JP2019528905A - 眼科手術支持体の自動微調整 - Google Patents

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Abstract

本開示は、眼科手術支持体の自動微調整のためのシステムであって、視線追跡システムは、眼の検出可能位置を検出する、システムを提供する。センタリングされる眼のために支持体が調整されなければならない方向および距離は、検出可能位置に基づいて判断され得る。制御信号は、生成され、かつ眼をセンタリングするために支持体の位置を調整する制御デバイスに送信される。本開示は、支持体の自動微調整のための方法であって、眼の検出可能位置を検出することと、検出可能位置に基づき、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされているかどうかを判断することと、検出可能位置がセンタリングされるために調整されなければならない方向および距離を判断することと、支持体の位置を調整するための制御信号を生成および送信することとを含む方法をさらに開示する。

Description

本開示は、眼科手術および手術用機器に関し、より具体的には支持体の自動微調整のためのシステムおよび方法に関する。
眼科手術は、毎年何万もの患者の視力を救い改善する。しかし、眼のさらに小さい変化に対する視力の感度および多くの眼構造の繊細かつ微妙な性質を考えると、眼科手術は、行うことが困難であり、外科技術のあまり重要でないまたは一般的でないエラーの低減または外科技術の精度の僅かな改善でも、手術後の患者の視力に非常に大きい差異を生じ得る。
眼科手術は、眼または眼の任意の部分に対して行われる手術である。眼科手術は、通常、網膜欠陥を修復するか、眼筋を修復するか、白内障もしくは癌を除去するか、または視力を回復もしくは改善するために実行される。例えば、屈折性眼手術(refractive eye surgery)は、眼鏡またはコンタクトレンズへの依存性を低減または除去する目的のため、眼の屈折状態を改善するために使用されるタイプの眼科手術である。屈折矯正手術処置は、角膜を外科的に改造することを含み得、レーザによって行われ得る。
屈折矯正手術および様々な他の眼科外科的処置では、組織を除去するためにレーザを使用する除去が行われ得る。レーザによって眼科手術を行う際、視線追跡システムは、多くの場合、レーザをセンタリングするかまたは他にその位置を制御し、眼の位置を監視し、かつ外科的処置を通して眼を許容可能位置に維持するのを支援するために使用される。眼科外科的処置を通して、患者は、支持体上に配置される。
本開示は、眼科手術支持体の自動微調整のためのシステムを提供する。本システムは、支持体と、支持体の位置を制御するように動作可能な制御デバイスと、眼の検出可能位置を検出し、かつ検出可能位置に関係するデータを生成するように動作可能な視線追跡システムと、少なくとも1つのプログラムされた処理デバイスを含む処理システムであって、検出可能位置に関係するデータを視線追跡システムから受信することと、視線追跡システムの検出場の中心に対する眼の検出可能位置を判断することと、眼の検出可能位置が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるように調整されなければならない方向および距離を判断することと、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるように支持体の位置を調整するように動作可能な制御信号を生成することと、支持体の位置を調整するためにこの制御信号を制御デバイスに送信することとを行うように動作可能な処理システムとを含む。
明確に排他的でない限り互いに組み合わされ得る追加の実施形態では、支持体は、ソファまたはベッドであり、確認を入力するように動作可能である、調整の手動確認のためのデバイスは、スイッチ、キーまたはジョイスティックであり、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるように支持体の位置を調整することは、手動確認なしに自動的に、または自動的であるが、手動確認後のみに行われ、支持体の位置を調整することは、視線追跡システムの初期化中、手術中、装置較正中、試験標的の自動微調整を含む装置較正またはフェムト秒レーザ手術の吸込みコーンのドッキング手順中に行われる。
本開示は、支持体の自動微調整の方法をさらに提供する。本方法は、眼の検出可能位置を検出することと、検出可能位置に関係するデータを生成することと、検出可能位置に関係するデータを処理することと、視線追跡システムの検出場の中心に対する眼の検出可能位置を判断することと、眼の検出可能位置が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるように調整されなければならない方向および距離を判断することと、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるように眼科手術支持体を調整するように動作可能な制御信号を生成することと、眼科手術支持体の位置を調整するように動作可能な制御デバイスに制御信号を送信することとを含む。
明確に排他的でない限り互いに組み合わされ得る追加の実施形態では、支持体は、ソファまたはベッドであり、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるように眼科手術支持体の位置を調整することは、自動的に、手動確認なしに、または自動的であるが、手動確認後のみに行われ、支持体の位置を調整することは、視線追跡システムの初期化中、手術中、装置較正中、試験標的の自動微調整を含む装置較正中またはフェムト秒レーザ手術の吸込みコーンのドッキング手順中に行われる。
上記のシステムは、上記の方法によって使用され得、逆も同様である。加えて、本明細書で説明される任意のシステムは、本明細書で説明される任意の方法によって使用され得、逆も同様である。
本発明ならびにその特徴および利点をより詳細に理解するために、ここで、原寸に比例しない添付図面と併せて以下の説明が参照される。図面において、同様の参照符号は、同様の特徴を指す。
眼科手術支持体の自動微調整のための手術システムの要素の概略図である。 視線追跡システムの検出場の中心に対して中心が外れた瞳孔のデジタル処理画像である。 視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされる瞳孔のデジタル処理画像である。 視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングするための有効範囲内の瞳孔のデジタル処理画像であり、瞳孔は、眼科手術支持体の自動微調整によって検出場の実際の中心により近く配置され得る。 眼科手術支持体の自動微調整を行う方法のフローチャートである。
以下の本明細書では、詳細は、開示される主題の論述を容易にするために一例として説明される。しかし、開示される実施形態は、例示的であり、全ての可能な実施形態を網羅しないことが当業者に明らかになるべきである。
本開示は、眼科手術において使用される支持体の自動微調整のためのシステムおよび方法を提供する。眼科手術中、患者は、支持体(例えば、ソファまたはベッド)上に配置される。視線追跡システムは、眼の位置を判断し、眼の位置を監視し、かつ外科的処置を通して眼を許容可能位置に維持するのを支援するために使用される。第1の追跡動作は、最初に、視線追跡システムの検出場に対して眼がセンタリングされているかどうかを判断するため、眼の位置を判断するために使用される。センタリングされると、第2の追跡動作は、外科的処置の期間を通して眼の位置を監視するために初期化され得る。
第2の追跡動作が外科的処置を通して眼の位置を監視するために初期化され得る前に、視線追跡システムは、最初にセンタリングされるべきである。視線追跡システムは、眼(例えば、対象の角膜または他の構造)の任意の点に対してセンタリングされ得る。眼が第2の視線追跡システム初期化に先立ってセンタリングされていなければ、これは、さらなる追跡に影響を与える干渉を生じ得る。このような干渉は、除去および他の高次収差の誤差を生じ得る望ましくないオフセットおよび回転に繋がり得る。本開示は、視線追跡システムの検出場の中心に対して眼をセンタリングするための支持体の自動微調整のためのシステムおよび方法を提供する。
自動微調整を行うために、本開示のシステムは、支持体と、支持体の位置を調整する制御デバイスと、視線追跡システムと、視線追跡システムからデータを受信し、視線追跡システムの検出場の中心に対する眼の位置を判断し、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるように支持体の位置を調節するための制御信号を生成し、かつ支持体の位置を調整するためにこの制御信号を制御デバイスに送信する処理システムとを提供する。視線追跡システムのいかなるカメラも、レンズなどのカメラの光学素子を調整または交換することによって任意の可能な距離で合焦され得るため、自動微調整は、眼が最初に閾値距離に配置されることなく行われ得る。
本開示のシステムおよび方法は、ユーザに多くの利点を提供する。例えば、このようなシステムおよび方法を実装する眼科レーザ手術は、不適切な眼アラインメントに起因する処理誤差が最小化され得、かつ自動調整が手動調整より高速であるため、より信頼できる。自動微調整システムは、ユーザが行い得るより精密に標的位置を検出し得るため、手動調整より正確に患者を配置し得る。自動調整はまた、眼の目的データが検出可能範囲の少なくともX−Y面内で利用可能であるため、より正確かつ精密である。X−Y面は、角膜の頂部にほぼ垂直な面として定義される。角膜または他の規定の開始位置からの規定の位置オフセットから始まる視線追跡を開始するため、規定のオフセットが実装され得る。自動微調整は、試験標的を使用する較正などの装置較正のためにおよびフェムト秒レーザ眼科手術の吸込みコーンのドッキング時にも使用され得る。
ここで、添付図面を参照すると、図1は、眼科手術支持体の自動微調整のためのシステム100の要素の概略図である。システム100は、制御デバイス125に接続され、支持体の位置を調整するように動作可能な支持体120と、視線追跡システム105と、処理システム150とを含む。眼科手術中、患者は、支持体120上に配置される。視線追跡システム105は、眼130の検出可能位置を検出し、検出可能位置に関係するデータを生成するように動作可能な少なくとも1つのカメラ110を含む。カメラは、自動焦点機能を含み得る。視線追跡システム105は、検出可能位置に関係するデータを処理システム150に送信する。処理システム150は、眼の位置と、眼が視線追跡システムの検出場115の中心に対してセンタリングされているかどうかとを判断するために、検出可能位置に関係するデータを処理する。眼の任意の点が、検出場の中心に対してセンタリングされる点として定義され得る。例えば、瞳孔134または対象の任意の他の構造の中央点である。追跡動作がセンタリングの点に対する規定のオフセットから初期化されるようにするために規定のオフセットも規定され得る。システム100は、調整の手動確認のためのデバイス160とディスプレイ170とをさらに含み得る。手動確認のためのデバイス160は、確認を入力し得る任意のデバイス(例えば、ボタン、スイッチ、キーまたはジョイスティック)であり得る。手動確認のためのデバイス160は、例えば、音声認識またはジェスチャ制御によって確認を入力し得る非接触デバイスでもあり得る。
処理システム150は、視線追跡システム105と、制御デバイス125と、いくつかの実施形態では調整の手動確認のためのデバイス160とディスプレイ170とを含む他のシステム部品とに無線でまたは有線接続を介して接続される。図1に示すように、処理システム150は、眼の検出可能位置に関係するデータを視線追跡システム105から受信し、瞳孔134の中央点が検出の場115に対してセンタリングされているかどうかを判断するためにこのデータを処理する。瞳孔134の中央点が検出場115に対してセンタリングされていなければ、処理システム150は、センタリングされる瞳孔134の中央点に対して支持体120が調整されなければならない方向および距離を判断する。処理システム150は、自動微調整のための制御信号であって、支持体を調整するための方向および距離を示す制御信号を生成して制御デバイス125に送信する。システム100は、自動微調整が行われる前にデバイス160を介して入力される調整手動確認を必要とするように構成され得る。例えば、システムが手動確認を必要とするように構成される場合、制御デバイスは、手動確認が入力されるまで支持体を調整しない。別の例では、システムが手動確認を必要としないように構成される場合、制御デバイスは、手動確認なしに支持体を自動的に調整する。この例では、制御デバイスは、必要に応じて、処理システム150の判断に基づいて手術処置を通して連続的に支持体を調整し得る。この能力は、患者の動きを補償するのに特に有用であり得る。
処理システム150は、眼の検出可能位置に関係する受信されたデータに基づいて図的記述も生成し得る。図的記述は、眼科手術中に画像として提示されるようにディスプレイ170に送信され得る。画像は、例えば、眼172の位置、瞳孔174の中心、視線追跡システム105の検出の場176および検出の場176の中心178を含み得る。画像は、瞳孔174の中心が検出の場176の中心178に対してセンタリングされているかどうかの指標をさらに含み得る。瞳孔174の中心がセンタリングされているかどうかを示すために、画像は、瞳孔がセンタリングされたことを示すカラーグラフィック(例えば、緑色グラフィック)および瞳孔がセンタリングされなかったことを示す橙色グラフィックを含み得る。ディスプレイ170は、瞳孔174の中心をセンタリングするために自動微調整が必要とされるかどうかをさらに示し得る。システムが手動調整を必要とするように構成される場合、画像は、調整が手動確認を待っているという指標(調整のために判断される方向および距離を含む)をさらに含み得る。システムが手動調整を必要とするように構成されない場合、画像は、調整が行われたまたは行われようとしているという指標(調整のために判断される方向および距離を含む)をさらに含み得る。
処理システム150のプロセッサ152は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、またはプログラム命令を解釈および/もしくは実行し、かつ/もしくはデータを処理するように構成された任意の他のデジタルもしくはアナログ回路を含み得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ152は、プログラム命令を解釈および/もしくは実行し得、かつ/またはメモリ154内に格納されたデータを処理し得る。メモリ154は、アプリケーションメモリ、システムメモリまたはその両方として部分的または全体的に構成され得る。メモリ154は、1つまたは複数のメモリモジュールを保持および/または収容するように構成された任意のシステム、デバイスまたは装置を含み得る。各メモリモジュールは、一定期間にわたってプログラム命令および/またはデータを保持するように構成された任意のシステム、デバイスまたは装置(例えば、コンピュータ可読媒体)を含み得る。説明された様々なサーバ、電子デバイスまたは他の機械は、関連する機械の機能を実行するためのプログラム命令を格納および実行するための1つまたは複数の同様のこのようなプロセッサまたはメモリを含み得る。
図2は、視線追跡システム250の検出場の中心に対して中心が外れており、センタリングされるためのさらなる調整を必要とする眼220の瞳孔222のデジタル処理画像200である。瞳孔をセンタリングするのを支援するために、図2に示す画像は、センタリング有効範囲205を示すグラフィックを提示する。センタリング有効範囲205は、正方形によって視覚的に表され得る。正方形は、眼が依然としてセンタリングされていないことを示すために着色され得る(例えば、橙色正方形)。図2に示すように、正方形は、眼がセンタリングされていないことを示すために実線によっても示され得る。対照的に、正方形は、図3に示すように、眼がセンタリングされたことを示すために点線によって示され得る。センタリングを支援するために、画像は、角膜の頂部にほぼ垂直なx−y面に対して定義されたX軸212およびY軸214をさらに示す。さらなる追跡動作の初期化前に瞳孔を視線追跡システム250の検出場の中心にセンタリングすることが重要である。なぜなら、その後の追跡動作の精度は、正しくセンタリングされた出発点に依存するためである。図2では、瞳孔224の中心は、検出場250の中心に対してセンタリングされるように調整されるべきである。
図3は、視線追跡システム250の検出場の中心に対してセンタリングされており、センタリングされるためのさらなる調整を必要としない眼220の瞳孔222のデジタル処理画像300である。瞳孔をセンタリングするのを支援するために、図3に示す画像は、センタリング有効範囲205を示すグラフィックを提示する。センタリング有効範囲205は、正方形によって視覚的に表され得る。正方形は、眼が依然としてセンタリングされていないことを示すために着色され得る(例えば、緑色正方形)。図3に示すように、正方形は、眼がセンタリングされたことを示すために点線によっても示され得る。センタリングを支援するために、画像は、角膜の頂部にほぼ垂直なx−y面に対して定義されたX軸212およびY軸214をさらに示す。さらなる追跡動作の初期化前に瞳孔を視線追跡システム250の検出場の中心にセンタリングすることが重要である。なぜなら、その後の追跡動作の精度は、正しくセンタリングされた出発点に依存するためである。図3では、瞳孔224の中心は、検出場250の中心に対してセンタリングされるためのさらなる調整を必要としない。
図4は、視線追跡システムの検出場の中心に対するセンタリング有効範囲205内の瞳孔224のデジタル処理画像400であるが、画像は、支持体の自動微調整を実施することによって瞳孔が検出場の実際の中心により近く配置できたことを示す。センタリングのための有効範囲205は、正方形によって視覚的に表され得る。正方形は、眼がセンタリングされたことを示すために着色され得る。正方形は、眼がセンタリングされたことを示すために点線によっても示され得る。図4では、例えば、正方形は、瞳孔224の中心がセンタリング有効範囲205内にあることを示す点線によって示される。しかし、瞳孔224の中心は、視線追跡システム250の検出場の中心に対して依然としてセンタリングされていない。センタリングを支援するために、画像は、角膜の頂部にほぼ垂直なx−y面に対して定義されたX軸212およびY軸214をさらに示す。センタリング誤差460がセンタリング有効範囲205の左上角に示される。自動微調整は、瞳孔224を理想の位置470に達するまで方向480に調整することにより、誤差460を訂正するために使用され得る。
図5は、眼科手術支持体の自動微調整を行うための方法500のフローチャートである。工程505では、眼の位置を示す入力は、メモリを有するプロセッサによって受信される。工程510では、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされているかどうかを判断するために眼の位置が評価される。眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされている場合、580において自動微調整プロセスが終了する。眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされていない場合、515において、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるように調整されなければならない方向および距離が判断され得る。
工程520では、眼が視線追跡システムの検出場の中心に対してセンタリングされるために調整され得る距離および方向を示す制御信号が自動微調整のために生成される。工程525では、手動確認が自動微調整を行うために必要であるかどうかが判断される。手動確認が必要とされない場合、530において、手動確認なしに自動微調整が自動的に行われ得る。手動確認が必要とされる場合、535において、手動確認が入力されているかどうかが判断され得る。手動確認が入力されている場合、530において、手動確認なしに自動微調整が自動的に行われ得る。しかし、手動確認が依然として入力されていない場合、590において、生成された制御信号は、待機中のままにされ得、自動微調整は、手動確認が入力されるまで行われない。工程590では、生成された制御信号は、支持体の制御デバイスに送信される前または送信された後まで待機中のままにされ得る。
患者は、方法のいかなる工程も行われる前に視線追跡システムの検出範囲内に配置され得る。患者が方法の実行の開始時に検出範囲内にいない場合または患者が方法の実行中に検出範囲から移動する場合、警告が生成され得る。
方法500は、図1のシステムまたは任意の他の好適なシステムを使用して実施され得る。このような方法の好適な初期化点およびそれらの工程の順序は、選択される実施形態に依存し得る。いくつかの実施形態では、いくつか工程は、任意選択的に省略、反復または組み合わされ得る。いくつかの実施形態では、このような方法のいくつかの工程は、他の工程と並列に行われ得る。いくつかの実施形態では、方法は、コンピュータ可読媒体内にソフトウェアで部分的または完全に具現化され得る。
本開示の目的のために、コンピュータ可読媒体は、一定期間にわたってデータおよび/または命令を保持し得る任意の手段または手段の集合を含み得る。コンピュータ可読媒体は、限定しないが、直接アクセスストレージデバイス(例えば、ハードディスクドライブまたはフロッピーディスク)などの記憶媒体、順次アクセスストレージデバイス(例えば、テープディスクドライブ)、コンパクトディスク、CD−ROM、DVD、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)および/またはフラッシュメモリ、有線、光ファイバならびに他の電磁気的および/または光学的搬送波などの通信媒体、ならびに/またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。
上記で開示された主題は、例示的であり、限定的でないと考えるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本開示の趣旨および範囲に入るこのような修正形態、拡張形態および他の実施形態の全てを包含するように意図されている。したがって、法律によって許容される最大限の範囲において、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその均等物の最も広い許容可能な解釈によって判断されるべきであり、これまでの詳細な説明によって限定または制限されないものとする。

Claims (20)

  1. 眼科手術支持体の自動微調整のためのシステムであって
    支持体と、
    前記支持体の位置を制御するように動作可能な制御デバイスと、
    眼の検出可能位置を検出し、かつ前記検出可能位置に関係するデータを生成するように動作可能な視線追跡システムと、
    少なくとも1つのプログラムされた処理デバイスを含む処理システムであって、
    前記検出可能位置に関係するデータを前記視線追跡システムから受信することと、
    前記視線追跡システムの検出場の中心に対する前記眼の検出可能位置を判断することと、
    前記眼の前記検出可能位置が前記視線追跡システムの前記検出場の前記中心に対してセンタリングされるように調整されなければならない方向および距離を判断することと、
    前記眼の前記検出可能位置が前記視線追跡システムの前記検出場の前記中心に対してセンタリングされるように前記支持体の前記位置を調整するように動作可能な制御信号を生成することと、
    前記支持体の位置を調整するために前記制御信号を前記制御デバイスに送信することと
    を行うように動作可能な処理システムと
    を含むシステム。
  2. 前記支持体は、ソファである、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記支持体は、ベッドである、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記眼が前記視線追跡システムの前記検出場の前記中心に対してセンタリングされるように前記支持体の前記位置を調整することは、手動確認なしに自動的に行われる、請求項1に記載のシステム。
  5. 前記眼が前記視線追跡システムの前記検出場の前記中心に対してセンタリングされるように前記支持体の前記位置を調整することは、自動的であるが、手動確認後にのみ行われる、請求項1に記載のシステム。
  6. 前記支持体の前記位置を調整することは、前記視線追跡システムの初期化中に行われる、請求項1に記載のシステム。
  7. 支持体の自動微調整は、手術中に行われる、請求項1に記載のシステム。
  8. 支持体の自動微調整は、装置較正中に行われる、請求項1に記載のシステム。
  9. 装置較正は、試験標的の自動微調整を含む、請求項8に記載のシステム。
  10. 調整の手動確認のためのデバイスであって、確認を入力するように動作可能なデバイスをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
  11. 前記調整の手動確認のためのデバイスは、ボタン、スイッチ、キーもしくはジョイスティックであるか、または音声認識もしくはジェスチャ制御によるものである、請求項11に記載のシステム。
  12. 支持体の自動微調整の方法であって、
    眼の検出可能位置を検出することと、
    前記検出可能位置に関係するデータを生成することと、
    前記検出可能位置に関係するデータを処理することと、
    視線追跡システムの検出場の中心に対する前記眼の前記検出可能位置を判断することと、
    前記眼の前記検出可能位置が前記視線追跡システムの前記検出場の前記中心に対してセンタリングされるように調整されなければならない方向および距離を判断することと、
    前記眼の前記検出可能位置が前記視線追跡システムの前記検出場の前記中心に対してセンタリングされるように眼科手術支持体を調整するように動作可能な制御信号を生成することと、
    前記眼科手術支持体の位置を調整するように動作可能な制御デバイスに前記制御信号を送信することと
    を含む方法。
  13. 前記支持体は、ソファである、請求項12に記載の方法。
  14. 前記支持体は、ベッドである、請求項12に記載の方法。
  15. 前記眼を前記視線追跡システムの前記検出場の前記中心に対してセンタリングするように支持体を調整することは、手動確認なしに自動的に行われる、請求項12に記載の方法。
  16. 前記眼を前記視線追跡システムの前記検出場の前記中心に対してセンタリングするように支持体を調整することは、自動的であるが、手動確認後にのみ行われる、請求項12に記載の方法。
  17. 支持体の自動微調整は、前記視線追跡システムの初期化中に行われる、請求項12に記載の方法。
  18. 支持体の自動微調整は、手術中に行われる、請求項12に記載の方法。
  19. 支持体の自動微調整は、装置較正中に行われる、請求項12に記載の方法。
  20. 装置較正は、試験標的の自動微調整を含む、請求項19に記載の方法。
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