KR100753461B1 - 균일한 광역 박리 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

일반적으로, 본 발명은 불균일 에너지 분포 프로필을 가진 레이저 빔(114)으로 환자의 눈(118)의 표적 영역에 레이저 빔을 조사하는 시력 교정 수술을 수행하는 방법 및 장치를 제공한다. 박리율이 빔 횡단면(34)에 걸쳐 국소적으로 변할 때, 에너지 분포 프로필은 엑시머 레이저 시스템의 각각의 레이저 펄스로 박리 깊이(20)에 영향을 주도록 조절된다.

Description

균일한 광역 박리 시스템 및 방법{UNIFORM LARGE AREA ABLATION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 시력 교정 수술을 수행하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 대체로 균일한 깊이로 안조직의 박리를 유발하도록 배열된 에너지 분포 프로필을 가진 레이저 빔을 제공하는 수술 방법 및 시스템에 관한 것이다.

현재, 자외선 및 적외선 레이저계 시스템 및 방법이 시력 결함을 교정하기 위해 각막에 대한 안과 수술에 사용되고 있다. 일반적으로, 광굴절 각막절제술(photorefractive keratectomy)로 불리우는 이러한 절차는 각막의 굴절력을 변경하기 위해 각막으로부터 지질 조직의 미시적 층을 제거하는 데 자외선 또는 적외선 레이저를 사용한다. 자외선 레이저 박리 절차에서, 방사선은 인접하는 아래의 조직에 열 손상을 야기시키지 않는 광분해 방법으로 각막 조직을 박리한다. 조사된 표면에서 분자는 잔류하는 기질을 가열하는 일 없이 보다 작은 휘발성 단편으로 부서진다. 박리 메카니즘은 광화학적, 즉 분자내 결합의 직접 절단이다. 박리술은 지질 조직을 제거하여 근시, 원시 및 난시를 교정하는 것과 같은 다양한 목적을 위해 각막의 외형이나 형태를 변경시킨다. 그러한 시스템과 방법은 본 명세서에서 참고 인용하는 하기 미국 특허 및 특허 출원에 개시되어 있다: 미국 특허 제4,665,913호(1987년 5월 19일, "Method for Ophthalmological Surgery"); 미국 특허 제4,669,466호(1987년 6월 2일, "Method and Apparatus for Analysis and Correction of Abnormal Refractive Errors of the Eye"); 미국 특허 제4,732,148호(1988년 3월 22일, "Method for Performing Ophthalmic Laser Surgery"); 미국 특허 제4,770,172호(1988년 9월 13일, "Method of Laser-Sculpture of the Optically Used Portion of the Cornea"); 미국 특허 제4,773,414호(1988년 9월 27일, "Method of Laser-Sculpture of the Optically Used Portion of the Cornea"); 미국 특허 출원 제109,812호(1987년 10월 16일 출원, "Laser Surgery Method and Apparatus"); 미국 특허 제5,163,934호(1992년 11월 17일, "Photorefractive Keratectomy"); 미국 특허 출원 제08/368,799호(1995년 1월 4일 출원, "Method and Apparatus for Temporal and Spatial Beam Integration"); 미국 특허 출원 제08/138,552호(1993년 10월 15일 출원, "Method and Apparatus for Combined Cylindrical and Spherical Eye Corrections"); 미국 특허 출원 제08/058,599호(1993년 5월 7일 출원, "Method and System for Laser Treatment of Refractive Errors Using Offset Imaging"); 및 미국 특허 출원 제09/303,810호(1999년 4월 30일, "Method and System for Ablating Surfaces with Partially Overlapping Craters Having Consistent Curvature"(대리인 번호 제18158-011400호).

굴절 수술은 각막 조직을 선택적으로 제거하는 데 레이저 박리술을 자주 사용할 수 있게 하며, 이로써 각막을 재절삭(resculpting)하여 근시, 원시, 난시 또 는 기타 굴절 결함을 감소시킨다. 일반적으로, 이 재절삭은 각막에 다양한 양의 레이저 에너지를 조사하는 것이다. 레이저는 종종 일련의 레이저 펄스를 포함하는 빔을 생성하며, 일반적으로, 레이저 시스템은 이러한 펄스의 크기, 형태 및/또는 위치를 변화시켜 소정의 재절삭을 수행한다.

레이저 안과 수술 시스템에 사용되는 레이저는 종종 레이저 빔의 횡단면을 측정할 때 가우스 에너지 분포 프로필(Gaussian energy distribution profile)을 가진 빔을 생성한다. 이러한 시스템은 종종 에너지 분포를 보다 균일한 프로필로 변경하는 광학 부재(경우에 따라서, 적분기라고도 함)를 포함한다. 불행히도, 본 발명과 관련된 연구는, 균일한 에너지 분포가 그 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 레이저 빔을 안조직을 제거하거나, 또는 절삭하는 데 사용하는 경우, 불균일한 박리 깊이가 형성된다는 것을 발견하였다. 첨부된 도 1을 참조하면, 균일한 에너지 분포 프로필을 가진 레이저 빔은 도면 번호(10)으로 표시되어 있으며, 생성된 불균일 박리 깊이는 도면 번호(20)으로 표시되어 있다. 이 불균일 박리 깊이는 재절삭 과정의 전체 정확도를 감소시키므로, 이러한 새로운 시스템의 이점을 제한한다.

상기에 비추어, 개선된 레이저 안과 수술용 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이 요망된다. 또한, 이러한 개선점이 레이저 시스템의 복잡성과 비용을 증가시키지 않고, 단순화된 이론적 박리 깊이 측정에 의존하기 보다는 박리술에서 실제 경험을 반영한 레이저 박리 알고리듬 또는 처치 프로토콜을 사용한다면 바람직할 것이다. 더욱이, 이러한 개선점이 전체 처치 시간을 연장하지 않고, 추가의 박리 단부 유발 표면 거칠기를 피하도록 소정의 재절삭을 수행하는 데 사용되는 개별적 인 박리술의 회수를 감소시킨다면 유리할 것이다.

발명의 개요

본 발명의 한 가지 양태에 따르면, 시력 교정 수술을 수행하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 환자의 눈의 각막 부위에 횡단면 영역을 가진 레이저 빔을 조사하는 단계; 및 상기 레이저 빔의 횡단면 영역이 환자의 눈의 각막 부위에 조사될 때, 대체로 균일한 박리 깊이가 유발되도록 불균일 에너지 분포 프로필을 가진 합성 레이저 빔(resultant laser beam)을 제공하기 위해서 레이저 빔의 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 에너지 분포 프로필을 조절하는 단계를 포함한다.

상기 조절 단계는 레이저 빔이 주변 저에너지 영역으로 둘러싸인 중심 배치된 고에너지 영역을 갖도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 방법은 레이저 빔의 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 대체로 가우스 에너지 분포 프로필을 가진 레이저 빔을 발생하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 조절 단계는 합성 에너지 분포 프로필을 제공하도록 가우스 프로필을 변경시킨다.

상기 조절 단계는 회절 광학체(diffractive optic)를 통해 레이저 빔을 조사하는 것을 포함한다.

상기 레이저 빔의 횡단면 영역은 형상이 원형일 수 있다.

본 발명의 방법은 대체로 회전 대칭적인 개구(generally rotationally symmetrical aperture)를 통해 레이저를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 대체로 회전 대칭적인 개구는 각막 부위 상에 홍채의 초점외 상을 형성하도록 각막 부위에서 제거된 거리에서 조영된 홍채 조리개에 의해 형성될 수 있다.

대안으로, 상기 대체로 회전 대칭적인 개구는 각막 부위 상에 조영된 홍채 조리개에 의해 형성될 수 있으며, 본 발명은 조영된 홍채 조리개를 회전시키는 단계를 포함한다.

상기 레이저 빔은 소정의 위치에서 일련의 펄스를 포함할 수 있으며, 본 발명의 방법은 레이저 빔 펄스 사이에 홍채 조리개를 각도 변위시키는 단계를 포함한다.

상기 합성 레이저 빔의 횡단면 영역은 눈의 전체 수술 부위를 가로지르는 상피층의 균일한 박리를 유발하도록 눈의 전체 수술 부위를 가로질러 연장하는 상피층의 부위에 상응할 수 있다.

본 발명의 방법은 전체 수술 부위를 가로질러 상피층을 균일하게 박리하도록 합성 레이저 빔을 사용한 다음, 상피층이 균일하게 박리된 후, 눈의 지질 표면의 일부 이상을 요구되는 형태로 절삭하도록 레이저 빔의 횡단면 영역의 부분을 선택적으로 마스킹하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 횡단면 영역과 상기 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 에너지 분포 프로필을 가진 레이저 빔을 발생하기 위한 레이저; 및 상기 레이저 빔에 배치되고, 레이저 빔의 횡단면 영역이 환자의 눈의 각막 영역에 조사될 때 대체로 균일한 박리 깊이를 형성하는 불균일 합성 에너지 분포 프로필을 가진 합성 레이저 빔을 제공하도록 레이저 빔의 에너지 분포 프로필을 조절하는 광학 부재를 포함하는 시력 교정 수술 시스템이 제공된다.

상기 합성 에너지 분포는 주변 저에너지 영역으로 둘러싸인 중심 배치된 고 에너지 영역을 가질 수 있다.

상기 레이저 빔은 그 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 대체로 가우스 에너지 분포 프로필을 가질 수 있다.

상기 광학 부재는 레이저 빔을 통과시켜 합성 레이저 빔을 형성하는 회절 광학체를 포함할 수 있다.

상기 합성 레이저 빔의 횡단면 영역은 형상이 원형일 수 있다.

시력 교정 수술 시스템은 대체로 회전 대칭적인 개구를 형성하는 배열을 더 포함할 수 있다.

시력 교정 수술 시스템은 환자의 눈에 초점외 홍채 상을 조사하는 조영 시스템을 더 포함할 수 있다.

상기 회전 대칭적인 개구는 조영된 홍채에 의해 형성될 수 있으며, 본 발명의 시스템은 레이저 빔의 축에 대해 조영된 홍채의 각 변위를 유발하기 위하여 조영된 홍채와 연관된 구동 배열을 더 포함한다.

상기 합성 레이저 빔의 횡단면 영역은 전체 수술 부위를 가로질러 상피층의 균일한 박리가 유발되도록 눈의 전체 수술 부위를 가로질러 연장하는 상피층의 영역에 상응할 수 있다.

본 발명의 시력 교정 수술 시스템은 상피층이 균일하게 박리된 후, 지질 표면을 절삭하도록 레이저 빔의 부분을 선택적으로 마스킹하기 위한 마스킹 배열을 더 포함할 수 있다.

이제, 본 발명을 첨부 도면을 참고로 예시하고자 한다.

도 1은 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 균일한 에너지 분포 프로필을 가진 레이저 빔과, 환자의 눈 상에 불균일한 깊이를 가진 합성 박리 영역의 개략 측면도이고,

도 2는 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 불균일한 에너지 분포 프로필을 가진 본 발명에 따른 레이저 빔과, 환자의 눈 상에 균일한 깊이를 가진 합성 박리 영역의 개략 측면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 시력 교정 수술 시스템을 도시하는 개략 다이아그램이고,

도 3a 및 도 3b는 레이저에 의해 발생되는 레이저 빔의 직각 횡단면에 대한 에너지 분포 프로필을 개략 설명하며,

도 3c는 회절 광학체와 렌즈를 포함하는 빔 에너지 조절기 배열을 도시하며,

도 4는 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 균일한 에너지 분포를 가지며, 전체 수술 부위를 가로질러 연장하는 상피층의 영역을 박리하는 데 사용되는 레이저 빔의 개략 측면도이고,

도 5는 상피층이 도 4의 레이저 빔에 의해 박리된 후, 합성 박리의 개략 측면도이며,

도 6은 초기 과잉 제거의 보정이 수행된 후, 도 5의 합성 박리의 개략 측면 도이고,

도 7 및 도 8은 본 발명의 원리에 따른 라식(LASIK) 재절삭 절차에서 불균일 레이저 빔을 사용하여 균일 박리를 형성하는 방법을 예시한다.

발명의 상세한 설명

도 1을 참조하면, 도면 번호(12)로 개략 표시한 균일한 에너지 분포 프로필을 가지며, 그 횡단면 영역(14)을 가로질러 연장하는 레이저 빔은 일반적으로 도면 번호(10)으로 표시되어 있다. 레이저 빔(10)은 시력 교정 수술 절차 중에 환자의 눈을 박리하는 데 사용되고 있다. 환자의 눈의 눈 표면의 일부는 도면 번호(22)로 표시되어 있다. 통상적으로, 레이저 빔(10)의 횡단면 영역(14)은 원형이다. 이러한 레이저 빔(10)이 교정 수술 절차의 과정에 사용되는 경우, 불균일 깊이의 박리 영역이 형성된다는 것을 발견하였다. 도면 번호(20)은 레이저(10)에 의해 환자의 눈에 형성된 불균일 깊이의 통상적인 박리 영역을 가리킨다. 특히, 박리 영역(20)의 깊이는 중심 영역에서 가장 얕고, 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역에서 가장 깊다. 박리의 불균일 깊이는 예시를 위해 도 1에서 과장되었음을 이해할 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 빔은 도면 번호(30)으로 총괄적으로 표시되어 있다. 레이저 빔(30)은 그 횡단면 영역(34)을 가로질러 연장하는 도면 번호(32)로 개략 표시된 불균일 에너지 분포 프로필을 가진다. 레이저 빔(30)의 횡단면 영역(34)은 대체로 원형이다. 횡단면 영역(34)을 가로지르는 에너지 분포는 중심 배치된 영역에서 더 높고, 외주의 주변 영역에서 더 낮다. 레이저 빔(30)의 에너지 분포 프로필은 안과 수술 절차의 과정 중에, 도면 번호(40)으로 표시된 균 일한 깊이의 안조직 상에 박리를 형성하도록 배열된다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 시력 교정 수술 시스템이 도면 번호(110)으로 총괄적으로 표시되어 있다. 본 발명의 시스템(110)은 레이저 빔(30)을 생성하도록 배열되어 있다.

본 발명의 시스템(110)은 레이저 빔 발생원(112)을 포함한다. 통상적으로, 이 발생원(112)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 통상적으로 빔(3A-3A)의 제1 횡단면을 가로질러 연장하는 가우스 에너지 분포 프로필(115)을 가진, 도면 번호(114)로 표시된 레이저 빔을 발생한다. 통상적으로, 레이저 빔(114)의 제2 횡단면(3B-3B)은 도 3b에 도시된 바와 같이 보다 균일한 에너지 분포 프로필(115X)를 가질 것이다.

적절한 박리성 레이저 빔원으로는 엑시머, 자유 전자 및 자외선을 발광하는 고형 상태 레이저와 펄스형 적외선 레이저가 있다. 적절한 에너지원은 대부분의 에너지가 약 1 um 깊이 이내로 조직에 흡수되도록 조직에 의해 강하게 흡수되는 에너지를 발광한다. 적절한 엑시머 레이저의 예로는 파장이 193 nm인 자외선을 발광하는 불화아르곤 엑시머 레이저가 있다. 적절한 고형 상태 레이저의 예로는 기본 파장이 1064 nm인 이트륨 알루미늄 가닛(YAG)으로부터 제5 하모니에 의해 발생되는 파장이 213 nm인 자외선 에너지를 생성하는 레이저가 있다. 적절한 적외선 레이저의 예로는 파장이 2.9 미크론인 광 에너지를 생성하는 에르븀 YAG 레이저가 있다. 다음 특허는 적절한 박리성 에너지원을 기술하며, 이들 특허의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다: 미국 특허 제5,782,822(Telfair) 및 미국 특허 제5,520,679호(Lin).

본 발명의 시스템(110)은 도면 번호(116)으로 총괄적으로 표시된 조절기 배열을 더 포함한다. 조절기 배열(116)은 레이저 빔(114)의 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 가우스 에너지 분포 프로필을 조절하여 통상적으로, 합성 레이저 빔(30)의 횡단면 영역을 도면 번호(118)로 표시된 환자의 눈의 각막 영역을 박리하는 데 사용할 때 대체로 균일한 박리 깊이를 유발하도록 배열된 불균일 에너지 분포 프로필을 가지며, 레이저 빔(30)인 합성 레이저 빔을 제공한다.

도 2를 참고로 언급한 바와 같이, 레이저 빔(30)은 주변의 저에너지 밀도(density 또는 intensity) 영역에 의해 둘러싸인 중심 배치된 고에너지 밀도 영역을 가진 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 에너지 분포 프로필을 갖도록 조절된다. 통상적으로, 조절기 배열(116)은 광학 부재의 형태이다. 레이저 빔(114)이 가우스 에너지 분포를 가진 경우, 통상적으로 광학 부재는 중심 배치된 에너지 밀도를 감소시키고, 주변의 에너지 밀도를 증가시키도록 가우스 에너지 분포 프로필을 조절하는 회절 광학체의 형태이다.

예시적인 조절기 배열(116)은 도 3c에 보다 상세하게 예시한다. 레이저 빔(114)은 종종 초기에 실질적으로 직각인 횡단면 빔(114a)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 빔(114a)의 제1 횡단면을 따른 강도는 대체로 균일한 반면에, 더 짧은 직각 횡단면을 따른 강도는 실질적으로 가우스이다. 빔(114a)은 투명 부분(318)을 포함하는 대체로 편평한 몸체(316)를 가진 회절 부재(312)로 향하며, 상기 투명 부분은 레이저 빔을 수용하여 회절 변형시킨다. 회절 부재(312)로부터 나온 회절 빔(114b)은 회절된 빔을 수렴하는 포지티브 또는 수렴 렌즈(322)를 통해 빔 축을 따라 이동한다. 수렴된 빔(114c)은 다시 빔 축을 계속 따라서 소정의 에너지 분포(32)와 횡단면 영역(34)을 산출한다.

예시적인 구체예에서, 투명 부분(318)은 전체 직각 빔(114a)을 수용하는 크기가 대체로 직사각형인 형상을 가진다. 직사각형이 아닌 빔에 대해서는, 대안으로 투명 부분(318)이 원형, 사각형 또는 적절한 기타 형태일 수 있다. 회절 부재(312)의 투명 부분(318)은 투명 매체에 에칭된 회절 패턴을 가진다. 투명 매체는 유리형 실리카 재료일 수 있다. 투명 매체는 빔(114)을 실질적으로 흡수하거나 반사하지 않는 것이 바람직하다. 예시적인 투명 매체로는 용융 실리카, 석영, 불화마그네슘, 불화칼슘, 불화리튬, 사파이어 등이 있다.

투명 매체(318) 상의 회절 패턴은 가우스 레이저 빔을, 빔의 횡단면 영역을 가로질러 불균일한 상태로 있지만, 각막 조직을 균일한 박리 깊이로 박리하는 조절된 에너지 분포로 변형시키도록 형성된다. 소정의 에너지 분포의 계산은 균일한 에너지 분포에 의해 수행하였을 때의 박리에 대해 박리 깊이를 측정하고, 균일한 박리 깊이를 제공하도록 국소 박리율에 따라서 에너지 분포를 국소 조정함으로써 수행할 수 있다.

수렴 빔(114c)의 횡단면 형상은 원형, 직사각형 등일 수 있다. 레이저 안과 수술의 경우, 원형 횡단면 영역이 종종 바람직하다.

회절 패턴의 형상은 레이저에 의해 발생되는 빔(114a)의 형태, 공간 강도 분포 및 파장에 크게 의존한다. 회절 패턴은 선, 점 등과 같은 다수의 적당히 공간 에칭된 영역을 포함할 수 있다. 약 193 nm 부근의 더 짧은 파장을 가진 엑시머 레 이저의 경우, 회절 패턴 내 에칭된 영역의 간격은 작고 정확한 것이 바람직하며, 투명 부분(118)의 재료의 건식 에칭과 같은 공지된 에칭 기술을 사용하여 형성될 수 있다.

균일한 에너지 분포를 제공하도록 공간적 및/또는 일시적 집적화를 위한 예시적인 관련 회절 광학 부재는 1998년 1월 29일 출원된 대응 미국 특허 출원 제09/015,841호(그 전체가 본 명세서에서 참고로 포함됨)에 보다 상세하게 기재되어 있다. 대안의 빔 에너지 조절 부재(116)는 렌즈, 프리즘, 에너지 흡수 재료, 예컨대 중합체, 유체 또는 겔 등을 포함하는 시스템을 포함할 수 있다. 실질적으로 균일한 에너지 분포를 제공하도록 공간적 집적화를 위한 예시적인 2원 광학체로는 미국 노스 캐롤라이나주 샬롯에 소재하는 디지탈 옵틱스 코포레이션에서 디자인한 것이 있지만, 회절 광학체 설계 분야에 숙련된 다른 회사도 유사한 등급물을 제조할 수 있다. 그러한 등급물은, 예를 들면 수렴 렌즈(322), 회절 부재(312) 간의 분리 및 회절 부재(312) 등의 회절 패턴 변화에 의한 공간 집적화 평면을 변화시킴으로써 본 발명의 균일한 박리 깊이를 생성하도록 변형될 수 있다. 소정의 에너지 분포 프로필을 제공하는 대안의 빔 에너지 조절기 배열도 그 전체 개시 내용이 본 명세서에서 참고로 포함하는, 1999년 4월 30일 출원된 대응 미국 특허 제09/303,810호에 보다 상세하게 기재된 구조와 유사할 수도 있다. 또 다른 대안의 빔 에너지 분포 조절 부재는, 또한 그 전체 개시 내용이 본 명세서에서 참고로 포함되는 미국 특허 제5,610,733호에 기재된 구조와 유사한 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 시스템(110)은 도면 번호(121)에서 회전 대칭적인 개구를 형성하는 배열(120)을 더 포함한다. 회전 대칭적인 개구(121)는 조영된 홍채로 형성된다. 그 다음, 조영 홍채와 관련된 구동 배열(122)은 조영 홍채를 구동하여 레이저 처치의 축(130)에 대해 배치하도록 제공된다. 구동 배열(122)은 조영 홍채를 구동하여 레이저 빔(30)의 펄스 간에 연속 방식으로 배치함으로써 눈에 대한 수술 절차 중에 비대칭 불규칙성이 형성되는 것을 억제하도록 배열한다. 시스템(110)은 눈(118) 근방에서 개구(121)의 상을 형성하는 조영 렌즈(124)를 더 포함할 수 있다.

대신에, 회전 대칭적인 개구(121)는 초점외 홍채 상을 환자의 눈에 조사하는 조영 시스템에 의해 형성될 수 있다. 한 가지 적용 분야에서, 시력 교정 수술 시스템(110)은 환자의 눈의 전체 수술 부위를 가로질러 연장하는 상피층의 영역을 균일하게 박리하는 데 사용하는 것이 유리할 수 있다.

횡단면 영역을 가로질러 연장하는 균일한 에너지 분포의 레이저 빔이 수술 부위를 가로질러 연장하는 노출 영역의 박리에 사용되는 경우, 주변부가 과도하게 제거되어, 통상적으로 지질 조직이 과도하게 제거되는 경우가 종종 생긴다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 도면 번호(210)에서 발생된 레이저 빔이 개구(212)를 통과하여 박리성 방사선(214)의 단일 빔이 각막(C) 내 지질층(S) 위에 배치된 상피층(E)에 조사되는 경우, 중심선(CL)에서 층의 전체 두께를 제거하기에 충분한 시간 동안 상피층(E)을 노출시키면, 도 5에 도시된 바와 같이, 주변 영역(P) 내 각막 물질이 과도하게 제거된다는 것을 발견하였다. 알 수 있는 바와 같이, 상피층(E)은 주변 영역(P)에서 완전히 제거되었다. 또한, 주변 영역(P) 내 지질층(S)의 일부도 제거되었다. 교정 처치 전에 노출된 지질 표면의 그러한 재성 형은 후속 처치에 악영향을 미칠 수 있다. 지질 표면의 초기의 의도하지 않은 재성형이, 예를 들면 후속 레이저 처치의 디옵터를 증가(편평화)시킴으로써 상쇄될 수 있는 반면에, 지질 물질의 조합된 초기 제거와 초기 제거의 후속 보정으로 인하여 도 6에 도시된 바와 같이, 오목부 또는 웰(W)이 지질 층에 형성된다. 그러한 결과가 임상적으로 충분한 것으로 발견되지 않지만, 소정의 각막 재성형을 수행하는 데 필요한 양보다 더 지질 물질을 제거하는 것은 바람직하지 않다.

본 발명의 레이저 빔(30)에 의하여, 상피층을 보다 균일하게 제거할 수 있다. 이것은 전술한 바와 같이, 전체 수술 부위를 가로질러 연장하는 상피층의 영역에 조사할 때, 지질 조직의 과도한 주변부의 제거없이 지질이 드러나도록 상피층을 불균일하게 박리하는 합성 레이저 빔을 제공하도록 레이저 빔의 횡단면 영역을 가로지르는 에너지 분포 프로필을 조절함으로써 달성된다.

상피층을 이와 같이 제거한 후, 동일한 레이저 빔을 사용하여 공지 방법에 따라서 레이저 빔(30)의 일부를 선택적으로 마스킹함으로써 지질층을 절삭할 수 있다. 통상적으로, 이것은 다양한 직경의 빔을 생성하도록 빔의 환상 주변 영역을 선택적으로 마스킹함으로서 달성할 수 있다. 레이저 빔의 증강된 에너지 중심 영역은 직경을 감소시키는 제어 방식으로 전체 박리 깊이의 증가를 초래할 수 있다. 통상적으로, 이것은 예를 들면, 광굴절 각막 절제 박리술 중에 더 작은 박리 직경에서 비교적 더 낮은 레이저 빔 펄스를 제공하는 시스템(110)의 박리 펄스 조사 알고리듬을 사용함으로써 보상될 수 있다. 그러한 경우, 통상적으로 시스템(110)은 프로세서를 통해 제어되며, 알고리듬은 레이저 빔 펄스의 수와 눈으로 조사되는 빔의 직경 간의 적절한 작동 관계를 얻도록 프로세서에 프로그래밍되어 소정의 박리 깊이를 수행한다.

불균일 레이저 빔에 의해 제공되는 균일한 박리 깊이는 계내 레이저 각막곡률성형술(LASIK), 광굴절 각막 절제술(PRK), 광요법 각막 절제술(PTK) 등을 비롯한 다양한 레이저 안치료를 향상시킬 수 있다. LASIK 절차는 도 7 및 도 8에 개략 도시되어 있으며, 일반적으로, 미세각막절개도로 각막(C)을 절개하고, 각막 조직의 조직판(F)을 배치하여 지질을 노출시키는 것을 수반한다. 전술한 바와 같이, 불균일 에너지 분포(32)를 가진 레이저 빔(30)(종종 1 이상의 펄스를 포함함)은 레이저 빔의 횡단면 영역을 가로질러 지질 조직 내에 균일 깊이의 박리(40)를 형성한다. 노출된 지질 표면에 대한 빔(30)의 크기, 형태 및/또는 위치를 변화시킴으로써, 각막의 융통성있는 재절삭을 수행할 수 있다. 조직판(F)을 재위치시킬 경우, 조직판은 처치된 표면에 재부착되어, 조합된 총 박리가 치료된 눈의 굴절 특성을 변경하여 시력을 개선시킨다.

본 발명을 전체 수술 부위에 걸쳐 균일한 박리를 특별히 참고하여 설명하였지만, 균일한 깊이로의 박리에 해당하는 불균일 에너지 프로필을 갖도록 레이저 빔을 조절하는 동일한 원리를, 수술 부위에 걸쳐 레이저 빔을 연속적으로 스캐닝하는 단계를 수반하는 재절삭 절차에 통상적으로 사용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러한 경우, 수술 부위의 국소화 부위는 전체 부위를 재절삭하도록 소정의 순서에 따라 처치된다. 따라서, 균일한 박리 깊이에 해당하는 불균일 에너지 분포 프로필을 갖도록 레이저 빔을 조절하는 것도 수술 부위의 단지 일부에 해당하는 레이저 빔 직경에 적용할 수 있다.

본 발명을 바람직한 구체예로 상세하게 도시하고 설명하였지만, 당업자라면 형태와 상세의 다양한 변형이 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 사상과 범주에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (21)

1. 횡단면 영역과 이 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 에너지 분포 프로필을 가진 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저; 및

   상기 레이저 빔 중에 배치되고 회절 광학체를 포함하는 광학 부재로서, 상기 회절 광학체는 레이저 빔의 에너지 분포 프로필을 조절하여 표적 위치에 인접하여 불균일 합성 에너지 분포 프로필을 갖는 합성 레이저 빔을 제공하도록 배열되고, 상기 불균일 프로필은 제1 에너지 밀도(density 또는 intensity)를 갖는 중심 영역 및 제2 에너지 밀도를 갖는 주변 영역을 포함하며, 상기 제2 에너지 밀도는 제1 에너지 밀도보다 충분히 낮아 합성 레이저 빔이 표적 위치에 배치된 환자 눈의 각막 영역에 조사될 때 불균일 프로필이 불균일 레이저 빔의 횡단면 영역을 가로질러 균일한 박리 깊이를 생성할 정도로 균일한 박리 에너지에 의해 유도된 주변 과다박리를 보상하는 것인 광학 부재

   를 포함하는 시력 교정 수술용 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전 대칭적인 개구를 형성하는 배열을 더 포함하는 시력 교정 수술용 장치.
3. 제2항에 있어서, 환자의 눈에 초점외 홍채 상을 조사하는 조영 시스템을 더 포함하는 시력 교정 수술용 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 회전 대칭적인 개구는 조영 홍채에 의해 형성되고, 상기 시스템은 레이저 빔의 축에 대해 조영 홍채의 각 변위를 유발하기 위하여 조영 홍채와 연관된 구동 배열을 더 포함하는 것인 시력 교정 수술용 장치.
5. 일련의 레이저 펄스를 포함하는 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저로서, 상기 펄스는 횡단면 영역과 이 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 에너지 분포 프로필을 갖는 것인 레이저; 및

   상기 레이저 빔 중에 배치되고, 레이저 빔이 통과하는 회절 광학체를 포함하는 광학 부재로서, 상기 회절 광학체는 각 레이저 빔 펄스의 에너지 분포 프로필을 조절하여 불균일 합성 에너지 분포 프로필을 갖는 합성 레이저 빔 펄스를 제공하고, 상기 불균일 프로필은 제1 에너지 밀도를 갖는 중심 영역 및 제2 에너지 밀도를 갖는 주변 영역을 포함하며, 상기 회절 광학체는 제1 에너지 밀도보다 충분히 더 낮은 제2 에너지 밀도를 유발하여 합성 불균일 레이저 빔의 각 펄스가 환자 눈의 각막 영역에 조사될 때 균일한 에너지에 의해 유도된 주변 과다박리를 보상하고 균일한 박리 깊이를 생성하는 것인 광학 부재

   를 포함하는 시력 교정 수술용 장치.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 레이저 빔은 그 횡단면 영역을 가로질러 연장하는 가우스 에너지 분포 프로필을 갖는 것인 시력 교정 수술용 장치.
7. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 합성 레이저 빔의 횡단면 영역은 형상이 원형인 것인 시력 교정 수술용 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 회전 대칭적인 개구를 형성하는 배열을 더 포함하는 시력 교정 수술용 장치.
9. 제8항에 있어서, 환자 눈에 초점외 홍채 조리개 상을 조사하는 조영 시스템 더 포함하는 시력 교정 수술용 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 회전 대칭적인 개구는 조영 홍채 조리개에 의해 형성되고, 상기 시스템은 레이저 빔의 축에 대해 조영 홍채 조리개의 각 변위를 유발하기 위한 조영 홍채 조리개와 연관된 구동 배열을 더 포함하는 것인 시력 교정 수술용 장치.
11. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 합성 레이저 빔의 횡단면 영역은 눈의 전체 수술 부위를 가로질러 상피층의 균일한 박리를 유발시키기 위해서 눈의 전체 수술 부위를 가로질러 연장하는 상피층의 영역에 상응하는 것인 시력 교정 수술용 장치.
12. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상피층을 균일하게 박리한 후, 레이저 빔의 부분을 선택적으로 마스킹하여 지질 표면을 절삭하기 위한 마스킹 배열을 더 포함하는 시력 교정 수술용 장치.
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