JP2023553753A - 眼科イメージングおよびレーザ送達デバイス、システム、および方法 - Google Patents

Abstract

走査レーザ検眼鏡（ＳＬＯ）と光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）の両方を使用して眼の同時イメージングを可能にする眼科デバイスおよびシステムが記載されている。さらに、デバイスおよびシステムは、眼の状態を治療するための治療レーザをターゲティングして送達できる。

Description

関連出願
本出願は、２０２０年１０月１６日に出願されたカナダ出願３，０９６，２８５に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。

本出願は、眼科デバイス、システムおよび方法に関し、特に、眼のイメージングおよびレーザ治療のためのデバイス、システムおよび方法に関する。

眼の状態を識別するためには、眼のイメージングが重要である。眼の内部区画の画像をキャプチャするために、様々なイメージング技術が使用され得る。例えば、走査レーザ検眼鏡（ＳＬＯ）イメージングは、網膜または角膜などの眼の部分の２次元画像を提供し得る。光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）イメージングは、網膜または角膜の一部の３次元および／または断面画像を提供し得る。眼底の少なくとも一部の画像をキャプチャするために、他のイメージング技術を使用し得る。

眼のイメージングは、治療を必要とする眼の状態を識別するために使用され得る。眼の状態の治療は、レーザビームまたはパルスの特定のターゲット位置がキャプチャされた画像から決定された状態で、レーザを使用して行われ得る。

１つまたは複数の眼の状態をイメージングおよび治療できる追加の、新規および／または改良された眼科デバイスが望ましい。

本開示によれば、眼の状態を治療するためのイメージングおよびレーザ送達デバイスが提供される。デバイスは、ＳＬＯイメージングのための走査レーザ検眼鏡（ＳＬＯ）光路と、ＯＣＴイメージングのための光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）光路と、治療レーザのための治療光路と、ＳＬＯ光路、ＯＣＴ光路および治療光路からの光を、眼の状態の治療を受けている眼の部分に集束させる対物レンズを含む送達光路を備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、イメージングおよびレーザ送達デバイスは、ＳＬＯ光路、ＯＣＴ光路、および治療光路のコンポーネントの動作を制御する、イメージングおよびレーザ送達デバイスとコンピューティングデバイスとの間のインターフェースを提供するためのデバイスコントローラをさらに備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、イメージングおよびレーザ送達デバイスは、レーザ送達デバイスを外部ＳＬＯ光源に結合するためのＳＬＯ光源またはＳＬＯ光源ポートと、レーザ送達デバイスを外部ＯＣＴ光源に結合するためのＯＣＴ光源またはＯＣＴ光源ポートと、レーザ送達デバイスを外部治療光源に結合するための治療光源または治療光源ポートと、をさらに備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、ＳＬＯ光源または外部ＳＬＯ光源は、ＳＬＯ波長で動作する。ＯＣＴ光源または外部ＯＣＴ光源は、ＯＣＴ波長で動作する。治療光源または外部治療光源は治療波長で作動し、ＳＬＯ波長、ＯＣＴ波長および治療波長のそれぞれは、異なる波長である。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、送達光路は、対物レンズを通して眼からの戻り光を分離し、戻り光の一部の波長に基づいて、戻り光の一部をＳＬＯ光路またはＯＣＴ光路の１つに送達するための１つまたは複数の光学デバイスを備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、ＳＬＯ光路は、眼の一部を横切ってＳＬＯビームを走査するためのＸＹ走査光学系と、ＳＬＯ光路の一部を通って眼から戻るＳＬＯビームからの光を検出するためのＳＬＯ検出器と、を備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、ＸＹ走査光学系は、検流計；共振スキャナ；非共振スキャナ；回転する鏡；回転するプリズムのうちの１つまたは複数を備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、ＯＣＴ光路は、ＯＣＴ光源およびＯＣＴ検出器に結合された光スプリッタ／コンバイナと、光スプリッタ／コンバイナを送達経路に光学的に結合するサンプル光路と、光スプリッタ／コンバイナをリターンミラーに光学的に結合する参照光路と、を備え、サンプル光路および参照光路から戻る光は、ＯＣＴ検出器によって検出される前に、光スプリッタ／コンバイナにおいて結合される。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、参照経路の長さを長くまたは短くするために、リターンミラーの位置が調節可能である。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、参照経路は、眼内の分散を補償するために、厚さを調整可能な材料を備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、治療光路は、ＯＣＴ光路の参照経路における厚さ調整可能な材料の厚さに基づいて、治療レーザパルスを事前補償するための、適応光学系、プリズム対、回折格子対、誘電体ミラーコーティング、および光ファイバのうちの少なくとも１つを備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、イメージングおよびレーザ送達デバイスは、第２の治療用レーザをさらに備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、イメージングおよびレーザ送達デバイスは、治療用レーザをＯＣＴ光路に位置合わせするための位置合わせシステムをさらに備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、位置合わせシステムは、粗位置合わせセクションおよび精密位置合わせセクションを備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、粗位置合わせセクションは、治療用レーザから分割された粗位置合わせビームの異なる長さの光路のそれぞれの端部に配置された一対のＣＭＯＳセンサを備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、粗位置合わせビームは、ＯＣＴ経路への注入前に治療用レーザから分割される。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、精密位置合わせセクションは、治療用レーザから分割された精密位置合わせビームの異なる長さの光路のそれぞれの端部に配置された一対の直交フォトダイオード（ＱＰＤ）を備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、位置合わせシステムは、治療用レーザの位置合わせを制御可能に調整するための位置決め光学系を備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、位置合わせシステムは、正の強化学習アルゴリズムを使用して、光学幾何学とは無関係に位置決め光学系を制御する。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、イメージングおよびレーザ送達デバイスは、治療光路の少なくとも一部を通過するパイロットレーザをさらに備える。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、パイロットレーザは、ＳＬＯ検出器およびＯＣＴ検出器のうちの少なくとも１つによって検出され得るパイロット波長を有する。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、パイロットレーザを使用して、治療レーザをＳＬＯイメージングおよびＯＣＴイメージングのうちの少なくとも１つと位置合わせする。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、イメージングおよびレーザ送達デバイスは、眼から戻るパイロットレーザの一部を、パイロットレーザを検出するためのパイロットセンサに向けるためのビームスプリッタをさらに備え、パイロットセンサは、ＳＬＯ画像に登録され得る眼の画像を生成するために使用される。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、イメージングおよびレーザ送達デバイスは、眼から戻る治療レーザの一部を、治療レーザを検出するための治療センサに向けるためのビームスプリッタをさらに備え、治療センサは、ＳＬＯ画像に登録され得る眼の画像を生成するために使用される。

イメージングおよびレーザ送達デバイスのさらなる実施形態では、治療レーザは、フェムト秒レーザである。

本開示によれば、上記のようなイメージングおよびレーザ送達デバイスと、イメージングおよびレーザ送達デバイスの動作を制御し、イメージングおよびレーザ送達システムのユーザにグラフィカルユーザインターフェースを提供するためのコンピューティングデバイスと、を備える、眼の状態を治療するためのレーザイメージングおよび送達システムがさらに提供される。

イメージングおよびレーザ送達システムのさらなる実施形態では、コンピューティングデバイスは、ＳＬＯ画像およびＯＣＴ画像をキャプチャし、キャプチャされたＳＬＯ画像およびＯＣＴ画像を、眼の状態を治療するための治療計画の計画画像に登録し、治療計画に従って治療レーザを制御するように構成される。

イメージングおよびレーザ送達システムのさらなる実施形態では、コンピューティングデバイスは、キャプチャされたＳＬＯ画像を使用して眼球運動を追跡し、治療計画および追跡された眼球運動に従って治療レーザを制御するようにさらに構成される。

イメージングおよびレーザ送達システムのさらなる実施形態では、コンピューティングデバイスは、眼内のレーザ治療のための安全でない領域を特定し、安全でない領域内で治療が行われる場合は、治療レーザを停止するようにさらに構成される。

イメージングおよびレーザ送達システムのさらなる実施形態では、コンピューティングデバイスは、ＳＬＯ画像およびＯＣＴ画像を表示するグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を生成するようにさらに構成される。

イメージングおよびレーザ送達システムのさらなる実施形態では、ＧＵＩを使用して治療計画を作成する。

イメージングおよびレーザ送達システムのさらなる実施形態では、ＧＵＩは、治療中の治療計画の進行を表示する。

本開示によれば、糖尿病性網膜症、加齢黄斑変性症、硝子体黄斑牽引、裂傷、剥離、および穴、緑内障、および静脈閉塞を含む１つまたは複数の眼の状態の治療における、上記のようなイメージングレーザ送達システムの使用法が提供される。

本開示のさらなる特徴および利点は、添付の図面と組み合わせて解釈される以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

眼のイメージングおよびレーザ治療システムのコンポーネントを示している。 イメージングおよびレーザ治療システムの光路を示している。 イメージングおよびレーザ治療システムのＳＬＯイメージング部分のコンポーネントを示している。 イメージングおよびレーザ治療システムのＯＣＴイメージング部分のコンポーネントを示している。 イメージングおよびレーザ治療システムのレーザ送達部分のコンポーネントを示している。 別の眼のイメージングおよびレーザ治療システムの光学コンポーネントを示している。 位置合わせシステムの光学コンポーネントを示している。 レーザイメージングおよび送達システムのコンポーネントを位置合わせするためのさらなる構成を示している。 眼のイメージングおよびレーザ治療システムを使用して、眼の状態の治療を計画および実行する方法を示している。 眼の状態の治療を計画および実行するためのグラフィカルユーザインターフェースのフローを示している。 眼の状態の治療を実行するためのさらなるグラフィカルユーザインターフェースのフローを示している。 眼の状態の眼の治療を計画するための方法を示している。 眼の状態を治療する方法を示している。 硝子体黄斑牽引症患者の眼底画像およびＯＣＴ画像上の凸形状表面を示している。

走査レーザ検眼鏡（ＳＬＯ）イメージングデバイスと、眼をイメージングするための光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）イメージングデバイスとの両方を含み、両方のデバイスを同時に使用して行うことができるイメージングおよびレーザ治療システムが説明される。さらに、イメージングおよびレーザ送達システムは、眼の状態の治療を実行するために使用できる治療レーザを含む。治療レーザは、治療用レーザまたは外科用レーザであり得る。ＳＬＯイメージング、ＯＣＴイメージング、および治療用レーザは、共通の対物レンズを通過して、イメージングおよび／または治療される眼に送達され得る。さらに、ＳＬＯイメージングデバイス、またはより具体的にはＳＬＯイメージングデバイスからの画像を使用して、眼球運動を識別し、ＯＣＴイメージングデバイスにおける眼球運動および／または治療用レーザのターゲティングを説明し得る。ＳＬＯイメージング、ＯＣＴイメージング、および治療用レーザの組み合わせにより、単一のシステムを使用して眼の状態の計画と治療の両方を可能にするシステムを提供し得る。計画と治療は、別々の時間に実行され得、個人が１回または複数回戻る必要があり得るが、計画と治療は、一度に実行され得る。例えば、眼底イメージングコンポーネント、パイロットレーザシステム、追加の治療レーザなどを含む追加のコンポーネントが、イメージングおよびレーザ治療システムに含まれ得ることが理解されるであろう。

図１は、眼のイメージングおよびレーザ治療システムのコンポーネントを示している。システム１００は、イメージングおよびレーザ送達デバイス１０２を備える。デバイス１０２は、ＳＬＯイメージングコンポーネント１０４、ＯＣＴイメージングコンポーネント１０６、および治療レーザ送達コンポーネント１０８を備える。イメージングおよびレーザ送達コンポーネントは、デバイスコントローラ１１０によって制御され得る。ＳＬＯイメージング、ＯＣＴイメージング、および治療レーザ用の光は、イメージングおよび／または治療される眼１１２、または場合によっては他のターゲットに送達され得る。ＳＬＯおよびＯＣＴイメージング用のイメージング光は、それぞれの検出器に反射される。

デバイスコントローラ１１０は、デバイス１０２とコンピューティングデバイス１１４との間のインターフェースを提供し得る。コンピューティングデバイス１１４は、イメージングおよびレーザ送達デバイス１０２を操作するための様々なシステム制御機能１１６を提供する。コンピューティングデバイス１１４は、別個のコンピューティングデバイス１１４として示されているが、コンピューティングデバイス１１４をイメージングおよびレーザ送達デバイス１０２に組み込むことが可能である。デバイスコントローラ１１０は、ＳＬＯのそれぞれの検出器／カメラ、およびＯＣＴイメージングコンポーネント１０４、１０６からの信号をキャプチャするだけでなく、イメージングコンポーネント１０４、１０６のソース、および治療レーザ送達コンポーネント１０８、フォーカシングコンポーネント、またはその他のコンポーネントなどの他のコンポーネントを制御し得る。

コンピューティングデバイス１１４は、命令を実行するための１つまたは複数の処理ユニット（図示せず）と、１つまたは複数の処理ユニットによって実行されると、システム制御機能１１６を提供するようにコンピューティングデバイスを構成するデータおよび命令を格納する１つまたは複数のメモリユニット（図示せず）とを備え得る。システム制御機能１１６は、イメージングおよびレーザ送達デバイスを操作するためのＧＵＩを提供するグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）機能１１８を含み得る。較正機能１２０は、イメージングおよびレーザ送達デバイス１０２を較正するために、特に、ＳＬＯ画像およびＯＣＴ画像における位置が互いに正確に位置合わせされ、治療レーザによって正確にターゲットされ得るように、ＳＬＯイメージングコンポーネント１０４、ＯＣＴイメージングコンポーネント１０６、および治療レーザ送達コンポーネント１０８を位置合わせおよび相関させるために提供され得る。特定の眼の状態を治療するための治療計画を立てることを可能にする計画機能１２２を提供し得る。計画機能１２２は、ＧＵＩ機能を使用して、ユーザが治療計画を定義できるようにし得る。追加または代替として、計画機能は、キャプチャされた画像内のレーザ治療位置を識別し得る自動化または半自動化された計画機能を組み込み得る。治療機能１２４は、眼の状態を治療する、または少なくとも部分的に治療するための治療計画を実行するために、治療レーザ送達コンポーネント１０８を含むデバイス１０２のコンポーネントを制御し得る。

ＧＵＩ機能１１８は、生成されたＧＵＩをディスプレイ１２６上に提示し得る。別個のディスプレイとして示されているが、ディスプレイは、イメージングおよびレーザ送達デバイス１０２に組み込むことができる。提示されるＧＵＩは、ユーザに表示する必要がある、または表示することが望ましい情報によって異なり得る。図１は、治療中に表示できるＧＵＩ１２９を示している。例えば、ＧＵＩは、ＳＬＯ画像１３０およびＯＣＴ画像１３２を表示し得る。ＳＬＯ画像は、ＯＣＴ画像の断面の位置の指示を含み得る。ＳＬＯ画像およびＯＣＴ画像は、まだ治療されていない治療部位および治療された治療部位の指示を含み得る。ＧＵＩ１３４は、治療を開始１３６および停止１３８するためのグラフィカル要素だけでなく、ユーザに関連し得る治療計画の他の詳細を含み得る。

図１に示されるデバイス１０２およびシステム１００は、光学ハードウェア、制御電子機器、およびソフトウェアを広く備える。コンポーネントは、以下でさらに詳細に説明されている。システム１００は、眼をイメージングして治療領域を特定し、治療を実行するために使用され得る。治療は、例えば、加齢黄斑変性症（ＡＭＤ）、硝子体黄斑牽引症候群（ＶＴＳ）、糖尿病性網膜症、白内障、脈絡膜血管新生、微小動脈瘤、緑内障、網膜上膜（ＥＲＭ）、網膜裂傷および剥離、中心静脈または分枝静脈の閉塞を含む、広範囲の異なる眼の状態に対するものであり得る。

図２は、イメージングおよびレーザ送達システムの光路を示している。図示されるように、イメージングおよびレーザ送達デバイス１０２は、ＳＬＯ光源２０２を備える。ＳＬＯ光源２０２は、例えば、ダイオードレーザ、ガスレーザ、色素レーザ、固体レーザ、連続波レーザ、パルスレーザ、超短レーザパルス、超放射ダイオード光源、非線形光学材料からの非線形生成光（例えば、スーパーコンティニウム光、高調波発生光、和または差周波数発生光）、またはデバイス１０２をレーザに結合するためのポートであり得る。ＳＬＯレーザは、例えば、１００ｎｍ～３０００ｎｍの間を含む、異なる波長範囲で動作し得る。ＯＣＴ光源２０４は、例えば、超発光ダイオード、超短レーザパルス、超放射ダイオード光源、非線形光学材料からの非線形生成光（例えば、スーパーコンティニウム光、高調波発生光、和または差周波数発生光）などのＯＣＴイメージングでの使用に適した低コヒーレンス光源、またはデバイス１０２を超発光ダイオードに結合するためのポートを備え得る。治療レーザ光源２０６は、治療レーザ、またはデバイス１０２を治療レーザに結合するためのポートを備え得る。治療レーザは、例えば、ガスレーザ、ファイバレーザ、色素レーザ、ファイバまたは自由空間フェムト秒／ピコ秒／ナノ秒レーザ、固体レーザ（パルスまたは連続波長）、パルスまたは連続波長ダイオードレーザ、光学パラメトリック発振器、光増幅器光学、および光パラメトリック増幅器、または非線形光学プロセス（例えば、和、差、および２次高調波光生成）などから生成されるコヒーレント光であり得る。デバイスコントローラ１１０は、光源を制御するために、例えば、レーザ／光をオンおよびオフにすること、ならびに場合によっては制御可能なパラメータを調整することを含む、光源に制御信号を提供し得る。

光源２０２、２０４、２０６のそれぞれは、光源からの光をターゲット１１２に向けるそれぞれの光路２０８、２１０、２１２に結合される。光路のそれぞれは、レンズ、ビームスプリッタ、コンバイナ、ミラー、フィルタ偏光子、適応光学、プリズム、回折格子、光ファイバなどを含む様々な光学要素を有し得る。光源からの光は、各光源からの光出力を結合し、眼に光を集束させる１つまたは複数の望遠鏡レンズ２１６を介して眼１１２に向けるビームスプリッタ／コンバイナ２１４を通過し得る。望遠鏡レンズからの光を眼によりよく結合させるために、コンタクトレンズまたはコンタクトレンズの組み合わせを眼に使用し得る。

治療レーザからの光は、眼のイメージングに使用され得るが、眼から戻ってくる治療光は、検出器に向ける必要はない。対照的に、ＳＬＯおよびＯＣＴ光源からの光は、イメージングされている眼の部分を反射し、反射光は、ビームスプリッタ２１４によって分割され、それぞれの光路２０８、２１０に戻され得る。戻り光は、例えば、ＳＬＯおよびＯＣＴイメージングに使用される波長に基づいて分割され得、または同じまたは類似の波長が使用され、波長に基づいて戻り光を分割することが不可能または困難である場合、ＳＬＯおよびＯＣＴ光が異なる偏光状態を有する場合には、偏光に基づいてビームが分割され得る。

ＳＬＯおよびＯＣＴ光路の両方の光学要素は、光源からの光をターゲット１１２に向け、ＳＬＯイメージングおよびＯＣＴイメージングのために、各光源の戻り光をそれぞれＳＬＯ検出器２１８およびＯＣＴ検出器２２０に向ける。光路２０８、２１０、２１２のそれぞれについては、図３～図５に関して以下でさらに詳細に説明する。図２には示されていない追加の光学システムが、イメージングおよび治療システムに含まれ得る。例えば、眼をイメージングするために１つまたは複数の眼底カメラ、１つまたは複数のパイロットレーザシステム、追加の治療レーザシステムなどを組み込み得る。

図３は、イメージングおよびレーザ治療システムのＳＬＯイメージング部分のコンポーネントを示している。ＳＬＯ光源２０２は、ＳＬＯイメージングに有用な光を出力する。ＳＬＯ光路は、光源２０２から眼１１２に光を送達し、眼からの戻り光をＳＬＯ検出器に向けるように配置された自由空間光学要素を備え得る。ＳＬＯ光路は、１つまたは複数のレンズ、フィルタ、アパーチャなどを含み得る、走査光学系３０４、ビームスプリッタ２１４および望遠鏡光学系を通して光源２０２から眼１１２に光を向けることができるビームスプリッタ、または光サーキュレータまたは方向性結合器などの他の光学装置３０２を含む。望遠鏡光学系２１６は、レンズを眼から遠ざけたり、眼に近づけたりする、Ｚ軸に沿って移動することができる１つまたは複数のレンズを含み得る。光学系をＺ軸に沿って移動すると、焦点を角膜や網膜などの眼の様々な部分、または眼の内部コンパートメント内の任意の場所に変更し得る。走査光学系３０４は、眼を横切って光を走査できる光学装置を備える。図示のように、デバイスは、Ｙ軸などの第１の軸を通して光を走査できるガルバノメータまたはガルバノ３０６と、Ｘ軸などの第２の直交軸を通して光を走査する共振スキャナ３０８を含み得る。ガルバノと共振スキャナの組み合わせを使用するように説明されているが、他のデバイスを使用してＸ軸またはＹ軸のどちらかに沿って走査することもできる。例えば、走査光学系は、音響光学偏向器、電気光学偏向器、非共振スキャナ、回転ミラー、回転プリズム、微小電気機械（ＭＥＭ）ミラーによって提供され得る。さらに、２つの走査デバイスを使用するのではなく、２ＤＭＥＭミラーなど、Ｘ軸およびＹ軸の両方で光ビームを制御可能に走査できる単一の光走査デバイスを使用することが可能である。共振スキャナ３０８は、ガルバノよりもかなり高速で動作するため、高い走査速度を提供できる。例えば、眼の５１２ｘ５１２のラスタ画像を生成するには、ガルバノが新しい列の位置に移動するたびに、共振スキャナが５１２の位置に光を向ける必要がある。ＸＹ走査光学系３０４が２つのガルバノを使用することは可能であるが、イメージング速度は、低下され得る。マイクロミラーデバイスなどの他のデバイスを使用して、ラスタパターンで眼を横切って光を走査し得る。ＸＹ走査光学系３０４は、デバイスコントローラ１１０内の駆動回路３１２によって駆動され得る。共振スキャナからの信号は、共振スキャナによる列の走査が完了したときに新しい行が移動されるように、ガルバノの動きを共振スキャナの動きと同期させるために使用され得るデータ取得回路３１４によってキャプチャされ得る。

眼からの反射光は、同じ光路を通ってビームスプリッタ３０２に戻り、これは、光源の光からの戻り光を分割し、戻り光をアバランシェ光検出器（ＡＰＤ）３１０として示されるＳＬＯ検出器に向ける。ＡＰＤ信号は、データ取得回路３１４によってキャプチャされ得る。ＡＰＤとして示されているが、例えば、増幅器を備えたフォトダイオードの管状光電子増倍管または半導体ベースの光電子増倍管または電荷結合デバイス、またはカメラを含む他の検出器が可能である。データ取得回路は、信号を適切に測定するのに十分高い周波数で関連信号の電圧／電流を測定できる電子デバイスとして実質的に動作し得る。デバイスコントローラは、イメージングデータを含むキャプチャされたデータをコンピュータ１１４に提供するために使用され得るインターフェースを提供し得、ならびにコンピュータ１１４からＳＬＯ光源および走査光学系を制御するための制御情報を受信し得る。

光路は、例えば、光を集束および／または誘導するための１つまたは複数のレンズ、ミラー、回折格子など、１つまたは複数のフィルタ、アパーチャなどを含む追加のコンポーネントを含み得る。追加のコンポーネントは、波面収差の検出および補正または補償、強度の検出および補正または補償などの追加の機能を提供し得る。

上記は単一のＳＬＯ光源を使用して説明したが、例えば、ＳＬＯ光源は、単一のビームに結合される赤、緑、および青の光源などの複数の個別の光源を有し得る。赤、緑、青の光源と対応する検出器を組み合わせて使用することで、トゥルーカラーのＳＬＯ画像をキャプチャできる。追加または代替として、フェムト秒レーザをＳＬＯ光源として使用することが可能であり、リアルタイムのフルオレシン血管造影を提供することが可能であり得る。さらに、図３には示されていないが、光源または光路が、例えば、単一セルの可視化を可能にするイメージング解像度を大幅に改善できる適応光学系を含み得る。

図４は、イメージングおよびレーザ治療システムのＯＣＴイメージング部分のコンポーネントを示している。ＯＣＴイメージングは、例えば、スーパールミネセントダイオードであり得るＯＣＴ光源２０６を使用する。光源ビームは、ファイバカプラ４０２または他の光学コンポーネントによって分割され、異なるポートへの光およびポートからの光を分割および結合できる。ＯＣＴ光源ビームは、ファイバカプラ４０２によって、光ビームをＸおよびＹ方向に走査できる走査光学系４０６を含むサンプル４０４に分割される。走査光学系４０６は、図３のＸＹ走査光学系３０４または他の走査デバイスと同様のガルバノおよび／または共振器を備え得る。走査光学系４０６は、図３の駆動回路３１２に関して上述したのと同様の方法でデバイスコントローラ１１によって制御され得る。ＯＣＴサンプル経路は、ＯＣＴ経路およびＳＬＯ経路からの光出力を結合し、１つまたは複数の望遠鏡レンズ２１６を通して眼１１２に向けるビームスプリッタ／コンバイナ２１４を通して、ＯＣＴ光源ビームを眼またはターゲットに送達する。上述のように、望遠鏡レンズ２１６は、眼上のＯＣＴ光源ビームの焦点を変更するために、Ｚ軸として定義される眼１１２に向かって、または眼１１２から離れるように移動され得る。上述のように、ＯＣＴ光源ビームを眼に送達するために、眼にコンタクトレンズを配置し得る。反射光は、ＯＣＴサンプル経路を通ってファイバカプラ４０２に戻り、そこでＯＣＴ参照経路から戻る光と組み合わされ、組み合わされた光、または組み合わされた光の一部がＯＣＴ検出器２２０に提供される。ＯＣＴ光源２０６および検出器２２０の両方は、デバイスコントローラ１１０によって制御され得、これは、コンピューティングデバイス１１４にインターフェースを提供して、コンピューティングデバイス１１４がイメージングおよびレーザ送達システムの動作を制御すること、ならびにＯＣＴ検出器からキャプチャされた画像データを受信することを可能にする。

参照経路４０８は、サンプル経路を走行するＯＣＴ光ビームと同じ経路長を有する、ファイバカプラによって分割されたＯＣＴ光ビームまたはその一部のための経路を提供し、サンプル経路および参照経路からの結合された光の干渉が、サンプル経路によってターゲットとされた眼の部分の画像を提供するために使用され得る情報を提供する。例えば、眼内の異なるターゲティング／焦点位置、ならびに眼の位置の変化から生じ得るサンプル経路の変化する経路長を補償するために、参照経路は、参照経路の経路長を延長または短縮するために、Ｚ軸方向に移動可能なミラー４１０を含み得る。可動ミラー４１０は、参照経路を通った光を反射して戻し、ファイバカプラ４０２でサンプル経路からの光と結合させる。デバイスコントローラ１１０は、サンプル経路および参照経路の経路長を維持するために、望遠鏡レンズの動きがミラー４１０の対応する動きをもたらすように、可動ミラーを可動望遠鏡レンズと同期させ得る。

サンプル経路の経路長の変化を考慮する可動ミラーに加えて、参照経路は、参照ビームが通過する材料を厚くしたり薄くしたりするように調整できる、一対のくさび４１２として示された分散補償コンポーネントを有し得る。分散補償コンポーネント４１２は、眼自体の光学特性を考慮するために使用され得、これは、眼の後部または網膜をイメージングするために使用され得るＯＣＴイメージングにおいて特に有用であり得る。分散補償コンポーネント４１２は、コンピューティングデバイス１１４と連携してデバイスコントローラ１１０によって制御され得る。特に、コンピューティングデバイス１１４は、ＯＣＴ検出器によってキャプチャされた焦点の合った画像を提供するために、例えば、くさびを内側または外側に動かしてより厚いまたはより薄い光学コンポーネントを提供することによって、分散補償コンポーネントを調整するＯＣＴ分散補償制御機能４１４を含み得る。すなわち、分散補償コンポーネントが、イメージングされる眼の光学特性を考慮して適切に調整される場合、ＯＣＴ検出器によってキャプチャされた画像は、鮮明な焦点になる。ＯＣＴ分散補償制御機能は、キャプチャされた画像の鮮明さに基づいて集束光学系を調整するオートフォーカス技術に基づき得る。鮮明な画像が生成されるまで、分散補償コンポーネントを調整し得る。

分散補償コンポーネント４１２によって提供される分散補償の量は、ＯＣＴ参照ビームを補償することに加えて、他の目的にも使用され得る。分散補償コンポーネントによって提供される特定の補償、例えば、コンポーネント４１２の「厚さ」は、眼の光学特性の指標を提供するので、特定の補償は、例えば、画像処理技術を構成し得るＳＬＯ画像の事後補償を含む他の補償に使用され得、同様に、治療レーザパルスの事前補償を提供するために光学補償コンポーネントを制御し得る。一時的パルス圧縮および周波数事前補償は、例えば、治療レーザ分散事前補償機能４１６によって実行され得、これは、ＯＣＴ分散補償制御機能４１４によって決定されるように、シャープな焦点内ＯＣＴ画像を提供するために必要な補償に基づいて、治療光路内のパルス事前補償コンポーネントを調整し得る。

図５は、イメージングおよびレーザ治療システムの治療レーザ送達部分のコンポーネントを示している。治療レーザは、フェムト秒、ピコ秒、またはナノ秒のパルスレーザ５０２として図５に示されているが、特定の用途に応じて他のレーザ光源を使用し得る。例えば、治療レーザは、ファイバまたは自由空間フェムト秒／ピコ秒／ナノ秒レーザガスレーザ、ファイバレーザ、色素レーザ、固体レーザ（パルスまたは連続波長）、パルスまたは連続波長ダイオードレーザ、光パラメトリック発振器、光増幅器光学、および光パラメトリック増幅器、または非線形光学プロセス（例えば、和、差、および２次高調波光生成）などから生成されるコヒーレント光であり得る。治療レーザは、事前補償光学系５０４およびターゲティング光学系５０６を通過し得る。ターゲティング光学系は、治療レーザによる治療を必要とする眼の特定の位置に治療レーザビームを向けることを可能にする。ターゲティング光学系５０６は、ＳＬＯおよびＯＣＴ光路について上記で説明した走査光学系と同様であり得、例えば、ガルバノおよび／または共振器、またはコンピューティングデバイス１１４上のターゲティング制御機能５１２によって制御され得る他の走査デバイスを備え得る。ターゲティング光学系からの治療ビームは、ビームスプリッタ／コンバイナ２１４を通過し、治療レーザビームを眼１１２に向ける１つまたは複数の望遠鏡レンズ２１６を通過する。

図４を参照して上述したように、分散補償コンポーネント４１２は、眼に発生する分散の表示を提供し得る。したがって、治療レーザ分散事前補償機能４１６は、治療レーザビームを事前補償するために、デバイスコントローラ１１０を通じて事前補償光学系５０４を制御し得る。

上記は、光学コンポーネント、電子コンポーネント、およびソフトウェアコンポーネントを含むシステムを説明したが、これらは、共焦点光学検出システムおよび光コヒーレンストモグラフィーシステムを使用して、眼または他のターゲットをイメージングし、治療用レーザシステムによる治療のために眼内の位置をターゲットにすることができるシステムを一緒に提供する。眼のイメージングに加えて、イメージングシステムは、リアルタイムナビゲーション、および治療レーザビーム／パルスを正確にターゲットとすることを可能にするアイトラッキングを提供するためにも使用され得る。

図６は、別の眼球イメージングおよびレーザ治療システムの光学コンポーネントを示している。上記のシステムは、３つの光学システム、すなわち、ＳＬＯイメージングシステム、ＯＣＴイメージングシステム、および治療レーザシステムを、別個の走査／ターゲティング光学系を使用するものとして説明した。治療レーザのターゲティング光学系をＳＬＯまたはＯＣＴイメージングシステムの走査光学系と組み合わせることが可能である。さらに、ＳＬＯおよびＯＣＴイメージングシステムの走査光学系を一緒に組み合わせることが可能であるが、これは、ＳＬＯイメージングシステムのフレームレートを遅くする可能性がある。より遅いフレームレートは、治療レーザ治療中のアイトラッキングに十分なリアルタイムイメージングを提供するには不十分な場合がある。したがって、以下に説明するシステム６００は、ＯＣＴイメージングおよび治療レーザ送達の走査／ターゲティング光学系を一緒に組み合わせながら、ＳＬＯイメージングコンポーネントに別個の走査光学系を提供する。

システム６００は、ＳＬＯイメージングコンポーネント６０２、ＯＣＴイメージングコンポーネント６０４、および治療レーザコンポーネント６０６を備える。各システム６０２、６０４、６０６の光は、ビーム分割デバイス６０８で結合／分割される。結合されたビームは、眼６１２またはターゲットの中または上の光の焦点を調整するために、矢印６１０ａによって示されるように可動であり得る１つまたは複数の望遠鏡レンズ６１１０によって眼に焦点を合わせられる。図示されるように、システムのそれぞれは、異なる波長を有し得る。一例として、ＳＬＯ波長は、約６５８ｎｍであり、ＯＣＴ波長は、約８００ｎｍ～１２００ｎｍであり、治療レーザの波長は、約２００ｎｍ～３０００ｎｍであり得る。特定の波長が提供されているが、ＳＬＯ、ＯＣＴ、および治療システムのそれぞれに異なる波長を使用できる。さらに、ＳＬＯ光源は、赤、緑、および青の光源と、対応する検出器または他のタイプのＳＬＯイメージング光源を含むことができる。

特定の波長に関わらず、ＳＬＯイメージングシステム６０２は、光源６１４を備える。光源は、イメージングおよび送達デバイスの外部にあり得、例えば、光ファイバまたは自由空間光学系によってデバイスに結合され得る。光源６１４がどのように提供されるかに関係なく、それは線６１６によって示される光ビームを提供する。ビームは、集束光学系を通過し、さらに走査光学系６２０を通過する。集束光学系は、走査光学系６２０の前に配置されたレンズ６１８、ならびに走査光学系６２０の後に配置されたレンズ６２２ａ、６２２ｂを含み得る。走査光学系６２０として単一のミラーのみが示されているが、一対のミラーまたはスキャナを使用して、Ｘ方向およびＹ方向の両方で光ビームを走査し得ることを理解されたい。光源からの光ビームは、その偏光に従って光を分割できる偏光ビームスプリッタ６２４として図６に示されている他のビーム分割デバイスを通過することもし得る。走査光学系６２０と光源６１４との間に配置されているように示されているが、光路の異なる位置に配置することが可能である。光源６１４からの光は、通過する光の偏光を変化させる４分の１または１／２波長板などの偏光素子６２６を通して眼６１２に向けられる。光は、眼に向けられ、眼で反射された光は、同じ経路を通って戻り、再び偏光素子６２６を通過して、戻り光の偏光を再び変化させ、戻り光が光源光とは異なる偏光を有するようにするので、偏光ビームスプリッタ６２４によって互いに分離できる。偏光ビームスプリッタおよび偏光要素以外の他の光学デバイスを使用して、例えば、光サーキュレータなど、戻り反射光を光源光から分離し得る。眼から戻ってきた反射光は、アバランシェ光検出器または同様のデバイスであり得る検出器６３２上にビームを集束させる１つまたは複数の集束光学系６３０ａ、６３０ｂを通過する。走査光学系は、ＸおよびＹ方向に眼を横切ってビームを掃引し、各座標における検出器の結果の出力を用いて眼のラスタ画像を構築できることが理解されよう。

ＯＣＴイメージングシステムは、同様に、例えば、１つまたは複数のスーパールミネッセンスダイオードであり得る、光源６３４を備える。光源からの光は、ファイバカプラ（ＦＣ）６３６を通過する。ファイバカプラは、光を分割し、異なるポートで受信した光を結合できる。例えば、ポート１と２からの入射光を結合し、結合した光を分割してポート３と４から出力し得る。同様に、ポート３とポート４からの入射光は結合され、ポート１と２で出力される。ＦＣ６３６は、ＯＣＴ光源６３４からの光をサンプル経路と参照経路に分割する。サンプル経路内のＦＣ６３６からの光は、１つまたは複数の集束レンズ６３８を通過し得る。ビームスプリッタ／コンバイナ６４０は、ＯＣＴ光源からの光を治療光源と結合／分割するために使用される。結合された光は、Ｘ方向とＹ方向の両方で光ビームを走査できる走査／ターゲティング光学系６４２を通過する。

ＦＣ６３６からの光は、ミラー６４８で反射する前に、１つまたは複数の集束光学系６４４、補償光学系６４６を通過し得る参照経路にも向けられる。ミラー６４８は、参照経路の長さをサンプル経路の長さに一致するように調整するために、矢印６４８ａによって示される方向に移動可能であり得る。サンプル経路と参照経路の両方から戻ってくる光は、ファイバカプラ６３６で一緒に結合され、結合された光は、例えば、ＣＣＤセンサであり得るセンサ６５０に渡される。追加的または代替的に、検出器は、掃引源ＯＣＴと共に使用され得るＡＰＤによって提供され得る。図示されていないが、フィルタ、レンズ、格子などを含む１つまたは複数の光学要素が、センサ６５０の前に配置され得る。

治療レーザ送達システム６０６は、治療光源６５２、１つまたは複数の集束光学系６５４、ならびにデバイスコントローラ（図示せず）によって制御され得る事前補償光学系６５６を備える。図示されるように、治療レーザとＯＣＴ光源からの結合された光は、一緒に結合され、同じ走査／ターゲティング光学系６４２を通過する。治療光源に加えて、システムは、ビームスプリッタ６６０によって治療レーザ６５２と結合され得るパイロットレーザ６５８を含み得る。パイロットレーザ６５８は、治療レーザの光路を通過し得、治療レーザが適切に位置合わせされ、ターゲットとされることを確実にするために使用され得る。パイロットレーザ、特に、眼内のパイロットレーザの集束位置は、１つまたは複数のイメージングシステムによって検出され得る。

イメージングシステムは、ＳＬＯイメージングシステム６０２およびＯＣＴイメージングシステム６０４を備えるものとして上で説明されてきた。ＳＬＯおよびＯＣＴイメージングシステムに加えて、追加のイメージングシステムをシステムに組み込み得る。図示されるように、眼底イメージングシステム６６２が含まれ得、例えば、焦点を合わせるためにＬＥＤまたは他の機能を提供できる固視ターゲットシステム（図示せず）も含まれ得る。眼底イメージングシステムは、ビームスプリッタ６６６によって他の光源と結合され得る適切な光源６６４を含み得る。ＳＬＯイメージング光と結合されるように示されているが、眼底イメージング光は、他の位置で外部光源と結合され得る。戻り光は、ビームスプリッタまたは同様のデバイスによって分割され、眼底画像をキャプチャするカメラセンサ６７０に向けられる。眼底画像は、広域スペクトル光源によって照射され、センサは、カラー画像をキャプチャするための赤、緑、および青のセンサを含み得る。代替として、眼底画像は、特定の周波数または周波数範囲によって照明され得る。

ＯＣＴイメージングおよび治療システムからの結合された光、ならびにパイロットレーザおよび眼底イメージング光は、ビームスプリッタ６０８によってＳＬＯイメージングシステムからの光と結合される。すべてのシステムからの結合された光は、焦点深度を変更するために、Ｚ方向に眼に向かって、または眼から離れて移動し得る望遠鏡光学系６１０を通過する。治療レーザからの光は、組織の眼に吸収され、光凝固、組織の切開、切除など、眼に何らかの変化を引き起こす。ＳＬＯおよびＯＣＴイメージングシステム、ならびに眼底イメージングシステムおよびパイロットレーザからの光は、眼から反射され、分離されてそれぞれの光路に向けられる。反射光は、各光路を通過してそれぞれのセンサ、すなわち、ＳＬＯセンサ６３２またはＯＣＴセンサ６５０に向かう。

多くの光学要素が上に示されているが、追加の光学要素がシステムに含まれ得る。例えば、特定の波長をブロックするために、光路内の異なる位置に１つまたは複数のフィルタを設け得る。さらに、集束されていない光をさらに遮断するために、アパーチャを設け得る。さらに、１つまたは複数の光源からの光の位置合わせを決定し、場合によっては調整するために、１つまたは複数のセンサを光路に沿って配置し得る。さらに、単一の治療光源について説明したが、複数の異なる治療光源を有すること、または１つの治療光源を異なる治療光源と交換できる交換可能な光源を有することが可能である。さらに、治療光源は、特定の治療を実行するために使用されるものとして説明されてきたが、特定の治療を実行すると共に眼のイメージングに治療光源を使用することも可能である。

上記は、ＳＬＯイメージングシステムとＯＣＴイメージングシステムの両方を使用して同時に眼をイメージングできるシステムを説明し、同時に治療レーザを眼のターゲット位置に送達することもできる。システムは、様々なイメージング、治療計画、および治療実施機能を提供するために、ソフトウェアによって制御され得る。

図７は、位置合わせシステムの光学コンポーネントを示している。位置合わせシステム７００は、上記で説明された実施形態のいずれかに組み込まれ得るが、図６を参照して説明されたＯＣＴシステム６０４のコンポーネントを特に参照して以下で説明される。簡単にするために、ＯＣＴ参照経路およびセンサのコンポーネントが図７から省略されていることに留意されたい。位置合わせシステム７０２は、治療用レーザをＯＣＴレーザと位置合わせする、または少なくとも実質的に位置合わせすることを可能にする。治療用レーザがＯＣＴレーザと完全に位置合わせされると、２つのレーザビームまたはパルスは、経路全体に沿って互いに一致する。位置合わせシステムは、治療用レーザを入力ファイバまたはポートと位置合わせするためにも使用され得る。例えば、治療用レーザがフェムト秒レーザである場合、光源は、レーザパルスをファイバに注入するためにアクティブな位置合わせを必要とし得る小さな開口数を有し得る、中空コアファイバまたはコガミファイバなどの光ファイバを使用してイメージングおよび治療システムに結合され得る。さらに、治療用レーザをＯＣＴレーザと位置合わせすると、ＯＣＴ画像を部分的に使用して決定されたターゲット位置を実際の治療位置に位置合わせするのに役立つ。位置合わせシステム７０２は、光ファイバまたは多関節アームおよびミラーアセンブリなどの自由空間光学系であり得る結合コンポーネントへの適切な注入のためにレーザ光源を位置合わせできる粗位置合わせシステムを備え得る。粗位置合わせに加えて、ＯＣＴ経路に沿ったセンサを使用して、精密位置合わせを行い得る。

粗位置合わせコンポーネントは、治療光源６５２の出力に配置され得る。治療用ビームは、２つの調整可能なミラーまたは他の位置決め光学系７０４、７０６を通過する。図７には示されていないが、位置決め光学系７０４、７０６は、治療用ビームの位置合わせを制御できるようにするためにコントローラによって制御可能である。位置決め光学系７０４、７０６は、Ｚ折り配置、４の字配置、または治療用ビームを位置合わせするのに適した任意の他のタイプの配置で配置され得る。位置決め光学系７０４、７０６を通過した後、治療用ビームは、ビームの一部を粗位置合わせセンサに向け、他の部分をＯＣＴ経路の光カプラに向けるビームスプリッタ７０８を通過する。ビームスプリッタ７０８は、治療用光のごく一部のみが位置合わせコンポーネントに放出されるように、非対称スプリッタであり得る。例えば、ビームスプリッタ７０８は、９９：１スプリッタであり得る。位置合わせのための光分割は、光を、Ｘ軸とＹ軸などの２つの直交軸で光の入射位置を決定できるセンサで終了する２つの別々の経路に向けるために、第２のビームスプリッタ７１０によってさらに分割される。センサは、ビームの位置合わせが比較的悪い場合でも入射位置を検出できるように、比較的大きなセンサ領域を提供するＣＭＯＳセンサ７１２、７１４として示されている。図７には示されていないが、粗位置合わせセンサ７１２、７１４は、位置決め光学系７０４、７０６を制御するコントローラに結合され、レーザの入射位置を移動させて両方の位置合わせセンサ７１２、７１４の中心に合わせる。２つのセンサへの経路の長さは異なる必要があり、経路の長さが長いほど位置合わせの精度が高くなる。

粗位置合わせに加えて、ミス位置合わせのより正確な測定を提供するために精密位置合わせセンサを設け得る。ビームスプリッタ７１６は、ＯＣＴ経路に配置され、ビームを分割してビームの一部を精密位置合わせセンサとして使用され得る第１の直交フォトダイオード（ＱＰＤ）７１８に向け得る。第２のビームスプリッタ７２０は、図示のようにＯＣＴ経路に配置され得、あるいは粗位置合わせの構成と同様にスプリッタ７１６からの位置合わせ経路に配置され得る。とにかく、第２のＱＰＤ７２２への第２の経路が提供される。粗位置合わせと同様に、各ＱＰＤ７１８、７２２への経路長は、ビームの経路が経路に沿って位置合わせされることを保証するために異なる必要がある。つまり、経路の長さが同じである場合、センサは、経路が特定の位置に位置合わせされていることのみを確認するが、ビームは、そのポイントから発散または収束する可能性がある。コントローラ（図示せず）は、位置決め光学系７０４、７０６を制御して、両方のＱＰＤセンサ上の入射位置を中央に配置するか、または位置合わせにおいて所望の精度を達成するために必要なだけ中央に近づけるように配置する。

図７は、光学コンポーネントのみを示し、制御コンポーネントを省略していることに留意されたい。理解されるように、センサ７１２、７１４、７１８、７２２は、センサデータに従ってビームを位置合わせするために行う必要がある調整を決定するコントローラに結合される。次いで、コントローラは、治療用レーザをＯＣＴレーザと位置合わせするために、可動ミラーまたは位置決め光学系７０６、７０８の動作を制御し得る。コントローラは、治療用レーザの入射位置がセンサ７１２、７１４、７１８、７２２のそれぞれの中心になるように位置決め光学系７０６、７０８を制御するか、または少なくとも入射位置をできるだけ中心に近い位置に配置しようとする。位置合わせシステムは、治療用レーザの位置合わせを常に修正し得る。あるいは、位置合わせは、治療前、開始時、毎日など、特定の時間または間隔で実行され得る。

位置合わせプロセスの制御は、光路の形状を知らなくても達成し得る。位置合わせプロセスは、例えば、中心などの各センサ上の特定の点にレーザビームを収束させるために位置決め光学系を制御するために、正の強化学習アルゴリズムを使用し得る。位置合わせアルゴリズムは、位置合わせ光学系を調整し、結果として得られるセンサ上のレーザビーム位置を測定し、フィードバックを使用して、位置合わせアルゴリズムに従って位置合わせ光学系をさらに調整し得る。

センサ７１２、７１４、７１６、７２０の情報に従ってレーザを位置合わせすることに加えて、システムは、実世界のフィードバックを使用して位置合わせすることもし得る。例えば、プラスチック眼または他の適切な材料などの眼のモデルをシステム内に配置し、イメージングシステムを使用して特定の位置をターゲットとし得る。治療用レーザは、ターゲット位置で発射され得、モデルの眼に対する治療用レーザの結果が検出され、ターゲット位置と実際の入射位置との間の不一致は、例えば、位置合わせミラーまたは位置決め光学系７０６、７０８を使用して修正し得る。現実世界の位置合わせは、治療前、開始時、毎日など、定期的に実行し得る。

上記では、治療用レーザを位置合わせセンサの中心に位置合わせするための粗位置合わせセンサおよび精密位置合わせセンサの使用について説明したが、位置合わせセンサ、特に、精密位置合わせセンサを使用して、パイロットレーザを位置合わせし得る。精密位置合わせセンサを使用して、上述の治療用レーザを位置合わせするのと同様の方法でパイロットレーザと治療用レーザを同時に位置合わせし得る。

治療用レーザおよびパイロットレーザは、上述のように位置合わせされ得る。さらに、パイロットレーザおよび／または治療用レーザは、ＳＬＯイメージングシステムおよび／またはＯＣＴイメージングシステムと位置合わせすることもし得る。例えば、パイロットレーザまたは治療用レーザは、患者の眼または眼のモデル上で走査され、その後、ＳＬＯイメージングシステムの検出器および／またはＯＣＴイメージングシステムの検出器によって検出される。パイロットレーザまたは治療用レーザは、既知の位置、およびＳＬＯイメージングシステムおよび／またはＯＣＴイメージングシステムによってキャプチャされた既知の位置を通して走査され得る。キャプチャされたパイロットレーザの位置、または治療用レーザの位置を使用して、パイロットレーザおよび／または治療用レーザと、ＳＬＯイメージングシステムまたはＯＣＴイメージングシステムを位置合わせし得る。位置合わせは、ソフトウェアベースの画像レジストレーションを使用して行われ得る。

図７は、粗位置合わせコンポーネントの後に治療レーザ６５２と結合されるパイロットレーザ７５８を示している。粗位置合わせの前に、パイロットレーザを治療レーザと結合することが可能である。パイロットレーザと治療レーザを結合して、単一のファイバから粗位置合わせに入力し得る。

図８は、レーザイメージングおよび送達システムのコンポーネントを位置合わせするためのさらなる構成を示している。位置合わせシステム８００は、ＳＬＯおよび／またはＯＣＴイメージングコンポーネントと位置合わせするために、パイロットまたは治療用レーザを使用し得る。上記のパイロットレーザ位置合わせは、ＳＬＯ検出器またはＯＣＴ検出器のいずれかまたは両方を使用して、パイロットレーザまたは治療レーザを検出した。しかしながら、ＳＬＯまたはＯＣＴ検出器を使用してパイロットまたは治療用レーザを検出できない場合がある。このような場合、ビームスプリッタ８０２を設けて、戻ってきたパイロットレーザまたは治療レーザを分割し、一部をアバランシェ光検出器（ＡＰＤ）などの検出器８０４に向け得る。パイロット位置合わせシステム８００は、ＡＰＤ８０４にパイロット／治療レーザを集束させるための追加の光学コンポーネントを含み得る。パイロットレーザまたは治療レーザは、走査／ターゲティング光学系６４２を使用して眼を走査し、各走査位置でＡＰＤ８０４によってキャプチャされた信号を使用して眼の画像を生成し得る。次いで、ＡＰＤ８０４およびパイロット／治療レーザから生成された画像を、ＳＬＯ画像などの眼の他の画像に登録し得る。パイロット画像とＳＬＯ画像との間の登録は、パイロット／治療レーザの位置とＳＬＯ画像との間を相関させる画像登録技術を使用して実行され得る。同様のプロセスを使用して、ＯＣＴ画像に登録し得る。

図９は、眼のイメージングおよびレーザ治療システムを使用して、眼の状態の治療を計画および実行する方法を示している。方法９００は、例えば、ＳＬＯ画像、眼底画像、フルオレシン血管造影法、または眼の他の画像を含む、他の可能な画像と共にＯＣＴ画像をキャプチャすることから始まる（９０２）。画像は、上述のイメージングおよび送達システムによってキャプチャされ得、または別個のイメージングシステムによってキャプチャされ、場合によっては異なる時間に撮影され得る。画像は、画像内の対応する特徴を識別し、一緒に登録されるように画像を位置合わせまたは変換する画像処理技術を使用して、互いに登録される。登録された画像において、１つまたは複数のターゲット位置を識別し得る（９０４）。ターゲット位置は、治療レーザによる治療のターゲットとなる眼内の位置である。ターゲット位置は、眼科医または他の専門家が手動で識別され得る。ターゲット位置は、描画ツールまたは治療位置を指定できる他の技術を使用して、登録された画像内で識別され得る。さらに、または代わりに、必要に応じて承認または調整のために治療提供者に提示され得る自動化プロセスを使用して、画像内でターゲット位置を識別し得る。識別されたターゲット位置に加えて、出力、パルス持続時間、パルス周波数、治療時間、繰り返しなどのレーザパラメータもターゲット位置ごとに指定される。ターゲット位置および関連するレーザパラメータを使用して、眼の状態の治療のためにレーザをどのように操作するかを指定する治療計画（９０６）を生成する。デカルト座標または他の３次元座標系を使用して治療位置を指定し得る治療計画は、１つまたは複数の登録された画像と関連付けて格納され得、治療計画の画像に眼の位置を登録することにより、治療計画、および治療位置を眼に正確に再位置合わせできる。

上述のように、治療計画は、治療を受ける個人がイメージングおよびレーザ送達システム内にいる間に生成され得、または別々にキャプチャされた画像から生成され得る。いずれにせよ、治療計画を生成した後のある時点で、個人は、イメージングおよびレーザ送達システム内に配置され、システムは、ＳＬＯ画像（９０８）、眼底画像、およびＯＣＴ画像（９１０）のキャプチャを開始し、新たにキャプチャされた画像は、治療計画の前の画像に対して登録される（９１２）。すべての画像を一緒に登録する必要はなく、ＳＬＯ画像を治療計画に登録することで適切な位置合わせを提供することが可能である。治療計画画像が別々のイメージングシステムによって以前にキャプチャされた場合、イメージング処理技術を使用して、画像内の対応する特徴を識別し、それらを互いに登録し得る。あるいは、個人がイメージングおよびレーザ送達システム内にいる間に治療計画が生成された場合、例えば、眼球運動に基づいて登録を調整することによって、登録が行われ得る。画像を治療計画に登録した後、治療前にパイロットレーザを使用して位置合わせを検証し、治療レーザの光路を通過するパイロットレーザが適切に位置合わせされていることを確認することで、治療レーザも同様に位置合わせされるようにし得る。とにかく、新たにキャプチャされた画像と治療計画画像が登録されると、治療計画に従った治療を開始し得る（９１４）。図９には示されていないが、イメージングおよび治療システムは、定期的に較正されて、異なるイメージングコンポーネントにわたって座標系を登録し得る。較正は、システムを使用するたびに実行することも、毎日、毎週など、より少ない頻度で実行することもし得る。治療計画は、リアルタイムの画像の上に提示または表示され得、治療計画は、治療を開始する前に確認され得る。ユーザは、治療中に医師によって治療パラメータを調整することができるインターフェースを提供され得る。治療中、システムは、比較的高い頻度でリアルタイムでキャプチャされるＳＬＯおよび眼底画像（９１６）を連続的にキャプチャして、眼球運動（９１８）を識別し得る。識別された眼球運動は、眼球運動を考慮しながら、治療計画に従って眼内の正しい位置をターゲットとするために、治療レーザのターゲット位置を調整するために使用され得る（９２０）。眼球運動の追跡が信頼できない結果をもたらす場合、例えば、動きが非現実的に大きい、または眼球追跡の信頼レベルが低い場合、追跡結果が信頼できるものになるまでレーザによる治療を中止し得る。図９には示されていないが、リアルタイムで治療を監視できるようにするために、治療段階でシステムがＯＣＴ画像をキャプチャすることも可能である。監視は、治療提供者によって手動で行われるか、１つまたは複数のアルゴリズムによって自動的または半自動的に行われ得る。監視は、治療中に治療パラメータを調整する、治療を時期尚早に停止する、または治療計画によって指定された場所よりも遠く離れた特定の位置で治療を継続するために使用され得る。治療レーザの制御は、システムが適切に動作していること、およびすべてのコンポーネントの状態が許容可能であることを確認することを含み得る。システムの状態が良くない場合、レーザの発射を阻止し得る。

眼球運動を識別および追跡することに加えて、本方法は、治療レーザによる治療に対して安全ではない眼内の制限された位置を識別するために、キャプチャされたＳＬＯ画像を処理することもし得る（９２２）。治療の計画中に、視神経や黄斑などの制限された位置を手動で識別することが可能である。異なる領域が、異なる治療タイプの制限領域として識別され得ることが理解されるであろう。例えば、加齢黄斑変性症の治療中、視神経は、制限された位置として識別され得るが、視神経の治療などの他の治療中は、制限された位置として識別され得ない。計画段階で制限された位置を識別することに加えて、またはその代わりに、画像処理および機械学習技術を使用して、治療中に制限された位置を自動的に識別し得る。リアルタイムでキャプチャされた画像から制限された治療位置を識別することにより、視神経などの静的領域または位置とは対照的に、治療を制限すべき動的領域を識別することができ得る。例えば、計画段階で安全に治療できると考えられていた治療部位が、その後のレーザ治療には安全ではないように見え、治療の結果として制限された部位として識別され得る。例えば、治療は、許容閾値を超える組織へのいくらかの損傷を引き起こし得、そのような位置でのさらなる治療は、安全ではない。治療中に自動的に、または計画段階中に手動で、あるいはおそらく計画段階中に自動的に、制限された位置が識別されると、治療が制限された位置で行われるかどうかが決定され（９２４）、そうであれば（９２４ではい）、治療は、中止される（９２６）。治療を中止することは、単に治療光源を制御して治療光を送達しないことを含み得る。加えて、または代替として、１つまたは複数のバックアップ冗長性が提供され得、シャッタ、フリップミラーなどが、治療光が眼に到達しないことを確実にするために提供され得る。治療が安全でない位置にない場合（９２４でいいえ）、治療は、続行され、画像は、キャプチャおよび処理され続け得る。

治療計画が完了すると、治療計画は、実行された実際の治療に関する情報と、治療が完了した後にキャプチャされた画像によって更新され得る（９２８）。治療計画は、１回のセッションで完了すると説明されているが、治療計画は、複数の個別のセッションで実行されることも可能であり、その場合、治療後の画像は、次のセッションのためのキャプチャされた画像を再位置合わせし、以前の治療位置の位置を確認することに使用し得る。

図１０は、眼の状態の治療を計画および実行するためのグラフィカルユーザインターフェースのフローを示している。システムは、眼科医などの提供者がシステムと対話してシステムを制御できるようにするためのユーザインターフェースを提供し得、例えば、患者のための治療計画を生成し、生成された治療計画を実行することを含む。ユーザインターフェースは、多数の方法で提供し得、図１０～図１１に示されるインターフェースのフローは、そのようなインターフェースの１つを例示することのみを意図している。ユーザは、最初に、計画機能または治療機能のいずれかを選択するためのオプションが提示され得る（１００２）。ユーザが計画オプションを選択すると、インターフェースは、既存の患者を選択するか、または新しい患者を追加するオプションをユーザに提示し得る（１００４）。新しい患者が追加される場合、例えば、患者名、医療記録、画像、保険情報などを含む患者情報を入力するためのフォームが表示され得る（１００６）。既存の患者が選択される場合、既存の患者は、既存の患者を検索して選択できるように表示または提示され得る（１００８）。新しい患者が入力されたか、既存の患者が選択されたかに関係なく、ユーザに利用可能な画像が表示され（１０１０）、１つまたは複数の治療オプションが提示され得る（１０１２）。システムは、異なる眼の状態を治療することを可能にする様々な治療機能を備え得る。各治療タイプは、特定の治療に最も適した異なる方法で画像または情報を提示し得る。ユーザは、選択のための異なる治療オプションが提示され得る（１０１２）。追加または代替として、システムは、画像を処理し、眼の状態の可能性を識別し、対応する治療計画オプションを自動的に選択する機能を有し得る。選択した治療タイプに応じて図示されるように、例えば、眼の３Ｄ画像を使用して治療計画を最もよく特定できる硝子体黄斑牽引計画（１０１４）、眼の２Ｄ画像を使用して治療計画を最もよく特定できる糖尿病性網膜症計画（１０１６）、眼の３Ｄ画像、または１つまたは複数の断面画像を含む２Ｄ画像、または他の治療計画オプション（１０２０）を表示し得る加齢黄斑変性症（ＡＭＤ）計画（１０１８）について異なる治療計画を表示し得る。治療オプションのそれぞれは、治療経路を計画するためのツールをユーザに提示し得、および／または推奨される治療計画を自動的に決定して提示し得る。上述のように、患者がイメージングおよび治療システム内にいる間に治療計画が生成される場合、実際の治療レーザの代わりにパイロットレーザを使用して、リアルタイム画像上にシミュレートされた治療計画を表示することが可能であり得る（１０２２）。治療計画がどのように生成されるかに関わらず、ユーザインターフェースは、治療計画を受け入れるためにシミュレートされた治療確認をユーザに表示し得る（１０２４）。

ユーザが（１００２）で計画オプションの代わりに治療オプションを選択した場合、インターフェースフローは図１１に示されるフローに進む。

図１１は、眼の状態の治療を実行するためのさらなるグラフィカルユーザインターフェースのフローを示している。治療インターフェースは、保留中の治療計画を有する患者のリストを表示することから始め得、または、治療が計画段階から継続する個人向けである場合、インターフェースは、現在のユーザの情報を単に表示し得る。治療のための個人が選択されると、ＳＬＯおよび場合によってはＯＣＴイメージングシステムを使用したライブイメージングが開始され（１１０６）、治療計画画像に対する新たにキャプチャされた画像の登録は、治療の登録および開始を確認するオプション（１１０８）とともに表示され得る（１１１０）。治療計画の表示に加えて、治療計画は、パイロットレーザを使用してシミュレートされ、パイロットレーザを使用してシミュレートされた治療位置がリアルタイム画像上の正しい位置をターゲットにしていることを検証するために表示され得る（１１１２）。

治療が開始されると、治療を一時停止および／または中止するためのオプションが表示され得る（１１１４）。治療中、ＳＬＯ画像とＯＣＴ画像の両方を含み得るライブ画像を、治療計画の完了部分の指示とともに表示され得る（１１１６）。治療計画が完了すると、または治療が完了すると、完了した治療の確認が提示され得る（１１１８）。

図１０～図１１を参照して説明したインターフェースフローは、例示を意図したものであり、システムに何が望まれるかに応じて、異なるフロー、異なる情報などで、より多くのオプションを提示し得ることは明らかであろう。

図１２は、眼の状態の眼の治療を計画するための方法を示している。方法１２００は、イメージングおよびレーザ送達システムのコンピューティングデバイスによって実行され得る。この方法は、患者情報を受信することから始まり（１２０２）、これは、ユーザによって入力されるか、または１つまたは複数の異なるデータベースまたは情報源から取得され得る。患者の画像をインポートまたはキャプチャされ得る（１２０４）。画像は、治療中の状態に応じて変化し、例えば、ＳＬＯ画像、ＯＣＴ画像、眼底画像などを含み得る。画像は、別個にキャプチャされ得、またはイメージングおよびレーザ送達システムによってキャプチャされ得る。画像が登録され（１２０６）、治療タイプが選択される（１２０８）。システムで利用可能な治療機能に基づいて、特定の治療を選択し得る。治療のタイプは、利用可能な治療のタイプから手動で選択され得、または登録された画像に存在する潜在的な眼の状態を識別してから適切な治療のタイプを選択することによって自動的に選択され得る。次に、特定の治療タイプについて治療計画プロセスをロードし（１２１０）、治療計画を生成し、患者情報とともに格納し得る（１２１２）。

様々な方法で異なる治療タイプを計画し得る。さらに、様々な状態の治療計画を自動的に作成することも可能である。例えば、硝子体黄斑牽引は、部分的に付着した硝子体を切断するためにレーザ治療を必要とする位置を識別するために、登録された画像をロードして処理する自動計画機能を有し得る。自動的に生成された治療計画は、承認および／または調整のために提示され得る。

追加または代替として、計画は、治療計画を手動で指定することを含み得る。このようなシナリオは、図１２に示される。眼底／ＳＬＯおよび／またはＯＣＴ画像などの画像は、経路編集ツール（１２１６）とともに表示され（１２１４）、ユーザは、画像内の位置を描画または指定できる。経路編集ツールを使用してターゲット位置を指定するユーザ入力が受信される（１２１８）。指定された位置は、特定の位置に適用する特定の治療レーザ治療を定義するレーザパラメータ（１２２０）に関連付けられ得る。レーザパラメータは、それぞれの位置ごとに個別に指定することも、レーザパラメータを位置のグループごとに指定することもし得る。生成された治療計画は、例えば、表示された画像上のオーバーレイとして、ユーザに表示され得る（１２２２）。治療計画が承認された場合（１２２４ではい）、治療計画を患者情報とともに格納し得る（１２１２）。計画が承認されない場合（１２２４でいいえ）、編集ツールが再び提示され、ユーザが計画の編集を続行できる。治療計画が承認された後であっても、例えば、治療位置、レーザパラメータなどを追加または削除することによって、治療計画を変更できることを理解されたい。

治療計画を表示する際に、システムは、特定の領域へのレーザ治療の過剰適用、安全でない可能性のある位置での治療、識別可能な可能性のある条件がない位置での治療など、考えられる問題が計画にあるかどうかを決定するために、１つまたは複数のチェックを実行し得る。自動的に検出された可能性のある問題は、確認または修正のためにユーザに提示され得る。

図１３は、眼の状態を治療する方法を示している。方法１３００は、格納された治療計画および患者情報を取得することから始まる。治療の特定の治療を実行するための治療処理機能をロードし得（１３０４）、治療計画に従って治療を実行し得る。治療計画が完了すると、治療計画の結果は、治療手順中にキャプチャされた１つまたは複数の画像とともに格納し得る（１３０６）。治療を実行するための機能は、比較的単純であり、特定の治療位置に焦点を合わせた指定されたレーザパラメータに従って治療レーザを操作するための機能を単に含み得る。追加的または代替的に、治療機能は、より複雑であり得、例えば、治療機能により、治療プロセスを監視および／または調整することが可能になり得る。監視は、例えば、特定の位置の治療がいつ完了したか、または特定の位置での治療を停止するための治療閾値に達したかを識別するために、キャプチャされた画像を処理することによって自動的に行われ得る。追加または代替として、監視は、キャプチャおよび表示された画像をリアルタイムで監視し、表示された画像に従ってユーザが治療を停止および／または調整できるようにすることによって、手動で行われ得る。

図１３は、ＳＬＯおよびＯＣＴイメージングシステムを使用して眼のリアルタイム画像をキャプチャすること（１３０６）と、治療計画に関連付けて格納された画像をロードすること（１３０８）とを含む、１つの例示的な治療プロセス（１３０４ａ）を示している。キャプチャされた画像および治療計画に関連付けられた画像は、互いに登録され（１３１０）、治療計画が表示される（１３１２）。治療を続行する必要がある場合（１３１４ではい）、レーザ治療が開始され（１３１６）、ＳＬＯシステムを使用して眼球運動をリアルタイムで監視し、眼球運動を考慮して治療位置を更新し、場合によっては眼の中の安全でない治療領域を識別することを含み得る。リアルタイムでキャプチャされた画像は、治療計画の進行（１３２０）とともに表示され得る（１３１８）。治療を進めない場合（１３１４でいいえ）、治療計画は、編集され得（１３２２）、これは、例えば、治療計画を編集するために、上記のように治療タイプ計画機能をロードすること（１３２４）を含み得る。治療計画が編集されると、承認のために計画を再度表示して続行する（１３１４）前に、承認して（１３２６）、患者情報とともに格納され得る（１３２８）。

上記は、多数の異なる眼の状態を識別および治療するために使用され得る柔軟なイメージングおよびレーザ治療システムを説明した。システムは、異なる状態を治療するために使用される複数の異なる治療レーザを含み得、またはシステムは、異なる治療レーザ光源を使用できるようにする交換可能な治療レーザシステムを有し得る。とにかく、このシステムを使用して、眼の状態を識別し、治療計画を生成し、単一のセッションまたは複数のセッションで治療を実行し得る。このシステムは、例えば、加齢黄斑変性症（ＡＭＤ）、硝子体黄斑牽引、および糖尿病性網膜症などの症状を含む広範囲の症状を治療するために使用され得る。

硝子体黄斑牽引の以前の治療は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザからの集束放射線により牽引の原因となる硝子体液ストランドを切断していた。切断は、数ｎｓのパルス持続時間でｍＪ範囲の高パルスエネルギによって引き起こされる光破壊の圧力波によって影響を受け得る。これらの圧力波は、周囲の組織にも損傷を与え得、網膜のすぐ近くでこの方法を使用することは不可能であり得る。

イメージングおよびレーザ送達システムは、周囲の組織を損傷することなく透明な媒体に正確な切開を行うことができる治療レーザで構成され得、このシステムを硝子体黄斑牽引の治療に使用することを可能にする。システムは、＜３００ｆｓの範囲のパルス幅、１～２μＪの範囲のパルスエネルギ、および約＞５００ｋＨｚのパルス反復率を有する超短パルスレーザである治療用レーザで構成され得る。眼の瞳孔におけるレーザビームの直径は、好ましくは、２ｍｍ～４ｍｍの間であり得る。ビーム発散は、軸方向（上述のｚ走査またはｚ軸）の焦点位置のシフトを実現するために変化させ得る。治療レーザシステムは、３次元（ｘ、ｙ、およびｚ）での焦点の空間的変化を可能にするスキャナ／ターゲティングシステムに結合される。治療される眼は、真空を使用して眼の角膜または強膜に吸引され得るコンタクトガラスを介して、機械的および光学的に結合され得る。この場合、レーザ放射は、コンタクトガラスを介して眼に結合される。約０．１（０．０５～０．２）の開口数を有する集束光学系が提供され得る。

治療レーザスキャナ光学システムに加えて、デバイスは、共焦点光学検出（ＳＬＯ）および光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）を備えるナビゲーションシステムをさらに含む。機械学習（ＭＬ）アルゴリズム、または手動技術を含むその他の技術は、牽引されている網膜セグメントを検出および三角測量し得、網膜の牽引を引き起こす硝子ストランドの領域も検出し得る。次いで、ＭＬアルゴリズムは、網膜の張力を解放するために必要とされる最小限の切断量、またはより多くの切断量でより安全な切断位置などの他の特性をもたらす、提案された治療手順を提供し得る。切断経路の特定の形状は、各患者の要因によって異なり得るが、網膜への硝子体皮質の接続を切断するために使用される切断の形状は、牽引領域を包み込む一般的な凸形状表面を有し得る。切断の特定の形状は、ＭＬアルゴリズムによって決定され得、これは、どの位置と治療経路が患者にとって最良の結果をもたらすかを検討し得る。ＭＬアルゴリズムは、最適なレーザパラメータも推定し得る。

図１４は、硝子体黄斑牽引症患者の眼底画像およびＯＣＴ画像上の凸形状表面を示している。眼底画像と対応するＯＣＴ画像は、硝子体黄斑牽引症の患者を表している。凸形状表面１４０２は、硝子体ストランドを切断するために使用され得る。凸形状表面１４０２は、網膜からそれを解放し、黄斑牽引を治療するために、硝子体ストランドを切断／切除する目的の治療用レーザの経路を表している。

説明したシステムは、制御データを治療レーザおよびスキャナシステムに提供できる制御システムを有する。制御データが生成されるとき、硝子体液の切開の場合、網膜の放射線被ばくが周囲組織への損傷の既知の閾値を超えないことが考慮される。この目的のために、エネルギおよびパワー密度は、光学モデルを使用して網膜上で局所的に計算され得、印加されるパルスの時間的および空間的シーケンスは、網膜上の各位置の放射線被ばくが損傷閾値以下となるように、治療段階中に変化され得る。予想される損傷閾値を下回るようにレーザパラメータを設定するだけでなく、ＯＣＴ画像からのＡ走査データを使用して、治療領域での気泡の形成を識別することが可能であり、これは、組織が損傷していることを示すため、その領域に対する治療を停止または一時停止する必要がある。すなわち、システムは、ＯＣＴ干渉計からのデータに基づいて各治療スポットの照射を停止し得る。

網膜までの安全な距離が観察されなければならない硝子体液の体積において比較的均等に切開を分配することが有利であり得る。システムは、ＯＣＴ干渉計からのデータに基づいて水晶体および網膜の少なくとも後方境界層を検出する機能を提供し得る。この機能は、引張荷重を引き起こす硝子体ストランド構造の識別と、適切なレリーフ切開を使用した引張力の低減を提供し得る。

ＶＭＴの治療の計画段階の間、患者の画像をシステムにインポートし得、医師または専門家は、手動で治療経路をマークするか、または自動的に生成され得るコンピュータ支援治療経路を承認するかを選択し得る。次いで、患者情報および治療計画または経路は、将来の実行のために格納され得る。

実行段階の間、患者は、イメージングおよびレーザ送達デバイスの前にいて、コンタクトレンズが眼に接触する。ＳＬＯイメージングは、患者の網膜のラスタ走査を取得する。ＳＬＯラスタ走査は、以前に生成された治療経路計画に関連付けられた１つまたは複数の画像と照合される。システムは、デバイスのイメージング方向に対応するように治療座標を変換する。ＳＬＯイメージングシステムは、患者の眼の動きを継続的に追跡するために、患者の網膜をイメージングし続ける。システム座標がロックされ、治療を安全に実行できる場合、医師または専門家は、ボタンを押すおよび／または保持するなどの進める指示を出し得る。処置中、治療の進行状況を追跡するために、ＯＣＴおよびＳＬＯ画像のライブストリームが表示され得る。治療中にキャプチャされたＯＣＴおよびＳＬＯ画像は、今後の患者の治療または治療の評価のために、将来の参考のために格納され得る。さらに、格納された画像は、様々な状態を識別するためのシステムの機械学習アルゴリズムをトレーニングするためのトレーニングコーパスとして使用することもされ得る。

上記の硝子体黄斑牽引の治療に加えて、このシステムは、糖尿病網膜症の治療にも使用され得る。糖尿病網膜症は、糖尿病の合併症による網膜の損傷を引き起こす。糖尿病網膜症を治療せずに放置すると、最終的には失明に至る可能性がある。糖尿病網膜症は、通常、微小血管の網膜の変化に起因する。例えば、糖尿病誘発性の影響は、眼の組織に損傷を与え得、これにより血液網膜関門の形成が変化し、網膜血管の透過性が高まり得る。このような状態を治療する際、１つまたは複数の光ビームを眼内および／または網膜組織上に向けて、組織の光凝固を引き起こし、眼の血管を細かく焼灼し、および／または血管の成長を防止して、様々な治療効果を誘発し得る。

しかしながら、レーザ光凝固治療を提供する際には、中心窩、黄斑などの眼の敏感な組織に損傷を与えないようにすることが重要である。場合によっては、これらの領域への損傷を確実に回避しながら、これらの領域に近い組織を治療することが望まれ得る。現在のシステムを使用して、治療レーザを所望の位置に正確にターゲティングし送達し得る。ｘ、ｙ、ｚ軸に沿った正確なターゲティングに加えて、システムは、ＳＬＯおよびＯＣＴイメージングシステムのリアルタイムイメージングを使用して、レーザ治療が周囲の組織に損傷を与えないことを確認し得る。治療レーザのレーザビームは、治療を送達するために向けられるべき幾何学的形状のパターンとしてターゲティングされ得る。幾何学的パターンは、医師が手動で作成するか、キャプチャされた画像に基づいてコンピューティングデバイスによって自動的に生成するかのいずれかである。

幾何学的形状のパターンは、眼の網膜組織上で（すなわち、ＳＬＯおよびＯＣＴの画像上で）定義され得る。幾何学的形状のパターンは、複数の正方形を有するグリッド、複数の長方形を有するグリッド、半円パターン、円のパターン、六角形パターンなどを含み得る。治療パターンは、複数の行および列を有するグリッドを含むか、または定義し得る。グリッドは、線形または半円形のパターンに配置された正方形または長方形のＭ×Ｎアレイを含み得る。治療送達レーザ治療は、網膜組織の光凝固を引き起こす。治療ビームは、治療治癒応答の光活性化を誘導しながら、網膜組織の従来の光凝固の誘導を回避するように、十分に短い持続時間の一連のパルスで送達され得る。糖尿病性網膜症を治療するための計画段階および治療段階は、硝子体網膜牽引について上述した計画段階および治療段階と同様であり得るが、治療位置および治療位置のレーザパラメータは異なり得る。

ｘ、ｙ、ｚ方向に治療レーザを正確にターゲティングすることによって、同様の方法で治療され得る他の眼の状態。例えば、加齢黄斑変性症（ＡＭＤ）は、治療レーザによる照射のためにドルーゼン位置をターゲティングすることによって治療され得る。他の眼の状態も同様の方法で治療され得る。さらに、リアルタイムのイメージングと治療の組み合わせを使用して、治療が行われるにつれて治療計画の変更が必要になり得る状態を修正し得る。裂傷、剥離、および穴は、治療レーザを使用して治療され得る。しかしながら、治療が行われるにつれて、さらなる治療の位置が移動し得る。例えば、裂傷のレーザ治療は、裂傷の残りの部分を動かし、リアルタイムイメージングシステムを使用して、裂傷の新しい位置を識別することによって新しい治療位置を決定し得る。

上述のように、イメージングおよび治療用レーザ送達システムは、糖尿病性網膜症、加齢黄斑変性症、硝子体黄斑牽引、裂傷、剥離、穴、緑内障、および静脈閉塞を含む、１つまたは複数の眼の状態の治療に使用され得る。

当業者であれば、図１～図１４に示されるシステムおよびコンポーネントは、図面に示されていないコンポーネントを含み得ることが理解されるであろう。説明を簡単かつ明瞭にするために、図中の要素は必ずしも縮尺どおりではなく、単に概略的なものであり、要素の構造を限定するものではない。当業者には、請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、多数の変更および修正を行うことができることが明らかであろう。

特定のコンポーネントおよびステップが説明されてきたが、個々に説明されたコンポーネントおよびステップは、より少ないコンポーネントまたはステップに一緒に組み合わされ得、またはステップは、順次、非順次、または同時に実行され得ることが企図される。さらに、上記では特定の順序で行われると説明したが、現在の教示を考慮した当業者は、他のステップに対する特定のステップの特定の順序を変更し得ることを理解するであろう。同様に、個々のコンポーネントまたはステップは、複数のコンポーネントまたはステップによって提供され得る。現在の教示を考慮した当業者は、本明細書に記載されたコンポーネントおよびプロセスが、例示的な例として本明細書に記載された特定の実装以外の、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアの様々な組み合わせによって提供され得ることを理解するであろう。

様々な実施形態の技法は、ソフトウェア、ハードウェア、および／またはソフトウェアとハードウェアの組み合わせを使用して実施され得る。様々な実施形態は、通信システムまたはデータ記憶システムで使用され得るノードなどの装置を対象としている。様々な実施形態は、記載された方法または方法のステップの１つ、複数またはすべてを実施するためにマシン、例えば、プロセッサを制御するためのマシン可読命令を含む、非一時的なマシン、例えば、コンピュータ、可読媒体、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ、ハードディスクなどにも向けられる。

いくつかの実施形態は、コンピュータまたは複数のコンピュータに、様々な機能、ステップ、動作および／または操作、例えば、上述のステップの１つまたは複数またはすべてを実施させるためのコードを含むコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品に向けられる。実施形態に応じて、コンピュータプログラム製品は、実行されるステップごとに異なるコードを含むことができ、時には、そうすることもある。したがって、コンピュータプログラム製品は、方法、例えば、通信デバイス、例えば、無線端末またはノードを動作させる方法の個々のステップごとのコードを含み得、時にはそうすることがし得る。コードは、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）または他のタイプの記憶デバイスなどのコンピュータ可読媒体に格納されたマシン、例えばコンピュータ、実行可能命令の形態であり得る。コンピュータプログラム製品を対象とすることに加えて、いくつかの実施形態は、上述の１つまたは複数の方法の様々な機能、ステップ、動作および／または操作のうちの１つまたは複数を実施するように構成されたプロセッサを対象とする。したがって、いくつかの実施形態は、本明細書に記載された方法のステップのいくつかまたはすべてを実施するように構成されたプロセッサ、例えば、ＣＰＵを対象とする。プロセッサは、例えば、本明細書に記載された通信デバイスまたは他のデバイスで使用するためのものであり得る。

上記の様々な実施形態の方法および装置に対する多数の追加の変形は、上記の説明を考慮すれば当業者には明らかであろう。そのような変形は、範囲内で考慮されるべきである。

Claims (33)

1. 眼の状態を治療するためのイメージングおよびレーザ送達デバイスであって、前記デバイスは、
   ＳＬＯイメージングのための走査レーザ検眼鏡（ＳＬＯ）光路と、
   ＯＣＴイメージングのための光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）光路と、
   治療レーザのための治療光路と、
   前記ＳＬＯ光路、前記ＯＣＴ光路および前記治療光路からの光を、眼の状態の治療を受けている眼の部分に集束させる対物レンズを備える送達光路と、
   を備える、イメージングおよびレーザ送達デバイス。
2. 前記イメージングおよびレーザ送達デバイスは、
   前記ＳＬＯ光路、前記ＯＣＴ光路、および前記治療光路のコンポーネントの動作を制御し、
   前記イメージングおよびレーザ送達デバイスとコンピューティングデバイスとの間のインターフェースを提供する、
   ためのデバイスコントローラをさらに備える、請求項１に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
3. 前記イメージングおよびレーザ送達デバイスは、
   前記レーザ送達デバイスを外部ＳＬＯ光源に結合するためのＳＬＯ光源またはＳＬＯ光源ポートと、
   前記レーザ送達デバイスを外部ＯＣＴ光源に結合するためのＯＣＴ光源またはＯＣＴ光源ポートと、
   前記レーザ送達デバイスを外部治療光源に結合するための治療光源または治療光源ポートと、
   をさらに備える、請求項１または２に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
4. 前記ＳＬＯ光源または外部ＳＬＯ光源は、ＳＬＯ波長で動作し、
   前記ＯＣＴ光源または外部ＯＣＴ光源は、ＯＣＴ波長で動作し、
   前記治療光源または外部治療光源は、治療波長で作動し、
   前記ＳＬＯ波長、ＯＣＴ波長および治療波長のそれぞれは、異なる波長である、請求項３に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
5. 前記送達光路は、前記対物レンズを通して眼からの戻り光を分離し、前記戻り光の一部の波長に基づいて、前記戻り光の一部を前記ＳＬＯ光路または前記ＯＣＴ光路のうちの１つに送達するための１つまたは複数の光学デバイスを備える、請求項４に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
6. 前記ＳＬＯ光路は、
   眼の一部を横切ってＳＬＯビームを走査するためのＸＹ走査光学系と、
   前記ＳＬＯ光路の一部を通って眼から戻る前記ＳＬＯビームからの光を検出するためのＳＬＯ検出器と、
   を備える、請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
7. 前記ＸＹ走査光学系は、
   検流計、
   共振スキャナ、
   非共振スキャナ、
   回転する鏡、
   回転するプリズム
   のうちの１つまたは複数を備える、請求項６に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
8. 前記ＯＣＴ光路は、
   ＯＣＴ光源およびＯＣＴ検出器に結合された光スプリッタ／コンバイナと、
   前記光スプリッタ／コンバイナを送達経路に光学的に結合するサンプル光路と、
   前記光スプリッタ／コンバイナをリターンミラーに光学的に結合する参照光路と、を備え、
   前記サンプル光路および前記参照光路から戻る光は、前記ＯＣＴ検出器によって検出される前に、前記光スプリッタ／コンバイナにおいて結合される、請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
9. 前記リターンミラーの位置は、参照経路の長さを延長または短縮するために調節可能である、請求項８に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
10. 前記参照経路は、眼内の分散を補償するために厚さを調整可能な材料を備える、請求項９に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
11. 前記治療光路は、適応光学系、プリズム対、回折格子対、誘電体ミラーコーティング、および前記ＯＣＴ光路の前記参照経路における厚さを調整可能な材料の厚さに基づいて、治療レーザパルスを事前補償するための光ファイバのうちの少なくとも１つを備える、請求項１０に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
12. 前記イメージングおよびレーザ送達デバイスは、
    第２の治療用レーザをさらに備える、請求項１ないし１１のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
13. 前記イメージングおよびレーザ送達デバイスは、
    治療用レーザを前記ＯＣＴ光路に位置合わせするための位置合わせシステムをさらに備える、請求項１ないし１２のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
14. 前記位置合わせシステムは、粗位置合わせセクションおよび精密位置合わせセクション、を備える、請求項１３に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
15. 前記粗位置合わせセクションは、前記治療用レーザから分割された粗位置合わせビームの異なる長さの光路のそれぞれの端部に配置された一対のＣＭＯＳセンサを備える、請求項１４に記載のイメージングシステム。
16. 前記粗位置合わせビームは、ＯＣＴ経路への注入前に前記治療用レーザから分割される、請求項１５に記載のイメージングシステム。
17. 精密位置合わせセクションは、前記治療用レーザから分割された精密位置合わせビームの異なる長さの光路のそれぞれの端部に配置された一対の直交フォトダイオード（ＱＰＤ）を備える、
    請求項１３ないし１６のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
18. 前記位置合わせシステムは、前記治療用レーザの位置合わせを制御可能に調整するための位置決め光学系を備える、請求項１３ないし１７のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
19. 位置合わせシステムは、正の強化学習アルゴリズムを使用して、光学幾何学とは無関係に位置決め光学系を制御する、請求項１ないし１８のうちいずれか１項に記載のイメージングシステム。
20. イメージングシステムは、
    前記治療光路の少なくとも一部を通過するパイロットレーザをさらに備える、請求項１ないし１９のうちいずれか１項に記載のイメージングシステム。
21. パイロットレーザは、ＳＬＯ検出器およびＯＣＴ検出器のうちの少なくとも１つによって検出できるパイロット波長を有する、請求項６および８に従属するとき、請求項２０に記載のイメージングシステム。
22. パイロットレーザは、治療レーザを前記ＳＬＯイメージングおよび前記ＯＣＴイメージングのうちの少なくとも１つと位置合わせするために使用される、請求項２０または２１に記載のイメージングシステム。
23. イメージングシステムは、
    眼から戻るパイロットレーザの一部を、前記パイロットレーザを検出するためのパイロットセンサに向けるためのビームスプリッタをさらに備え、
    前記パイロットセンサは、ＳＬＯイメージに登録され得る眼の画像を生成するために使用される、請求項２０に記載のイメージングシステム。
24. イメージングシステムは、
    眼から戻る治療レーザの一部を、治療レーザを検出するための治療センサに向けるためのビームスプリッタをさらに備え、
    前記治療センサは、ＳＬＯ画像に登録され得る眼の画像を生成するために使用される、請求項１ないし１９のうちいずれか１項に記載のイメージングシステム。
25. 前記治療レーザは、フェムト秒レーザである、請求項１ないし２２のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイス。
26. 眼の状態を治療するためのレーザイメージングおよび送達システムであって、
    請求項１ないし２３のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達デバイスと、
    前記イメージングおよびレーザ送達デバイスの動作を制御し、前記イメージングおよびレーザ送達システムのユーザにグラフィカルユーザインターフェースを提供するコンピューティングデバイスと、
    を備える、レーザイメージングおよび送達システム。
27. コンピューティングデバイスは、
    ＳＬＯ画像およびＯＣＴ画像をキャプチャし、
    キャプチャされたＳＬＯ画像とＯＣＴ画像を、眼の状態を治療するための治療計画の計画画像に登録し、
    前記治療計画に従って前記治療レーザを制御する、
    ように構成される、請求項２４に記載のイメージングおよびレーザ送達システム。
28. コンピューティングデバイスは、
    キャプチャされたＳＬＯ画像を使用して眼球運動を追跡し、
    治療計画および追跡された眼球運動に従って前記治療レーザを制御する、
    ようにさらに構成される、請求項２４または２５に記載のイメージングおよびレーザ送達システム。
29. コンピューティングデバイスは、
    眼内のレーザ治療に安全でない領域を識別し、
    前記安全でない領域で治療が行われる場合は、前記治療レーザを停止する、
    ようにさらに構成される、請求項２４ないし２６のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達システム。
30. コンピューティングデバイスは、
    ＳＬＯ画像およびＯＣＴ画像を表示するグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を生成する、
    ようにさらに構成される、請求項２４ないし２７のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達システム。
31. ＧＵＩは、前記治療計画を生成するために使用される、請求項２４ないし２８のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達システム。
32. ＧＵＩは、治療中の治療計画の進行を表示する、請求項２４ないし２９のうちいずれか１項に記載のイメージングおよびレーザ送達システム。
33. 糖尿病性網膜症、加齢黄斑変性症、硝子体黄斑牽引、裂傷、剥離および穴、緑内障、および静脈閉塞を含む１つまたは複数の眼の状態の治療における、請求項２４ないし３０のうちいずれか１項に記載のイメージングレーザ送達システムの使用。

Images