KR101334006B1 - 눈 굴절 이상의 교정을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 눈 굴절 이상(ophthalmic refractive error)의 교정을 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 굴절 이상을 교정하기 위한 굴절 치료 경로를 계산하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
눈의 시력을 교정하기 위한 몇몇의 기술이 제안되어 왔다. 방사상 각막 절개(radial keratotomy) 기술은 각막을 이완 및 재성형되게 하는 각막의 슬릿을 제공한다. 본 기술은 광굴절 각막 절개(photorefractive keratotomy, "PRK")와, 전방 라멜라 각막 절개(anterior lamellar keratectomy, "ALK")와, 레이저 각막 절삭 가공 성형술(laser in situ keratomileuses, "LASIK") 및 레이저 열 각막 성형술(laser thermal keratoplasty, "LTK")과 같은 열 기술을 포함한다. 이들 모든 기술은 상대적으로 빠르고 지속적인 교정 시력을 제공하려 한다.
국제 공개 공보 제WO 01/28477 A1호는 눈 굴절 이상의 다단계 교정을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 제1 단계에서는 굴절 이상의 전체 편심(gross decentration)이 교정되어, 후속 단계는 그 치료 프로파일이 상대적으로 대칭이 되게 한다. 각각의 단계 후, 눈의 굴절 이상은 다시 측정되고, 잔여 이상에 대한 후 속 치료가 적용된다. 이 공지된 방법을 통해, 치료의 초기 단계 후 관찰되는 임의의 생물 역학 반응이 잔여 굴절 이상을 교정하기 위해 필요한 치료 프로파일을 계산하기 위해 고려된다.
미국 특허 제6,607,521 B2호는 레이저 비임으로 각막의 조직을 절제함으로써 굴절 이상을 교정하는 각막 수술용 장치에 관한 것이다.
이 공지된 방법에 따르면, 난시를 교정하기 위해 원시성 난시(hyperopic astigmatic) 교정의 단계 및 근시성 난시(myopic astigmatic) 교정의 단계가 조합하여 수행된다. 그 후, 구면 교정의 단계가 수행될 수도 있다. 이들 세 개의 단계 이후에는 레이저 조사 표면(laser irradiated surface)을 평탄화시키기 위한 제4 단계가 올 수도 있다. 이 공지된 방법은 난시 교정시 경험값으로서의 원시성 이동률(hyperopic shift rate)과, 절제 구역의 특정 부분의 과잉 교정 또는 과소 교정을 달성할 필요를 제거할 것이다.
본 발명에 놓여진 목적은 환자의 눈의 굴절 이상을 교정하기 위한 굴절 치료의 경로를 계산하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구범위의 특징부를 통해 해결된다.
본 발명은 의도된 교정의 과잉 교정을 제공하는 (다음의 주 치료에서의) 적어도 제1 치료와 상기 과잉 교정을 교정하는 (다음의 보상 치료에서의) 적어도 제2 치료를 조합하는 개념을 기초로 한다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 근시성 절제 패턴은 원시성 절제 패턴과 조합된다. 본 발명은 굴절 레이저 치료 후, 후속 작동 구면 수차(post-operative spherical aberration)가 특정 소정값, 양호하게는 최소값으로 제어되는 장점을 갖는다. 근시성 절제 패턴을 제공하는 공지된 시스템 및 방법은 음의 구면 수차를 주로 유도한다. 반면, 원시성 치료 데이터는 반대 효과를 보여주는데 즉, 양의 구면 수차를 유도한다. 증가된 구면 수차를 갖는 눈의 후속 작동 상태의 변화는 동공이 넓어지게 하는 상태, 예를 들어 어두운 불빛 상태에서 특히 시력 문제를 야기할 수 있다. 이러한 상태에서 환자의 시력을 심각하게 제한될 수 있다. 예를 들어, 환자는 밤에 자동차를 운전하지 못할 수도 있다. 본 발명에 따르면, 구면 수차의 이 관찰된 변화가 실질적으로 감소될 수 있다. 파면(wavefront) 측정 또는 국소해부 안내 절제(topographic guided ablations)를 사용하여 구면 수차를 교정하기 위한 다른 방법과 비교할 때, 개별 대상의 추가적인 정보가 필요하지 않다. 근시성 및 원시성 절제 패턴 양자 모두의 조합은 후속 작동(post-op) 구면 수차를 조정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, -4디옵터(dioptres)의 굴절률을 갖는 환자를 위해 다음의 치료가 제공될 수도 있다. 이 굴절 진단 눈 데이터를 기초로 하여, 컴퓨터 시스템은 약간의 과잉 교정을 제공하는 제1 치료 프로파일을 계산한다. 예로서, 이 치료 프로파일은 -5디옵터를 교정하기 위한 치료에 대응될 것이다. 생성 과잉 교정은 제2 치료 프로파일, 이 경우에는 +1디옵터의 원시성 치료에 의해 보상될 것이다. 양호하게는, 원시성 치료는 근시성 절제 치료의 종료 후 바로 일어날 것이다.
다르게는, 제1 및 제2 치료의 순서가 변경될 수 있다. 따라서, 상기 예에 있어서, +1디옵터의 원시성 치료 후에는 -5디옵터의 근시성 치료가 올 수도 있다.
다른 변경예로서, 제1 또는 주 치료는 적어도 두 개의 주 치료 서브 프로파일로 분할될 수도 있다. 제2 또는 보상 치료는 적어도 두 개의 보상 치료 서브 프로파일로 분할될 수도 있다. 예를 들어, 주치료는 서브 프로파일 m1, m2...mx를 포함할 수도 있고, 보상 치료는 서브 프로파일 c1, c2...cy를 포함할 수도 있다. 치료는 다음의 서브 프로파일 순서, m1, c1, m2, c2,...mx-1, cy, mx로 수행될 수도 있다.
다른 변경예로서, 주(main) 및 보상 프로파일을 수행하기 위해 필요한 개별 샷은 하나의 단일 샷 파일로 조합된다. 따라서, 과잉 교정 및 과소 교정은 하나의 단일 치료로서 수행된다.
후속 작동 구면 수차에 대한 본 발명의 효과는 초기 과잉 교정량과, 대응 제2 교정량뿐만 아니라 대응 광학 구역 크기를 선택함으로써 조정 또는 최적화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 치료를 위한 샷 파일은 대응 제1 광학 구역을 참조하여 계산되고, 제2 치료를 위한 샷 파일은 대응 제2 광학 구역을 참조하여 계산된다. 양호하게는, 제1 광학 구역의 크기는 제2 광학 구역의 크기와 상이하다. 가장 양호하게는, 원시 치료를 수행하기 위한 광학 구역의 크기는 근시 치료를 위한 광학 구역의 크기보다 더 작다.
본 발명에 따른 시스템 및 방법은 실린더를 갖거나 또는 실린더를 갖지 않고 원시 및 근시 교정을 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 다음의 예 및 도면에 의해 더 설명될 것이다.
도1은 환자의 눈의 단면을 개략적으로 도시한다.
도2는 본 발명에 따른 기술을 수행하기 위한 시스템의 일 예를 도시한다.
도1은 동공(2) 및 각막(3)을 갖는 환자의 눈(1)의 단면을 도시한다. 도1에 도시된 바와 같이, 공칭 광학 구역(nominal optical zone, 4)의 직경(Dn)은 어두운 불빛 상태에서의 환자의 눈(1)의 동공(2)의 직경(Dp)보다 더 크도록 선택된다. 보다 정밀하게는, 주로 원형 공칭 광학 구역(4)의 직경(Dn)은 어두운 불빛 상태에서의 환자의 눈(1)의 동공(2)의 직경(Dp)보다 적어도 0.2 내지 0.5mm 더 크다. 레이저 치료시, 각막(3)은 직경(Dt)을 갖는 치료 구역(5) 내에서 치료되고, 치료 구역은 광학 구역(4)과, 광학 구역을 둘러싸는 환형 전이 구역(6)을 포함한다. 따라서, 광학적으로 완전히 교정된 구역은 어두운 불빛 상태에서의 환자의 동공 크기 또는 밤에 자동차를 운전할 때 환자의 통상적인 크기보다 더 크게 될 것이다.
도2는 본 발명에 따른 기술을 수행하기 위한 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한다. 이것은 광학 시스템에 의해 환자의 눈(1)으로 유도되는 레이저 비임을 출력하는 엑시머 레이저(10)를 포함한다. 본 예의 광학 시스템은 제1 편향(deviation) 미러(11), 비임 균질화 시스템(12), 제2 편향 미러(13), 구멍(14), 렌즈(15) 및 스캐닝 미러(16)를 포함한다. 본 시스템은 엑시머 레이저 비임과 동일한 광학 통로 상에서 제2 편향 미러(13)를 통해 환자의 눈(1)으로 조준 비임을 출력하는 조준 비임 레이저 다이오드(17)를 더 포함한다. 본 시스템은 스캐닝 미 러를 통해 환자의 눈(1)으로 양호하게 적색 플래싱 고정 레이저 비임(18)을 제공하는 고정 레이저를 추가적으로 포함한다. 본 시스템은 엑시머 레이저 비임의 광학 통로에 대해 소정의 각도로 환자의 눈(1)에 유도되는 양호하게 초록색 포커싱 레이저 비임(19)을 더 포함한다. 이 시스템에서, 대응 적외선 조명 시스템(21)을 갖는 눈 추적기(20)가 제공된다. 컴퓨터 시스템(30)은 데이터 통신선(점선 참조)을 통해 엑시머 레이저(10), 스캐닝 미러(16) 및 눈 추적기(20)에 연결된다. 도2는 환자의 눈에 대해 스캐닝 미러(16) 뒤에 배열된 작동 현미경(40)을 또한 개략적으로 나타낸다. 치료 구역은 일점쇄선으로 개략적으로 나타낸다.
굴절 이상, 특히 구면 이상을 교정하기 위한 굴절 치료의 경로를 제공하기 위한 시스템은 굴절 툴로부터 굴절 눈 데이터를 수신하는 컴퓨터 시스템을 일반적으로 포함한다. 이 굴절 툴은 환자의 눈의 굴절 특성을 판단하기 위한 포롭터(phoropter, 도시되지 않음)일 수도 있다. 컴퓨터 시스템은 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 수술용 교정 시스템과 조합되어 사용되는 적어도 제1 및 제2 치료 프로파일을 계산한다. 이러한 굴절 수술용 교정 시스템은 레이저원으로부터 방출되고 광 이송 광학 시스템을 통해 환자의 눈의 각막으로 이송되는 레이저 비임으로 각막 조직을 절제하는데 사용되는 엑시머 레이저 눈 수술용 시스템이 바람직하다. 컴퓨터 시스템(C)은 인터네셔날 비지니스 머신스의 IBM PC와 호환성이 있는 일반적으로 개인용 컴퓨터이고, 양호하게는 고성능 프로세서를 포함한다. 레이저 시스템(E)은 독일 도나흐 소재의 테크노라스 게엠베하(Technolas GmbH)의 케락코르 217(Keracor 217)을 포함하는 다양한 시스템일 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터 시스 템(C)은 굴절 데이터뿐만 아니라 내과의사에 의해 제공되는 파라미터를 기초로 한 치료의 경로를 개발하는 소프트웨어를 실행시킨다. 이것은 일반적으로 엑시머 레이저 시스템(E)의 유형에 따라, 다양한 알고리즘을 채용할 수 있다. 엑시머 레이저 시스템(E)은 양호하게는 상대적으로 대형인 고정 스폿 크기를 채용하는데, 예를 들어, 국제 공개 공보 제WO 96/11655호에 설명된 알고리즘은 과잉 교정을 위한 제1 치료 프로파일과 과잉 교정을 교정하기 위한 제2 치료 프로파일을 기초로 하는 치료의 경로를 개발하는데 사용될 수 있다.
굴절 진단 눈 데이터는 이하에 도시된 바와 같이 설명될 수도 있는데,
S/C/A
여기서, S는 구면 디옵터를 나타내고, C는 실린더 디옵터를 나타내고, A는 난시의 축을 나타낸다. 본 명세서에서는, 음의 실린더 컨벤션(minus cylinder convention)이 사용된다. 보다 구체적으로는, S/C/A는 환자의 눈의 굴절 이상의 교정을 위해 치료 프로파일을 계산하기 위한 각각의 입력 값을 나타낸다.
본 발명에 따른 시스템은 굴절 이상, 양호하게 눈의 구면 이상을 나타내는 굴절 눈 데이터를 수신하는 컴퓨터 시스템을 포함하는 굴절 치료의 경로를 제공한다. 컴퓨터 시스템은 주 치료를 수행하기 위해 적어도 하나의 치료 프로파일을 계산하는데, 그러나 이는 의도된 교정의 과잉 교정을 제공한다. 예를 들어, 의도된 교정은 S/0/0로서 정의되는 반면, 제1 치료 프로파일은 S+F1ㆍS/0/0의 과잉 교정을 제공한다. 값(F1)은 0.05 내지 0.3의 범위, 양호하게는 0.05 내지 0.15 범위의 상수이다. 제1 치료 프로파일을 계산할 때, 직경(D1)을 갖는 제1 광학 구역이 고려 된다. 컴퓨터 시스템은 본 경우에 -F1ㆍS/0/0로 설명될 수 있는 상기 과잉 교정을 교정하는데 적절한 적어도 제2 치료 프로파일을 더 계산한다. 제2 치료 프로파일은 제1 광학 구역(OZ1)의 직경(D1)보다 더 작은 직경(D2)를 갖는 제2 광학 구역(OZ2)를 참조하여 계산된다.
따라서, 다음의 두 단계가 조합될 것이다.
1)S+F1ㆍS/0/0 OZ1=OZ공칭
2)-F1ㆍS/0/0 OZ2<OZ1
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 컴퓨터 시스템은 S/0/0으로 설명될 수도 있는 의도된 교정을 나타내는 제1 치료 프로파일을 포함한다. 컴퓨터 시스템은 과잉 교정 즉, -F1ㆍS/0/0을 교정하는데 적절한 제2 치료 프로파일을 더 계산하고, 상기 과잉 교정, 즉 F1ㆍS/0/0을 제공하는 제3 치료 프로파일을 더 계산한다. 제1 치료 프로파일은 제1 광학 구역(OZ1)을 참조하여 계산되고, 제2 치료 프로파일은 제2 광학 구역(OZ2)을 참조하여 계산되고, 제3 치료 프로파일은 제3 광학 구역(OZ3)을 참조하여 계산된다. 본 명세서에서, 제1 광학 구역(OZ1)의 직경(D1)은 제2 및 제3 광학 구역(OZ2, OZ3)의 직경보다 더 크다. 양호하게는, 제2 광학 구역(OZ2)의 직경(D2)은 제3 광학 구역(OZ3)의 직경(D3)보다 더 크다. 이 양호한 실시예에 있어서, 다음의 세 단계가 계산된다.
1) S/0/0 OZ1=OZ
2) -F1ㆍS/0/0 OZ2<OZ1
3) F1ㆍS/0/0 OZ3≤OZ2 F1=0.05 ... 0.3
예
이 예에서, 환자의 구면 이상의 교정을 위해 의도된 치료는 다음의 데이터를 기초 한다.
굴절 -6/0/0 광학 구역 = 7mm
이 의도된 치료는 다음의 단계로 분할될 수도 있다.
1) -6/0/0 광학 구역 = 7mm
2) +0.5/0/0 광학 구역 = 6mm
3) -0.5/0/0 광학 구역 = 5mm
이 예에서, F1 = 0.083.
치료는 제1, 제2 및 제3 광학 구역을 참조하여 계산된다. 제1 광학 구역(OZ1)은 상기 공칭 광학 구역에 대응한다.
상기 제1 광학 구역의 직경(D1)을 참조하며, 제2 광학 구역(OZ2)의 직경(D2)은 D1-0.5mm 내지 D1-1.5mm의 범위에서 선택된다. 상기 제1 광학 구역의 직경(D1)을 참조하여, 제3 광학 구역(OZ3)의 직경(D3)이 D1 내지 D1-2.5mm의 범위에서 선택된다. 광학 구역의 각각의 크기의 선택은 어두운 불빛 상태에서의 관찰력이 개선되는 장점을 갖는다.
양호한 실시예의 전술한 개시 및 설명은 도시 및 예시적인 것이고, 도시된 구성 및 작동 방법의 다양한 변경이 본 발명의 범주 내에서 만들어질 수도 있다.
Claims (18)
- 눈의 굴절 이상을 나타내는 굴절 눈 데이터를 수신하도록 구성되어 굴절 눈 데이터를 기초로 하여 과잉 교정을 제공하는 적어도 제1 치료 프로파일을 계산하고 상기 과잉 교정을 교정하기 위한 적어도 제2 치료 프로파일을 계산하는 컴퓨터 시스템을 포함하고, 굴절 이상은 S/C/A이고, S는 구면을 나타내고, C는 실린더를 나타내고, A는 난시의 축을 나타내고, 제1 치료 프로파일은 S+F1*S/C/A의 교정을 제공하고, 제2 치료 프로파일은 -F1*S/0/0의 교정을 제공하고, F1은 0.05 내지 0.3의 범위인, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 제1항에 있어서, F1은 0.05 내지 0.15의 범위인, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 치료 프로파일은 원시성 이상을 초래하는 근시성 이상의 과잉 교정을 위해 제공되고, 제2 치료 프로파일은 결과로서 생성된 원시성 이상을 교정하기 위해 제공되는, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 치료 프로파일은 근시성 이상을 초래하는 원시성 이상의 과잉 교정을 위해 제공되고, 제2 치료 프로파일은 결과로서 생성된 근시성 이상을 교정하기 위해 제공되는, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제1 치료 프로파일 및 제2 치료 프로파일 중 하나 또는 둘 모두는 대응 광학 구역을 갖는 적어도 두 개의 치료 서브 프로파일로 분할되는, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 컴퓨터 시스템은 제1 크기를 갖는 대응 제1 광학 구역에 대한 제1 치료 프로파일을 계산하고, 제2 크기를 갖는 대응 제2 광학 구역에 대한 제2 치료 프로파일을 계산하고, 제2 크기는 제1 크기보다 더 작은, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 제6항에 있어서, 컴퓨터 시스템은 제1 크기를 갖는 대응 제1 광학 구역에 대한 제1 치료 프로파일과 제2 크기를 갖는 대응 제2 광학 구역에 대한 제2 치료 프로파일을 포함하는 단일 샷 파일을 계산하고, 제2 크기는 제1 크기보다 더 작은, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 굴절 눈 데이터를 제공하는 굴절 툴과,굴절 이상을 교정하기 위한 굴절 수술용 교정 시스템을 더 포함하고,상기 컴퓨터 시스템은 굴절 툴로부터 굴절 눈 데이터를 수신하고 굴절 수술용 교정 시스템에 제어 데이터를 제공하고, 상기 제어 데이터는 적어도 하나의 제1 치료 프로파일과 적어도 하나의 제2 치료 프로파일에 대응하는, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 제8항에 있어서, 적어도 하나의 제1 및 제2 치료 프로파일은 소정의 엑시머 레이저 눈 수술용 시스템을 위해 계산되는, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 장치.
- 눈의 굴절 이상을 나타내는 굴절 눈 데이터를 수신하는 단계와, 굴절 눈 데이터를 기초로 하여 과잉 교정을 제공하는 적어도 제1 치료 프로파일을 계산하는 단계와, 상기 과잉 교정을 교정하기 위한 적어도 제2 치료 프로파일을 계산하는 단계를 포함하고, 굴절 이상은 S/C/A이고, S는 구면을 나타내고, C는 실린더를 나타내고, A는 난시의 축을 나타내고, 제1 치료 프로파일은 S+F1*S/C/A의 교정을 제공하고, 제2 치료 프로파일은 -F1*S/0/0의 교정을 제공하고, F1은 0.05 내지 0.3의 범위인, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 방법.
- 제10항에 있어서, F1은 0.05 내지 0.15의 범위인, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 제1 치료 프로파일은 원시성 이상을 초래하는 근시성 이상의 과잉 교정을 위해 제공되고, 제2 치료 프로파일은 결과로서 생성된 원시성 이상을 교정하기 위해 제공되는, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 제1 치료 프로파일은 근시성 이상을 초래하는 원시성 이상의 과잉 교정을 위해 제공되고, 제2 치료 프로파일은 결과로서 생성된 근시성 이상을 교정하기 위해 제공되는, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 적어도 하나의 제1 치료 프로파일 및 제2 치료 프로파일 중 하나 또는 둘 모두는 대응 광학 구역을 갖는 적어도 두 개의 치료 서브 프로파일로 분할되는, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 제1 치료 프로파일을 계산하는 단계는 제1 크기를 갖는 대응 제1 광학 구역에 대해 수행되고, 제2 치료 프로파일을 계산하는 단계는 제2 크기를 갖는 대응 제2 광학 구역에 대해 수행되고, 제2 크기는 제1 크기보다 더 작은, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 방법.
- 제15항에 있어서, 단일 샷 파일은 제1 크기를 갖는 대응 제1 광학 구역을 기초로 하는 제1 치료 프로파일에 대해 그리고 제2 크기를 갖는 대응 제2 광학 구역을 기초로 하는 제2 치료 프로파일에 대해 결정되고, 제2 크기는 제1 크기보다 더 작은, 굴절 이상을 교정하기 위해 굴절 치료의 경로를 제공하는 방법.
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