KR101654077B1 - 안구내 렌즈 정렬 - Google Patents

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KR101654077B1
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카타리나 라흐티
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알콘 리서치, 리미티드
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Abstract

눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 방법은 팽창되지 않은 눈으로부터 동공(pupil)과 관련하여 수술전(preoperative) 정렬 데이터를 수집하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 팽창된 동안 눈의 동공 중심부를 위치확인(locating)하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 동공 중심부와 관련하여 팽창된 눈의 이미지에 대한 정렬 데이터를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 컴퓨터-판독가능 매체에 내장된 소프트웨어는 이러한 방법의 단계들을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행될 수 있다.

Description

안구내 렌즈 정렬{INTRAOCULAR LENS ALIGNMENT}
본 출원은 2009년 2월 19일자로 출원된 가출원 일련 번호 제61/153,709호 및 2009년 2월 26일자로 출원된 가출원 일련 번호 제61/155,562호에 대한 우선권을 청구한다.
과거 10년 동안, 안과 의사들은 백내장 수술(cataract eye surgery) 동안, 선재하는 난시를 교정하기 위해, 눈(eye)의 형상을 변경하기 위해 각막(cornea) 속에 절개부(incision)들을 형성하는 것을 포함하는 몇 가지 방법들을 시도했다. 지금은 원환체(toric) 안구내 렌즈들(IOL)의 신규한 설계로 인해, 추가의 중간(intervention) 수술 없이 난시가 감소 또는 교정될 수 있다. 원환체 IOL은 내추럴 렌즈(natural lens) 또는 백내장을 제거할 때 눈에 대한 포커스를 복원하지만, 이는 또한 콘텐트 렌즈들에서 성공적으로 사용되었던 동일한 기술을 사용하여 선재하는 난시를 교정하도록 설계된다.
수술 이전에, 교정되야 할 각막 난시(corneal astigmatism)의 양이 결정되어야 한다. 일반적으로, 수술과정(procedure)은 다음과 같다:
1. 수술전(Pre-Operative) 검사(각막계측, 각막 지형도검사, 세극등 검사)
2. IOL 배향의 계산
3. IOL 선택
4. 원환체 IOL의 수술적 삽입 및 미리계산된 축에 따른 정렬.
이러한 수술과정들의 성공은 부분적으로 IOL 정렬의 각도 정확성에 달려있다. 상기 단계들 모두는 난시의 언더-코렉션(under-correction)을 산출하는 특정 정도의 에러를 도입할 가능성을 갖는다. 그러나 에러의 주요 요인은 백내장 수술과정 동안 환자의 눈의 전안방(anterior chamber)으로 삽입된 이후, 계산된 각도 값에 따른 원환체 IOL의 오정렬에 있다. 이는 예를 들어, 계산된 IOL 각도는 환자가 똑바로 앉은 자세(sitting upright)(수술전 설정)로 수행되는 측정들에 기초하고 수술 동안에, 환자가 국소 마취제(local anesthetic)의 영향력 하에 안구회선(cyclorotation)이 발생하는 누운 자세(supine position)에 있는 동안에는 경보된다는 사실에 기인한 것일 수 있다. 각각의 에러 각도는 원환체 IOL에 의한 난시 교정의 3.3% 손실을 야기시킬 수 있다. 따라서, 10°의 에러는 원환체 IOL의 효과의 33% 감소를 야기시킬 수 있으며 이는 난시 교정 업이 구면 렌즈(spherical lens)를 사용하는 것과 같다.
안구회선 작용으로 에러를 방지하기 위해, 현재 수술전 검사 동안 자오선(meridian) 및 미리계산된 IOL 정렬 축으로 눈을 마크하는 몇 가지 기술이 있다. 통상적으로, 이러한 기술들은 의사가 마커들 또는 천공(puncturing) 디바이스들을 이용하여 림보(limbus)에서 3시 및 9시 자오선에 기준 마크들을 배치할 것을 요구한다. 마커들에 의해 이루어진 마킹들은 부정확할 수 있으며 씻겨지거나 드리프트될 수 있다. 또한, 각막 천공은 침략적이며 상당한 전염 위험성 및/또는 다른 부작용들을 수반한다.
본 발명의 특정 실시예들에서, 눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 방법은 팽창되지 않은 눈으로부터 동공(pupil)과 관련하여 수술전(preoperative) 정렬 데이터를 수집하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 팽창된 동안 눈의 동공 중심부를 위치확인(locating)하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 동공 중심부와 관련하여 팽창된 눈의 이미지에 대한 정렬 데이터를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 컴퓨터-판독가능 매체에 내장된 소프트웨어는 이러한 방법의 단계들을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 시스템은 메모리, 프로세서 및 디스플레이를 포함한다. 메모리는 팽창되지 않은 눈으로부터 동공과 관련하여 수술전 정렬 데이터를 저장하도록 작동할 수 있다. 프로세서는 팽창된 동안 눈의 동공 중심부를 위치확인하도록 작동할 수 있다. 디스플레이는 동공 중심부와 관련하여 팽창된 눈의 이미지에 대한 정렬 데이터를 디스플레이하도록 작동할 수 있다.
본 발명은 하기 도면들을 참조로 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 방사상 오버레이를 갖는 눈의 이미지를 도시한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자-제공 방사상 측정치들과 함께 방사상 그리드 오버레이에 대한 대안적 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자-제공 방사상 측정치들과 함께 방사상 그리드 어레이에 대한 대안적 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른 수술 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예에 따라 수술 디스플레이를 생성하는 예시적 방법을 예시하는 흐름도이다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 백내장 수술에 대한 원환체 안구내 렌즈 정렬(IOL)은 렌즈 배치시 의사를 보조하기 위해 정확한 방사상 그리드 또는 정렬 가이드를 제공함으로써 개선된다. 눈의 이미지들을 얻기 위해 슬릿 램프 현미경이 이용될 수 있으며 방사상 그리드, 렌즈 정렬 가이드, 및/또는 회전 정렬에 대한 다른 기준들(fiducials)을 포함하는 이미지 오버레이는 컴퓨터 디스플레이, 정보를 나타내는 눈의 인쇄된 이미지를 포함하는 임의의 적절한 형태의 수술용 가이드로서 또는 수술과정 동안 눈상으로의 직접 투사(direct projection)에 의해 제공될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 다양한 방법들 및 시스템들에 따라, 방사상 그리드는 동공의 중심부에 중심설정되며 눈의 이미지들 상에 (또는 일 실시예에서는 눈 상에 직접) 오버레이된다. 동공 중심부는 이를 테면, 임의의 적절한 중심부-검색(center-finding) 이미지 프로세싱 기술을 이용하여 자동으로, 또는 포인트-앤-클릭(point-and-click) 컴퓨터 인터페이스 또는 이와 유사한 것을 통해 수동으로 위치확인될 수 있다. 예를 들어, 동공 중심부는 제한되는 것은 아니지만, 참조로 본 명세서에 통합되는 Gray 등에 의한 미국 특허 제5,740,803호에 개시된 기술을 포함하는 다양한 이미지 분석 기술들을 이용하여 위치확인될 수 있다. 그리드는 수직 및 수평 자오선들 및 임의의 적절한 정확도의 스케일을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스내에서, 각도 측정치들이 선택되며 눈의 다양한 피처들 이를 테면 혈관들, 홍채 피처들, 또는 임의의 다른 적절한 기준들에 대해 그리드 상에 마크된다. 또한, 그리드는 수술 과정 이전에 계산되는 것으로서, IOL 렌즈에 대한 회전 배향 교정을 나타내는 정렬 가이드를 포함할 수 있다. 이를 테면, 수직 자오선과 관련된 각도를 계산함으로써, 의사에 의한 사용을 위해 방사상 가이드에 정확한 가이드가 디스플레이될 수 있다.
도 1은 방사상 오버레이를 갖는 눈의 이미지를 도시한다. 도시된 것처럼, 수평 자오선은 0도에서 180도를 통과하며, 수직 자오선은 플러스 및 마이너스 90도를 통과한다. 82.5도의 각도는 의사 또는 이와 유사한 것에 의해 선택되는 일부 눈 피처에 대한 기준 각도로서 마크되었으며, 156도의 각도는 원환체 안구내 렌즈(이후 전반적으로 렌즈로도 간주됨)를 정렬하는데 이용하도록 도시된다.
렌즈를 정렬하기 위한 시스템들 및 방법들의 다른 양상들이 하기에 개시된다. 슬릿 램프 현미경을 사용하는 실시예에서, 빔 분할기를 통해 슬릿 램프 현미경 상에 적절한 비디오 카메라가 장착될 수 있다. 카메라는 USB, 파이어와이어(FireWire) 또는 GigE 포트와 같은 접속기를 이용하여 이미지 습득 하드웨어를 갖는 컴퓨터에 연결될 수 있다. 라이브 디스플레이가 시동될 수 있고, 카메라는 카메라 시야의 수평 축이 슬릿 램프의 수평 슬릿과 정렬되도록 정렬될 수 있다. 고품질 이미지들이 환자가 똑바로 앉은 상태로 포착될 수 있고 소프트웨어는 동공의 중심 포인트를 자동으로 위치확인하도록 시도할 수 있다. 또한, 소프트웨어는 수동 동공 위치확인 툴을 포함할 수 있다. 동공의 중심 포인트가 한정되면, 소프트웨어는 이를 테면 도 1에 도시된 것처럼 그 포인트 상에 위치되는 그의 중심부와 방사상 그리드를 오버레이한다. 카메라는 슬릿 램프와 회전식으로 조정되기 때문에, 방사상 0 내지 180°축은 눈의 3시 및 9시 자오선들과 일치한다. 또한, 소프트웨어는 하기의 것을 제공하는 능력을 가질 수 있다.
● 각막계측을 통해 계산된 각도 값에 따른 원환체 IOL 축의 오버레이. 원환체 축 IOL 축은 다이얼의 중심부와 교차하며 각도 값은 오버레이된 다이얼의 0 내지 180°축에 참조될 것이다(도 1에서 156도의 각도 값을 따른 라인 참조).
● 다이얼 중심부 또는 의사가 눈의 홍채 주변부 또는 림보 혈관들 상의 기준 마크들로서 선택하는 다른 인체적(anatomical) 랜드마크들을 통해 교차하는 축들의 오버레이. 소프트웨어는 이러한 기준 포인트들 중 각각의 하나 다음에 각도 값을 디스플레이한다(도 1에서 82.5도의 각도 값을 따른 라인 참조).
또한, 소프트웨어는 좌측 또는 우측 눈 지정 및 눈의 측두측(temporal side) 또는 비측(nasal side)에 따라 이미지들을 표시할 수 있다(도 1의 문자 "R" 및 "T" 참조).
프로세스된 이미지들은 컴퓨터의 하드 드라이브, 이동식 메모리 상에 또는 의료 설비의 환자 데이터베이스 내에 저장될 수 있다. 의사는 수술실에서 고품질 사진내의 또는 모니터상의 오버레이로 이미지들을 리트리브 및 디스플레이할 수 있고, 또는 오버레이는 적절한 프로젝터를 이용하여 환자의 눈 상에 직접 투사될 수 있다.
기준 포인트들의 오버레이된 축들에 기초하여, 의사는 안구회선 작용과 무관하게 원환체 IOL 삽입을 결정하는 수술용 분도기(protractor)를 정확하게 배치할 수 있다. 분도기가 실제 눈 자오선과 정렬되자 마자, 의사는 계산된 각도 값에 따라 원환체 IOL을 정렬을 수행할 수 있다. 도 2 및 도 3은 사용자-제공 측정치들 및/또는 렌즈 정렬 정보와 함께, 방사상 오버레이에 대한 대안적 정렬들을 예시한다.
이 방법은,
a. 슬릿 램프 현미경으로 정확한 카메라 정렬에 대한 메커니즘을 제공
b. 이미지 분석에 기초하여 동공 중심점의 정확한 위치확인 제공
c. 의사가 눈의 정확한 자오선에 따라 분도기를 배치하도록 유도함으로써 수술 동안 정확한 분도기 배치를 가능케함으로써, 정확한 기준 각도 시스템 생성
에 의해, 백내장 수술에 대한 IOL 정렬 프로세스들에서의 몇 가지 에러 요인들을 해결한다.
앞서 개시된 방법들 또는 프로세스들 및 이들의 단계들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 특정 애플리케이션에 대해 적합한 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른 수술용 디스플레이를 생성하기 위한 시스템(100)의 블록 다이어그램이다. 시스템(100)은 프로세서(104)를 갖는 콘솔102)을 포함한다. 프로세서(104)는 내부 및/또는 외부 메모리(106)와 함께, 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 내장형 마이크로제어기들, 프로그램가능 디지털 신호 프로세서들 또는 다른 프로그램가능 디바이스일 수 있다. 또한, 프로세서(104)는 주문형 집적회로, 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 어레이 로직, 또는 전자 신호들을 처리하도록 구성될 수 있는 임의의 다른 디바이스 또는 디바이스들의 조합이거나 또는 대신하여 이들에 내장될 수 있다. 메모리(106)는 휘발성이든 또는 비휘발성이든지 간에 전자, 자기, 또는 광학적 메모리를 포함하는 임의의 적절한 형태의 데이터 저장기일 수 있으며, 이는 프로세서(104)에 의해 실행되는 명령들을 포함하는 코드(108)를 포함한다. 컴퓨터 실행가능 코드(108)는 C와 같은 구조적 프로그래밍 언어, C++과 같은 객체 지향적 프로그래밍 언어, 또는 상기 디바이스들 뿐만 아니라 프로세서들, 프로세서 아키텍처들의 이종 조합들(heterogeneous combination) 또는 상이한 하드웨어 및 소프트웨어의 조합들을 중 하나를 실행하도록 저장, 컴파일 또는 해석될 수 있는 임의의 다른 하이-레벨 또는 로우-레벨 프로그래밍 언어(어셈블리 언어들, 하드웨어 디스크립션 언어들, 및 데이터베이스 프로그래밍 언어들 및 기술들 포함)를 사용하여 생성될 수 있다는 것이 추가로 인식될 것이다.
도 4에 도시된 실시예에서, 시스템(100)은 또한 수술 동안 눈을 관찰하기 위한 현미경(110) 및 디스플레이(108)를 포함한다. 디스플레이(108)는 프린터, 비디오 디스플레이, 또는 광 프로젝터를 포함하는, 눈에 대한 정렬 가이드를 생성하기 위한 임의의 적절한 출력 디바이스를 포함한다. 특정 실시예들에서, 디바이스(108)는 이미지가 현미경의 뷰(view)로 투사되도록 현미경(110)에 결합될 수 있다. 현미경(110)은 눈을 시각적으로 검사하기 위한 임의의 적절한 툴일 수 있고 이는 전자 및/또는 광학적 뷰들을 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 임의의 예들을 포함하는 다양한 다른 적절한 컴포넌트들이 시스템(100)의 컴포넌트들에 대해 대체될 수 있다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예에 따른 방사상 정렬 가이드를 포함하는 수술용 디스플레이를 생성하기 위한 예시적 방법을 예시하는 흐름도(200)이다. 단계(202)에서, 동공과 관련한 수술적 정렬 데이터가 팽창되지 않은 눈으로부터 수집된다. 단계(204)에서, 눈이 팽창된다. 단계(206)에서, 동공 중심부가 위치확인된다. 동공 중심부는 이를 테면 포인팅 디바이스를 사용하여 수동으로 위치확인되거나 또는 이를 테면 이미지 분석 소프트웨어에 의해 자동으로 위치확인될 수 있다. 단계(208)에서, 정렬 가이드는 동공 중심부와 관련하여 팽창된 눈의 이미지에 디스플레이된다. 정렬 가이드는 본 명세서에 개시된 임의의 다양한 실시예들에 대응할 수 있다.
따라서, 일 양상에서, 앞서 개시된 각각의 방법 및 이들의 조합들은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들상에서 실행될 때 이들의 단계들을 실행하는 컴퓨터 실행가능 코드에서 구현될 수 있다. 또 다른 양상에서, 방법들은 이들의 단계들을 수행하는 시스템들에서 구현될 수 있으며 다수의 방식들로 디바이스들에 대해 분산될 수 있으며, 또는 기능 모두는 전용, 단독형 디바이스 또는 다른 하드웨어에 통합될 수 있다. 또 다른 양상에서, 앞서 개시된 프로세서들과 연관된 단계들을 수행하기 위한 수단은 앞서 개시된 임의의 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 이러한 모든 치환들 및 조합들은 본 개시물의 범주 내에 속하도록 의도된다.
본 발명은 상세하게 도시되고 개시된 바람직한 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 다양한 변경들 및 이에 대한 개선안들은 당업자들에게 쉽게 인식될 것이다.

Claims (23)

  1. 눈(eye)에 대한 방사상 정렬 가이드(radial alignment guide)를 생성하기 위한 방법으로서,
    팽창되지 않은 눈으로부터 동공(pupil)에 관한 수술전(preoperative) 회전 정렬 데이터를 수집하는 단계 ― 상기 수술전 회전 정렬 데이터는 상기 눈의 자오선(meridian)에 대한 회전 오프셋(offset)을 포함함 ―;
    원환체 안구내 렌즈(toric intraocular lens)의 주입(implantation) 동안 팽창된 상태의 상기 눈의 동공 중심부(pupil center)를 위치확인(locating)하는 단계;
    상기 팽창된 눈의 수술중(intraoperative) 이미지상에 방사상 그리드(radial grid)를 디스플레이하는 단계 ― 상기 방사상 그리드는 위치확인된 동공 중심부를 각각 통과하는 수직축 및 수평축을 포함함 ―; 및
    상기 원환체 안구내 렌즈의 주입 동안, 상기 팽창된 눈의 상기 수술중 이미지상에 상기 원환체 안구내 렌즈에 대한 회전 정렬축을 디스플레이하는 단계를 포함하고,
    상기 회전 정렬축은 상기 수술전 회전 정렬 데이터의 상기 회전 오프셋과 동일한 양만큼 상기 수직축 및 상기 수평축 중 하나에 대해 오프셋되는,
    눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 동공 중심부를 위치확인하는 단계는 눈의 중심부를 위치확인하기 위해 포인팅 디바이스(pointing device)를 수동으로 이동하는 단계를 포함하는,
    눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 동공 중심부를 위치확인하는 단계는 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 상기 동공 중심부를 자동으로 위치확인하는 단계를 포함하는,
    눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 방법.
  8. 삭제
  9. 눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 시스템으로서,
    팽창되지 않은 눈으로부터 동공에 관한 수술전 회전 정렬 데이터를 저장하도록 동작가능한 메모리 ― 상기 수술전 회전 정렬 데이터는 상기 눈의 자오선에 대한 회전 오프셋을 포함함 ―;
    원환체 안구내 렌즈의 주입 동안 팽창된 상태의 상기 눈의 동공 중심부를 위치확인하도록 동작가능한 프로세서; 및
    상기 팽창된 눈의 수술중 이미지상에 방사상 그리드를 디스플레이하고, 그리고 상기 원환체 안구내 렌즈의 주입 동안, 상기 팽창된 눈의 상기 수술중 이미지상에 상기 원환체 안구내 렌즈에 대한 회전 정렬축을 디스플레이하도록 동작가능한 디스플레이를 포함하고,
    상기 방사상 그리드는 위치확인된 동공 중심부를 각각 통과하는 수직축 및 수평축을 포함하고, 상기 회전 정렬축은 상기 수술전 회전 정렬 데이터의 상기 회전 오프셋과 동일한 양만큼 상기 수직축 및 상기 수평축 중 하나에 대해 오프셋되는,
    눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서에 상기 동공의 중심부를 표시하기 위해 수동으로 이동가능한 포인팅 디바이스를 더 포함하는,
    눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 상기 동공 중심부를 위치확인하도록 동작가능한,
    눈에 대한 방사상 정렬 가이드를 생성하기 위한 시스템.
  16. 삭제
  17. 저장된 명령들을 갖는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령들은:
    팽창되지 않은 눈으로부터 동공에 관한 수술전 회전 정렬 데이터를 수집하는 단계 ― 상기 수술전 회전 정렬 데이터는 상기 눈의 자오선에 대한 회전 오프셋을 포함함 ―;
    원환체 안구내 렌즈의 주입 동안 팽창된 상태의 상기 눈의 동공 중심부를 위치확인하는 단계;
    상기 팽창된 눈의 수술중 이미지상에 방사상 그리드를 디스플레이하는 단계 ― 상기 방사상 그리드는 위치확인된 동공 중심부를 각각 통과하는 수직축 및 수평축을 포함함 ―; 및
    상기 원환체 안구내 렌즈의 주입 동안, 상기 팽창된 눈의 상기 수술중 이미지상에 상기 원환체 안구내 렌즈에 대한 회전 정렬축을 디스플레이하는 단계 ― 상기 회전 정렬축은 상기 수술전 회전 정렬 데이터의 상기 회전 오프셋과 동일한 양만큼 상기 수직축 및 상기 수평축 중 하나에 대해 오프셋됨 ―
    를 수행하도록 프로세서에 의해 실행가능한,
    컴퓨터 판독가능 매체.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 동공 중심부를 위치확인하는 단계는 포인팅 디바이스로부터 상기 동공의 중심부의 표시를 수신하는 단계를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 매체.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 동공 중심부를 위치확인하는 단계는 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 상기 동공 중심부를 자동으로 위치확인하는 단계를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 매체.
  23. 삭제
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