KR100262847B1 - 난시분석장치및각막수술용장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따라서 의사가 수술전 최초 수술목표를 달성하기 위해 수술후에 필요한 점을 확인하고 다수의 수술과 기술간의 유용한 비교를 할 수 있는 수학적해석을 가능하게 하는 데이타를 제공할 수 있는 난시분석방법이 기재되어 있다. 상기 방법은 수술전 난시(1)을 결정하는 단계와, 목표난시(2)를 규정하는 단계와, 최초 수술후의 결과 난시(3)을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 난시값은 최초에는 0°내지 180°범위내에서 결정되며 360°범위로 변경되도록 배가된다. 목표유도난시벡터(AIA), 수술유도난시벡터(SIA) 및 벡터차가 계산되고 앵글값들은 0°내지 180°범위의 값으로 복귀되도록 2등분된다. 벡터들의크기 및 앵글은 추후 수술을 향상시키고 수학적 분석을 위해 추후 수술의 파라미터를 변경시키기 위한 난시 크기 값 및 앵글값을 제공하기 위해 계산된다. 또한, 상기 방법은 안경 및 각막난시가 일치하지 않을 경우 치료 파라미터를 정하기 위한 원리를 제공한다.

Description

난시 분석장치 및 각막 수술용 장치
본 발명은 의사가 환자의 난시를 교정가능하게 하는 정보를 제공하며, 또한 의사가 기술 및 수술성공률을 향상시키기 위하여 사용하는 난시교정 수술에 관련된 데이터를 제공하기 위한 난시분석방법 및 각막수술용 장치에 관한 것이다.
현재로서 난시분석방법은 수술전의 상태로부터 수술결과에서 얻어지는 수술로 유도된 벡터차를 계산하는 것에 국한되어 있었다.
이러한 방법으로 총 유도난시 및 눈에 작용하는 벡터힘의 방향을 훌륭하게 결정할 수 있었다. 또한 일련의 수술이 비교 분석될 대에 유도된 수술난시의 총평균을 계산할 수 있었다. 그러나, 수술유도 난시(SIA, surgically induced astigmatism)의 좌표축들은 일반적으로 180°아아크 범위내에서 상당히 변한다. 이것은 반대 방향의 벡터 또는 부분적으로 반대방향의 벡터가 다양한 양으로 서로 소멸되므로 의사는 벡터의 평균방향차를 얻을 수 없기 때문에, 일련의 난시를 심도있게 비교를 하기가 아주 어려웠다.
일부 의사들에 의해 행해진 일례에는 독자가 어떠한 경향을 추정할 수 있도록 개개의 환자들의 결과를 표로 만든 단일 옵션에 의존했었다. 일부 의사들은 결과들의 개관을 제공하는 것을 시도하였으나, 방향이 다양하기 때문에 하나의 그룹으로서 유도 난시 벡터의 경향을 추론할 수 있는 수단이 부족했다.
앵글의 평균을 택하는 것은 축에 대한 경향을 결정하는데에 타당성이 없을 뿐만 아니라, 수술전부터 수술후까지의 난시상태의 축의 변화를 기록할 수도 없었다. 얻어진 결과의 성공 또는 바람직함을 평가할 수 없었으며; 또한, 수술목적이 성취된 정도를 나타내지도 못했다. 축변경정도는 시도된축과 얻어진축 간의 코사인차 만큼 변한다는 점을 도입함으로서 축변경 정도에 대한 크기교정의 복잡성을 기록하기 위한 시도가 있었다. 이러한 크기 교정값은 절개축, 소위 "적절한(proper)"축에 대해 수술로 유도된 실린더 90°의 양만큼 대체되었다. 불명료함을 해소하고 근본적으로는 Naylor표를 재작성하기 위해 약간의 변경이 요구되는 컴퓨터 프로그램으로 소위 Naylor의 등식을 프로그램화 하는 것이 제안되었다.
SIA의 계산식은 다른 앵글에서 축을 가진 두개의 평편한-실린더형 렌즈의 합성으로부터 유도되며; 그 후 이것은 몇몇 의사들에 의해 난시차의 크기 및 축을 확인하기위해 그래프를 이용하는 방법에 이용되었다. Jaffe와 Clayman은 벡터를 분석함으로서, 수술전 과 후의 난시각막에 대해 공지된 값을 가지고 SIA과 그 축을 계산하기 위한 식을 결정하기 위해 직각 및 극좌표를 이용하였다. 유사한 식이 Euler의 곡면이론(Theom of curved surfaces, 1827년 Airy에 의해 연구됨)에 대한 Martin과 Welford의 유도식에 근거하여 Hall에 의해 유도되었다.
Euler의 이론은 "원통형 또는 원환체 표면의 두개의 수직섹션의 곡면들의 합계는 일정한 값을 가진다"라는 것을 나타내며, Jaffe와 Naeser의 벡터 분석방법간의 연결고리를 제공한다. Naeser의 방법은 난시의 축이 90°도는 180°자오선상에 놓여 있지 않을때 발생하는 난시의 극값(polar value)을 계산하며; 그것은 백내장 및 이식수술(횡근 난시 각막절개를 하든 또는 하지 않던간에)처럼 극(직 및 비직, with-the-rule and against-the-rule)차를 유도한 수술결과를 해석하는데에 기초적으로 이용된다.
난시는 시각의 예민함을 감소시키며 눈부심, 단안의 복시증, 안정 피로 및 왜곡(歪曲)과 같은 증상을 나타내는 독특한 굴절에러이다. 근래 몇년동안, 난시조절 및 교정은 굴절, 백내장 및 각막수술에 상당하게 관련되어 왔다. 단일 또는 복합 단계과정으로서 난시의 감소 또는 소멸은 개인이 크기 및 축의 성분면에서 난시변화를 인지할 수 있을 경우에만 가능했다. 현재의 분석기술로서 우리는 일련의 쌍의 과정그룹에 대해서 또는 단일과정에 대해 크기와 축을 각각 비교할 수 없지만, 이 방법으로 만이 난시수술의 기술을 완벽하게 할 수 있다. 우리는 사용할 바람직한 기술을 결정할 필요가 있었고; 또한 수술목적 달성에 대한 실패가 환자개인의 요인, 기계에러 또는 기술에러에 의한 것인지를 결정할 필요가 있었다. 현대의 레이저 기술들로서 우리는 우리의 과정들을 이전에 가능하지 않았던 복잡한 과정으로 변경할 능력이 생겼다; 따라서 이는 단계적으로 우리가 결과를 정확하게 정량화할 수 있고 과학적으로 평가할 수 있는 분석시스템이 필요로 한다.
본 발명의 목적은 좀 더 유용한 정보를 얻을 수 있으며, 의사가 환자 개인에게 적용했을때 높은 성공률을 제공하기 위해 또한 기술이 향상될 수 있게하는 통계상의 정보를 제공하기 위해 의사가 사용할 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 수술전 난시를 결정하는 단계와; 목표난시를 규정하는 단계와; 목표난시와 수술전 난시간의 차이인 목표유도난시벡터(AIA, aimed induced astigmatism vector)를 계산하는 단계와; 그리고 크기 및 방향에서 수술과정의 오리엔테이션을 제공하기 위해 목표 유도 난시벡터로 부터 각막의 상대적인 경사의 방향 및 크기를 계산하는 단계로 이루어진 난시분석방법을 제공한다.
상기 목표유도난시 벡터는 각에러 및 크기에러에 의해 변경될 수 있다.
또한, 본 발명은 수술전 난시를 결정하는 단계와; 목표난시를 규정하는 단계와, 수술과정후에 얻어진 난시를 결정하는 단계와; 벡터의 크기와 앵글을 얻기 위해 목표난시와 수술전 난시간의 차인 목표유도난시벡터를 계산하고, 결과난시와 수술전의 난시사이의 차인 수술유도난시벡터를 계산하고, 목표난시와 결과난시사이의 차인 벡터차를 계산하는 단계로 이루어진 난시분석방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 0°내지 180°범위내에 난시의 크기 및 축이 포함된 수술전 난시를 결정하는 단계와; 축이 0°내지 180°범위로 표시되는 앵글이며, 크기와 축을 포함한 목표난시를 규정하는 단계와; 축은 수술후에 0°내지 180°범위로 표시되는 앵글이며, 크기와 축을 가진 결과 난시를 결정하는 단계와; 축을 360°범위로 전환시키기 위해서 수술전 난시, 목표난시 및 결과난시의 축의 앵글을 배가시키는 단계와; 목표난시와 수술전 난시사이의 차인 목표유도난시를 계산하고, 결과난시와 수술전 난시간의 차인 수술유도 난시벡터를 계산하고, 목표난시와 결과 난시사이의 차인 벡터차를 계산하는 단계와; 앵글값을 0°내지 180°범위로 환원시키기 위해 목표유도난시벡터, 수술유도난시벡터 및 벡터차의 앵글을 2등분하고, 난시벡터 크기값 및 벡터 앵글값을 제공하기 위해서 벡터의 크기들을 계산하는 단계로 이루어진 난시분석방법을 제공한다.
상기 방법은 난시의 크기값 및 앵글값 그리고, 특히 목표유도난시벡터 및 차이값을 제공하기 때문에, 얻어진 결과는 기술을 개선할 수 있도록 수술경향을 예측하고, 또한, 선행한 수술유도난시를 목표유도난시로 수술적으로 교정하기 위하여 특정환자에 대해 특정 결과를 이용할 수 있다.
바람직하게, 상기 벡터 앵글을 배가시키는 단계에는 극좌표를 직각좌표로 전환시키는 단계가 포함되어 있다.
바람직하게, 상기 수술전 난시를 결정하는 단계는 환자의 각막을 결정하는 단계, 또는 다른 실시예에서는 환자의 안경처방에 관련한 정보를 이용하는 단계로 이루어져 있다.
바람직하게, 상기 방법에는 수술유도난시 벡터로 목표유도난시벡터를 분할함으로서 조정계수를 결정하는 단계가 포함되어 있다.
바람직하게, 상기 방법에는 각각 수술유도난시벡터와 목표유도난시벡터사이의 앵글차 및 크기차인 앵글에러 및 크기에러를 결정하는 단계가 포함되어 있다.
바람직하게, 상기 방법에는 목표유도 난시벡터의 크기로 분할된 벡터차의 크기인 성공률을 결정하는 단계가 포함되어 있다.
바람직하게, 상기 방법에는 목표난시와 결과난시간의 앵글차인 교정앵글을 결정하는 단계가 포함되어 있다.
바람직하게, 상기 방법에는 수술유도난시벡터와 목표유도난시벡터간의 앵글차인 앵글에러를 계산하는 단계가 포함된다.
바람직하게 상기 방법에는 벡터차의 앵글과 벡터차의 크기를 결정하는 단계가 포함된다.
또한, 본 발명은 환자의 각막에 수술을 행하는 수단과; 상기 수술을 행하는 수단을 제어하기 위한 제어수단과; 그리고 목표난시와 환자의 수술전 난시간의 차이인 목표유도 난시벡터를 수신하고 그리고 목표유도난시벡터에 따라 제어수단을 제어하기 위해 신호를 출력하는 처리수단으로 이루어진 각막수술용 장치에 관한 것이다.
바람직하게, 상기 수술용 수단은 자외선 발광기의 광원 및 셔터장치로 이루어지고 상기 제어수단을 셔터장치가 개방되는 기간 및 자외선 발광기의 광원의 강도를 제어한다.
바람직하게, 상기 처리수단에는 처리수단이 목표유도난시벡터를 계산할수 있도록 환자의 수술전 난시와 목표난시에 관련한 데이타를 입력하는 입력수단이 포함된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 의해 설명될 것이다.
제1도는 환자의 일반적인 수술전, 목표 그리고 결과난시를 나타내는 그래프이다;
제2, 3 및 4도는 제1도에 도시된 난시값에 대한 배가 앵글 벡터 다이아그램이다.
제5도는 배가 앵글 벡터 다이아그램을 나타내며, 특히, 목표유도 난시벡터, 수술유도 난시벡터 및 벡터차를 나타내는 다이아그램이다;
제6도는 수술벡터의 반앵글을 나타내는 도면이다;
제7도는 제6도의 수술벡터가 분석된 다이아그램이다; 그리고
제8도는 각막수술용 장치의 개략도이다.
결과를 평가하기 위해 사용된 난시값을 일반적인 환자에 대해서 제1도에 도시하였고 그 값들은 하기와 같다.
(1) 수술전 난시, 크기 K1, 최대 경사축 θ1에서의 디옵터
(2) 목표 난시, 크기 K2, 최대 경사축 θ2에서의 디옵터
(3) 결과 난시, 크기 K3, 최대 경사축 θ3에서의 디옵터
여기에서 K1, K2및 K3는 최대 경사축 θ1, θ2, 및 θ3에서 각막의 최대 경사곡률과 가장 평편한 곡률간의 디옵터의 차이다.
예를들어, 상기 수술전 난시는 20°에서 4.00디옵터이다.
보통 난시는 0°내지 180°센스로 표시된다. 이 표시는 수술전 5°값에서부터 수술후 175°값까지의 난시차는 그래프상에서 가시적으로 그리고 수치상으로 170°차가 되지만 실제로는 10°차 밖에 안된다는 결과로 해석을 복잡하게 한다.
앵글을 배가함으로서 360°센스에서 결과를 확실하게 결정하게 되며, 따라서 수직좌표계가 이용된다. 앵글을 배가시키는 것은 수술전의, 목표의 그리고 결과난시값간의 차를 해석하는 것을 용이하게 하며, 수술벡터의 크기 및 방향을 결정하기 위해서 필요하다. 제2도 내지 제4도는 제1도에 도시된 앵글이 배가된 다이아그램을 나타낸다.
앵글 및 크기를 계산하기 위해서, 일차적으로 극 좌표계를 하기와 같이 직각좌표계로 일차적으로 변환시킨다.
X1= K1cosine(2θ1)
Y1= K1sine(2θ1)
X2= K2cosine(2θ2)
Y2= K2sine(2θ2)
X3= K3cosine(2θ3)
Y3= K3cosine(2θ3)
상기에서 : X1, X2및 X3는 360°벡터 다이아그램상에서 X축 좌표계이고, Y1, Y2및 Y3는 Y축 좌표계이다.
제5도는 목표유도 난시(AIA)벡터, 수술유도 난시(SIA)벡터 및 벡터차를 나타낸다.
따라서, 수술전(1), 목표(2) 및 결과(3)난시의 X 및 Y축 좌료간의 차는 다음과 같다 :
난시 벡터의 배가 앵글값은 X 및 Y축차를 이용하여 계산된다.
상기 d는 배가앵글을 말한다.
상기 아크탄젠트(arctangent) 계산은 하나의 값을 제1 및 제4사분면내의 값으로 되돌린다. 즉, 상기 각이 "to-from" 또는 "from-to" 센스인지를 식별할 수 없다. 상기 크기(하기 참조)가 음의 값으로 계산될 경우 180°보정이 필요하다. 그 이유는 필요한 앵글이 실제로는 제2 및 제3사분면에 놓여 있기 때문이다.
난시벡터 K12(AIA, 목표유도난시), K13(SIA, 수술유도난시) 및 K32(벡터차)의 크기가 이제 계산될 수 있다.
K12, K13및 K32에 대해 양값 및 음값 모두가 가능하다. 음의 값은 θ12d, θ13d및 θ32d의 값이 180°로 조정될 필요가 있음을 나타낸다. 일단 앵글에 대해 그러한 보정을 하면, 상기 크기는 절대값으로 이용된다.
상기 계산방법은 하기와 같이 SIA의 크기를 결정하기 위해서 코사인 법칙을 이용한 Jaffe 및 Clayman에 의해 채택된 방법과는 다르다(제5도에 해당함):
K13= (K1 2+ K3 2-2K1K3cosine 2(θ1-θ2))1/2
코사인 법칙을 이용하는데에 문제점은 계산된 값의 부호가 결정 불가능하며 종래에 의해 양의 값으로 채택된다(즉, -4의 제곱의 루트는 +4로 평가된다).
K12, K13및 K32를 결정하기 위해서 여기에서 사용된 또 다른 계산방법은 코사인 법칙을 통해서 얻어진 바와 같이 양의 또는 음의 부호 둘중 하나의 동일한 절대값이 된다. 양의 값은 θ12d, θ13d또는 θ32d에 대한 계산값은 조정될 필요가 없다는 것을 나타낸다. 음의 값은 필요한 앵글이 계산된 것과 180°차이가 난다는 즉, 제2 및 제3사분면에 놓여있다는 의미이다.
코사인 법칙이 사용된다면, 추가의 계산 및 테스트는 180°보정이 θ12d, θ13d또는 θ32d의 배가-앵글값에 적용되어야만 할경우 결정될 필요가 있다.
벡터앵글 θ12d, θ13d또는 θ32d에 대한 계산값은 더블-앵글 벡터 다이아그램을 통해서 도출된다. 상기 실제 벡터 앵글은 상기 크기의 반이다:
상기 앵글에러는 SIA벡터가 AIA벡터보다 더 시계반대방향으로 놓여있을 경우에 양값으로 표시되고 상기 차가 좀 더 시계방향이라면 음값으로 표시된다(제7도 참조). 크기에러는 SIA벡터가 AIA 벡터보다 클 경우 양값으로 표시되고 AIA 벡터보다 작을 경우 음값으로 표시된다.
앵글에러는 AIA벡터 및 SIA벡터의 배가-앵글값으로부터 가장 용이하게 계산된다. 0°내지 180°단일-앵글 벡터 다이아그램상에서(제7도), 상기 앵글은 상기 벡터간의 앵글로 나타난다. 그러나, 상기 θerror의 절대값이 90도보다 클 경우, 상기 앵글은 180°에서 큰 앵글값을 빼고 작은 앵글값을 더함으로서 0 내지 90도로 제어된다.
상기 앵글에러는 다음과 같이 계산된다 :
상기 에러의 크기는 다음과 같이 계산된다.
상기 벡터차는 얻어진 결과로부터 목표결과에 도달할 때까지 유도된 난시교정량을 나타낸다; 상기 조치와 관련된 방향은 포인트3으로부터 포인트2가지이다(제5도).
상기 벡터차의 앵글은:
이고,
상기 벡터차의 크기는 :
이다.
상기 앵글에러가 AIA벡터 및 SIA벡터에 관련됨에 반하여, 상기 교정앵글은 목표 및 결과난시로 처리된다. 상기 목표 및 결과난시 앵글간의 차는 교정앵글로 정해진다.
상기 교정앵글은 :
θ3-θ2이다.
양값은 상기 결과가 목표의 시계반대방향임을 나타내고, 음값은 시계방향임을 의미한다. 상기 값은 수술전 난시와 관계없다.
교정 앵글이 최종난시결과의 결정값이더라도, 에러의 앵글 및 크기값은 난시수술의 성공을 결정 비교할 만큼 유용하지는 않다.
상기 조정계수는 목표와 결과 난시벡터간의 다양성의 이전 경향을 고려하기 위해서 추가로 난시값들을 채택한다.
상기 조정계수는이다.
성공률은 벡터차의 크기 및 AIA벡터의 크기에 관련된다.
성공률은이다.
상기 성공률은 눈에서 난시차를 유도했을 경우에만 이용될 수 있었다.
난시와는 달리, 벡터는 측정될 수 없다. 그들은 단지 계산될 수 있을 뿐이다. 벡터는 수술적 조정의 도움과 같다. 그것들은 미래 수술의 방향과 과거 수술의 성공 모두를 나타낸다.
상기 벡터차는 그것이 계산된 경우 한쪽눈에 대해서 일정하다; 그러나, 이 벡터의 크기만을 이용함으로서 수술의 성공을 측정할 수 있고, 축 방향이 무시될 경우 여러개의 공정간의 수치적 분석에 유용한 기초를 제공할 수 있다. (이것은 일련의 눈들에 대해 유도된 난시의 총평균을 측정하기 위해서 SIA(Jaffe방법)를 평균내는 현행방법과 유사하다). 특히, 목표한 수술결과와 얻어진 결과간의 디옵터에서 축의 차이 및 크기차를 나타낸다. 상기 앵글은 벡터 다이아그램에 기재된 값의 반이다; 그 크기를 180°챠트상에 위치시킴으로서, 실제 센스에서 눈에 대해 목표결과를 얻기 위해 "top-up"수술이 요구되는 디옵터 교정(스티프팅의 양 및 그축)이 설명된다.
디옵터의 크기는 벡터 다이아그램상에서 목표 및 얻어진결과간의 총 벡터간격의 크기를 제공한다.
에러의 크기 및 앵글은 모두 일련의 다중 굴절 치료과정을 결정하고 직접적으로 비교할 수 있으며, 특정과정의 경향을 결정할 수 있는 표준파라미터이다. 평균 및 표준 편차값이 유도될 수 있으며 수학적인 해석을 제공한다. 이 방법은 수술에러, 즉, 크기 및 축의 요소를 분리하고, 그리고, 목표결과를 얻기 위해 요구되는 본래의 수술계획에 대한 변경을 나타내고, 따라서 그 후에 처리되는 수술기술을 향상시킬 수 있다.
일련의 수술의 성공은 에러의 평균크기 및 축이 얼마나 0에 가까워지는지를 측정함으로서 평가될 수 있다.
크기 및 축에 대해 분리된 변경을 만들기 위해 현재 이용된 수술기술의 방법은 :
크기에 대해 :
* T-(탄젠셜)커트의 수를 변경함;
* 시각영역의 크기를 증가시키거나 감소함;
* T-커트의 길이나 깊이를 변경함;
* 타원형의 시각존의 주 또는 부축의 디멘죤을 변경시킴, 또는 이러한 각각의 기술을 이용한 엑시머 레이저에서 제거 가능한 마스크의 디멘죤 및 두께를 수정함.
축에 대해 :
* 수술전 과량 크기의 난시를 교정함으로서 최대 경사축을 90°로 변경함;
* 최대 경사축으로부터 T-커트를 상쇄시킴.
AIA벡터를 이용하는 미래의 엑시머 레이저 기술에 대해 지정된 굴절률 및 난시목표를 얻기위해 각막의 최대 경사의 경선으로부터 계산된 크기만큼 상기 타원 또는 제거가능한 마스크를 회전시키는 것이 가능하다.
a) 크기에러 :
이것은 SIA(수술유도난시)벡터 및 AIA(목표유도난시)벡터(제7도)간의 길이 또는 크기차이다. SIA벡터가 AIA벡터보다 길경우 과-교정이 발생되고; 짧은 경우에는 교정미달이 발생된다.
b) 앵글에러 :
이것은 수술전 난시값의 포인트(1)에서의 AIA 및 SIA 벡터에 의해 벡터 다이아그램(제5도)상에 기재된 앵글값의 반이다. 예를들어, 일련의 눈에서 일관된 축을 향해 발생하는 에러 바이어스가 존재한다면, 그것은 기술에러 또는 기계에러의 표시인지를 결정할 수 있다. 임의로 양의 그리고 음의 부호 둘다로 분산되어 있는 에러는 병의 요인들이 작용중임을 나타낸다.
앵글의 부호는 상기 앵글이 에러인 방향을 나타내고; 미래의 교정수술작업은 그에 따라 조정될 수 있다.
상기 AIA벡터 및 SIA벡터는 그 각각의 앵글을 분할함으로서 180°다이아그램(제6 및 7도)상에 나타낼 수 있다 : 이것은 앵글에러 및 그 방향을 결정한다. 여기에서, 두 벡터간의 분리는 앵글에러이고, 유도벡터로 부터 목표벡터로의 수술축 방향의 교정이 요구된다.
상기 교정앵글은 간단하게 목표 및 결과난시사이의 앵글이다.
상기 보정앵글은 목표 및 결과난시축이 일치할 경우 0이고; 상기 축들이 제로 좌표계의 동일한 면에서 일치한 경우에는 상기 교정앵글은 상기 벡터 다이아그램상에 있을 수 있다. 만약 결과 및 목표난지는 크기는 다르지만 축에서 일치할 경우, 벡터차, 앵글에러 및 크기에러가 존재한다.
그러나, 수술전 난시에 대해 목표 또는 결과난시가 비교적으로 근사값인 경우 교정미달 및 과-교정의 구분은 유용한 정보를 제공하지는 않는 것으로 나타난다.
미래 수술을 향상시키기 위해 요구되는 조정을 결정한 계수는 SIA벡터로 AIA벡터를 분할함으로서, 과거 수술 데이타로부터 유도 수 있다. 이 계수는 일련의 눈들에 대해 평균내어질 수 있다. 만약에 그 값이 일관적인 값으로부터 상당히 변한다면, 하나의 경향이 뚜렷하다. 만약 일정하다면, 그에 따라서 추후 수술에서 교정되어야할 난시크기는 식별가능한 경향을 고려하기 위해서 조정될 수 있다. 조정계수에 의해 수술전 난시의 크기를 중첩시킴으로서 크기 파라미터가 얻어지며, 최적의 수술결과를 얻기위해 요구되는 처리를 나타낸다.
1의 계수값은 크기에러가 없음을 나타내며, 이 후 치료에 조정을 할 필요가 없음을 나타낸다. 1보다 큰 값은 크기가 교정미달이었음을 나타내고; 상기 값이 1이하일 경우는, 과 교정이 발생되었음을 알 수 있다.
상기 성공지수는 수술의 성공을 측정하는 유용한 치수이다. 그것은 벡터차에 정비례하고 AIA벡터에 역비례한다. 상기 비율은 수술전 난시 크기와 관련없다. 성공지수상의 0값은 수술목적을 달성하는데에 있어 완벽한 성공을 나타내며; 따라서 벡터 크기차 역시 0이다. 앵글에러 또는 크기에러 중 하나만이 0이라면, 상기 성공지수수치는 0보다 큰 값이 될 것이다. 상기 성공지수가 0과 1사이에 놓여 있다면, 예를들어, 0.2의 값은 수술목적을 달성하는데에 있어 80%의 성공을 얻었다는 것을 나타낸다. 상기 성공지수가 1이라면, 수술은 성취난시가 수술전 난시처럼 목표난시와는 거리가 먼 결과가 된다. 난시변화가 있던 없던 간에; 어떤 경우이든, 눈의 난시상태가 개선되지 않으면서 수술이 처리되었기 때문에 상기 상태는 더욱 악화된다. 상기 성공지수가 1보다 크다는 것은 결과가 수술전 상태보다 나쁘다는 것을 나타낸다.
상기 지수는 의사가 눈의 난시상태를 변화시키기 위해서 시도할 경우에만 사용될 수 있다. 예를들면, 근시와 관련해서 작은 정도의 난시를 가진 눈에서, 의사는 굴절에러를 교정하기 위해 구면교정만을 유도하는 것을 선택해도 된다. 그러한 경우에, 상기 성공지수는 이용될 수 없다.
제8도를 참조로 하여, 각막수술을 행하기 위한 장치가 개략적인 형태로 도시된다. 그러한 장치는 일반적으로 널리 공지되어 있으므로 상기 장치를 아주 상세하게 도시하지는 않았다. 상기 장치는 환자의 눈의 난시 상태를 변경시키기 위해서 하나 이상의 커트를 행할 자외선(193mm)의 빔을 발생시키거나 또는 환자의 각막 윤곽을 그리기 위한 자외선(12)의 광원으로 이루어진다. 셔터(14)는 상기광원(12)으로부터 방사되는 빔을 선별적으로 투과시키거나 차단하기 위해 제공된다. 제어 메카니즙(16)은 특정한 시간동안 특정한 강도의 빔이 제공될 수 있도록 상기광원(12)의 강도는 물론 상기셔터(14)의 개방시간 및 개폐 속도를 제어하기 위해서 제공된다. 마이크로프로세서(18)는 제어 메카니즘(16)에 연결되고 데이타를 마이크로프로세서에 입력하기 위한 입력 키보드(20)를 포함한다. 환자의 수술전 난시 및 환자의 목표난시에 관련한 데이타는 상기 키보드(20)에 공급되고, 상기 마이크로프로세서(18)는 목표난시와 수술전 난시사이의 차이이며, 목표유도난시를 계산하고, 광원(12)과 셔터(14)를 제어하기 위한 제어 메카니즘(16)에 출력 명령을 생산하기 위한 벡터로서 사용된다. 또한, 상기 마이크로프로세서는 분석 및/또는 주가의 수술에 사용하기 위해서 본 발명의 방법에 따른 다른 파라미터를 계산하기 위해 상기 기재된 방법에 따라서 프로그램화되어도 된다.
근래에 엑시머 레이저에 도입된 타원형 치료패턴용 난시 모듈은 각막형태를 정확하게 변경시킬 수 있었고 방법을 난시 굴절에러에 적합하도록 등급을 매겼다. 현행 사용방법은 각막 평면에 대해, 2차원적으로는 각막형태에 관련하여, 효과적으로 조정된 안경 굴절을 처리하기 위한 것이다. 안경과 각막난시간에 빈번하게 상당한 차이가 있으며, 이는 측정된 광학존에 따라서 다양한 형태의 각막절개에 관해 상이한 해석이 얻어진다는 것을 고려할 경우 복잡해진다. 근래의 각막해부기술의 도입은 이 불일치를 좀 더 일반화시켰다. 명확하게, 유용한 데이타를 얻기 위해서, 같은 형태의 기구가 모든 일련의 해독에 이용된다: 가능하다면 각막해부는 바람직한 방법이 된다.
상기 눈을 치료 파라미터로서 굴절률을 이용하여 치료하고, 각막과 안경난시감의 불일치가 있다면, 불가피하게 비-제로 각막난시가 생기는 것은 자명하다. 난시 각막절개로서 최대 경사축에서의 2차로는 굴절에 관련하여 타젼셜 절개를 사용하는 방법이 허용된다; 동일한 비-제로 난시의 불가피한 결과는 굴절률에 대해 역으로 충당된다. 난시 각막절개술 후에, 성공의 기준으로서 각막절개술 판독을 이용하여 우리의 수술 노력을 충족시키는 것은 흔한 현상이며, 환자는 단안의 복시증 및 사경(斜傾)의 윤곽과 같은 현상을 불평하거나, 또는 안경에 있어서 난시교정을 계속해서 요구하는 점으로 인해 실망하지는 않는다.
상기 각막은 볼록한 표면이고, 직(直)난시가 존재할 때 수직 정점에서 가파르고 볼록한 실린더의 축은 180°에 놓여 있다. 이 눈에 대한 가장 깨끗한 망막상은 수직정점에 놓여 있다. Eggars는 이것이 수직 스트로우크(strokes)가 영어 알파벳문자에서 우수한 것처럼 Snellen's type에 의해 측정된 시각 정확성에 장점을 제공한다는 점을 증명하였다. 수학적 모델에 의해 시험함으로서 약한 근시의 경우에; 시력 테스트는 0.5-6.0미터 떨어져 있는 물체에 대해 0.50D-0.75D의 직난시가 적절하며 최소한의 불선명함이 얻어짐을 확인하였다. 양 시각트랙을 제공하는 갱글리언 세포의 나소템포랄(nasotemporal)중첩은 외피적으로 좌우상칭하는 것으로 나타났다. 그것은 망막 수용체 및 뉴런단위 섬유의 수직 중앙 봉선(縫線)상에 놓여 있고 와(窩, fovea)상 중앙에 위치하며, 1아아크이상의 두께를 가진다. 이것은 어떤 다른 자오선상에서 회전된 것보다 수직 물체에 대해 훨씬 낮은 입체한계(stereoscopic threshold)를 설명하기 위한 메카니즘을 제공한다. 거리를 결정하기 위한 단안의 실마리는 두 물체간의 시차에러를 이용함으로서 얻어지며, 이는 광폴(light poles)과 같이 수직 윤곽실마리로 가장 빈번하게 얻어진다. 또한, 융해를 위한 상기 시클로디스패리티(cyclodisparity)범위는 수평선 부분에서보다 수직선부분에서 크다.
우리는 최초 우리의 목적을 달성하는데에 있어 성공한 점 또는 결점을 평가할 수 있도록 다른 많은 일을 할 때에 난시수술의 목적을 언급하고 기재해야만 한다. 우리의 난시수술 목적을 언급함으로서, 우리는 SIA 벡터가 AIA벡터와 어떻게 다른지를 결정할 수 있었다. 이 벡터 분석 개념을 이용함으로서 수술의 비교분석이 가능하였는데, 그 이유는 우리가 차이 및 에러를 측정할 수 있었고, 그에 따라서 추후 수술들에 요구되는 교정을 확신할 수 있었기 때문이다. 좀 더 정확하고 예견가능한 수술로서 보다 정밀한 결과가 얻어질 것이다.
상기 AIA벡터의 개념은 엑시머 레이저와 같은 기술을 이용하는 미래의 난시수술에 있어 해결의 열쇠이다. 이미 언급한 바와 같이, 과거 및 현재 난시수술의 기술 경향은 수술전 난시의 크기와 같고 난시의 축이 90°로 동일한 AIA벡터 힘을 효과적으로 이용함으로서 0 난시를 달성하고자 하는 것이 목적이다. 상기 각박은 AIA벡터 방향에서 정경사(netsteepening)을 가지며, 난시의 자오선에서 평편하다.
제로 난시는 계속해서 우리의 난시목표가 될 것이지만, 제로난시를 목표로 하는 것은 신기술에 의해 우리에게 제공된 정교함 때문에 더 이상 필요하거나 타당하지 않는 자발적인 한계(self-imposed limitation)이다. 어떠한 요구되는 수술후 난시는 예를들어 0.5D-0.75D 직난시처럼 얻어져도 된다. 계산된 AIA벡터를 이용함으로서, 의도된 각막 원환상(圓環狀)형태를 얻기위한 엑시머 레이저의 적절한 소프트웨어 프로그램은 필요한 수술에 중요한 해결의 열쇠가 될 수 있다.
비-제로 난시는 다양한 안경과 난시각막과의 불일치에 의한 불가피한 결과이다. 상기 각막 형태 또는 상기 굴절률이 난시 수술의 어떤 실시예에서 기록된 일차적인 결정요소인지에 대해 하나의 딜레마가 존재한다. 상기 방법은 어떻게 이 딜레마가 2차 표면에 대해 최소한의 바람직하지 않은 결과를 수술전에 평가함으로서 가장 잘 해결할 수 있는지, 불가피한 난시가 무엇을 나타낼지를 기록한다. 이것은 AIA벡터가 다른 표면에서 제로 난시를 얻기위해 적용될 경우 각각의 표면에 대해 난시결과가 어떠할지를 분석함으로서 행해질 수 있다. 그리고, 의사는 사용될 바람직한 AIA벡터(또는 계산된 두값간의 적절한 절충)를 선택할 수 있고, 따라서 비-제로 난시를 얻기위해 정해진 굴절표면은 광학적으로 그리고 생리학적으로 가장 바람직한 방향으로 변경된다. 의사는 직난시에 가장 가까운 2차 결과와 함께 90°자오선에 가장 가까운 최대 경사 굴절축을 나타내는 1차 치료를 수술전에 선별하는 것을 선택해도 된다. 비-제로 목표를 계산하고 명확하게 하지 않고서는 난시수술이 얼마나 성공적이었는지를 결정할 수 없다.
앵글에러를 정확하게 계산하는 능력은 이제 우리의 굴절수술 설비와 수술중 작동 현미경(microscope)를 통한 실시간 해부에 의해 정확하게 각막의 최대 경사 자오선을 지적하지 못하는 점간의 가장 불충분한 연계를 나타한다. 이를 달성함으로서 치료 파라미터를 측정하고 계산하는데에 있어 우리가 제시한 정밀도에 근접하기 위한 치료시에 정밀도를 부여할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 상기 방법은 이전에는 쓸모없었던 추가의 정보를 난시수술의사에게 제공하고, 수술을 수학적으로 정확하게 평가 가능하게 하며, 파라미터를 이용함으로서 다른 눈들간의 그리고 다른 기술들간의 비교를 할 수 있다. 또한, 이 파라미터들로서 의사는 수술후 난시의 바람직한 수준을 얻는 방법을 확인할 수 있다. 난시수술을 심도있게 그리고 정밀하게 분석함으로서만 우리는 수술을 향상시킬수 있을 것이다. 특정한 에러를 측정할 수 있으므로, 에러의 각요소들을 분리하여 교정하는 방법이 제공된다. 현재의 기술을 잘 이용할 수 있으므로 해서 우리는 보다 나은 제어 그리고 궁극적으로는 좀 더 정확한 수술을 할 수 있다.

Claims (21)

  1. 난시 분석장치에 있어서,
    수술전 난시를 결정하는 수단과;
    목표난시를 규정하는 수단과;
    목표난시와 수술전 난시간의 차이인 목표유도 난시벡터를 계산하고, 그리고 크기 및 방향면에서 수술과정의 방향을 제공하기 위해 상기 목표 유도 난시벡터로부터 각막의 상대적인 경사의 방향 및 크기를 계산하기 위한 처리수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리수단은 상기 목표유도 난시벡터를 엥글 에러 또는 크기에러에 따라 수정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 난시분석 장치.
  3. 난시 분석장치에 있어서,
    수술전 난시를 결정하는 수단과;
    목표난시를 규정하는 수단과;
    수술후에 얻어진 난시를 결정하는 수단과;
    벡터의 크기와 앵글을 얻기 위해 목표난시와 수술전 난시간의 차이인 목표유도 난시벡터, 결과난시와 수술전의 난시사이의 차이인 수술유도 난시 벡터 및 목표난시와 결과난시사이의 차인 벡터차를 계산하기 위한 처리수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  4. 난시분석장치에 있어서,
    0°내지 180°범위내에 난시의 크기 및 축을 포함하는 수술전 난시를 결정하는 수단과;
    0°내지 180°범위내에 존재하는 앵글인 축과 크기를 포함한 목표난시를 규정하는 처리수단과;
    수술후에 0°내지 180°범위내에 존재하는 앵글인 축과 크기를 가진 결과난시를 결정하는 처리수단과;
    축을 360°범위를 변경시키시 위해서 수술전 난시, 목표난시 및 결과난시 축의 앵글을 배가시키는 처리수단과;
    목표난시와 수술전 난시사이의 차인 목표유도 난시벡터, 결과난시와 수술전 난시간의 차인 수술유도 난시벡터 및 목표난시와 결과난시사이의 차이인 벡터차를 계산하는 처리수단과;
    앵글값을 0°내지 180°범위로 복귀시키기 위해 목표유도난시벡터, 수술유도난시벡터 및 벡터차의 앵글을 2등분하고, 벡터의 크기를 계산하여 난시벡터 크기값 및 벡터 앵글값을 제공하는 처리수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 벡터 앵글을 배가시키는 수단을 극좌표를 직각 좌표로 변환시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 수술전 난시를 결정하는 수단은 환자의 각막을 결정하거나 또는 환자의 안경처방에 관련한 정보를 이용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 처리수단은 수술유도난시벡터에 따라 목표유도난시벡터를 분할함으로써 조정계수를 결정하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 처리수단을 목표유도 난시벡터의 크기에 따라 분할된 벡터차의 크기인 성공률을 결정하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 처리수단을 목표난시와 결과난시간의 앵글차인 보정앵글을 결정하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  10. 제3항에 있어서, 상기 처리수단을 수술유도 난시벡터와 목표유도 난시벡터간의 크기차인 에러의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  11. 제3항에 있어서, 상기 처리수단을 수술유도 난시벡터와 목표유도 난시벡터간이 앵글차인 앵글에러를 계산하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  12. 제3항에 있어서, 상기 처리수단은 벡터차인 앵글과 벡터차의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  13. 제1항에 있어서, 처리수단을 목표유도 난시벡터가 다른 각막표면 또는 안경표면의 어느 하나에서 제로 난시를 달성하기 위해 이용될 경우, 각막 표면 또는 안경 표면에 대해 난시결과가 얼마인지를 결정하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  14. 제3항에 있어서, 처리수단은 목표유도난시벡터가 다른 각막표면 또는 안경표면에 제로난시를 달성하기 위해 이용될 경우, 각막표면 및 안경표면에 대해 난시결과를 결정하는 것을 특징으로 하는 난시분석장치.
  15. 상기 제3항 또는 제4항의 장치에 의해 난시를 분석하는 것을 특징으로 하는 난시치료장치.
  16. 제1항의 장치에 의해 난시를 분석하는 것을 특징으로 하는 난시치료장치.
  17. 환자의 각막에 수술을 행하는 수단과;
    상기 수술을 행하는 수단을 제어하는 제어수단과; 그리고
    목표난시와 환자의 수술전 난시간의 차이인 목표유도 난시벡터를 수신하고, 목표유도 난시벡터에 따라 상기 제어수단을 제어하기 위해 신호를 출력하는 처리수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 각막수술용 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 수술을 행하는 수단은 자외선 발광기 및 셔터장치로 이루어지고, 상기 제어수단은 셔터장치가 개방되는 기간, 셔터장치의 개폐속도 및 자외선 발광기의 강도를 제어하는 것을 특징으로 하는 각막수술용 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 처리수단은 처리수단이 목표유도 난시벡터를 계산할 수 있도록 환자의 수술전 난시와 목표난시에 관련한 데이타를 입력하는 입력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 각막수술용 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 장치는 벡터차의 앵글 및 크기를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 각막수술용 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 처리수단은 목표유도 난시벡터를 변경시키기 위하여 목표유도 난시벡터와 수술유도 난시벡터간의 각각의 앵글차 및 크기차인 앵글에러 및 크기에러를 추가로 수신하는 것을 특징으로 하는 각막수술용 장치.
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