KR20130093638A - 레이저 기술을 이용한 인간의 눈을 가공하는 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 기술을 이용한 인간의 눈을 가공하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

집속된 레이저 방사선으로 인간의 각막(45)을 가공하는 장치는, 방사선 초점의 위치를 설정하기 위한 제어 가능한 구성 요소(16)들과, 이들 구성요소들을 제어하기 위한 제어 컴퓨터(30)와, 제어 컴퓨터용 프로그램을 포함하고, 상기 제어 프로그램이, 제어 컴퓨터에 의한 실행 시에 소정의 절개 형상에 따라, 상기 제어 컴퓨터용 제어 프로그램(34)을 포함하고 절개부(38, 40, 43)를 생성하도록 설계된 명령어를 포함하고 있고, 상기 절개부가 각막의 베드(42)와, 상기 베드에 위치된 플랩과, 그리고 플랩의 가장자리를 따라서 연장되어 베드와 플랩 사이의 플랩의 주변 가장자리의 영역에 위치된 적어도 하나의 각막 조직 스트립(46)을 형성하고, 플랩이 젖혀진 후 조직 스트립이 제거되어 베드의 표면(42)에 대해 절제 후 주름이 더 적은 근접 피팅(fitting)이 가능하고, 이러한 방식으로, 시각 능력을 손상시킬 수 있는 작은 주름을 피할 수 있다.

Description

인간의 눈의 레이저 처리를 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR LASERING THE HUMAN EYE}
본 발명은 종래의 집속된 펄스 레이저 방사선에 의해 인간의 각막에 절개부(incision)를 생성하는 것에 관련된다. 특히, 본 발명은 라식(LASIK) 치료의 구현 및 레이저 방사선에 의한 라식 플랩의 준비에 관한 것이다.
인간의 눈의 시각적 결함-예를 들어, 근시 또는 원시 및/또는 난시-을 제거하기 위해 자주 활용되는 기술로는 소위 라식이 있다. 라식은 레이저 원위치 굴절교정 각막 형성술을 의미하는 것으로, 각막의 표면에서 먼저 작은 디스크(얇은 판)를 자유롭게 절단하고, 상기 디스크를 옆으로 젖혀서 각막의 기본 조직 영역을 노출시키는 기술을 가리킨다. 이어서 노출된 조직 영역을 집속 UV 레이저 방사선으로 절제(ablating)하는 방식으로, 즉 각막 물질을 환자마다 개별적으로 확인된 절제 프로파일(ablation profile)에 따라 절제하여 치료한다.
자유롭게 절단된 각막의 표면 디스크는 전문가 집단에서는 일반적으로 플랩이라고 부르는데, 이것은 남아있는 각막에서 완전히 분리되지 않고 전문가 집단에서 일반적으로 힌지라고 부르는 힌지 영역에 여전히 남아있는 각막 조직에 연결되어 있다. 이에 의해 플랩을 간단하게 젖힐 수 있고, 무엇보다도, 절제(ablation) 후에 플랩을 다시 원위치로 간단하게 접을 수 있다. 각막 물질을 절제하기 때문에, 플랩이 다시 원위치로 접혀진 후에 각막의 앞쪽 표면의 변화 형태가 나타난다. 이 결과 각막의 굴절 성질이 달라지고, 결국에는 눈에 의해 구성된 전체 시스템의 굴절 성질이 달라진다. 절제 프로파일을 적합하게 확립함으로써, 시각 결함이 적어도 분명하게 약화되며, 최상으로는 거의 완전하게 제거되는 것을 보장할 수 있다.
플랩을 마련하기 위한 여러 가지 조치들이 종래기술에서 공지되어 있다. 한 조치는 기계적인 각막 절삭기(microkeratome), 즉 일반적으로 진동방식으로 구동되는 절삭 블레이드로 각막을 절삭하는 미세 수술 평면을 활용하는 것이다. 본 발명의 범위 내에서 더 상세하게 고려되는 또 하나의 조치는 플랩을 마련하기 위한 목적으로 집속된 울트라 쇼트 펄스 레이저 방사선을 활용한다. 이 경우에는 일반적으로, 펨토 초 범위 내이지만, 어째든 낮은 피코 초 범위 내의 펄스 기간을 가진 레이저 방사선이 활용된다. 각막 절개의 위치에 대해서, 이 목적을 위해 사용되는 레이저 방사선이 복사 에너지를 각막 조직에 깊이 결합시키기 위해서는 약 300nm 이상의 파장을 가지고 있어야한다. 플랩이 이러한 울트라 쇼트 펄스 레이저 방사선에 의해 준비되는 LASIK 치료는 종종 fs LASIK이라고 부른다.
투명한 물질에 집속된 레이저 방사선(레이저 방사선에 투명)에 의한 절개부의 생성에 대해서, 소위 레이저 유도 광학의 진전은 물리적인 효과의 방법으로 활용된다. 이에 의해 초점의 영역에서 조사된 조직의 광파괴를 초래한다. 이러한 복수의 광파괴를 서로 나란히 설정함으로써, 2 차원 및 3 차원 절개부 형상이 각막(그러나 여기서는 더 이상 고려되지 않는 눈의 다른 조직 부분 )에서 실현될 수 있다. 레이저 방사선의 방사선 매개 변수들은 각각의 개별 레이저 펄스가 광파괴를 초래하는 방식으로 설정될 수 있다. 마찬가지로, 실질적으로 동일한 지점에 여러 개(적어도 2개)의 레이저 펄스를 조사한 후에만 광 파괴를 발생시키는 방식으로 방사선 매개 변수를 설정하는 것을 생각할 수 있다.
특히 라식 치료에 의해 근시(short sightedness)의 경우의 교정의 경우에, 절제 후에 플랩을 더 이상 상처 영역(각막 베드)에 최적으로 끼워 넣지 못하는 문제가 발생한다. 이것은 근시의 교정을 목적으로 각막 물질의 가장 강력한 절개가 일반적으로 절제 처리된 광학 영역의 중심에서 발생되기 때문이다. 이 결과로서, 광학 영역의 곡률 반경은 절제하기 전의 상태에 비해 감소된다. 이것은 표면을 따라 측정 된 광 영역의 호 길이의 감소에 수반되는 것이다. 플랩이 이제 각막 베드에서 다시 접히게 되면, 베드에 완벽하게 꼭 맞게 끼워지지는 않지만 주름은 플랩에 발생하는 것일 수 있다. 또한 줄(striae)로서 나타나는 이러한 현상은 환자의 시각에 불편한 장애를 발생시킬 수 있다. 플랩의 줄로서 나타나는 결과로서 복잡성을 제거하기 위한 목적으로, 한 아이디어는 베드에서 다시 접어서 평활하게 한 후 플랩을 가열할 수 있다. 그러나, 이는 추가 치료 단계에 의해 환자에게 추가로 부담을 준다.
본 발명의 목적은 인간의 눈에 대한 라식 수술, 특히 가능한 한 경미한 시각 장애가 있는 환자에게 호감을 주는 근시의 사례를 제거하기 위한 라식 수술을 수행하는 것이다.
이 목적을 달성하는 관점에서, 한 태양에 따르는 한 장치가 집속된 레이저 방사선에 의해 인간의 각막을 절삭하기 위해 제공되고, 상기 장치는 방사선 초점의 위치를 설정하는 제어 가능한 구성 요소들, 이들 구성 요소들을 제어하기 위한 제어 컴퓨터 및 상기 컴퓨터를 제어하기 위한 제어 프로그램을 포함하고 있다. 상기 제어 프로그램은, 제어 컴퓨터에 의한 실행 시에 소정의 절개 형상에 따라 각막의 절개부를 생성하도록 설계된 명령어를 포함하고 있고, 상기 절개부 형상이 각막의 베드와, 상기 베드에 위치된 플랩과, 그리고 플랩의 가장자리를 따라서 연장되어 베드와 플랩 사이의 플랩의 주변 가장자리의 영역에 위치된 적어도 하나의 각막 조직 스트립을 형성한다.
본 발명은, 각막에 관한 후속의 정교한 평활 수단이 제외될 수 있도록, 목표된 플랩의 단축에 의해 줄의 형성이 더 양호하게 회피할 수 있다는 인식에 기반을 두고 있다. 플랩의 단축은 편의상 절제 치료 후 플랩이 각막(stromal) 베드에 정확히 끼워지고 주름 또는 적어도 단지 무의미한 주름이 형성되지 않도록 되어 있다. 플랩을 단축하기 위한 목적으로 플랩의 주변 가장자리에서 플랩이 위쪽으로 젖혀진 후 적어도 하나의 조직 스트립이 자유롭게 제거된다. 절개부의 형상에 의해 편의상 플랩에서와 주변 각막 베드에서 조직 스트립이 완전하게 분리된다. 절개부의 배치 후에 조직 스트립이 여전히 연속적인 광파괴들 사이의 좁은 조직 간의 공백 (tissue bridge)를 통해 인접 조직과 연결되어 있는지 여부와 연결되어 있는 정도에 따라서, 플랩을 위로 젖히는 과정에서 조직 스트립이 상기 플랩에 이어지거나 베드에 위치되어 잔류한다. 수술을 하는 외과 의사는 경우에 따라 조직 스트립을 상기 베드 또는 상기 플랩에서 떼어냄으로써 어느 경우에도 상기 조직 스트립을 동일하게 쉽게 제거할 수 있다.
조직 스트립은 플랩의 가장자리의 전체 길이에 걸쳐 주변 실질적으로 연장될 수 있다. - 다시 말하면, 힌지의 한쪽 끝에서 다른 쪽까지 가장자리의 실질적인 전체 길이이다. 또는 조직 스트립은 플랩의 가장자리의 주변 길이의 한 부분에 걸쳐서만 연장 할 수 있고, 플랩의 가장자리의 서로 다른 주변 영역을 따라서 연장되는 적어도 2개 이상인 복수의 조직 스트립을 정의하는 절개부의 형상을 생각할 수 있다. 조직 스트립의 수와 주변 길이는 무엇보다도 절제 프로파일에 따라 달라지는 데, 절제 프로파일은 예를 들어, 난시가 있을 때 종종 회전 방향으로 대칭이 아니고, 주변 방향으로 비대칭이 될 수 있다. 다음에 이러한 비대칭은 또한 플랩의 가장자리의 주변 방향으로 조직 스트립의 가변 단면에도 반영될 수 있다.
조직 스트립은 플랩의 단축이 각막의 앞쪽 표면 아래에 발생되도록 각막 표면 아래에 완전히 위치될 수 있다. 물론, 조직 스트립은 각막의 앞쪽 표면까지 도달하고, 사라지지 않고 유한 폭을 가지고 있는 것으로 동일하게 생각할 수 있다. 이 경우에, 경미한 플랩의 단축은 각막의 앞쪽 표면에도 발생된다. 이것은 나중에 절개하는 과정에서 각막 물질의 절개부의 강도에 따라 필요할 수 있다.
근시의 경우의 치료 과정에서 절제 후에 감소되는 광학 영역의 호의 길이의 관점에서, 각막의 앞쪽 표면에서 각막의 깊은 지역을 향하는 방향에서 보았을 때, 조직 스트립의 단면이 폭이 증가되는 것이 편리하다. 조직 스트립의 단면은, 예를 들면, 대략 쐐기 형상일 수 있다.
플랩 및 조직 스트립을 준비하기 위한 목적으로, 절개부는 플랩의 하부를 한정하고, 각막 내에 완전히 깊은 자리에 위치되어 있으며, 우선적으로 각막의 앞쪽 표면에 평행하게 연장되어 있는 제1 절개부와, 서로 간격을 두고 있으며, 특히 각이진 방식으로 제1 절개부와 이어져 있고, 자신들과 제1 절개부 사이에 조직 스트립을 한정하는 두 개의 제2 절개부들을 포함하고, 이들 중 적어도 하나는 각막의 앞쪽 표면의 밖으로 안내된다. 이 경우에, 상기 두 개의 제2 절개부들은 각막의 앞쪽 표면 아래에 서로 이어져 있을 수 있다. 그러나, 상기 조직 스트립이 각막의 앞 또는 표면에까지 도달하면, 상기 두 개의 제2 절개부들은 직접 각막의 앞쪽 표면에 서로 이어져 있거나 또는 서로 간격을 둘 수도 있고, 서로 교차하지 않고 각막의 앞쪽 표면까지 외부로 안내될 수 있다.
바람직한 구성예에 따르면, 제어 컴퓨터는 각막의 절제 프로파일의 대표적인 절제 데이터(ablation data)에 접근할 수 있고, 상기 제어 컴퓨터는 상기 절제 데이터, 절개 형상에 의거하여, 특히 조직 스트립의 단면을 플랩의 가장자리의 주변 영역에 의존하는 방식으로 결정하는 설정을 한다. 라식 절개를 형성하는 레이저 장치의 방식으로 유용하게 만들어진 절제 데이터에 의해, 제거되어야 할 조직 스트립이 형상과 크기 면에서 최적으로 확립될 수 있다. 그러나, 환자별 절제 데이터, 조직 스트립의 단면을 확립하는 대신에 - 즉, 그 형상과 그 크기가- 경험적인 데이터에 의거하여 또는 정의된 이론적인 모델에 의거하여 확립될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또 다른 태양에 따르면, 인간의 눈을 가공하는 과정은 다음의 단계
- 소정의 절개부 형상에 따라 첫 번째 집속된 레이저 방사선에 의해 눈의 각막의 절개부를 생성하는 단계, 상기 절개부의 형상이 각막의 베드, 베드에 위치된 플랩, 또한 상기 베드와 플랩 사이의 플랩의 주변 가장자리의 영역에 위치되는 적어도 하나의 각막 조직 스트립을 한정하고, 상기 플랩의 가장자리를 따라 연장됨;
- 플랩을 위쪽으로 젖히는 단계;
- 적어도 하나의 조직 스트립을 제거하는 단계;
- 절제 프로파일에 따라 두 번째 집속된 레이저 방사선에 의해 노출된 베드 조직을 절제(ablating)하는 단계; 및
- 플랩을 다시 접는 단계를 포함하고 있다.
이 방법는 절제 프로파일에 의거하여 절개부의 형상을 결정하는 결정단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 절개부의 형상의 결정 단계는 절개 전과 비교하여 절개 후에 존재하는, 베드 표면의 적어도 한 부분에 걸쳐 측정된 적어도 하나의 선분(line segment)의 길이 차이를 확인하는 단계와 또한 확인된 길이 차이에 의거하여 조직 스트립의 단면을 확립하는 공정을 포함할 수 있다. 상기 베드 표면에 걸쳐서 측정된 선분은, 예를 들면, 눈의 영역의 한쪽 가장자리에서 반대편 가장자리까지의 절제 치료되는 눈의 영역의 중심을 통과하는 선분이다. 이 범위에서, 이 선분의 길이는 상기 중심을 가로질러서 측정된 눈의 영역의 호의 길이에 해당된다. 각막 물질의 회전 비대칭 절개술은 절개의 범위 내에서 이루어지는 정도이고, 복수의 다른 각도 위치의 에 대한 호의 길이의 차이(예: 절제 후와 대조적으로 절제 전), 예를 들면, 각막의 앞쪽 표면 또는 베드 표면에 관련된 지형(topographical) 데이터를 활용하여, 개별적으로 조직 스트립의 구조를 적용할 수 있도록 이런 방식으로 순서대로 확인하는 것이 바람직하다. 이에 의해 주변 방향으로 조직 스트립 의 단면의 진행의 최적의 결정을 해서 개별 환자의 상황에 대해 스트립의 단면의 최적의 적용을 할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 의거하여 이하에서 더욱 명료하게 설명될 것이다.
도 1은 내부 각막 절개를 설치하기 위한 레이저 장치의 실시예를 도시한 개략적인 블럭도이다.
도 2는 근시의 사례를 교정하는 라식 치료를 하는 경우에 절제 전과 후의 상황을 개략으로 도시한 도면이다.
도 3은 쐐기의 형상의 가장자리에서 단축되어 있는 라식 플랩을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 단축된 라식 플랩을 생성하기 위한 목적으로 절개부를 배치하는 여러 가지 변형예를 도시한 도면들이다.
도 1에 도시된, 일반적으로 도면 부호(10)로 표기된 레이저 장치는 펨토초 범위 내에서 펄스 기간을 갖는 레이저 빔(14)을 생성하는 레이저 소스(12)를 포함하고 있다. 레이저 빔(14)의 빔 경로에 다수의 구성 요소들이 배열되고, 그 중에서도 고정 편향 미러(17)와 포커싱 대물렌즈(18)로 통합된 기능 블록으로서 여기서는 개략적으로 표시되어 있는 스캔 모듈(16)이 배열되어 있다. 스캔 모듈(16)은 레이저 빔(14)의 초점의 위치의 횡방향 및 종방향 제어를 하는 역할을 한다. 여기서 '횡방향'은 레이저 빔(14)의 전파 방향에 직각의 방향을 가리키고; '종방향'은 빔 전파의 방향을 따르는 것을 의미한다.
레이저 빔(14)의 횡방향 편향을 위하여, 스캔 모듈(16)은, 예를 들어, 상호 수직 방향의 축에 대해 기울어질 수 있는 한 쌍의 검류계 작동 스캐너 미러를 포함 할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 전자 광학 크리스탈에 의한 횡 방향 편향을 생각할 수 있다.
초점 위치의 종방향 제어를 위해서는, 스캔 모듈(16)이, 예를 들면, 종방향으로 조정 가능한 렌즈 또는 가변 굴절력의 렌즈 또는 레이저 빔(14)의 발산을 가지는 변형 미러를 포함하고 있고, 결과적으로 빔 초점의 위치가 영향을 받을 수 있다.
초점의 위치의 횡방향과 종방향 설정을 하는 역할을 하는 스캔 모듈(16)의 구성 요소들은 레이저 빔(14)의 빔 경로를 따라 분포 될 수 있으며, 특히, 다른 모듈 유닛에 수용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들면,종방향 초점 제어의 기능이 빔 익스팬더(예를 들어, 갈릴리 망원경)에 배치된 렌즈에 의해 충족되는 반면에 횡방향 초점 제어에 대해 역할을 하는 구성 요소들은 빔 익스팬더와 포커싱 대물렌즈(18) 사이에 별도의 모듈 유닛에 수용될 수 있다. 도 1에서 통합된 기능 블록으로서 스캔 모듈(16)의 표현은 단순히 배치의 명확도를 양호하게 하는 역할을 한다.
포커싱 대물렌즈(18)는 바람직하게는 F-세타 대물렌즈이며, 우선적으로 치료 대상인 눈의 각막을 위한 접합 경계면을 형성하는 환자 어댑터(20)를 갖는 빔 발생 측에 연결되어 있다. 이러한 목적을 위해 환자 어댑터(20)는 레이저 방사선에 투명하고, 각막을 위한 접합면(접촉면)(26) 나타내는 눈)을 향하여 마주보는 그 하부에 있는 접촉 요소(24)를 진열하고 있다. 접합면(26)이 도시된 전형적인 경우에, 평면으로서 구성되고 접촉 요소(24)가 적절한 압력으로 눈(22)에 대해서 눌려지는 것에 의해 또는 감소된 압력에 의해 각막이 접촉면에 흡입되는 것에 의해 각막을 평평하게 하는 평면으로서 역할을 한다. 접촉 요소(24) (평면-평행 구조의 경우에, 일반적으로 압평 판(applanation plate)이라고 부름)가 스페이서 콘(28)의 좁은 단부에 부착되어 있다. 접촉 요소(24)와 스페이서 콘(28) 사이의 연결부가, 예를 들어, 흡착 접합에 의해 분리되지 않을 수 있고, 대안적으로, 예를 들어 나사 이음에 의해 분리될 수 있다. 스페이서 콘(28)이 어떤 의미로는 전혀 상세하게 나타내지 않은 넓은 단부에 포커싱 대물렌즈에 종방향과 횡방향, 위치적으로 안정적인 결합을 하기 위한 적합한 커플링 구조를 가지고 있다.
레이저 소스(12)와 스캔 모듈(16)이 메모리(32)에 저장된 제어 프로그램(34)에 따라 작동하는 제어 컴퓨터(30)에 의해 제어된다. 제어 프로그램(34)은, 제어 컴퓨터(30)에 의한 수행 시, 라식 플랩이 접촉 요소(24)에 대해 견디는 눈(22)의 각막에 발생하는 레이저 빔(14)의 빔 초점의 위치의 제어를 가져오는 지침(프로그램 코드)를 포함하고 있다. 이 플랩의 세부 사항을 고려하기 전에, 도 2를 간단히 참조해 보면, 눈(22)에 대해 종래의 각막 플랩(36)이 베드 절개부(38)와 가장자리 절개부(38)에 남아있는 각막 조직에서 분리되어 있으며 상기 절개부(38, 40)에 의해 한정된 기질 베드(stromal bed)에 적절하게 위치되어 있는 것이 간략하게 도시되어 있다. 여기서 이 베드는 도면부호 42로 표시되어 있다.
도 2에서 베드(42)가 직경 d를 가지는 광학 영역에 적합한 UV 레이저 방사선 방식으로 절제 처리되는 케이스를 가정해 보자. 이 목적을 위해서는 가공될 눈의 영역을 노출하도록 플랩(36)이 미리 젖혀져 있어야 한다는 것이 이해될 것이다. 상기 절제는 근시(myopia)의 케이스를 교정하는 목적으로, 즉 각막 물질의 절개는 눈의 영역의 중앙에서 가장 크고, 눈의 가장자리를 향해서 감소시키는 기능을 한다. 따라서, 절개 후에 베드(42)의 표면이 도면부호 44에서 점선 방식으로 전형적인 형태로 표시되는 바와 같이 솟아오른다. 가장자리에서 가장자리로 베드의 표면에서 눈 영역의 중심을 가로질러 측정된 선분(line segment)이 절제 전보다 절제 후에 더 짧은 것이 자명하다. 이것은 절개된 눈의 영역의 가장자리에서 가장자리까지 선분에 대해서와 마찬가지로 전체 베드의 가장자리에서 가장자리까지 선분에 대해서도 정확하게 성립한다. 재료의 절개가 회전 대칭이라는 범위에서, 모든 자오선 방향의 베드 표면의 호 길이의 단축은 적어도 대략 동일하다. 다른 자오선 방향의 절개술의 다른 강도를 요구하는 더 복잡한 절제 프로파일의 경우, 베드 표면의 호 길이의 차이는 사전 절제 및 사후 절제 사이에서 대응하여 변경될 수 있다.
이와 관계없이, 베드 표면의 호 길이의 단축은, 절제 후 플랩(36)이 베드(42)에 정확하게 맞을 수 없는- 여기서는 낮게 되어 있음- 결과를 가진다. 왜냐하면, 눈의 영역의 범위에서 플랩의 하부측은 절제된 베드 표면보다 더 큰 호 길이를 가지고, 플랩이 다시 접혔을 때, 베드 표면에 대해 전체 영역을 지탱하지 않기 때문이다. 이 대신에, 플랩이 비교적 작은 주름(microstriae)을 형성한다. 후속 보충 수단이 없으면 이들 작은 주름이 잔류하고, 어떤 경우에는 이들이 상당히 시력을 손상시킨다.
도 2와 관련하여 관찰하면 이 그림과 관련이 있다는 이해 될 것이다. 눈의 비-압평(non-applaned) 상태, 즉 눈(22)이 레이저 장치의 접촉 판(24)에 대해 더 이상 지탱이 없는 상태에 관한 것임을 이해할 수 있을 것이다.
기질 베드(stromal bed)에 대한 라식 플랩(LASIK flap)의 개선된 절제 후 근접 피팅(fitting)을 얻기 위해서는, 제어 프로그램(34)에 의해 표현되는 절개 형상은 플랩의 가장자리로부터 분리되는 대략 쐐기 형상의 조직 스트립에 의해, 플랩의 가장자리의 단축이 제공된다. 이 점에 관해서, 이제 도 3을 참조한다. 도 3에 도시된 플랩이 본 발명에 따른 단축된 플랩이지만, 그럼에도 불구하고 도 3과 후속 도면의 명확한 표기를 위해서, 동일한 도면 부호는 도 2와 같은 도면 부호가 사용될 것이다.
도 3에 도시된 절개 형상은 베드 절개부(38)와 가장자리 절개부(40)에 더하여, 플랩의 가장자리의 주변 방향으로 가장자리 절개부(40) 내에 적어도 매우 크게 (눈(22)의 도면부호 45로 표기된 각막의 전혀 상세하게 표현되지 않은 가상 중심에 대해) 반경 방향으로 진행하는 쐐기 절개부(43)를 포함하고, 가장자리 절개부(40)와 베드 절개부(38)가 함께 대략 쐐기 형상이고, 플랩(36)이 올려져서 젖혀진 후에 제거될 수 있는 조직 스트립(46)을 한정한다. 도시되어 있는 전형적인 경우에, 각막의 앞쪽 표면에 베드 절개부(38)가 도면부호 48로 표기된 각막의 앞쪽 표면에 평행한 각막(45)의 실질적으로 균일한 깊이로 진행한다. 가장자리 절개부(40)와 쐐기 절개부(43)가 각막의 앞쪽 표면(48)을 향하는 방향으로 베드 절개부(38)에 비해 각진 방식으로 진행한다. 가장자리 절개부(40)와 쐐기 절개부(43) 사이의 반경 방향 간격은 베드 절개부(38)의 영역에서 가장 크고, 각막의 앞쪽 표면(48) 향하는 방향으로 전진시킬 때, 가장자리 절개부(40)과 쐐기 절개부(43)이 서로 접근한다.
스트립(46)에 의해 형성된 조직 쐐기의 크기는 해당의 자오선 방향으로 베드 표면의 호 길이의 절개 후 감소에 따라 달라진다. 또한, 그 크기는 호 길이에서의 감소가 하나의 조직 쐐기 또는 플랩의 정반대의 가장자리 영역에 위치한 두 개의 조직 웨지에 의해 균형을 잡을 수 있는지 여부에 따라 달라진다. 힌지 맞은편에 위치된 플랩의 가장자리 영역에서 해당의 방향으로 호 길이의 전체 차이는 하나의 조직 쐐기에 의해 보상되어야한다. 나머지 자오선 방향으로 호의 길이의 차이는 서로 맞은편에 위치된 플랩의 가장자리 지점에서 두 개의 조직 쇄기에 의해 보상될 수 있다. 따라서, 조직 스트립(46)의 크기와 형상(또는 일반적으로 단면)은 플랩의 가장자리의 주변 방향으로 진행시 변경될 수 있다. 특히, 힌지 맞은편에 위치된 가장자리 영역에서 조직 스트립(46)이 나머지 주변 영역보다 더 큰 단면을 가질 수 있다.
절제 프로파일에 따라, 조직 스트립(46)이 플랩의 가장자리의 전체 주변으로 연장될 수 있다. 이 조직 스트립(46)이 플랩의 가장자리의 세그먼트만을 따라 연장된다고 생각할 수 있다. 이 주변 방향으로 서로 간격을 두고 있는 여러 개의 조직 스트립(46)을 플랩의 가장자리를 따라 생성한다고 생각할 수 있다.
도 3과 다음 도면에서 가장자리 절개부(40)와 쐐기 절개부(43)가 단면의 직선 절개부로서 각각 도시되지만, 결코 필수적인 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 특히, 쐐기 절개부(43)에 대해 직선이 아닌 절개 과정이 용이게 선택될 수 있다.
도 3에 도시된 전형적인 경우에서, 가장자리 절개부(40)와 쐐기 절개부(43)가 실질적으로 직접 각막의 앞쪽 표면(48)에 서로에 영향을 준다. 도 4 내지 도 6에는 가장자리 절개부(40)와 쐐기 절개부(43)의 상대적인 과정에 대한 다양한 변형예가 도시되어 있다.
도 4에서 가장자리 절개부(40)와 또한 쐐기 절개부(43)가, 각막의 앞쪽 표면(48), 각막의 앞쪽 표면(48)에서 간격을 두고 끝나는 쐐기 절개부(43), 그리고 각막의 앞쪽 표면(48)까지 연속되는 가장자리 절개부(40) 아래에서 교차한다.
그런데, 도 5에 도시된 변형예에서, 가장자리 절개부(40)와 쐐기 절개부(43)가 마찬가지로 각막의 앞쪽 표면(48) 아래에서 교차하고, 이에 의해 이 경우에 가장자리 절개부(40)가 각막의 앞쪽 표면(48) 전에 간격을 두고 종료하고, 대신에 쐐기 절개부(43)가 각막의 앞쪽 표면(48)까지 연속되어 있다.
도 6에 따른 변형예에서는 가장자리 절개부(40)와 쐐기 절개부(43) 양쪽 모두 각막의 앞쪽 표면(48)까지 연속되지만, 서로 교차되지 않고 서로 간격을 두고 각막의 앞쪽 표면(48)에 이어져 있다.
플랩이 우선적으로 쐐기 형상으로 위에서의 명료한 방식으로 그 가장자리에 단축되는 것에 의해, 절개 후 기질 베드에 정확히 삽입될 수 있는 방식으로 변경할 수 있다. 명료하게 된 바와 같이, 단축은 힌지가 있는 해당 지역을 제외하고, 전체 플랩의 단축이 수행될 수 있다. 조직 스트립(46)의 단면의 계산, 즉, 일반적으로 각막 절개의 형상의 계산은, 절개 처리될 눈의 영역의 크기와, 절개 전후의 각막의 굴절력과 또한 각막의 앞쪽 표면의 비구면성(asphericities)을 고려하여 수행된다. 계산 가능한 기초는 이하 기록된 수학 공식에 의해 주어진다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005

Figure pct00006

Ppreop :수술 전에 각막의 굴절력(예 Ppreop = 43 dpt)
Ppostop :수술 후 각막의 원하는 굴절력
R1 :절제 전 눈의 영역의 곡률 반경
R2 :절제 후 눈의 영역의 곡률 반경
n :각막의 굴절률(N = 1.377)
b1 :절제 전 눈의 영역의 호 길이
b2 :절제 후 눈의 영역의 호 길이
OZ :눈의 영역의 직경
Q1 :절제 전 각막의 앞쪽 표면의 비구면성 (1 < Q1 <1))
Q2 :절제 후 각막의 앞쪽 표면의 비구면성 (1 < Q2 <1))
s :절제의 깊이
y :반경 인덱스 변수 (최대 절개의 지점에서, 즉 절개 중심에서 y = 0 )
상기 수학 공식의 도움으로, 재료의 순수한 중앙 (회전 대칭) 절개부에 대해 서, 각막의 앞쪽 표면의 비구면성을 고려하면, 눈의 영역의 호의 길이의 차이 Δb(절개 전과 절개 후의 비교))가 계산될 수 있다. 호의 길이의 차이에 대한 지식으로, 제거될 수 있는 조직 스트립(46)의 단면적을 용이하게 계산할 수 있다. 이와 관련하여, 명료한 바와 같이, 힌지에 대해서 직경 방향으로는 단일 조직 쐐기(tissue wedge)에 의해 단축이 수행되는 반면에 나머지 측에서는 두 개의 조직 쐐기로 단축이 분배될 수 있다는 것이 고려되어야 한다.
순수하게 전형적인 방식으로 다음과 같은 수치 테이블이 비구면성 값 Q1 = Q2 = 0.3과 6.5 mm의 크기(직경)을 가정하여 계산에 의해 확인되었다. 이것은 교정되어야 하는 근시의 다른 값에 대해서, 눈의 영역의 호 길이의 결과 차이를 명시한다. 이들 수치는 위에서 재현된 수학적 기초를 사용하여 계산되었다.
Figure pct00007

도 1에 따른 레이저 장치의 제어 컴퓨터(30)는 우선적으로 실현될 수 있는 재료의 절제술을 대표하는 적절한 절제 데이터에 접근할 수 있다. 절제 데이터는, 예를 들어, 메모리 32에 저장되어 있을 수 있다. 이와 관련해서는 메모리(32)가 나중에 눈의 절제 치료에 대해서 전혀 상세하게 표현되지 않은 별도의 레이저 장치의 제어 컴퓨터에도 접근할 수 있다고 생각할 수 있다. 절제 데이터가 절제 레이저 장치의 제어 컴퓨터(30)에 의해 메모리에 기록될 수 있고, 도 1에 도시된 절삭 레이저 장치의 제어 컴퓨터를 연결하여 상기 절제 데이터에 의거하여 각각의 환자에 대한 적합한 절개부의 수치를 산출한다.

Claims (14)

  1. 방사선 초점의 위치를 설정하기 위한 제어 가능한 구성 요소(16)들과, 이들 구성요소들을 제어하기 위한 제어 컴퓨터(30)와, 상기 컴퓨터용 제어프로그램(34)을 구비하는, 집속된 레이저 방사선으로 인간의 각막(45)을 가공하는 장치로서,
    상기 제어 프로그램이 제어 컴퓨터에 의한 실행 시에 소정의 절개 형상에 따라 절개부(38, 40, 43)를 생성하도록 설계된 명령어를 포함하고 있고, 상기 절개부가 각막의 베드(42)와, 상기 베드에 위치된 플랩(36)과, 그리고 플랩의 가장자리를 따라서 연장되어 베드와 플랩 사이의 플랩의 주변 가장자리의 영역에 위치된 적어도 하나의 각막 조직 스트립(46)을 형성하는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    조직 스트립(46)이 실질적으로 플랩의 가장자리의 전체 주변 길이에 걸쳐 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조직 스트립(46)이 플랩의 가장자리의 주변 길이의 일부에 만 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절개 형상이 플랩의 가장자리의 상이한 주변 길이를 따라 연장되어 있는 적어도 2개인 복수의 조직 스트립을 형성하는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    조직 스트립(46)이 각막의 앞쪽 표면(48) 하부에 완전히 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    조직 스트립(46)이 플랩의 가장자리의 주변 방향으로 가변 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    조직 스트립(46)의 단면이 각막의 앞쪽 표면(48)에서 각막(45)의 깊은 영역을 향해서 보았을 때 폭이 증가되는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    조직 스트립(46)의 단면이 대략 쐐기 형상인 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    절개부(38, 40, 43)는, 제1 절개부(38) 및 두 개의 제2 절개부(40, 43)를 포함하고, 상기 제1 절개부(38)가 각막(45) 내에 전체적으로 깊게 위치된 플랩의 하부를 형성하고, 바람직하게는 각막의 앞쪽 표면(48)에 평행하게 연장되어 있고, 또한 서로 간격을 두고 있는 상기 두 개의 제2 절개부(40, 43)들이, 특히 각진 방식으로 제1 절개부에 이어져 있고 자신들과 제1 절개부 사이에 조직 스트립을 한정하고 이들 중 적어도 하나가 각막의 앞쪽 표면의 밖으로 안내되는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 절개부(40, 43)들은 각막의 앞쪽 표면(48) 아래에서 서로 이어져 있는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 컴퓨터(30)는 각막의 절제 프로파일의 대표적인 절제 데이터에 접근할 수 있고, 상기 제어 컴퓨터는 상기 절제 데이터, 절개 형상에 의거하여, 특히 조직 스트립(46)의 단면을 플랩의 가장자리의 주변 영역에 의존하는 방식으로 결정하는 설정을 하는 것을 특징으로 하는 인간의 각막을 가공하는 장치.
  12. - 소정의 절개부 형상에 따라 첫 번째 집속된 레이저 방사선에 의해 눈의 각막의 절개부를 생성하는 단계, 상기 절개부의 형상은, 각막의 베드, 베드에 위치된 플랩, 또한 상기 베드와 플랩 사이의 플랩의 주변 가장자리의 영역에 위치되는 적어도 하나의 각막 조직 스트립을 형성하고, 상기 플랩의 가장자리를 따라 연장됨;
    - 플랩을 위쪽으로 젖히는 단계;
    - 적어도 하나의 조직 스트립을 제거하는 단계;
    - 절제 프로파일에 따라 두 번째 집속된 레이저 방사선에 의해 노출 된 베드 조직을 절제하는 단계; 및
    - 플랩을 다시 접는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 인간의 눈을 가공하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,방법
    상기 절제 프로파일에 의거해서 절개 수치를 결정하는 결정 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인간의 눈을 가공하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 절개 수치를 결정하는 결정 단계는
    - 베드 표면에 걸쳐서 측정된 적어도 하나의 선분(line segment)의, 절개 전과 비교하여 절개 후의 존재하는 길이 차이를 확인하는 단계와,
    - 상기 확인된 적어도 하나의 길이 차이에 의거하여 적어도 하나의 조직 스트립의 단면을 확립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인간의 눈을 가공하기 위한 방법.
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