JP5852237B2 - レーザー補助による眼球の外科的な治療システムのための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー補助による眼球の外科的な治療システムのための装置及び方法に関する。

屈折矯正眼科手術においては、視力障害を緩和するため又は矯正するために、患者の眼球に対する手術によって眼球の屈折特性が変えられ、それによって結像特性が変えられる。そのような手術の既知の一形態は、例えばＬＡＳＩＫ（レーザー角膜切削形成術）である。この場合、角膜に平坦な切開が作成され、これによって小さな円盤が形成される。この円盤は、カバー（専門家の間では、通例ドイツ語においても英語の用語「フラップ（ｆｌａｐ）」で呼称される）として機能し、１点でしっかりと角膜につながっていてその部分にヒンジ（ｈｉｎｇｅ）（ドイツ語においてもこの英語の用語で呼称される）を形成する。このヒンジに沿ってフラップを折って開くことができる。結果として、フラップの下に位置する角膜組織を露出することができ、適切なレーザー放射光(通例エキシマレーザー放射光)を用いて、視力障害に応じて決定された切除プロファイルに従って組織のアブレーションを行うことができる。続いてフラップの折った部分を元に戻す。上皮の大部分が無傷で残るため、治癒期間が比較的短く、疼痛が少ない。

従来のＬＡＳＩＫでは機械的なマイクロケラトームによる切開でフラップが形成される。しかし、適切なレーザー放射光を用いた切開でフラップを形成することも知られている。この変更例は、通例フェムト秒の範囲内のパルス持続時間を有するパルスレーザー放射光が利用されるため、通例、フェムトＬＡＳＩＫ又はｆｓ ＬＡＳＩＫという用語で専門家に知られている。当然、より短い又はより長い、例えばアット秒又はピコ秒の範囲内のパルス持続時間を有するパルスレーザー放射光によっても人間の角膜組織の切開を行うことができることは指摘されるべきである。したがって、以下では、レーザー技術によってフラップ切開が行われるようなＬＡＳＩＫの形態についてレーザー補助ＬＡＳＩＫという用語を用いる。

ここで開示される発明は、基本的に、眼球に関してレーザー放射光の位置が決定されるような、異なる複数の治療の形態において用いることができる。これらの形態はレーザー補助ＬＡＳＩＫを含むだけでなく、例えば、レーザー補助角膜形成術（表層又は全層）、レーザー補助角膜片摘出術、そして角膜内切開の形成を必要とする他の手術の形態を含む。

人間の眼球の切開を行うことができるレーザー装置は、典型的に、使用されるレーザー放射光に対して透過的であり、治療される眼球と平面的に接合するための接触面を提供する接触部材を含む、いわゆるアプリケーターを有する。そのようなアプリケーターは、レーザーシステムの眼球に対するインターフェース（物理的な接点）を提供するため患者インターフェースとしばしば呼称される。アプリケーターは、例えばレーザーシステムの集光対物レンズに、取り外し可能なように接続されることができる。眼球の表面が接触面と合うようにアプリケーターを眼球に接合することで、レーザーシステムの、放射光の焦点位置の空間的な制御を担う部分の座標系に対して眼球を参照することができる。このようにして、眼球内の所望の位置に正確に切開を生成することが可能である。

眼球に切開（又は、より一般的な表現では、切開形状）を生成するためのレーザー治療を行う前に、一般的な問題として、治療される眼球を有する患者の位置がレーザーシステムに関して調整されなければならない。切開形状は、原則として、眼球内の一定の位置に、そして回転対称形でない場合は眼球に対して一定の方位で生成されなければならない。例えば、ＬＡＳＩＫ治療におけるフラップ切開では、後に組織のアブレーションが行われる眼球内の位置に切開が生成される、すなわちアブレーションが行われる領域をフラップが覆わなくてはならないという条件が適用される。このとき、フラップ切開部はヒンジの形態によって非対称性を有する。何より、アブレーションが行われる領域が、例えば乱視が矯正されるために同様に回転非対称である場合、可能な限り小さいフラップのサイズで、かつ指定された全ての領域で妨げられずにアブレーションを行うことができるように、その指定されたアブレーション領域に関してある一定の最適な位置にフラップヒンジが置かれることは容易に理解できる。例えば乱視の場合、角膜表面の乱視をなす部分に関して、すなわち乱視軸に関してフラップヒンジの位置が決定されることが好ましく、必要であるかもしれない。

したがって、レーザーシステムに関する患者の眼球の必要なアライメントは、レーザーシステムに対する眼球の位置だけでなく、眼球の方位にも関係する。ここで「方位」とは、かなり概括的に、広がりのある第１の物体の広がっている方向を表す第１軸の、広がりのある第２の物体の広がっている方向を表す第２軸に対する、又は与えられた座標系に対するアライメントを意味する。

従来、一般に、レーザーシステムに関する患者のこのアライメントは、執刀医の手と目によって、適切な場合顕微鏡の補助を用いて行われてきた。この場合、執刀医は、通例、眼球の所定の形状に対して可能な限り中央にアプリケーターを合わせて、そして眼球の所定の形状に対して方位を合わせてアプリケーターを接合しようと試みる。これは例えば、患者が横になっている患者用ベッドの適切なアライメント、レーザーシステムのビームアームの適切な操作及びアプリケーターの適切な接合のいずれか１つ以上によって行うことができる。アプリケーターはレーザーシステムに一定の方位でしか接続することができないため、眼球に関するアプリケーターの方位のアライメントは、同時に眼球に関するレーザーシステム全体の方位のアライメントを意味する。

この方法の不利な点は、アライメントの質が医師の経験及び技術力に依存し、したがってかなりの不安定さを有する可能性があることである。さらに、医師による手動のアライメントには比較的長い時間がかかる。しかし、全体としての目標は、患者の不利益を可能な限り少なくするために、手術時間全体を可能な限り短くすることである。眼球にアプリケーターを接合する工程（この段階で医師は労力をかけて目に関するアプリケーターの正しいアライメントを調整し監視しなければならない）に長い時間がかかるほど、手術全体に長い時間がかかる。

本発明の目的は、レーザー補助による眼球内切開を行うのに適したレーザーシステムにおいて、レーザーシステムのアプリケーターを眼球に接合する工程にかかる時間を短くすることである。

本発明によると、独立項である請求項１及び請求項１６の特徴を有する装置及び方法が提供される。

本発明の装置はレーザー補助による眼球の外科的な治療システムにおいて使用するために提供され、治療される眼球の第１イメージを捕捉するように構成された第１イメージ捕捉ユニットを含む。さらに、前記装置は次の工程を実行するように構成されたコンピューター装置を含む。
（ｉ）前記第１イメージの処理によって前記眼球の少なくとも１つの第１特徴を検出し、前記治療システムの座標系における前記第１特徴の位置及び方位を決定する工程。
（ｉｉ）前記眼球に生成される切開形状の、前記治療システムの前記座標系における位置及び方位を、前記決定された座標系における前記第１特徴の位置及び方位に応じて、また、前記眼球の、予め決定された、少なくとも１つの第２特徴の前記第１特徴に関して相対的な位置及び方位に応じて決定する工程。

第１特徴は、例えば、虹彩、瞳孔、瞳孔中心、角膜輪部、強膜血管構造及び角膜厚さ分布などの、イメージ捕捉によって検出できる眼球構造の少なくともいずれか１つに関係することができる。第２特徴は、乱視軸によって表すことができる、角膜の乱視により湾曲した領域に関係することができる。第２特徴は、所望の場合、第１特徴の特性に従って決定することができる。例えば、角膜厚さ分布から角膜の乱視により湾曲した領域を決定することが考えられる。当然、これらは例に過ぎず、どのような場合においても限定を行うものとして理解されるものではない。眼球の他の検出可能な特徴も第１特徴又は第２特徴として考えられる。特に、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）によって捕捉される層状の眼球の特徴が考えられる。

ＬＡＳＩＫ手術の場合、例えば治療される眼球の虹彩のイメージを手術前に診断ステーションにおいて捕捉することができ、虹彩のイメージから適切な眼球構造（例えば一定の強膜血管又は角膜厚さ分布）を第１特徴として検出することができる。同時に、診断ステーションにおいて、角膜前面のトポグラフィーをケラトメーターによって測定することができ、軸の位置及び角膜乱視の度合いを示すケラトメーターの値を決定することができる。これに加えて、又はこれに代わって、診断ステーションにおいて、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）によって又はシャインプルーフの法則を用いた測定によって、眼球の厚さに関する記録を行うことができ、これによって角膜厚さ分布が決定される。角膜の乱視領域は第２特徴としての役割を担うことができる。虹彩の記録、ケラトメーターによる測定及び厚さ測定が同じ診断ステーションにおいて行われる限り、虹彩のイメージは、乱視軸の位置に対して、ケラトメーターによる測定及び／又は厚さ測定において決定される既知の関係となるように位置すると推定できる。したがって、乱視領域の、第１特徴に関して相対的な位置及び相対的な方位を、例えばベクトルの形で表す参照情報を決定することができる。

実際のＬＡＳＩＫ手術のためには、患者を診断ステーションから、例えば医療現場の別の部屋に位置する治療ステーションに移動させることができる。ここで示す例におけるＬＡＳＩＫ手術は、上記のように測定された乱視による視力低下を矯正する目的を有する。これは、フラップが乱視領域を覆い、フラップが折り返された後、レーザー放射光を用いたアブレーションによって乱視領域を治療することができるようにフラップを切開しなければならないことを意味する。これに関連して、特に重要なのは、フラップヒンジの、乱視領域に関して相対的な適切な位置である。特に、視力障害を矯正するためにアブレーションを行わなくてはならない領域の外にフラップヒンジが確かに位置していなければならない。すなわち、フラップは、その位置及び方位（適切な場合さらにその大きさ）について、乱視領域の位置に適合されなければならない。

フラップの場合、切開形状は、フラップの切開面に連続する補助溝を定め、この補助溝は、切開形状の一部に相当する補助切開によって形成されるのが好ましい場合がある。そのような補助溝は、好ましくはフラップの前記切開面にフラップヒンジの領域において連続しており、眼球組織内に光切断によって切開を生成する最中に発生するガスを除去する役割を果たすことができる。補助溝はフラップから離れる方向に伸び、例えば、少なくとも治療される眼球の角膜輪部領域まで伸びることができる。フラップから遠い方の端は、眼球の表面に現れることができ、又は眼球組織内の深い部分の中で終わることができる。例えば、補助溝は眼球の結膜下に又は眼球の強膜内に伸びることができる。

補助溝が常に少なくとも角膜輪部領域まで伸びるという条件を確実に満たすため、本発明のさらなる有利な態様においては、切開形状の少なくともフラップを定める部分の決定された位置及び方位に従って、補助溝が少なくとも眼球の角膜輪部領域まで、好ましくは角膜輪部を越えて伸びるように補助溝を生成するための制御データを生成するようにコンピューター装置が構成される。これによって、決定されたフラップの位置及び方位、より正確には、フラップを定める切開形状の要素の位置及び方位と常に一致するようにレーザー放射光を制御するために必要な制御データを生成することが可能となる。これには、特に、補助溝が確実に角膜輪部まで又は角膜輪部を越えて伸びるように補助溝の長さを適切に調節することが必要となることがある。

補助溝は、例えば、実質的に平坦な切開によって形成されることができる。その全長にわたって実質的に一定の幅を有することができるが、幅が変化することもできる。例えば、フラップから始まり反対側の端に向かって次第に幅広くなることができ、又は次第に細くなることができる。

便宜的に、補助溝は、切開形状のフラップを定める部分が切開される前に生成される。切開形状は、ＬＡＳＩＫフラップに代わって、摘出される角膜片を定めるものとすることができる。角膜内から適切に形成された組織片を摘出することによって、視力低下の例における屈折力矯正を同様に行うことができる。この組織片は典型的にレンズ状の形状であるため、レンズ状角膜片（ｌｅｎｔｉｃｕｌｅ）とも呼ばれる。レンズ状角膜片の形状は、矯正される視力障害によって決定され、これはしばしば正確に回転対称ではなく、例えば乱視領域を含む。したがって、レンズ状角膜片を定める切開形状の位置及び方位、適切な場合さらに形状及び／又は大きさを、適切な第２特徴、例えば角膜の乱視により湾曲した領域に関してアライメントすることにより、角膜片摘出術にも、本発明を好適に適用できる。これに代わって、又はこれに加えて、レンズ状角膜片の切開形状の位置、方位及び／又は大きさは、イメージング技術によって捕捉された、眼球の瞳孔中心及び／又は眼球の角膜厚さ分布の位置に関してアライメントすることができる。

治療ステーションにおいて、患者の治療される眼球がアプリケーターに対して固定されるように、レーザーシステムのアプリケーターを患者の眼球に接合することができる。そしてレーザーシステムのカメラによって眼球のイメージを捕捉することができ、レーザーシステムのコンピューターが適切なイメージ処理ソフトウェアによってこのイメージを評価し、このイメージから第１特徴、例えば一定の血管又は角膜厚さ分布を検出することができる。第１特徴が検出されればすぐに、コンピューターはこの特徴のレーザーシステムの座標系における位置及び方位を決定することができる。前述した参照情報に基づいて、次にコンピューターは第２特徴のレーザーシステムの座標系における位置及び方位を決定することができる。このようにして得られた、第２特徴（乱視領域）のレーザーシステムの座標系における位置及び方位に関する情報に基づいて、コンピューターはフラップ及び適切な場合補助溝に適する切開形状を決定することができる。特に、コンピューターはレーザーシステムの座標系におけるフラップヒンジの位置及び方位を適切に決定することができ、さらに、フラップの適切な形状及び／又は大きさを決定することができる。

この工程には、執刀医が手動でレーザーシステムに関する患者の眼球のアライメントを行う必要がなく、代わりに、コンピューターの補助によって自動的に切開形状の位置及び方位を適合させることができるため、眼球へのアプリケーターの接合から実際に切開形状の切開を始めるまでの時間を短くすることができる。これによって、手術に関する患者の不利益が低減される。

すでに言及したように、本発明は、例えばＬＡＳＩＫ手術中に適用されることができる。このために切開形状は、フラップヒンジを有し、適切な場合ガス排出用の溝として補助溝を有する角膜フラップを定めるものとすることができる。

本発明の好ましい態様では、フラップヒンジを定める切開形状の形状要素の位置及び方位を、治療システムの座標系における第１特徴の位置及び方位に応じて、また、第２特徴の、第１特徴に関して相対的な位置及び方位に応じて決定するようにコンピューター装置が構成されることができる。

少なくとも１つの第２特徴が角膜の乱視により湾曲した領域を含む限り、フラップと角膜の乱視により湾曲した領域の間に予め設定された位置的条件を考慮することによって切開形状の位置及び方位を決定するようにコンピューター装置が構成されることができる。

例えばフラップヒンジにヒンジ軸を与えることができ、角膜の乱視により湾曲した領域に乱視軸を与えることができる。このときコンピューター装置は、ヒンジ軸と乱視軸との間に予め設定された位置的条件を考慮することによって切開形状の位置及び方位を決定するように構成されることができる。ヒンジ軸と乱視軸との間に設定されたこの位置的条件は、例えば、これら２軸が実質的に互いに垂直になるような位置的条件を設定するものとすることができる。

本発明の装置は、治療される眼球の第２イメージを捕捉するための第２イメージ捕捉ユニットを有する診断装置を含むことができる。この診断装置は、第２イメージの処理によって第２イメージ中の少なくとも１つの特徴を検出し、第１特徴及び第２特徴のそれぞれの位置及び方位に関する特徴情報を生成する様に構成されることができる。第２特徴の位置及び方位に関するデータを、診断装置によって、例えばケラトメーターを用いた角膜の前面及び背面のいずれか１つ以上のトポグラフィー測定に基づいて、又は光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）若しくはシャインプルーフのカメラを用いた角膜厚さ分布の測定に基づいて得ることができる。

コンピューター装置又は診断装置自体は、特徴情報に基づいて、第２特徴の第１特徴に関して相対的な位置を決定するように構成されることができる。

診断装置及び第１イメージ捕捉ユニットは、医療現場のいずれかの作業場に割り当てられることが考えられる。

特徴情報及び特徴情報から派生した情報の少なくともどちらか１つを患者特定情報と対応させてデータベースに保存するために、データベースを診断装置に割り当てることができる。この場合、コンピューター装置は、特徴情報に基づいて第２特徴の第１特徴に関して相対的な位置及び方位を決定することができるように、データベースにアクセスすることができる。診断装置自体が特徴情報に基づいて第２特徴の第１特徴に関して相対的な位置及び方位を決定するように構成されることも同様に考えることができる。この場合、第２特徴の第１特徴に関する位置及び方位についての情報を、コンピューター装置がアクセスすることができるデータベースに診断装置が保存するように構成されることができる。

さらなる好ましい態様によると、決定された切開形状の第１特徴及び／又は第２特徴及び／又は角膜のアブレーションが行われる領域に関する位置及び方位を示す切開形状の画像を表示するようにコンピューター装置が構成されることができる。この画像によって、手術の開始前に、執刀医が自分の観察に基づいて、コンピューター装置による切開形状の位置及び方位の案が実際の症例において適切かどうか確認することが可能になる。例えば、コンピューター装置は画像をモニター上に表示させるか、手術用顕微鏡に挿入するかのいずれか１つを行うように構成されることができる。

執刀医が、切開形状の位置及び方位の案に賛成せず、修正を行いたいと考える場合も排除できない。このために、コンピューター装置は、決定された切開形状の位置及び方位の少なくともいずれか１つを使用者の入力に従って修正し、修正された位置及び方位の少なくともいずれか１つに従って切開形状の画像を修正するように構成されることができる。

切開形状の位置及び方位について使用者によって入力された確定情報を受信し、この確定情報の受信に基づいて、レーザー装置の制御データを生成し、切開形状を眼球に生成するために、制御データに従ってレーザー装置を制御するようにコンピューター装置が構成されることが有利である。

第１特徴及び第２特徴の少なくともいずれか１つは、それらの位置及び方位の決定に関する限り、例えばそれぞれ複数の（例えば２つ又は３つの）、ピクセル又はベクトルとも呼ぶことができる点によって表すことができる。第１特徴及び第２特徴は、好ましくは点状でなく、カメラ技術によってトポグラフィー的に、又は他の方法で生成されたイメージの中で線分又は領域にまたがる認識可能な物体及び構造であり、例えば、好ましい寸法を有する。そのようなイメージの各ピクセルは、例えば２つ又は３つの座標及び／又は少なくとも１つのグレーの値若しくは色の値によって定義することができる。

特徴情報は、例えば、第１特徴及び第２特徴のそれぞれについて、第１特徴及び第２特徴の複数の（例えば３つの）特徴点を任意の座標系において表すデータセットを含む。これに関して、第１特徴の特徴点は３つのベクトルによって表すことができる。この場合、第１特徴点と第２特徴点の間、そして第１特徴点及び第３特徴点の間の２つの相対ベクトルが２つの線形独立な座標ベクトルとなり、眼球内座標系を構成し、表す役割を担うことができる。第２特徴の各特徴点は、第１特徴の第１特徴点によって、また前述の眼球内座標系の座標ベクトルの線形的な組み合わせによって一義的に決定することができる。これによって、第２特徴の複数の特徴点の位置を、第１特徴によって決定される眼球内座標系に対して参照することができる。結果として、第２特徴の、第１特徴に関して相対的な位値及び相対的な方位を一義的に決定することができる。

治療ステーションにおいては、第１イメージ捕捉ユニットによって捕捉されたイメージ中で第１特徴が検出され、与えられた治療システムの座標系において第１特徴の位置及び方位が決定されれば十分である。予め得られた、第２特徴の第１特徴に関して相対的な位置及び方位についての情報によって、コンピューター装置は、第２特徴自体を検出せずに、第２特徴の、治療システムの座標系における位置及び方位を明確に決定することが可能になる。したがって、特徴情報は、第２特徴のための特別な（例えばカメラ又はトポグラフィー測定装置による）イメージ捕捉を治療ステーションにおいて行うことなく、純粋に計算によって、第２特徴の、治療システムの座標系における位置及び方位を決定することを可能にする。第２特徴の検出は診断ステーションにおける予備検査の範囲内で行うことができ、治療自体の最中にはそのような検出が必要ないため、外科的治療の時間を短縮することができる。

切開形状の位置及び方位は（所望の場合、さらに幾何学的形状及び／又は大きさも）、決定された治療システムの座標系における第２特徴の位置及び方位に応じて、コンピューター装置によって、その切開形状を用いることで第２特徴と関係する視力障害を直接的に（例えば角膜片摘出術又は角膜形成術の場合）又は間接的に（例えばレーザー補助ＬＡＳＩＫ治療の場合）矯正する治療を行うことができるように、適切に決定されることが有利である。

コンピューター装置は、フラップを生成する場合、フラップヒンジのヒンジ軸の眼球中心からの最短距離が予め決定されたゼロと異なる値を有する切開形状の位置および方位を（適切な場合さらに形状及び／又は大きさも）決定するように構成されることができる。その最短距離又は予め決定された値は、眼球組織の角膜アブレーションが行われるアブレーション領域の幾何学的形状に適合されることができる。眼球中心は、瞳孔中心又は別の眼球構造によって決定されることができ、又はそのような構造に対して参照されることができ、第１イメージ捕捉ユニットによって捕捉された第１イメージから、コンピューター装置によって決定されることができる。

診断装置は、第２イメージを捕捉するためのカメラシステムを備えることができる。また、診断装置は、角膜のトポグラフィーを決定することができ、このように決定されたトポグラフィーのデータに基づいて角膜の一定の領域、例えば角膜の乱視により湾曲した領域の位置及び方位を決定することができるトポグラフィー測定装置を備えることができる。この場合、角膜のこの領域（第２特徴）の位置及び方位を、眼球の第１特徴によって決定された眼球内座標系に対して参照することができて有利である。この第１特徴はカメラシステムのイメージに基づいて検出されることができ、その位置及び方位について捕捉されることができる。

決定された切開形状の位置及び方位（並びに適切な場合決定された形状及び大きさ）に基づいて切開形状を示す画像は、例えば、フラップの外形（すなわちフラップヒンジ及びフラップエッジ）を示すことができる。特に、画像が切開形状又は切開形状のフラップに相当する部分のみを示すのでなく、第２特徴も示すことが有利である。第２特徴を示すそのような画像は、例えば角膜の乱視により湾曲した領域の場合、乱視領域の外形の線状の表示及び／又は乱視軸の表示によって示すことができる。これによって、執刀医は、コンピューター装置によって決定された切開形状が、角膜の乱視領域の位置（又は一般的に第２特徴の位置）に対して適切かどうかを特に簡単に確認することができる。画像は、例えば眼球のイメージに挿入することができる。この場合のイメージは治療ステーションにおいてカメラによって記録されたものであることができ、又は執刀医が手術用顕微鏡を通して見るものであることができる。前者の場合、画像をモニター上に表示することが有利である。後者の場合、画像は適切な挿入装置によって（ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）による方法で）手術用顕微鏡の観察ビーム路に挿入されることができる。

執刀医又は介助者が、手動の入力によって、予めコンピューター装置によって決定された切開形状を修正することができる入力装置を設けることができる。切開形状のそのような修正が切開形状の画像に反映されること、すなわち使用者が入力装置を介した切開形状の修正を行うとすぐに画像が適合されることが有利である。コンピューター装置によって決定された切開形状の位置及び方位は、執刀医が所望のように修正することができる案として解釈することができる。この場合、執刀医がコンピューター装置の案を直ちに認めるか、予め修正を行うことを希望するかにかかわらず、レーザー装置が切開形状を生成できるようにするために執刀医による確定情報の入力を必要としてもよい。執刀医が行うことができる修正は、切開形状の位置及び方位だけでなく、これを越えてもよい。入力装置を介して、執刀医がさらに切開形状の幾何学的形状及び／又は大きさを個別に修正することができることも考えられる。

本発明における第２特徴の例として、角膜の乱視により湾曲した領域を前記したが、眼球の他の構造又は領域を第２特徴とすることもできると理解される。例えば、本発明が白内障手術の範囲内で適用され、切開形状が水晶体の切開及び／又は水晶体への経路である水晶体嚢の切開を含むとき、水晶体内の白内障領域を第２特徴とすることもできる。このように、本発明は角膜の切開形状及び角膜の特徴に限定されるものではない。

以下において、添付の図面に基づいて本発明をさらに説明する。

本発明の眼球の外科的な治療システムのための装置の一態様の全体を示す図である。 図１に示される装置のイメージ捕捉ユニットによって生成され、装置のコンピューター装置によって生成された複数の投影イメージが挿入されたイメージを示す概略図である。 図１に示される装置の診断装置によって生成された診断イメージを示す概略図である。 本発明の眼球外科的治療のための方法の一態様の全体を示す図である。 図１に示される装置の診断装置によって生成された診断イメージをさらに示す図である。 図１に示される装置のイメージ捕捉ユニットによって生成され、装置のコンピューター装置によって生成された複数の投影イメージが挿入されたイメージをさらに示す図である。 図１に示される装置の、診断イメージを生成するための診断装置によって生成された切開プロファイルを示す図である。 図１に示される装置の、イメージを生成するためのイメージ捕捉ユニットによって生成された切開プロファイルを示す図である。 図１に示される装置の診断装置によって生成された診断イメージをさらに示す図である。

図１に、レーザー補助による眼球の外科的な治療システム１０の構成要素を概略的に示す。この治療システム１０は、例えばアット秒、フェムト秒又はピコ秒の範囲内のパルス持続時間を有する短パルスレーザー放射光からなるレーザービーム１４を提供するレーザー１２を含む。レーザービーム１４は、以下でより詳細に説明されるビーム制御及びビーム形成のための手段を介して、人間の治療される眼球１６に向けられる。眼球１６は、アプリケーター１８の補助によって、治療システム１０のｘ’ｙ’ｚ’座標系Ｓ’内に固定されている。アプリケーター１８は、ここでは、レーザー放射光に対して透過的であり、例えば眼球１６の前面が接触部材２０と合うように眼球１６に対して押圧されているような面並行の圧平板として例示される接触部材２０を含む。アプリケーター１８はさらに、接触部材２０のための支持体２１を含み、支持体２１はここでは円錐状に広がるスリーブとして例示されており、スリーブのより広い方の端の領域は、不図示の集光対物レンズに取り外し可能なように接続することができる。

レーザービーム１４は、複数のミラー２２、２４、２６を介して前述の集光対物レンズ（例えばｆθ対物レンズ）に向けられる。示される例では、ミラー２２、２４は、相互に垂直な傾き軸周りに回旋することができ、ミラー２２、２４の適切な動きによって、レーザービーム１４の焦点のｘ’ｙ’平面（すなわち眼球１６におけるビームの伝導方向を横切る平面）における位置を調節することができる。焦点位置の長さ方向（すなわちｚ’方向）での局所的な制御のためには、例えばレーザービーム１４のビーム路に沿って調節することができるレンズ、屈折力を変化させることができるレンズ、又は適合可能なミラー（ａｏミラー）を設けることができる（不図示）。これらを用いてレーザービーム１４の拡散を変化させ、ビーム焦点のｚ’位置を変化させることができる。示される例では、ミラー２６は固定されたダイクロイック偏向ミラーである。

データメモリー３０と、レーザービーム１４の放射光の焦点位置を治療システム１０の座標系Ｓ’において時間依存的、局所的に制御するためのスキャンソフトウェアモジュール３２と、イメージ処理ソフトウェアモジュール３４とを備え、プログラムによって制御されるコンピューター装置２８が、治療装置１０の制御ユニットとして機能する。

第１イメージ捕捉ユニット３６がダイクロイックミラー２６の後ろに設置される。第１イメージ捕捉ユニット３６は、例えば、それぞれ適切なイメージング光学素子を備えた、デジタルＣＣＤカメラ、ＯＣＴイメージ捕捉ユニット及びシャインプルーフの法則を用いたイメージ捕捉ユニットの少なくともいずれか１つである。眼球１６に緑色光を投影する緑色光源３８が第１イメージ捕捉ユニット３６に割り当てられている。第１イメージ捕捉ユニット３６は、眼球１６の、２次元（座標系Ｓ’におけるｘ’ｙ’平面上）、デジタル、実物大のイメージ３９（図２ａ及び図５参照）を捕捉する。図２ａ及び図５に示されるイメージ３９は、眼球１６の上面図である。イメージ３９は眼球１６の少なくとも１つの第１特徴の、少なくとも１つの投影イメージを含む。図２ａのイメージ３９には、強膜４１’の強膜血管４０’、４０ａ’、構造上の特徴４４ａ’、４４ｂ’を有する虹彩４２’、構造上の特徴４８’を有する角膜輪部４６’、構造上の特徴５２’を有する瞳孔縁５０’が例示される。図５のイメージ３９には、構造上の特徴４４ａ’を有する虹彩４２’、角膜輪部４６’、そして瞳孔中心５１’を有する瞳孔縁５０’が例示される。以下では、例として、強膜血管４０’が第１特徴として利用される。

第１イメージ捕捉ユニット３６は、イメージ３９を示すイメージデータをコンピューター装置２８に供給する。イメージ処理ソフトウェアモジュール３４はこれらのイメージデータを処理し、以下で説明される方法によって評価する。

診断的に決定された参照データを、メモリー３０に予め保存しておくことができる。参照データを決定するため、図１に示す例では、時間的にレーザー治療の前に行われる眼球１６の予備検査において、眼球１６の２次元、デジタル、実物大の診断イメージ５５（図２ｂ、図４及び図８参照）を診断装置のｘｙｚ座標系Ｓにおいて捕捉することができる第２イメージ捕捉ユニット５６を含む診断装置５４が設けられる。例えば図４及び図６で認められるように、眼球１６は予備検査中には外的操作によって負荷をかけられたり変形させられたりしていないので、眼球１６の内圧は自然な値を保っている。第２イメージ捕捉ユニット５６は、例えばデジタルカメラと、さらに、眼球１６の角膜のトポグラフィーを捕捉し、それによって診断イメージ５５の各ピクセルに、そのピクセルに対応する角膜の横方向の位置における角膜の表面曲率を示す曲率値を与えるように構成されたトポグラファー（オプタルモメーター、ケラトメーター又はビデオケラトグラファー）を含む。カメラ及びトポグラファーによって捕捉されたデータは、ともに診断イメージ５５に入力される。

図２ｂ、図４及び図８に示される診断イメージ５５は、眼球１６をｚ軸方向の上面図である。診断イメージ５５（図２ｂ）も、イメージ３９（図２ａ）に見られるのと同じ構造の投影イメージを含む。図２ｂにおいて、これらの構造は図２ａと同じ符号を用いて、ただしアポストロフィなしで示される。したがって図２ｂに示される診断イメージ５５は、強膜４１の投影イメージ、強膜血管４０、４０ａの投影イメージ、構造上の特徴４４ａ、４４ｂを有する虹彩４２の投影イメージ、構造上の特徴４８を有する角膜輪部４６の投影イメージ、構造上の特徴５２を有する瞳孔縁５０の投影イメージを含む。眼球内部の特徴をより良く検出するため、診断装置５４は緑色光源５８を有する。さらに、診断装置５４は、第２イメージ捕捉ユニット５６によって供給されたデータに基づいて眼球１６の決定された第１特徴及び第２特徴を検出することができるイメージ処理ユニット６０を含む。ここで示す例では、強膜血管４０が第１特徴とされる。図２ｂでは瞳孔中心で交わる、２つの乱視軸６４ａ、６４ｂによって特徴づけられる角膜の乱視により湾曲した領域６４が、第２特徴とされる。

イメージ処理ユニット６０は、第１特徴４０の、共通の直線上に存在しない３つの特徴点Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３によって診断イメージ５５中の第１特徴４０を検出するように構成されている。示される例において３点Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は中心点から伸びる強膜血管４０の３つの動脈の端を示す。点Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３の位置は、診断装置５４の座標系Ｓにおいて、それぞれ対応する３つのベクトルＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３によって一義的に決定される。

第１特徴４０の位置は、座標系ＳにおいてベクトルＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３によって一義的に決定される。同様に、第１特徴４０の座標系Ｓにおける方位はベクトルＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３によって、又は３つの相対ベクトルＲ_２−Ｒ_１、Ｒ_３−Ｒ_１、Ｒ_３−Ｒ_２のうち２つによって一義的に決定される。これは例えば以下の２つのベクトルｒ_１２、ｒ_１３である。

第１特徴の大きさ及び形状も、点Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３によって一義的に決定される。点Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は１つの直線上に存在しないので、ベクトルｒ_１２とｒ_１３は線形独立であり、診断イメージ５５中で、眼球１６固有の眼球内座標系を張る。

イメージ処理ユニット６０は、同様に１つの直線上に存在しない３つの特徴点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３によって診断イメージ５５中の第２特徴６４を検出し、これら３点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３を、ベクトルｒ_１２、ｒ_１３によって張られる眼球内座標系において、それぞれ対応する３つのベクトルＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３によって示すように構成されている。図２ｂ中に認められるように、例として点Ｐ_１、Ｐ_２は乱視軸６４ａ、６４ｂのうち１つの上に位置する。診断装置は、第２特徴６４の位置、方位、大きさ及び形状を、以下の式における係数ａ_１、ａ_２、ａ_３、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３の決定に基づいて決定することができる。

結果、第２特徴６４の点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３は、点Ｒ_１を原点とする、第１特徴４０によって決定された座標系に対して参照される。係数ａ_１、ａ_２、ａ_３、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３は眼球１６に固有であり、座標系Ｓの選択に依存しない。係数ａ_１、ａ_２、ａ_３、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３は、診断イメージ５５のデジタルイメージデータと、どの第１特徴４０に対して第２特徴６４が参照されるのかを明示する情報とともに、参照情報としてデータベース６２に保存することができる。図１において、データベース６２は診断装置５４に統合されている。しかしデータベースはどの装置からも独立に、又は全ての装置の外部に構成することもできる。例えばオンラインデータベース、又は携帯型データキャリア（ディスケット、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリー、メモリーカード等）等として構成することができる。

光切断をつなぎ合わせるレーザー技術によって切開形状を眼球１６に生成する眼球１６のレーザー治療のために、参照データはデータベース６２から読み出され、コンピューター装置２８に伝達される。図１において破線で示される分割線６５は、レーザー１２、コンピューター装置２８及び第１イメージ捕捉ユニット３６が位置する治療ステーションは診断装置５４が位置する診断ステーションと空間的に分離されてもよく、参照データの決定は眼球１６のレーザー治療よりも時間的に前に行われることを明確にするためのものである。

コンピューター装置２８のイメージ処理ソフトウェアモジュール３４は、データベース６２にアクセスし、そこに保存されている、治療を行う患者の参照データを読み込み、参照データに基づいて、何によって第１特徴４０’を検出すべきかを決定する。続いてイメージ処理ソフトウェアモジュール３４は、第１イメージ捕捉ユニット３６によって捕捉された、図２ａに示されるイメージ３９から、第１特徴４０’のそれぞれ対応する特徴点Ｒ_１’、Ｒ_２’、Ｒ_３’の座標系Ｓ’における位置を、以下の式における係数ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３、ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３に基づいて決定する。

３つのベクトルｘ’、ｙ’、ｚ’によって座標系Ｓ’が張られる。この座標系においてｚ’はレーザービーム１４の方向と平行に伸び、したがって２次元のイメージ３９では捕捉されない。係数ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３、ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３から、イメージ処理ユニット３４は次に以下の式によって相対ベクトルｒ_１２’、ｒ_１３’を決定する。

これによって、コンピューター装置２８は、点Ｒ_１’、Ｒ_２’、Ｒ_３’に関する点Ｐ_１’、Ｐ_２’、Ｐ_３’の相対位置を以下の式によって計算することができる。

これらは、参照データ中の、診断装置５４によって予め決定される係数ａ_１、ａ_２、ａ_３、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３の関数となる。

結果としてコンピューター装置２８は、イメージ捕捉ユニット３６によって捕捉されたイメージデータ中の第２特徴６４’を直接検出することなく、第２特徴６４’を特徴づけるＰ_１’、Ｐ_２’、Ｐ_３’の位置を決定し、第２特徴６４’の、治療システム１０の座標系Ｓ’における位置及び方位を決定することができる。さらに、イメージ３９及び診断イメージ５５は眼球１６の実物大の投影イメージであるため、座標系Ｓ’における第２特徴６４’の大きさ及び形状を自動的に決定することができ、イメージ３９又は診断イメージ５５中の第１特徴４０、４０’の大きさに基づいてコンピューター装置２８によって拡大縮小を行うことができる。

コンピューター装置２８は、ベクトルｒ_１２、ｒ_１３のｒ_１２’、ｒ_１３’に関して相対的な位置から、座標系Ｓ’に関して座標系Ｓがｚ軸又はｚ’軸周りに回転された回転角を決定することができる。このように、（例えば、眼球１６のｚ’軸周りの回転によって）ｘ’ｙ’平面において眼球１６がどのような方位にあってもコンピューター装置２８によって検出され、治療システム１０によって切開形状の位置、方位、大きさ及び形状の決定に組み込まれることができ、これを医師又は外科医が手動で行う必要がない。

第２特徴６４’の、座標系Ｓ’における位置Ｐ_１’、Ｐ_２’、Ｐ_３’及びそこから得られる方位Ｐ_１’−Ｐ_２’、Ｐ_３’−Ｐ_２’、Ｐ_２’−Ｐ_１’、大きさ及び形状から、スキャンソフトウェアモジュール３２は自動的に眼球１６に生成する切開形状６６’を計算する。示される例で切開形状６６’は、ヒンジ軸Ｑ_１’−Ｑ_２’によって示されるヒンジ６８’（専門用語で、ドイツ語においても英語の用語「ヒンジ（ｈｉｎｇｅ）」をしばしば用いる）を有する角膜フラップを定める。さらに、切開形状６６’は補助切開７１’を含む。

補助切開は、眼球組織の光切断による切削の最中に発生する手術ガスを排出することができるガス排出用の溝を形成する。このようにして、眼球の重要な組織領域にそのようなガスが侵入するのを防ぐことができる。最初に補助切開を生成することが好ましい。その次にフラップの切開が行われる。

フラップの切開が行われた後、角膜組織（角膜実質）を露出するためにフラップはヒンジ６８’につながった状態で折りたたまれ、第２特徴６４’（すなわち角膜の乱視により湾曲した領域）によって生じる眼球１６の視力低下（すなわち眼球１６の乱視）を矯正するために、角膜組織は、予め決定されたアブレーションプロファイルに基づいて、治療システム１０のエキシマレーザー（不図示）を用いて、アブレーション領域７０’において切削される。切開形状６６’の位置、方位、大きさ及び形状は、スキャンソフトウェアモジュール３２によって第２特徴６４’の位置、方位、大きさ及び形状に適合される。点Ｑ_１’、Ｑ_２’の位置は以下の式によって計算される。

座標ｕ_１、ｕ_２、ｕ_３、ｖ_１、ｖ_２、ｖ_３は治療に固有の値であり、第２特徴６４’によって特徴付けられる視力低下に適合されている。座標ｕ_１、ｕ_２、ｕ_３、ｖ_１、ｖ_２、ｖ_３は、例えばヒンジのヒンジ軸Ｑ_１’−Ｑ_２’が乱視軸Ｐ_１’−Ｐ_２’と直交し、点Ｑ_１’、Ｑ_２’が乱視軸Ｐ_１’−Ｐ_２’から等距離にあり、それらの点の横方向の（すなわち座標系Ｓ’のｘ’及びｙ’に沿った）位置に関して言えば、虹彩４２’の角膜輪部４６’に近接した領域に配置されるように適合されている（図２ａ参照）。

補助切開７１’の位置、方位、形状及び／又は大きさは治療特異的であり、ヒンジ６８’の位置及び方位、特にヒンジ軸Ｑ_１’−Ｑ_２’の位置及び方位に適合されている。補助切開７１’は、眼球１６の角膜から眼球１６の強膜４１'の方向に伸び、角膜輪部４６’を通過する。平面的に、実質的に平坦な溝として形成された補助切開７１’は、残りの切開形状６６’とつながっており、眼球１６の表面で終わる。したがって、補助切開７１’によって、フラップ及び残りの切開形状６６’を切開する最中に発生するガスを眼球１６から除去することが可能になる。

コンピューター装置２８は切開形状６６’、第２特徴６４’、適切な場合さらにアブレーション領域７０’を示す画像を、これらの要素について決定された座標Ｓ’における位置、方位、大きさ及び形状に従って生成するように構成されている。治療システム１０は、この画像を第１イメージ捕捉ユニット３６によって捕捉されたイメージ３９の上に重畳し、生じた全体としてのイメージを、実物大で出力装置７４（例えばモニター）上に、図２ａに示すように表示させるように構成された装置７２を含んでもよい。そのような全体としてのイメージが図５に示される。これに代わって、又はこれに加えて、装置７２は治療システム１０の手術用顕微鏡の観察イメージに画像を挿入することができる（不図示）。

このようにして、コンピューター装置２８によって決定された切開イメージ６６’の位置、方位及び寸法を、治療を行う医師又は外科医が、眼球１６の第１特徴４０’に関して観察し修正することができる。切開形状６６’は、コンピューター装置２８によって決定された、修正することができる案とされる。医師／外科医が案に同意しない場合、治療をより理想的にするために切開形状６６’の位置、方位及び寸法を修正することができる。このため医師／外科医は、切開形状６６’の位置、方位、大きさ及び／又は形状の所望の修正を手動の入力によってコンピューター装置２８に伝達することができるような治療システム１０の入力装置７６を用いることができる。コンピューター装置２８はこれらの修正を考慮して、切開形状６６’の位置、方位、大きさ及び／又は形状を適切に再決定する。表示されて／挿入されて可視化された切開形状６６’は常に、切開形状６６’の、イメージ３９中の第２特徴６４’に関する現在の位置、方位、大きさ及び形状を反映するため、この最適化はいわば医師／外科医直結で行うことができる。

医師／外科医が切開形状６６’の位置、方位、大きさ及び形状、又はより正確にはそれらが可視化された画像に同意すればすぐに、入力装置７６を介した手動の入力によって現在の切開形状６６’を確定することができる。続いて、治療システム１０は、医師／外科医によって確定された切開形状６６’を、レーザー１２を用いて患者の眼球１６に生成する。

図３において、上述した治療工程がフローチャートによって再度示される。まず、レーザー治療Ｓ１００より時間的に前に行われる、眼球１６の予備検査Ｓ１０２において、治療される眼球１６の診断イメージ５５（図２ｂ及び図４参照）を示す虹彩の記録が捕捉される（工程Ｓ１０４参照）。虹彩の記録から、眼球１６の個別の特徴４０−５２を示すイメージデータが生成される（工程Ｓ１０６参照）。特徴抽出Ｓ１０８において、第１特徴４０の、診断装置５４のｘｙｚ座標系Ｓにおける位置、方位及び大きさが決定される。さらに、並行して診断データが決定される（工程Ｓ１１０参照）。診断データは、特に、ケラトメーターによる測定値、角膜厚さ分布（図８に示される）、乱視軸６４ａ、６４ｂ（図２ｂに示される）の座標系Ｓにおける位置、方位及び大きさ（長さ）を含む。予備検査Ｓ１０２において決定されたデータはデータベース又はデータキャリアに保存される（工程Ｓ１１２参照）。

予備検査Ｓ１０２の終了後に、実際のレーザー治療Ｓ１００が行われる。このため、工程Ｓ１１４において、治療される眼球１６は治療システム１０の圧平レンズ２０に接合され、工程Ｓ１１６において眼球１６のイメージ３９が記録される。特徴抽出Ｓ１１８において、第１特徴４０’の、治療システム１０のｘ’ｙ’ｚ’座標系Ｓ’における位置、方位及び大きさが決定される。このように決定された第１特徴４０’の座標系Ｓ’における位置、方位及び大きさを、データメモリー又はデータベースから読み出された、第１特徴４０の座標系Ｓにおける位置、方位及び大きさと照合することで、計算によって乱視軸６４ａ’、６４ｂ’の座標系Ｓ’における位置、方位及び大きさ（長さ）が決定される。

工程Ｓ１２２において、予め決定された診断データ、特にケラトメーターによる測定値に基づいて、乱視軸６４ａ’、６４ｂ’の座標系Ｓ’における位置、方位および大きさ（長さ）に適合されたアブレーションプロファイルのパラメーターが計算される。さらに、切削するために眼球１６内のこのアブレーションプロファイルを実際に露出させることを可能とするために、工程Ｓ１２４においてフラップ、ヒンジ、補助切開７１’の対応する位置、方位、形状及び大きさを含む切開形状６６’の位置、方位、形状及び大きさが計算される。工程Ｓ１２６において、このように計算された切開形状６６’は、工程Ｓ１１６において捕捉された記録とともに、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）上に表示されるか、適切な挿入装置によって（ヘッドアップディスプレイ、ＨＵＤによる方法で）手術用顕微鏡の観察路に挿入されるかの少なくともいずれか１つが行われる（図２ｂ及び図５参照）。

切開形状６６’の位置、方位、形状及び大きさは、治療を行う執刀医によって修正されることができる（工程Ｓ１３０参照）。修正の最中に（Ｓ１３２）、執刀医は、治療システムによって提示されたパラメーターを、ＧＵＩを介した手動の設定によって変更する。この後、切開形状６６’は修正に従って再決定され、ＧＵＩ又はＨＵＤに再表示される。執刀医が切開形状６６’の位置、方位、形状及び大きさに同意すればすぐに、執刀医は設定されたパラメーターを工程１３４において確定する。この後、設定されたパラメーターに従って、治療システム１０によって眼球１６の治療が行われる（工程Ｓ１３６参照）。代わりに、第２特徴が、患者の眼球１６の、白内障領域、すなわちいわゆる灰色白内障によって冒された領域など、患者の視界を曇らせる病理学的組織領域を示すことも考えられる。このとき、切開形状６６’は白内障領域に関して位置、方位、大きさ及び形状が決定され、眼球１６の水晶体に生成されなければならない。

診断装置５４は、例えばデジタルカメラと、さらに、眼球１６の角膜のトポグラフィー及び／又は角膜厚さ分布を捕捉し、それによって診断イメージ５５の各ピクセルに、そのピクセルに対応する角膜の横方向の位置における角膜の表面曲率を示す曲率値を与えるように構成されたトポグラファー（オプタルモメーター、ケラトメーター又はビデオケラトグラファー）を含む。

診断装置５４はさらに、眼球１６の厚さ計測において眼球１６の角膜厚さ分布を捕捉するように構成されることができる（図８参照）。この場合、診断イメージ５５の各ピクセルに、そのピクセルに対応する角膜の横方向の位置における角膜の厚さを示す厚さの値が与えられている。この画像において瞳孔縁５０、瞳孔中心５１及び角膜頂点５３を検出することができる。多様な厚さの値、又はより正確には厚さの値からなる角膜厚さ分布によって、眼球を個別に特徴づけることが可能となる。したがって角膜厚さ分布を第１特徴とすることができる。このとき角膜厚さ分布は第２特徴、例えば角膜の乱視により湾曲した領域又は乱視軸の位置、方向及び大きさが参照される眼球内座標系を決定する。このため、例えば、角膜頂点５３を座標の原点（ｘ［ｍｍ］＝０、ｙ＝［ｍｍ］）として選択することができる。

角膜厚さ分布は、例えばＯＣＴによる測定又はシャインプルーフの法則による測定に基づいて決定される。ＯＣＴによる測定の場合、眼球１６の複数の２次元切開プロファイルが捕捉され、これに基づいて眼球１６の２次元及び／又は３次元投影イメージが可能となる。このために、複数の切開プロファイルは例えば互いに平行であるか、眼球の軸（眼球の視軸、光軸など）に沿って互いに交差する。そのような切開プロファイルの１つを図６に見ることができる。診断装置５４は、複数の切開プロファイルのそれぞれから、各切開プロファイルに対応する断面に沿った角膜の厚さの値を決定する。示される例では、３つの角膜の厚さの値Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３が図６に表示されている。厚さの値は、全体として、空間的に割り当てられて図８に示されるような角膜厚さ分布をなす。同じ厚さの領域が輪郭線として示される。複数の輪郭線をより良く区別するために、輪郭線が色によって区別される。また、ＯＣＴイメージから特徴的な層分布を抽出することもできる。

診断装置５４と同様に、治療システム１０は、眼球１６の厚さ記録において、眼球１６の角膜厚さ分布を捕捉するように構成されることがきる。図７に、治療中の角膜の切開プロファイルを示し、角膜厚さ分布を求めるための厚さの値が得られるＯＣＴ記録が示される。この場合の角膜は、圧平レンズ２０を用いて平坦化された状態である。図７に示される例では、図６に示される厚さの値Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３に対応する３つの角膜の厚さの値Ｄ_１’、Ｄ_２’、Ｄ_３’が表示されている。

角膜厚さ分布は圧平された状態と自然の状態で変化しないため、診断装置５４を用いて予備検査において決定された、角膜の乱視により湾曲した領域又は乱視軸の参照は、実際の治療中にも有効性を保持する。

Claims (31)

1. レーザー補助による眼球の外科的な治療システム（１０）のための装置であって、
   治療される眼球（１６）の第１イメージ（３９）を捕捉するように構成された第１イメージ捕捉ユニット（３６）と、前記第１イメージの処理によって前記眼球（１６）の少なくとも１つの第１特徴（４０、４０’）を検出し、前記治療システム（１０）の座標系（Ｓ’）における前記第１特徴の位置及び方位を決定するように構成されたコンピューター装置（２８）とを有し、前記コンピューター装置は、前記眼球（１６）に生成される切開形状（６６’）の、前記治療システム（１０）の前記座標系（Ｓ’）における位置及び方位を、前記決定された座標系における前記第１特徴の位置及び方位に応じて、また、前記眼球（１６）の、予め決定された、少なくとも１つの第２特徴（６４、６４’）の前記第１特徴（４０、４０’）に関して相対的な位置及び方位に応じて決定するように構成され
   前記切開形状（６６’）は、フラップヒンジ（６８’）を有する角膜フラップを定めるものであり、
   前記少なくとも１つの第２特徴（６４、６４’）は、角膜の乱視により湾曲した領域を含み、
   前記フラップヒンジ（６８’）にヒンジ軸（Ｑ１’−Ｑ２’）が与えられ、前記角膜の乱視により湾曲した領域に乱視軸（Ｐ１’−Ｐ２’）が与えられ、前記コンピューター装置（２８）は、前記ヒンジ軸と前記乱視軸との間に予め設定された位置的条件を考慮することによって前記切開形状（６６’）の位置及び方位を決定するように構成されたものであることを特徴とする装置。
2. 前記フラップヒンジ（６８’）を定める前記切開形状の形状要素の位置及び方位を、前記治療システム（１０）の前記座標系（Ｓ’）における前記第１特徴（４０、４０’）の位置及び方位に応じて、また、前記第２特徴（６４、６４’）の、前記第１特徴（４０、４０’）に関して相対的な位置及び方位に応じて決定するように前記コンピューター装置（２８）が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記コンピューター装置（２８）は、前記フラップと前記角膜の乱視により湾曲した領域との間に予め設定された位置的条件を考慮することによって前記切開形状（６６’）の位置及び方位を決定するように構成されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記ヒンジ軸（Ｑ１’−Ｑ２’）と前記乱視軸（Ｐ１’−Ｐ２’）との間に設定された位置的条件が、それら２軸が実質的に互いに垂直になる位置を予め設定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの第１特徴（４０、４０’）が、前記眼球（１６）の虹彩、瞳孔、角膜輪部、強膜血管構造及び角膜厚さ分布の少なくともいずれか１つに定められることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記治療される眼球（１６）の第２イメージ（５５）を捕捉するための第２イメージ捕捉ユニット（５６）を有する診断装置（５４）を含み、該診断装置（５４）は、前記第２イメージの処理によって前記第２イメージ中の前記少なくとも１つの第１特徴（４０、４０’）を検出し、第１及び第２特徴のそれぞれの位置及び方位に関する特徴情報を生成するように構成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記コンピューター装置（２８）は、前記特徴情報に基づいて、前記第２特徴（６４、６４’）の、前記第１特徴（４０、４０’）に関して相対的な位置を決定するように構成されたものであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記診断装置（５４）及び前記第１イメージ捕捉ユニット（３６）が医療現場においていずれかの作業場に割り当てられたものであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の装置。
9. 前記特徴情報及び前記特徴情報から派生した情報の少なくともどちらか１つを患者特定情報と対応させてデータベース（６２）に保存するために、前記データベースが前記診断装置に割り当てられており、前記コンピューター装置（２８）は前記データベースにアクセスすることができるものであることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記決定された切開形状（６６’）の、第１特徴（４０、４０’）及び／又は前記第２特徴（６４、６４’）及び／又は角膜のアブレーションが行われる領域（７０’）に関する位置及び方位を示す前記切開形状の画像を表示するように、前記コンピューター装置（２８）が構成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記コンピューター装置（２８）は、モニター上に前記画像を表示させるか、前記画像を手術用顕微鏡の観察ビーム路へ挿入することによって表示するかの少なくともいずれか１つを行うように構成されたものであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記コンピューター装置（２８）は、前記決定された切開形状（６６’）の位置及び方位の少なくともいずれか１つを使用者の入力に従って修正し、修正された位置及び方位の少なくともいずれか１つに従って前記切開形状の前記画像を修正するように構成されたものであることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の装置。
13. 前記切開形状（６６’）の位置及び方位について使用者によって入力された確定情報を受信し、前記確定情報の受信に基づいて、レーザー装置（１２）の制御データを生成し、前記切開形状を前記眼球に生成するために、前記制御データに従って前記レーザー装置を制御するように前記コンピューター装置（２８）が構成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
14. レーザー補助による眼球の外科的な治療システムのための装置を用いた眼球の外科的治療のための方法であって、
    前記装置は治療される眼球（１６）の第１イメージ（３９）を捕捉するように構成された第１イメージ捕捉ユニット（３６）と、コンピューター装置（２８）とを備え、
    前記第１イメージ捕捉ユニットが治療される前記眼球の第１イメージを捕捉する工程と、
    前記コンピューター装置が前記眼球の少なくとも１つの第１特徴を検出するために前記第１イメージを評価する工程と、
    前記コンピューター装置がレーザー補助眼球治療システムの座標系における前記第１特徴の位置及び方位を決定する工程と、
    前記コンピューター装置が前記眼球に生成される切開形状の、前記治療システムの前記座標系における位置及び方位を、前記決定された座標系における前記第１特徴の位置及び方位に応じて、また、前記眼球の、予め決定された、少なくとも１つの第２特徴の前記第１特徴に関して相対的な位置及び方位に応じて決定する工程と、を含み、
    前記切開形状は、フラップヒンジを有する角膜フラップを定め、
    前記少なくとも１つの第２特徴が角膜の乱視により湾曲した領域を含んでおり、
    前記フラップヒンジにヒンジ軸を与え、前記角膜の乱視により湾曲した領域に乱視軸を与え、
    さらに、前記コンピューター装置が、前記ヒンジ軸と前記乱視軸の間に予め設定された位置的条件を考慮することによって前記切開形状の位置及び方位を決定する工程を含む、方法。
15. 前記コンピューター装置が、前記フラップヒンジを定める前記切開形状の形状要素の位置及び方位を、前記治療システムの前記決定された座標系における前記第１特徴の位置及び方位に応じて、また、前記第２特徴に関して相対的な前記第１特徴の位置及び方位に応じて決定する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記コンピューター装置が、前記フラップと前記角膜の乱視により湾曲した領域の間に予め設定された位置的条件を考慮することによって前記切開形状の位置及び方位を決定する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
17. 前記コンピューター装置が、前記ヒンジ軸と前記乱視軸の間に設定された位置的条件が、それら２軸が実質的に互いに垂直になる位置を予め設定することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つの第１特徴が前記眼球の虹彩、瞳孔、角膜輪部、強膜血管構造及び角膜厚さ分布の少なくともいずれか１つに定められることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
19. さらに、前記装置は、前記治療される眼球（１６）の第２イメージ（５５）を捕捉するための第２イメージ捕捉ユニット（５６）を有する診断装置（５４）を含み、
    第２イメージ捕捉ユニットが、治療される前記眼球の第２イメージを捕捉する工程と、前記診断装置が、前記第２イメージの処理によって前記第２イメージ中の前記少なくとも１つの第１特徴を検出する工程と、第１及び第２特徴のそれぞれの位置及び方位に関する特徴情報を決定する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
20. 前記コンピューター装置が、前記特徴情報に基づいて、前記第２特徴の、前記第１特徴に関して相対的な位置及び方位を決定する工程を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記第１イメージを捕捉するため及び前記第２イメージを捕捉するためにそれぞれ別のカメラシステムが設けられること、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
22. 前記カメラシステムは、医療現場においていずれかの作業場に割り当てられていることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記コンピューター装置が、前記特徴情報及び前記特徴情報から派生した情報の少なくともどちらか１つを患者特定情報と対応させてデータベースに保存する工程を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
24. 前記コンピューター装置が、前記決定した切開形状の、第１特徴及び／又は前記第２特徴及び／又は角膜のアブレーションが行われる領域に関する位置及び方位を示す前記切開形状の画像を表示する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
25. 前記コンピューター装置が前記画像をモニター上に出力する工程と、前記コンピューター装置が前記画像を手術用顕微鏡の観察ビーム路に挿入する工程とのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記コンピューター装置が、前記決定した切開形状の位置及び方位の少なくともいずれか１つを使用者の入力に従って修正し、修正した位置及び方位の少なくともいずれか１つに従って前記切開形状の前記画像を修正する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
27. 前記コンピューター装置が、前記切開形状の位置及び方位について使用者によって入力された確定情報を受信し、前記確定情報の受信に基づいて、レーザー装置の制御データを生成し、前記切開形状を前記眼球に生成するために、前記制御データに従って前記レーザー装置を制御する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
28. 前記切開形状は前記フラップの切開表面から前記フラップから離れる方向に伸びる補助溝をさらに定め、前記決定された切開形状の、少なくとも前記フラップを定める部分の位置及び方位に従って、前記補助溝が少なくとも前記眼球の角膜輪部領域まで伸びるように前記補助溝を生成するための制御データを前記コンピューター装置（２８）が生成するものであることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
29. 前記コンピューター装置（２８）は、前記補助溝が前記眼球の角膜輪部を越えて伸びるように前記補助溝を生成するための制御データを生成するように構成されたものであることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
30. 前記コンピューター装置が、前記切開形状は前記フラップの切開表面から前記フラップから離れる方向に伸びる補助溝をさらに定め、また、前記決定された切開形状の少なくとも前記フラップを定める部分の位置及び方位に従って、前記補助溝が少なくとも前記眼球の角膜輪部領域まで伸びるように前記補助溝を生成するための制御データを生成する工程を含むことを特徴とする請求項１４から請求項２７のいずれか１項に記載の方法。
31. 前記コンピューター装置が、前記補助溝が前記眼球の角膜輪部を越えて伸びるように前記補助溝を生成するための制御データを生成する工程を含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。

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