JP6830989B2 - 眼の眼内標的を改質するためのシステム、システムの作動方法、及び、コンピュータ可読の記憶媒体 - Google Patents
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Description
本願は、2014年2月4日に出願された米国特許仮出願第61/935,478号及び2014年3月10日に出願された米国特許仮出願第61/950,416号の優先権主張出願であり、これらの米国特許仮出願の各々を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする。ここにパリ条約上の優先権全体を明示的に保持する。
従って、本発明は、関連技術の制限や欠点のための1以上の問題を実質的に解消する、例えばレーザ眼手術システムのような好適なレーザ手術システムにおいて用いられ得る画像化及び/または治療システム、及び関連方法、を提供する。レーザ形成の曩(嚢)切開の特殊なケースでは、実際の標的の深さ要求は最小である。なぜなら、人体の前水晶体曩はほんの約7ミクロンの厚みであり、後水晶体曩はほんの約3ミクロンの厚みであるからである。従来の白内障レーザシステムで用いられる工学系は、約100ミクロンから30ミクロンまでの単一レーザパルスの被写界深度を有する。原理的に、及び、理想的なケースでは、人は、水晶体曩(嚢)を切開するために1回のレーザの通過のみを要求する。なぜなら、レーザシステムの深さ効果よりも、材料が顕著に薄いからである。組織の運動、並びに、レーザシステムの特に制限されたアライメント及び較正は、しかしながら、完全な切開の実現を確実にするべく、レーザが活性的に深さ方向に数百ミクロンを切断することを要求する。幾つかの状況では、治療レーザ焦点の限定された数のスキャンによって眼内標的を治療することが有利であり得る。これは、スキャン中またはスキャンの間、眼や眼内標的の不注意による運動を低減し得るし、患者の眼に供給されるエネルギーの量を低減し得る。例えば、50以下、20以下、10以下、5以下、及び、幾つかのケースでは3または2以下、の治療ビームのスキャン回数で曩(嚢)切開を提供することが好適であり得る。かくして、幾つかの方法は、水晶体曩表面に亘って焦点がスキャンされる時、焦点位置を調整し得る。幾つかの状況では、焦点深さは、各パルスの後に調整され得る。他の状況では、焦点深さは、複数のパルスの後で調整され得る。治療レーザの焦点は、眼内標的に位置決めされるべく連続的に調整され得るので、標的を改質及び/または治療するために、より少ないスキャンが要求され得る。
<0002>
本発明の幾つかの実施形態では、眼内標的を改質する方法が提供される。例えば、眼内標的は、眼の水晶体曩であり、当該水晶体曩は、治療ビームで組織を切り欠くことで改質される。本方法は、治療ビームを前記眼内の第1位置で焦点に合焦させて、前記治療ビームに応じて前記第1位置から反射される電磁線の強度信号を測定するステップを備え得る。前記焦点の第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記測定された強度信号を用いて前記眼内で特定され得る。治療ビームの焦点は、その後、前記第2位置に向けてスキャンされ得て、当該第2位置の組織が変造され得る。
<0003>
幾つかの実施形態では、本方法は、前記眼内で画像化ビームの焦点をスキャンし、前記画像化ビームに応じて焦点位置から反射される電磁線の強度信号を測定して前記眼内標的、例えば前記眼の水晶体曩、の位置を特定するステップを備え得る。その後、前記治療ビ
ームは、前記位置特定された水晶体曩と整列され得る。選択的に、当該方法は、同一の電磁線ビーム源を用いて、前記治療ビーム及び前記画像化ビームを生成するステップを備え得る。
<0004>
幾つかの実施形態では、前記強度信号は、共焦点検出器によって測定され得る。更に、前記治療ビームの前記焦点は、前記眼内の複数の異なる位置へスキャンされ得る。幾つかの実施形態では、前記治療ビームの前記焦点の深さは、ディザー処理(dither)される。幾つかの実施形態では、前記焦点は、後方深さから前方深さに向けてスキャンされ得る。更に、前記治療ビームの前記焦点は、ビーム伝搬の方向を横切るxy方向にスキャンされ得る。
<0005>
選択的に、前記第2位置は、部分的に前記強度信号の位相情報に基づいて特定され得る。幾つかの実施形態では、前記第2位置は、前記測定された強度信号を、上方閾値及び下方閾値に対して比較することで、特定され得る。前記特定される第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記測定される強度信号が前記上方閾値よりも上方にある時、前記第1位置の深さよりも小さい深さを有し得る。前記特定される第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記測定される強度信号が前記下方閾値よりも下方にある時、前記第1位置の深さよりも大きい深さを有し得る。更に、幾つかの実施形態では、前記特定される第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記測定される強度信号が前記下方閾値よりも上方にあって前記上方閾値よりも下方にある時、前記第1位置に等しい深さを有する。
<0006>
本発明の幾つかの観点では、眼の眼内標的を改質するためのコンピュータ実行可能な指令のセットを有する、一時的でない(non-transitory)コンピュータ可読の記憶媒体が提供される。コンピュータプロセッサによる前記指令の実施は、当該プロセッサをして、以下のステップの1以上を実施させ得る。幾つかの実施形態では、前記焦点の第2位置は、前記第1位置の前記焦点から反射される前記電磁線の前記受容された強度信号に部分的に基づくフィードバックループを用いて、決定され得る。
<0007>
本発明の幾つかの観点では、眼の眼内標的を改質するためのシステムが提供される。当該システムは、治療ビーム及び/または画像化ビームを生成するように構成された電磁ビーム源を備え得る。更に、当該システムは、前記治療ビーム及び/または画像化ビームを焦点に合焦させ、当該焦点を前記眼内の複数の位置へスキャンするように構成された光学系を含み得る。検出器が、前記治療ビームの前記焦点から反射される電磁線を受容して、当該反射された電磁線の強度信号を測定するように構成され得る。更に、制御部が、前記ビームスキャナ及び前記検出器に結合され得て、前記焦点から反射される前記電磁線の前記測定される強度信号に部分的に基づくフィードバックループを用いて前記治療ビームの前記焦点の引き続いての位置を特定するように構成され得る。
さい深さを有し得る。前記特定される引き続いての位置は、前記最初の焦点位置から反射される前記電磁線の前記測定される強度信号が前記下方閾値よりも下方にある時、前記焦点位置の深さよりも大きい深さを有し得る。幾つかの実施形態では、前記システム制御部は、前記焦点位置から反射される前記電磁線の前記測定される強度信号が前記下方閾値よりも上方にあって前記上方閾値よりも下方にある時、前記治療ビーム焦点の深さを維持し得る。
いるように、患者24の眼に真空吸引を介して結合されるように構成され得る。当該出願の全体の開示内容が、ここでの引用によって、本明細書に組み込まれる。レーザ手術システム10は、オプションとして、定位置に固定でき又は再位置決め可能なベース組立体26を更に含み得る。例えば、ベース組立体26は、支持リンケージによって支持され得て、この支持リンケージは、患者に対するベース組立体26の選択的な再位置決めを可能にすると共にベース組立体26を患者に対して選択された固定位置に固定するよう構成される。かかる支持リンケージは、任意適当な仕方で、例えば固定状態の支持ベースによって又は患者に隣接する適当な場所に再位置決め可能な可動カートによって、支持され得る。多くの実施形態では、支持リンケージは、セットアップ継手を含み、各セットアップ継手は、当該セットアップ継手の選択的な関節運動を可能にするよう構成されていて、支持リンケージは、セットアップ継手の偶発的な関節運動を阻止するべく選択的にロック可能であり、それにより、セットアップ継手がロックされるとき、ベース組立体26を患者に対して選択された固定位置に固定する。
向的可変性を許容し、それによりコンポーネントのばらつきについて増大した許容度をもたらす、という調節可能なズーム組立体及び固定光リレーを含み得る。
きに起因する可変光路30の長さの予想変化とは実質的に無関係であり得て、それにより強度信号を処理して眼の構造の画像化/存在場所突き止めを行う場合に患者の動きを無視することができる。
射させて第1のレフレクタに入射するよう可変光路の一部分に沿って伝搬させるよう構成された第2のレフレクタを支持するステップ(行為222)を含み得る。方法200のセンサを用いて強度信号を発生させるステップは、電磁線ビームの反射部分をアパーチュアに通して焦点場所以外の場所から反射された電磁線ビームの部分を遮断するステップ(行為224)を含み得る。方法200は、電磁線ビームを偏光に敏感な装置に通すステップ(行為226)を含み得る。方法200は、電磁線ビーム及び焦点存在場所から反射された電磁線ビームの一部分のうちの少なくとも一方の偏光状態を改変するステップ(行為228)を含み得る。方法200は、偏光敏感性装置を用いて焦点存在場所から反射された電磁線ビームの一部分を反射させてセンサに入射させるステップ(行為230)を含み得る。
クス304は、ユーザにより特定される治療パラメータに従って手技前計画立案を可能にすると共にレーザ眼手術手技に対するユーザ管理を提供するべく、制御パネル/GUI306を制御する。
切開術創指示子422が、患者の眼に対する計画された水晶体曩切開術創の寸法、場所、及び形状を示すために、患者の眼の平面図上に重ね合わされた状態で配置され示されるのが良い。水晶体曩切開術創指示子422は、レーザ手術システム10のオペレータによって手動で定めることができるのが良く、及び/または、レーザ手術システム10は、オペレータによる確認及び/又は変更のための初期水晶体曩切開術創指示子422を生成するよう構成されるのが良い。
よる閉鎖された切開創境界面430の適当な後方水晶体曩切開術創の上側及び下側曲線434,436を求めることができる。
起こるよう、構成され達成されるのが良い(例えば、後方から前方へ)。
キャンパターン530中に検出センサにより出力される信号を当該スキャンパターン530に関する焦点存在場所データと共に処理することによって、スキャンパターン530が境界516と交差する場所532を識別し又は突き止めることができる。次のスキャンパターン540に関する端点542,544は、例えばスキャンパターン540の長さを実質的に最小限に抑えて処置される組織及び/又は物体の量を最小限に抑えるよう、当該場所532に基づいて選択されるのが良い。したがって、1つ又は2つ以上の先行するスキャンパターンから生成された眼内標的に関する境界場所データを利用して、一連のスキャンパターンを適応可能に構成すると共に適用することができる。
いうことを示唆し得る。従って、治療ビームの次の(引き続いての)焦点の深さは、増大されるべきである。測定される反射電磁線の強度信号が下方閾値よりも上方であって上方閾値よりも下方である時、それは、治療レーザの焦点が眼の水晶体曩上か水晶体曩の十分近くに位置していた、ということを示唆し得る。従って、治療ビームの引き続いての焦点の深さは、維持され得る。
体的に収納され、取り付けられ、又は互いに接合されると解されるべきである。本明細書における値の範囲についての記載は、別段の指定がなければ、その範囲に含まれる別々の各値を個別的に言及している手短な方法としての役目を果たすに過ぎず、別々の各値は、これが個別的に本明細書に記載されているかのように明細書に含まれる。本明細書において説明した方法は全て、別段の指定がなければ又は文脈上明確に矛盾しなければ、任意適当な順序で実施できる。本明細書において提供される任意の及び全ての実施例又は例示の用語(例えば、“such as ”(「例えば」と訳されている場合が多い))の使用は、本発明の実施形態を良好に示すに過ぎず、別段のクレーム請求がなければ、本発明の範囲に限定をもたらすものではない。明細書中、クレーム請求されていない何らかの要素を本発明の実施に必要不可欠なものとして指示するもの、と解されるべき用語は存在しない。
Claims (30)
- 眼の眼内標的を改質するためのシステムであって、
治療ビームを生成するように構成された電磁ビーム源と、
前記治療ビームを焦点に合焦させ、前記焦点を前記眼内の複数の位置へスキャンするように構成された光学系と、
前記治療ビームの前記焦点の位置から反射される電磁線を受容して、前記電磁線の強度信号を測定するように構成された検出器と、
前記光学系及び前記検出器に結合され、前記焦点の前記位置から反射される前記電磁線の前記強度信号に部分的に基づくフィードバックループを用いて前記治療ビームの前記焦点の引き続いての位置を特定するように構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記光学系及び前記検出器を制御することによって、前記電磁ビーム源により生成された前記治療ビームの前記焦点の第1位置の組織が治療的に変造されると共に、前記組織が治療的に変造される際に前記治療ビームの前記焦点の前記第1位置から反射される前記電磁線に基づいて、前記治療ビームの前記焦点の第2位置を特定し、前記第2位置に向けて前記焦点をスキャンして、前記第2位置の組織を前記治療ビームで変造させ、複数の追加の位置について位置特定と、スキャンと、組織変造を繰り返して、前記治療ビームで前記複数の追加の位置の組織を変造させ、前記第1位置、前記第2位置、および前記複数の追加の位置での組織の変造によって、集合的に前記眼内の切開面を形成するように構成されており、
前記治療ビームの前記焦点の位置から反射される前記電磁線よりも波長の長い照明光を放出するように構成された照明装置と、
前記照明装置から放出された前記照明光が前記眼の前記眼内標的で反射された反射光を受け入れるカメラと、
前記眼の前記眼内標的と前記カメラとの間に位置し、前記電磁線を反射し、前記反射光を通過させるダイクロイックミラーと、を更に備える、ことを特徴とするシステム。 - 前記検出器は、共焦点検出器を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記治療ビームの前記焦点の深さは、前記制御部によってディザー処理(dither)される
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記制御部は、前記治療ビームの前記焦点を、後方深さから前方深さに向けてスキャンする
ことを特徴とする請求項3に記載のシステム。 - 前記フィードバックループは、部分的に前記強度信号の位相情報に基づいている
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記制御部は、前記治療ビームの前記引き続いての位置を、前記強度信号を上方閾値及び下方閾値に対して比較することで特定し、
特定される前記引き続いての位置は、前記焦点の前記位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記上方閾値よりも上方にある時、前記焦点の前記位置の深さよりも小さい深さを有し、
特定される前記引き続いての位置は、前記焦点の前記位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記下方閾値よりも下方にある時、前記焦点の前記位置の深さよりも大きい深さを有する
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 特定される前記引き続いての位置は、前記焦点の前記位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記下方閾値よりも上方にあって前記上方閾値よりも下方にある時、前記焦点の前記位置の深さに等しい深さを有する
ことを特徴とする請求項6に記載のシステム。 - 前記電磁ビーム源は、更に、画像化ビームを生成するように構成されており、
前記光学系は、更に、前記画像化ビームを前記眼内の複数の位置に合焦してスキャンするように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 眼の眼内標的を改質するためのコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法であって、
前記システムは、
治療ビームを生成するように構成された電磁ビーム源と、
前記治療ビームを焦点に合焦させ、前記焦点を前記眼内の複数の位置へスキャンするように構成された光学系と、
前記治療ビームの前記焦点の位置から反射される電磁線を受容して、前記電磁線の強度信号を測定するように構成された検出器と、
を備え、
前記コンピュータプロセッサは前記光学系及び前記検出器に結合され、
前記作動方法は、前記コンピュータプロセッサが、
治療ビームを前記眼内の第1位置で焦点に合焦させて、前記第1位置の組織を治療的に変造させるステップと、
前記第1位置の前記組織を治療的に変造させた際に、前記治療ビームに応じて前記第1位置から反射される電磁線の強度信号を測定するステップと、
前記第1位置から反射される前記電磁線の前記強度信号を用いて、前記眼内の第2位置を特定するステップと、
前記第2位置に向けて前記焦点をスキャンして、前記第2位置の組織を前記治療ビームで変造させるステップと、
複数の追加の位置について、測定するステップと、位置を特定するステップと、スキャンして変造させるステップとを繰り返して、前記治療ビームで前記複数の追加の位置の組織を変造させて、前記第1位置、前記第2位置、および前記複数の追加の位置での組織の変造によって、集合的に前記眼内に切開面を形成するステップと、
照明装置から放出され、前記電磁線よりも波長の長い照明光が、前記眼の前記眼内標的で反射され、前記眼の前記眼内標的で反射された反射光が、前記眼の前記眼内標的とカメラとの間に位置し、前記電磁線を反射し、前記反射光を通過させるダイクロイックミラーを通過して、前記カメラにより受け入れられるステップと、
を実行することを特徴とするコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記眼内標的は、前記眼の水晶体曩であり、
前記水晶体曩は、前記眼の水晶体を取り囲んでおり、
前記システムの作動方法は、更に、前記コンピュータプロセッサが、
前記眼内で画像化ビームの焦点をスキャンするステップと、
前記画像化ビームに応じて焦点位置から反射される電磁線の強度信号を測定して前記眼の前記水晶体曩の位置を特定するステップと、
前記治療ビームを前記水晶体曩と整列させるステップと、
を実行することを含むことを特徴とする請求項9に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記システムの作動方法は、更に、前記コンピュータプロセッサが、
単一の電磁線ビーム源によって、前記治療ビーム及び前記画像化ビームを生成するステップを実行することを含む、ことを特徴とする請求項10に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記強度信号は、共焦点検出器によって測定される
ことを特徴とする請求項9に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記システムの作動方法は、更に、前記コンピュータプロセッサが、
前記眼内の複数の異なる位置へ前記治療ビームの焦点をスキャンするステップを実行することを含む、ことを特徴とする請求項9に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記治療ビームの前記焦点の深さは、ディザー処理(dither)される
ことを特徴とする請求項13に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記治療ビームの前記焦点は、後方深さから前方深さに向けてスキャンされる
ことを特徴とする請求項14に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記治療ビームの前記焦点は、xy方向にスキャンされる
ことを特徴とする請求項14に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記眼内の前記第2位置は、部分的に前記強度信号の位相情報に基づいて特定される
ことを特徴とする請求項13に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 前記第2位置は、前記強度信号を、上方閾値及び下方閾値に対して比較することで特定され、
特定される前記第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記上方閾値よりも上方にある時、前記第1位置の深さよりも小さい深さを有し、
特定される前記第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記下方閾値よりも下方にある時、前記第1位置の深さよりも大きい深さを有する
ことを特徴とする請求項9に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 特定される前記第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記下方閾値よりも上方にあって前記上方閾値よりも下方にある時、前記第1位置に等しい深さを有する
ことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータプロセッサによるシステムの作動方法。 - 眼の眼内標的を改質するためのコンピュータ実行可能なプログラムであって、
コンピュータプロセッサによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータプロセッサをして、以下のステップ、すなわち、
治療ビームを前記眼内の第1位置で焦点に合焦させて、前記眼内の前記第1位置の組織を治療的に変造させるステップと、
前記眼内の前記第1位置の前記組織を治療的に変造させた際に、前記第1位置において前記治療ビームから反射される電磁線の強度信号を受容するステップと、
前記第1位置の前記焦点から反射される前記電磁線の前記強度信号に部分的に基づくフィードバックループを用いて、前記焦点の第2位置を決定するステップと、
前記第2位置に向けて前記焦点をスキャンして、前記第2位置の組織を前記治療ビームで変造させるステップと、
複数の追加の位置について、受容するステップと、決定するステップと、スキャンして変造させるステップとを繰り返して、前記治療ビームで前記複数の追加の位置の組織を変造させて、前記第1位置、前記第2位置、および前記複数の追加の位置での組織の変造によって、集合的に前記眼内に切開面を形成するステップと、
を実施させ、
照明装置から放出され、前記電磁線よりも波長の長い照明光が、前記眼の前記眼内標的で反射され、前記眼の前記眼内標的で反射された反射光が、前記眼の前記眼内標的とカメラとの間に位置し、前記電磁線を反射し、前記反射光を通過させるダイクロイックミラーを通過して、前記カメラにより受け入れられるように構成された、
プログラム。 - 前記眼内標的は、前記眼の水晶体曩であり、
前記水晶体曩は、前記眼の水晶体を取り囲んでおり、
前記コンピュータプロセッサによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータプロセッサをして、更に、
前記眼内で画像化ビームの焦点をスキャンするステップと、
前記画像化ビームに応じて前記焦点の位置から反射される電磁線の強度信号を受容して前記眼の前記水晶体曩の位置を特定するステップと、
前記治療ビームを前記水晶体曩と整列させるステップと、
を実施させる
ことを特徴とする請求項20に記載のプログラム。 - 前記コンピュータプロセッサによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータプロセッサをして、更に、
単一の電磁線ビーム源によって、前記治療ビーム及び前記画像化ビームを生成するステップ
を実施させる
ことを特徴とする請求項21に記載のプログラム。 - 前記強度信号は、共焦点検出器によって測定される
ことを特徴とする請求項20に記載のプログラム。 - 前記コンピュータプロセッサによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータプロセッサをして、更に、前記眼内の複数の異なる位置へ前記治療ビームの前記焦点をスキャンするステップを実施させる
ことを特徴とする請求項20に記載のプログラム。 - 前記治療ビームの前記焦点の深さは、ディザー処理(dither)される
ことを特徴とする請求項24に記載のプログラム。 - 前記治療ビームの前記焦点は、後方深さから前方深さに向けてスキャンされる
ことを特徴とする請求項25に記載のプログラム。 - 前記治療ビームの前記焦点は、前記治療ビームの伝搬方向を横切るxy方向にスキャンされる
ことを特徴とする請求項25に記載のプログラム。 - 前記眼内の前記第2位置は、部分的に前記強度信号の位相情報に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項24に記載のプログラム。 - 前記第2位置は、前記強度信号を、上方閾値及び下方閾値に対して比較することで決定され、
決定される前記第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記上方閾値よりも上方にある時、前記第1位置の深さよりも小さい深さを有し、
決定される前記第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記下方閾値よりも下方にある時、前記第1位置の深さよりも大きい深さを有する
ことを特徴とする請求項20に記載のプログラム。 - 決定される前記第2位置は、前記第1位置から反射される前記電磁線の前記強度信号が前記下方閾値よりも上方にあって前記上方閾値よりも下方にある時、前記第1位置の深さに等しい深さを有する
ことを特徴とする請求項29に記載のプログラム。
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