JP5848343B2 - 眼科手術システムのための画像案内型ドッキング - Google Patents

Description

本明細書は、眼科手術を含む手術用途のためのシステム及び技術に関する。より詳細には、本明細書は、眼科手術システムを手術対象の眼に高い精度でドッキングさせるためのシステム及び方法に関する。

種々様々な外科用レーザーシステムが長年にわたって眼科手術のために開発されており、これらの手術は、角膜、水晶体、網膜、及び他の眼構造の部分をターゲットとする。これらの手術システムのいくつかは、眼科手術用装置と眼ターゲット、典型的には眼の領域又は構造との間に良好に制御された接続を形成することによって手術処置の精度を高める。いくつかの事例において、この接続は、ドッキング・モジュール又はユニットを眼上に降下させることによって確立される。また、所定のシステムは、付加的な固着ステップ、例えば接続を強化するための吸引を採用する。典型的な手術用レーザーシステムの場合、眼科手術の精度及び制御は、これらのドッキング・ステップ及び固着ステップの精度によって多大な影響を及ぼされ、従って、ドッキング処置の精度を改善することによって、眼科手術処置全体の精度を改善することができる。

本明細書は、眼ターゲット、例えば人間の眼と良好に制御された接続を形成するために、眼科手術システムを案内するシステム及び技術の例及び実施形を開示する。

例えば、眼科システムのためのドッキング方法は、眼科システムのドッキング・ユニットと眼とを整列させるステップと、画像化システムによって眼の内部構造の画像を生成するステップと、生成された画像に関連してドッキング・ユニットと眼の内部構造との整列を改善するステップと、ドッキング・ユニットを眼にドッキングさせるステップとを含む。

ドッキング・ユニットを整列させるステップは、眼のフィーチャに対して眼科システムのターゲット・パターンを整列させるために第１画像化システムを使用することを含んでよい。

第１画像化システムは、顕微鏡又はビデオ顕微鏡のうちの一方であり、眼科システムのターゲット・パターンは、コンタクト・レンズの中心、ドッキング・ユニットの中心、ドッキング・サークル、又はドッキング・クロスヘアのうちの少なくとも１つを含むことができ、前記眼のフィーチャは、虹彩、瞳孔、角膜、角膜輪部、若しくは水晶体の領域の中心、又は虹彩、瞳孔、角膜、角膜輪部、若しくは水晶体の領域に関連する円形編成であってよい。

画像を生成するステップは第２画像化システムで画像を生成することを含んでよく、第２画像化システムは、光コヒーレンス・トモグラフィ画像化システム、及び眼の内部構造を画像化するように形成された画像化システムののうちの一方である。

整列を改善するステップは、生成された画像から眼の内部構造に関する位置情報を抽出することと、抽出された位置情報に関連して、眼又はドッキング・ユニットのうちの少なくとも一方の位置を調節することとを含んでよい。

整列を改善するステップは、生成された画像から眼の内部構造に関する方向情報を抽出することと、抽出された方向情報に関連して、眼又はドッキング・ユニットのうちの少なくとも一方の方向を調節することとを含んでよい。

画像を生成するステップは、走査パターンに対応してプロセッサによって走査データを計算することと、走査パターンをデータ・バッファ内に記憶することと、走査データをデータ・バッファによって出力モジュールに転送することと、走査データに基づいて、出力モジュールによって走査信号を１つ以上のスキャナへ出力することと、走査信号に従って、１つ以上のスキャナによって画像化用ビームを走査することとを含んでよい。

走査データを計算するステップは、直線パターン、円形パターン、楕円形パターン、ループ・パターン、円弧パターン、ラスターパターン、ｘ−ｙパターン、クロスヘア・パターン、星パターン、らせんパターン、及び中心から離れた（outlying）点を有するパターン、のうちの少なくとも１つを含む走査パターンを実行することを含んでよい。

走査データを計算するステップは、プロセッサによって同期信号を走査データ内に挿入することを含んでよい。

走査データを計算するステップは、走査パターンの出発点を前もって設定された点に接続するホーミング・パターンに対応するホーミング・データを計算することを含んでよい。

走査データを記憶するステップは、走査データをプロセッサ・メモリ内に記憶することと、記憶された走査データを、部分的に専用メモリ・コントローラの制御下で、プロセッサ・メモリからデータ・バッファへ転送することとを含んでよい。

専用メモリ・コントローラはダイレクト・メモリ・アクセス・エンジンを含み、データ・バッファは先入れ先出し型メモリを含んでよい。

走査データを転送するステップは、走査データをデータ・バッファによって出力モジュールに高速データ転送モードで出力することを含んでよい。

走査データを転送するステップは、専用メモリ・コントローラとプロセッサとを接続するバス、プロセッサ・メモリ、又はプロセッサのうちの少なくとも１つを通して走査データを送信することなく走査データをデータ・バッファから出力することを含んでよい。

走査データを転送するステップは、画像を処理すること、走査パターンに対応する走査データを計算すること、又は制御機能を果たすことのうちの少なくとも１つをプロセッサが実施するのと並行して、走査データを出力することを含んでよい。

走査データを転送するステップは、別のシステム・エージェントによる割り込みなしに出力モジュールによって走査データを受信し、このことによって、走査データのジッターを４０マイクロ秒未満に維持することを含んでよい。

走査信号を出力するステップは、出力モジュールによって走査データをアナログ走査信号に変換することを含み、出力モジュールはデジタル−アナログ変換器を含んでよい。

画像化ビームを走査するステップは、出力された走査信号を、走査コントローラ及び画像化シンクロナイザによって受信するステップであって、走査信号は同期信号を含む、ステップと、走査信号に従って走査コントローラによって１つ以上のスキャナを繰り返し調節することにより画像化ビームを走査するステップと、同期信号に従って画像化シンクロナイザによって画像化カメラを繰り返し同期させるステップとを含んでよい。

走査コントローラは少なくとも１つのガルボ・コントローラを含んでよく、画像化シンクロナイザは少なくとも１つの眼科用コヒーレンス画像化カメラ・コントローラを含んでよい。

画像記録装置の積分時間が画像化システムの動作速度の制限因子であってよい。

前記走査信号を出力するステップは、１Ｈｚ〜１ＭＨｚ、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚ、又は１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚのうちの１つの範囲内の速度で走査信号を出力することを含んでよい。

走査信号を出力するステップは、走査信号の出力の出力レートを調節することを含んでよい。

整列を改善するステップは、眼の内部構造の画像に基づいて、患者に眼を動かすよう口頭で指示を与えることと、患者の頭部を動かすことと、患者が休んでいる手術台を動かすことと、患者の眼を動かすことと、ガントリ又は多関節アームを動かすことを介してドッキング・ユニットを動かすことと、グリッパを使用して眼を動かすこととを含んでよい。

整列を改善するステップは、固視ビーム又は誘導光のうちの一方を調節することによって、眼とドッキング・ユニットとの整列を改善することと、固視ビーム又は誘導光を眼で追うように患者を誘導することとを含んでよい。

整列を改善するステップは、ドッキング・ユニットが眼と接触する前に、ドッキング・ユニットが眼と接触した後であるが、ドッキング・ユニットに部分真空を適用する前に、又は部分真空を適用した後に、整列を改善するステップを開始することを含んでよい。

ドッキングさせるステップは、ドッキング・ユニットの参照点と眼の外層との間の距離を検知することと、検知された距離に従ってドッキング・ユニットを降下させることとを含んでよい。

いくつかの実施形では、参照点は調節可能であってよい。

ドッキングさせるステップは、ドッキング・ユニットを眼と物理的に接触させることと、ドッキング・ユニットが眼と物理的に接触した後、ドッキング・ユニットの一部を通して吸引を適用することとを含んでよい。

いくつかの実施形では、眼科用システムのための画像化コントローラが、走査パターンのための走査データを計算するプロセッサと、プロセッサからデータ・バッファへの計算された走査データの転送を部分的に管理するローカル・メモリ・コントローラであって、データ・バッファは走査データを記憶し且つ走査データを出力するように構成されている、ローカル・メモリ・コントローラと、データ・バッファにカップリングされていて、選択された走査データをアナログ走査信号に変換して走査信号を出力する出力デジタル−アナログ変換器とを含んでよい。

ローカル・メモリ・コントローラはダイレクト・メモリ・アクセス・エンジンを含んでよい。

データ・バッファは、記憶された走査データを高速データ転送モードで出力する先入れ先出し型メモリを含んでよい。

画像化コントローラはさらに、プロセッサ・メモリと、プロセッサ、ローカル・メモリ・コントローラ、及びプロセッサ・メモリにカップリングされたバスとを含んでよく、プロセッサは、計算された走査データをバスを通してプロセッサ・メモリに出力するように構成され、ローカル・メモリ・コントローラは、走査データをプロセッサ・メモリからバスを通してデータ・バッファに転送するように構成されている。

いくつかの実施形では、データ・バッファは、バス、プロセッサ・メモリ、又はプロセッサのうちの少なくとも１つを通して走査データを送信することなく走査データを出力するように構成されている。

いくつかの実施形では、プロセッサは、データ・バッファが走査データを出力している間、画像の処理及び走査データの計算のうちの少なくとも一方を実施するように構成されている。

いくつかの実施形では、出力デジタル−アナログ変換器は、データ・バッファによって出力された走査データが別のシステム・エージェントによる割り込みなしに受信されるように、データ・バッファにカップリングされており、このことによって、走査データのジッターを４０マイクロ秒未満に維持する。

いくつかの実施形では、出力デジタル−アナログ変換器は、走査信号をｘ及びｙ走査コントローラに出力することにより画像化ビームを走査し、且つ、同期信号を画像化カメラに出力することにより、戻された画像化ビームを走査と同期的に記録するように構成されている。

いくつかの実施形では、眼科用画像化を制御する方法は、プロセッサによって走査制御データを計算するステップと、部分的にメモリ・コントローラの制御下で、走査制御データをデータ・バッファ内に記憶するステップと、データ・バッファから専用チャネルを通して走査制御データを信号変換器に転送するステップと、出力モジュールによって走査信号を走査コントローラに送信するステップであって、走査信号は走査制御データから信号変換器によって変換される、ステップとを含んでよい。

走査制御データを記憶するステップは、計算された走査制御データをプロセッサ・メモリ内に記憶することと、走査制御データをプロセッサ・メモリからデータ・バッファに移動することとを含んでよい。

走査制御データを転送するステップは、ローカル・メモリ・コントローラとプロセッサとを接続するバス、プロセッサ・メモリ、又はプロセッサのうちの少なくとも１つを通して走査データを送信することなく走査データをデータ・バッファから転送することを含んでよい。

走査制御データを転送するステップは、画像を処理すること、及び走査パターンに対応する走査データを計算することのうちの少なくとも１つをプロセッサが実施するのと並行して、走査データを転送することを含んでよい。

走査制御データを転送するステップは、別のシステム・エージェントによる割り込みなしに走査データを転送することを含んでよく、このことによって、走査データのジッターを４０マイクロ秒未満に維持する。

ローカル・メモリ・コントローラはダイレクト・メモリ・アクセス・エンジンを含んでよく、データ・バッファは先入れ先出し型メモリであってよい。

図１は、人間の眼を示す図である。 図２は、眼科手術システムを示す図である。 図３は、ドッキング方法を示す図である。 図４Ａは整列ステップを示す図である。 図４Ｂは整列ステップを示す図である。 図５はドッキング・ユニットに対する水晶体の傾斜及び位置ずれを示す図である。 図６Ａは、傾斜して位置ずれしたレンズ及を示す図である。 図６Ｂは、傾斜して位置ずれしたレンズの画像を示す図である。 図７は、レンズとドッキング・ユニットとの整列の改善を示す図である。 図８Ａは、整列改善ステップ後のドッキング・ユニットと水晶体との整列像を示す図である。 図８Ｂは、整列改善ステップ後のドッキング・ユニットと水晶体との整列の対応画像を示す図である。 図９は、画像化法によって案内されるドッキング方法を示す図である。 図１０は、画像案内型ドッキング・システムを示す図である。 図１１は、画像案内型ドッキング・システムのブロックを詳細に示す図である。 図１２は、画像案内型ドッキング方法の制御方法のステップを示す図である。

多くの眼科手術システムはドッキング・ユニット又は患者インターフェイスを含んでいる。このドッキング・ユニット又は患者インターフェイスは、手術対象の眼と接触し、そして眼科処置中に手術システムのオブジェクティブ（objective）に対して事実上不動にこの眼を保つ。ドッキング・ユニットと手術のターゲットとの整列精度を高くすることによって、眼科処置の精度を高めることができる。

手術ターゲットである角膜が遮るものなしに視認できる角膜処置の場合、患者インターフェイスとターゲットとは、手術医によって比較的容易に整列されることができる。

しかし、白内障手術は患者インターフェイスの整列及びドッキングに際していくつかの理由からより難しい難題を招く。これらの難題は、ターゲットされる水晶体が、眼の内部に位置しており、ひいては手術医にとって見づらく、或いは手術医から部分的に遮蔽されることを含む。

また、しばしば患者は筋肉弛緩剤を投与され又は重度の鎮静状態にさせられているため、誘導及び口頭での指示が与えられたとしても、患者は手術を受ける眼と眼科手術システムの光軸とを整列させることに困難をきたすことが多い。

さらに内部眼構造、例えば水晶体はしばしば、軟質支持筋によって中心から外れて、眼の可視構造、例えば瞳孔に対して傾斜した状態で保持されている。従って、手術医が瞳孔と手術システムの光軸とを何とか整列させたとしても、眼内部の水晶体はなおも位置ずれして傾斜している場合がある。

さらに、ドッキング・ユニットは、眼に対して降下されるに従って、眼に圧力を加え、水晶体の付加的な位置ずれ及び傾斜を引き起こすことがある。この問題は、患者インターフェイスをドッキングさせるために吸引を適用することによってさらに深刻になる。

本明細書中の実施形及び実施態様は、画像化技術によって眼科手術におけるドッキング処置の精度を高めるためのドッキング処置及びシステムを提供する。

図１は、ヒトの眼１を詳細に示している。眼１は入射光を受容して屈折させる角膜２と、虹彩３と、光が眼内部に入るための開口を提供する瞳孔４と、網膜６に光を集束させる水晶体５とを含んでいる。上記のように、水晶体５は瞳孔２と整列しないことがしばしばあり、その軟質支持毛様筋系は、眼１がドッキング・ユニットによって加圧されると、さらに位置ずれ及び傾斜を許し、ドッキング・ユニットとの誤整列の問題を深刻にすることがある。

本明細書中の実施形及び実施態様は、画像化技術によって眼科手術におけるドッキング処置の精度を高めるためのドッキング処置及びシステムを提供する。

図２は、眼科用レーザー手術システム５０を示す。手術システム５０は、手術用レーザービームを生成する手術用レーザーエンジン５１を含むことができる。手術用レーザービームは、レーザーｘ−ｙ−ｚスキャナ５２によって手術用ターゲット領域全体にわたって走査されることができる。手術用レーザービームは、ビーム・スプリッタ５３−１によって主システム光路内にカップリングされ、これをオブジェクティブ５４に向け直すことができる。オブジェクティブ５４は送達チップ、遠位端、又はレンズコーンの一部であることが可能であり、或いはこれらを含むこともできる。

いくつかの実施形の場合、レーザーｘ−ｙ−ｚスキャナ５２、例えばｚスキャナ・ブロックは光路内でビーム・スプリッタ５３−１の後ろに配置されることができる。ｚスキャナ・ブロックは別個のユニットであることが可能であり、或いは２つ以上のブロックを含んでもよく、或いはオブジェクティブ５４の一部であることも可能である。ｘ，ｙ，及びｚスキャナのそれぞれは２つ以上の機能ユニットを含有してよい。例えば、複数のミラーを使用して、ｘ方向又はｙ方向において走査を実施することができ、或いは複数の別個のレンズ群を、最適化されたｚ走査のために使用することもできる。

ドッキング・ユニット５５はオブジェクティブ５４に取り外し可能に付加されて眼１と接触することによって、眼内の手術ターゲット領域内への手術用レーザービームのターゲッティング精度を高めることができる。ドッキング・ユニットは１つの部分として形成されていてよく、或いは２つ以上の部分を含有してもよい。複数部分から成るドッキング・ユニットの第１部分を手術対象の眼に先ず取り付けることができ、これに対して、ドッキング・ユニットの第２部分をオブジェクティブ５４、又は送達チップに先ず取り付けることができる。続いてドッキング・ユニットの第１部分と第２部分とを互いにロックすることができる。ドッキング・ユニット５５は、患者インターフェイス、アプリケーション・チップ、ドッキング・チップ、レンズ・コーン、又はアプラネーション器具と呼ばれることがあり、また眼と接触し又は眼に近接配置されることができるコンタクト・レンズ又はアプラネーション・レンズを含有することがある。

手術・ドッキング処置は、種々様々な画像化システムによって支援されることができる。いくつかの手術システム５０において、第１画像化システム、例えば眼科手術用立体顕微鏡又はビデオ顕微鏡５６を用意することによって、手術医のために手術ターゲット領域を画像化することができる。（眼科用又はビデオ）顕微鏡５６は、観察光又は画像化光を利用することができる。

画像化光は、手術システム５０の主光路の部分を共有するか、或いはターゲット領域に直接に投射されることができる。共有光路の実施形では、観察光を顕微鏡５６の近くに発生させ、続いて眼に案内し、そして眼から戻して、ビーム・スプリッタ５３−１を通して手術システム５０の主光路又は光トレインに入射させることができる。非共有光路の実施形では、画像化光をオブジェクティブ５４の近くにそしてこれの外側に発生させ、そして眼の部分に直接に投射することができる。この実施形の場合、戻された画像化光部分だけを、システムの主光路を通して顕微鏡５６へ案内することができる。

いくつかの実施形は、眼の内部構造及びターゲット領域に関する画像化データを提供するために、手術システム５０内に第２画像化システムを含んでいてよい。第１及び第２の画像化システムからの画像を相乗的に使用することによって、全般的には外科処置のための誘導を強化し、具体的には患者インターフェイスのドッキング精度を改善することができる。

いくつかの外科用システム５０の場合、第２画像化システムは光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）画像化システム５７であってよい。ＯＣＴ画像化システム５７は、中でもタイム・ドメイン、スウェプト・ソース（掃引光源）(Swept-Source)、又は分光計に基づくＯＣＴ画像化システムであってよい。ＯＣＴ画像化システム５７はＯＣＴ画像化ユニット５８を含むことができ、ＯＣＴ画像化ユニット５８は、ＯＣＴ画像化ビームを形成し、ＯＣＴ画像化ビームを眼に向かって案内し、そして眼から戻されたＯＣＴ画像化ビームを処理する。ＯＣＴ画像化システム５７は、ＯＣＴ ｘ−ｙスキャナ５９を含むこともできる。ＯＣＴ ｘ−ｙスキャナ５９は、例えば光軸に対して垂直であり得るｘ−ｙ平面内でターゲット領域全体にわたってＯＣＴ画像化ビームを走査する。

一般に、「ｘ−ｙ−ｚ」という標記は、本明細書全体を通して広義で使用される。すなわち、この標記は互いに実質的な角度を成す３つ方向において走査することを意味することができる。しかし、これらの角度は必ず直角というわけではない。また、走査は、グリッド、ラスター、同心、らせん、又は任意の他のパターンを成して平面又は曲面上で直線又は曲線に沿って実施されてよい。いくつかの実施形の場合、ＯＣＴ画像化ビームは手術用レーザーｘ−ｙ−ｚスキャナ５２によって走査されることができる。他の実施形の場合、手術用レーザービーム及びＯＣＴ画像化ビームの走査機能のうちのいくつかだけ、例えばｘ−ｙ走査機能だけが共有スキャナ・ブロックによって発揮される。いくつかのＯＣＴシステム、例えばタイム・ドメインＯＣＴシステムはビームのｚ走査を必要とするのに対して、他のＯＣＴシステム、例えば分光計に基づくＯＣＴシステムは、ほぼ同時に全ての深さから画像データを捕捉するので、ｚ走査を必要としない。

ＯＣＴ画像化ビームは、ビーム・スプリッタ５３−２を通して手術システム５０の主光路内にカップリングされ、そしてオブジェクティブ５４及びドッキング・ユニット５５によってターゲット領域内に導かれることができる。いくつかの実施形の場合、ｚ走査機能の一部又は全ては、共有光路内でビーム・スプリッタ５３−２の後ろに配置されたｚスキャナによって発揮されることができる。ｚスキャナはオブジェクティブ５４の一部であってよい。

図３は、眼科用レーザー手術システム５０のためのドッキング方法１００を示している。ここで、ドッキング方法１００は、

眼科用システム５０のドッキング・ユニット５５と眼とを整列させるための整列ステップ１１０、；

画像化システムによって眼の内部構造の画像を生成するための画像化ステップ１２０と、

生成された画像に関してドッキング・ユニットと眼の内部構造との整列を改善するための整列改善ステップ１３０と、

ドッキング・ユニット５５を眼にドッキングさせるためのドッキング・ステップ１４０と、を含んでよい。

これらのステップを以下に詳述する。

整列ステップ１１０は、眼科用レーザー手術システム５０のターゲット・パターンを眼のフィーチャと整列させるために第１画像化システムを使用することを含んでよい。この整列ステップ１１０は、例えばドッキング・ユニット５５を眼に対して降下させることに関連して実施されることができる。第１画像化システムは眼科手術用顕微鏡又はビデオ顕微鏡５６であってよい。

眼科用レーザー手術システム５０のターゲット・パターンは、コンタクト・レンズの中心のマーク、ドッキング・ユニット５５の中心のマーク、又はオブジェクティブ５４、ドッキング・ユニット５５若しくはコンタクト・レンズの光軸のマークのうちの少なくとも１つを含むことができる。他の実施形では、これはドッキング・サークル、ドッキング・クロスヘア（docking cross-hair）、又は任意の他のドッキング・ターゲット・パターン、並びに上記パターンの組み合わせを含むことができる。このターゲット・パターンは、眼科手術用顕微鏡５６の光学素子内に形成されることができ、或いは、電子的に生成されてビデオ顕微鏡５６のディスプレイ又はスクリーン上に表示されることができる。

眼のフィーチャは、角膜２、虹彩３、瞳孔４、角膜輪部、強膜、若しくは水晶体５の領域の中心、又は角膜２、虹彩３、瞳孔４、角膜輪部、強膜、若しくは水晶体５の領域に関連する円形編成であってよい。

図４Ａ〜Ｂは整列ステップ１１０の例を示す。図４Ａにおいて、ビデオ顕微鏡５６は、レーザー手術システム５０のオブジェクティブ５４を通して見られる眼１と、オブジェクティブ５４及びドッキング・ユニット５５の共有光軸でセンタリングされた可変半径ターゲット・パターン・サークル１１１とを示している。手術医がドッキング・ユニット５５を眼に向かって降下させるに従って、パターン調節ステップ１１２において、手術医は、矢印１１２−１及び１１２−２によって示されているように、患者の瞳孔４の円形内縁４Ａの半径にほぼ等しくなるように、ターゲット・パターン・サークル１１１の可変を調節することができる。加えてパターン移動ステップ１１３において、手術医は、矢印１１３によって示されているように、ドッキング・ユニット５５をｘ−ｙ平面内で調節又は移動させることによって、半径調節前、半径調節中、又は半径調節後にターゲット・パターン・サークル１１１を瞳孔４の円形内縁４Ａと整列させることもできる。

ターゲット・パターン・サークル１１１の半径は、手術医がターゲット・パターン・サークル１１１を瞳孔４と所望の精度で整列させることを可能にする限り、瞳孔４の円形内縁４Ａの半径とある程度異なるように選択されることができる。他の実施態様では、上述のような円弧パターン、クロスヘア・パターン、及びラスターパターンを含む任意の他のターゲット・パターンを使用することができる。

図４Ｂは、ステップ１１２においてターゲット・パターン・サークル１１１の可変半径を調節することと、ステップ１１３においてｘ−ｙ平面内でドッキング・ユニット５５を動かすこととを、ターゲット・パターン・サークル１１１が瞳孔４の円形内縁４Ａとほぼ一致するまで繰り返し反復的に行うことを示している。このようにすることで、オブジェクティブ５４及びドッキング・ユニット５５の共有光軸を瞳孔４の軸線又は中心と整列させる。

この整列ステップ１１０の間、ドッキング・ユニット５５は、眼に向かって降下し、場合によってはドッキング・ユニット５５のｚ方向位置の調節中に眼と物理的に接触することもあり得る。しかしながら、いずれの場合にもドッキング・ユニット５５はまだ眼に対して移動可能なままであり、このことは、手術医が整列ステップ１１０を場合によっては反復的に行うのを許す。整列ステップ１１０の終了時でさえ、ドッキング・ユニットは、整列ステップが引き続き行われ得るように、眼に移動可能に結合されたままであってもよい。

いくつかの実施形では、整列ステップ１１０はターゲット・パターンに関与しない。これらの事例の場合、ドッキング・ユニット５５の整列は、主として外科医の視覚的評価によって案内されてよい。

この整列ステップ１１０の実施態様はドッキング・ユニット５５と眼とを特定の精度まで整列させる。整列ステップ１１０後にドッキング・ユニットが眼にドッキングされるならば、眼科処置を特定の精度で実施することができる。いくつかの処置の場合にはこの精度で十分であるが、より高い精度から恩恵を得る他の処置もあり得る。

図５はこのような状況を示している。ドッキング・ユニット２００の光軸２０２が整列ステップ１１０において眼の瞳孔４と整列させられた後でも、眼の水晶体５は光軸２０２に対して位置ずれして傾斜したままであることがある。なぜならば、水晶体５は上記理由の１つから瞳孔４と整列されない場合があるからである。ここではドッキング・ユニット２００はドッキング・ユニット５５の１実施態様であり得る。

図５において、瞳孔４及び眼の光軸１２が整列ステップ１１０においてドッキング・ユニット２００の光軸２０２と整列させられた後でさえ、水晶体５の中心１４は瞳孔４及びドッキング・ユニット２００の共有光軸１２／２０２からΔだけまだ位置ずれしており、水晶体５の対称軸線１６は共有光軸１２／２０２とまだ角度αを成している。

ここでは、患者インターフェイス、レンズ・コーン、又はアプリケーション・チップと呼ばれることもある、ドッキング・ユニット２００の本体又はハウジング２０４は、コンタクト・レンズ、アプラネーション・レンズ、又はアプラネーション・プレート２０６、及びスカート（skirt）又は可撓性シール２０８を含有してよい。可撓性シール２０８は眼の外面、典型的には角膜、角膜輪部、又は強膜と接触する。ドッキング・ユニット２００は、いくつかのレンズ（最後のレンズは遠位レンズ２１２である）を含むことができるオブジェクティブ、送達チップ、又は遠位端２１０又は５４の実施態様に取り付けられることができる。

図６Ａ〜Ｂは画像化ステップ１２０を多少詳細に示している。

図６Ａは、整列ステップ１１０において、ドッキング・ユニット５５又は２００を適切に整列させ、そしてビデオ顕微鏡５６を使用して瞳孔４に対してセンタリングし得ることを示している。このことは、ターゲット・パターン・サークル１１１が瞳孔４の円形内縁４Ａとオーバラップしており、ターゲット・パターン・サークル１１１の中心１１８（円によって示されている）が瞳孔４の中心にあることによって明らかである。しかし、外周がビデオ顕微鏡５６の視界から隠されているため破線で示された水晶体５は、瞳孔４に対して中心から外れていることがある。このことはまた、符号ｘによって示された水晶体の中心１４が、円によって示されたターゲット・パターン１１１の中心１１８からずれていることによっても明らかである。さらに、水晶体５の軸線１６はドッキング・ユニット２００及び瞳孔４の共有軸２０２／１２に対して傾斜していることがある。

従って、整列ステップ１１０後であっても、ターゲット・パターン・サークル１１１は水晶体５と良好に整列されないことがあり、従ってターゲット・パターン・サークル１１１に対してセンタリングされる白内障処置精度が最適でないおそれがある。このような非最適精度は、画像化ステップ１２０を実施することによって改善することができる。

図６Ａ及びＢは典型的な事例において、画像化ステップ１２０が、瞳孔４の中心と一致するターゲット・パターン・サークル１１１の中心１１８を横切る直線走査１２１を含み得ることを示している。直線走査１２１はｙ−ｚ画像１２２を生成する。ｙ−ｚ画像１２２は、角膜セグメントの画像２ｃ、並びに前水晶体嚢セグメントの画像５ａ及び後水晶体嚢セグメントの画像５ｐを含む。角膜セグメント画像２ｃがセンタリングされているように見えても、レンズ５が角膜及び瞳孔に対して傾斜して中心からずれていることがある以上、水晶体セグメント５ａ及び５ｐの画像は、ｙ−ｚ画像１２２において光軸２０２に対して傾斜して中心からずれているように見える。従って水晶体セグメント５ａ及び５ｐの画像を提供することによって、ドッキング・ユニット２００と、傾斜して中心からずれた水晶体５との整列を改善することを助けることができる。

他の実施形において、画像化ステップ１２０は、直線パターン、円弧パターン、クロスヘア・パターン、星パターン、円形パターン、楕円形パターン、ループ・パターン、らせんパターン、同心の複数円パターン、シフトされた複数円パターン、又は線パターンに沿った線走査と、ｘ−ｙパターン、ラスター又はグリッド走査パターン、及び中心から離れた点を有するパターンに沿った二次元走査とで画像を生成することを伴うことができる。

画像化ステップ１２０は、上下で詳述しているように、光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）画像化システム５７の実施態様によって画像を生成することを伴うことができる。画像化ステップ１２０は、眼の内部構造を画像化することができる別の画像化システムを用いて実施されることもできる。

図７は、ドッキング・ユニット２００と水晶体５との整列が、画像化ステップ１２０に基づく整列改善ステップ１３０によって改善され得ることを示している。

１つの態様において、整列改善ステップ１３０は、生成された画像１２２から水晶体５に関する位置情報を抽出し、そして抽出された位置情報に関連して、眼１又はドッキング・ユニット２００のうちの少なくとも一方の位置を調節することを含む。いくつかの実施形では、他の眼内部構造、例えば水晶体の核、又は網膜構造をターゲットとすることができる。

１実施形では、手術医は、画像化ステップ１２０によって生成されたｙ−ｚ画像１２２を分析し、そしてドッキング・ユニット２００の光軸２０２からの水晶体中心１４のオフセットΔを割り出すことができる。この割り出しに基づいて、矢印１３０ａによって示すように、手術医は眼、又はドッキング・ユニット、又はその両方をシフトさせることによって、このΔオフセットを克服することができる。この調節改善ステップ１３０は、レンズ中心１４と光軸２０２との間のオフセットΔを低減するか又は排除することさえできる。典型的には、このシフト１３０ａは水晶体５の光軸１２からドッキング・ユニット２００の光軸２０２をオフセットさせることができる。

シフト１３０ａは繰り返し実施されてよい。なぜならば、最初の試行において手術医がオフセットΔを正確に割り出さなかったからもしれないからである。これを修正するために、いくつかの実施形において、整列改善ステップ１３０に続いて繰り返しの画像化ステップ１２０’を行うことにより、オフセットΔ’がシフト１３０ａによってどれくらい変えられたかを割り出すことができる。この繰り返しの画像化ステップ１２０’に続いて、繰り返しの画像化ステップ１２０’によって生成された更新済み画像１２２’に基づいて、繰り返しの整列改善ステップ１３０’を実施することができ、以下同様に続けられる。効率的な実施形では、オフセットΔはステップ毎に低減される。その他の実施形では、Δが１つのステップ中に増大したとしても、後続のステップが最終的にこれを低減する。

シフト１３０ａは、患者に眼を動かすよう口頭で指示を与えること、又は患者の頭部、又は患者が休んでいる手術台を物理的に動かすこと、又は患者の眼を手で動かすこと、又は固視光源の固視光を動かすこと、又は誘導光ディスプレイ上の誘導光を動かすこと、なおいずれの光の事例においても光を眼で追うように患者を誘導すること、又はガントリ又は多関節アームを動かすことを介してドッキング・ユニット２００をｘ−ｙ平面内で動かすことによって行うことができる。２部分から成るドッキング・ユニットを使用する実施形では、眼に取り付けられた部分、例えばグリッパを使用して眼を動かす又は回転させることができる。固視又は誘導光は、手術対象の眼内又は手術対象ではない眼内に導かれることができる。これらの調節は手術医によって手で実施されるか、又は１つ以上の電気的なアクチュエータを操作することによって実施されるか、又はコンピュータによって実施されることができる。いくつかの事例では、上記タイプのシフトのうちの２つ以上を一緒に行うことができる。

図７はまた、他の実施形において、整列改善ステップ１３０が水晶体５又は眼の別のターゲット内部構造に関する方向情報を、生成された画像１２２から抽出し、そして抽出された方向情報に関連して、眼１又はドッキング・ユニット２００のうちの少なくとも一方の方向を調節することを含み得ることを示している。

１実施形では、手術医は、画像化ステップ１２０によって生成されたｙ−ｚ画像１２２を分析し、そして水晶体５の光軸１６とドッキング・ユニット２００の光軸２０２との間の角度αを割り出すことができる。この割り出しに基づいて、手術医は、眼若しくはドッキング・ユニットを回転させるか、又はそのドッキング・ユニットをシフトさせるか、又はレーザー手術システム５０内のレーザービーム光路を調節することによって、このΔ誤整列を克服することができる。眼を回転させるという選択肢が矢印１３０ｂによって示されている。この整列改善ステップ１３０は、水晶体５の光軸１６とドッキング・ユニット２００の光軸２０２との間の角度αを低減するか又は排除することさえできる。この整列改善は典型的には、眼の光軸１２とドッキング・ユニット２００の光軸２０２との間に角度を導入することによって達成される。

回転１３０ａは繰り返し実施されてよい。なぜならば、最初の試行において手術医が角度αを正確に割り出さなかったからもしれないからである。これを修正するために、いくつかの実施形において、整列改善ステップ１３０に続いて繰り返しの画像化ステップ１２０’を行うことにより、繰り返し画像１２２’から回転１３０ｂ後のα’を割り出すことができる。この繰り返しの画像化ステップ１２０’に続いて、繰り返しの画像化ステップ１２０’によって生成された画像１２２’に基づいて、繰り返しの整列改善ステップ１３０’を実施することができ、以下同様に続けられる。効率的な実施形では、角度αはステップ毎に低減される。その他の実施形では、αが１つのステップ中に増大したとしても、後続のステップが最終的にこれを低減する。

回転ステップ１３０ｂは、患者に眼を回転するよう口頭で指示を与えること、又は患者の頭部を手で回転させること、又は患者の眼を物理的に回転させること、又は固視光源の固視光、又はディスプレイ上に表示された誘導光を動かすこと、なおいずれの光の事例においても光を眼で追うように患者を誘導すること、又はガントリ又は多関節アームを動かすことを介してドッキング・ユニット２００をｘ−ｙ平面内で動かす又は回転させることによって行うことができる。固視又は誘導光は、手術対象の眼内又は手術対象ではない眼内に導かれることができる。２部分から成るドッキング・ユニットを使用する実施形では、眼に取り付けられた部分、例えばグリッパを使用して眼を動かす又は回転させることができる。これらの調節は、手術医によって手で実施されるか、又は１つ以上の電気的なアクチュエータを操作することによって実施されるか、又はコンピュータによって実施されることができる。いくつかの事例では、上記タイプのシフトのうちの２つ以上を一緒に行うことができる。

図８Ａ〜Ｂは画像化ステップ１２０及び整列改善ステップ１３０の結果を示している。

図８Ａは、整列改善ステップ１３０の成功後、シフト済みターゲット・パターン・サークル１１１’が瞳孔４ではなく水晶体５と同心になってきていることを示している。従って、ターゲット・パターン・サークル１１１’のシフト済み中心１１８’を横切るシフト済み直線走査ライン１２１’は、今や瞳孔４の中心の代わりに水晶体５の中心１４を貫通することができる。

いくつかの実施態様は、瞳孔４と同心の第１ターゲット・パターン・サークル１１１と、水晶体５と同心になるように整列改善ステップ１３０によってシフトされた第２ターゲット・パターン１１１’との両方を示すことができる。

図８Ｂは、効率的な整列改善ステップ１３０後に、繰り返しの画像化ステップ１２０’が、水晶体の中心１４がドッキング・ユニット２００の光軸２０２上に今や位置することを示す断面ｙ−ｚ画像１２２’を記録し得ることを示している。さらに、眼及びドッキング・ユニット２００の相対的回転及び相対シフトの後の前水晶体嚢セグメント５ａ’及び後水晶体嚢セグメント５ｐ’の画像は対称に近く、このことは水晶体の光軸１６がドッキング・ユニット２００の光軸２０２とほぼ整列していることを示している。

ドッキング・ユニット５５／２００と、視認可能な瞳孔４ではなく、位置ずれして傾斜した見ることの難しい水晶体５とをこのような改善された精度で整列できることは、画像案内型ドッキング方法１００の利点の１つである。

図９は、関連する画像案内型ドッキング方法３００の実施が、

眼の一部のビデオ顕微鏡画像を生成するためのビデオ画像化ステップ３１０と、

ビデオ顕微鏡画像に基づいてドッキング・チップをセンタリングするためのセンタリング・ステップ３２０と、

眼の一部のＯＣＴ画像を生成するためのＯＣＴ画像化ステップ３３０と、

ＯＣＴ画像に基づいてドッキング・チップの、角膜からの距離を割り出す距離割り出しステップ３４０と、

割り出された距離を用いて、眼の角膜に向かってドッキング・チップを動かすための移動ステップ３５０と、

ＯＣＴ画像に基づいて眼の水晶体の位置又は方向を割り出すための割り出しステップ３６０と、

患者に口頭で指示することによって、又は誘導光を調節することによって、又はガントリを動かすことによって、ドッキング・チップと眼の水晶体とを整列させるための整列ステップ３７０と、

ドッキング・チップをドッキングさせるために吸引を適用するためのドッキング・ステップ３８０と
を含み得ることを示している。

方法３００のステップ３１０〜３８０のいくつかは、方法１００の対応ステップ１１０〜１４０と同様に進むことができる。加えて、距離割り出しステップ３４０は、眼の角膜２と、ドッキング・ユニット５５又は２００、又は任意の他の患者インターフェイスであり得るドッキング・チップとの間の距離を割り出すことを含むこともできる。ステップ３４０において、ドッキング・チップからの距離は参照点に基づくことができる。この参照点は、手術用レーザーシステム５０の光学システム、例えばオブジェクティブ５４内に配置されることができる。参照点は、移動可能であってよく、種々の考慮事項に基づいて調節又はオフセットされてよい。

図１０は、画像化ステップをより詳細に説明するためにＯＣＴ画像化システム４５７を示している。ＯＣＴ画像化システム４５７は、ＯＣＴ画像化ユニット４５８とＯＣＴ ｘ−ｙスキャナ４５９とを含むことができる。

ＯＣＴ画像化システムの作業原理はよく知られており、文書化されている。ＯＣＴシステム４５７は、（ａ）タイム・ドメイン、（ｂ）スウェプト・ソース、又は（ｃ）分光計に基づくＯＣＴであることが可能である。（ａ）及び（ｂ）のタイプのＯＣＴ画像化システムは、狭帯域ＯＣＴ光源４１０を使用し、ｚ方向においてビームの焦点を走査し、ひいては種々異なるｚ深さに対応する画像化情報をを時間的に逐次に提供する。（ａ）タイプのタイム・ドメインＯＣＴシステムは、参照ミラーを動かすのに対して、（ｂ）タイプのスウェプト・ソースＯＣＴシステムはレーザービームの波長を掃引する。

（ｃ）タイプの、分光計に基づくＯＣＴシステムは広帯域ＯＣＴ画像化光源４１０を利用し、ＯＣＴ画像化光源の広帯域内の種々異なる波長に対応する、種々のｚ深さからの画像をほぼ同時に又は並行して捕捉する。画像化がこのように並行して行われる態様により、分光計に基づくＯＣＴシステムは逐次ＯＣＴシステムよりも著しく高速であり得る。（ｂ）及び（ｃ）タイプのＯＣＴシステムは周波数ドメインＯＣＴシステムとしばしば呼ばれる。

全てのタイプのＯＣＴ画像化ユニット４５８は、ＯＣＴ光源４１０と、ＯＣＴ参照ミラー４１３と、ビーム・スプリッタ４１７とを含むことができる。逐次ＯＣＴシステムの中では、（ａ）タイプのタイム・ドメインＯＣＴに関しては、ＯＣＴ光源４１０は狭帯域であってよく、参照ミラー４１３はｚ走査のために移動可能であってよい。（ｂ）タイプのスウェプト・ソースＯＣＴに関しては、参照ミラーは光源４１０の波長が変えられるため、移動可能である必要はない。（ｃ）並行ＯＣＴシステムの場合、ＯＣＴ光源４１０は広帯域画像化光を発することができる。

ＯＣＴ画像化ビームは、ＯＣＴビームｘ−ｙスキャナ４５９によって案内され、オブジェクティブ４５４及びドッキング・ユニット４５５を介して眼に誘導されることができる。ＯＣＴ ｘ−ｙスキャナ４５９はｘ方向及びｙ方向において眼内でＯＣＴ画像化ビームを走査することができる。逐次ＯＣＴシステムにおいて、ビームは、参照ミラー４１３を動かすことによって、又はＯＣＴ光源４１０の波長を掃引することによってｚ走査される。並行ＯＣＴシステムでは、ｚ走査は実施されない。それというのも、種々異なる波長は種々異なるｚ深さに対応する画像化情報をほぼ同時に担持するからである。

全てのこれらのシステムにおいて、眼から戻されたＯＣＴ画像化ビームは、ビーム・スプリッタ４１７において、ＯＣＴ参照ミラー４１３から戻った参照ビームと統合されることができる。この統合ビームは、複合干渉パターンを成す画像化情報を担持する。この画像化情報はＯＣＴカメラ４２０によって記録される。

逐次ＯＣＴシステムの場合、このＯＣＴカメラ４２０はシンプルなものであってよく、例えば光検出器を含むことができる。並行ＯＣＴシステムの場合、ＯＣＴ画像化ユニット４５８は分光計、例えばプリズム又は回折格子（明示せず）を含んでいてよい。分光計は、広帯域画像化光をその種々異なる波長成分に分解し、そしてこれらの異なる波長成分を異なる空間的角度に偏向させる。いくつかの並列ＯＣＴシステムの場合、ＯＣＴカメラ４２０はＣＣＤ検出器の線形アレイを含むことにより、異なる波長を有するこれらの分散光を捕捉することができる。これらの分散光はそれぞれ、それ自体の波長に対して特異的な干渉情報を担持する。他のシステムでは二次元ＣＣＤアレイを使用することができる。分解された分散光の振幅をＯＣＴカメラ４２０のＣＣＤアレイの個々の画素において記録することができる。いくつかの高分解能ＯＣＴカメラ４２０は、数百又は数千もの画素を伴うことができる。

画像化プロセスは、画像化シンクブロック（imaging sync block）４７０によって制御されることができる。画像化シンクブロック４７０は、後で指定する出力ユニットからその同期信号を得ることができる。ＯＣＴカメラ４２０からの画像データは、ＯＣＴアナライザ４８０に送られ、画像化シンクブロック４７０によって同期されることができる。並行ＯＣＴシステムでは、ＯＣＴアナライザ４８０は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施するためのプロセッサを含んでいてよい。ＦＦＴは、異なる波長成分の干渉情報を、異なるｚ深さに対応する画像情報に変換する。ＦＦＴの後、変換済みＯＣＴ画像データは、種々のｚ深さに対応する画像情報を表す。この変換済みＯＣＴ画像データは、プロセッサ４３０に送られてよい。プロセッサ４３０は、ＯＣＴ画像を生成し、そして生成されたＯＣＴ画像をディスプレイ４９０に向かって出力することができる。

次に説明するいくつかの既存のＯＣＴ走査ビーム・コントローラの作業の難点を解決するＯＣＴ走査ビーム・コントローラ・システムについて次に説明する。

いくつかのＯＣＴ画像化システムにおいて、プロセッサ４３０は、マルチタスクして、インターリーブ、並行、又はオーバラップの様式で２つ以上の機能を実施することができる。これらの機能を果たすために、プロセッサは、例えばビームを走査するタスクから別のタスクへ、そしてその逆へ切り換えることによって「割り込み（インタラプト）」を実施することができる。しかし、このような割り込みは、いかに短時間のものであろうと問題を招くおそれがある。それというのも、走査が割り込みによってストップ又はフリーズしている時間の間、レーザービームは同じ位置を指し示したままであるからである。このような走査フリーズは、ｘ−ｙ走査のタイミングを妨げ、画像化位置の座標にエラー及びノイズを導入することがある。出力された走査データ内のこのようなタイミング・エラーは、５０又は１００マイクロ秒以上に達する遅延、すなわちジッターと呼ばれることのある現象を引き起こすおそれがある。さらに、レーザービームに対する長時間の曝露は鋭敏な眼組織に損傷をもたらすことがある。

加えて、プロセッサは典型的にはシステム・バスを通して入力／出力エージェントと連通するので、この出力モードは低いデータ転送速度しか提供しない。それというのも、いくつかのエージェントがバスに同時にアクセスし、全てがバスのサイクル時間の一部を要求し得るからである。さらにこれらの競合的な要求を管理するために、システム・バスのサイクルの一部が典型的には制御信号によって占められる。そしてプロセッサが走査データを例えば専用リンクを介してシングル・タスク・モードで出力ユニットに出力することによって、ＯＣＴ画像化システムがこの走査フリーズを回避するように設計されている場合には、プロセッサはこの出力ステップ中の他の機能、例えば次の走査パターンを計算する機能を発揮することはできない。これらの設計及び制約全てが、このようなシステムの実施をかなりスローダウンさせる。

ここで説明するＯＣＴ走査ビーム・コントローラの実施形は、効率的な設計を採用することによって、これらの難点を克服することができる。ＯＣＴ走査ビーム・コントローラはプロセッサ４３０とアナログ入力−出力ボード４３５とを含むことができる。プロセッサ４３０は走査パターンのための走査データを計算することができる。この走査データは例えば、ＯＣＴ画像化ビームが走査経過中にターゲット領域内で導かれることになる一連のｘ−ｙ座標を含むことができる。逐次ｚ走査ＯＣＴシステムの場合、走査データはｘ−ｙ−ｚ座標を含むことができる。上記のように、ＯＣＴ走査パターンは、直線、円弧、ループ、円、らせん、ラスター及びグリッド・パターンを含む種々多様なパターンであってよい。

プロセッサ４３０は、走査データを計算することができ、また、記憶媒体との関連において他の記載の機能を果たすことができる。記憶媒体は、プロセッサのこれらの機能を促進するためのコンピュータ・コード又は指示集合を記憶している。

アナログ入力−出力ボード４３５は、ダイレクト・メモリ・アクセス・エンジン４４０、又はＤＭＡエンジン４４０とも呼ばれるローカル又は専用メモリ・コントローラ４４０を含むことができる。ＤＭＡエンジン／メモリ・コントローラ４４０は、プロセッサ４３０からデータ・バッファ４５０へ向かって間接的又は直接的に行われる計算済み走査データの転送を管理することができる。ローカル・メモリ・コントローラ４４０にカップリングされたデータ・バッファ４５０は、走査データを記憶し、そして走査データを出力デジタル−アナログ変換器４６０、又は出力ＤＡＣ４６０に向かって出力することができる。出力ＤＡＣ４６０は、データ・バッファ４５０にカップリングされることができ、そして（ｉ）選択された出力済み走査データをアナログ走査信号に変換し、そして（ｉｉ）走査信号をＯＣＴビームｘ−ｙ（又はｘ−ｙ−ｚ）スキャナ４５９に向かって出力することができる。

図１１は、ＯＣＴ走査ビーム・コントローラの実施形を示している。プロセッサ４３０’はバス４３２例えばＰＣＩバス４３２にカップリングされることができる。ＯＣＴ走査ビーム・コントローラはプロセッサ・メモリ４３３を含むこともできる。プロセッサ４３０’は計算済み走査データをプロセッサ・メモリ４３３に出力することができる。専用ＤＭＡエンジン４４０’は走査データをプロセッサ・メモリ４３３からデータ・バッファ４５０’に転送することができる。データ・バッファ４５０’は例えば先入れ先出し型（ＦＩＦＯ）メモリであってよい。ＦＩＦＯバッファ・メモリ４５０’は、走査データを記憶し、そしてプロンプトされると、記憶された走査データを出力ＤＡＣ４６０’に出力することができる。いくつかの実施形では、プロセッサは、走査データを、ＰＣＩバス４３２の代わりに専用メモリ・バス又はローカル・バスを通してアナログ入力−出力ボード４３５に出力することができる。他の実施形では、プロセッサとＤＭＡエンジン４４０’との直接の接続すらあり得る。

他のシステムの上記問題と関連して、このＯＣＴ走査ビーム・コントローラの実施態様は高速の走査作業を提供する。それというのも（ｉ）ＦＩＦＯメモリ４５０’は、記憶された走査データを中断のない形で出力することができ、（ｉｉ）出力モードは高速データ転送モード、例えばバースト・モードであることが可能であり、（ｉｉｉ）出力は、共有バス４３２、プロセッサ・メモリ４３３、又はプロセッサ４３０’を通して走査データを送信することなしに実施できるからである。

これら全ての理由から、走査データの出力は競合的タスクによって中断されることはなく、又は共有バス４３２を特徴づける低速データ転送によってスローダウンされることもない。

さらに、ＦＩＦＯメモリ４５０’が走査データの出力を駆動するので、プロセッサ４３０’は、データ出力と並行して他の機能、例えば画像を処理すること、又は走査パターンに対応する新しい走査データを計算すること、又は制御機能を果たすことを自由に行うことができる。

加えて、データ・バッファ４５０’によって出力ＤＡＣ４６０’に提供される走査データの出力は、プロセッサ４３０又は別のシステム・エージェントによる割り込みによってスローダウンされることはない。なぜならば、出力はデータ・バッファ４５０’から、共有バス４３２ではなくアナログ入力−出力ボード４３５上の専用チャネルを通って進むからである。このような実施形は、ジッターをかなり低減し、例えばこれを５０、４０又は２０マイクロ秒未満に維持することができる。

いくつかの実施形において、出力ＤＡＣ４６０’は、受信されたデジタル走査データをアナログ走査信号に変換し、そして走査信号をｘガルボ・コントローラ５６ａ及びｙガルボ・コントローラ５６ｂ、又はｘガルボ・ミラー及びｙガルボ・ミラーを制御する何らかの他のタイプの走査コントローラ、又はリダイレクタ要素に出力することによって、走査データ内でコードされた走査パターンに従ってＯＣＴ画像化ビームを走査することができる。いくつかの実施形は、２つの軸線を中心として回転可能なミラーを制御する統合型のｘガルボ・コントローラ及びｙガルボ・コントローラを有していてよい。

出力ＤＡＣ４６０’は、ＯＣＴ画像化カメラ４２０にカップリングされた画像化シンクブロック４７０’に同期信号を出力することによって、戻されたＯＣＴ画像化ビームを、ＯＣＴ画像化ビームの走査と同期的に記録することもできる。同期信号は、プロセッサ４３０’によって走査データ内に挿入された同期データに基づくことができる。

加えて、画像化ステップ１２０は、第１画像化ステップの終点を後続の第２画像化ステップの始点に接続するホーミング・パターンに対応するホーミング・データを計算することを含むことができる。このステップは、第１画像化ステップが走査データの出力を単にストップさせることによって終わり、ひいては走査ｘガルボ５６ａ及びｙガルボ５６ｂを非標準位置に残したままであり、また画像化ビームが非標準ターゲット点を指し示したままであるような実施形において有用であり得る。この非標準点は典型的には後続の第２画像化ステップの始点とは異なっており、ひいては、画像化ビームが十分に定義された始点から後続の第２画像化ステップを開始できるように、ホーミング・データを計算して出力することによって、ｘガルボ５６ａ及びｙガルボ５６ｂの「ホーミング」を行うことを必要とする。

一例としては、第１画像化ステップは、第１半径の第１円に沿って画像化ビームのｘ及びｙ座標を走査することを含んでよい。第２画像化ステップが第２半径の第２円に沿った走査を含む場合には、第１画像化ステップに続いて、第１半径を有する第１円走査の終点から、第２半径を有する第２円走査の始点への経路を定義するホーミング・データを計算することができる。

このような実施形は、画像化ビームを標準点、例えば中心、起点、又はその他のバイアスされていない点に戻すことを回避し、ひいては追加の時間を節約し、そして走査作業をさらに加速させることができる。

ホーミング・データの計算は、第１画像化ステップの終了時に、ｘガルボ５６ａ及びｙガルボ５６ｂがニュートラル位置に戻される実施形においても有用であり得る。それというのも、ホーミング・データの計算は、ニュートラル位置に対する第２画像化ステップの開始位置を計算することを容易にするからである。

いくつかの実施形において、出力ＤＡＣ４６０／４６０’の出力は極めて高速なので、画像化システム４５７の作業速度を、ＯＣＴカメラ４２０の積分時間によって制限することができる。

いくつかの実施態様の場合、出力ＤＡＣ４６０／４６０’は、次の範囲：１Ｈｚ〜１ＭＨｚ、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚ、又は１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚのうちの１つの範囲内のレートで走査信号を出力することができる。

いくつかの実施形において、走査信号のための出力レートは、画像化タスク及びパターンの要件に応じて調節可能である。

画像化ステップ１２０が一旦完了すると、整列改善ステップ１３０は、眼の内部構造、例えば水晶体５の画像に基づいて、口頭指令を患者に出すことを含むことができる。

整列改善ステップ１３０は、固視光ビームを提供し、患者に固視光を見るように頼み、そして画像化ステップ１２０によって提供された画像に基づいて固視光を調節することを含むこともできる。固視光は、レーザー手術システム５０の主光路を通して、又は別個の固視光システムを通して手術対象の眼内に提供されることができる。いくつかの事例において、固着光は手術対象でない眼に提供されることもできる。

整列改善ステップ１３０は、（ｉ）ドッキング・ユニット５５／２００が眼と接触する前に、（ｉｉ）ドッキング・ユニット５５／２００が眼と接触した後であるが、部分真空を適用する前に、又は（ｉｉｉ）ある程度の整列修正をまだ可能にするドッキング・ユニット５５／２００に対して部分真空を適用した後に、開始されることができる。

部分真空、又は吸引は、例えば吸引リング又は吸引スカートを通して施されることができる。吸引リング又は吸引スカートは、ドッキング・ユニット５５／２００の一部であってよい。吸引はドッキング・ユニットが眼と物理的に接触した後で施されることができる。

ドッキング法１００は、手術過程又は診断過程の一部として実施されることができる。他の実施形において、ドッキング法１００は、手術処置又は診断処置の一部ではない画像化処置、例えば同定過程の一部であってよい。

ステップ１１０〜１４０は、画像化システム５７内に記憶されたプログラム・コード又は指示集合に関与することができる。コードは例えば専用メモリ内、又は別の機能ブロックの一部であるメモリ内に記憶されることができる。整列ステップ１１０は、ビデオ顕微鏡５６に関連するメモリ内に記憶されるコードに関与することができる。画像化ステップ１２０は、プロセッサ４３０によって生成された走査パターン又は走査データを専用メモリ又は統合型メモリ内に記憶すること、又は走査データをデータ・バッファ４５０内に記憶することに関与することができる。整列改善ステップ１３０は、生成された画像を記憶するためのメモリ・ユニットを使用して、生成された画像に関連してドッキング・ユニット５５と眼１の水晶体との整列を改善することを助けることを含むことができる。ドッキング・ステップ１４０は、眼とドッキングするドッキング・ユニット２００を案内して制御するために、記憶されたプログラムを使用することもできる。

図１２は、高速画像化法５００の実施形が、

プロセッサ４３０／４３０’によって走査制御データを計算するステップ５１０と、

プロセッサ４３０によってプロセッサ・メモリ４３３内に走査制御データを記憶するステップ５２０と、

作業パラメータ、例えば走査出力レートを定義することによって、走査作業のための専用メモリ・コントローラ４４０／４４０’を設定するステップ５３０と、

少なくとも部分的に専用メモリ・コントローラ４４０／４４０’の制御下で、プロセッサ・メモリ４３３からデータ・バッファ４５０／４５０’へ走査制御データを転送するステップ５４０と、

走査制御データの転送が完了したことを、専用メモリ・コントローラ／ＤＭＡエンジン４４０／４４０’によってプロセッサ４３０／４３０’に知らせるステップ５５０と、

走査制御データの高速出力を開始すべく、プロセッサ４３０／４３０’によって専用メモリ・コントローラ４４０／４４０’に指示するステップ５６０と、

少なくとも部分的に専用メモリ・コントローラ４４０／４４０’の制御下で、データ・バッファ４５０／４５０’から出力ＤＡＣ４６０／４６０’に走査制御データを転送し、出力ＤＡＣ４６０／４６０’はデジタル走査制御データをアナログ走査制御信号に変換してアナログ走査制御信号をｘスキャナ５６ａ及びｙスキャナ５６ｂ並びにシンクブロック４７０に出力するステップ５７０と、

出力過程が完了したことを専用メモリ・コントローラ４４０／４４０’によってプロセッサ４３０／４３０’に知らせるステップ５８０と、
を含み得ることを示している。

ステップ５７０において、データ・バッファ４５０／４５０’からの走査制御データの転送は、高速転送モード、例えばバースト・モード、又はページ・モード、又は任意の同様に高速の転写モードで実施されることができる。

ステップ５７０において、データ・バッファ４５０／４５０’からの走査制御データの転送は、ローカル・メモリ・コントローラ４４０とプロセッサ４３０とプロセッサ・メモリ４３３とを接続するバス４３２を通して走査制御データを送信することなしに実施されることができる。

ステップ５７０において、転送ステップは、プロセッサ４３０が画像を処理するか、又は走査パターンに対応する走査データを計算することと並行して、走査制御データを出力することを含むこともできる。

ステップ５７０において、転送ステップは、別のシステム・エージェントによる割り込みなしに走査データを転送し、これにより、走査データのジッターを５０、４０又は２０マイクロ秒未満に維持することを含むこともできる。

上記方法５００の実施形６００において、上記ステップは下記ステップに分けることができる。

プロセッサによって走査制御データを計算するステップ６１０はステップ５１０を含むことができ、

部分的にローカル・メモリ・コントローラによってデータ・バッファ内に走査制御データを記憶するステップ６２０はステップ５２０，５３０，５４０，及び５５０を含むことができ、

データ・バッファから高速転送モードで変換器−出力モジュールに走査制御データを転送するステップ６３０はステップ５６０及びステップ５７０の要素を含むことができ、

変換器−出力モジュールによって走査制御データから変換された走査信号を走査コントローラに出力するステップ６４０はステップ５７０の要素を含むことができる。

本明細書は多くの詳細を含むが、これらは、発明の範囲及び特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、むしろ、具体的な実施態様に対して特定の特徴を記述したものと解釈されるべきである。別個の実施態様の関連において本明細書中に記載されている特徴は、単独の実施態様内で組み合わせて実施されることもできる。反対に、単独の実施態様の関連において記述された種々の特徴は、複数の実施態様内で別々に、又は任意の好適な副次的組み合わせにおいて実施されることができる。さらに、特定の組み合わせを成して作用するものとして特徴を上述し、そしてそのようなものとして最初に主張することさえあるが、主張された組み合わせに由来する１つ又は２つの特徴はいくつかの事例において、この組み合わせから切り取られることができ、また、主張された組み合わせを副次的組み合わせ又は副次的組み合わせの変更形に導くことができる。

Claims (25)

1. 眼科システムであって、
   当該眼科システムと眼とを整列させるように構成されたドッキング・ユニットと、
   前記眼の内部構造の画像を生成するように構成された画像化システムと、
   画像化コントローラであって、
   走査パターンのための走査データを計算するプロセッサと、
   該プロセッサからデータ・バッファへの前記計算された走査データの転送を部分的に管理するローカル・メモリ・コントローラであって、前記データ・バッファは前記走査データを記憶し且つ該走査データを出力するように構成される、ローカル・メモリ・コントローラと、
   前記データ・バッファにカップリングされていて、選択された走査データをアナログ走査信号に変換して該走査信号を出力する出力デジタル−アナログ変換器と
   を含む画像化コントローラと
   を含み、
   当該眼科システムは、前記生成された画像に関連して前記ドッキング・ユニットと前記眼の内部構造との整列を改善し、且つ前記ドッキング・ユニットを前記眼にドッキングさせるように構成される、眼科システム。
2. 前記眼のフィーチャに対して当該眼科システムのターゲット・パターンを整列させるように構成された第１画像化システムを含み、前記眼のフィーチャは、虹彩、瞳孔、角膜、角膜輪部、若しくは水晶体の領域の中心、又は前記虹彩、前記瞳孔、前記角膜、前記角膜輪部、若しくは前記水晶体の領域に関連する円形編成のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の眼科システム。
3. 前記第１画像化システムは顕微鏡又はビデオ顕微鏡のうちの一方であり、
   前記眼科システムのターゲット・パターンは、コンタクト・レンズの中心、前記ドッキング・ユニットの中心、ドッキング・サークル、又はドッキング・クロスヘアのうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の眼科システム。
4. 画像を生成するように構成された第２画像化システムであって、光コヒーレンス・トモグラフィ画像化システム、及び前記眼の内部構造を画像化するように形成された画像化システムのうちの一方である第２画像化システムを含む、請求項１に記載の眼科システム。
5. 当該眼科システムは、前記生成された画像から、前記眼の内部構造に関する位置情報を抽出し、且つ、該抽出された位置情報に関連して、前記眼又は前記ドッキング・ユニットのうちの少なくとも一方の位置を調節するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
6. 当該眼科システムは、前記生成された画像から、前記眼の内部構造に関する方向情報を抽出し、且つ、該抽出された方向情報に関連して、前記眼又は前記ドッキング・ユニットのうちの少なくとも一方の方向を調節するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
7. 前記プロセッサは、直線パターン、円形パターン、楕円形パターン、ループ・パターン、円弧パターン、ラスターパターン、ｘ−ｙパターン、クロスヘア・パターン、星パターン、らせんパターン、及び中心から離れた点を有するパターンのうちの少なくとも１つを含む走査パターンを実行するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
8. 前記プロセッサは、該プロセッサによって同期信号を前記走査データ内に含むように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
9. 前記プロセッサは、前記走査パターンの出発点を前もって設定された点に接続するホーミング・パターンに対応するホーミング・データを計算するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
10. 前記走査データを記憶するように構成されたプロセッサ・メモリと、
    該記憶された走査データを、前記プロセッサ・メモリから前記データ・バッファへ転送することを部分的に制御するように構成される専用メモリ・コントローラと
    を含む、請求項１に記載の眼科システム。
11. 前記専用メモリ・コントローラはダイレクト・メモリ・アクセス・エンジンを含み、前記データ・バッファは先入れ先出し型メモリを含む、請求項１０に記載の眼科システム。
12. 前記データ・バッファは、前記走査データを出力モジュールに高速データ転送モードで出力するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
13. 前記データ・バッファは、前記専用メモリ・コントローラと前記プロセッサとを接続するバス、前記プロセッサ・メモリ、又は前記プロセッサのうちの少なくとも１つを通して前記走査データを送信することなく前記走査データを前記データ・バッファから出力するように構成される、請求項１０に記載の眼科システム。
14. 前記データ・バッファは、
    画像を処理することと、
    走査パターンに対応する走査データを計算することと、
    制御機能を果たすことと
    のうちの少なくとも１つを前記プロセッサが実施するのと並行して、前記走査データを出力するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
15. 前記データ・バッファは、別のシステム・エージェントによる割り込みなしに出力モジュールによって前記走査データを受信し、このことによって、前記走査データのジッターを４０マイクロ秒未満に維持するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
16. 前記出力デジタル−アナログ変換器は、前記走査データをアナログ走査信号に変換するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
17. 走査コントローラ及び画像化シンクロナイザであって、
    同期信号を含む前記出力された走査信号を該走査コントローラ及び画像化シンクロナイザによって受信し、
    前記走査信号に従って該走査コントローラによって前記１つ以上のスキャナを繰り返し調節することにより、画像化ビームを走査し、且つ、
    前記同期信号に従って該画像化シンクロナイザによって画像化カメラを繰り返し同期させるように構成される走査コントローラ及び画像化シンクロナイザを含む、請求項１に記載の眼科システム。
18. 前記走査コントローラは少なくとも１つのガルボ・コントローラを含み、
    前記画像化シンクロナイザは少なくとも１つの眼科用コヒーレンス画像化カメラ・コントローラを含む、請求項１７に記載の眼科システム。
19. 画像記録装置の積分時間が画像化システムの動作速度の制限因子である、請求項１に記載の眼科システム。
20. 前記走査信号は、１Ｈｚ〜１ＭＨｚ、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚ、又は１Ｈｚ〜１００ｋＨｚのうちの１つの範囲内のレートを有する、請求項１に記載の眼科システム。
21. 前記出力デジタル−アナログ変換器は、前記走査信号の出力の出力レートを調節するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
22. 前記ドッキング・ユニットは、ガントリ又は多関節アームを動かすことを介して移動可能である、請求項１に記載の眼科システム。
23. 当該眼科システムは、前記ドッキング・ユニットが前記眼と接触する前に、前記ドッキング・ユニットが前記眼と接触した後であるが、前記ドッキング・ユニットに部分真空を適用する前に、又は部分真空を適用した後に、前記整列を改善することを開始するように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
24. 当該眼科システムは、前記ドッキング・ユニットの参照点と前記眼の外層との間の距離を検知し、且つ、該検知された距離に従って前記ドッキング・ユニットを降下させるように構成される、請求項１に記載の眼科システム。
25. 前記参照点が調節可能である、請求項２４に記載の眼科システム。

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