KR101107482B1 - 눈 정렬 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

바람직하게는 광학 제거식 굴절 교정 수술을 위해 의도된 안과 레이저 시스템 내에서, 바람직하게는 각막 두께 측정을 위한 광결합 단층촬영 장비인 구성요소 장치는 OCT 프로브 비임의 제1 및 제2 푸르키니에 반사광이 검출되거나 또는 반사 신호가 OCT 측정을 가능하게 하기에 충분히 강하지 않을 때 측정을 한다. 시스템의 치료 레이저의 비임 축은 OCT 프로브 비임과 상호 정렬된다. OCT 프로브 비임의 제1 및 제2 푸르키니에 반사광이 검출될 때, 신호는 OCT 장비에 의해 생성되고 아이트랙커 작동을 결합시키도록 시스템의 아이트랙커 구성요소로 보내진다. 이는 아이트랙커의 객관적이고 자동적인 결합과, 치료 축 또는 진단 비임 축에 대한 환자 광학 축의 정렬을 허용한다.

눈 정렬, 굴절 교정 수술, OCT, 프로브 비임, 푸르키니에 반사광, 아이트랙커, 안과 레이저 시스템

Description

눈 정렬 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR EYE ALIGNMENT}

본 발명은 일반적으로 굴절 교정 수술 분야에 관한 것으로, 특히 눈 정렬 및 아이트랙커(eyetracker) 결합을 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.

전형적으로 수술이 수행될 때마다 극도의 정확도가 요구된다. 불수의적으로 이동되는 인체의 일부에 수술이 수행될 때 이러한 요건이 강조된다. 본 발명의 바람직한 분야에서, 예컨대 라식(LASIK)으로서 알려진 통상적인 시술 또는 PRK 또는 라섹(LASEK) 등의 유사한 시술로 환자의 눈에 굴절 교정 수술이 수행된다. 이들 경우 모두에서, 시력 장애의 보정을 위해 각막 표면에 새로운 형상을 제공하도록 노출된 각막 표면의 체적 부분을 광학식으로 제거하기 위해 전형적으로 193 nm의 파장을 갖는 레이저 비임이 사용된다.

일반적으로, 환자 눈을 정렬하는 것이 문제이다. 눈은 작은 진폭으로 신속하고 불수의적인 이동을 하는 단속적 운동(saccade)이 된다. 사람은 수술 동안에 시선을 수의적으로 이동할 수 있고, 또한 눈 위치의 안정성은 환자의 맥박 및 다른 생리학적 인자에 의해 영향을 받는다. 또한, 레이저 굴절 교정 수술을 위한 눈의 정렬에 대한 적절한 기준 축이 무엇인지에 대한 논의가 있다. 예컨대 어떤 의사들은 동공 중심을 식별하는 것을 선호하지만, 동공 중심 위치는 동공 크기에 의존한다. 어떤 의사들은 치료 시스템에서 눈을 정렬하도록 눈의 푸르키니에(Purkinje) 축을 사용한다. 푸르키니에 축이 각막으로부터의 조명 레이저 비임의 몇몇 반사광의 중첩부를 갖는 특징으로 하기 때문에, 이는 문제가 될 수 있다. 정렬 축의 더욱 상세한 설명을 위해, 관심있는 독자는 전체가 완전히 허용된 정도로 참조로서 본 명세서에 포함된 우오자토(Uozato)와 가이톤(Guyton)의 미국 안과학 저널, 103, 1987년 3월호 264 내지 275페이지를 참조하라.

굴절 장애의 보정을 위한 전형적인 레이저 안과 시스템에서, 수술 동안 눈의 움직임을 추적하고, 추적이 유지될 수 없을 때 치료 레이저 비임의 이송을 중단하도록 시스템의 아이트랙커 구성요소가 이용된다. 다양한 아이트랙커 기술이 상업적으로 이용 가능하지만, 그 자체로는 이하에 설명된 본 발명에 적절하지는 않다. 그러나, 눈에서 요구되는 기준 지점에 로킹될 때 아이트랙커를 결합하는 것이 필요하다. 종종, 의사는 적절하게 정렬된 것으로 "보일" 때 수동으로 아이트랙커를 결합시킬 것이다. 이러한 주관적인 기술은 만족스러운 시력 교정에 대한 다른 장애 및 중심에서 벗어난 제거를 야기할 수 있는 에러의 경향이 있다. 따라서, 발명자는 특히 성공적인 레이저 안과 수술에 적용됨에 따라 눈 정렬시 더 많은 신뢰성과 정확도에 대한 요구를 인식하였다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 비임 축을 따라 비임을 출력하는 치료 레이저와 아이트랙커를 포함하는 안과 수술 시스템은 치료 비임 축과 상호 정렬되고 동심인 광학 축을 갖는 프로브 비임을 방출하며, 제1 및 제2 푸르키니에 반사광이 상호 정렬되고 동심일 때 프로브 비임의 제1 푸르키니에 반사광과 프로브 비임의 제2 푸르키니에 반사광의 검출시에 신호를 방출하는 협동 구성요소를 포함한다. 그 다음, 신호는 아이트랙커의 작동을 트리거하는데 사용된다.

다른 실시예에서, 안과 시술 동안에 환자 눈의 움직임을 모니터링하는 아이트랙커 시스템은 구성요소가 환자 눈으로부터 프로브 비임의 제1 푸르키니에 반사광과 제2 푸르키니에 반사광의 동심의 상호 정렬을 검출할 때, 각막으로부터의 프로브 비임의 적어도 2개의 상이한 반사광을 적절하게 검출함으로써 기능하는 협동 가능한 별도의 진단 구성요소에 의해 방출된 신호의 수신시에 자동으로 결합될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 환자 눈의 광학 축을 안과 치료 장치의 치료 축 및/또는 안과 진단 장치의 진단 축과 정렬하기 위한 방법에 관한 것으로, 치료 축 및/또는 진단 축과 상호 정렬되고 동심인 전파 축을 갖는 프로브 비임을 눈 상에 유도하는 단계와, 프로브 비임의 제1 푸르키니에 반사광을 검출하는 단계와, 프로브 비임의 제2 푸르키니에 반사광을 검출하는 단계와, 눈으로부터 제1 및 제2 푸르키니에 반사광의 동심 상호 정렬을 검출할 때 환자의 광학 축과 치료 축 및/또는 진단 축의 정렬을 달성하는 단계를 포함한다. 본 실시예의 일 태양에서, 다른 단계는 제1 및 제2 푸르키니에 반사광의 동심 상호 정렬의 검출시에 신호를 생성하는 것을 포함한다. 다른 태양에서, 방법은 안과 치료 장치 및/또는 안과 진단 장치와 협동 가능하게 결합된 아이트랙커 장비를 결합시키도록 신호를 사용하는 것을 포함한다.

다른 실시예는 환자 눈의 시력 장애를 측정 및/또는 보정하기 위한 안과 시스템에 관한 것으로, 시력 장애를 측정하기 위한 진단 구성요소 또는 바람직하게는 시력 장애를 보정하기 위한 치료 구성요소와, 시력 장애의 측정 및/또는 보정에 대해 눈의 움직임을 모니터링하기 위해 진단 구성요소 및/또는 치료 구성요소와 협동 가능하게 결합된 아이트랙킹 구성요소를 포함하며, 환자 눈의 광학 축이 진단 구성요소 및/또는 치료 구성요소의 비임 축과 정렬될 때 아이트랙킹 구성요소를 결합시키기 위한 방법은 진단 구성요소 및/또는 치료 구성요소의 비임 축과 상호 정렬되고 동심인 광학 축을 갖는 눈 내에 프로브 비임을 방출하는 시스템과 협동 가능하게 결합된 장비 구성요소를 제공하는 단계와, 제1 및 제2 푸르키니에 반사광이 상호 정렬되고 동심일 때 프로브 비임의 제1 푸르키니에 반사광과 프로브 비임의 제2 푸르키니에 반사광을 검출하는 단계와, 검출시에 아이트랙킹 구성요소의 작동을 트리거하는데 사용되는 신호를 생성하는 단계에 의해 달성된다.

상기 실시예 모두에서, 광결합 단층촬영법(OCT) 장비는 프로브 비임을 생성하고 푸르키니에 반사광을 검출하며 아이트랙커를 트리거하기 위한 신호를 생성하기 위한 바람직한 구성요소 및 수단이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적은 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 용이하게 명백해질 것이다. 그러나, 본 명세서의 설명 및 도면과 첨부된 청구의 범위를 기초로 하여 본 발명의 기술사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 본 분야의 당업자에게 명백할 것이기 때문에, 상세한 설명 및 구체적인 예는 본 발명의 바람직한 실시예를 지시하면서 단지 예시만을 위해 주어진다는 것을 이해하여야 한다.

도1은 눈의 단면의 개략도이다.

도2는 본 발명에 따른 시스템 실시예의 개략도이다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리거 신호의 그래프이다.

본 발명은 굴절 시력 교정 수술 시스템의 진단 또는 치료 구성요소, 예컨대 엑시머 레이저의 비임 축에 환자 눈의 광학 축을 객관적으로 정렬하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 이러한 시스템 내의 아이트랙커의 자동 결합 또는 트리거에 관한 것이다. 본 발명은 도1에 도시된 바와 같이 환자 눈으로부터의 제1 및 제2 푸르키니에 반사광의 상호 정렬의 검출을 기초로 한다. 도1에서, 전면 각막 표면(12), 후면 각막 표면(14), 전면 수정체 표면(16), 후면 수정체 표면(18) 및 (예시의 목적으로 곧은 점선으로 도시된) 망막 표면(19)을 포함하도록 눈(100)의 단면이 개략적으로 도시된다. 눈이 입력 비임(20)에 의해 적절하게 조명될 때 4개의 푸르키니에 반사광이 검출될 수 있다는 것은 본 분야의 당업자에게 오랫동안 이해되어 왔다. 제1 푸르키니에 반사광(22)은 전면 각막 표면(12)으로부터 반사된 광에 의해 형성된 허상으로서 정의된다. 제2 푸르키니에 반사광(24)은 후면 각막 표면(14)으로부터의 반사에 의해 형성된 입력 광의 상이다. 전면 각막 표면 또는 후면 각막 표면으로부터 반사되지 않은 광은 각막 및 수양액 통해 그리고 눈의 수정체를 통해 망막(19) 상으로 전파된다. 제3 푸르키니에 반사광(26)은 눈 수정체(16)의 전면 표면으로부터 반사된 입력 광(20)에 의해 형성 된 허상인 반면, 제4 푸르키니에 상은 유리액과의 계면에서 수정체(18)의 후면 표면으로부터 반사된 광에 의해 형성된다. 푸르키니에 상 형성의 더욱 상세한 논의를 위해, 관심있는 독자는 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된 피.엔. 콘스위트(P.N. Cornsweet)와 에이치.디. 크레인(H.D. Crane)의 미국 안과학 협회 저널, 63(1973) 921페이지를 참조하라.

접안 각막 두께 검사(pachymetry), 특히 각막 두께 검사(각막 두께 측정)는 예컨대 굴절 시력 교정 등의 수술 안과 시술의 유용한 측정 파라미터이다. 각막 두께를 측정하도록 예컨대 초음파 측정 및 광결합 단층촬영법(OCT)을 포함하는 몇몇 기술이 개발되었다.

OCT의 원리는 본 분야의 당업자에게 익숙하며, 본 발명의 목적을 위해, 각막 두께 치수를 얻도록 사용될 수 있는 광결합 반사측정법 및 다른 형태의 광간섭 측정법을 포함한다. 관심있는 독자는 전체가 적용 가능한 법 및 규정에 의해 허용되는 정도로 본 명세서에 포함된 히첸버거(Hitzenberger)의 응용 광학, 31권, 31호(1992년 11월) "저결합성 간섭 측정법에 의한 각막 두께 측정"을 참조하라. 본질적으로, 측정 표면으로부터 반사된 OCT 프로브 방사선의 비임 경로가 OCT 방사선의 일시적인 결합 길이에 대응하는 거리 내에서 OCT 장치 내에 성립된 기준 비임 경로와 동일할 때만 OCT 장치로부터 신호가 생성된다. 각막의 중심 두께를 측정하도록, OCT 장비는 제1 푸르키니에 반사광(22)에 대응하는 전면 각막 표면(12)으로부터의 프로브 비임의 반사와 제2 푸르키니에 반사광(24)에 대응하는 후면 각막 표면(14)으로부터의 반사를 인지하여야 한다. 도3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 푸르키니에 상의 동시 반사가 310에서 검출될 때까지 각막 두께 검사 신호(330)는 본질적으로 0이다. 이 지점에서, 각막 두께가 장치에 의해 측정되었고, 본 발명에 따라, 진단 또는 치료 시술동안의 눈의 움직임 또는 다른 아이트랙커 기능을 모니터링하기 위해 아이트랙커를 트리거하도록 이러한 신호가 사용될 수 있다. 종래의 아이트랙커 시스템 내에서, 치료 비임 축과 일치하는 가시 레이저 비임이 환자의 각막 상에 유도되는 동안 환자는 조명원에 시선을 고정하는 것이 요청될 수 있다. 의사가 각막 위치에 대해 가시 레이저 비임을 관찰하는 것을 기초로 하여, 의사는 각막 위치에 대한 그 또는 그녀의 최선을 판단을 사용하여 아이트랙커를 수동으로 결합시킬 것이다. 유리하게는, 본 발명에 따라, 환자의 광학 축이 적절하게 정렬될 때만 OCT 신호가 생성될 수 있기 때문에 아이트랙커는 이제 자동으로 더욱 정확하게 트리거 될 수 있다.

본 발명의 시스템 실시예가 도2에 개략적으로 도시된다. 시스템(200)은 전면 각막 표면(12)과 후면 각막 표면(14)으로 표시되는 환자의 각막을 재성형하기 위한 광학 제거식 눈 수술 시스템을 나타낸다. 시스템은 비임 스플리터(26)를 통해 지나가서 눈을 향해 전파되는 프로브 비임(34)을 방출하는 OCT 구성요소(30)를 포함한다. 비임은 바람직하게는 프로브 비임 직경을 약 200 내지 300 미크론 사이로 제한하도록 공지된 구멍 수단(36)에 의해 조절된다. 이는 프로브 비임 스캔을 작은 횡방향 치수로 제한하여 OCT 신호의 빠른 검출을 가능하게 한다는 점에서 유리하다. 또한, 시스템은 52로 도시된 바와 같은 전파 축을 갖는 치료 비임을 방출하는 치료 레이저 구성요소(50)를 더 포함한다. OCT 구성요소(30)로부터의 프로브 비임(34)은 각막 표면에서 치료 비임 축(52)과 상호 정렬 및 일치된다. 치료 시술 동안 각막 표면 상의 치료 비임 축(52)의 위치는 본 분야의 당업자에게 잘 공지된 방식으로 아이트랙커(40)에 의해 제어된다. 즉, 수의적 및 불수의적인 이동으로 인한 눈의 움직임은 각막의 제거를 치료 비임으로 조정하도록 실시간으로 모니터링된다. 본 발명에 따라, 중심 각막 두께 치수는, 이들 2개의 반사광이 상호 정렬될 때 전면 각막 표면(12)으로부터의 프로브 비임 반사광(22)과 후면 각막 표면(14)으로부터의 프로브 비임 반사광(24)의 검출시에 OCT 구성요소(30)에 의해 얻어질 수 있다. 반사광(22, 24)은 각각 제1 및 제2 푸르키니에 반사광을 나타낸다. 성공적인 각막 두께 측정시에, OCT 구성요소(30)에 의해 수신된 측정 신호는 38에서 신호(38)에 의해 트리거되고 신호(42)에 의해 레이저(50)와 통신하는 아이트랙커(40)에 제공된다.

다양한 유리한 실시예가 본 발명을 예시하도록 선택되었더라도, 첨부된 청구의 범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변경 및 변형이 될 수 있다는 것은 본 분야의 당업자에게 이해될 것이다.

Claims (25)

1. 치료 비임 축을 갖는 치료 레이저 비임을 생성하기 위한 레이저 장치와 눈의 움직임을 모니터링하기 위한 정렬 축을 갖는 아이트랙커를 포함하며, 상기 아이트랙커는 상기 레이저 장치와 협동 가능하게 결합되어 작동하는 레이저 눈 수술 시스템에 있어서,

   상기 레이저 눈 수술 시스템과 협동 가능하게 결합된 장치가 치료 비임 축과 상호 정렬되고 동심인 광학 축을 갖는 프로브 비임을 방출하도록 구성되고, 제1 및 제2 푸르키니에 반사광이 상호 정렬되고 동심일 때 장치에 의해 프로브 비임의 제1 푸르키니에 반사광과 프로브 비임의 제2 푸르키니에 반사광이 검출되면 신호를 방출하도록 구성되며, 상기 신호는 아이트랙커의 작동을 트리거하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저 눈 수술 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 프로브 비임이 각막을 교차할 수 있는 경우 각막의 전면 표면 상에 구역의 크기를 제한하는 구멍을 갖는 구성요소를 더 포함하는 레이저 눈 수술 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 구멍은 약 200 내지 300 ㎛ 사이의 직경을 갖는 레이저 눈 수술 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 OCT 장비인 레이저 눈 수술 시스템.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브 비임은 스펙트럼의 IR 구역 내에 있는 레이저 눈 수술 시스템.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브 비임은 약 5 내지 8 ㎛ 사이의 결합 길이를 갖는 레이저 눈 수술 시스템.
7. 안과 수술 시스템이며,

   치료 비임 축을 갖는 비임을 제공하는 치료 레이저 구성요소와,

   눈에 치료 비임을 위치시키기 위해 환자의 눈의 움직임을 모니터링하는 아이트랙커 구성요소와,

   장비 구성요소로서, 치료 비임 축과 상호 정렬되고 동심인 광학 축을 갖는 프로브 비임을 제공하며, 제1 및 제2 푸르키니에 반사광이 상호 정렬되고 동심일 때 장비 구성요소에 의해 프로브 비임의 제1 푸르키니에 반사광과 프로브 비임의 제2 푸르키니에 반사광이 검출되면 신호를 방출할 수 있는 장비 구성요소를 포함하며,

   상기 신호는 아이트랙커의 작동을 트리거하는데 사용되는 안과 수술 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 장비 구성요소는 OCT 장비인 안과 수술 시스템.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 프로브 비임은 스펙트럼의 IR 구역 내에 있는 안과 수술 시스템.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 프로브 비임은 약 5 내지 8 ㎛ 사이의 결합 길이를 갖는 안과 수술 시스템.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 장비 구성요소는 프로브 비임이 각막을 교차할 수 있는 경우 각막의 전면 표면 상에 구역의 크기를 제한하는 구멍을 갖는 안과 수술 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 구멍은 약 200 내지 300 ㎛ 사이의 직경을 갖는 안과 수술 시스템.
13. 안과 시술 동안 환자 눈의 움직임을 모니터링하는 아이트랙커 시스템이며,

    협동 가능한 별도의 진단 구성요소가 환자 눈에 유도된 비임의 제1 푸르키니에 반사광과 제2 푸르키니에 반사광의 동심 상호 정렬을 검출할 때 협동 가능한 별도의 진단 구성요소에 의해 방출된 신호의 수신시에 자동으로 결합되는 아이트랙커 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 협동 가능한 구성요소는 OCT 장비인 아이트랙커 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 비임은 OCT 장비로부터 방출되며, 상기 비임은 약 5 내지 8 ㎛ 사이의 결합 길이를 갖는 아이트랙커 시스템.
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