔｒｅｆｏｉｌ）やコーマ（ｃｏｍａ）のような高次の収差を含み得る。更に、ＩＯＬのマーカーは、眼と整列されるべきレンズの軸を規定するために利用され得る。例えば、眼の参照軸Ｘ、Ｙ、Ｚが、波面矯正ＩＯＬのＸ、Ｙ、Ｚ軸と整列される。

図１７Ａに示されるように、２つの円形の基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２が、眼ＥＹの角膜ＣＯの周辺上の基質内に生成され得る。これらの２つの基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２は、眼ＥＹの乱視軸に整列され得るかこれと平行であり得る線７０１を規定する。人工眼内レンズＩＯＬは、当該線７０１上にあることによって、当該ＩＯＬ上のマーク６００ａ、６００ｂが基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２と整列され得るように、位置決めされ得る。マーク６００ａ、６００ｂの形状は、選択的に、基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２の形状に対応し得る。例えば、図１７Ａにおいて、マーク６００ａ、６００ｂは、人工眼内レンズＩＯＬが眼ＥＹ内で適切に位置決めされて整列される時に、基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２の円内に適合し得る、円形ドットの形態であり得る。他の補償的な形状が、眼ＥＹ内での人工眼内レンズＩＯＬの位置決め及びアラインメントを容易にするべく、選択的に利用され得る。

幾つかの実施形態において、２つの基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２は、眼ＥＹの乱視軸に対して垂直であり得るかこれを横切り得る線７０２を規定し得る。図１７Ｂに示すように、人工眼内レンズＩＯＬは、当該ＩＯＬ上のマーク６００ａ、６００ｂが基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２によって形成される線７０２に垂直な線を形成するように、位置決めされ得る。これによって、レンズＩＯＬは、眼ＥＹの乱視軸と整列状態で適切に位置決めされ得る。他の実施形態では、人工眼内レンズＩＯＬは、当該ＩＯＬ上のマーク６００ａ、６００ｂが基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２によって形成される線７０２を所定の角度、例えば３０°、４５°または６０°、で横切る線を形成するように、位置決めされ得る。

図１７Ｃに示すように、単一の円形の基準マーク切開５００ｄが、眼ＥＹの角膜ＣＯの周辺上に生成され得る。当該基準マーク切開５００ｄと瞳孔の中心ＣＰとが、眼ＥＹの乱視軸に整列され得るかこれと平行であり得る線７０３を規定し得る。人工眼内レンズＩＯＬは、当該線７０３上にあることによって、当該ＩＯＬ上のマーク６００ａ、６００ｂが基準マーク切開５００ｄと瞳孔中心ＣＰとに整列され得るように、位置決めされ得る。

幾つかの実施形態において、基準マーク切開５００ｄ及び瞳孔中心ＣＰは、眼ＥＹの乱視軸に対して垂直であり得るかこれを横切り得る線７０４を規定し得る。図１７Ｄに示すように、人工眼内レンズＩＯＬは、当該ＩＯＬ上のマーク６００ａ、６００ｂが基準マーク切開５００ｄ及び瞳孔中心ＣＰによって形成される線７０４に垂直な線７０３を形成するように、位置決めされ得る。これによって、レンズＩＯＬは、眼ＥＹの乱視軸と整列状態で適切に位置決めされ得る。他の実施形態では、人工眼内レンズＩＯＬは、当該ＩＯＬ上のマーク６００ａ、６００ｂが基準マーク切開５００ｄ及び瞳孔中心ＣＰによって形成される線７０４を所定の角度、例えば３０°、４５°または６０°、で横切る線を形成するように、位置決めされ得る。

図１８は、多くの実施形態による、眼内に置かれたＩＯＬを示す。軸７０１は、ＩＯＬのアラインメントを決定するべく、軸７０２に対して位置決めされて示されている。瞳孔中心ＣＰは、マーキングされてもされなくてもよいＩＯＬの中心に対して示されている。２つの基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２が、ここで説明されたように、眼ＥＹの乱視軸または他の軸と整列され得るかこれと平行であり得る線７０１を規定する。人工眼内レンズＩＯＬは、当該レンズＩＯＬ上のマーク６００ａ、６００ｂが基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２と整列され得て実質的に同じ線７０１上にあり得る、というように位置決めされ得る。マーク６００ａ、６００ｂの形状は、ここで説明されるように、基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２の形状に対応し得る。

好適には、前記基準は、患者の利益のために眼上に位置している。手術後に、水晶体マーク切開５００Ｄ１、５００Ｄ２は、通常の視覚状態において視認不可であることが好ましく、基準６００Ａ、６００Ｂは、患者によって見られる視覚アーティファクトを抑制するべく、眼の瞳孔から離れて置かれる。基準マーク切開５００ｄ１、５００ｄ２は、眼の大きな自然瞳孔ＰＵＮの外側の角膜上に設けられ得る。自然瞳孔ＰＵＮは、暗がりに適応した眼の瞳孔のように、最大の自然瞳孔サイズに対応する。代替的に、あるいは、組合せて、前記基準は、大きな自然瞳孔ＰＵＮの外側で外科的に膨らまされた瞳孔ＰＵＤの内側の水晶体嚢上に設けられ得る。大きな自然瞳孔は、例えば、ＩＯＬ収容手術を受ける若い患者の場合には約８〜９ｍｍであり得て、白内障手術を受ける年配の患者の場合には約４〜５ｍｍであり得る。瞳孔ＰＵは、麻痺の間に膨張され得て、自然膨張瞳孔ＰＵＤよりも大きい径を有する膨張瞳孔ＰＵＤを有することがある。これにより、ＩＯＬが設置される時、マーク及び基準の視覚化が許容される。ＩＯＬのマーク６００Ａ、６００Ｂは、ＩＯＬの光学領域よりも大きい距離だけ分離され得るか、あるいは、ＩＯＬの光学領域内に小さいマークを有し得る。

図１９は、多くの実施形態による、対応する基準に対して位置決めされたＩＯＬの触覚的特徴（ｈａｐｔｉｃｓ）を示す。ＩＯＬ上に設けられるマークは、例えば、ＩＯＬの光学的特徴（ｏｐｔｉｃ）またはＩＯＬの触覚的特徴（ｈａｐｔｉｃ）の１つ又は２つ以上の上に位置し得る。幾つかの実施形態において、基準マーク切開５００Ｄ１、５００Ｄ２、５００Ｄ３は、例えば触覚的特徴（ｈａｐｔｉｃｓ）ＨＡの目標位置に対応する位置で、眼上に設けられ得る。これにより、基準は、眼内の設置のために触覚的特徴（ｈａｐｔｉｃｓ）を整列するべく用いられ得る。

多くの実施形態において、ここで説明されるような作動マイクロスコープは、基準５００Ｄ１、５００Ｄ２とマーク６００Ａ、６００Ｂとを同時に撮像可能な被写界深度を提供する倍率を有する。角膜をマーキングする基準は、当該マークによって視認可能であるようなサイズ及び形状である。多くの実施形態において、角膜のマークは、角膜縁の近傍のマークを有し、角膜縁、結膜または強膜の内部に形成されたマークを有し得る。代替的に、あるいは、組合せて、レーザで設けられたマークの視認性を改善するべく当該マークによって吸収される染料が、眼の外部に適用され得る。

図１２は、実施形態による方法７００を示している。幾つかの変形及び改造を行うことができ、例えば、ステップは任意の順序で実施することができ、ステップのうちの１つ又は２つ以上は、サブステップを含んでも良く、１つ又は２つ以上のステップを省いても良く、１つ又は２つ以上のステップを繰り返しても良く、当業者であれば、本明細書において開示する方法に従って多くの変形例を認識するであろう。さらに、本明細書において説明したシステム２の回路、例えば、システム２のプロセッサは、方法７００のステップのうちの１つ又は２つ以上を実施する命令を備えるよう構成されていても良く、当該プロセッサの有形の媒体は、方法７００のステップのうちの１つ又は２つ以上を実施する命令を具体化することができる。多くの実施形態で、有形の媒体は、方法７００のステップのうちの１つ又は２つ以上を実施するためのコンピュータプログラムの命令を含むコンピュータ可読メモリの命令を含む。変形例として又は組み合わせ例として、本明細書において説明したロジックアレイ、例えば書き換え可能ゲートアレイは、方法７００のステップのうちの１つ又は２つ以上を実施するようプログラムされ得る。多くの実施形態で、プロセッサは、複数のプロセッサを含み、かかるプロセッサは、複数の分散型プロセッサを含んでも良い。

図１３は、本明細書において説明したＯＣＴシステムで被検者としての人間から測定された角膜厚さプロフィールマップを示している。角膜厚さプロフィールマップは、球面にフィッティング可能であり、残りは、図示のように球に対してプロットされる。データは、表面を横切る１ミクロンを超える偏差を示している。実施形態に関する作業の示唆するところによれば、屈折異常を矯正するために治療される眼は、多量の屈折異常を有する。角膜厚さプロフィールマップを用いると、患者インターフェースが眼に結合されたとき、本明細書において説明するように、眼の軸線、例えば眼の乱視軸、を突き止めることができる。

本発明の好ましい実施形態を図示すると共に本明細書において説明したが、かかる実施形態は、例示として提供されているに過ぎないことは当業者には明らかであろう。本発明の範囲から逸脱することなく、当業者には多くの変形、変更、及び置換が明らかである。理解されるべきこととして、本明細書において説明した本発明の実施形態の種々の変形例を本発明の範囲から逸脱することなく採用することができる。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及びその均等範囲にのみ基づいて定められる。

Claims

患者の眼の白内障手術の方法であって、
角膜トポグラフィーによって眼の軸、経線及び構造からなる群から選択される１つの特徴を特定する工程と、
前記眼の光学領域の外側において、前記角膜の軸、経線または構造に沿って、レーザビームを用いて基準マーク切開を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
前記特徴は、前記角膜の経線である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記経線は、最も険しい経線である
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記基準マーク切開は、基質内角膜切開である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記基準マーク切開は、前記眼の光学特性を変更しない
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
各基準マーク切開の長さは、１．５ｍｍ未満である
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記特徴を特定する工程は、角膜曲率測定システム、光干渉トモグラフィーシステム、プラシドディスクトポグラフィーシステム、ハートマン‐シャックトポグラフィーシステム、シャインプルーク画像トポグラフィーシステム、共焦点トモグラフィーシステム、または、低コヒーレンス反射光測定システム、の１またはそれ以上を用いて角膜トポグラフィーを測定する工程を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記患者の水晶体を除去する工程と、
前記患者の前記眼内に、ＩＯＬ異常矯正軸を有するＩＯＬを載置する工程と、
前記ＩＯＬ軸を前記基準マーク切開に整列させる工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
取り外し可能な角膜トポグラフィー測定構造を患者インターフェース構造に結合して、当該トポグラフィー測定構造を前記眼の前方に置く工程と、
前記トポグラフィー測定構造及び前記患者インターフェースを前記眼から離して前記眼を測定する工程と、
前記患者インターフェース構造から前記角膜トポグラフィー測定構造を結合解除する工程と、
前記眼と接触させるべく前記患者インターフェースの構成要素に前記患者インターフェース構造を結合する工程と、
前記眼の乱視軸を決定する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
複数のレーザパルスを含む治療ビームを生成するように構成されたレーザ源と、
眼の角膜のトポグラフィーを測定するためのトポグラフィー測定システムと、
前記治療ビームを受容して方向付けるように構成された一体的光学サブシステムと、
前記レーザ源、前記トポグラフィー測定システム及び前記一体的光学サブシステムと動作可能に通信するプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
前記トポグラフィー測定システムから受容された測定値に基づいて患者の眼の軸、経線及び構造の１つを決定し、
前記治療ビームを方向付けて、前記眼の周部において前記角膜の前記軸、経線または構造に沿って配置されると共に角膜縁、虹彩またはスキャンされた水晶体嚢のいずれかの上にセンタリングされる放射状の基準マーク切開を形成する
ための指令を有する有形の不揮発性のコンピュータ可読媒体を有する
ことを特徴とするレーザ白内障手術システム。
前記トポグラフィー測定システムは、取り外し可能な角膜トポグラフィー測定構造を更に有する
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
前記不揮発性のコンピュータ可読媒体を有するプロセッサは、前記トポグラフィー測定構造及び前記患者インターフェースを前記眼から離して前記眼を測定するための指令を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
患者ユーザインターフェース
を更に備えたことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
前記不揮発性のコンピュータ可読媒体を有するプロセッサは、前記患者インターフェース構造が前記患者の眼に結合されている間に、前記軸、経線または構造を決定するための指令を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記特徴は、前記角膜の経線である
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
前記経線は、最も険しい経線である
ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
前記基準マーク切開は、基質内角膜切開である
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
前記基準マーク切開は、前記眼の光学特性を変更しない
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
各基準マーク切開の長さは、１．５ｍｍ未満である
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。