KR20100098378A - 시력 결함의 수술 교정을 위한 치료 장치, 이를 위한 제어 데이터 생성 방법 및 시력 결함의 수술 교정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안구(3)에서 근시 또는 원시의 수술 교정을 위한 치료 장치에 관한 것으로, 치료 장치(1)는 제어 장치(12)에 의해 제어되고 레이저 조사선(2)을 인가하여 각막 조직을 분리하는 레이저 장치(L)를 포함하되, 상기 제어 장치(12)는 상기 레이저 장치(L)가 렌티큘형 볼륨(18)이 각막(5) 내에서 격리되어 상기 볼륨과 각막(18) 간의 거리 증가가 원하는 교정을 이루도록 각막(5) 안으로 레이저 빔(2)을 방출하도록 제어될 수 있게 설계된다. 상기 제어 장치(12)는 레이저 장치(L)를 제어할 때 상기 볼륨이 5 내지 50 ㎛ 범위의 최소 두께(d_M)를 갖도록 렌티큘 형상의 볼륨(18)을 사전 한정한다. 근시 교정의 경우, 최소 두께(d_M)는 볼륨(18)의 모서리 상에 있고, 원시 교정의 경우 최소 두께(d_M)는 시각축(OA)의 영역에 있다.

Description

시력 결함의 수술 교정을 위한 치료 장치, 이를 위한 제어 데이터 생성 방법 및 시력 결함의 수술 교정 방법{TREATMENT APPARATUS FOR OPERATIVELY CORRECTING DEFECTIVE VISION OF AN EYE, METHOD FOR PRODUCING CONTROL DATA THEREFOR, AND METHOD FOR OPERATIVELY CORRECTING DEFECTIVE VISION OF AN EYE}

본 발명은 제어 장치에 의해 제어되고 레이저 조사선을 적용하여 각막 조직을 분리하는 레이저 장치를 구비하되, 제어 장치는 렌티큘형 볼륨이 각막에서 분리되어 각막에서 제거됨으로써 원하는 교정을 실현하는 방식으로 각막 안으로 레이저 조사선을 방출하기 위한 레이저 장치를 제어하도록 구성되는 안구의 시력 결함을 수술 교정하기 위한 치료 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 안구의 시력 결함을 수술 교정하기 위한 치료 장치에서 레이저 조사선을 적용하여 각막 조직을 분리하는 레이저 장치를 위한 제어 데이터를 생성함에있어, 제어 데이터는 렌티큘형 볼륨이 각막에서 격리되어 각막에서 제거됨으로써 원하는 교정을 실현하는 방식으로 각막 안으로 레이저 조사선을 방출하기 위한 레이저 장치를 작업 동안에 제어하는 것인 제어 데이터 생성 방법에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 레이저 조사선을 적용하여 각막 조직이 분리되고 이로써 렌티큘형 볼륨이 각막에서 격리되어 각막 내에서 제거되고 각막에서 제거됨으로써 원하는 교정을 실현하는 안구의 시력 결함을 수술 교정하는 방법에 관한 것이다.

사람의 안구의 불완전 시력을 교정하는 종래 방식은 한 쌍의 안경이다. 그러나, 안구의 각막을 변경함으로써 불완전 시력의 교정을 실현하는 굴절 수술을 이용하는 것도 동시에 계속하여 증가하고 있다. 이 경우, 수술 방법의 목적은 광의 굴절에 영향을 미치기 위해 각막을 선택적으로 변경하는 것이다. 이런 목적을 위해 다양한 수술 방법이 알려져 있다. 오늘날 가장 널리 이용되는 것은 라식(LASIK)으로도 약칭되는 레이저 보조 각막 절삭술(laser assisted in-situ keratomileusis)로 알려진 것이다. 이 경우, 각막 라멜라가 우선 일측면의 각막 표면에서 분리되어 타측면으로 접혀진다. 이 라멜라는 기계식 마이크로케라톰(microkeratome)이나 예컨대 미국 어빈(Irvine)주에 소재한 인트랄라즈사(Intralase Corp.)에서 판매하는 것과 같은 레이저 케라톰(keratome)으로 공지된 수단에 의해 분리될 수 있다. 일단 각막 라멜라가 분리되어 타측에 접혀지면, 라식 수술은 이런 식으로 노출된 각막 조직을 융제에 의해 제거하는 엑시머 레이저를 적용하게 된다. 각막에 위치한 볼륨이 이런 방식으로 증발되면, 각막 라멜라가 다시 원위치로 펼쳐진다.

레이저 케라톰을 적용하여 (플랩이라고도 하는) 라멜라를 노출시키는 것은 감염 위험을 줄이고 절개 품질을 증가시키기 때문에 유리하다. 특히, 라멜라는 훨씬 더 일정한 두께로 생성될 수 있다. 절개부도 보다 매끄러울 가능성이 있는데, 이는 수술 후에도 남아 있는 이런 인터페이스에 기인한 차후의 광학적 교란을 저감시킨다.

레이저 조사에 의해 각막에 절개면을 생성하는 경우, 종래의 펄스형 레이저 조사가 조직 내로 도입되며, 이때 펄스의 길이는 일반적으로 1 ps보다 작다. 그 결과, 각각의 펄스에 대해 광학적 관통을 촉발하는 데 필요한 전력 밀도는 작은 공간 영역으로 국한된다. 이와 관련하여, 미국 특허 제5,984,916호는 광학적 관통(이 경우 생성된 상호 작용)의 공간 영역이 펄스 지속 기간에 크게 좌우됨을 명백히 개시하고 있다. 따라서 레이저 빔의 고집속은 상술한 짧은 펄스와 함께 광학적 관통이 각막에 정확한 정밀도를 갖고 이용될 수 있도록 한다. 절개부를 생성하기 위해, 일련의 광학적 관통부가 결과적으로 절개면이 형성되도록 소정 지점에 생성된다. 상술한 레이저 케라톰에서, 절개면은 레이저 융제를 사용하기 전에 접혀지는 라멜라를 형성한다.

종래의 라식 방법에서, 노출된 각막 조직은 기화되는데, 이를 레이저 조사에 의한 각막의 "연마(grinding)"라고도 한다. 불완전 시력을 교정하기 위해 필요한 볼륨의 제거는 이 경우 레이저 펄스의 수와 그 에너지에 의해 노출 각막 각각의 표면 요소에 대해 설정된다. 서로 다른 양의 물질이 레이저 펄스의 수와 에너지에 따라 제거된다.

아주 최근에, 서두에서 언급한 수술 방법이 개시되고 최초의 시험이 실시되었다. 레이저 조사를 이용하여 각막 내에서 볼륨을 분리한 다음 이 볼륨을 형성하는 조직 절편을 제거한다. 이 경우에도 펄스형 레이저 조사가 일반적으로 이용되기 때문에, 펨토세컨드 렌티큘 추출(femtosecond lenticule extraction) 또는 축약하여 플렉스(FLEx)를 참조한다. 볼륨을 렌티큘이라고 한다.

이제, 융제 레이저 조사에 의해 각막을 연마하기에 적절한 실험값은 각막에서 제거될 볼륨이 노출 각막 조직의 융제에 의해 제거되지 않고 입체적 절개면에 의해 각막 내에서 격리됨으로써 제거하기에 적절하게 만들어지는 굴절 안과 수술의 플렉스 방법에 대해서는 이용될 수 없는데, 이는 한편으로는 제거 대상인 물질의 기화 방식과 다른 한편으로 격리된 볼륨을 제거하는 것이 너무 다르기 때문이다. 종래의 라식 수술에서는 이런 절개면이 없기 때문에, 이는 무엇보다 제거 대상인 볼륨을 경계짓는 절개면을 선택할 때 특별히 적용된다. 절개면은 서로 다른 표면 구조를 갖기 때문에 수술 후의 치료 과정도 상이하다.

수작업에 의한 제거는 의도하는 굴절 효과와 더불어 추가의 요건인 조각 절편의 특정한 기계적 안정성을 요구한다. 더불어, 치료 과정의 굴절 효과를 최소화시키거나 적어도 예측 가능하게 될 수 있도록 하는 선적이 요구된다.

격리된 볼륨이 수작업에 의한 추출 과정에서 파손(파열)되는 경우, 격리된 볼륨은 그 자체로는 굴절 효과에 아무 문제도 주지 않는다. 그러나 격리된 볼륨을 가능한 완벽히 제거하는 것이 필요한데, 이는 추후의 광학 수차를 피하기 위해서 특히 광학적으로 연관된 구역(각막 상으로 개방된 동공의 투사)에서 엄격하게 고수되어야 할 요건이다. 따라서 격리된 볼륨의 파열은 격리된 볼륨의 일부를 제거함에 있어 주된 추가적 효과와 관련될 수 있으며, 그 결과 덜 안정적이고 굴절 치료의 성공을 위태롭게 한다.

또한, 치료 과정에서 (퇴화로도 알려진) 굴절 변화를 가능한 적고 예측 가능하게 만드는 것이 바람직하다.

전체적으로, 서로 다른 많은 영역에서 그리고 몇몇 경우에도 종래의 라식 방법에 비해 플렉스에 의한 불완전 시력의 굴절 교정에는 새로운 요건이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 렌티큘의 절개면이 안전한 제거 및 치료 과정 모두에 유리하도록 서두에 언급한 유형의 치료 장치나 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 원시안의 수술 교정을 위한 치료 장치에 의해 달성되는데, 이때 치료 장치는 제어 장치에 의해 제어되고 레이저 조사선을 인가하여 각막 조직을 분리하는 레이저 장치를 구비하되 제어 장치는 렌티큘형 볼륨이 각막 내에서 격리되어 각막에서 제거됨으로써 원하는 원시 교정을 실현하도록 각막에 레이저 조사선을 방출하기 위한 레이저 장치를 제어하도록 구성되며, 렌티큘형 볼륨은 모서리들이 안구 모서리 면을 통해 연결되는 배면 및 전면을 구비하며, 안구의 시각축이 놓인 평면과 모서리 면으로 이루어진 절개 곡선은 시각축에 수직한 폭을 갖되 상기 폭은 전면 또는 배면의 모서리에서 각각의 면 상에 수직하면서도 전면을 배면 또는 그것의 가상 연속면에 연결하는 직선을 동일 투사면에 가질 수 있는 폭보다 크다.

또한, 상기 목적은 원시안의 수술 교정을 위한 치료 장치에서 레이저 조사선을 인가하여 각막 조직을 분리하는 레이저 장치를 위한 제어 데이터를 생성하기 위한 방법에 의해 달성되는데, 제어 데이터는 렌티큘형 볼륨이 각막 내에서 격리되어 각막에서 제거됨으로써 원하는 원시 교정을 실현하도록 각막에 레이저 조사선을 방출하기 위한 레이저 장치의 작업을 제어하며, 제어 데이터는 모서리들이 모서리 면을 통해 연결되는 배면 및 전면을 구비하도록 렌티큘형 볼륨을 한정하며, 안구의 시각축이 놓인 평면과 모서리 면으로 이루어진 절개 곡선은 시각축에 수직한 폭을 갖되, 상기 폭은 전면 또는 배면의 모서리에서 각각의 면 상에 수직하면서도 전면을 배면 또는 그것의 가상 연속면에 연결하는 직선을 동일 투사면에 가질 수 있는 폭보다 크다.

마직막으로, 상기 목적은 원시안의 수술 교정을 위한 방법에 의해서 달성되는데, 각막 조직은 레이저 조사선을 인가함으로써 분리되고 렌티큘형 볼륨은 각막 내에서 격리되어 렌티큘형 볼륨의 제거가 원하는 원시안 교정을 실현하며, 렌티큘형 볼륨은 모서리들이 모서리 면을 통해 연결되는 배면 및 전면을 제공하며, 안구의 시각축이 놓인 평면과 모서리 면으로 이루어진 절개 곡선은 시각축에 수직한 폭을 갖되, 상기 폭은 전면 또는 배면의 모서리에서 각각의 면 상에 수직하면서도 전면을 배면 또는 그것의 가상 연속면에 연결하는 직선을 동일 투사면에 가질 수 있는 폭보다 크다.

본 발명은 제거 대상인 볼륨, 즉 안구의 각막 내에 격리된 조직 절편이 충분한 안정성을 갖도록 보장함으로써 안구의 각막에서 제거하는 동안에 조직 절편의 일부가 파열되는 것을 충분히 확실하게 방지한다. 이 경우, 본 발명은 안구의 각막 조직이 특정 잔류 두께 아래로 과도하게 취약화되는 지를 확인하는 것에 기초한다. 본 발명에 따르면, 최소 두께는 이런 잔류 두께의 범위 내에서 설정된다. 5 내지 50 ㎛ 범위의 최소 두께는 각막 조직이 파열되지 않고, 따라서 안구의 각막에 남겨질 경우 불량한 광학적 품질을 야기할 수도 있는 바람직하지 않은 입자가 형성되는 것을 방지하도록 보장한다.

최소 두께의 문제는 원시 교정 및 근시 교정 모두에서 나타난다. 원시성 렌티큘의 제거시, 최소 두께는 시각축의 영역, 즉 렌티큘의 중심 영역에 제공된다. 한편, 근시 렌티큘에서 최소 두께는 모서리에 제공된다.

본 발명의 발명자들은 요구되는 자체보다 많은 볼륨을 제거하는 것이, 즉 렌티큘에 대해 최소 두께를 제공하는 것이 교정의 전체적인 광학적 품질면에 있어 유리함을 발견했다. 놀랍게도, 내부 상처의 경우 가능한 조직에 필요한 정도만 사용하고자 시도하는 기본적으로 모든 수술 조정에 대한 이런 모순은 안구의 각막에서 조직 파편의 위험이 없기 때문에 보다 양호한 광학적 품질을 가져온다. 따라서 본 발명에 따른 접근은 수술후 교정의 필요성을 크게 저감시킨다.

본 발명의 일 실시예는 분리되어 재부착된 각막 라멜라가 불리하게 삽입되거나 제거된 볼륨의 모서리에 원활히 안착할 수 없음으로 해서 플렉스 방법에서의 수술후(퇴화) 문제가 발생하는 것을 방지하기 위해 최소 두께를 추가로 이용한다. 이런 유형의 퇴화 문제를 피하기 위해, 본 발명은 넓은 모서리 구역을 제공함으로써, 렌티큘형 볼륨을 격리하기 위해 생성되었던 후방 절개면과 그곳에서 통합되는 각막 라멜라를 위해 퇴화를 거의 일으키지 않는 전이 구역을 생성한다. 이런 전이 구역이 바람직하게는 광학적으로 효과적인 영역의 외부, 즉 안구의 암순응 동공 외부에도 위치할 경우, 추가의 바람직하지 않은 부작용의 위험이 보다 저감된다. 바람직하게는, 전이 구역은 0.1 내지 1 mm 사이의 폭을 가진다.

또한, 퇴화는 모서리면이 전면에 가능한 수직하게 개방될 경우 특히 효과적으로 저감됨이 확인되었다. 이런 유형의 경로는 근본적으로, 여기에 위치된 각막 라멜라가 이처럼 수직하게 개방될 경우 각막의 전면에서 수직하게 멀어지는 단차가 발생할 수 있기 때문에 놀라운 것이다. 이런 수직 개방부는 한편으로는 최소의 모서리 두께를 설정하고 다른 한편으로는 모서리면이 이런 수직 개방부 하부에 시각축쪽으로 보다 경사진 제2부분을 추가로 갖는 경우에도 퇴화와 관련하여 문제 없음을 증명했다. 이런 구성의 결과, 렌티큘형 볼륨은 바람직하게는 5 내지 50 ㎛ 사이의 모서리 두께를 가진다. 이런 유형의 모서리 두께는, 조직 절편이 분리될 때 모서리에서 입자들이 파열되는 것을 충분히 확실하게 방지하기 때문에, 퇴화에 관련한 문제가 없음과 동시에 조직 절편들이 보다 효과적으로 제거될 수 있도록 보장한다. 이런 유형의 입자들은 조직 절편의 상대적으로 낮은 모서리 두께, 따라서 간단히 말해 모서리 면의 수직 개방부보다 훨씬 강력하게 조직 제거 후 각막 라멜라의 배치에 영향을 미친다. 따라서 본 발명의 이런 구성은 첫눈에 부정적으로 보이고, 실제로 기대될 수도 있는 가능한 협소한 모서리보다 결과적으로 낮은 퇴화, 즉 보다 양호한 내향 성장 거동을 달성하는 모서리 구조를 취한다.

시각축 쪽으로 보다 경사진 모서리면의 제2부분은 많은 방식으로 구현될 수 있다. 한 가지 가능한 예는 제1부분까지 경사지게 이어지고 시각축에 대해 80도 내지 100도의 각도로 위치하는 직선 경로이다. 이로써 모서리면의 제2부분은 모떼기부로 이해될 수 있다. 그러나, 예컨대 수직축의 통과 지점에 기초한 오목 경로와 같은 곡선 경로, 즉 시각축을 향하는 제2부분의 곡률도 가능하다. 이 경우, 제2부분은 예컨대 라운딩 형태로 설계된다.

본 발명의 전개 범위에서, 상술한 넓은 전이 구역을 제공함으로써 퇴화 거동에 모두 긍정적인 영향을 미치는 넓은 범위의 기하학적 구조가 모서리에 적절하다.

본 발명의 일 실시예에서, 모서리 구조는 각막이 볼륨 제거 후 갖게 되는 곡률 반경을 한정하는 각막의 볼륨을 위한 치수화 법칙과 결합된다. 따라서, 이러한 본 발명의 전개는 퇴화가 최적화된 모서리 구조 뿐만 아니라 전면 및 배면의 분석적 계산을 허용한다.

본 건에서, 교정 이후 각막의 전면의 곡률에 대한 설명은 불완전 시력의 원하는 교정을 달성하기 위해 불완전 시력을 교정하기에 적절하고 각막축 전방으로 거리 d_HS에 위치해야 하는 양쪽 안경의 굴절력 B_BR을 특정하는 불완전 시력 데이터에서 시작한다. 이들 매개변수의 결정은 안과학에서 정립된 표준이며 기존 측정 기구를 이용할 수 있도록 한다. 이 경우에 사용되는 측정 데이터는 난시 결함이나 보다 고차원의 수차 결함도 나타냄으로써, 그 볼륨만큼 저감되는 각막의 곡률 반경을 설명하기 위한 방정식이 도면에 대한 설명 중 수학식 1에 표현된 바와 같이 (원통 좌표에 기초한) 대응하는 각도 매개변수를 가질 수 있음은 물론이다.

따라서, 전면은 각막의 전면에서 일정한 거리 d_F에 위치하고 배면은 만곡되고 곡률반경 R_L = R_CV*-d_F를 갖는 본 발명에 따르는 장치 또는 본 발명에 따르는 방법의 실시예가 바람직하며, 이때 R_CV*는 수학식 R_CV* = 1/((1/R_CV) + B_BR/((n_c-1)ㆍ(1-d_HSㆍB_BR))) + F를 만족하고 R_CV는 볼륨 제거전 각막의 곡률반경이고 n_C는 각막 물질의 굴절력이고 F는 교정 인자이고 B_BR은 불완전 시력의 교정에 적절한 양쪽 안경의 굴절력이고 d_HS는 굴절력 B_BR를 갖는 양쪽 안경이 양쪽 안경에 의해 불완전 시력을 원하는 정도로 교정하기 위해 각막 정점 전방에 위치하게 될 거리이다.

교정 인자 F는 볼륨 제거로 인해 시각축 상에 있는 안구 각막의 두께가 저감될 때 광학적 효과의 측정값이다. 단순화된 계산에서, 교정 인자 F는 0으로 설정될 수 있다. 보다 정확한 계산에서, F는 다음과 같이 계산될 수 있다. F = (1-1/n_c)ㆍ(d_C*-d_C), 이때 d_c와 d_C*는 각각 볼륨 제거 전후의 각막 두께를 나타내며 곡률 반경 R_CV*는 각각의 반복 단계 동안 두께 변화 (d_C*-d_C)가 차이값 (R_CV*-R_CV)으로부터 얻어지고 이로부터 두께 변화에 대해 얻어진 대응하는 결과가 다음 반복 단계에서 R_CV*의 계산시에 적용된다는 점에서 반복적으로 계산될 수 있다. F에 대한 반복적 계산은 예컨대 특정 한계치보다 작은 차이값이 두 번의 반복 단계 사이에 F에 대해 남아 있는 모든 것인 경우 종료될 수 있다.

본 실시예에서 제공되는 것으로 볼륨 제거 후 각막의 전면의 곡률에 관련된 곡률을 갖는 배면의 구성은 이제 배면이 각막의 전면 아래로 일정 거리에 위치하고 광학적 교정이 배면의 형상에 의해 영향을 받기 때문에 볼륨을 경계짓는 면들을 특히 간단하게 한정할 수 있도록 한다. 이로써 주목할만한 계산 효과는 전면부를 위해서가 아니라 단지 배면부를 한정하기 위해 발생한다. 더불어, 이런 유형의 접근은 동시에 배면부에 대한 간단한 분석적 설명을 허용한다는 것도 확인되었다.

제어 데이터를 마련하기 위한 본 발명에 따르는 방법은 사람의 참여없이 수행될 수 있다. 특히, 본 발명의 방법은 적절한 입력값, 예컨대 안구의 측정 데이터로부터 제어 데이터를 결정하는 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다. 지금까지 어떤 치료적 조정도 제어 데이터를 결정하는 것에 관련되지 않기 때문에 제어 데이터를 결정할 때 의사의 참여는 무엇보다 요구되지 않는다.

본 설명이 방법 단계를 설명함에 있어서, 본 발명에 따르는 장치는 장치의 작업 동안 방법 단계의 실행을 처리하는 제어부를 포함한다.

도 1은 불완전 시력을 교정하기 위한 치료 장치 또는 치료 장비를 도시하는 개략도이다.
도 1a는 도 1의 치료 장치의 구성에 관한 개략도이다.
도 2는 도 1의 치료 장치를 이용하여 불완전 시력의 교정시 안구 안으로 펄스형 레이저 조사선을 도입하는 원리를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 치료 장치를 도시한 다른 개략도이다.
도 4의 a), b) 및 c)는 불완전 시력을 가진 사람의 안구에서 교정을 위한 조건을 규명하기 위한 개략 단면도이다.
도 5는 불완전 시력을 보정하기 위해 제거되어야 할 볼륨을 도시하는 안구 각막의 개략 단면도이다.
도 6은 도 5의 볼륨 제거 후 안구 각막의 단면도이다.
도 7은 도 5와 유사한 단면도이다.
도 8은 볼륨 제거를 도시하기 위한 안구 각막의 개략 단면도이다.
도 9a는 불완전 시력을 교정하는 동안 생성되는 절개면을 도시하기 위한 안구 각막의 평면도이다.
도 9b는 원시 교정을 위해 제거된 볼륨의 프로파일을 도시하는 도 9a의 평면도에 대한 단면도이다.
도 10a는 도 9a와 유사하지만 근시 교정을 위한 안구 각막의 평면도이다.
도 10b는 도 9a와 유사하지만 근시 교정을 위한 안구 각막의 단면도이다.
도 11a는 도 9b와 유사하지만 볼륨 제거와 관련하여 절개부를 다르게 안내하는 안구 각막의 평면도이다.
도 11b는 도 9a와 유사하지만 도 11a의 단면도이다.
도 12a는 도 9a와 유사하지만 불완전 시력의 교정을 위해 제거된 볼륨을 경계짓기 위한 다른 유형의 모서리 절개부를 갖는 안구 각막의 단면도이다.
도 12b는 도 9a의 모서리 절개부의 부분 확대도이다.
도 12c 및 도 12d는 도 12b와 유사하지만 다른 형태의 모서리면에 대한 모서리 절개부의 부분 확대도이다.

이하, 첨부 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 예시적으로 설명한다.

도 1은 EP 1159986 A1 또는 US 5549632에 설명된 것과 유사한 안과 수술 방법을 위한 치료 장치(1)를 도시한다. 치료 장치(1)는 치료 레이저 조사선(2)에 의해 환자(4)의 안구(3)에서 불완전 시력의 교정을 실현한다. 불완전 시력은 원시, 근시, 노안, 난시, 또는 혼합 난시(일 방향으로는 원시를 수반하고 이와 직각으로 놓인 방향으로 근시를 수반하는 난시), 비구면 결함 및 고위 수차(higher-order aberration)를 포함할 수 있다. 설명된 실시예에서, 치료 레이저 조사선(2)은 안구(3) 안으로 집속되는 펄스형 레이저 빔으로서 적용된다. 이 경우 펄스 기간은 예컨데 펨토초 범위이고 레이저 조사선(2)은 각막에서 비선형 광학적 효과에 의해 작용한다. 레이저 빔은 예컨대 10 내지 500 kHz의 펄스 반복 주파수를 갖는 예컨대 50 내지 800 fs의 짧은 레이저 펄스(바람직하게는 100 내지 400 fs)를 가진다. 설명된 예시적인 실시예에서, 장치(1)의 조립체는 일체형 제어부에 의해 제어되지만, 제어부가 독립형으로 구현될 수 있음은 물론이다.

치료 장치를 사용하기 전에, 안구(3)의 불완전 시력이 하나 이상의 측정 장비를 이용하여 측정된다.

도 1a는 치료 장치(1)의 개략도이다. 본 변형예에서, 치료 장치는 적어도 두 개의 보조 장치 또는 모듈을 가진다. 레이저 장치(L)는 안구(3)로 레이저 빔(2)을 방출한다. 이 경우 레이저 장치(L)는 완전 자동으로 동작한다. 즉 레이저 장치(L)는 레이저 빔(2)을 변위시키는 대응하는 시작 신호에 시작하며 후술하는 방식으로 구성되어 안구 각막 내에서 볼륨을 격리하는 절개면을 이런 방식으로 생성한다. 레이저 장치(L)는 일련의 제어 데이터로서 상세히 도시되지 않은 제어 라인을 통해 작업에 요구되는 제어 데이터를 계획 장치(P)로부터 미리 수신한다. 전송은 레이저 장치(L)의 작업전에 수행된다. 무선 통신이 가능함은 물론이다. 직접 통신 외에도, 레이저 장치(L)로부터 공간적으로 분리된 계획 유닛(P)을 배열하고 대응하는 데이터 전송 채널을 제공하는 것도 가능하다.

바람직하게는, 일련의 제어 데이터는 치료 장치(1)로 전송되고, 또한 바람직하게는 레이저 장치(L)의 작업은 유효한 일련의 제어 데이터가 레이저 장치(L) 상에 존재할 때까지 차단된다. 유효한 일련의 제어 데이터는 원칙적으로 치료 장치(1)의 레이저 장치(L)와 사용하기에 적절한 일련의 제어 데이터일 수 있다. 더불어, 유효성은 통과된 다른 시험과도 연계될 수 있는데, 그 시험은 예컨대 일련의 제어 데이터에 추가로 제출되는 예컨대 장치 일련 번호와 같은 치료 장치(1)에 대한 세부 사항이나 예컨대 환자 식별 번호와 같이 환자에 대한 세부 사항이 환자가 레이저 장치(L)의 작업을 위한 정위치에 있게 됨과 동시에 치료 장치로부터 예컨대 판독되거나 개별 입력되었던 다른 세부 사항에 대응하는지 여부와 같은 것이다.

계획 유닛(P)은 치료 대상인 안구에 대해 획득된 측정 데이터와 불완전 시력 데이터로부터 수술 작업을 실행하기 위해 레이저 유닛(L)에 제공되는 일련의 제어 데이터를 생성한다. 이들 데이터는 인터페이스(S)를 통해서 계획 유닛(P)으로 제공되며, 설명된 예시적인 실시예에서는, 환자(4)의 안구를 미리 측정하는 측정 장치(M)에서 생성된다. 측정 장치(M)는 대응하는 측정 데이터와 불완전 시력 데이터를 원하는 방식으로 계획 유닛(P)으로 전송할 수 있음은 물론이다.

데이터는 메모리 칩(예컨대 USB 또는 메모리 스틱), 자기 메모리(예컨대 플로피 디스크), 무선(예컨대 WLAN, UMTS, 블루투스) 또는 하드 와이어(hard wired) 방식(예컨대, USB, FireWire, RS232, CAN 버스(Bus), 이더넷(Ethernet) 등)에 의해 전송될 수 있다. 계획 유닛(P)과 레이저 장치(L) 사이의 데이터 전송과 관련하여 동일한 것들이 적용됨은 물론이다.

변형예에서 사용될 수 있는 것으로 데이터 전송과 관련하여 치료 장치(1)에 대한 측정 장치(M)의 직접 무선 또는 유선 접속은 잘못된 측정 데이터와 불완전 시력 데이터의 사용이 최대로 가능한 확실성을 갖고 배제된다는 장점이 있다. 이는 특히 각각의 장치들이 환자(4)가 측정을 위한 또는 레이저 조사선(2)을 도입하기 위한 적절한 위치에 있는지 여부를 검출하도록 측정 장치(M) 또는 레이저 장치(L)와 상호 작용하는 침대 장치(도면에 미도시)에 의해 환자가 측정 장치(M)나 측정 장치들로부터 레이저 장치(L)로 이송되는 경우에 적용된다. 이 경우, 측정 데이터와 불완전 시력 데이터는 환자(4)가 측정 장치(M)에서 레이저 장치(L)로 이송됨과 동시에 측정 장치(M)로 전송될 수 있다.

바람직하게는, 적절한 수단은 계획 유닛(P)이 환자(4)에 속하는 일련의 제어 데이터를 항상 생성하고 환자(4)에 대해 부정확한 일련의 제어 데이터를 잘못 사용할 위험이 완전히 배제되도록 보장한다.

도 2에는 레이저 빔(2)의 효과가 개략적으로 나타나 있다. 치료 레이저 빔(2)은 도시 안된 광학체에 의해 안구(6)의 각막(5) 안으로 집속된다. 이는 스폿(6)을 덮는 초점을 각막(5)에 생성하는데, 초점에서 레이저 조사 에너지 밀도는 너무 높아서 안구에는 펄스 길이와 협력하여 비선형 효과가 발생한다. 예컨대 펄스형 레이저 조사선(2)의 각각의 펄스는 각각의 스폿(6)에서 안구 각막(5) 내에 광학 관통부를 생성할 수 있으며, 이런 관통은 다시 도 2에 개략적으로 도시된 플라즈마 버블을 시작한다. 그 결과, 조직은 이런 레이저 펄스에 의해 각막(5) 내에서 분리된다. 플라즈마 버블이 생성될 때, 조직층 분리는 비록 관통부를 생성하기 위한 조건이 초점에서만 달성되더라도 레이저 조사선(2)의 초점이 덮는 스폿(6)보다 큰 영역을 포함한다. 광학 관통부가 각각의 레이저 펄스에 의해 생성될 수 있도록 하기 위해, 에너지 밀도, 즉 레이저 조사선의 조사량은 펄스 길이에 의존하는 특정 문턱값보다 커야만 한다. 이 관계는 예컨대 DE 69500997 T2에 의해 기술분야의 당업자에게 공지되어 있다.

대안으로서, 복수의 레이저 조사선 펄스가 스폿(6)이 복수의 레이저 조사선 펄스에 대해 중첩되는 영역 내에 방출된다는 점에서 펄스형 레이저 조사선의 조직 분리 효과가 생성될 수도 있다. 그 후, 복수의 레이저 조사선 펄스는 조직 분리 효과를 달성하도록 협력한다.

그러나, 치료 장치(1)가 이용하는 조직 분리의 유형은 아래의 설명과 관련되지 않으며, 중요한 모든 것은 펄스화된 치료 레이저 조사선(2)이 이용된다는 것이다. 예컨대, WO 2004/032810 A2에 설명된 것과 같은 치료 장치(1)가 이용될 수 있다. 아주 많은 수의 레이저 펄스 초점이 조직에 절개면을 형성하는 것도 필수적이며, 그 형상은 레이저 펄스 초점이 조직 내에 존재하는/배열되는 패턴에 의존한다. 패턴은 하나 이상의 레이저 펄스(들)이 방출되는 초점의 위치에 대한 표적점을 사전 한정하고, 절개면의 형상과 위치를 한정한다. 표적점의 패턴은 이하 설명하는 방법과 장치를 위해 중요하며, 이하 그 패턴을 보다 상세히 설명한다.

이제 불완전 시력의 교정을 실행하기 위해, 물질을 격리시킨 다음 물질이 제거될 수 있도록 하는 조직의 층들을 분리함으로써 펄스형 레이저 조사선에 의해 각막(5) 내부의 영역에서 물질이 제거된다. 물질의 제거는 각막 내의 볼륨 변화를 초래해서 각막(5)의 광학적 결상 효과에 변화를 가져오며, 그 치수는 사전에 결정된 불완전 시력이 가능한 멀리 교정되도록 정확하다. 제거 대상인 볼륨을 격리하기 위해, 레이저 조사선(2)의 초점은 일반적으로 상피조직 및 보우만막(Bowman's membrane) 하부 그리고 데스메막(Descemet's membrane) 및 내피조직 상부에 위치하는 영역에서 각막(5) 내의 표적점을 향해 안내된다. 이를 위해, 치료 장치는 각막(5) 내에서 레이저 조사선(2)의 초점 위치를 변위시키기 위한 기구를 가진다. 도 3에는 이런 구조가 개략적으로 도시된다.

도 3에는 치료 장치(1)의 요소들이 초점의 변위를 이해하는 데 필요한 정도로 포함되어 있다. 레이저 조사선(2)는 상술한 바와 같이 각막(5) 내의 초점(7)으로 집속되며, 각막에서 초점(7)의 위치는 다양한 지점에 절개면을 생성하기 위해 레이저 조사선 펄스로부터 집속된 에너지가 각막(5)의 조직 안으로 도입되도록 변위된다. 레이저 조사선(2)은 레이저(8)에 의해 펄스형 조사선으로서 제공된다. 변형예에서 실질적으로 직교하는 축을 중심으로 편향된 두 개의 검류계 거울에 의해 구현되는 xy 스캐너(9)는 레이저(8)에서 나오는 레이저 빔을 평면적으로 편향시킴으로써, xy 스캐너(9)를 지나서 굴절된 레이저 빔(10)이 존재하게 된다. 따라서 xy 스캐너(9)는 각막(5) 안으로 입사하는 레이저 조사선(2)의 주된 입사 방향에 실질적으로 수직한 초점(7)의 위치 변위를 일으킨다. xy 스캐너(9)와 더불어, 예컨대 조절식 망원경과 같이 구현되는 z 스캐너(11)가 깊이 위치를 조절하기 위해 제공된다. z 스캐너(11)는 변위되는 초점(7)의 z 위치, 즉 입사 광학 축 상에서의 초점 위치를 위해 제공된다. z 스캐너(11)는 xy 스캐너(9)의 하류 또는 상류에 배열될 수 있다. 따라서 이하에 x, y, z로 표시된 좌표는 초점(7)의 위치 변위와 관련된다.

공간 방향에 대한 개별 좌표의 할당이 치료 기구(1)의 작용 원리에 필수적인 사항은 아니지만, 설명의 단순화를 위해, 이하에서 z는 모든 경우에 레이저 조사선(2)의 입사 광학축을 따르는 좌표를 나타내고 x와 y는 레이저 빔의 입사 방향에 수직한 평면에서 상호 직교하는 두 개의 좌표를 나타낸다. 기술분야의 당업자라면 각막(5) 내에서 초점(7)의 위치가 다른 좌표계에서 입체적으로 설명될 수 있다는 것과 특히 좌표계가 직각 좌표계일 필요가 없음을 당연히 알 것이다. 따라서 xy 스캐너(9)가 서로 직각인 축을 중심으로 편향된다는 사실은 강제적인 것이 아니며, 반면에 광학 조사선의 입사축이 놓이지 않은 평면에서 초점(7)을 조절하는 것이 가능한 임의의 스캐너를 사용할 수 있다. 따라서 경사 좌표계도 가능하다.

또한, 이하 보다 상세히 서술되는 바와 같이 비직교형 좌표계도 초점(7)의 위치를 설명하거나 제어하기 위해서 사용될 수도 있다. 이런 유형의 좌표계는 구형 좌표와 원통형 좌표이다.

초점(7)의 위치를 제어하기 위해, 3차원 초점 변위 장치의 특수예를 함께 형성하는 xy 스캐너(9)와 z 스캐너(11)는 표시되지 않은 라인을 거쳐 제어부(12)에 의해 가동된다. 동일한 사항이 레이저(8)에 적용된다. 제어부(3)는 xy 스캐너(9)와 z 스캐너(11)에 의해 예시적인 양식으로 실행되는 레이저(8)와 3차원 초점 변위 장치의 적절한 동시 작업을 보장함으로써, 각막(5) 내에서 초점(7)의 위치가 최종적으로 특정 볼륨의 물질이 격리되고 뒤이어 볼륨의 제거가 원하는 불완전 시력 보정을 실현하도록 변위된다.

제어부(12)는 초점 변위를 위한 표적점을 한정하는 사전 한정된 제어 데이터에 따라 작동한다. 제어 데이터는 일반적으로 일련의 제어 데이터로 요약된다. 일 실시예에서, 일련의 제어 데이터는 표적점의 좌표를 패턴으로서 한정하며, 일련의 제어 데이터에서 표적점의 순서는 초점 위치의 순차적 배열, 따라서 최종적으로 경로 곡선(본 명세서에서 짧게 경로라고도 함)을 한정한다. 일 실시예에서, 일련의 제어 데이터는 예컨대 xy 스캐너(9)와 z 스캐너(11)와 같이 초점 위치 변위 기구를 위한 특정 설정값과 같은 표적점을 포함한다. 안과 수술 방법을 제공하기 위해, 즉 실질적인 수술 방법이 실행되기 전에, 표적점과 바람직하게는 그 순서는 패턴으로 결정된다. 수술에 의한 조정은 치료 장치(1)를 위한 제어 데이터가 한정되어 제어 데이터의 적용이 환자(4)에 최적인 불완전 시력 교정을 달성하도록 사전 계획되어야 한다.

제1 단계는 각막(5)에서 격리된 다음 제거될 대상인 볼륨을 한정하는 것이다. 도 1a를 참조로 이미 설명한 바와 같이, 이 단계는 교정 필요성이 확인될 것을 요구한다. 도 4는 a), b) 및 c)에서 환자(4)의 안구(3)에서의 광학적 조건을 도시한다. 불완전 시력이 교정되지 않은 상황은 a)에 도시된 것이다. 각막(5)은 안구의 수정체(13)와 함께 사물의 초점이 망막(14) 뒤쪽에서 z축 상에 위치하는 초점 F에 무한대로 놓이게 한다. 이 경우, 결상 효과는 한편으로는 안구가 조절되지 않을 때 이완되는 안구의 수정체(13)로부터, 다른 한편으로는 실질적으로 각막의 전면(15)과 각막 배면(16)에 의해 한정되고 마찬가지로 그 곡률반경으로 인해 결상 효과를 갖는 안구의 각막(5)으로부터 도출된다. 각막(5)의 광학적 효과는 각막의 전면의 곡률반경 R_CV에 기인한다. 도 a)는 불완전 시력을 단지 예시적인 양식으로 도시한 것이며, 실제로는 상술한 보다 복잡한 불완전 시력이 존재할 수 있다. 그러나, 비록 일부 특정 수학식이 명시적으로 언급되지 않더라도 추가의 각도 의존성을 포함할 수 있지만, 다음 설명이 이들 복잡한 불완전 시력에도 적용된다.

불완전 시력을 교정하기 위해, 한 쌍의 안경 형태인 전방 렌즈(17)가 도 4b)에 도시된 바와 같이 각막(5)의 정점에서 거리 d_HS만큼 떨어져서 안구(3) 전방에 공지된 방식으로 배치된다. 렌즈(17)의 굴절력 B_BR은 렌즈가 전체 시스템, 즉 한 쌍의 안경과 안구로 이루어진 시스템의 원거리 지점을 초점 F로부터 망막(14) 상에 위치하는 교정 초점 F*까지 변위시키도록 적응된다.

본 설명에서 사용되는 용어와 관련하여, 변수에 별표를 추가하는 것은 이들 변수가 교정후 얻어지는 변수들임을 지시하는 것임을 주의해야 한다. 따라서 초점 F*는 안경 렌즈(17)에 의해 도 4b)에서 달성되는 광학적 교정 이후 존재하는 초점이다.

각막(5) 두께의 변화가 주로 각막의 공기 대면 전면(15)의 곡률반경을 변경하지만 안구 내부와 대면하는 각막 배면(16)의 곡률반경을 변경하지 않는다는 정당한 가정 하에서, 각막의 전면(15)의 곡률반경 R_CV는 볼륨 제거에 의해 변경된다. 볼륨에 의해 저감된 각막(5)은 교정 초점 F*가 망막(14) 상에 놓이도록 변경된 결상 효과를 가진다. 교정 후, 각막의 변경된 전면(15*)이 존재하며, 양쪽 안경 없이도 불완전 시력의 교정이 달성된다.

따라서 각막의 변경된 전면(15*)에 의해 달성되는 곡률은 표적점의 패턴을 한정하기 위해 결정된다. 이 경우, 대응하는 매개변수를 결정하는 것이 안과 광학체에서 표준 방법이기 때문에 시작점은 양쪽 안경의 렌즈(17)의 굴절력이다. 다음 수학식은 안경 렌즈(17)의 굴절력 B_BR(φ)에 적용된다.

시력검사에서 기술분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, 이 수학식에서 Sph와 Cyl은 각각 구형 및 난시성 굴절 결함의 실행 교정값을 나타내고 θ는 원통형(난시성) 불완전 시력의 실린더 축의 위치를 나타낸다. 마지막으로, 매개변수 φ는 안구의 원통 좌표계를 나타내고 종래의 안과 광학체에서와 같이 안구 안쪽으로 볼 때 반시계 방향으로 계수된다. 이제, 각막의 변경된 전면(15*)의 곡률은 굴절력 B_BR을 이용하여 다음과 같이 설정된다.

수학식 2에서, n_c는 각막 물질의 굴절력을 나타낸다. 각각의 값은 일반적으로 1.376이고, d_HS는 굴절력 B_BR를 갖는 양쪽 안경이 양쪽 안경에 의해 불완전 시력을 원하는 정도로 교정하기 위해 각막 정점으로부터 위치해야만 할 거리를 나타내고, B_BR은 수학식 (1)에 따르는 양쪽 안경의 상술한 굴절력을 나타낸다. 굴절력 B_BR에 대한 지시는 정상적인 구형 또는 원통형 교정을 넘어 연장되는 불완전 시력을 포함할 수도 있다. 이로써 B_BR(따라서 자동으로 R_CV*)은 추가의 좌표 의존성을 가진다.

교정 인자 F는 각막 두께의 변화에 의한 광학적 효과를 감안하며 첫번째 근사에서 일정한 인자로서 간주될 수 있다. 고정밀 교정을 위해, 인자는 다음 식에 따라 계산될 수 있다.

이 경우, d_c와 d_C*는 각각 광학 교정 전후의 각막 두께를 나타낸다. 정밀한 결정을 위해, R_CV*는 i번째 계산에서 변수 (d_C*-d_C)가 차이값 (R_CV*-R_CV)으로부터 얻어지고 이로부터 두께 변화에 대해 얻어진 대응하는 결과가 (i+1)번째 계산에 적용된다는 점에서 반복적으로 계산된다. 이런 계산은 예컨대 두께 변화에 대한 결과의 차이값이 두 번의 연속적인 반복 단계에서 대응하여 한정된 한계값보다 작은지 여부와 같은 종료 기준이 충족될 때까지 수행될 수 있다. 이 한계값은 예컨대 치료에 적절한 굴절 교정의 정밀도에 대응하는 일정한 차이값을 거쳐 한정될 수 있다.

(단순화된 방법에 대해 전적으로 허용되는 바와 같이) 안구 각막의 두께 변화가 무시되는 경우, 수학식 2의 교정값 F는 단순화된 계산을 위해 0으로 설정된다. 즉 무시되어 생략될 수 있다. 놀랍게도, B_CV* = B_CV + B_BR/(1-B_BRㆍd_HS)와 같이 간단한 수학식이 변경된 각막 5*의 굴절력에 대해 얻어진다.

이 수학식은 불완전 시력을 원하는 정도로 교정하기 위해 변경 후 제공되어야 하는 각막의 전면(15*)의 곡률반경 R_CV*를 수학식 B_CV* = (n-1)/R_CV*에 의해 간단한 방식으로 당업자에게 제공하며, 이때 R_CV* = 1/((1/R_CV) + B_BR/((n_c-1)ㆍ(1-d_HSㆍB_BR)))이다.

제거시 상술한 각막의 전면(15)의 곡률 변화를 초래하는 볼륨에 대해, 볼륨을 격리시키는 경계면이 한정된다. 이와 관련하여, 바람직하게는 교정될 영역의 직경, 따라서 제거될 볼륨의 직경이 가능하다면 암순 반응하는 안구의 동공 크기를 넘어 연장되어야 한다는 사실을 고려해야만 한다.

제1 변형예에서, 기술분야의 당업자에게 공지된 수치적 방법이 이용되어 제거시 곡률 변화를 실현하는 볼륨을 제한하는 자유면을 한정한다. 이를 위해, 원하는 곡률 변경을 위해 요구되는 두께 변화는 z축을 따라 결정된다. 이는 (원통 좌표에서) r, φ의 함수로서 볼륨을 제공하고 이는 다시 그 경계면을 제공한다.

간단한 분석적 계산은 볼륨의 경계면이 두 개의 면 부위, 즉 각막 표면(15)과 대면하는 전면부와 이에 대응하는 배면부에 의해 구성되는 다음의 제2 변형예로 이어진다. 도 5는 대응하는 조건을 도시한다. 볼륨(18)은 각막의 전면(15) 아래로 일정 거리 d_F에 위치하는 전방 절개면(19)에 의해 각막의 전면(15)쪽으로 경계가 정해진다. 이런 전방 절개면(19)은 레이저 케라톰에서 유추하여 플랩면(19)이라고도 하는데, 이는 플랩면이 안구의 각막(5) 내에서 플랩 형태의 라멜라가 모서리쪽으로 절개된 개방부와 공동으로 하부의 각막(5)으로부터 들어올려질 수 있도록 하기 때문이다. 사전에 격리된 볼륨(18)을 이런 유형으로 제거하는 것도 가능함은 물론이다.

전방 절개면(19)은 각막의 전면(15) 아래로 d_F만큼의 거리에 위치하는 곡률 경로를 갖는다. 수술 중에 전면이 구형인 경우, 곡률반경 R_CV보다 d_F만큼 작은 곡률 반경이 플랩면(19)에 대해 특정될 수 있다. 바람직한 변형예에서 후술하는 바와 같이, 컨택트 안경은 절개면(19)을 생성할 때 절개면이 생성되는 순간 각막의 전면(15)이 구형이도록 보장함으로써 표적점의 패턴이 구형 절개면을 생성하게 한다. 비록 컨택트 안경을 떼어낸 후 안구(3)의 이완이 비구형 절개면(19)을 가져오지만, 비구형 절개면은 여전히 각막의 전면(15 또는 15*)에서 일정한 거리에 있다.

후부에서, 각막(5)에서 제거될 볼륨(18)은 일반적으로 각막의 전면(15)에서 일정한 거리에 있지 않은 후방 절개면(20)에 의해 경계가 지워진다. 따라서, 후방 절개면(20)은 볼륨(18)이 렌티큘의 형태를 갖도록 구현될 것이며, 이런 이유로 후방 절개면(20)은 렌티큘 면(lenticule face, 20)이라고도 한다. 도 5에는 근시 교한정 예로서 후방 절개면이 곡률반경 R_L를 갖는 유사한 구형면으로서 도시되어 있으며, 여기에서 곡률의 중심은 일반적으로 도 5의 구형과 같은 각막의 전면(15)의 곡률 중심과 일치하지 않는다. 원시 교정에서, R_L은 R_CV-d_F보다 크다.

도 6은 볼륨(18) 제거후의 조건을 도시한다. 변경된 각막의 전면(15*)의 반경은 이제 R_CV*이고 예컨대 이하에 설명하는 수학식에 따라 계산될 수 있다. 제거된 볼륨(18)의 중심 두께 d_L은 이 경우 도 7이 도시하는 바와 같이 반경의 변화에 결정적이다. 이 도면에는, 전방 절개면(19)에 의해 한정되는 구형 캡의 높이 h_F와, 후방 절개면(20)에 의해 한정되는 구형 캡의 높이 h_L과, 제거 대상인 볼륨(18)의 두께 d_L이 추가적인 변수로서 지시되어 있다.

후방 절개면(20)은 각막의 전면(15)과 전방 절개면(19) 사이의 일정한 거리 때문에 볼륨(18) 제거 후 각막의 전면(15*)의 곡률의 경로를 한정한다. 따라서, 후방 절개면(20)은 예컨대 원통형 매개변수를 고려한 불완전 시력의 교정시 각도 의존형 곡률 반경을 갖게 된다. 도 7에 도시된 렌티큘 면(20)의 경우, R_L(φ) = R_CV(φ)-dF가 일반적으로 적용되거나, 원통 좌표(z, r, φ)에서, Z_L(r,φ) = R_L(φ)-(R_L ²(φ)-r²)^1/2+d_L+d_F이 적용된다.

난시를 감안하지 않을 경우, φ에 대한 의존도는 필요가 없고 렌티큘 면(20)은 구형이다. 그러나, 불완전 시력의 원통형 교정에 대한 필요에서 시작하면, 렌티큘 면(20)은 일반적으로 다양한 축 상에서 대부분 동일한 경로 정점을 갖는 서로 다른 곡률반경을 가진다.

또한, 이는 근시의 원통형 교정의 경우 플랩면(19)과 렌티큘 면(20) 간의 이론적 교차선이 하나의 평면, 즉 일정한 z 좌표에 있지 않음을 자동으로 명확하게 만든다. 렌티큘 면(20)의 최소 곡률반경은 φ = θ+π/2에서 얻어지고 최대 곡률반경은 물론 원통형 불완전 시력의 축 θ 상에서, 즉 φ = θ에서 얻어진다. 도 7에 도시된 것과 달리, 불완전 시력의 교정시, 플랩면(19)과 렌티큘 면(20)의 정점은 이론적으로 일치하며 렌티큘 면(20)이 플랩면(19)보다 더 집중적으로 만곡된다. 렌티큘의 두께 d_L은 근시에서 중심 렌티큘 두께로서 얻어진다.

근시 교정의 경우, 렌티큘로서 간주될 볼륨(18)은 이론적으로 렌티큘 면(20)과 플랩면(19)의 교차선을 모서리에 갖는다. 원시 교정에서, 렌티큘 면(20)은 플랩면(19)보다 덜 집중적으로 만곡되기 때문에 유한한 모서리 두께가 항상 제공된다. 그러나, 이 경우, 중심 렌티큘 밀도는 이론적으로 0과 동일하다.

플랩면(19) 및 렌티큘 면(20) 외에도, 플랩면(19)과 렌티큘(20)에 의해 경계가 정해진 볼륨(18)을 모서리에서 경계짓는 추가의 모서리면이 제공된다. 이런 모서리 면의 절개도 펄스형 레이저 빔을 이용하여 실행된다. 이하, 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 모서리 면의 구조를 설명한다.

원시 교정에서, 렌티큘 면(20)은 플랩면(19)보다 덜 집중적으로 만곡되기 때문에 유한한 모서리 두께가 항상 제공된다. 그러나, 이 경우, 중심 렌티큘 밀도는 이론적으로 0과 동일하다. 플랩면(19) 및 렌티큘 면(20) 외에도, 모서리에서 플랩면(19)과 렌티큘 면(20)에 의해 경계가 정해지는 볼륨(18)을 차단하는 추가의 모서리면이 제공된다. 이런 모서리 면의 절개도 펄스형 레이저 빔을 이용하여 실행된다.

볼륨(18)에 대한 도면에서 각막의 전면(15)에서 일정한 거리에 있는 전방 절개면(19)과 후방 절개면(20)에 의해 경계가 정해지는 것으로 도시된 실시예는 볼륨(18)의 경계를 정하기 위해 단지 하나의 선택권만을 갖는다. 그러나, 이 실시예는 광학적 교정이 실질적으로 하나의 면(렌티큘 면(20))에 의해서만 한정됨으로써 경계면의 다른 면 부분에 대한 분석적 설명이 보다 단순화되는 장점이 있다.

또한, 각막의 전면(15)과 각막 배면(16)으로부터 볼륨의 거리에 관한 최적의 안전 한계가 제공된다. 각막의 전방 절개면(19)과 전면(15) 사이의 잔류 두께 d_F는 예컨대 50 내지 200 ㎛의 일정한 값으로 설정될 수 있다. 특히, 두께는 통증을 감지하는 상피조직이 각막의 전면(15) 아래의 플랩면(19)에 의해 형성되는 라멜라에 잔류하도록 선택될 수 있다. 구형 플랩면(19)을 형성하는 것은 이전의 케라토미터 절개술과도 일치하며, 이는 방법의 승인을 위해 유리하다.

절개면(19, 20)을 생성한 후, 이에 따라 격리된 볼륨(18)은 각막(5)에서 제거된다. 이는 도 8에 개략적으로 도시되어 있는데, 도 8은 바람직한 실시예에서 플랩 절개면(19)과 렌티큘 절개면(20)이 펄스형 레이저 조사선(2)의 초점 위치를 적절하게 입체적으로 변위시킴으로써 생성되도록 예컨대 플라즈마 버블의 순차적 배열에 의해 절개면(19, 20)이 초점 원추(21) 형상으로 입사하는 치료 레이저 빔의 작용 하에 생성되는 것을 추가로 도시한다.

그러나, 대안으로서, 단순화된 실시예에서는 단지 플랩면(19)만이 펄스형 레이저 조사선에 의하여 각막의 전면(15)에서 일정 거리에 곡선 형상의 절개면(19)을 한정하는 표적점에 의해 형성되는 것이 가능하고 볼륨(18)이 예컨대 엑시머 레이저 빔을 이용하는 레이저 융제에 의해 제거될 수 있는 것이 가능하다. 이를 위해, 렌티큘 면(20)은 비록 강제 사항은 아니지만 제거의 경계면으로 정의될 수 있다. 그 후, 치료 장치(1)는 공지된 레이저 케라톰과 같이 작동하지만, 그럼에도 불구하고 절개면(19)이 곡선 형상의 각막에 생성된다. 특히 경계면의 결정, 그 기하학적 한정 및 제어 매개변수의 결정에 관한 한, 각각 상술한 특징과 후술하는 특징은 이런 변형예에도 가능하다.

펄스형 레이저 조사선에 의해 렌티큘 면(20) 및 플랩면(19) 모두가 생성되는 경우, 플랩면(19) 앞에 렌티큘 면(20)을 형성하는 것이 유리한데, 이는 렌티큘 면(20) 위로 각막(5)의 변화가 아직 발생하지 않았다면 렌티큘 면(20)에서의 광학적 결과가 더 양호하기(또는 단지 이런 경우에만 달성될 수 있기) 때문이다.

펄스형 레이저 조사선에 의해 격리된 볼륨(18)의 제거는 도 8에 지시된 바와 같이 볼륨(18)이 도 8에 도시된 화살표 23의 방향으로 추출될 수 있도록 하는 모서리 절개부(22)에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 대안으로서, 모서리 절개부(22)는 비록 대략 360도의 각도로 계속 연장되는 것은 아니지만 모서리 절개부가 각막의 전면(15)에 전방 절개면(19), 즉 플랩면(19)을 링 형상으로 연결하도록 구현될 수 있다. 이런 방식으로 격리된 라멜라는 협소한 영역에서 각막(5)의 잔류 조직에 연결된 상태로 남는다. 그 후, 이런 연결 이음부는 힌지로 작용함으로써 다른 방법으로 격리된 라멜라를 각막(5)에서 분리하여 접을 수 있도록 하고 이런 방식으로 접근 가능하게 만들어진 이미 격리된 볼륨(18)을 안구 각막(5)의 잔여부로부터 분리할 수 있도록 한다. 연결 이음부의 위치는 제어 데이터 또는 표적점을 각각 생성할 때 사전 한정될 수 있다. 따라서, 이런 관점에서 보면, 설명된 과정이나 장치는 각막(5) 내부에서 볼륨(19)을 격리하며, 조직 이음부를 거쳐 안구의 각막 잔여부에 연결된 라멜라를 볼륨 상부에 리드로서 생성한다. 리드는 접힐 수 있으며, 볼륨(18)은 제거될 수 있다.

절개면(19, 20)을 생성하기 위해, 표적점은 이제 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 예너대 WO 2005/011546과 같은 종래 기술은 광학 축(z축)에 대해 실질적으로 수직하게 놓인 주축을 중심으로 예컨대 나선 방식으로 연장되는 특수 나선이 안구 각막에 절개면을 생성하기 위해 어떻게 이용될 수 있는지를 설명한다. 표적점을 일렬로 배열하는 주사 패턴을 사용하는 것도 공지되어 있다(WO 2005/011545). 이들 선택권이 위에서 한정된 절개면을 생성하기 위해 이용될 수 있음은 물론이다.

도 9a 및 도 9b에는 전술한 모서리 면이 보다 상세히 도시되어 있다. 다른 도면을 참조로 이미 설명한 구성요소는 이들 도면에서 동일 도면 부호를 이용하여 제시되어 있기에 다시 설명하지 않는다.

도 9a는 원시 교정의 경우 플랩면(19)과 렌티큘 면(20)(그 둘레가 점선으로 도시됨)과 모서리 면(22)을 구비한 각막의 전면(15)을 도시한 평면도이다. 도 9a에는 모서리 면(24)에 의해 달성되는 것으로 렌티큘 면(20)의 모서리와 플랩면(19) 사이의 전이 구역도 도시되어 있다. 이 모서리 면(24)은 도 9a의 도면에서 라인 A-A을 따라 취한 단면도인 도 9b에 명확히 도시되어 있다.

이제, 도 9b(도 10b, 도 11b 및 도 12a에서도 마찬가지)에 도시된 렌티큘은 원시 교정 렌티큘의 경우 시각축 OA의 영역에 위치하지만 근시 교정의 경우 렌티큘의 모서리에 위치하는 최소 두께를 가진다. 최소 두께 d_M 또는 d_L은 렌티큘(18)의 형태로 제거될 조각 절편이 충분히 안정하도록 보장함으로써, 제거 동안에 어떠한 입자도 파열되지 않거나 조각 절편이 파손되지 않게 된다. 최소 두께는 바람직하게는 5 내지 50 ㎛의 범위에 있다. 이 경우, 하한은 안구 각막이 구성되는 라멜라 층의 층 두께에 의해 제공된다. 실질적으로 5 ㎛의 값보다 작게 감소시키지 않는 것이 렌티큘이 가장 얇은 지점에 여전히 적어도 하나의 라멜라 층을 가짐으로써 충분한 안정성을 제공하도록 보장한다.

모서리 면(24)은 렌티큘 면(20)에서 플랩면(19)으로의 전이부를 구현한다. 이경우, 모서리 면은 도 9b의 실시예에서 각막의 전면(15)이나 이에 평행하게 연장되는 플랩면(19)에 수직하게 배향된 원추면(도 9a의 평면도에서)이 위치하게 될 경우보다 더 경사지게 위치하는 원추면으로서 설계된다. 모서리 절개부(22)는 시각축 OA에 대해 각도 α로 위치하는데, 상기 각도는 각막의 전면에 대해 이와 같은 수직 경로를 초래한다.

한편, 모서리 면(24)은 광학축 OA의 방향을 따라 위에서 볼 때 모서리 면(24)이 갖는 폭 B가 예컨대 모서리 절개부(22)보다 크도록 더 경사지게 연장된다. 따라서, 대응하는 각도 β도 각도 α보다 크다.

도 10a 및 도 10b는 근시 렌티큘의 경우, 즉 근시 교정에서의 대응 조건을 도시한다. 이 경우에도, 모서리 면(24)이 제공되어, 양 면이 적어도 그 연속선 상에서 교차선을 갖지 않기 때문에, 즉 모서리가 교차선에서 종료되지 않기 때문에 플랩면(10)에 비해 큰 렌티큘 면(20)의 곡률로 인해 그 자체로는 제공되지 않을 렌티큘(18)의 유한 모서리 두께를 가져온다.

따라서, 도 9b에 따르는 원시 형태에서 광학축(OA) 상에서 또는 광학축에 인접하여 존재하는 렌티큘(18)의 최소 두께는 도 10b에 따르는 근시 렌티큘에서 모서리에 발생한다. 따라서, 도 10b에는 최소 두께 d_M가 모서리에도 도시된다. 이 경우에도, 최소 두께는 제거 동안에 렌티큘이 충분히 안정적인 효과를 가진다.

도 9b 및 도 10b의 단면도가 고차 교정, 특히 난시가 존재하지 않는 경우에만 렌티큘을 전체적으로 설명하는 것임은 물론이다. 따라서, 난시가 있는 경우, 렌티큘 면(20)은 구형과 다르도록 교정되며, 이 또한 기술분야의 당업자에게 자명한 방식으로 모서리 면(24) 상에 효과를 갖는다.

마지막으로, 도 11a 및 도 11b는 도 9a 및 도 9b의 조건에 대응하는 조건을 도시하지만, 이 경우 렌티큘(18)을 노출시키기 위해 생성되는 모서리 절개부(22)는 도 9 및 도 10의 경우보다 훨씬 큰 각도 범위에 걸쳐 연장된다.

도 9 내지 도 11은 경사 절개부로서 설계되는 모서리 면(24)을 도시한다. 그러나, 모서리 면(24)은 단면에서 선형으로 도시된 것과 같은 경로와 다른 구조를 가질 수도 있다. 이는 도 12a 내지 d에서 예시적으로 도시되어 있다. 이들 도면에서, 도 12a는 도 9b, 도 10b 또는 도 11b의 단면도와 유사한 단면도를 도시한다. 도 12b 내지 도 12d는 도 12a에서 점선으로 지시된 부분의 확대도이며 모서리 면(24)의 구조에 대해 서로 다른 선택을 도시한다.

도 12b에 따르면, 모서리 면(24)은 단면이 실질적으로 선형이 두 부분(25, 26)으로 구성된다. 제1부분(25)은 플랩면(19) 안으로 수직하게 진행한다. 제1부분(25)의 높이는 모서리의 두께 d_R을 가져온다. 이 두께는 바람직하게는 5 내지 10 ㎛ 범위에 있도록 선택되고 렌티큘(18)이 제거될 때 모서리 면(24)의 영역에서 파편이 파열되지 않도록 보장한다. 이런 파편은 내향 성장에 아주 불리한 효과를 갖게 되고 바람직하지 않은 퇴화로 이어질 수 있다. 플랩면(19)에 수직하게 놓인 제1부분(25)에도 불구하고, 렌티큘 볼륨이 제거되었을 때 플랩 절개부(19)에 의해 격리된 각막 라멜라(27)의 원활한 배치를 달성하기 위해, 모서리 면(24)의 제2부분(26)은 도 12b의 실시예에서 시각축으로 향하는 경사진 경로를 가진다. 이런 경사진 경로는 다시 플랩면(19)을 관통하여 수직하게 연장되는 모서리(24)에 제공되는 것보다 훨씬 큰 폭 B을 제공한다.

도 12c는 도 12b의 모서리 면(24)의 구조에 대한 변경예를 도시한 것으로, 여기에서는 안구의 각막의 전면(15)에서 멀리 떨어진 영역에서 렌티큘 면(20)과 플랩면(19) 사이의 모서리를 완성하는 연속 만곡된 제2부분(26)이 플랩면(19) 안으로 수직하게 진행하는 제1부분(25) 상에 형성된다. 제1부분(25)이 수직하게 이어지면, 이는 다시 수정체 조직이 제거될 때 렌티큘의 모서리에서 조직 절편이 파열되는 것을 방지하는 최소 모서리 두께 d_R을 보장한다. 바람직하게는, 최소 모서리 두께는 중심 두께 d_M과 동일한 정도의 크기이다.

이는 S 형상으로 구현되는 도 12d에 따르는 모서리 구조에서도 달성되는데, 제1부분(25)은 다시 플랩면(19) 안으로 수직하게 이어진다. S 형상 구조로 인해, 모서리 면(24)의 단면도는 그 구성에 전환점을 가지며, 바람직하게는 제2부분(26)도 마찬가지로 렌티큘 면(20)에서 직각으로 종료된다.

컨택트 안경은 컨택트 안경의 구형 하측면(26)을 가압함으로써 각막의 전면(15)도 자동으로 구형이 되는 추가의 장점을 가진다. 따라서, 컨택트 안경이 가압될 때, 각막의 전면(15) 아래로 일정 거리에 위치하는 전방 절개면(19)도 구형이 되어, 제어를 크게 단순화시킨다. 따라서, 다른 특징과 상당히 독립해서, 구형의 컨택트 안경 하측면을 구비하는 컨택트 안경을 사용하고 전방 절개면(19)과 후방 절개면에 의해 볼륨을 경계짓는 것이 바람직하며, 이때 전방 절개면은 각막의 전면(15) 아래로 일정 거리 d_F에 위치하는 구형면으로서 생성된다. 후방 절개면은, 안구가 이완될 때, 즉 컨택트 안경이 분리된 후, 불완전 시력의 교정을 위해 요구되는 곡률 경로에 대응하여 각막의 전면에서 거리 d_F만큼 이격된 곡률 경로를 가진다. 동일한 사항이 표적점의 한정과 작업 방법에도 각각 적용된다.

Claims (12)

1. 제어 장치(12)에 의해 제어되고 레이저 조사선(2)을 인가하여 각막 조직을 분리하는 레이저 장치(L)를 구비하되, 상기 제어 장치(12)는 렌티큘형 볼륨(18)이 각막(5) 내에서 격리되어 상기 각막(5)에서 제거됨으로써 원하는 교정을 실현하도록 각막(5) 안으로 상기 레이저 조사선(2)을 방출하기 위한 레이저 장치(L)를 가동하도록 구현되는, 안구(3)에서 근시 또는 원시의 수술 교정을 위한 치료 장치(1)로서,
   상기 제어 장치(12)는 상기 렌티큘형 볼륨이 5 내지 50 ㎛ 범위의 최소 두께(d_M)를 갖되 상기 최소 두께(d_M)는 근시 교정시 상기 볼륨(18)의 모서리에 있고 원시 교정시 시각축(OA)의 영역에 있도록 상기 레이저 장치(L)의 가동 동안 상기 렌티큘형 볼륨(18)을 사전 한정하는 것을 특징으로 하는 치료 장치.
2. 안구(3)에서 근시 또는 원시의 수술 교정을 위한 치료 장치(1)에서 레이저 조사선(2)을 인가하여 각막 조직을 분리하는 레이저 장치(L)를 위한 제어 데이터를 생성함에 있어, 상기 제어 데이터는 작업 동안에 렌티큘형 볼륨(18)이 각막(5) 내에서 격리되어 상기 각막(5)에서 제거됨으로써 원하는 교정을 실현하도록 상기 각막(5) 안으로 상기 레이저 조사선(2)을 방출하기 위한 레이저 장치(L)를 가동하는 것인 제어 데이터 생성 방법으로서,
   상기 제어 데이터는 상기 렌티큘형 볼륨이 5 내지 50 ㎛ 범위의 최소 두께(d_M)를 갖되 상기 최소 두께(d_M)는 근시 교정시 상기 볼륨(18)의 모서리에 있고 원시 교정시 시각축(OA)의 영역에 있도록 상기 렌티큘형 볼륨(18)을 사전 한정하는 것을 특징으로 하는 제어 데이터 생성 방법.
3. 레이저 조사선(2)을 인가함으로써 각막 조직이 분리되고 이로써 렌티큘형 볼륨(18)이 각막(5) 내에서 격리되어 제거되어 상기 각막(18)으로부터의 제거가 원하는 원시 교정을 실현하는, 안구(3)에서 근시 또는 원시 수술 교정 방법으로서,
   상기 렌티큘형 볼륨(18)은 5 내지 50 ㎛ 범위의 최소 두께(d_M)를 갖되 상기 최소 두께(d_M)는 근시 교정시 상기 볼륨(18)의 모서리에 있고 원시 교정시 시각축(OA)의 영역에 있는 것을 특징으로 하는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   전면(19)은 상기 각막의 전면(15)에서 일정한 거리 d_F에 위치하고 배면은 만곡되고 곡률반경 R_L = R_CV*-d_F를 갖되, R_CV*는 수학식 R_CV* = 1/((1/R_CV) + B_BR/((n_c-1)ㆍ(1-d_HSㆍB_BR))) + F를 만족하고, R_CV는 상기 볼륨(18)의 제거 전 상기 각막(5)의 곡률반경이고 n_C는 상기 각막(5)의 물질의 굴절력이고 F는 교정 인자이고 B_BR은 불완전 시력의 교정에 적절한 양쪽 안경(17)의 굴절력이고 d_HS는 굴절력 B_BR를 갖는 양쪽 안경(17)이 양쪽 안경(17)에 의해 불완전 시력을 원하는 정도로 교정하기 위해 각막 정점 전방에 위치하게 될 거리인 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
5. 제4항에 있어서, F = (1-1/n_c)ㆍ(d_C*-d_C)이 적용되며, 이때 d_c와 d_C*는 각각 상기 볼륨(18) 제거 전후의 각막 두께(5, 5*)를 나타내며 곡률 반경 R_CV*는 각각의 반복 단계 동안 두께의 변화 (d_C*-d_C)가 차이값 (R_CV*-R_CV)으로부터 얻어지고 이로부터 두께 변화에 대해 얻어진 대응하는 결과가 다음 반복 단계에서 R_CV*의 계산시에 적용된다는 점에서 반복적으로 계산될 수 있는 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
6. 제4항에 있어서, 그 시작점이 시각축(OA)가 상기 각막의 전면(15)을 통과하는 지점에 위치하는 후방부 면(20)은 원통 좌표(z, r, φ)에서 Z_L(r,φ) = R_L(φ)-(R_L ²(φ)-r²)^1/2+d_M+d_F를 만족하는 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌티큘형 볼륨은 모서리들이 모서리면을 통해 연결되는 전면 및 배면을 구비하며, 상기 시각축이 포함되는 평면과 상기 모서리 면으로 이루어진 절개 곡선은 상기 시각축에 수직한 폭을 갖되 상기 폭은 상기 전면 또는 상기 배면의 모서리에서 각각의 면 상에 수직하면서도 상기 전면을 상기 배면 또는 상기 배면의 가상 연속면에 연결하는 직선을 동일 투사면에 가질 수 있는 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 모서리 면(24)은 상기 전면 안으로 실질적으로 수직하게 개방되는 제1부분(25)과 상기 시각축(OA)을 향해 보다 집중적으로 경사진 제2부분(26)을 가지는 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1부분은 그 높이 d_R이 5 ㎛보다 크고 구체적으로 적어도 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제2부분(26)은 상기 시각축(OA)의 방향에 대해 80도 내지 100도의 각도로 위치하는 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 제2부분(26)은 상기 시각축(OA)이 상기 각막의 전면(15)을 통과하는 지점에 기초하여 오목한 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.
12. 제8항에 있어서, 원시 교정에 있어, 상기 제1부분은 그 높이 d_R가 절개면 정밀도의 한계 내에서 최소 두께 d_M과 동일한 것을 특징으로 하는 치료 장치, 제어 데이터 생성 방법, 또는 근시 또는 원시 수술 교정 방법.

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