KR101578759B1 - 눈 수술을 위한 제어 데이터 발생방법과 눈 수술 치료장치 및 방법 - Google Patents

눈 수술을 위한 제어 데이터 발생방법과 눈 수술 치료장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 장치(E)의 동작 동안 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키고, 이를 위해, 상기 접촉면은 접촉면 정점에서 각막 정점상에 먼저 설정되고, 그런 후 각막의 변형을 위해 상기 각막을 가압하는 상기 레이저 장치(E)에 의해 눈의 각막(5)에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기(1)용 제어 데이터를 발생하는 방법으로서, 상기 각막(5)에 위치된 레이저 장치(E)에 대한 타겟 지점들(28)의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치(E)에 대한 제어 데이터가 발생되는 단계와, 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스(25)의 결과로서 상기 레이저 장치(E)의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형이 고려되는 단계를 포함하고, 본 발명은 상기 변형에 의해 야기된 비변형 각막(5)에서 점(P)의 변위를 결정하기 위해 상기 변형의 고려를 수행하는 여러 단계들이 수행되는 것을 제공한다.

Description

눈 수술을 위한 제어 데이터 발생방법과 눈 수술 치료장치 및 방법{Method for Generating Control Data for Eye-Surgery, and Eye-surgical Treatment Device and Method}
본 발명은 레이저 장치의 동작 동안 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키고, 이를 위해, 상기 접촉면이 접촉면 정점으로 각막 정점상에 먼저 설정되고, 그런 후 각막의 변형을 위해 상기 각막을 가압하는 레이저 장치에 의해 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법으로서, 상기 레이저용 제어 데이터는 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 발생되고, 상기 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 눈의 각막의 조직층을 분리하기 위한 레이저 장치와, 접촉면을 갖고, 레이저 장치의 동작 동안 상기 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키며, 이를 위해 상기 접촉면은 접촉면 정점으로 각막 정점상에 먼저 설정되고, 그런 후 각막의 변형을 위해 상기 각막을 가압하는 컨택트 글래스와, 상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치에 대한 제어 데이터를 발생하고, 상기 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형을 고려하는 제어 장치를 구비하는 눈 수술 치료기기에 관한 것이다.본 발명은 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 접촉면 정점으로 각막 정점상에 먼저 설정되고, 그런 후 상기 각막을 가압하여 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키며, 상기 각막에 있는 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 레이저 장치에 대한 제어 데이터가 발생되고, 상기 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 레이저 장치에 의해 눈의 각막에 조직층을 분리하는 눈 수술 치료방법에 관한 것이다.
마지막으로, 또한, 본 발명은 변형을 위해 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 상기 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키도록 상기 각막을 가압하며, 상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치에 대한 제어 데이터가 발생되고, 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 상기 레이저 장치에 의해 눈의 각막에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료방법에 관한 것이다.
오랫동안, 안경은 사람 눈의 시력결함을 교정하는 고전적인 방법을 구성해 왔다. 그러나, 현재, 눈의 각막을 변경시킴으로써 시력결함을 교정하는 굴절수술에 대한 사용 증가가 이루어지고 있다. 이런 경우, 모든 수술절차의 목적은 광굴절에 영향을 주도록 의도적으로 각막을 변경하는 것이다. 이를 위해 수술의 여러 절차들이 공지되어 있다. 가장 폭넓은 것은 소위 라식(laser in-situ keratomileusis, 또한 줄여서 LASIK)이다. 이 경우, 각막의 라멜라(lamella)가 먼저 일면에 있는 각막 면으로부터 떼어내 지고 옆으로 젖혀진다. 이 라멜라는 예컨대 미국 어반의 Intralase Corp.가 배포한 바와 같은 기계적 미세각막절삭기(microkeratome)에 의해 또는 소위 레이저 절삭기에 의해 떼어내 진다.
미세각막절삭기는 레이저 복사를 통해 각막에 절삭면을 만든다. 이 경우, 레이저 복사에 의해 개시된 복수의 과정들이 조직에 연이어 발생한다. 복사의 전력밀도가 임계치보다 큰 경우, 광학적 절개이 발생하고, 이는 각막에 플라즈마 버블(plasma bubble)을 만든다. 광학적 절개이 발생한 후, 플라즈마 버블은 가스 확장의 결과 성장한다. 광학적 절개이 유지되지 않으면, 플라즈마 버블에서 만들어진 가스는 주변 재료에 의해 흡수되고 버블은 다시 사라진다. 플라즈마 버블없이 작용하는 조직분리 시행도 또한 가능하다. 간단히 하기 위해, 모든 이러한 공정들은 "광학적 절개"이라는 용어로 결합된다. 즉, 이 용어는 광학적 절개뿐만 아니라 이로부터 발생한 각막에서의 영향들을 포함하도록 되어 있다.
광학적 절개을 만들기 위해, 레이저 복사가 펄스 식으로 가해지고, 상기 펄스 길이는 1ps 미만이다. 그 결과, 각각의 펄스에 대해, 광학적 절개을 촉발하는데 필요한 전력밀도는 한정된 공간영역에서만 달성된다. US 5984916는 이에 대해 광학적 절개(이 경우, 야기된 상호작용)의 공간 면적이 펄스 기간에 매우 의존적인 것을 명확히 나타낸다. 따라서, 상술한 짧은 펄스와 결합하여 고도의 레이저빔의 집속으로 광학적 절개이 각막에 매우 정확하게 가해질 수 있다.
얇은 라멜라를 만들기 위해, 일련의 광학적 절개가 레이저 절삭기에 의해 기정의된 지점에 이루어져, 각막 아래의 각막으로부터 라멜라를 떼어낸 절삭면을 구현한다.
라멜라가 떼어내 지고 옆으로 젖혀진 후, 라식 수술의 경우, 연마를 통해 현재 노출된 각막조직을 제거하는 엑시머 레이저의 사용을 위한 규정이 있다. 각막에 있는 양이 이런 식으로 증발된 후, 각막 라멜라는 다시 반대로 원위치로 젖혀진다. 레이저 절삭기가 사용되는 한 또한 fs-라식으로 표시된 이미 사용중인 라식방법은 캡(cap) 형태의 각막 라멜라를 노출시키고 각막 라멜라를 다시 젖혀 연마 레이저에 의해 노출된 조직을 연마한다.
각막 조직에 렌즈형태의 일부분의 양이 펄스 레이저 복사에 의해 분리되는 것에서 시력결함의 교정이 이루어지는 것이 종래 기술에 또한 언급되어 있다. 이런 설명은 예컨대 WO 2005/011545 A1에 발견된다. 그러나, 장치들은 시장에서 아직 상응하게 구매가능하지 않다.
절삭면이 만들어지는 정밀도는 물론 궁극적으로 광학적 교정을 위해 결정된다. 이는 특히 각막에 있는 양이 3차원 절삭면을 통해 분리되고 이에 따라 제거될 수 있는 시력결함 교정의 진보된 레이저 수술방법에 전적으로 적용된다. 그런 후, 레이저 절삭기의 경우에서와는 달리, 절삭면의 위치는 광학적 교정과 직접적으로 관련있다. 대조적으로, 종래 라식방법의 경우, 이는 유일하게 광학적 교정의 품질에 중요한 레이저 연마가 수행되는 정확도이며, 매우 많은 수술에서 각막 라멜라의 형성은 수술이 비교적 부정확한 기계적 날에 의해 이루어지거나 이루어져 온 사실로부터 명백하다.
눈의 각막에 가압되는 컨택트 글래스(contact glass)가 레이저 수술 기기의 경우에 사용될 수 있는 것이 WO 2005/011547 A1에 또한 공지되어 있다. 이 컨택트 글래스는 각막에 대한 고정의 정의된 형태를 부여하고 동시에 적소에 눈을 고정시키는 역할을 한다. 따라서, 컨택트 글래스에 대한 가압으로 각막에 변형이 일어나고, 이는 가압 및 변형이 좌표 변환시 고려되는 점에서 타겟 지점들의 좌표 결정에 고려되며, 이는 상기 공보에서 "접촉압력 변환"으로 나타나 있고 타겟 지점들의 변위를 고려한 것이다. 간행된 공보는 구면 컨택트 글래스와 구면 각막 전면의 결합의 경우 변환식을 제시하고 있다. 공보는 수정 항들에 의해 다른 보완들도 가능하다고 말하고 있으나, 이런 항들을 설명하고 있지 않다. 따라서 본 명세서에 언급된 변환식은 구면 컨택트 글래스와 구면 각막 전면에 유일하게 적용되나, 항상 그러하지는 않다.
따라서, 본 발명은 심지어 WO 2005/01157 A1에 주어진 경계조건들을 넘어서 컨택트 글래스에 의해 야기된 각막의 변형을 신뢰할 수 있게 고려할 수 있고 따라서 더 정확한 레이저 수술 동작결과를 제공하는 제어 데이터를 발생하는 향상된 방법, 향상된 치료장치 및 향상된 치료방법을 명시하는 목적을 기초로 한다.
이 목적은 본 발명의 제 1 방법의 변형으로 레이저 장치의 동작 동안 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키고, 이를 위해, 상기 접촉면이 상기 각막에 대하여 가압되며,
상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치에 대한 제어 데이터가 발생되는 단계와,
타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 단계를 포함하는 상기 레이저 장치에 의해 눈의 각막에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법으로서,
비변형 각막에서 상기 변형에 의해 일어나는 점의 변위를 결정하기 위해 상기 변형의 고려시,
1a) 상기 비변형 각막의 기준면(V)상에, 상기 점(P)에 대하여, 점(O)을 지나는 법선이 상기 점(P)을 통과해 지나는 식으로 위치된 점(O)이 결정되고, 상기 기준면(V)은 상기 전면 자체 또는 벤드 라인 변위(L)만큼 상기 전면의 반경방향 수축을 통해 얻은 면 중 어느 하나이며,
1b) 상기 기준면(V)의 정점(S)과 점(O) 사이의 거리(
Figure 112010063947655-pct00001
)가 결정되고, 상기 거리(
Figure 112010063947655-pct00002
)는 상기 기준면(V) 상의 호 길이이며,
1c) 컨택트 글래스 기준면(G)상에 접촉면 정점으로부터 상기 거리(
Figure 112010063947655-pct00003
)에 위치된 점(O')가 결정되고, 상기 컨택트 글래스 기준면(G)은 상기 접촉면 자체 또는 벤드 라인 변위(L) 및/또는 각막 상의 유체막의 두께(F')만큼 상기 접촉면의 반경방향 수축을 통해 얻은 면 중 어느 하나이며,
1d) 상기 점(O')에서 법선상에, 점(P)가 점(O)로부터 갖는 거리와 동일한 거리를 점(O')로부터 갖는 점(P')가 결정되고,
1e) 상기 점(P')는 변형에 의해 변위된 점(P)로서 사용되는 단계들;
및/또는 상기 변형된 각막에서 이완에 의해 야기된 점(Q')의 변위를 결정하기 위해 상기 변형의 고려시,
2a) 상기 컨택트 글래스 기준면(G)상에, 상기 점(Q')에 대하여, 점(O')을 지나는 법선이 상기 점(Q')을 통과해 지나는 식으로 위치된 점(O')이 결정되고,
2b) 상기 정점(S)과 점(O') 사이의 거리(
Figure 112010063947655-pct00004
')가 결정되고, 상기 거리(
Figure 112010063947655-pct00005
')는 상기 컨택트 글래스 기준면(G)의 호 길이이며,
2c) 상기 기준면(V)상에 상기 정점(S)로부터 상기 거리(
Figure 112010063947655-pct00006
')에 위치된 점(O)가 결정되고,
2d) 상기 점(O)에서 법선상에, 점(Q')가 점(O')로부터 갖는 거리와 동일한 거리를 점(O)로부터 갖는 점(Q)가 결정되고,
2e) 상기 점(Q)은 이완에 의해 변위된 점(Q')으로서 사용되는 단계들이 실행되는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법에 의해 달성된다.
본 목적은 본 발명의 제 2 변형으로 레이저 장치의 동작 동안 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키고, 상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치에 대한 제어 데이터가 발생되는 단계와, 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 단계를 포함하는 상기 레이저 장치에 의해 눈의 각막에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법으로서,
비변형 각막에 대한 구면 좌표계(φ,α,R)와 상기 컨택트 글래스에 대하여 배치되고 이에 의해 변형된 각막에 대한 구면 좌표계(φ',α',R') 사이에 하기의 변환:
Figure 112010063947655-pct00007
이 사용되고,
RKGL은 접촉면의 반경이고, Rcv는 각막(5)의 비변형 전면(15)의 반경이며, c5, c7, f4, 및 f6는 근사해서 1일 수 있는 실험적으로 수립된 수정인수이며, K1은 α의 홀수 고차에 대한 선택적 수정항이고, K2는 α의 홀수 고차에 대한 선택적 수정항인 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법에 의해 달성된다.
본 목적은 본 발명의 제 3 변형으로 레이저 장치의 동작 동안 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키고, 상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치에 대한 제어 데이터가 발생되는 단계와, 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 단계를 포함하는 상기 레이저 장치에 의해 눈의 각막에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법으로서,
비변형 각막에 대한 구면 좌표계(φ,α,R)와 상기 컨택트 글래스에 대하여 배치되고 이에 의해 변형된 각막에 대한 구면 좌표계(φ',α',R') 사이에 하기의 변환:
Figure 112010063947655-pct00008
이 사용되고,
RKGL은 접촉면의 반경이고, Rcv는 각막의 비변형 전면의 반경이며, F'는 각막과 각막에 가압된 컨택트 글래스 사이의 유체막 두께이고, L은 각막의 표면에서 각막의 내부까지 눈의 각막의 벤드 라인의 변위이며, 상기 변위는 실험적으로 결정되고, F' 또는 L도 또한 근사적으로 0으로 동일시될 수 있는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법에 의해 달성된다.
본 목적은 또한 본 발명의 제 1 변형으로 각막을 가압하는 접촉면이 있는 컨택트 글래스가 상기 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키며, 상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 제어 데이터가 발생되고, 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 상기 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 상기 레이저 장치에 의해 눈의 각막에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료방법으로서,
비변형 각막에서 점(P)의 변위를 결정하기 위한 상기 변형의 고려시,
1a) 상기 비변형 각막의 기준면(V)상에, 상기 점(P)에 대하여, 점(O)을 지나는 법선이 상기 점(P)을 통과해 지나는 식으로 위치된 점(O)이 결정되고, 상기 기준면(V)은 상기 전면 자체 또는 벤드 라인 변위(L)만큼 상기 전면의 반경방향 수축을 통해 얻은 면 중 어느 하나이며,
1b) 상기 기준면(V)의 정점(S)과 점(O) 사이의 거리(
Figure 112010063947655-pct00009
)가 결정되고, 상기 거리(
Figure 112010063947655-pct00010
)는 상기 기준면(V) 상의 호 길이이며,
1c) 컨택트 글래스 기준면(G)상에 접촉면 정점으로부터 상기 거리(
Figure 112010063947655-pct00011
)에 위치된 점(O')가 결정되고, 상기 컨택트 글래스 기준면(G)은 상기 접촉면 자체 또는 벤드 라인 변위(L) 및/또는 각막 상의 유체막의 두께(F')만큼 상기 접촉면의 반경방향 수축을 통해 얻은 면 중 어느 하나이며,
1d) 상기 점(O')에서 법선상에, 점(P)가 점(O)로부터 갖는 거리와 동일한 거리를 점(O')로부터 갖는 점(P')가 결정되고,
1e) 상기 점(P')는 변형에 의해 변위된 점(P)로서 사용되는 단계들;
및/또는 상기 변형된 각막에서 이완에 의해 야기된 점(Q')의 변위를 결정하기 위해 상기 변형의 고려시,
2a) 상기 컨택트 글래스 기준면(G)상에, 상기 점(Q')에 대하여, 점(O')을 지나는 법선이 상기 점(Q')을 통과해 지나는 식으로 위치된 점(O')이 결정되고,
2b) 상기 정점(S)과 점(O') 사이의 거리(
Figure 112010063947655-pct00012
')가 결정되고, 상기 거리(
Figure 112010063947655-pct00013
')는 상기 컨택트 글래스 기준면(G)의 호 길이이며,
2c) 상기 기준면(V)상에 상기 정점(S)로부터 상기 거리(
Figure 112010063947655-pct00014
')에 위치된 점(O)가 결정되고,
2d) 상기 점(O)에서 법선상에, 점(Q')가 점(O')로부터 갖는 거리와 동일한 거리를 점(O)로부터 갖는 점(Q)가 결정되고,
2e) 상기 점(Q)은 이완에 의해 변위된 점(Q')으로서 사용되는 단계들이 실행되는 눈 수술 치료방법에 의해 달성된다.
본 목적은 마찬가지로 본 발명의 제 2 변형으로, 변형을 위해, 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 상기 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키도록 상기 각막을 가압하며, 상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치에 대한 제어 데이터가 발생되고, 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 상기 레이저 장치에 의해 눈의 각막에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료방법으로서,
비변형 각막에 대한 구면 좌표계(φ,α,R)와 상기 컨택트 글래스에 대하여 배치되고 변형된 각막에 대한 구면 좌표계(φ',α',R') 사이에 하기의 변환:
Figure 112010063947655-pct00015
이 사용되고,
RKGL은 접촉면의 반경이고, Rcv는 각막의 비변형 전면의 반경이며, c5, c7, f4, 및 f6는 근사해서 1일 수 있는 실험적으로 수립된 수정인수이며, K1은 α의 홀수 고차에 대한 선택적 수정항이고, K2는 α의 홀수 고차에 대한 선택적 수정항인 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료방법에 의해 달성된다.
마지막으로, 본 목적은 또한 제 3 변형으로, 변형을 위해, 접촉면을 갖는 컨택트 글래스가 상기 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키도록 상기 각막을 가압하며, 상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치에 대한 제어 데이터가 발생되고, 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막의 변형이 고려되는 상기 레이저 장치에 의해 눈의 각막에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료방법으로서,
비변형 각막에 대한 구면 좌표계(φ,α,R)와 상기 컨택트 글래스에 대하여 배치되고 변형된 각막에 대한 구면 좌표계(φ',α',R') 사이에 하기의 변환:
Figure 112010063947655-pct00016
이 사용되고,
여기서, RKGL은 접촉면의 반경이고, Rcv는 각막의 비변형 전면의 반경이며, F'는 각막과 상기 각막에 가압된 컨택트 글래스 사이의 유체막 두께이고, L은 각막의 표면에서 각막의 내부까지 눈의 각막의 벤드 라인의 변위이며, 상기 변위는 실험적으로 결정되고, F' 또는 L도 또한 근사적으로 0으로 동일시될 수 있는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료방법에 의해 달성된다.
본 목적은 또한 눈의 각막의 조직층을 분리하기 위한 레이저 장치와, 접촉면을 갖고, 레이저 장치의 동작 동안 상기 각막을 상기 접촉면의 형태로 변형시키며, 이를 위해 상기 접촉면은 접촉면 정점으로 각막 정점상에 먼저 설정되고, 그런 후 각막의 변형을 위해 상기 각막을 가압하는 컨택트 글래스와, 상기 각막에 위치된 레이저 장치에 대한 타겟 지점들의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치에 대한 제어 데이터를 발생하고, 상기 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스에 의해 야기되고 레이저 장치의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형을 고려하는 제어 장치를 구비하는 눈 수술 치료기기로서, 상기 제어장치는 상술한 3개의 방법들 중 어느 하나에 따른 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명은 눈의 각막이 구형이거나 벤드 라인이 엄격히 눈의 각막 표면에 있으며 눈물막의 두께가 무시될 수 있는 것으로 더 이상 가정하지 않는다. 본 발명에 따른 접근은 특히 수술 영역의 가장자리 지역에서 의도된 절삭경로와 달성된 경로 간의 차를 방지할 수 있다. 이 경우 정확도의 증가로, 종래 기술이 가능한 한 각막을 평편하게 하는 경향이 있는 반면, 다양한 이유로 특히 눈의 내부 압력에서 증가로 인해 단점이 있음에도 불구하고, 심지어 비교적 더 뚜렷한 곡률을 갖는 컨택트 글래스 또는 접촉면과도 작용할 수 있는 결과를 갖는다.
본 발명의 제 1 변형은 이 경우 특히 비구면 또는 비회전 대칭인 임의의 형태의 컨택트 글래스의 경우에도 적용될 수 있는 이점이 있는데, 이는 느슨한 각막에서 각 점(P)이 변형된 눈의 경우, 즉, 접촉면에 대하여 위치된 눈이 점(P)에 일치하는 점(P')로 그 좌표에 대해 변환되기 때문이다. 이 경우 제 1 변형의 절차 단계들은 비변형 각막에 주어진 각 점에 대해 각막의 변형 후 해당 좌표들이 어떻게 결정되는 지를 설명한다. 이는 소위 순변환을 구성한다. 그러나, 유사한 방법도 또한 변형된 각막에서의 좌표들이 알려져 있고 비변형 각막에서, 즉, 컨택트 글래스의 제거를 통한 이완 후 해당 좌표들이 결정되는 점에 대한 역변환을 일으킨다. 청구항 1과 해당하는 포함되거나 유사한 항들도 단계 1a)-1e)에서 순변환을 정의하고, 단계 2a)-2e)에서 역변환을 정의한다. 본 발명에 따라 제 1 변형으로 둘 중 하나가 수행된다.
제 1 변형의 절차는 일반적으로 임의의 표면에 적용될 수 있다는 이점이 있다.
컨택트 글래스의 구면 접촉면과 결합한 각막 전면의 포물면의 특별한 경우에 대해, 제 2 변형은 좌표변환으로의 간단히 근사를 명시한다. 더 양호한 적용을 위해, 이 경우에 사용된 수정 인수들은 실험 데이터로부터 결정될 수 있으나, 간단히 하기 위해, 또한 1로 될 수 있다.
제어 데이터에 따라 예상되는 위치로부터 벗어난 절삭면의 실제 위치일 수 있는 다른 인수는 각막이 변형된 상태에 있더라도, 각막 전면과 컨택트 글래스의 접촉면 사이에 유체 충진갭이 있는 유체막의 두께이다. 이 유체는 천연 눈물막과 반드시 같을 필요는 없는데, 이는 수술 할 경우 눈은 (액적 형태로) 국부 마취제에 의해 마취되고 인공눈물액이 가해지기 때문이다. 따라서, 눈물막의 천연 두께는 자동적으로 있지 않다. 더욱이, 유체막은 가압 및 변형에 의해 추가로 변경된다. 따라서, 본 발명의 제 3 변형은 이런 유체막의 두께(F')를 고려한다. 이러한 두께(F')에 대한 일반적인 범위는 5-20㎛이다.
또한, 선택적으로, 각막의 변형시 벤드 라인, 즉, 변형의 중립상태는 각막 전면에 정확히 이르지 않고 각막으로, 즉, 안쪽으로 변위될 수 있다는 사실을 고려할 수 있다. 이 변위는 실험 데이터로부터 수립될 수 있다. 간단한 변형으로, 벤드 라인은 각막의 중간 두께에 위치되는 것으로 가정한다. 즉, 상기 변위는 각막 두께의 절반에 해당한다.
또한, 유체막 두께 또는 벤드 라인의 변위의 고려는 또한 다른 변형에서도 이용될 수 있다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명은 첨부도면을 참조로 예로써 하기의 내용으로 더 완벽하게 설명된다.
도 1은 치료기기 또는 시력결함 교정을 위한 치료기기의 개략도를 도시한 것이다.
도 1a는 도 1의 치료기기의 구조에 대한 개략도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 치료기기에 의해 시력결함의 교정시 눈에 펄스 레이저 복사의 도입에 대한 기본적인 도면을 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 치료기기의 다른 개략도를 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 치료기기에서 컨택트 글래스의 기능을 설명하기 위한 개략도를 도시한 것이다.
도 5 내지 도 7은 눈의 각막 변형으로 인해 발생한 컨택트 글래스의 효과에 대한 개략도를 도시한 것이다.
도 8은 시력결함의 교정 준비 및 실행에 있어 방법의 개략도를 도시한 것이다.
도 1은 EP 1159986 A1 또는 US 5549632에 기술된 눈 수술 방법과 유사한 눈 수술 방법을 위한 치료기기(1)를 도시한 것이다. 치료 레이저복사(2)에 의해, 치료기기(1)는 환자(4)의 눈(3)에 시력결함의 교정을 달성한다. 시력결함은 원시, 근시, 노안, 난시, 혼합 난시(한 방향으로는 원시 이에 직각인 방향으로는 근시인 난시), 비구면 수차 및 고위 수차를 포함할 수 있다. 기술된 실시예에서, 치료 레이저 복사(2)는 눈에 집속된 펄스 레이저빔으로서 가해진다. 이 경우, 펄스 시간은 예컨대 펨토초 범위며, 레이저 복사(2)는 비선형 광학효과에 의해 각막에 작용된다. 레이저빔은 예컨대 10 내지 500 KHz 사이의 펄스 반복 주파수로 50에서 800fs(바람직하게는 100-400fs)의 짧은 레이저펄스를 갖는다. 기술된 예시적인 실시예에서, 장치(1)의 모듈들은 집적 제어유닛에 의해 제어되나 한 자립형 유닛으로서 명확히 구현될 수 있다.
치료기기가 사용되기 전에, 하나 이상의 측정장치에 의해 눈(3)의 결함시력이 측정된다.
치료기기(1)는 도 1a에 개략적으로 도시되어 있다. 이 변형으로, 적어도 2개의 장치 또는 모듈들을 갖는다. 레이저 장치(E)는 레이저 빔(2)을 눈(3)에 방출한다. 이 경우 레이저 장치(E)의 동작은 완전히 자동이다. 즉, 해당 시작 신호시 레이저 장치(E)는 레이저빔(2)을 편향시키기 시작해 이로써 절삭면들을 만들어, 기술된 식으로, 들어차며 눈의 각막에 일정량을 떼어 놓는다. 수술에 필요한 제어 데이터는 더 상세히 언급하지 않은 제어 라인을 통해 이전에 플래닝 장치(P)로부터 레이저 장치(E)에 의해 제어 데이터 세트로서 수신된다. 데이터는 레이저 장치(E)의 동작 전에 전송된다. 명백히, 통신은 무선으로 달성될 수 있다. 직접 통신에 대한 대안으로, 레이저 장치(E)로부터 공간적으로 이격되어 있도록 플래닝 장치(P)를 배열하고 해당 데이터 전송 채널을 제공하도록 또한 할 수 있다.
바람직하기로, 제어 데이터 세트는 치료 기기(1)에 전달되고, 또한 바람직하게는 유효 제어 데이터 세트가 레이저 장치(E)에 있을 때까지 레이저 장치(E)의 동작이 차단된다. 유효 제어 데이터 세트는 원칙적으로 치료기기(1)의 레이저 장치(E)로 사용하기 적합한 제어 데이터 세트일 수 있다. 그러나, 추가로, 유효성은 다른 테스트의 통과에, 예컨대, 환자가 레이저 장치(E)의 동작을 위한 정확한 위치에 있자마자 상기 제어 데이터 세트에 추가로 저장된, 가령, 치료기기(1)에 대한 기기일련번호 또는 환자에 대한, 가령, 환자 식별번호 정보가 치료기기에서 읽혀졌거나 별도로 입력된 다른 정보와 일치하는지 연결지을 수 있다.
수술을 수행하기 위해 레이저 장치(E)에 이용될 수 있는 제어 데이터 세트는 치료되는 눈에 대해 설정된 측정 데이터 및 시력결함 데이터로부터 플래닝 장치(P)에 의해 발생된다. 상기 데이터는 인터페이스(S)를 통해 플래닝 장치(P)에 제공되고 나타낸 실시예에서는 환자(5)의 눈 측정을 이전에 행한 측정장치(M)로부터 발생된다. 명백히, 측정장치(M)는 어떠한 식으로든 해당 측정 데이터 및 시력결함 데이터를 플래닝 장치(P)에 전달할 수 있다.
레이저빔(2)의 기능이 도 2에 개략적으로 나타나 있다. 치료 레이저빔(2)은 더 상세하게 나타내지 않은 광학적 연결장치(optical train)에 의해 눈(6)의 각막(5)에 집속된다. 이로써 스팟(6)을 덮고 레이저 복사의 에너지 밀도는 펄스 길이와 결합해 눈의 비선형 효과를 야기하는 그런 크기인 초점이 각막(5)에 발생된다. 예컨대, 각각의 스팟(6)에서 펄스 레이저 복사(2)의 각 펄스는 눈의 각막(5)에서 광학적 절개을 야기할 수 있고, 상기 파열은 차례로 도 2에 개략적으로 나타낸 플라즈마 버블(plasma bubble)을 일으킨다. 그 결과, 조직은 이 레이저 펄스에 의해 각막(5)에서 분리된다. 플라즈마 버블이 발달하자마자, 조직층 분리는 레이저 복사(2)의 초점에 의해 커버된 스팟(6)보다 더 큰 영역을 포함하나, 파열을 발생하는 조건들은 단지 초점에서만 발생된다. 광학적 절개이 각 레이저 펄스에 의해 발생되도록 하기 위해, 에너지 밀도, 즉, 레이저 복사의 플루언스(fluence)는 소정 임계치보다 커야 하며, 이는 펄스 길이에 따른다. 당업자들은 예컨대 DE 69500997 T2로부터 이러한 관계를 알고 있다.
대안으로, 조직분리 작용은 또한 복수의 레이저 복사 펄스들이 영역으로 방출된다는 점에서 펄스 레이저 복사에 의해 발생될 수 있고, 상기 스팟(6)들은 복수의 레이저 복사 펄스들에 대해 중첩된다. 그런 후 복수의 레이저 복사 펄스들은 조직분리 작용을 달성하기 위해 함께 작동된다.
그러나, 치료기기(1)에 의해 사용된 조직분리의 특성은 이 설명에 대해 다른 관련성이 없다. 실제로는 단지 치료기기(1)가 조직내 점들에 의해 형태가 특징된 절삭면을 구현한다. 이들 점들은 예컨대 초점 위치에 대한 타겟 지점들을 특정할 수 있고, 하나 이상의 펄스(들)이 타겟 지점에 방출된다. 조직/재료내 지점들의 정의는 하기에 설명된 방법 및 기기에 중요하며, 더 상세히 설명된다. 이 설명은 단지 예로써 펄스 레이저 복사를 위한 타겟 지점들인 지점들에 기초한다.
시력결함의 교정을 수행하기 위해, 펄스 레이저 복사는 조직층들이 분리된다는 점에서 물질을 떼어내고 그런 후 물질이 제거될 수 있는 각막(5)내 영역으로부터 물질을 제거하는데 사용된다. 물질의 제거는 각막의 양이 변경되게 하여, 각막(5)의 광학 이미지 작용에서 변화가 있게 되고, 이 변화는 이전에 확인된 시력결함이 될 수 있는 한 교정되는 그러한 정확도로 계산된다. 제거될 양을 떼어내기 위해, 레이저 복사(2)의 초점은 각막(5)내 타겟 지점들에, 통상적으로, 장비와 보우만막(Bowman's membrane) 아래와 데스메트 막(Decemet's membrane)과 내피 위에 있는 영역에 지향된다. 이를 위해, 치료기기(1)는 각막(2)에 레이저 복사(2)의 초점 위치를 조절하기 위한 장치를 갖는다.
도 3에서, 치료기기(1)의 요소들은 초점 조절에 대한 이해가 어느 정도 필요하므로 단지 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 레이저 복사(2)는 각막(5)내 초점(7)에 들어가고, 각막(5)내 초점(7)의 위치는 절삭면을 만들기 위해 레이저 복사 펄스로부터의 에너지가 다양한 위치에 집속되는 식으로 각막(5)의 조직에 들어가도록 조절된다. 레이저 복사(2)는 펄스 복사로서 레이저(8)에 의해 제공된다. 2개의 실질적인 수직 편향 검류 미러들(galvanometric mirrors)에 의해 구현되는 xy 스캐너(9)는 레이저(8)로부터 나온 레이저빔의 2차원 편향을 일으켜, 상기 xy 스캐너(9) 후, 편향된 레이저빔(10)이 있게 된다. 따라서, xy 스캐너(9)는 초점(7)의 위치가 각막(5)에 대한 레이저 복사(2)의 입사의 주 방향에 대해 실질적으로 수직으로 조절되게 한다. xy 스캐너(9) 이외에, 예컨대 조절가능한 망원경으로서 구현된 z 스캐너(11)가 깊이 위치를 조절하기 위해 제공된다. z 스캐너(11)는 초점(7)의 z 위치, 즉, 광학적 입사 축상의 위치를 변경하는데 사용된다. z 스캐너(11)는 xy 스캐너(9) 전후에 배열될 수 있다. 따라서 아래에서 x,y,z로 표시된 좌표들은 초점(7)의 위치의 편향과 관계 있다.
각각의 좌표를 공간 방향들에 할당은 각막(5)내 지점들의 편향을 위해 결정되지 않는다. 그러나, 아래에서, 설명을 간략히 하기 위해, 복사(2)의 광학적 입사 축을 따른 좌표는 항상 레이저빔의 입사방향에 수직한 면에 서로 직각인 z와, x 및 y 표시의 2개의 좌표들로 표시된다. 명확히, 당업자는 각막(5)내 지점들의 위치는 또한 다른 좌표계에 의해 3차원으로 기술될 수 있고, 특히 좌표계는 직각 좌표계일 필요가 없음을 안다. 마찬가지로, 절대적으로 반드시 xy 스캐너(9)가 서로 직각인 축들을 편향시킬 필요는 없다; 오히려, 광학적 복사의 입사축이 놓여있지 않은 면에 초점(7)을 조절할 수 있는 임의의 스캐너를 사용할 수 있다. 따라서, 기울어진 좌표계도 또한 가능하다.
또한, 아래에 한층 더 설명되는 바와 같이 비직각 좌표계도 또한 초점(7)의 위치를 기술하거나 제어하는데 사용될 수 있다. 이런 좌표계의 예들은 구좌표(또한 구면 좌표라 함) 및 원통 좌표이다.
타겟 지점들에 초점(7)의 위치를 제어하기 위해, 3차원 초점조절장치의 실제예를 함께 구현하는 xy 스캐너(9)와 z 스캐너는 더 상세히 언급되지 않은 라인들을 통해 제어장치(12)에 의해 제어된다. 레이저(8)에도 동일하게 적용된다. 제어장치(12)는 xy 스캐너(9)와 z 스캐너(11)에 의해 예로 구현된 레이저(8) 및 3차원 초점조절장치의 적절한 동시 동작을 위해 제공되며, 각막(5)내 초점(7)의 위치는 결국 물질의 정해진 량이 떼내어 지고 연이어 제거되어 소정의 시력결함 교정을 달성하는 식으로 조절된다.
제어장치(12)는 초점조절을 위해 타겟 지점들을 명시한 특정 제어 데이터에 따라 동작한다. 제어 데이터는 통상적으로 제어 데이터 세트에 결합된다. 일실시예에서, 이 제어 데이터 세트는 패턴으로서 타겟 지점들의 좌표를 명시하고, 상기 제어 데이터 세트에서 타겟 지점들의 시퀀스는 초점 위치들 및 이에 따른, 경로 곡선(또한 본 명세서에서 간단히 경로라 함)의 일련의 배열을 명시한다. 일실시예에서, 제어 데이터 세트는 예컨대, xy 스캐너(9)와 z 스캐너(11)에 대한 초점위치 조절장치에 대한 실제 교정변수 값으로서 타겟 지점들을 포함한다. 눈 수술 절차를 준비하기 위해, 즉, 실제 수술절차가 수행되기 전에, 타겟 지점들 및 바람직하게는 또한 패턴으로 타겟 지점들의 스퀀스가 결정된다. 치료기기(1)용 제어 데이터를 결정하기 위해 수술 사전계획이 있어야 하며, 이는 적용시 환자(4)에 대한 최적의 시력결함 교정을 달성한다.
제어 데이터는 타겟 지점들이 각막에 적절하게 명시되는 점에서 결국 절삭면이 만들어지게 한다. 종래 기술, 예컨대 WO 2005/011546에서 눈의 각막에서 절삭면을 만들기 위해 특별한 나선(spirals)이 사용될 수 있다고 기술되어 있으며, 상기 나선은 예컨대 광학축(z 축)에 실질적으로 수직한 주축 주위로 나선 형태로 이어져 있다. 타겟 지점들에 줄지어 배열되어 있는 스캔 패턴의 이용도 또한 공지되어 있다(WO 2005/011545 참조). 명확히, 이들 가능성들은 상술한 절삭면을 만드는데 사용될 수 있고 아래에 설명된 변형들과 함께 이용될 수 있다.
눈의 각막내 초점 위치의 조절은 z 방향으로 초점을 조절하기 위해, 렌즈 또는 다른 광작용소자들의 배치를 이용해 도 3에 개략적으로 도시된 3차원 편향장치에 의해 달성된다.
타겟 지점들의 결정시, 특히 시력결함 교정의 경우, 제거될 양이 결국 정상 상태의 눈으로 정의되는 것을 물론 고려되어야 한다. 따라서 결국 대상의 절삭면은 자연 상태의 눈과 관계 있다. 그러나, 평면에 눈을 고정하는 이유로 치료기기(1)는 도 4에 도시된 바와 같이 눈의 각막(5)의 전면(15)에 놓인 컨택트 글래스(25)로 동작하는 것이 고려되어야 한다. 그러나, 치료기기(1) 또는 수술동작을 준비 및/또는 수행하기 위해 관련된 절차들의 본 설명과 관련해서, 이미 다수의 특허공보들(예로써, 예컨대 WO 2005/048895가 참조됨)의 주제를 이룬 컨택트 랜즈(25)가 소정 곡률을 각막 전면(15)에 부여하는 정도로만 관계된다. 그러나, 컨택트 렌즈(25)의 접촉면의 구면 곡률에 대해서, 본 명세서에 기술된 접근은 예컨대 눈의 평면 각막을 가압하는 평면 컨택트 글래스를 이용한 WO 2003/002008에 개시된 접근과는 분명히 다르다.
눈이 구면 접촉면을 갖는 컨택트 글래스(25)에 가압되면, 눈의 공간적 변형이 일어난다. 가압은 도 5에 예로서 나타낸 바와 같이 눈의 좌표계를 도 6에 예로써 도시된 컨택트 글래스의 좌표계로의 변환에 해당한다. 당업자는 WO 2005/011547로부터 이 관계를 알며, 상기 참조문헌에 개시된 내용은 전체적으로 포함되어 있다. 도 5 및 도 6에서, 아포스트로피(')로 표시된 좌표들은 컨택트 글래스(25) 또는 눈을 향한 컨택트 글래스 하부면(26)에 대한 양의 좌표를 나타낸다. 그런 후, 느슨한 각막(도 5)에서 주어진 점(P)는 접촉면(25)에 가압시 각막에서 점(P')에 해당한다(도 7의 좌측).
그러나, 컨택트 글래스는 다른 이점을 갖는다. 컨택트 글래스 하부면(26)에 가압됨으로써, 각막 전면(15)도 또한 자동적으로 구형이 된다. 따라서, 각막 전면(15) 아래로 일정 거리에 위치된 면은 컨택트 글래스가 가압될 때 마찬가지로 구형이 되므로, 제어가 크게 간단해진다. 이런 이유로, 구면 컨택트 글래스 하부면(26)을 갖는 컨택트 글래스(25)를 이용하고 적어도 한 절삭면에 대해 각막 전면(15) 아래로 일정 거리에 있는 구면으로서 이 절삭면을 정의하는 타겟 지점들을 명시하도록 항상 시도되어 왔다.
도 5 및 도 6의 도면은 위치되거나 탈착되는 컨택트 글래스의 결과로서 눈에 발생되는 좌표 변환을 도시한 것이다. 상기 도면들은 곡면의 원점에 대한 구면 좌표(R,φ,α)와 각막 전면(15) 또는 컨택트 글래스 하부면(26)의 정점에 대한 원통 좌표(R,z,φ) 모두를 포함하며, 상기 정점은 광학축(OA)의 통과점으로 정의된다.
좌표 변환은 느슨한(또는 가압된) 눈에서 각막 내 한 점이 주어졌고 가압된(또는 느슨한) 눈에 기술되어야 할 경우 선택된 좌표계와는 아주 무관하게 발생된다.
도 7에 나타낸 바와 같이 느슨한 눈에 대한 좌표계로부터 컨택트 글래스에 대한 가압된 눈의 좌표계로의 좌표 변환의 경우, 도 7에 따라, 호 길이, 즉, α·R, 반경깊이(Rcv-R) 및 각(φ)이 유지된다. 따라서, 자연적인 눈에서, 즉, 도 7의 좌표계에서 대한 기초로서 취해진 타겟 지점들의 변환은 3차원 초점조절장치에 대한 제어량의 계산에서 중요한 단계이다. 변환의 구현은 평편한 컨택트 글래스의 경우의 구현과는 기본적으로 다르다. 예컨대, 구면이 평면으로 축퇴된다.
구면으로 굽어진 컨택트 글래스 하부면(26)에 눈(3)의 각막(5)을 가압하는 것이 도 7에 예시되어 있다. 우측 도면은 컨택트 글래스 하부면(26)이 정점에서만 각막 전면(15)과 접촉할 경우의 상태를 개략적으로 도시한 것이다. 각막은 여전히 변형되지 않고 있다. 기하학적 관계를 설명하기 위해, 각막 전면(15)은 도 7에서 개략적으로 원으로 나타나 있다. 각막(5)상에 컨택트 글래스(25)의 가압은 도 7의 좌측 상태로 변환을 일으키고, 상기 변환은 화살표(27)로 나타나 있다. 컨택트 글래스(25)의 제거는 화살표(27) 방향에 반대로 눈(3)의 이완을 일으킨다.
기술된 경계조건으로 인해, 눈의 각막(5)에서 각 지점에 대해, 좌표는 도 5에 나타난 시스템에서 도 6의 시스템으로 변환된다. 각막 전면(15)의 가압은 통상적으로 음 압력에 의한 흡입에 의해 이루어지기 때문에, 하기에서 상기 변환을 흡입변화이라 한다.
하기의 절차는 이완된 (흡입되지 않는) 눈의 점(P)의 좌표를 흡입되는 눈의 해당 지점(P')에 대한 좌표로의 일반적인 변환을 제공한다. 그런 후 역변환이 기술된다. 이러한 일반적인 접근은 컨택트 글래스 또는 각막 전면의 특정한 기하학적 형태를 전혀 필요로 하지 않으나, 눈물막 없이 각막 앞면인 각막 전면을 이용한다:
1. 실험적 결정과 필요하다면 적절한 평편화 방법들의 이용으로 임의의 좌표계에서 각막의 전면(15)의 수치 또는 분석 설명. 각막의 전면(15) 아래로 거리(L)에서 벤드 라인(또는 중립상태)의 위치를 고려할 경우, 흡입 변환의 경우에, 상기 전면(15)에 대해 반경방향으로 L만큼 수축된 기준면(V)가 상기 전면(15) 대신 이용된다. 상기 벤드 라인을 고려하지 않을 경우, 기준면(V)은 각막(5)의 전면(15)과 같다.
2. 실험적 결정과 필요하다면 적절한 평편화 방법들의 이용으로 임의의 좌표계에서 컨택트 글래스(25)의 접촉면(26)의 수치 또는 분석 설명. 변환시, 접촉면(26)은 가압된 눈에서 각막(5)의 전면(15)에 의해 추정된 면이 되는 것으로 고려된다. 그러나, 유체막 두께(F') 및/또는 벤드 라인 변위(L)를 고려할 경우, 접촉면(26)에 대한 F'+L만큼 반경방향으로 수축된 컨택트 글래스 기준면(G)이 접촉면(26) 대신 이용된다. 유체막 두께(F')와 벤드 라인 변위(L)를 고려하지 않을 경우, 이 경우 마찬가지로, 접촉면(26)과 컨택트 글래스 기준면(G)은 일치한다.
3. 원점이 기준면(V)에 있고 변환동안 좌표를 바꾸지 않는 변환의 원점(A) 결정. 이 점은 바람직하게는 광학축과 기준면(V)의 교차점이거나 상기 기준면(V)의 기하학적 정점이다. 여기서, 양 점들은 "정점"이라는 용어로 연결되어 있다.
4. 흡입 후 원점(A)으로부터 최소 거리인 컨택트 글래스 기준면(G)상의 점(M)의 결정. 양호한 근사로서, A=M이다.
5. 법선상에 점 P(φ)가 있는 기준면(V)상에 모든 점들 Oi(φ)의 결정. 이 경우 법선은 기준면(V)에 수직이고 점 Oi을 포함하는 직선으로서 이해된다.
6. 선분
Figure 112010063947655-pct00017
이 최소인 점 O
Figure 112010063947655-pct00018
Oi의 결정. 따라서, 이는 법선과 기준면(V) 간의 교차점이다.
7. 원통 각(φ)에 의해 특징된 교차면에서 0에서 A까지 곡선 길이
Figure 112010063947655-pct00019
의 계산.
8.
Figure 112010063947655-pct00020
이 적용될 수 있는 점 O
Figure 112010063947655-pct00021
Oi의 결정.
9.
Figure 112010063947655-pct00022
및
Figure 112010063947655-pct00023
가 적용될 수 있는 점 P'(φ)의 계산
10. φ'=φ가 항상 적용된다.
역변환은 하기의 단계들을 이용해 수행된다:
1. 상기 점 1 및 2와 유사하게 수치 또는 분석설명.
2. 상기 점 3 아래에 진술된 절차가 원점에 대해 사용된다.
3. 변환의 원점(A)로부터 최소 거리인 컨택트 글래스 기준면(G)상의 점(M)의 결정. 양호한 근사로서, A=M이다.
4. 법선상에 점 P'(φ)가 있는 컨택트 글래스 기준면(G)상의 모든 점들 O'i(φ)의 결정. 법선은 다시 컨택트 글래스 기준면(G)에 수직이고 점 Oi'을 포함하는 직선이다.
5. 선분
Figure 112010063947655-pct00024
이 최소인 점 O'
Figure 112010063947655-pct00025
O'i의 결정.
6. 원통 각(φ)에 의해 특징된 교차면에서 0'에서 A'까지 곡선 길이
Figure 112010063947655-pct00026
의 계산.
7.
Figure 112010063947655-pct00027
이 적용될 수 있는 점 O
Figure 112010063947655-pct00028
V의 계산.
8.
Figure 112010063947655-pct00029
및
Figure 112010063947655-pct00030
가 적용될 수 있는 점 P(φ)의 계산
9. φ'=φ가 항상 적용된다.
상기 방법은 임의의 표면 형태, 즉, 각막 전면(15)과 컨택트 글래스 접촉면(26) 모두를 위한 흡입 변환을 수행하는데 사용될 수 있다.
피변환 지점이 기준면의 로컬 곡률반경보다 작은 각각의 기준면으로부터 떨어져 있는 경우, 순변환의 5번 지점과 역변환의 4번 지점이 생략될 수 있다. 로컬 곡률반경은 해당 지점에서 최적의 구 반경으로부터 얻어지며 표면의 최소 곡률반경으로 간단하게 근사될 수 있다. 눈 수술의 경우, 5번 또는 4번 점의 생략을 위한 조건들이 주로 이행되는데, 이는 각막이 곡률반경보다 상당히 더 얇기 때문이다.
반경 분할 이미지에서 포물선을 나타내는 각막 전면의 포물면과 구면 컨택트 글래스 형태의 특수한 조건에 대한 특수 해가 있다. 포물선은 여전히 임의의 주어진 구에 대해 종래 기술에 이미 공지된 상기 해보다 눈(5)의 자연 형태에 약간 더 잘 일치한다.
특히, 포물선 형태의 각막 전면에 구면 컨택트 글래스상의 구면 각막 전면에 대해 WO 2005/011547에 공지된 하기의 흡입 변환의 전개에 의해 계산을 줄이는 이 특수 해의 간략화가 제공된다:
Figure 112010063947655-pct00031
따라서, 각막(5)(또는 컨택트 글래스(25))의 전면(15)의 이상적인 구형에서 포물선으로의 편차를 고려하기 위해 공지된 구면 접근은 변형된다.
때때로 분석적으로 추정된 전인자(prefactors)는 실험적 데이터를 기초로 다른 적용을 받아야 한다. 따라서, 1과는 다른 실험적으로 결정된 값들은 구 또는 타원 방향의 포물선으로부터 각막 전면(15)의 편차를 고려하기 위해 전인자(ci,fi)에 할당될 수 있다.
가압된 상태에서 유체막 두께(F')와 거리(L)만큼 각막(5)의 전면(15)으로부터 내부로 옮겨진 벤드 라인을 고려해야 하는 경우, 구면 컨택트 글래스와 구면 각막 전면에 대한 흡입 변환은 하기의 형태로 작성될 수 있다.
Figure 112010063947655-pct00032
많은 측정장치들은 자연적인 눈물막의 두께(T)를 포함한 각막 전면(15)의 곡률반경을 측정하고 이에 따라 정확하게 교정되어야 하는 값(Rcv+T)를 바로 제공하는데, 이는 상기 수학식들이 Rcv를 기반으로 하기 때문이다. 명확히, 이러한 접근은 상술한 변환으로 결합될 수 있음에 유의해야 한다. 또한, T, F, 및/또는 L은 간단히 하기 위해 무시될 수 있다.
시력결함의 눈 수술의 경우 적용을 위한 장치(1)의 일련의 준비가 도 8에 개략적으로 요약된다. 단계(S1)에서, 눈(3)의 측정이 취해진다. 이 단계에서, 환자(4)의 시력결함에 대한 교정 파라미터들이 얻어진다. 그런 후, 단계(S2)에 따른 파라미터들이 단계(S3)에서 사용되어 교정에 필요한 각막(5)의 새로운 곡률을 결정한다. 단계(S3)에서 이 계산이 완료되면, 곡률을 변경하기 위해 상기 각막에서 제거되어야 하는 양이 단계(S4)에서 결정된다. 이를 위해, 단계(S5)에서, 상기 양을 한정하는 절삭면이 확립된다. 이들 표면의 해당 기능의 설명들을 얻고나서, 눈이 흡입에 의해 컨택트 글래스로 끌어당겨질 때 일어난 흡입 변환이 단계(S6)에서 고려된다. 상술한 관계들 중 하나가 이 경우에 사용된다.
다음은 절삭면이 이루어진 경로 곡선의 좌표의 구축이다. 이는 파라미터(R,φ,z)에 의해 단계(S7)에서 개략적으로 나타나 있다. 단계(S7)의 마지막에, 점 패턴이 얻어지고, 이는 레이저 복사 펄스가 각 경우에 적용되는 스팟의 좌표를 갖는다. 이 단계에서, 이미, 계산량을 간단히 하기 위해 타겟 지점들의 밀도가 줄어들 수 있다.
이에 따라 확립된 제어 파라미터들로, 실제 수술이 단계(S8)에서 수행되고 제거될 양이 상기 절삭면에 의해 한정된다.

Claims (9)

  1. 레이저 장치(E)의 동작 동안 접촉면(26)을 갖는 컨택트 글래스(25)가 각막(5)을 상기 접촉면의 형태로 변형시키고, 이를 위해, 상기 접촉면이 상기 각막에 대하여 가압되며,
    상기 각막(5)에 위치된 레이저 장치(E)에 대한 타겟 지점들(28)의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치(E)에 대한 제어 데이터가 발생되는 단계와,
    타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스(25)에 의해 야기되고 레이저 장치(E)의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형이 고려되는 단계를 포함하는 상기 레이저 장치(E)에 의해 눈의 각막(5)에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기(1)용 제어 데이터를 발생하는 방법으로서,
    비변형 각막(5)에서 상기 변형에 의해 일어나는 점(P)의 변위를 결정하기 위해 상기 변형의 고려시
    1a) 상기 비변형 각막(5)의 기준면(V)상에, 상기 점(P)에 대하여, 점(O)을 지나는 법선이 상기 점(P)을 통과해 지나는 식으로 위치된 점(O)이 결정되고, 상기 기준면(V)은 전면(15) 자체 또는 벤드 라인 변위(L)만큼 상기 전면(15)의 반경방향 수축을 통해 얻은 면 중 어느 하나이며,
    1b) 상기 기준면(V)의 정점(S)과 점(O) 사이의 거리(
    Figure 112014029947426-pct00033
    )가 결정되고, 상기 거리(
    Figure 112014029947426-pct00034
    )는 상기 기준면(V) 상의 호 길이이며,
    1c) 컨택트 글래스 기준면(G)상에 접촉면 정점으로부터 상기 거리(
    Figure 112014029947426-pct00035
    )에 위치된 점(O')가 결정되고, 상기 컨택트 글래스 기준면(G)은 상기 접촉면(26) 자체 또는 벤드 라인 변위(L) 및/또는 각막(5)상의 유체막의 두께(F')만큼 상기 접촉면(26)의 반경방향 수축을 통해 얻은 면 중 어느 하나이며,
    1d) 상기 점(O')에서 법선상에, 점(P)가 점(O)로부터 갖는 거리와 동일한 거리를 점(O')로부터 갖는 점(P')이 결정되고,
    1e) 상기 점(P')은 변형에 의해 변위된 점(P)로서 사용되는 단계들;
    및/또는 변형된 각막에서 이완에 의해 야기된 점(Q')의 변위를 결정하기 위해 상기 변형의 고려시,
    2a) 상기 컨택트 글래스 기준면(G)상에, 상기 점(Q')에 대하여, 점(O')을 지나는 법선이 상기 점(Q')을 통과해 지나는 식으로 위치된 점(O')이 결정되고,
    2b) 상기 정점(S)과 점(O') 사이의 거리(
    Figure 112014029947426-pct00036
    ')가 결정되고, 상기 거리(
    Figure 112014029947426-pct00037
    ')는 상기 컨택트 글래스 기준면(G)의 호 길이이며,
    2c) 상기 기준면(V)상에 상기 정점(S)로부터 상기 거리(
    Figure 112014029947426-pct00038
    ')에 위치된 점(O)가 결정되고,
    2d) 상기 점(O)에서 법선상에, 점(Q')이 점(O')으로부터 갖는 거리와 동일한 거리를 점(O)으로부터 갖는 점(Q)이 결정되고,
    2e) 상기 점(Q)은 이완에 의해 변위된 점(Q')으로서 사용되는 단계들이 실행되는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기(1)용 제어 데이터를 발생하는 방법.
  2. 레이저 장치(E)의 동작 동안 접촉면(26)을 갖는 컨택트 글래스(25)가 각막(5)을 상기 접촉면의 형태로 변형시키고,
    상기 각막(5)에 위치된 레이저 장치(E)에 대한 타겟 지점들(28)의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치(E)에 대한 제어 데이터가 발생되는 단계와,
    타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스(25)에 의해 야기되고 레이저 장치(E)의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형이 고려되는 단계를 포함하는 상기 레이저 장치(E)에 의해 눈의 각막(5)에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기(1)용 제어 데이터를 발생하는 방법으로서,
    비변형 각막(5)에 대한 구면 좌표계(φ,α,R)와 상기 컨택트 글래스에 대하여 배치되고 이에 의해 변형된 각막(5)에 대한 구면 좌표계(φ',α',R') 사이에 하기의 변환:
    Figure 112015049393121-pct00039

    이 사용되고,
    RKGL은 접촉면의 반경이고, Rcv는 각막(5)의 비변형 전면(15)의 반경이며, c5, c7, f4, 및 f6는 근사해서 1일 수 있는 실험적으로 수립된 수정인수이며, K1은 α의 홀수 고차에 대한 선택적 수정항이고, K2는 α의 짝수 고차에 대한 선택적 수정항인 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법.
  3. 레이저 장치(E)의 동작 동안 접촉면(26)을 갖는 컨택트 글래스(25)가 각막(5)을 상기 접촉면의 형태로 변형시키고,
    상기 각막(5)에 위치된 레이저 장치(E)에 대한 타겟 지점들(28)의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치(E)에 대한 제어 데이터가 발생되는 단계와,
    타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스(25)에 의해 야기되고 레이저 장치(E)의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형이 고려되는 단계를 포함하는 상기 레이저 장치(E)에 의해 눈의 각막(5)에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기(1)용 제어 데이터를 발생하는 방법으로서,
    비변형 각막(5)에 대한 구면 좌표계(φ,α,R)와 상기 컨택트 글래스에 대하여 배치되고 이에 의해 변형된 각막(5)에 대한 구면 좌표계(φ',α',R') 사이에 하기의 변환:
    Figure 112010063947655-pct00040

    이 사용되고,
    RKGL은 접촉면의 반경이고, Rcv는 각막(5)의 비변형 전면(15)의 반경이며, F'는 각막(5)과 각막에 가압된 컨택트 글래스 사이의 유체막 두께이고, L은 각막의 표면에서 각막(5)의 내부까지 눈의 각막의 벤드 라인의 변위이며, 상기 변위는 실험적으로 결정되고, F' 또는 L도 또한 근사적으로 0으로 동일시될 수 있는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법.
  4. 눈의 각막(5)의 조직층을 분리하기 위한 레이저 장치(E)와,
    접촉면을 갖고, 레이저 장치(E)의 동작 동안 상기 각막(5)을 상기 접촉면의 형태로 변형시키며, 이를 위해 상기 접촉면은 접촉면 정점으로 각막 정점상에 먼저 설정되고, 그런 후 각막의 변형을 위해 상기 각막을 가압하는 컨택트 글래스(25)와,
    상기 각막(5)에 위치된 레이저 장치(E)에 대한 타겟 지점(들)(28)의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치(E)에 대한 제어 데이터를 발생하고, 상기 타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스(25)에 의해 야기되고 레이저 장치(E)의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형을 고려하는 제어 장치를 구비하는 눈 수술 치료기기로서,
    상기 제어장치는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기.
  5. 각막을 가압하는 접촉면을 가진 컨택트 글래스(25)가 각막(5)을 접촉면의 형태로 변형시키며
    상기 각막(5)에 위치된 레이저 장치(E)에 대한 타겟 지점(들)(28)의 좌표를 명시하는 식으로 제어 데이터가 발생되고,
    타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스(25)에 의해 야기되고 상기 레이저 장치(E)의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형이 고려되는 상기 레이저 장치(E)에 의해 눈의 각막(5)에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기를 동작시키는 방법으로서,
    비변형 각막(5)에서 점(P)의 변위를 결정하기 위한 상기 변형의 고려시
    1a) 상기 비변형 각막(5)의 기준면(V)상에, 상기 점(P)에 대하여, 점(O)을 지나는 법선이 상기 점(P)을 통과해 지나는 식으로 위치된 점(O)이 결정되고, 상기 기준면(V)은 전면(15) 자체 또는 벤드 라인 변위(L)만큼 상기 전면(15)의 반경방향 수축을 통해 얻은 면 중 어느 하나이며,
    1b) 상기 기준면(V)의 정점(S)과 점(O) 사이의 거리(
    Figure 112015081367410-pct00041
    )가 결정되고, 상기 거리(
    Figure 112015081367410-pct00042
    )는 상기 기준면(V) 상의 호 길이이며,
    1c) 컨택트 글래스 기준면(G)상에 접촉면 정점으로부터 상기 거리(
    Figure 112015081367410-pct00043
    )에 위치된 점(O')가 결정되고, 상기 컨택트 글래스 기준면(G)은 상기 접촉면(26) 자체 또는 벤드 라인 변위(L) 및/또는 각막(5)상의 유체막의 두께(F')만큼 상기 접촉면(26)의 반경방향 수축을 통해 얻은 면 중 어느 하나이며,
    1d) 상기 점(O')에서 법선상에, 점(P)이 점(O)으로부터 갖는 거리와 동일한 거리를 점(O')으로부터 갖는 점(P')이 결정되고,
    1e) 상기 점(P')은 변형에 의해 변위된 점(P)으로서 사용되는 단계들;
    및/또는 상기 변형된 각막에서 이완에 의해 야기된 점(Q')의 변위를 결정하기 위해 상기 변형의 고려시,
    2a) 상기 컨택트 글래스 기준면(G)상에, 상기 점(Q')에 대하여, 점(O')을 지나는 법선이 상기 점(Q')을 통과해 지나는 식으로 위치된 점(O')이 결정되고,
    2b) 상기 정점(S)과 점(O') 사이의 거리(
    Figure 112015081367410-pct00044
    ')가 결정되고, 상기 거리(
    Figure 112015081367410-pct00045
    ')는 상기 컨택트 글래스 기준면(G)의 호 길이이며,
    2c) 상기 기준면(V)상에 상기 정점(S)로부터 상기 거리(
    Figure 112015081367410-pct00046
    ')에 위치된 점(O)가 결정되고,
    2d) 상기 점(O)에서 법선상에, 점(Q')이 점(O')으로부터 갖는 거리와 동일한 거리를 점(O)으로부터 갖는 점(Q)가 결정되고,
    2e) 상기 점(Q)은 이완에 의해 변위된 점(Q')으로서 사용되는 단계들이 실행되는 눈 수술 치료기기를 동작시키는 방법.
  6. 변형을 위해, 접촉면을 갖는 컨택트 글래스(25)가 각막(5)을 상기 접촉면의 형태로 변형시키도록 상기 각막을 가압하며,
    상기 각막(5)에 위치된 레이저 장치(E)에 대한 타겟 지점들(28)의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치(E)에 대한 제어 데이터가 발생되고,
    타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스(25)에 의해 야기되고 레이저 장치(E)의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형이 고려되는 상기 레이저 장치(E)에 의해 눈의 각막(5)에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기를 동작시키는 방법으로서,
    비변형 각막(5)에 대한 구면 좌표계(φ,α,R)와 상기 컨택트 글래스에 대하여 배치되고 변형된 각막(5)에 대한 구면 좌표계(φ',α',R') 사이에 하기의 변환:
    Figure 112015081367410-pct00047

    이 사용되고,
    RKGL은 접촉면의 반경이고, Rcv는 각막(5)의 비변형 전면(15)의 반경이며, c5, c7, f4, 및 f6는 근사해서 1일 수 있는 실험적으로 수립된 수정인수이며, K1은 α의 홀수 고차에 대한 선택적 수정항이고, K2는 α의 짝수 고차에 대한 선택적 수정항인 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기를 동작시키는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    두번째 수학식에서 상기 각막(5)상의 유체막의 두께(F') 및/또는 벤드 라인 변위(L)를 고려하기 위해, 상기 반경(R')은 (F'+L)만큼 빼지고, 반경(R)은 L만큼 빼지는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기용 제어 데이터를 발생하는 방법.
  8. 변형을 위해, 접촉면을 갖는 컨택트 글래스(25)가 각막(5)을 상기 접촉면의 형태로 변형시키도록 상기 각막을 가압하며,
    상기 각막(5)에 위치된 레이저 장치(E)에 대한 타겟 지점들(28)의 좌표를 명시하는 식으로 상기 레이저 장치(E)에 대한 제어 데이터가 발생되고,
    타겟 지점 좌표의 발생시, 상기 컨택트 글래스(25)에 의해 야기되고 레이저 장치(E)의 동작 동안 존재하는 상기 각막(5)의 변형이 고려되는 상기 레이저 장치(E)에 의해 눈의 각막(5)에 있는 조직층을 분리하는 눈 수술 치료기기를 동작시키는 방법으로서,
    비변형 각막(5)에 대한 구면 좌표계(φ,α,R)와 상기 컨택트 글래스에 대하여 배치되고 변형된 각막(5)에 대한 구면 좌표계(φ',α',R') 사이에 하기의 변환:
    Figure 112015081367410-pct00048

    이 사용되고,
    여기서, RKGL은 접촉면의 반경이고, Rcv는 각막(5)의 비변형 전면의 반경이며, F'는 각막(5)과 상기 각막에 가압된 컨택트 글래스 사이의 유체막 두께이고, L은 각막의 표면에서 각막(5)의 내부까지 눈의 각막의 벤드 라인의 변위이며, 상기 변위는 실험적으로 결정되고, F' 또는 L도 또한 근사적으로 0으로 동일시될 수 있는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기를 동작시키는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    두번째 수학식에서 상기 각막(5)상의 유체막의 두께(F') 및/또는 벤드 라인 변위(L)를 고려하기 위해, 상기 반경(R')은 (F'+L)만큼 빼지고, 반경(R)은 L만큼 빼지는 것을 특징으로 하는 눈 수술 치료기기를 동작시키는 방법.
KR1020107022153A 2008-04-04 2009-03-28 눈 수술을 위한 제어 데이터 발생방법과 눈 수술 치료장치 및 방법 KR101578759B1 (ko)

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