KR101073754B1 - 안구의 데이터를 얻고, 안구를 정렬하고 추적하기 위한시스템 및 방법 - Google Patents

안구의 데이터를 얻고, 안구를 정렬하고 추적하기 위한시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

안구의 진단 및/또는 치료를 수행하기 위한 안구용 유닛에 대하여 환자의 안구를 정렬하고 그리고/또는 추적하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 시스템은 미리 얻어진 안구의 홍채 코드를 제공하기 위한 수단과, 검사중인 안구의 홍채 코드를 얻기 위한 홍채 인식 유닛과, 미리 얻어진 홍채 코드와 당해 홍채 코드를 비교하여 비교 결과를 제공하기 위한 비교기로 구성된다. 안구용 유닛은 상기 비교 결과가 인식 결정 수준보다 클 때, 안구의 상기 진단 및/또는 치료를 수행한다.
Figure R1020057019203
안구, 진단, 안구용 유닛, 홍채 코드, 홍채 인식, 비교기

Description

안구의 데이터를 얻고, 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ACQUIRING DATA AND ALIGNING AND TRACKING OF AN EYE}
본 발명은 대체로 안구의 진단 및 치료 분야에 관한 것이고, 특히 환자의 안구 데이터를 얻고, 진단 및 치료중에 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
WO 01/78584 A2에는 안구의 기록 및 난시 정렬 제어 시스템 및 방법이 개시된다. 안구 교정 수술을 위한 배향 시스템은 소정의 안구 형상을 사용하여 환자 안구의 제1 화상 맵핑(mapping)을 수행하는 카메라와, 형상의 에지 위치를 결정하기 위해 제1 화상 맵을 처리하기 위한 소프트웨어를 포함한다. 제2 화상 맵핑은 다른 위치의 환자에 대하여 수행된다. 제2 화상 맵은 형상의 위치를 정하기 위해 처리된다. 다르게는, 펜이 안구에 두 개의 정렬 표시를 하기 위해 사용된다. 안구는 다른 위치의 환자에 대하여 상이 만들어져서, 화상이 표시된다. 소프트웨어는 두 개의 정렬 표시와 정렬되도록 이동가능한 그래픽 십자선을 안구 화상 위에 중첩시킨다. 두 가지 경우에, 소프트웨어는 외과 수술이 제2 위치의 환자 안구에 수행되기 위해 교정 처방에 적용되도록 배향 변화도 계산한다.
US 2002/00973378 A1에는 동공 측정을 위한 장치 및 방법과 굴절 교정 장치가 기술되어 있다. 동공 측정 장치는 눈알의 화상을 얻기 위한 비디오 카메라를 포함한다. 이는 동공 위치 및 비틀림을 계산하기 위한 처리 유닛과, 계산된 위치 및 비틀림각을 출력하기 위한 표시 유닛을 더 포함한다. 결과는 굴절 레이저 수술중에 자동 조정을 위해서 사용될 수 있다. 더욱 구체적으로, 중심 위치 산술 장치는 동공의 기준 위치와 비교되는 동공의 중심 위치를 결정한다. 또한, 비틀림각 산술 장치는 필터링 및 극 좌표/직교 변환된 화상 데이터를 수신한다. 이러한 장치에서, 수신된 화상 데이터는 미리 저장된 안구의 화상 데이터와 상호 관련된다. 소정의 회전각으로 회전축 주위로 저장된 화상 데이터를 회전시킴으로써 상관값이 복수의 회전각 각각에 대하여 상호 상관 함수를 사용하여 계산된다. 상관값이 최대값이 되는 회전각의 값이 비틀림각으로서 계산된다.
WO 02/064031 A2는 안구의 진단 및 치료를 위한 다차원 안구 추적 및 위치 측정 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 화상 장치로부터 얻어진 화상은 특히 동공, 홍채 구조, 홍채/각막윤부(limbus) 경계부, 혈관, 적용된 표지/표시, 조명의 반사, 각막의 LASIK 피부판(flap) 경계부, 각막 상의 레이저 적용 표식과 같은 안구의 자연적 또는 인공적인 경계표(landmark)의 위치 결정에 의해 안구의 수평, 수직 및 비틀림 위치가 측정되도록 처리된다. 동공 크기 독립 추적은 동공 확장 또는 다른 요인들에 의해 유도되는 동공 중심의 임의의 오프셋을 주기적으로 보정함으로써 달성된다. 보정은 수술 동안 각막에 대하여 안정적이라고 공지된, 예를 들어 각막윤부 경계부와 같은 기준점의 평행 추적에 의해 실현된다. 비틀림 안구 추적은 안구에 적어도 두 개의 별개인 경계표 기록에 의해 수행된다. 초기 단계에서, 기준 화상이 얻어져서 기록을 위해 적절한 경계표를 결정하기 위해 분석되 어, 이러한 기준점들은 동공 중심에 대한 그들의 위치와 함께 화상 형판으로서 저장된다. 추적 단계에서, 기준점 각각의 형판은 교차-상관 기술에 의해 주입 화상에서 검색된다. 기준 화상과 현 화상 사이의 비틀림은 기준 형판 및 대응 형판의 회전 매트릭스에 대한 최적의 최소 제곱 근사법에 의해 계산된다.
본 발명의 기본적인 목적은 안구 데이터를 얻기 위한 방법 및 시스템과, 각막에 대한 표시가 필요 없으며 더 정확하고 빠르고 추가의 안전 특징을 제공하는 안구의 진단 또는 치료를 수행하기 위한 안구용 유닛에 대하여 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구의 범위의 특징들로 해결된다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 환자의 안구 데이터를 얻기 위해 마련된 시스템 및 방법은 안구 진단 데이터를 얻기 위한 진단 유닛과, 안구의 홍채 코드를 얻기 위한 홍채 인식 유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 안구의 진단 및/또는 치료를 수행하기 위한 안구용 유닛에 대하여 환자의 안구를 정렬하고 그리고/또는 추적하기 위한 시스템 및 방법이 마련되고, 상기 시스템은 미리 얻어진 안구의 홍채 코드를 제공하기 위한 수단과, 검사중인 안구의 홍채 코드를 얻기 위한 홍채 인식 유닛과, 미리 얻어진 홍채 코드와 당해 홍채 코드를 비교하여 비교 결과를 제공하기 위한 비교기를 포함하고, 상기 안구용 유닛은 상기 비교 결과가 인식 결정 수준보다 클 때, 안구의 상기 진단 및/또는 치료를 수행한다.
본 발명의 제1 및 제2 태양에 따른 시스템과 방법에 사용되기에 특히 적절한 홍채 인식 유닛은 안구 화상을 얻기 위한 화상 픽업 유닛과, 안구 화상의 복수의 위치에서의 홍채 정보를 결정하기 위한 화상 처리 유닛과, 안구 화상의 복수의 위치에서의 홍채 정보의 결정에 기초하여 홍채 코드를 생성하기 위한 생성 유닛을 포함한다.
기본적으로, 본 발명은 특히 굴절 레이저 치료를 위해 안구의 진단 또는 치료용의 두 가지 방식으로 사용되는 사람 안구의 홍채 인식을 수행하는 능력을 갖는다. 특히 굴절 레이저 치료에서, 본 발명은 레이저 절제 패턴의 정렬을 위해 환자 안구의 안구비틀림(cyctorsions) 및 동공 중심 이동을 추적하기 위해 사용되는 홍채의 제1 "지문"을 제공한다. 본 발명은 환자가 똑바로 앉아 있는 경우에 자이웨이브 수차계(Zywave aberrometer)와 같은 진단 유닛을 사용한 진단 측정과 환자가 위로 향하게 누워있을 때 수행되는 레이저 치료 사이에서 발생되는 안구 회전을 보상하는데 특히 적절하다. 본 발명은 동공이 확장된 경우의 자이웨이브 수차계에 의한 진단 측정과 동공이 비확장된 경우의 레이저 치료 사이에서의 동공 중심 이동을 추가로 보상한다. 위치 설정 인자 모두는 맞춤 치료의 임상 결과에 현저한 영향을 주는 것으로 평가된다. 본 발명은 특히, 예를 들어 좌측 안구에 대하여 우측 안구로서 환자를 치료하는 오진단에 대한 가능성이 제거될 수 있도록 홍채 인식 특징이 임의의 진단 데이터에 추가되는 것과 같은 추가의 안전 특징을 제공한다.
또한, 본 발명은 전체 보상 시스템의 총 반응 시간이 현저하게 향상될 수 있도록 통상적인 120Hz 내지 240Hz 또는 360Hz까지 증가된 표본 추출률로 작동되는 안구 추적 카메라를 사용함으로써 정확하고, 빠르고, 믿을 수 있는 안구 정렬 및/ 또는 추적을 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 안구의 정렬/추적은 모든 가능한 차원에서, 특히 X-축, Y-축, 회전 방향을 따라 수행될 수 있고 그리고 Z-축에 대하여, 즉 높이 방향으로 수행될 수 있다.
본 발명의 기술, 특히 홍채 인식 특징은 모든 개별 환자에 대한 특정 홍채 정보가 "환자 진단 칩 카드"에 저장되어야 하는 전체 안과 분야에 사용될 수 있다. 환자가 안과 장비로 검사되거나 또는 치료될 때마다, 시스템에서 본 발명에 따른 홍채 인식 유닛으로 홍채 구조를 분석함으로써 사람을 식별하여 환자와 관련된 모든 정보를 전송하거나 저장하는데 홍채 코드가 사용될 수 있다.
본 발명은 종래 기술에 비하여 다음의 장점들을 제공한다. 각막에 대한 표시가 필요없다. 산출된 홍채 분석에 의해 더 정확한 안구비틀림 인식이 가능하다. 본 발명은 더 빠른 수술 절차를 가능하게 한다. 본 발명은 홍채 인식으로 인한 추가 안전을 제공한다.
본 발명은 양호한 예들 및 첨부된 도면을 참조하여 더 자세하게 기술될 것이다.
도1은 본 발명의 제1 양호한 실시예의 개략도이다.
도2는 본 발명의 제2 양호한 실시예의 개략도이다.
환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템의 양호한 실시예가 도1에 도시된다. 개략도에 도시된 바와 같이 이러한 시스템은 안구(10)의 화상을 얻기 위한 화상 픽업 유닛(12)으로서 카메라를 기본적으로 포함한다. 이들 화상은 안구 화상의 복수 의 위치에서 홍채의 구조를 결정하기 위한 화상 처리 유닛(14)에 의해 처리된다. 생성 유닛(18)은 화상 처리 유닛(14)으로부터 처리된 데이터를 수신하여 입력/출력 장치(20)에 제공되는 홍채 코드를 생성한다. 시스템은 화상 픽업 유닛(12)으로부터 화상을 수신하는 진단 유닛(18)을 더 포함한다. 진단 유닛으로서 자이웨이브 수차계가 안구의 진단 측정용으로 사용될 수 있다. 본 양호한 실시예에서, 입력/출력 장치는 환자의 칩 카드(22)를 판독하고 기록하기 위해서 마련된다.
이하에는 본 시스템의 작동이 하나의 특정한 예를 참조하여 기술된다. 진단 측정을 수행하기 위해 자이웨이브 수차계가 사용된다. 처음에, 예를 들면 다섯 개의 화상이 카메라(12)의 전방에 똑바로 앉아있는 환자의 비확장된 안구에 대하여 얻어진다. 진단 측정을 위해 다섯 개의 화상 중 세 개가 평균 파면(wavefront)을 계산하기 위해 얻어질 수 있다. 홍채 인식을 위해 이들 다섯 개의 화상 중 하나가 다음의 기준 중 하나 또는 둘에 따라서 선택될 수 있다. 화상 및/또는 가장 큰 크기의 개방 안구 화상을 얻는 것이 될 때, 안구의 움직임이 없다. 화상들 또는 화상 각각에 대한 두 개의 반사진(half-picture)을 연속적으로 얻는 화상 픽업 유닛으로서 적외선 영역에서 양호하게 작동하는 비디오 카메라를 사용하는 것이 가능하다. 연속적인 화상 또는 화상 각각의 두 개의 반사진을 비교함으로써 임의의 안구 움직임이 있었는지 여부가 결정될 수 있다. 또한, 화상은 화상에 존재하는 홍채 영역의 비교에 따라 선택될 수 있다. 진단되어야 하는 안구는 각막윤부의 에지가 인지되도록 그리고 홍채의 전체 또는 적어도 다수의 부분이 인지되도록 가능한 한 크게 확장되어 있는 것이 양호하다. 양호한 실시예에 따르면, 홍채의 적어도 50% 가 화상에 존재하여야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 화상 처리 유닛은 복수의 위치, 양호하게는 홍채의 대략 1,000 내지 대략 10,000개의 위치로, 더 양호하게는 홍채의 대략 2,000 내지 6,000개의 위치로 홍채의 구조를 결정하며, 양호한 실시예에서는 홍채의 대략 4000개의 위치로 홍채의 구조를 결정한다. 이들 위치 각각에서 적어도 두 개의 화소, 양호하게는 적어도 두 그룹의 화소가 비교된다. 구체적으로, 본 예에서 화소의 그레이값은 0과 127 사이에 있을 수 있다. 화소 각각의 그레이값 또는 화소 그룹의 그레이값 각각의 평균이 비교된다. 예를 들면, 두 개의 근접한 화소 또는 두 개의 근접한 화소 그룹이 그들의 그레이값에 대하여 비교되는 경우, 특정 위치에서 좌측 화소의 그레이값이 우측 화소의 그레이값보다 높을 수 있다. 이러한 비교의 결과는 이진값 "O"으로서 주어질 수 있다. 한편, 특정 위치에 대한 우측 화소의 그레이값이 좌측 화소의 그레이값보다 더 진한 경우 비교 결과는 "1"이 될 것이다. 양호한 실시예에서, 이하의 비교는 홍채의 하나의 선택된 위치에서 이루어진다. 임의의 위치에서, 선택된 위치 주의의 내부링에 존재하는 화소, 내부링을 둘러싼 중간링에 존재하는 화소 및 중간링을 둘러싼 외부링에 존재하는 화소가 이러한 비교를 위해 검사된다. 또한, 0-0점이 선택된 위치에 대응하는 직교 좌표 시스템에 기초하여 X-축 위아래의 화소 및 Y-축의 좌우측의 화소가 비교될 수 있다. 구체적으로, 내부링 내 화소의 평균 그레이값이 제1 이진값을 얻기 위해 중간링의 화소의 평균 그레이값과 비교될 수 있다. 그 후, 내부링의 화소의 평균 그레이값이 제2 이진값을 얻기 위해 외부링의 화소의 평균 그레이값과 비교될 수 있다. 그 후, 내 부링 내 화소의 평균 그레이값이 제3 이진값을 얻기 위해 중간 및 외부링의 화소의 평균 그레이값과 비교될 수 있다. 또한, 내부 및 중간링에 존재하는 화소의 평균 그레이값이 제4 이진값을 얻기 위해 외부링에 존재하는 화소의 평균 그레이값과 비교될 수 있다. 또한, X-축 위의 화소의 평균 그레이값이 X-축 아래의 화소의 평균 그레이값에 비교된다. 마찬가지로, Y-축 우측의 화소의 평균 그레이값이 Y-축 좌측의 화소의 평균 그레이값에 비교된다. 따라서, 총 여섯 개의 이진값이 선택된 위치의 각각에서 결정된다. 개별 위치 각각에 대한 이들 여섯 개의 이진값은 다음의 형식 "110011", "111001", "100011" 등을 가질 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 홍채 상의 위치는 임의의 패턴으로 배열된다. 이상적인 경우에 안구의 동공은 원형이고 홍채의 중심에 위치된다. 또한, 홍채/각막윤부 경계부는 원형이고 그 중심은 동공의 중심과 동일하다. 따라서, 이러한 이상적인 경우에 홍채/동공 경계부의 임의의 지점으로부터 시작되는 홍채/각막윤부 경계부의 대응 지점까지의 반경선 길이는 항상 동일하다. 이러한 이상적인 경우에 패턴의 예는 각을 이루어 이격된 복수의 반경선에 배열된 복수의 위치를 가질 수 있고, 홍채/동공 경계부와 홍채/각막윤부 경계부 사이의 반경선 각각에서의 이격된 위치가 선택된다. 따라서, 이들 위치는 홍채의 영역 내의 다수의 원형링에 위치될 수 있다. 반경선 사이의 각거리는 양호하게는 동일하다. 원형링 사이의 거리는 반경선 상의 위치가 등거리가 되도록 양호하게는 동일하다.
안구의 이상적인 경우에 대한 이러한 기준 패턴은 홍채/동공 경계부가 비원형이고 홍채/각막윤부 경계부가 비원형이며, 홍채/동공의 경계부가 홍채/각막윤부 의 경계부로부터 벗어나 있는 실제 안구의 임의의 분석에 대한 기초를 형성할 것이다. 이러한 실제 안구에 있어서 기준 패턴은 복수의 위치에서 홍채 구조가 홍채의 크기에 상관없이 특히 안구가 확장되었는지 또는 비확장되었는지에 관계없이 비교되는 방식으로 정해질 것이다. 양호하게는, 패턴의 스케일링은 홍채/동공 경계부의 임의의 지점과 홍채/각막윤부 경계부의 대응 지점 사이의 거리 정보에 기초하여 수행된다.
특히, 작은 동공 및 넓은 홍채 영역을 갖는 비확장된 안구에 있어서, 검사대상인 이러한 범위는 링 구조를 가질 수 있다. 한편, 확장된 안구에 있어서는, 동공이 크고 홍채의 영역은 이에 대응하여 작다. 각막윤부의 링은 항상 동일하다. 이러한 분석에서, 동공의 중심이 비확장된 안구 및 확장된 안구에 대하여 다를 수 있다는 것이 고려되어야 한다. 따라서, 패턴의 임의의 위치 주위의 복수의 검사 위치 및 영역의 형태는 확장된 안구와 비확장된 안구에 대하여 다르기 때문에, 즉 원형링이 타원형링에 대응할 수 있다.
양호하게는, 스케일링은 선택된 위치 각각에 대하여 개별적으로 실행된다. 이러한 원칙에 따라, 확장된 안구에 대한 동공의 외부 에지 상의 지점과 각막윤부의 에지 상의 대응 지점을 연결하는 선의 길이와 비확장된 안구에 대한 길이의 관계가 스케일링 계수로서 얻어진다. 예에 따라서, 홍채/동공 경계부의 중심 및 홍채/각막윤부 경계부의 중심으로부터 당겨진 두 개의 화살표는 평행하고, 홍채/동공 경계부 및 홍채/각막윤부 경계부와 교차하는 지점은 상기 선에 의해 연결된다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 구조는 홍채 구조의 균일성을 결정하기 위해 908 개의 위치에서 분석된다. 추가의 980 개의 위치가 그레이값의 변화 정도를 결정하기 위해 사용된다. 두 가지 분석 모두는 그레이값의 차이와 관련된 또 다른 주파수 변화에 대하여 반복된다. 따라서, 총 3,920 개의 위치가 분석된다.
화상 처리 유닛(14)은 상기 패턴에 배열된 상기 위치를 분석함으로써 화상 데이터를 제공한다. 화상 데이터는 생성 유닛(16)에 제공된다. 생성 유닛(16)은 검사중인 안구에 대하여 얻어진 위치 데이터를 참조하여 홍채 코드를 제공한다. 전술된 시스템의 디지털 홍채 코드는 3,920 워드를 가지며, 각각은 여섯 개의 이진값, 예를 들면 "110011", "111001", "100011" 등을 갖는다. 이러한 디지털 홍채 코드는 임의의 사람의 임의의 안구에 대하여 유일하고 사람의 식별을 위해 사용될 수 있다. 디지털 홍채 코드는 적어도 하나의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이러한 매트릭스는 홍채의 복수의 위치를 선택하기 위해서 사용되는 패턴과 관계될 수 있다.
도1의 시스템에서, 자이웨이브 수차계(18)의 진단 데이터 및 디지털 홍채 코드는 입력/출력 장치(20)에 제공된다. 양호한 실시예에서 기준 위치 데이터와 함께 이들 데이터는 환자용 칩 카드에 저장된다. 데이터는 환자 각각의 안구에 대한 나중의 진단 또는 치료에 사용될 수 있다.
도2는 레이저(32), 제어 수단(34) 및 스캐닝 수단(36)을 포함하는 본 발명의 제2 양호한 실시예의 개략도를 도시한다. 이는 화상 픽업 유닛(12), 화상 처리 유닛(14), 화상 생성 유닛(16) 및 입력/출력 장치(22)를 더 포함한다. 게다가, 제2 화상 픽업 유닛이 마련된다. 화상 픽업 유닛(12, 13)은 후술되는 바와 같이 Z-축 방향으로 추적하는 방식으로 소정의 각도로 배열된다.
도2에 도시된 실시예는 본 발명이 안구의 진단 및/또는 치료를 수행하기 위한 임의의 형태의 안구용 유닛과 사용되는 단지 예일 뿐이다.
안구에 대한 임의의 진단 또는 치료의 처음에, 홍채 코드는 도1에 도시된 실시예에 관하여 기술된 바와 동일한 방식으로 생성된다. 디지털 홍채 코드는 저장 수단에 저장된 미리 얻어진 홍채 코드와 디지털 홍채 코드를 비교하는 상기 제어 수단(34)의 일부인 비교기에 제공된다. 도시된 예에서, 미리 얻어진 홍채 코드는 입력/출력 장치(22)에 의해 칩 카드(24)로부터 로드된다. 상관 처리에 기초하여, 당해 홍채 코드와 미리 얻어진 홍채 코드가 비교된다. 비교 결과에 기초하여, 검사중인 안구가 미리 진단된 안구와 동일한지 여부가 결정된다. 동일한 경우에, 본 발명에 따른 시스템은 안구에 대한 후속하는 진단 및/또는 치료를 수행하지만, 그렇지 않은 경우에는 이에 대응하는 정보가 출력되고 그리고/또는 임의의 진단 및/또는 치료는 수행되지 않을 것이다.
현 디지털 홍채 코드와 미리 얻어진 디지털 홍채 코드가 비교될 때, 홍채 코드 모두는 다수의 상대 회전 위치에 대하여 비교되어야 한다. 양호한 실시예에서, 당해 홍채 코드 또는 진단 위치에서 얻어진 홍채 코드 중 하나는 디지털 홍채 코드가 양호하게는 +/- 14°의 회전 범위 내의 가능한 회전 위치 각각에 대하여 얻어질 수 있도록 변경 유닛에 의해 재계산된다. 전체적으로, 세 개의 회전 위치가 단위 각도당 재계산되는 경우, 28°의 계산 범위에 기초하여 84 개의 회전 위치가 있을 수 있다. 즉, 진단 위치에서 얻어진 디지털 홍채 코드를 나타내는 하나의 단일 매 트릭스는 당해 홍채 코드에 기초하여 계산된 84 개의 각각의 매트릭스와 비교될 수 있다. 실제로, 한 사람의 안구에 대하여 얻어진 화상에 대응하는 84 개의 회전 위치에 대한 84 개의 다른 매트릭스는 진단 위치에서 얻어진 매트릭스와 비교되는 84 개의 다른 사람의 안구로서 간주될 수 있다. 결정 유닛은 소정의 상대 회전 범위에 걸쳐 변경되는 상기 당해 홍채 코드와 상기 미리 얻어진 홍채 코드 사이의 가장 높은 상관 관계를 결정한다.
본 발명에 따르면, 잘못된 정합 가능성이 얻어지고, 여기서 모든 이진값의 적어도 62%가 현 매트릭스에서 미리 얻어진 매트릭스, 즉 진단 위치에서의 디지털 홍채 코드에 대응하는 매트릭스 및 시스템에 미리 저장된 임의의 매트릭스에서 서로 대응된다.
회전 정렬
진단 데이터 및/또는 대응하는 치료 데이터의 회전 정렬은 홍채 인식 유닛의 특징에 기초하여 수행된다. 검사중인 안구로부터 얻어진 현 디지털 홍채 코드와 미리 얻어진 홍채 코드가 비교될 때, 상관 처리가 다수의 다른 회전 위치에 대하여 수행된다. 현 디지털 홍채 코드와 회전된 홍채 코드 사이의 최적의 정합 결과가 진단 위치에서의 안구와 관련된 치료 위치에서의 안구 회전 편차를 결정하기 위해 얻어진다. 회전 편차에 대한 이러한 값은 안구용 유닛의 회전 정렬을 위해 사용된다. 즉, 진단 데이터 및/또는 각각의 치료 데이터는 안구의 현위치에 관련된다.
치료 위치에서, 사람은 대체로 치료 레이저 아래 침대 위에 누워있다. 이러한 경우에, 안구는 사람이 앉아 있는 위치에 대하여 회전 변위된다. 그러므로, 자 이웨이브 수차계의 파면 정보로부터 얻어진 임의의 절제 패턴은 상기 회전 변위에 대응하여 정렬될 필요가 있다. 또한, X-Y 이동은 대체로 치료 위치에서 동공의 크기에 따라 존재하게 된다. 그러므로, 절제 패턴 위치의 전위 보정 및 회전 보정이 수행된다. 따라서, 칩 카드(24)로부터 얻어진 데이터는 안구의 디지털 홍채 코드, X-Y 이동 및 회전 위치 정보를 포함한다. 이는 자이웨이브 수차계의 파면 정보를 더 포함한다. 굴절 수술을 수행하기 위한 레이저 시스템에서 대응하는 치료 패턴이 계산된다. 이러한 치료 패턴은 각막에 적용되어야 하며, 즉 엑시머(excimer) 레이저(32)의 레이저 비임이 스캐닝 수단(36)을 갖는 제어 수단(34)의 제어를 받아 보정된 안구의 위치에 안내된다. 치료중에 환자 안구의 임의의 움직임을 적용하도록 X-Y 추적기(38)가 사용된다. 이러한 X-Y 추적기는 제2 카메라(13)로부터 화상을 수신한다. 양호한 실시예에서, 제2 카메라(13)는 제1 카메라(12)보다 빠르지만, 제1 카메라(12)는 더 높은 해상도를 갖는다.
X-Y 안구 추적에 의해 굴절 수술중에 적용되는 절제 패턴은 임의의 범위 내의 안구의 임의의 이동을 따라간다. 안구가 이러한 범위 밖으로 움직이는 경우, 레이저 치료는 자동으로 중단된다.
소정의 각도로 정렬된 두 개의 화상 픽업 유닛(12, 13)의 존재는 Z-축 방향, 즉 높이 방향으로의 안구 추적 특징을 제공한다. 화상 픽업 유닛 모두는 제1 화상 픽업 유닛(12)으로부터 얻어진 화상 및 제2 화상 픽업 유닛(13)으로부터 얻어진 화상이 치료되는 안구의 임의의 높이 위치에서 단지 정합되도록 정렬된다. 이러한 특징은 치료중에 Z-축을 따른 안구의 높이 위치를 관찰할 수 있게 한다. 또한, 외 과 의사는 치료를 개시하기 전에 환자를 조정하기 위해서 종래의 수단을 사용할 수 있다. 이러한 종래의 시스템은 두 개의 레이저 비임, 즉 시스템의 Z-축의 임의의 지점에서 교차하는 레드 레이저 비임 및 그린 레이저 비임을 포함한다. 이러한 실시예는 제1 및 제2 화상 픽업 유닛에 의해 얻어진 두 개의 화상의 정합을 연속적으로 점검함으로써, 환자가 머리를 움직여 안구가 더 이상 보정된 높이 위치에 없는 경우 즉시 치료가 자동으로 중단되는 장점을 제공한다.
본 발명은 본 명세서에 기술된 임의의 개별 특징에서 알 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예는 본 명세서에 기술된 개별 특징들의 조합 또는 개별 특징들의 조합 그룹에 기초한다. 본 발명의 범주는 본 명세서에 기술된 양호한 실시예로 제한되지 않는다.

Claims (37)

  1. 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템이며,
    안구의 진단 데이터를 얻기 위한 진단 유닛과,
    안구 화상을 얻기 위한 화상 픽업 유닛, 및 복수의 위치에서 또는 상기 복수의 위치 근방에서 두 개 이상의 개별 화소의 그레이값을 비교함으로써 안구의 홍채 코드를 얻기 위한 비교 수단을 더 포함하는 홍채 인식 유닛을 포함하는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 안구의 동공 중심의 좌표를 결정하기 위한 처리 수단을 더 포함하는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진단 데이터, 홍채 코드, 안구의 동공 중심 중 하나 이상은 통상의 좌표 시스템과 관련되는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진단 데이터, 홍채 코드, 동공이 확장되지 않았을 때의 동공 중심의 좌표 및 동공이 확장되었을 때의 동공 중심의 좌표, 환자 및 각각의 안구를 나타내는 데이터, 데이터의 취득에 관한 데이터 중 두 개 이상을 저장하기 위한 저장 수단을 더 포함하는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진단 유닛은 똑바로 앉아있는 환자의 안구의 진단 데이터를 양호하게 얻는 수차계를 포함하는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화상 픽업 유닛은 적외선 영역에서 작동하는 비디오 카메라인, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 저장 수단은 데이터 운반체의 데이터를 판독하고 기록하기 위한 수단을 포함하는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 시스템.
  8. 안구의 진단 및 치료 중 하나 또는 둘 모두를 수행하기 위한 안구용 유닛에 대하여 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템이며,
    환자 안구의 미리 얻어진 홍채 코드를 제공하기 위한 수단과,
    안구 화상을 얻기 위한 화상 픽업 유닛, 및 검사중인 안구의 복수의 위치에서 또는 상기 복수의 위치 근방에서 두 개 이상의 개별 화소의 그레이값을 비교함으로써 홍채 코드를 당해 홍채 코드로서 얻기 위한 비교 수단을 더 포함하는 홍채 인식 유닛과,
    당해 홍채 코드와 미리 얻어진 홍채 코드를 비교하여 비교 결과를 제공하기 위한 비교기를 포함하며,
    상기 안구용 유닛은 상기 비교 결과가 인식 결정 수준보다 클 때 안구의 상기 진단 및 치료 중 하나 또는 둘 모두를 수행하는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 비교기는,
    제1 회전 위치에 관련된 상기 당해 홍채 코드와 제2 회전 위치에 관련된 상기 미리 얻어진 홍채 코드 사이를 상관시키기 위한 수단과,
    제1 회전 위치와 제2 회전 위치 사이의 상대 위치가 변화되도록 당해 홍채 코드 및 미리 얻어진 홍채 코드 중 하나 또는 둘 모두를 변경하기 위한 변경 유닛과,
    소정의 상대 회전 범위에 걸쳐 변경되는 상기 당해 홍채 코드와 상기 미리 얻어진 홍채 코드 사이의 가장 높은 상관 관계를 결정하기 위한 결정 유닛을 포함하는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 검사중인 안구는 당해 홍채 코드와 미리 얻어진 홍채 코드 사이의 가장 높은 상관 관계에 대응하는 상기 회전 이동에 의해 안구용 유닛에 정렬되는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 검사중인 안구의 동공 중심 좌표를 결정하기 위한 처리 수단을 더 포함하며,
    동공 중심의 당해 좌표는 안구용 유닛에 대하여 안구를 정렬하고 추적하기 위해 사용되는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 안구용 유닛은 안구의 굴절 결함 보정을 위해 엑시머 레이저를 포함하는 굴절 수술 장치를 포함하는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 굴절 수술 시스템은 상기 안구에 대하여 미리 얻어진 진단 데이터에 기초하여 굴절 결함 보정을 수행하는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 홍채 인식 유닛에 안구 화상을 제공하기 위한 높은 해상도를 갖는 제1 화상 픽업 유닛과,
    양호하게는 안구용 유닛에 대하여 안구를 추적하기 위해 사용되는 화상들을 제공하기 위해 양호하게는 상기 제1 화상 픽업 유닛보다 고속인 제2 화상 픽업 유닛을 포함하는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화상 픽업 유닛은 안구를 찍은 각각의 화상들이 검사중인 안구의 소정의 높이 위치에서 정합되도록 서로 소정의 각도로 정렬되는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 화상 픽업 유닛의 상기 화상들 사이의 정합이 검출될 때 상기 안구용 유닛에 의해 안구의 진단 및 치료 중 하나 또는 둘 모두를 수행하기 위한 제어 수단을 더 포함하는, 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템.
  17. 안구의 진단 및 치료 중 하나 또는 둘 모두를 수행하기 위한 안구용 유닛에 대하여 환자의 안구를 정렬하고 추적하기 위한 시스템에 사용하기 위한 홍채 인식 유닛이며,
    상기 유닛은,
    안구 화상을 얻기 위한 화상 픽업 유닛과,
    안구 화상의 복수의 위치에서 홍채 정보를 결정하기 위한 화상 처리 유닛과,
    상기 복수의 위치에서 또는 상기 복수의 위치 근방에서 두 개 이상의 개별 화소의 그레이값을 비교함으로써 안구 화상의 상기 복수의 위치에서의 상기 홍채 정보에 기초하여 홍채 코드를 생성하기 위한 비교 수단을 더 포함하는 생성 유닛을 포함하는, 홍채 인식 유닛.
  18. 제17항에 있어서, 홍채/동공 경계부 및 홍채/각막윤부 경계부 중 하나 또는 둘 모두를 결정하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 화상 처리 유닛은 홍채/각막윤부 경계부에 대한 홍채/동공 경계부의 상대 위치에 기초하여 복수의 위치를 결정하는, 홍채 인식 유닛.
  19. 제18항에 있어서, 상기 홍채/각막윤부 경계부에 대한 상기 홍채/동공 경계부의 상기 상대 위치는 홍채/각막윤부 경계부 중심점에 대한 홍채/동공 경계부 중심점의 편차 및 홍채/동공 경계부의 특정 지점으로부터 시작되어 홍채/각막윤부 경계부의 대응 지점에서 끝나는 반경선의 길이 중 하나 또는 둘 모두에 기초하여 계산되는, 홍채 인식 유닛.
  20. 제17항에 있어서, 상기 화상 처리 유닛은 상기 복수의 위치의 각 위치에서 또는 상기 복수의 위치의 각 위치 근방에서 두 개 이상의 개별 화소의 그레이값을 비교하기 위한 비교 수단을 포함하는, 홍채 인식 유닛.
  21. 제18항에 있어서, 상기 비교 수단은 특정 위치를 둘러싼 내부링, 상기 내부링을 둘러싼 중간링, 상기 중간링을 둘러싼 외부링, 상기 특정 위치를 통과하는 수평축 위아래 영역, 상기 특정 위치를 통과하는 수직축의 좌측 및 우측의 영역 중 하나 이상에 존재하는 화소의 그레이값을 비교하는, 홍채 인식 유닛.
  22. 제21항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 영역들 중 하나 내의 화소의 평균 그레이값과 근방 영역 내의 화소의 평균 그레이값을 비교하고, 각각의 평균값의 차이가 한계값 보다 큰지 또는 작은지의 여부에 기초하여 각각의 비교에 대한 이진수의 결과를 제공하는, 홍채 인식 유닛.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생성 유닛은 이진값 세트, 양호하게는 특정 위치 각각에 대한 여섯 개의 이진값으로서 비교 결과를 수신하고, 화상 처리 유닛에서 사용되는 상대 위치에 대응하는 소정의 순서로 상기 이진 값 세트를 정렬함으로써 상기 홍채 코드를 제공하는, 홍채 인식 유닛.
  24. 제23항에 있어서, 홍채 코드는 하나 이상의 매트릭스 형태로 상기 이진값 세트들을 포함하는, 홍채 인식 유닛.
  25. 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 방법이며,
    안구의 진단 데이터를 얻는 단계와, 안구의 화상을 얻는 단계와, 복수의 위치에서 또는 상기 복수의 위치 근방에서 두 개 이상의 개별 화소의 그레이값을 비교함으로써 홍채 코드를 얻는 단계를 포함하는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 방법.
  26. 안구의 진단 및 치료 중 하나 또는 둘 모두를 수행하기 위한 안구용 유닛에 대하여 환자의 안구를 정렬 및 추적 중 하나 또는 둘 모두를 하기 위한 방법이며,
    환자 안구의 미리 얻어진 홍채 코드를 제공하는 단계와,
    안구 화상을 얻고, 검사중인 안구의 복수의 위치에서 또는 상기 복수의 위치 근방에서 두 개 이상의 개별 화소의 그레이값을 비교함으로써 홍채 코드를 당해 홍채 코드로서 얻는 단계와,
    당해 홍채 코드와 미리 얻어진 홍채 코드를 비교하고, 비교 결과를 제공하는 단계와,
    상기 비교 결과가 인식 결정 수준보다 클 때 안구의 상기 진단 및 치료 중 하나 또는 둘 모두를 수행하는 단계를 포함하는, 환자의 안구를 정렬 및 추적 중 하나 또는 둘 모두를 하기 위한 방법.
  27. 홍채 인식 방법이며,
    안구 화상을 얻는 단계와,
    안구 화상의 복수의 위치에서 홍채 정보를 결정하는 단계와,
    상기 복수의 위치에서 또는 상기 복수의 위치 근방에서 두 개 이상의 개별 화소의 그레이값을 비교함으로써 안구 화상의 상기 복수의 위치에서의 상기 홍채 정보에 기초하여 홍채 코드를 생성하는 단계를 포함하는, 홍채 인식 방법.
  28. 제25항에 있어서, 안구의 동공 중심의 좌표를 결정하는 단계와, 진단 데이터, 홍채 코드 및 동공 중심을 통상의 좌표 시스템과 관련시키는 단계를 더 포함하는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 방법.
  29. 제25항에 있어서, 진단 데이터, 홍채 코드, 동공이 확장되지 않았을 때의 동공 중심의 좌표 및 동공이 확장되었을 때의 동공 중심의 좌표, 환자 및 각각의 안구를 나타내는 데이터, 데이터의 취득에 관한 데이터 중 두 개 이상을 저장하는 단계를 더 포함하는, 환자의 안구 데이터를 얻기 위한 방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 당해 홍채 코드와 상기 미리 얻어진 홍채 코드의 비교는, 당해 홍채 코드를 제1 회전 위치에 관련시키고 미리 얻어진 홍채 코드를 제2 회전 위치에 관련시키는 단계와,
    제1 회전 위치와 제2 회전 위치 사이의 상대 위치가 변화되도록 당해 홍채 코드 및 미리 얻어진 홍채 코드 중 하나 또는 둘 모두를 변경시키는 단계와,
    소정의 상대 회전 범위에 걸쳐 변경되는 상기 당해 홍채 코드와 상기 미리 얻어진 홍채 코드 사이의 가장 높은 상관 관계를 결정하는 단계를 포함하는, 환자의 안구를 정렬 및 추적 중 하나 또는 둘 모두를 하기 위한 방법.
  31. 제30항에 있어서, 당해 홍채 코드와 미리 얻어진 홍채 코드 사이의 가장 높은 상관 관계에 대응하는 상기 회전 이동에 의해 안구용 유닛에 안구를 정렬시키는 단계를 더 포함하는, 환자의 안구를 정렬 및 추적 중 하나 또는 둘 모두를 하기 위한 방법.
  32. 제27항에 있어서, 홍채/동공 경계부와 홍채/각막윤부 경계부를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    복수의 위치는 홍채/각막윤부 경계부에 대한 홍채/동공 경계부의 상대 위치에 기초하여 결정되는, 홍채 인식 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 홍채/각막윤부 경계부에 대한 상기 홍채/동공 경계부의 상대 위치는 홍채/각막윤부 경계부 중심점에 대한 홍채/동공 경계부 중심점의 편차 및 홍채/동공 경계부의 특정 지점으로부터 시작되어 홍채/각막윤부 경계부의 대응 지점에서 끝나는 반경선의 길이 중 하나 또는 둘 모두에 기초하여 계산되는, 홍채 인식 방법.
  34. 제33항에 있어서, 비교된 화소의 그레이값은 특정 위치를 둘러싼 내부링, 상기 내부링을 둘러싼 중간링, 상기 중간링을 둘러싼 외부링, 상기 특정 위치를 통과하는 수평축 위아래 영역, 상기 특정 위치를 통과하는 수직축의 좌측 및 우측의 영역 중 하나 이상으로부터 선택되는, 홍채 인식 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 영역들 중 하나 내의 화소의 평균 그레이값은 근방 영역 내의 화소의 평균 그레이값과 비교되고, 각각의 평균값의 차이가 한계값보다 큰지 또는 작은지의 여부에 기초하여 각각의 비교에 대한 이진수의 결과가 제공되는, 홍채 인식 방법.
  36. 제35항에 있어서, 이진값 세트로서 비교 결과를 수신하는 단계와, 화상 처리 유닛에서 사용되는 상대 위치에 대응하는 소정의 순서로 상기 이진 값 세트를 정렬함으로써 상기 홍채 코드를 생성하는 단계를 포함하는, 홍채 인식 방법.
  37. 제36항에 있어서, 여섯 개의 이진값이 특정 위치 각각에 대해 수신되는, 홍채 인식 방법.
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