KR20140122728A - 광학 밀도에 따라서 레이저 에너지를 조정하는 방법 - Google Patents

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Abstract

특정 실시예에서, 본 발명의 장치는 레이저 디바이스 및 제어 컴퓨터를 포함한다. 레이저 디바이스는 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분을 향하도록 한다. 제어 컴퓨터는 눈의 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 수신하고, 레이저 에너지를 상기 광학 밀도 측정치에 따라 결정하고, 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스에 지시한다.

Description

광학 밀도에 따라서 레이저 에너지를 조정하는 방법{ADJUSTING LASER ENERGY IN ACCORDANCE WITH OPTICAL DENSITY}
본 발명은 일반적으로 수술 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 레이저 에너지를 광학 밀도에 따라 조정하는 것에 관한 것이다.
각막은 일반적으로 눈의 투명한 외부 층이다. 각막의 백탁은 각막의 전부 또는 일부의 투명도의 손실을 말한다.
백탁은 화학적 열상, 수술, 트라우마, 영양 부족 또는 질병과 같은 임의의 여러 상태에 의하여 야기될 수 있다. 백탁은 눈에 들어오는 빛의 양을 감소시키고, 시력을 손상시킬 수 있다.
특정 실시예에서 본 발명의 장치는 레이저 디바이스 및 제어 컴퓨터를 포함한다. 레이저 디바이스는 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분을 향하도록 한다. 제어 컴퓨터는 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 수신하고, 레이저 에너지를 광학 밀도 측정치에 따라 결정하고, 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스에 지시한다.
특정 실시예에서 본 발명의 방법은 눈의 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 제어 컴퓨터에서 수신하는 단계를 포함한다. 레이저 빔의 레이저 에너지는 제어 컴퓨터를 통하여, 광학 밀도 측정치에 따라서 결정된다. 레이저 디바이스는 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분을 향하도록, 제어 컴퓨터를 통하여 지시 받는다.
특정 실시예에서 본 발명의 장치는 레이저 디바이스 및 제어 컴퓨터를 포함한다. 레이저 디바이스는 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 목표 부분을 향하게 한다. 제어 컴퓨터는 레이저 디바이스가 시험(trial) 부분을 향하여 시험 샷(shot)을 쏘도록 지시하고, 시험 부분에서의 시험 샷의 효과를 입증하고, 효과에 따라서 레이저 에너지를 결정하고, 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 목표 부분을 향하게 하도록 레이저 디바이스에 지시한다.
특정 실시예에서 본 발명의 방법은 시험 부분을 향하여 시험 샷을 쏘도록 레이저 디바이스에 지시하는 단계, 시험 부분에서의 시험 샷의 효과를 입증하는 단계, 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스에 지시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 예를 들어 설명될 것이다.
도 1a는 특정 실시예에서, 광학 밀도 값에 따라서 레이저 에너지를 조정할 수 있는 시스템의 예를 도시한다.
도 1b는 특정 실시예에서, 시험 샷에 따라서 레이저 에너지를 조정할 수 있는 시스템의 예를 도시한다.
도 2a 내지 2c는 특정 실시예에 따라서, 이미지 캡처의 작동의 예를 도시한다.
도 3a 내지 4d는 특정 실시예에 따라서, 환자의 각막에 시험 샷을 쏘는 것의 예를 도시한다.
도 5a 내지 5b는 특정 실시예에 따라서, 기증자의 각막에 시험 샷을 쏘는 예를 도시한다.
도 6은 특정 실시예에 따라서, 조직을 광파괴하도록 구성된 제어 컴퓨터와 레이저 디바이스의 예를 도시한다.
도 7은 특정 실시예에서, 광학 밀도 측정치에 따라서 레이저 에너지를 조정하는 방법의 예를 도시한다.
도 8은 특정 실시예에서, 시험 샷에 따라서 레이저 에너지를 조정하는 방법의 예를 도시한다.
이하에서는 개시된 장치, 시스템 및 방법의 예시적인 실시예들을 설명과 도면을 참조하여 상세하게 밝힌다. 이하의 설명과 도면에서 모든 실시예를 보이려고 의도하거나, 도면에 보이고 설명에 개시된 특정 실시예로 청구항을 제한 또는 한정하려고 하지 않았다. 비록 도면이 가능한 실시예를 나타내지만, 도면이 반드시 축적에 맞는 것은 아니고, 특정 도면은 실시예를 더 잘 표현하기 위하여 과장되거나 제거되거나 부분적으로 잘려 있을 수 있다.
도 1a는 특정 실시예에서 광학 밀도 값에 따라서 레이저 에너지를 조정할 수 있는 시스템(10)의 예를 도시한다. 특정 실시예에서, 시스템(10)은 눈(22)의 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 수신하고, 광학 밀도 측정치에 따라서 레이저 빔의 레이저 에너지를 결정하고, 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈(22)의 바깥 부분을 통해 눈(22)의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스에 지시할 수 있다.
실시예에서, 시스템(10)은 이미지 캡처 시스템(12), 레이저 디바이스(15), 컴퓨팅 시스템(20)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템(20)은 하나 이상의 인터페이스(24), 로직(26) 그리고 하나 이상의 메모리(28)를 포함한다. 로직(26)은 제어 컴퓨터(30), 밀도 측정 모듈(densitometry module)(36)과 같은 컴퓨터 코드, 레이저 에너지 모듈(38) 그리고 레이저 제어 프로그램(34)을 포함한다. 메모리(28)는 컴퓨터 코드 및 이미지 데이터(40) 그리고 표(42)와 같은 데이터 구조를 저장한다.
눈(22)은 사람과 같이 임의의 적합한 생체의 눈이 될 수 있다. 눈(22)은 다른 부분을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 목표 부분의 조직을 광파괴하기 위하여, 레이저 빔이 목표 부분으로 향할 수 있다. 레이저 빔은 목표 부분에 도달하기 위하여 눈(22)의 바깥 부분을 통해 지나갈 수 있다. 눈의 바깥 부분은 일반적으로 목표 부분에 대하여 전방 부분이다. 목표 부분은 눈(22)의 임의의 적합한 부분을 나타낼 수 있다. 특정 실시예에서, 목표 부분은 각막 층을 나타낼 수 있다. 각막 층은 전방부터 후방까지 상피, 보우만 층, 기질, 데스메막 그리고 내피를 포함한다. 예를 들어, 눈의 바깥 부분은 각막의 외부 층일 수 있고, 목표 부분은 각막의 내부 층일 수 있다. 특정 실시예에서, 목표 부분은 눈의 일부를 나타낼 수 있다. 눈의 일부는 전방부터 후방까지 각막, 수양액, 수정체, 유리액 그리고 망막을 포함한다. 예를 들어, 눈의 바깥 부분은 각막 및 수양액일 수 있고, 목표 부분은 수정체일 수 있다.
이미지 캡처 시스템(12)은 눈(22)의 광학 밀도의 측정이 산출될 수 있는 곳에서 눈(22)의 이미지를 캡처한다. 특정 실시예에서, 이미지 캡처 시스템(12)은 빛을 선형 및/또는 회전형의 방식으로 가이드할 수 있는 슬릿-스캔 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 이미지 캡처 시스템(12)은 샤임플러그(Scheimpflug) 슬릿 카메라와 같은 샤임플러그 이미지 캡처 시스템일 수 있다. 특정 실시예에서, 이미지 캡처 시스템(12)은 눈(22)에서 반사된 동심의 링(ring)의 이미지를 생산하는 플라치도(Placido) 기술과 결합된 샤임플러그 기술을 사용할 수 있다. 특정 실시예에서, 이미지 캡처 시스템(12)은 눈(22)의 이미지를 캡처하도록 저결맞음 간섭계(low coherence interferometry)를 이용하는 광 간섭성 단층촬영(OCT: optical coherence tomograghy) 시스템일 수 있다.
이미지 데이터(40)는 눈(22)의 이미지를 기록한다. 이미지 데이터(40)는 이미지의 각각의 픽셀의 하나 이상의 값을 가질 수 있다. 각각의 픽셀은 눈의 위치에 상응하고, 소정 값은 소정 위치에 광학 밀도 값을 나타낸다. 이미지의 예는 도 2를 참조하여 더 상세히 설명된다.
밀도 측정 모듈(36)은 이미지 데이터(40)로부터 눈의 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 결정한다. 광학 밀도 측정치는 눈의 바깥 부분의 하나 이상의 위치의 하나 이상의 광학 밀도 값을 포함할 수 있다. 각각의 광학 밀도 값은 눈의 바깥 부분의 특정 위치에서의 광학 밀도 값을 나타낸다.
광학 밀도 측정치는 이미지 데이터(40)로부터 임의의 적합한 방법으로 결정될 수 있다. 특정 실시예에서, 픽셀의 픽셀 값은 그 픽셀에 상응하는 위치의 광학 밀도 값을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 캘리브레이션 표(calibration table)는 픽셀 값에 의해 나타나는 광학 밀도 값에 픽셀 값을 맵핑(map)할 수 있다. 예를 들면, 캘리브레이션 표는 명암도 값(intensity value)에 의해 나타나는 표준화된 광학 밀도 단위(ODU)에 픽셀 명암도 값(0부터 255까지의 값)을 맵핑할 수 있다.
레이저 에너지 모듈(38)은 레이저 펄스 에너지를 광학 밀도 측정치에 따라서 결정한다. 특정 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 상응하는 레이저 에너지 조정 값에 광학 밀도 값을 맵핑하는 데이터 구조(예: 표(42))에 접속하여 레이저 에너지를 결정한다. 광학 밀도 값에 상응하는 레이저 에너지 조정 값은 광학 밀도 값에 의해 나타나는 광학 밀도를 보충하기 위한 레이저 에너지로 만들어질 수 있는 조정 값일 수 있다. 예를 들면, Y 광학 밀도 유닛(ODU)에 상응하는 X주울(joule)(J)의 조정 값은, Y의 광학 밀도(ODU)를 보충하기 위하여 레이저 에너지가 X주울(J)만큼 증가되어야 함을 의미한다. X 및 Y는 임의의 적합한 값을 가질 수 있다. 특정 예에서, 더 많은 광학 밀도는 레이저 에너지의 더 큰 증가를 요구할 수 있고, 더 적은 광학 밀도는 레이저 에너지의 약간의 증가 또는 증가 없음을 요구할 수 있다. 그 맵핑은 실험 데이터로부터 결정될 수 있다. 레이저 에너지 모듈(38)은 적합한 조정 값을 식별할 수 있고, 그 다음에는 그 조정 값을 사용하여 레이저 에너지를 조정할 수 있다.
레이저 에너지 모듈(38)은 (후에 조정 가능한) 초기 에너지를 결정하기 위하여 임의의 적합한 방법을 사용한다. 특정 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 초기 레이저 에너지를 각막 깊이에 따라서 결정한다. 예를 들어, 각막 깊이 및 레이저 에너지를 맵핑하는 표는 초기 레이저 에너지를 결정하는데 사용될 수 있다. 그 다음, 초기 레이저 에너지는 광학 밀도 값을 보충하는 레이저 에너지 조정 값에 따라서 조정될 수 있다.
특정 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 레이저 에너지 공식(formula)에 따라서 레이저 에너지를 결정한다. 당해 실시예에서, 레이저 에너지 공식은 예를 들면, 광학 밀도 값, 각막 깊이 및/또는 환자의 매개 변수와 같은 다른 변수들과 같은, 하나 이상의 변수를 갖는 수학적 함수일 수 있다. 예를 들면, 광학 밀도 값 및 소정 위치의 각막 깊이는 그 위치에 대한 레이저 에너지 값을 얻기 위하여 함수에 입력될 수 있다.
레이저 에너지 모듈(38)은 산출된 레이저 에너지를 레이저 제어 컴퓨터(34)에 전송한다. 레이저 제어 프로그램(34)은 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈(22)의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스(15)의 제어 가능한 구성 요소에 지시한다. 특정 실시예에서, 레이저 디바이스(15)는 레이저 에너지 및 초단파 펄스(예: 피코초, 펨토초 또는 아토초 펄스)를 가진 펄스 레이저 방사선(예: 레이저 빔)을 생산할 수 있다. 목표 부분의 조직을 광파괴하기 위하여, 레이저 디바이스(15)는 펄스 레이저 빔이 눈(22)의 바깥 부분을 통해 눈(22)의 목표 부분을 향하게할 수 있다.
도 1b는 특정 실시예에 있어서의 레이저 에너지를 시험 샷에 따라서 조정할 수 있는 시스템(10)의 예를 도시한다. 특정 실시예에서, 시스템(10)은 레이저 디바이스가 시험 부분을 향하여 시험 샷을 쏘도록 지시하고, 시험 부분에서의 시험 샷의 효과를 입증하고, 효과에 따라서 레이저 에너지를 결정하고, 그리고 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈(22)의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스에 지시한다.
도시된 예에서, 시스템(10)은 이미지 캡처 시스템(12)을 대신(또는 추가)하는 현미경(13) 및 밀도 측정 모듈(36)을 대신(또는 추가)하는 시험 샷 모듈(35)을 포함한다. 현미경(13)은 눈(22)을 볼 수 있는 임의의 적합한 현미경이될 수 있고 눈(22)의 각막에 쏘는 시험 샷의 효과를 입증하는데 이용될 수 있다.
시험 샷 모듈(35)은 시험 부분을 향하여 시험 샷을 쏘도록 레이저 디바이스에 지시할 수 있다. 시험 샷은 레이저 에너지를 결정하기 위하여 시험 부분을 향하여 쏘아지는 레이저 펄스일 수 있다. 시험 부분은 조직의 중요하지 않은 부분, 예를 들면 환자의 각막 또는 기증자의 각막으로부터 제거된(그리고 버려질 수도 있는) 조직일 수 있다. 시험 샷은, 샷의 레이저 에너지, 샷의 각막 깊이(아래에서 설명하고 있는 바와 같이 z-방향에서 측정될 수 있음) 또는 샷의 크기와 모양과 같은 매게 변수와 관련이 있을 수 있다. 매게 변수는 임의의 적합한 값을 가질 수 있다. 예를 들면, 샷은 둥글거나 모날 수 있다. 시험 샷 모듈(35)은 시험 샷을 임의의 적합한 사이즈 및 형태의 임의의 적합한 패턴으로 쏠 수 있다. 어떻게 시험 샷을 쏠 것인지에 대한 예는 아래에 기술된다.
도 2a 내지 2c는 이미지 캡처 시스템의 작동의 예를 특정 실시예에 따라서 도시한다. 도 2a는 이미지 캡처 시스템에 의해 이미지화될 수 있는 눈의 평면(50)의 에지(edge)의 예를 도시한다. 도 2B는 특정한 평면(52) 및 평면(52)으로부터 생산된 이미지(54)의 예를 도시한다. 이미지(54)는 각막의 백탁(56)을 보여준다. 도 2c는 이미지 캡처 시스템에 의해 생산될 수 있는 이미지의 예를 도시한다. 이미지 캡처 시스템은 눈의 평면(60a-60b)의 이미지(62a-62b)를 생산할 수 있다. 예를 들면, 이미지(62a)는 평면(60a)을, 이미지(62b)는 평면(60b)을 보여준다. 이미지(62)는 각막의 백탁(64)을 보여준다.
도 3a 내지 4d는, 특정 실시예에 따른 것으로서 환자의 각막에 시험 샷을 쏘는 것에 대한 예를 도시한다. 이 예에서, 환자의 각막(150)은 제거되어야 하거나 기증자의 각막으로 교체되어야 하는 병든 부분과 같이 중요하지 않은 조직(152)을 가진다. 중요하지 않은 조직(152)은 시험 샷(154)의 시험 부분의 역할을 한다.
도 3a 내지 3d는, 특정 실시예에 따른 것으로서 환자의 각막에 시험 샷(154a)의 패턴을 쏘는 것의 예를 도시한다. 이 예에서, 패턴의 각각의 시험 샷(154a)은 서로 상이한 레이저 에너지를 가진다. 예를 들어, 제1 시험 샷은 제1 레이저 에너지를 가지고, 제2 시험 샷은 제1 레이저 에너지와 상이한 제2 레이저 에너지를 가진다. 이 예에서, 패턴의 시험 샷(154a)은 동일한 각막 깊이로 쏘아질 수 있고, 그로 인해 시험 샷(154a)은 동일한 각막 평면에 놓일 수 있다.
도 4a 내지 4d는, 특정 실시예에 따른 것으로서 환자의 각막에 시험 샷(154b)의 패턴을 쏘는 것의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 패턴의 각각의 시험 샷(154b)은 상이한 각막 깊이를 가짐으로써, 패턴이 일정한 각막 깊이에서 각막 평면과 소정의 각도(0보다 큼)를 이루며 놓이게 된다. 예를 들면, 제1 시험 샷은 제1 각막 깊이를 가지고, 제2 시험 샷은 제1 각막 깊이와 상이한 제2 각막 깊이를 가진다. 예에서, 패턴의 시험 샷(154b)은 각각이 동일한 레이저 에너지를 가질 수 있다. 다른 예에서, 필요한 에너지를 가진 내피 세포(endothelium) 레벨을 결정하기 위하여 제2 시험 샷의 에너지 레벨은 제1 시험 샷의 에너지 레벨과 상이할 수 있다.
도 5a 및 5b는 기증자의 각막에 시험 샷을 쏘는 것의 예를 특정 실시예에 따라서 도시한다. 예에서, 기증자의 각막(160)은, 기증자의 각막(160)의 부분으로부터 제거되어 환자에게 이식될 예정인 초과 부분과 같이 중요하지 않은 조직(162)을 가진다. 중요하지 않은 조직(162)은 시험 샷(164)의 시험 부분의 역할을 한다.
도 5a는 도 3a 내지 3d까지 했던 방식과 유사하게 기증자의 각막에 시험 샷을 쏘는 것의 예를 도시한다. 예에서, 패턴의 각각의 시험 샷(164a)은 서로 상이한 레이저 에너지를 가지며, 동일한 각막 깊이로 각각이 쏘아질 수 있다.
도 5b는 도 4a 내지 4d까지 했던 방식과 유사하게 기증자의 각막에 시험 샷을 쏘는 것의 예를 도시한다. 이 예에서, 패턴의 각각의 시험 샷(164b)은 서로 상이한 각막 깊이를 가짐으로써, 패턴이 일정한 각막 깊이에서의 각막 평면에 소정의 각도(0보다 큼)를 이루며 놓이게 된다. 각각의 시험 샷(164b)은 동일한 레이저 에너지를 가질 수 있다. 다른 예에서, 필요한 에너지를 가진 내피 세포 레벨을 결정하기 위하여 제2 시험 샷의 에너지 레벨은 제1 시험 샷의 에너지 레벨과 상이할 수 있다.
도 6은 조직을 광파괴 하도록 구성된 제어 컴퓨터(30)와 레이저 디바이스(15)의 예를 특정 실시예에 따라서 도시한다. 실시예에서, 레이저 디바이스(15)는 산출된 레이저 에너지 및 초단파 펄스(예: 피코초, 펨토초 또는 아토초 펄스)를 가진 펄스 레이저 방사선을 생산할 수 있다. 목표 부분의 조직을 광파괴하기 위하여 레이저 디바이스(15)는 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분에 펄스 레이저 빔을 향하게 한다. 제어 컴퓨터(30)는 눈의 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 수신할 수 있고, 레이저 에너지를 광학 밀도 측정치에 따라서 결정할 수 있고, 그리고 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 목표 부분에 향하도록, 제어 가능한 하나 이상의 구성 부분에 지시할 수 있다.
특정 실시예에서, 레이저 빔은 엑시머 레이저(excimer laser)가 굴절 보정을할 수 있도록, 제거될 수 있는 각막의 요소(예: 각막 플랩 또는 각막 캡)를 형성할 수 있다. 각막의 요소는 굴절 보정 이후에 교체되거나 교체되지 않을 수 있다. 특정 실시예에서, 레이저 빔은 굴절 보정을 수행하기 위해 제거될 수 있는, 필름의 지지체면에 붙여지는 미세한 볼록형 렌즈 또는 미소 렌즈(lenticule or lenticle)를 형성할 수 있다.
도시된 예에서, 컴퓨팅 시스템(20)은 제어 컴퓨터(30) 및 메모리(28)를 포함한다. 메모리(28)는 제어 프로그램(34)을 저장한다. 레이저 디바이스(15)는 레이저 소스(112), 스캐너(116), 하나 이상의 광학 요소(117) 및/또는 도시된 것과 같이 결합된 초점 조정 대물렌즈(focusing objective)(118)를 포함한다. 레이저 디바이스(15)는 환자 어댑터(patient adapter)(120)에 결합된다. 환자 어댑터(120)는 접촉 요소(124) (샘플로부터 바깥으로 배치된 접촉면(126)을 가짐) 및 도시된 것과 같이 결합된 슬리브(128)를 포함한다.
레이저 소스(112)는 초단파 펄스를 가진 레이저 빔(114)을 생산한다. 본 명세서에서, 빛의 "초단파" 펄스는 예를 들면, 순서대로 피코초, 펨토초 또는 아토초와 같이 나노초보다 짧은 지속시간을 갖는 빛 펄스를 나타낸다. 레이저 빔(114)의 초점은 각막과 같은 조직에 레이저-유도 광 브레이크다운(LIOB)을 만들 수 있다. 레이저 빔(114)은 상피 세포 층에서 정확한 절개를 허용하도록 정확하게 초점을 맞출 수 있고, 그것은 다른 조직의 불필요한 파괴를 감소시키거나 피할 수 있다.
레이저 소스(112)의 예는 펨토 초, 피코 초, 아토 초 레이저들을 포함한다. 레이저 빔(114)은 300에서 1500 나노미터(nm)의 범위 내의 파장, 예를 들면 300에서 650, 650에서 1050, 1050에서 1250, 1100에서 1500의 나노미터 범위 내의 임의의 적합한 진공 파장을 가질 수 있다. 레이저 빔(114)은 또한 상대적으로 작은, 예를 들면 5 마이크로미터(μm) 또는 그보다 더 작은 직경을 가진 초점 볼륨(volume)을 가질 수 있다. 특정 실시예에서 레이저 소스(112) 및/또는 전송 채널은 진공 또는 거의 진공에 가까운 상태에 있을 수 있다.
스캐너(116), 광학 요소(117), 초점 조정 대물렌즈(118)는 비정(beam path)안에 있다. 스캐너(116)는 레이저 빔(114)의 초점을 횡 방향 및 종 방향으로 제어한다. "횡 방향"은 레이저 빔(114)의 전파 방향에 대하여 직각을 이루는 방향을 나타내며, "종 방향"은 빔의 전파 방향을 나타낸다. 횡 방향의 평면은 x-y평면으로 정해질 수 있고, 종 방향은 z-방향으로 정해질 수 있다. 특정 실시예에서, 환자 인터페이스(patient interface)(120)의 인접 면(126)은 x-y평면상에 있다.
스캐너(116)는 레이저 빔(114)을 임의의 적합한 방법으로 횡 방향으로 향하게할 수 있다. 예를 들어, 스캐너(116)는 상호 직교축을 이루며 기울어질 수 있는, 검류계로 측정하여(galvanometrically) 구동되는 스캐너 미러 한 쌍을 포함할 수 있다. 다른 예에 따르면, 스캐너(116)는, 레이저 빔(114)을 전기-광학적으로 조종할 수 있는 전기 광학 결정(electro-optical crystal)을 포함할 수 있다. 스캐너(116)는 레이저 빔(114)을 임의의 적합한 방법으로 종 방향으로 향하게할 수 있다. 예를 들어, 스캐너(116)는 종 방향으로 조정 가능한 렌즈, 가변 굴절력을 가진 렌즈 또는 빔 초점의 z-위치를 제어할 수 있는 변형 가능한 미러를 포함할 수 있다. 스캐너(116)의 초점 제어 구성 요소들은 비정을 따라서 임의의 적합한 방법으로, 예를 들면 동일하거나 상이한 모듈 유닛 안에서 정렬될 수 있다.
하나 (또는 그 이상)의 광학 요소(117)는 레이저 빔(114)이 초점 조정 대물렌즈(118)를 향하게 한다. 광학 요소(117)는, 레이저 빔(114)을 반사 및/또는 굴절/회절 시킬 수 있는 임의의 적합한 광학 요소일 수 있다. 예를 들면, 광학 요소(117)는 부동의 편향(deviating) 미러일 수 있다. 초점 조정 대물렌즈(118)는 레이저 빔(114)이 환자 어댑터(120)에 초점을 맞추도록 하고, 환자 어댑터(120)에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 초점 조정 대물렌즈(118)는 에프-세타(f-theta) 대물렌즈와 같은 임의의 적합한 광학 요소일 수 있다.
환자 어댑터(120)는 눈(22)의 각막과 인터페이스로 접속한다. 예를 들면, 환자 어댑터(120)는 접촉 요소(124)와 결합된 슬리브(128)를 가진다. 슬리브(128)는 초점 조정 대물렌즈(118)와 결합한다. 접촉 요소(124)는 레이저 빔에 투명하고, 인접 면(126)을 갖는데, 인접 면은 각막에 인터페이스 접속하며 각막의 부분을 평평하게할 수 있다. 특정 실시예에서, 인접 면(126)은 평평하며, 각막 위에 평평한 영역을 만든다. 인접 면(126)은 x-y평면상에 놓일 수 있고, 그로인해 평평한 부분 또한 x-y평면상에 놓이게 된다. 다른 실시예에서, 각막은 평평한 부분을 가질 필요가 없다.
제어 컴퓨터(30)는 예를 들면 레이저 소스(112) 및 스캐너(116)와 같은 제어 가능한 구성 요소를 제어 프로그램(34)에 따라서 제어한다. 제어 프로그램(34)은 눈(22)의 바깥 부분의 광학 밀도에 따라서 산출된 레이저 에너지를 가진 펄스 레이저 빔의 초점을 맞추도록, 레이저 디바이스(15)의 제어 가능한 구성 요소들에 지시하는 컴퓨터 코드를 포함한다.
특정 작동의 예에서, 스캐너(116)는 임의의 적절한 형상으로 절개를 하도록 레이저 빔(114)을 향하게할 수 있다. 절개의 타입의 예들은 베드(bed) 절개 및 측면 절개를 포함한다. 베드 절개는 일반적으로 x-y평면상의 이차원적 절개이다. 스캐너(116)는 인접 면(126) 아래의 일정한 z-값에 레이저 빔(114)의 초점을 맞추고, x-y평면상의 패턴으로 초점을 이동함으로써 베드 절개를 만들 수 있다. 측면 절개는 (베드 절개에서부터와 같이) 각막 표면 아래에서부터 표면까지 확장된 절개이다. 스캐너(116)는 레이저 빔(114)의 초점의 z-값을 변화시키고 x 및/또는 y 값들을 선택적으로 변화시킴으로써 측면 절개를 형성할 수 있다.
도 7은 특정 실시예에 있어서의 레이저 에너지를 광학 밀도 측정치에 따라서 조정하는 방법의 예를 도시한다. 그 방법은 컴퓨팅 시스템(20)에 의해서 수행될 수 있다. 그 방법은, 컴퓨팅 시스템(20)이 눈(22)의 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 수신하는 단계(210)부터 시작한다. 특정 실시예에서, 눈의 바깥 부분은 각막의 외부 층일 수 있다. 특정 실시예에서, 광학 밀도 측정치는, 각각의 광학 밀도 값이 어떠한 위치에서 광학 밀도를 나타내는, 바깥 부분의 하나 이상의 위치에 대한 하나 이상의 광학 밀도 값을 포함할 수 있다.
단계(212)에서 레이저 조정 값은 광학 밀도 측정치에 따라서 결정된다. 특정 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 레이저 조정 값을 결정한다. 특정 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 다수의 레이저 조정 값을 가진 다수의 광학 밀도 값과 연관이 있는 (표(42)와 같은) 데이터 구조에 접속할 수 있다. 레이저 에너지 모듈(38)은 소정 위치에서 광학 밀도 값과 연관이 있는 그 위치에 대한 레이저 조정 값을 식별할 수 있다.
단계(214)에서 레이저 에너지는 레이저 조정 값에 따라서 결정된다. 특정 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 레이저 에너지를 결정할 수 있다. 실시예에서, 레이저 에너지 모듈은 어떠한 위치에서 초기 레이저 에너지를 결정할 수 있고, 그 다음 초기 레이저 에너지를 소정 위치에 대한 레이저 조정 값에 따라서 조정할 수 있다.
단계(216)에서 레이저 디바이스(15)는 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 목표 부분을 향하게 하도록 지시 받는다. 예를 들면, 위치를 결정한 조정된 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 소정 위치에 향하도록, 레이저 에너지 모듈(38)은 레이저 디바이스(15)에 지시를 전송할 수 있다.
도 8은 특정 실시예에서, 레이저 에너지를 시험 샷에 따라서 조정하는 방법의 예를 도시한다. 그 방법은 컴퓨터 시스템(20)에 의하여 수행될 수 있다. 그 방법은 컴퓨팅 시스템(20)이 레이저 디바이스가 시험 부분을 향하여 시험 샷을 쏘도록 지시하는 단계(310)부터 시작된다. 특정 실시예에서, 시험 부분은 기증자 또는 환자의 중요하지 않은 조직일 수 있다.
시험 샷의 효과는 단계(312)에서 입증된다. 특정 실시예에서, 현미경(13)은 만족스러운 효과를 가진 시험 샷을 식별하는데 사용될 수 있다. 만족스러운 효과란 하나 이상의 요구 사항을 만족시키는 (최고의 효과와 같은) 하나 이상의 효과들 중의 하나일 수 있다. 예를 들어, 시험 샷의 만족스러운 효과는 조직의 손상 없이 조직을 절개하는 것이다.
단계(314)에서 레이저 에너지는 그 효과들에 따라서 결정된다. 특정 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 레이저 에너지를 결정할 수 있다. 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 만족스러운 효과를 가진 시험 샷을 식별할 수 있고, 소정 식별된 시험 샷의 레이저 에너지를 결정할 수 있다. 특정 실시예에서, 레이저 에너지 모듈(38)은 측정된 효과로부터 레이저 에너지를 보간(interpolate) 및/또는 외삽(extrapolate)할 수 있다. 예를 들면, 낮은(lower) 에너지를 가진 어떠한 샷은 절개를 만들 수 없고, 높은(higher) 에너지를 가진 다른 샷은 너무 많은 손상을 야기하는바, 높은 에너지와 낮은 에너지의 사이에서 레이저 에너지 모듈이 사용되어질 수 있다.
단계(316)에서 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스(15)에 지시된다. 예를 들면, 레이저 에너지 모듈(38)은 레이저 빔이 레이저 에너지를 가진 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스(15)에 지시를 전송할 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 장치의 구성요소는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있는 임의의 인터페이스, 로직, 메모리 및/또는 다들 적합한 요소를 포함할 수 있다. 인터페이스는 입력을 수신하고, 출력을 전송하고, 입력 및/또는 출력을 진행, 및/또는 다른 적합한 작동을 수행할 수 있다. 로직은, 예를 들면 입력으로부터 출력을 생산하도록 명령을 실행하는 것과 같은, 구성 요소의 작동을 수행할 수 있다. 로직은 메모리에 인코딩될 수 있고, 컴퓨터에 의해 실행되는 경우 작동을 수행할 수 있다. 로직은 하나 이상의 컴퓨터, 하나 이상의 마이크로프로세서, 하나 이상의 어플리케이션 및/또는 다른 로직과 같은 프로세서일 수 있다. 메모리는 정보를 저장할 수 있고 하나 이상의 유형(tangible)의 컴퓨터로 판독 가능한 및/또는 컴퓨터로 실행 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 메모리의 예는 컴퓨터 메모리(예: 랜덤 액서스 메모리 (RAM) 또는 읽기 전용 메모리(ROM)), 대용량 저장 매체(예: 하드 디스크), 이동식 저장 매체(예: 콤팩트디스크(CD) 또는 디지털 비디오디스크(DVD)), 데이터베이스 및/또는 네트워크 저장소(예: 서버) 및/또는 컴퓨터로 판독 가능한 다른 매체를 포함한다.
특정 실시예에서, 실시예의 작동은, 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 컴퓨터로 실행 가능한 명령 및/또는 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 명령이 인코딩된 하나 이상의, 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 의하여 수행될 수 있다. 특정 실시예에서, 작동은 저장 및/또는 인코딩된 컴퓨터 프로그램을 가지는, 및/또는 컴퓨터 프로그램으로 구현 및/또는 인코딩된, 하나 이상의 컴퓨터로 판독 가능한 매체 저장(computer readable media storing)에 의하여 수행될 수 있다.
본 개시가 특정 실시예의 측면에서 설명되었지만, 실시예의 변형(변경, 치환, 추가, 생략 및/또는 다른 변형 등)은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시예에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 수정은 본원에 개시된 시스템 및 장치로 이루어질 수 있다. 시스템 및 장치의 구성 요소가 통합 또는 분리되고, 시스템 및 장치의 작동은 더 많은, 더 적은 또는 다른 구성요소에 의하여 수행될 수 있다. 다른 예로서, 변형이 본원에 개시된 방법으로 이루어질 수 있다. 그 방법은 더 많은, 더 적은 또는 다른 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있는 단계들을 포함할 수 있다.
다른 변형은 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 가능하다. 예를 들어, 설명은 특정한 실제 응용의 실시예를 도시하며, 다른 응용은 당업자들에게 명백할 것이다. 더욱이, 장래의 개발은 본원에서 개시한 기술 분야에서 발생할 것이며, 개시된 시스템 및 장치 그리고 방법은 장래의 개발에 활용될 것이다.
발명의 범위는 상세한 설명을 참조하여 결정되어서는 안 된다. 특허 법령에 따라서, 설명은 발명의 작동 모드 및 원리에 대하여 예적인 실시예를 사용하여 설명하고 도시한다. 설명은 다른 당업자들이 시스템, 장치, 다양한 변형을 수반한 다양한 실시예에서의 방법을 사용하는 것이 가능하도록 하지만, 발명의 범위를 결정하는 것에 사용되어서는 안 된다.
발명의 범위는 청구항 및 청구항이 주장하는 것과 균등한 전체 범위에 따라서 결정되어야 한다. 모든 청구항 용어는 반대의 의미를 명시적으로 기재하지 않았다면, 그것의 가장 넓은 합리적인 구성 및 그것이 당업자에게 이해되는 통상의 의미에 의하여야 한다. 예를 들어, "부정관사", "정관사" 등의 단수 관사의 사용은 청구항에서 달리 명시적인 제한을 암시하지 않은 이상, 하나 이상의 지정된 요소를 암시하는 것으로 읽혀야 한다. 다른 예로서 "각각"은 세트의 각각의 부재 또는 세트의 서브 세트의 각각의 부재를 나타내는 것이며, 세트는 0, 1 또는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 요약하면, 본 발명은 변형이 가능하고 본 발명의 범위는 설명을 참조하여 결정되는 것이 아니라 청구항과 그 균등물의 전체 범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (36)

  1. 레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분을 향하도록 구성된 레이저 디바이스와;
    제어 컴퓨터로서, 눈의 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 수신하고,
    상기 광학 밀도 측정치에 따라서 레이저 에너지를 결정하고,
    레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스에 지시하도록 구성된 제어 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    광학 밀도 측정치는 눈의 바깥 부분의 하나 이상의 위치에 대한 하나 이상의 광학 밀도 값을 포함하고, 각각의 광학 밀도 값은 눈의 바깥 부분의 위치에 광학 밀도를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 에너지를 결정함에 있어서는,
    상기 광학 밀도 측정치에 따라서 레이저 에너지 조정 값을 결정하는 것과,
    상기 레이저 에너지 조정 값에 따라서 레이저 에너지를 조정하는 것이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    광학 밀도 측정치는 눈의 바깥 부분의 하나 이상의 위치에 대한 하나 이상의 광학 밀도 값을 포함하고,
    레이저 에너지를 결정함에 있어서는, 상기 위치의 광학 밀도 값에 따라서 소정 위치에 적용될 레이저 에너지를 결정하는 것이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    레이저 에너지 결정함에 있어서는, 레이저 에너지를 광학 밀도 측정치 및 각막 깊이에 따라서 결정하는 것이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    레이저 에너지를 결정함에 있어서는,
    복수의 광학 밀도 값을 복수의 레이저 에너지 조정 값과 연관시키는 데이터 구조에 접속하는 것과,
    광학 밀도 측정의 광학 밀도 값과 연관된 레이저 조정 값을 식별하는 것이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    광학 밀도 측정치를 수신함에 있어서는,
    이미지 캡처 시스템으로부터 광학 밀도 측정치를 수신하는 것이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    눈의 바깥 부분이 각막의 외부 층을 포함하고, 목표 부분이 각막의 내부 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    목표 부분이 수정체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 눈의 바깥 부분의 광학 밀도 측정치를 제어 컴퓨터에서 수신하는 단계;
    상기 광학 밀도 측정치에 따라서, 제어 컴퓨터에 의해 레이저 빔의 레이저 에너지를 결정하는 단계; 그리고
    레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 바깥 부분을 통해 눈의 목표 부분을 향하도록, 제어 컴퓨터를 통하여 레이저 디바이스에 지시하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    광학 밀도 측정치가 눈의 바깥 부분의 하나 이상의 위치의 하나 이상의 광학 밀도 값을 포함하고, 각각의 광학 밀도 값이 눈의 바깥 부분의 위치에서 광학 밀도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 레이저 에너지를 결정하는 단계에,
    레이저 에너지 조정 값을 광학 밀도 측정치에 따라서 결정하는 단계와,
    레이저 에너지를 레이저 에너지 조정 값에 따라서 조정하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    광학 밀도 측정치는 눈의 바깥 부분의 하나 이상의 위치의 하나 이상의 광학 밀도 값을 포함하고;
    레이저 에너지를 결정하는 단계에,
    상기 위치에서의 광학 밀도 값에 따라서 소정 위치에서 적용될 레이저 에너지를 결정하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    레이저 에너지 결정하는 단계에,
    레이저 에너지를 광학 밀도 측정치 및 각막 깊이에 따라서 결정하는 것이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    레이저 에너지 결정하는 단계에,
    복수의 광학 밀도 값을 복수의 레이저 에너지 조정 값과 연관시키는 데이터 구조에 접속하는 단계와,
    광학 밀도 측정의 광학 밀도 값과 연관된 레이저 조정 값을 식별하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    광학 밀도 측정치를 수신하는 단계에,
    이미지 캡처 시스템으로부터 광학 밀도 값을 수신하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 장치에 있어서,
    레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 목표 부분을 향하도록 구성된 레이저 디바이스와;
    제어 컴퓨터로서, 시험 부분을 향하여 복수의 시험 샷을 쏘도록 레이저 디바이스에 지시하고,
    시험 부분에서의 시험 샷의 복수의 효과를 입증하고,
    상기 효과에 따라서 레이저 에너지를 결정하고,
    레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스에 지시하도록 구성된 제어 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    시험 부분을 향하여 시험 샷을 쏘는 것에는,
    제1 레이저 에너지를 가진 제1 시험 샷 및 제1 레이저 에너지와 상이한 제2 레이저 에너지를 가진 제2 시험 샷을 포함한 최소 두 개의 시험 샷을 쏘는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 두 개의 시험 샷이 동일한 각막 평면을 향하여 쏘아지는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 청구항 17에 있어서,
    시험 부분을 향하여 시험 샷을 쏘는 것에는,
    제1 각막 깊이를 향하여 쏘아지는 제1 시험 샷 및 제1 각막 깊이와 상이한 제2 각막 깊이를 향하여 쏘아지는 제2 시험 샷을 포함한 최소 두 개의 시험 샷을 쏘는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    두 개의 시험 샷이 동일한 레이저 에너지를 가진 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 청구항 20에 있어서,
    두 개의 시험 샷이 상이한 레이저 에너지를 가진 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 청구항 17에 있어서,
    효과에 따라서 레이저 에너지를 결정함에 있어서는,
    만족스러운 효과를 가진 시험 샷을 식별하는 것과,
    레이저 에너지를 식별화 된 시험 샷의 하나 이상의 매개변수에 따라서 결정하는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 청구항 17에 있어서,
    시험 부분이 중요하지 않은 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 청구항 17에 있어서,
    시험 부분이 중요하지 않은 기증자의 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 청구항 17에 있어서,
    시험 부분이 중요하지 않은 환자의 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 시험 부분을 향하여 복수의 시험 샷을 쏘도록 레이저 디바이스에 지시하는 단계;
    시험 부분에서의 시험 샷의 복수의 효과를 입증하는 단계;
    효과에 따라서 레이저 에너지를 결정하는 단계; 그리고
    레이저 에너지를 가진 레이저 빔이 눈의 목표 부분을 향하도록 레이저 디바이스에 지시하는 단계를 포함하는 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    시험 부분을 향하여 시험 샷을 쏘는 단계에,
    제1 레이저 에너지를 가진 제1 시험 샷 및 제1 레이저 에너지와 상이한 제2 레이저 에너지를 가진 제2 시험 샷을 포함한 최소 두 개의 시험 샷을 쏘는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    두 개의 시험 샷이 동일한 각막 평면을 향하여 쏘아지는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 청구항 27에 있어서,
    시험 부분을 향하여 시험 샷을 쏘는 단계에,
    제1 각막 깊이를 향하여 쏘아지는 제1 시험 샷 및 제1 각막 깊이와는 상이한 제2 각막 깊이를 향하여 쏘아지는 제2 시험 샷을 포함한 최소 두 개의 시험 샷을 쏘는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    두 개의 시험 샷이 동일한 레이저 에너지를 가진 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 청구항 30에 있어서,
    두 개의 시험 샷이 상이한 레이저 에너지를 가진 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 청구항 27에 있어서,
    효과에 따라서 레이저 에너지를 결정하는 단계에,
    만족스러운 결과를 가진 시험 샷을 식별하는 것과,
    레이저 에너지를 식별화 된 시험 샷의 하나 이상의 매개변수에 따라서 결정하는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 청구항 27에 있어서,
    시험 부분이 중요하지 않은 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 청구항 27에 있어서,
    시험 부분이 중요하지 않은 기증자의 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 청구항 27에 있어서,
    시험 부분이 중요하지 않은 환자의 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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