KR20120113711A - 안과 레이저 수술용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치료 레이저 빔(14)을 초점에 결상하기 위한 광학 결상 시스템, 결상 시스템에 할당된 온도를 측정하기 위한 온도 측정 장치, 온도 측정 장치에 연결되어 있으며 측정된 온도에 의존하는 방식으로 초점 설정을 제어하도록 형성된 전자 제어 장치(22)를 구비한 안과 레이저 수술용 장치(10)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 관련 방법에 관한 것이다.

Description

안과 레이저 수술용 장치{DEVICE FOR OPHTHALMIC LASER SURGERY}

본 발명은 안과 레이저 수술용 장치 및 관련 방법에 관한 것이다.

펄스 레이저 방사선은 인간의 눈을 치료하기 위한 다양한 기법들에 응용된다. z 방향(통상적인 표기 방식에 따르면, 이 방향은 레이저 빔의 전달 방향을 의미한다)에서 레이저 빔의 빔 초점의 국부적인 제어는 레이저 장치의 좌표계에서 알고 있는 기준점 또는 기준면과 관련하여 항상 영향을 받는다.

치료의 종류에 따라, 상이한 기준점 또는 기준면이 빔 초점의 z 방향 제어를 위한 기준으로서의 역할을 할 수 있다. 이러한 치료 기술들 중의 일부에서 접촉면이 눈과 마주한 상태에서 치료할 눈은 투명한 접촉 요소에 대해 눌려지고, 투명한 접촉 요소는 z 방향에서 빔 초점의 위치 결정을 위한 기준면을 구성한다. 특히, 집속된 펨토초 레이저 방사선에 의해 안구 조직을 절개하는 치료 기법들은 레이저 집속을 위한 z 방향을 기준으로 이러한 접촉 요소들을 사용한다. 눈과 마주하는 접촉 요소의 접촉면에 대하여 눈이 확실하게 평면으로 접촉하게 되도록 접촉 요소가 눈에 대하여 가압됨으로써, 접촉 요소는 눈의 앞쪽 표면의 z 방향 위치를 미리 설정한다. 접촉 요소의 접촉면과 관련한 z 방향에서 빔 초점의 기준에 의해서, 그 후에 절개 또는 개별적인 광파괴(펄스 펨토초 레이저 방사선에 의한 인간의 눈에서의 절개는 광파괴를 일으키는 이른바 레이저 유도 광학 돌파에 기초한 것이다)는 안구 조직 내의 원하는 깊이의 위치에서 이루어진다.

레이저 기술에 의해 생성되는 절개는 예를 들어 이른바 fs 라식 수술의 경우에서 이루어지며, 이 수술에서는 전문가 집단에서 플랩이라고 지정한 각막 앞쪽의 작은 커버 원반이 펨토초 레이저 방사선에 의해 절단되고, 그 다음에 전형적인 라식 수술 기법의 경우에서와 마찬가지로 힌지 구역에서 남아 있는 각막 조직에 여전히 부착되어 있는 플랩이 한쪽으로 접혀지고, 이렇게 노출된 조직을 UV 레이저 방사선에 의해 절제 방식으로 처리한다. 안구 조직에서 조직 내부 절개를 위한 다른 적용 형태는 이른바 각막 렌티클(lenticle) 추출인데, 이 수술에서 작은 렌티클 원반이 펨토초 레이저 방사선에 의해 각막 조직 내에서 절제된다. 이어서 이 작은 원반은 추가적인 절개를 통하여 제거되어 눈의 표면으로 안내된다(추가적인 절개는 메스에 의해서 또는 펨토초 레이저 방사선에 의해서 이루어진다). 또한 각막 이식술(각막 형성술)의 경우에 또는 예를 들어 각막 링 세그먼트를 위한 다른 절개를 위해서, 각막에서의 절개는 집속된 펄스 레이저 방사선에 의해 실행될 수 있다.

위생적인 이유로, 접촉면을 지탱하는 접촉 요소(도포기)는 각각의 치료 전에 교체되어야 하는 일회용 물품이다. 접촉 요소의 제조시에 최대한 정확하게 만들어지더라도 제조 허용 오차를 통상적으로 제조 과정에서 배제할 수는 없다. 따라서 접촉 요소 교체 후에, 눈과 마주하는 접촉면의 z 방향 위치는 단지 근소한 것이라도 이전에 사용된 접촉 요소의 z 방향 위치와 다르게 될 수 있다. 집속 펨토초 레이저 방사선에 의한 레이저 치료의 경우에, 광파괴 작용을 국부적으로 한정하기 위하여 가급적 작은 초점 직경으로 제한된다. 예를 들어, 최근의 장치들은 한자리 수의 낮은 마이크로미터 범위 내의 초점 직경으로 작동한다. 종종 펨토초 시스템에 의한 간섭의 실행 과정에서, 목표 조직에서 절개 깊이는 매우 높은 정확도로 형성되어야 한다(절개 깊이 허용 오차 < 5 ㎛). 전술한 바와 같이, 이와 같은 간섭에서 치료할 조직과 레이저의 광학 시스템은, z 방향에서 정확하게 필요한 절개 깊이를 얻기 위하여 일반적으로 접촉 요소에 의해 서로 견고하게 결합 되어 있다. 접촉 요소의 제조시에 상응하게 높은 정확성이 요구되지만, 이러한 요구가 언제나 충족되는 것은 아니다. 접촉 요소의 제조시에 정확성이 떨어지게 되면, 각막 조직에서 z 방향으로 부정확한 절개 안내의 문제가 일어나게 된다. 즉, 접촉 요소에 대한 제조 허용 오차는 조직에서 절개 깊이의 부정확성에 직접적으로 나타나게 된다.

종래에, 상응하는 노력에 의해 정밀하게 제조된 도포기가 사용되고 있다. 이 도포기의 설치 과정에서 레이저의 광학 시스템은 기준 도포기에 근거하여 광학 시스템과 절개 평면 사이에 요구되는 거리로 조정되며, 레이저 방사선과 재료 간의 상호 작용을 이용한다. 이러한 내용은 예를 들어 국제공개공보 WO 2004/032810호로부터 공지되어 있다.

조직과 레이저 시스템 사이의 간격, 조직에서 실제 절개 깊이는 실질적으로 도포기의 크기 즉 z 방향에서 도포기의 광학적인 실제 길이에 의해 결정된다. 절개 깊이의 필요한 정확성을 얻기 위하여, 도포기는 그 치수와 관련하여 상응하게 작은 허용 오차(상대 길이 정확성이 << 0.1% 이다)를 갖도록 제조되어야 하며, 도포기의 제조 비용을 현저하게 증가시키고 특히 대량으로 필요한 일회용 물품인 경우에는 치료 비용 및 이른바 보유 비용에 대한 직접적인 영향을 미친다.

본 출원인에 의해 출원된 국제출원번호 PCT/EP2009/006879호로부터, 접촉 요소의 제조의 부정확성을 감안하여 균등하게 하는 것이 알려져 있다. 이러한 목적을 위해, 측정 장치를 사용하여 치료 레이저 빔의 전달 방향과 관련한 접촉면의 위치 측정이 실행되고, 측정 장치에 연결된 평가 및 제어 전자 장치를 사용하여 치료 레이저 빔의 초점 위치가 측정 장치에 의해 획득한 측정된 위치 데이터에 의존하는 방식으로 조정된다.

비록 종래 기술로부터 공지된 방법들이 접촉 요소의 제조의 부정확성을 고려하거나 또는 가능한 한 높은 정확성(동시에 높은 비용으로)을 통하여 이러한 부정확성을 억제하도록 시도하고 있지만, 이 방법들은 z 방향에서 초점 조정의 정확성에 영향을 주는 또 다른 요인을 무시한 것이다.

제조 허용 오차 이외에, 절개의 유효 깊이는 도포기의 크기에 걸쳐서 온도 드리프트(drift) 뿐만 아니라 전체 광학 시스템의 유효 초점 거리에 의존한다. 즉, 치료 레이저 빔의 전달 방향에서 도포기의 광학적인 실제 길이뿐만 아니라 레이저 시스템의 광학 기구의 초점 거리는 작동 온도 범위에 의존하는 방식으로 변한다. 치료 기기의 통상적인 작동 온도 범위 15℃ ~ 35℃에서, 온도 드리프트는 쉽게 30 ㎛ 내지 50 ㎛가 될 수 있다. 그러므로 절개 깊이 허용 오차를 5 ㎛ 이하로 하는 것은 매우 어렵게 달성되거나 또는 달성될 수 없는 것이다.

본 발명의 목적은 눈에 대한 정확한 레이저 치료를 가능하게 하는 안과 레이저 수술용 장치 및 관련 방법을 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위한 관점에서, 본 발명에 따라 안과 레이저 수술용 장치가 제공되며, 이 장치는 치료 레이저 빔을 초점에 결상(imaging)하기 위한 광학 결상 시스템, 결상 시스템에 할당된 온도를 측정하기 위한 온도 측정 장치, 온도 측정 장치에 연결된 전자 제어 장치를 포함하며, 전자 제어 장치는 측정된 온도에 의존하는 방식으로 초점 설정을 제어하도록 형성된다.

이와 관련하여 레이저 수술용 장치는 치료할 눈의 성형 접촉을 위한 접촉면 및 치료 레이저 빔을 제공하기 위한 방사선 공급원을 포함할 수 있다. 또한, 결상 시스템은 치료 레이저 빔을 접촉면을 통하여 눈으로 보내기 위한 광학 부품들을 포함할 수 있다.

본 발명은 초점 심도에 결정적으로 영향을 미치는 주요 부품(예를 들어, 대물 렌즈, 빔 확대를 위한 부품 등)들 및 레이저 수술용 장치 주위의 측정 온도에 의존하는 방식으로 z 방향에서 레이저 빔 초점의 위치, 예를 들어 미리 설정된 위치의 제어 및/또는 재조정을 가능하게 한다. 초점을 미리 설정하는 것은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.

z 방향에서 초점의 위치는 예를 들어 레이저 수술 장치의 고정 좌표계에서 알고 있는 소정의 기준점에 대한 접촉면의 z 방향 위치에 의해 미리 설정될 수 있다. 이와 관련하여 사용되는 것은 환자 어댑터(도포기)로 구성되고, 치료 레이저 빔의 전달 방향(z 방향)에서 광학적인 실제 길이가 높은 정밀도로 설정되므로, 초점은 알고 있는 길이로 미리 설정될 수 있다. 도포기의 길이 변화 또는 레이저 수술 장치에 수용된 광학 부품들의 유효 초점 거리 변화는 온도 측정 장치에 의해서 검출되고 제어 장치에 의해서 적절하게 감안된다. 마찬가지로, 눈과 마주하는 도포기의 표면(접촉 표면)과 눈에서 떨어진 곳을 마주하는 표면(레이저 수술 장치의 광학 부품들을 향하여 마주하는 표면) 사이에 광학적인 유효 간격(광학적인 실제 길이)은 수술 장치 바깥에서 이미 측정되었으며 예를 들어, 코딩을 통하여 관련된 도포기에 기록된다. 그 다음에 이러한 코딩은 예를 들어 자동 또는 수동으로 레이저 수술 장치에 의해 판독되고 제어 장치에 전달될 수 있다. 판독된 값에 근거하여 제어 장치는 먼저 초점을 미리 설정할 수 있다.

대안으로, 초점을 미리 설정하기 위해, 소정의 기준점을 참조하여 접촉면의 z 방향 위치가 측정될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 바람직하게 레이저 수술 장치는 치료 레이저 빔의 전달 방향에 대한 접촉면의 위치 측정을 위한 측정 장치를 갖는다. 이러한 목적을 위해 측정 장치는 예를 들어 측정 빔을 제공하는 제2 방사선 공급원을 포함한다. 또한 측정 빔을 접촉면을 통하여 눈으로 보내기 위한 광학 부품들이 설계되고 배열된다. 측정 빔을 사용함으로써, 측정 장치는 접촉면 상의 적어도 하나의 위치에서 접촉면의 측정 위치에 해당하는 측정된 위치 데이터를 제공할 수 있고 측정된 위치 데이터를 제어 장치에 전달할 수 있다. 이에 응답하여, 전자 제어 장치는 측정된 위치 데이터에 의존하는 방식으로 초점을 미리 설정할 수 있다. 상이한 접촉 요소들로 인하여, 제조의 정확성에 따라 좌표계에서 접촉면의 상이한 z 방향 위치 또는 상이한 광학적인 유효 간격이 발생할 수 있다. 측정 장치에 의해 실행되는 접촉면의 z 방향 위치 및/또는 도포기의 광학적인 실제 길이의 측정 평가에 의해서, 먼저 z 방향에서 초점이 미리 설정될 수 있으므로 제조시의 부정확성이 줄어들거나 또는 회피된다.

미리 설정된 초점의 변경 또는 재조정은 예를 들어 온도 측정 장치가 소정의 시간 주기 후에 실행되는 것에 의한 온도의 반복적인 측정에 의해서 소정의 시간 간격으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 측정된 온도가 이전에 측정된 온도를 소정의 문턱값(threshold) 만큼 초과할 때 재조정이 실행될 수 있다. 이러한 경우에, 상당한 온도 드리프트가 있을 것으로 추정할 수 있으며, 초점의 재조정을 필요로 한다. 소정의 문턱값의 축소는 초점에 대한 더욱 정확하고 정교한 재조정을 가능하게 한다. 소정 시간 간격 및 소정 문턱값은 제어 장치에 연결된 메모리에 저장되므로 제어 장치는 필요에 따라 이 값들을 판독하고 온도 측정 장치뿐만 아니라 초점의 재조정을 적절하게 제어할 수 있다. 또한 예를 들어 온도 측정 장치 또는 온도 측정 장치에 연결된 부품에 사용자에 의한 적절한 지시가 입력될 때만 온도 측정이 재개되도록 하는 것을 생각할 수 있다.

온도 측정 장치는, 하나 이상의 광학 부품에 배열되고 제어 장치에 연결된 하나 이상의 온도 센서를 포함할 수 있다. 바람직하게 광학 부품은 한편으로는 치료 레이저 빔의 빔 경로에 직교하는 평면(x-y 평면)에서 치료 레이저 빔을 굴절시키기 위한 스캔 유닛 또는 치료 레이저 빔의 3차원 굴절을 위한 3D 스캔 유닛을 구성하고, 또한 다른 한편으로는 치료 레이저 빔을 레이저 빔 초점으로 집속하기 위한 집속 광학 기구를 구성한다. 이 경우에, 각각의 예에서 두개의 온도 센서들이 스캔 유닛 및 집속 광학 기구에 배열된다. 그러나, 또한 각각의 예에서 하나의 온도 센서 또는 둘 이상의 온도 센서들이 스캔 유닛 및 집속 광학 기구에 배열될 수 있다.

초점을 변경하기 위한 목적을 위해, 광학 부품들은 적어도 하나의 제어가능한 광학 요소를 포함한다. 예를 들어, 제어가능한 광학 요소는 치료 레이저 빔의 전달 방향에서 위치 가변적인 렌즈로 구성된다. 렌즈를 제어하기 위해, 제어 장치는 측정 온도의 함수로서 미리 설정된 초점을 재조정하기 위한 작동 변수를 발생시킬 수 있다. 렌즈는 예를 들어 광학적인 빔 경로를 따라 기계적으로 변위 가능하거나 또는 다시 위치 전환가능한 것이다. 이 경우에 바람직하게 제어 장치는 초점을 변경하기 위해, 얻어진 작동 변수에 의해서 위치 가변적인 렌즈의 위치를 변경하도록 구성되었다.

대안으로, 가변적인 굴절률의 제어가능한 액체 렌즈를 사용하는 것을 생각할 수 있다. z 방향 위치를 바꾸지 않고 또한 집속 대물 렌즈의 설정을 바꾸지 않고, 변화된 온도에 적합하게 초점을 변경하기 위하여 빔 초점의 z 방향 이동은 종방향으로 가변적인 렌즈를 변위 시키거나 또는 액체 렌즈의 굴절률을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 빔 초점의 z 방향 조정을 위해서 예를 들어 변형가능한 미러와 같은 다른 부품들을 또한 생각할 수 있다.

제어 장치는 또한 메모리 유닛을 구비하거나 또는 온도와 초점의 연관성이 함수로 저장되어 있는 그러한 유닛에 연결될 수 있다. 기준 온도에서 시작하여 광학 부품들의 유효 초점 거리의 온도 민감성을 계산하기 위하여 레이저 수술 장치에 사용되는 모든 재료 및 레이저 수술 장치에서 나타나는 모든 간격(예를 들어, 광학 부품들 간의 간격 또는 도포기의 광학적인 실제 길이)들의 온도 의존성이 사용될 수 있다. 온도 민감성이 우선적으로 얻어지고 스캔 유닛과 집속 광학 기구를 위해 별개로 저장되지만, 스캔 유닛과 집속 광학 기구를 위해 공동으로 연산될 수도 있다. 얻어진 온도 민감성은 메모리 유닛에 곡선의 그룹으로 저장될 수 있으며, 저장된 곡선의 그룹에 기초하여 초점을 적합하게 변경하기 위하여 필요에 따라 제어 장치에 의해 호출되어 사용될 수 있다.

제어 장치에 의한 치료 레이저 빔의 초점의 재조정에 온도가 고려됨으로써, 온도 변동에 의해 발생하는 도포기의 광학적인 유효 간격에서의 변화뿐만 아니라 유효 초점 거리의 변화가 보상된다. 이러한 수단에 의해, 절개 패턴 또는 더욱 정확하게는 눈에서 일어나는 광파괴의 패턴이 실제로 눈 안의 원하는 깊이(즉, z 방향에서의 원하는 위치)에 위치하게 된다. 이러한 방식에서, 예를 들어 LASIK 플랩의 생성, 각막 렌티클 추출 또는 각막 이식술의 경우에 매우 정확한 절개 깊이가 가능하다.

게다가, z 방향에 직교하는 x-y 평면에서의 상이한 다수의 위치에서 z 방향으로 초점을 재조정하는 과정에서, 제어 장치가 제어가능한 광학 요소를 위한 상이한 작동 변수들을 발생시키도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 예를 들어 x-y 평면에서 접촉면의 위치에 대한 개별적으로 일정하지 않은 온도 변화의 강한 영향을 보상하는 것이 가능하다.

바람직하게 측정 장치는 광학 간섭 측정 장치이며 광학 간섭계를 포함한다.

접촉면은 자주 교체 가능하게 배열된 일회용 부품, 예를 들어 일회용 도포기의 일부가 될 것이다. 그러나, 본 발명이 접촉면을 지탱하는 요소의 일회용의 특성을 전제로 하는 것은 아니다. 본 발명은 영구적으로 통합되거나 또는 적어도 반복적으로 사용가능한 접촉면을 구비한 구조에 사용될 수 있다.

바람직하게 접촉면은 투명한 압평판(applanation plate) 또는 투명한 접촉 렌즈에 의해 구성된다. 압평판은, 적어도 눈과 마주하는 평탄한 측면에 눈 전방부의 평탄함이 달성되게 하는 압평면을 포함한다. 치료할 눈의 기준을 참조하기 위해 압평판을 사용하는 것은 통상적으로 레이저 방사선의 높은 빔 품질의 관점에서 선호된다. 그렇기는 하지만, 본 발명의 범주 내에서 접촉 요소로서 일반적으로 눈을 향하여 마주하는 오목 형상 또는 볼록 형상의 렌즈 표면을 갖는 접촉 렌즈들을 사용할 수 있다. 이러한 접촉 렌즈들의 유리한 점은 예를 들어 눈에 대하여 가압 될 때 안압의 상승이 작다는 것이다.

바람직한 형태에서 접촉면은 레이저 수술 장치의 집속 대물 렌즈와 결합되는 특히 교체 가능하게 결합되는 환자 어댑터의 일부인 투명한 접촉 요소로 구성된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 안과 레이저 수술용 치료 레이저 빔의 초점을 제어하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은

- 결상 시스템에 의해 치료 레이저 빔을 초점에 결상하는 단계,

- 결상 시스템에 할당된 온도를 측정하는 단계,

- 측정된 온도에 의존하는 방식으로 초점 설정을 제어하는 단계를 포함한다.

이 방법은 눈과 접촉면 간의 성형 접촉을 형성하는 단계 및 치료 레이저 빔을 접촉면을 통하여 눈으로 보내는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 방법과 관련하여, 전술한 바와 같이 치료 레이저 빔의 전달 방향과 관련하여 접촉면 상의 적어도 하나의 위치에서 접촉면의 측정 위치에 해당하는 측정된 위치 데이터가 확인되거나 또는 판독될 수 있다. 측정된 위치 데이터가 확인 또는 판독되었는지 여부와 상관없이, 초점은 측정된 위치 데이터에 의존하는 방식으로 미리 설정될 수 있으며 이 후에, 측정된 온도에 근거하여 재조정될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면에 기초하여 이하에서 더욱 명확해 질 것이다.

도 1은 안과 레이저 수술용 장치의 제1 실시형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 안과 레이저 수술용 장치의 제2 실시형태를 개략적으로 도시한 도면이다.

제1 실시형태에 따른 레이저 수술 장치(10)는 펄스 기간이 펨토초 범위 내인 펄스 레이저 방사선을 방출하는 펨토초 레이저(fs 레이저)(12)를 구비한다. 레이저 방사선은 광학 빔 경로(14)를 따라 전달되고 최종적으로 치료할 눈(16)에 도달된다. 레이저 방사선을 안내하고 성형하기 위한 다양한 부품들이 빔 경로(14)에 배열된다. 특히, 이 부품들은 집속 대물렌즈(18)(예를 들어, 에프 세타(f-theta) 대물렌즈) 및 대물렌즈(28)의 상류에 연결된 스캐너(20)를 포함하며, 이에 의해 레이저(12)에서 제공된 레이저 방사선은 빔 경로(14)에 직교하는 평면(x-y 평면)에서 편향될 수 있다. 도시된 좌표계는 이 평면 및 빔 경로(14)의 방향으로 정의된 z 축을 나타내고 있다. 스캐너(20), 예를 들어 공지된 갈바노미터식으로 제어되는 한 쌍의 편향 미러로 구성되고, 이 편향 미러들은 각각 x-y 평면을 가로지르는 축들 중의 하나의 방향으로 빔의 편향을 담당한다. 중앙 제어 유닛(22)은 메모리(24)에 저장된 제어 프로그램에 따라 스캐너(20)를 제어하며, 제어 프로그램은 눈(16)에 생성할 절개 프로파일(광파괴가 일어나는 스캔 지점들의 3차원 패턴으로 표시)을 실행하다.

또한 레이저 방사선을 안내 및 성형하기 위한 전술한 부품들은 레이저 방사선의 빔 초점의 z 방향 조정을 위한 적어도 하나의 제어가능한 광학 요소(16)를 포함한다. 도시된 실시 형태에서, 광학 요소는 렌즈로 구성된다. 제어 유닛(22)에 의해 제어되는 적절한 액추에이터(28)가 렌즈(26)를 제어하는 역할을 한다. 예를 들어, 렌즈(26)는 광학 빔 경로(14)를 따라 기계적으로 변위 가능한 것이 될 수 있다. 대안으로, 굴절률이 가변적인 제어가능한 액체 렌즈를 사용하는 것을 생각할 수 있다. z 방향 위치가 변하지 않고 또한 집속 대물렌즈(18)의 설정이 변하지 않은 상태에서, 종방향으로 조정가능한 렌즈를 변위 시키거나 또는 액체 렌즈의 굴절률의 변화에 의해 빔 초점을 z 방향으로 이동시키는 것이 가능하다. 빔 초점의 z 방향 조정을 위해 예를 들어 변형가능한 미러와 같은 다른 부품들도 또한 고려할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 비교적 큰 관성 때문에, 집속 대물렌즈(18)에 대해서는 빔 초점의 기본적인 초기 설정(즉, 미리 결정된 z 방향 기준 위치)만을 수행하고, 절개 프로파일에 의해 미리 결정된 빔 초점의 z 방향 이동은 집속 대물렌즈(18)의 바깥쪽에 배열되는 응답 속도가 빠른 부품을 사용하여 실행되는 것이 편리하다. 렌즈(26)는 또한 스캐너(20)의 일부가 될 수 있고, 이렇게 형성된 스캐너(20)는 반투과 편향 미러(40)의 상류 및 하류 양쪽에 배열될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 렌즈가 스캐너(20)의 일부이고, 렌즈(26)를 포함하는 스캐너(20)가 편향 미러(42)의 상류에 배열되어 있는 경우는 도 2를 참조하여 나중에 설명될 것이다.

빔이 빠져나가는 쪽에서 집속 대물렌즈(18)는 눈(16)과 집속 대물렌즈(18) 간의 기계적인 결합을 형성하는 역할을 하는 환자 어댑터(30)와 결합된다. 일반적으로 본 명세서에서 고려되는 치료의 과정에서는, 도면에 상세하게 표시되어 있지는 않지만 자체적으로 공지되어 있는 흡입 링이 눈 위에 배치되어 흡입력으로 고정된다. 흡입 링과 환자 어댑터(30)는 흡입 링 상에 환자 어댑터(30)의 결합을 허용하는 기계적인 인터페이스를 형성한다. 이것에 대해서는, 예를 들어 국제특허출원 PCT/EP2008/006962호를 참조할 수 있으며 그 전체 내용은 본 명세서에 포함되어 있다.

환자 어댑터(30)는 도시된 예에서 평행한 평면의 압평판의 형태를 갖는 투명한 접촉 요소(32)를 위한 캐리어와 같은 역할을 한다. 환자 어댑터(30)는 예를 들어 테이퍼진 슬리브 몸체를 포함하며, 슬리브의 좁은 단부(도면에서 하단부)에 압평판(32)이 배열된다. 한편 슬립의 넓은 단부(도면에서 상단부) 구역에서, 환자 어댑터(30)는 집속 대물렌즈(18)에 부착되고, 집속 대물렌즈(18)에 환자 어댑터(30)를 고정, 필요하다면 분리가능하게 고정할 수 있는 적절한 구조물을 상기 구역에 구비한다.

치료 중에 눈(16)과 접촉하게 되기 때문에, 압평판(32)은 위생적인 관점에서 중요한 물품이며, 따라서 편의상 각각의 치료 후에 교체된다. 이러한 목적을 위해 압평판(32)은 환자 어댑터(30)에 교체 가능하게 고정된 것일 수 있다. 대안으로, 환자 어댑터(30)는 압평판(32)과 더불어 일회용 유닛을 형성할 수 있고, 이러한 목적을 위해 압평판(32)은 환자 어댑터(30)에 영구적으로 부착된 것일 수 있다.

어떤 경우에서도, 눈과 마주보는 압평판(32)의 저면은 치료를 위한 준비시에 눈(16)이 눌려지는 평평한 접촉면(34)을 형성한다. 이에 의해 눈의 앞쪽 표면의 평탄화가 이루어지는 동시에 눈(16)의 각막(36)의 변형이 이루어진다.

z 방향에서 빔 초점의 사전 설정을 위한 기준으로서 접촉면(34)을 이용할 수 있도록 하기 위하여, 레이저 수술 장치의 좌표계에서 z 방향 위치를 알아야 한다. 필연적으로 제조 허용 오차가 있기 때문에, 일반적적으로 압평판을 변화시키거나 또는 압평판이 각각 장착되는 환자 어댑터(30)를 변화시키는 경우에는 z 방향 위치와 또한 어떤 상황 하에서는 접촉면(34)의 각도 위치가 다소 현저한 차이를 보인다. 빔 초점의 z 방향 사전 설정에서 이러한 차이가 무시할 수 없는 정도로 남아 있으면, 눈(16)에서 이루어지는 절개의 실제 위치에 바람직하지 않은 오차가 발생한다.

그러므로, 레이저 수술 장치(10)는 광간섭 측정 장치(38), 예를 들어 저간섭성 광반사(OLCR: optical low-coherence reflectometry) 측정 장치를 포함하며, 이 측정 장치는 레이저(12)의 치료 레이저 방사선이 진행하는 빔 경로(14)에 결합되어 이동하지 않게 배열된 반투과 편향 미러(40)를 이용하여 측정 빔을 방출한다. 측정 장치(38)는 측정 빔을 눈(16)에서 되돌아오는 반사 빔과 간섭되도록 하다. 이와 관련하여 얻어진 측정 간섭 데이터로부터, 레이저 수술 장치의 좌표계 내에서 접촉면(34)의 z 방향 위치가 확인될 수 있다. 따라서, 측정된 간섭 데이터는 측정된 위치 데이터로 또한 지정될 수 있다. 제어 유닛(22)은 측정 장치(38)로부터 측정된 간섭 데이터를 수신하고 이 데이터로부터 측정 빔이 부딪치거나 또는 측정 빔이 통과된 접촉면(34)에 대한 z 방향 위치를 연산한다.

도시된 예에서, 측정 장치(38)에 의해 방출된 측정 빔은 스캐너(20)를 통과한다. 이에 의해 스캐너(20)의 편향시키는 기능을 또한 측정 빔을 위해 사용할 수 있게 된다. 스캐너 모듈(20)은 또한 작은 미러들이 장착된 더욱 신속하게 작동하는 저간섭성 광반사 측정 장치만을 위한 별개의 제2 스캐너를 포함할 수 있다.

이하에 설명하는 눈(16)의 레이저 치료 과정에서, 제어 유닛(22)은 빔 초점의 z 방향 제어와 관련한 방식으로, 구체적으로는 각막(36) 내의 의도한 위치의 깊이에서 실제로 절개가 이루어지도록 하는 방식으로 확인된 접촉면(34)의 실제 z 방향 위치를 고려한다. 이러한 목적을 위해 평가 및 제어 유닛(22)은 접촉면(34)의 측정된 z 방향 위치에 맞추어지는 빔 초점의 z 방향 위치를 조회한다.

하지만 전술한 절차에 의해서는, 단지 빔 초점의 z 방향 위치가 사전 설정되는데 왜냐하면 z 방향에서 레이저 수술 장치(10)의 유효 초점 거리 및 환자 어댑터(30)의 실제 광학 길이의 온도 드리프트가 고려되지 않았기 때문이다. 따라서, 레이저 수술 장치(10)는 4개의 온도 센서(50, 52, 54, 56)들을 구비하고 있으며, 그 중에 두 개는 스캐너(20)에 배열되고 다른 두 개는 집속 대물렌즈(18)에 배열된다. 온도 센서들은 해당 위치에서의 실제 온도를 측정하고 측정된 값을 제어 유닛(22)에 전달한다. 제어 유닛(22)에 온도 값을 전달하는 것은 무선 또는 유선 방식으로 실행될 수 있다. 즉, 온도 센서(50, 52, 54, 56)들은 무선 또는 유선 방식으로 제어 유닛(22)에 연결될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 스캐너(20) 및 스캐너(20)에 배열된 온도 센서(50, 52)들은 측정된 온도 값을 제어 유닛(22)에 전달하기 위하여 유선 방식으로 제어 유닛(22)에 연결되는 반면에, 집속 대물렌즈(18)에 배열된 온도 센서(54, 56)들은 무선 방식으로 제어 유닛(22)에 연결되어 있다.

메모리(24)에는 스캐너(20) 및 집속 대물렌즈(18) 모두를 위한 유효 초점 거리의 온도 민감성이 곡선의 그룹으로 저장된다. 새로 측정된 온도 값이 존재하면, 제어 유닛은 관련 함수를 평가하고 렌즈(26)의 미리 설정된 z 방향 위치를 재조정하기 위해 상응하는 작동 변수를 생성한다. 스캐너(20)에 배열된 온도 센서(50, 52) 중의 하나 또는 둘에 의해서 온도 값(두 개의 온도 센서(50, 52)에 의해 두 개의 온도 값이 측정되는 경우에는 두 온도 값에서 얻은 평균 온도 값이 사용됨)이 확인되면, 온도 센서들은 측정된 온도 값을 제어 유닛(22)에 전달한다. 그 후에 제어 유닛은 스캐너(20)에 대한 관련 온도 민감성에 대하여 메모리(20)를 검색하고, 작동 변수를 생성하며, 렌즈(26)를 작동 변수에 따라 z 방향으로 이동시키는 액추에이터(28)와 통신한다. 이와 같은 렌즈(26)의 z 방향 이동으로, 실제 온도의 변화로 인해 발생하는 환자 어댑터의 광학적인 실제 길이의 변화 및/또는 레이저 수술 장치(10)의 유효 초점 거리의 변화도 고려되어 보상되는 방식으로, 빔 초점의 미리 설정된 위치가 재조정된다.

도 2에 도시된 제2 실시예의 레이저 수술 장치(10)에 따르면 스캐너(20)는, 치료 레이저 빔의 전달 방향에서 위치를 변화시킬 수 있고 레이저 방사선의 전달 방향에서 편향 미러(42)의 상류에 배열된 렌즈(26)를 포함한다. 이 방식에서 스캐너(20)는 3차원 스캔 특성을 갖는 3D 스캐너이므로, 레이저 방사선은 3D 스캐너(20)에 의해서 임의의 방향(x, y, z)으로 편향될 수 있다.

온도 센서(50, 52, 54, 56)들과 제어 유닛(22)에 의해 측정된 온도 값의 기록 및 평가는 도 1에 도시된 제1 실시예와 유사한 방식으로 실행된다. 제1 실시예와 구별되는 것으로서, 도 2에 도시된 제2 실시예에서는 초점의 사전 설정 및 재조정 모두가 제어 유닛(22)에 의해 제어되는 3D 스캐너(20)에 의해 실행된다.

Claims (14)

1. 안과 레이저 수술용 장치(10)로서,
   치료 레이저 빔(14)을 초점에 결상하기 위한 광학 결상 시스템,
   결상 시스템에 할당된 온도를 측정하기 위한 온도 측정 장치,
   온도 측정 장치에 연결되어 있으며 측정된 온도에 의존하는 방식으로 초점 설정을 제어하도록 형성된 전자 제어 장치(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
2. 제1항에 있어서,
   치료할 눈(16)의 성형 접촉을 위한 접촉면(34)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
3. 제2항에 있어서,
   치료 레이저 빔(14)의 전달 방향에 대한 접촉면(34)의 위치 측정을 위한 측정 장치(38)를 추가로 포함하고, 상기 측정 장치(38)는 접촉면 상의 적어도 하나의 위치에서 접촉면(34)의 측정 위치에 해당하는 측정된 위치 데이터를 제공하며, 전자 제어 장치(22)는 측정된 위치 데이터에 의존하는 방식으로 초점을 미리 설정하도록 형성된 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
4. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   온도 측정 장치는 광학 결상 시스템의 광학 부품(18, 20, 42)들 중의 적어도 하나에 배열되고 전자 제어 장치(22)에 연결된 하나 이상의 온도 센서(50, 52, 54, 56)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
5. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   광학 부품(18, 20, 42)들은 초점을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어가능한 광학 요소(26)를 구비한 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
6. 제5항에 있어서,
   제어가능한 광학 요소(26)는 치료 레이저 빔(14)의 전달 방향에서 위치 가변적인 적어도 하나의 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
7. 제6항에 있어서,
   제어 장치(22)는 초점을 제어하기 위하여 위치 가변적인 렌즈들의 위치를 변경하기 위한 작동 변수를 발생시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   제어 장치(22)는 온도에 대한 초점의 연관성이 함수로서 저장되는 메모리 유닛(24)을 구비하고, 제어 장치(22)는 저장된 함수와 측정된 온도에 근거하여 초점을 제어하도록 형성된 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   측정 장치(38)는 측정 빔을 제공하는 방사선 공급원을 포함하고, 광학 부품(18, 20, 42)들은 측정 빔을 접촉면을 통하여 눈으로 보내도록 설계되어 배열된 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    측정 장치(38)는 광학 간섭계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉면(34)은 교체 가능하게 배열된 일회용 부품의 일부인 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
12. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    치료 레이저 빔(14)의 펄스 기간은 펨토초 범위인 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 장치(10).
13. 안과 레이저 수술용 치료 레이저 빔의 초점을 제어하기 위한 방법으로서,
    결상 시스템에 의해 치료 레이저 빔(14)을 초점에 결상하는 단계,
    결상 시스템에 할당된 온도를 측정하는 단계,
    측정된 온도에 의존하는 방식으로 초점 설정을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 치료 레이저 빔의 초점 제어 방법.
14. 제13항에 있어서,
    눈(16)과 접촉면(34) 간의 성형 접촉을 형성하는 단계,
    치료 레이저 빔(14)을 접촉면(34)을 통하여 눈(16)으로 보내는 단계,
    치료 레이저 빔(14)의 전달 방향과 관련하여, 접촉면 상의 적어도 하나의 위치에서 접촉면(34)의 측정 위치에 해당하는 측정된 위치 데이터를 발생시키는 단계,
    측정된 위치 데이터에 의존하는 방식으로 초점을 미리 설정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 레이저 수술용 치료 레이저 빔의 초점 제어 방법.

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