KR20140139017A - 각막 절제 레이저를 제어하는 기술 - Google Patents

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Abstract

각막 절제 레이저(240)를 제어하는 기술이 개시된다. 상기 기술의 디바이스 양상에 대하여, 디바이스(220)는 파라미터 인터페이스(222)와; 제1 결정 유닛(226)과; 제2 결정 유닛(224)과; 계산 유닛(228)과; 그리고 제어 유닛(230)을 포함한다. 상기 파라미터 인터페이스(222)는 조정 파라미터를 수신한다. 제1 결정 유닛(226)은 각막 표면(104a) 상에서 제1 지점(502)을 결정한다. 상기 제2 결정 유닛(224)은 상기 각막 표면(104a) 상에서 상기 제1 지점(502)과 서로 상이한 제2 지점(504)을 결정한다. 상기 계산 유닛(228)은 상기 조정 파라미터(p)에 따라 상기 제1 지점(502)과 상기 제2 지점(504) 사이의 라인(line) 상에서 제3 지점(718)을 결정한다. 상기 계산 유닛(228)은 또한, 절제 프로필을 상기 제3 지점(718)의 중앙에 위치시키는 제어 프로그램(246)을 생성한다. 상기 제어 유닛(230)은 상기 제어 프로그램에 따라 상기 각막 절제 레이저(240)를 제어한다.

Description

각막 절제 레이저를 제어하는 기술{TECHNIQUE FOR CONTROLLING A CORNEAL ABLATION LASER}
본 발명은 일반적으로 눈의 레이저 절제를 제어하는 기술에 관한 것이다. 특히, 상기 본 발명은 상기 눈에 대하여 상기 레이저 절제 프로필(laser ablation profile)을 중앙에 위치시키는 기술에 관한 것이다.
굴절교정 눈 수술(refractive eye surgery)은, 예를 들어, 눈의 광학 컴포넌트들 중 하나로서 상기 각막을 리모델링함으로써 상기 눈의 굴절 특성들의 변경에 관한 것이다. 예로서, 라식(LASIK)은 상기 리모델링을 위해 자외선 레이저 광을 적용한다. 본원 발명은, PKR 및 EPI-라식 기술과 함께 라식 기술에 적용될 수 있다.
상기 각막은, 제거되는 각막의 3-차원 서브-볼륨(3-dimensional sub-volume)인 절제 프로필에 따라 리모델링된다. 일련의 레이저 펄스들은 정밀한 방식으로 생체 조직(living tissue)을 절제하도록 상기 각막의 스트로마(stroma)와 상호작용할 수 있다. 상기 각막에 작용하는 레이저 광의 제어에서, 절제의 중심(center of ablation)은 중요한 기준점이다. 상기 일련의 레이저 펄스들은 상기 절제의 중심에 대해 적용된다. 굴절교정 수술을 위한 기존의 시스템들은 상기 절제 프로필을 상기 동공 중심(pupil center)에 위치시킨다. 이것은, 진단 데이터(diagnostic data), 예를 들어, 지형 데이터(topographic data) 또는 웨이브프론트 데이터(wavefront data)의 가져옴(import) 없이 근시(myopia), 원시(hyperopia) 또는 난시(astigmatism)의 치료를 수행할 수 있는 시스템들에 적용된다. 하지만, 동공 중심은, 눈의 홍채가 수축하거나 팽창하는 것처럼 각막에 대해 이동될 수 있다. 그와 같은 동공 중심 이동을 보상하는 기술들은 유럽 특허 EP 1 985 269 B1에서 서술된다.
일부 알려진 시스템들은 동공 중심으로부터 떨어진 절제 중심을 수동으로 변경하도록 한다. 예를 들어, 의사는 수동으로 상기 절제 프로필을 눈의 시각축 상의 중심에 위치시킬 것을 목표로 할 수 있다. 그와 같이 동공 중심에 절제 중심을 위치시키는 것은, 통상적으로 원시 시력들의 경우들을 포함하는, 상기 동공 중심과 시각축 사이에 높은 편차가 존재하는 환자들에 대해서 필수적일 수 있다. 하지만, 동공 중심으로부터 절제 중심을 수동 이동시키는 것은, 기구들의 제한들, 예를 들어, 현미경 분해능, 구성 및 조정의 제한과 함께 의사의 주관적인 시각적 추정에 기초한다. 또한, 상기 변경이 수동으로 수행된다는 단순한 사실은 불확실성을 시사하거나 절제 결과의 부정확함을 더할 수 있다. 또한, 수동적인 이동은 시간을 소모하고 의사의 추가적인 노력을 요구한다.
따라서, 눈의 레이저 절제 프로필의 위치를 결정하거나 결정하는 것을 돕는 기술이 요구된다.
일 양상에 따라, 각막 절제 레이저를 제어하는 디바이스가 제공된다. 상기 디바이스는: 조정 파라미터를 수신하도록 되어있는 파라미터 인터페이스와; 각막 표면상에서 제1 지점을 결정하도록 되어있는 제1 결정 유닛과; 상기 각막 표면상에서 상기 제1 지점과 서로 상이한 제2 지점을 결정하도록 되어있는 제2 결정 유닛과; 상기 조정 파라미터에 따라 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 라인(line) 상에서 제3 지점을 결정하고 그리고 제어 프로그램을 생성하도록 되어있는 계산 유닛 - 상기 제어 프로그램은 절제 프로필을 상기 제3 지점 중앙에 위치시키고 - 과; 그리고 상기 제어 프로그램에 따라 상기 각막 절제 레이저를 제어하도록 되어있는 제어 유닛을 포함한다.
본원 전체에서, 표현 "각막 표면(corneal surface)"은 눈의 "내부 각막 표면(anterior corneal surface)"을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 표현 "각막 표면"은 "플랩 아래의 각막 표면(corneal surface under a flap)"을 포함할 수 있다. 상기 플랩은 라식(LASIK) 수술에서 생성될 수 있다. 형태 "A 및 B 중 적어도 하나(at least of A and B)"의 표현들은 "A", "B", "A 또는 B", 또는 "A 및 B"를 포함한다. 상기 인터페이스 및 상기 유닛들은 컴포넌트들로서 집합적으로 지칭된다. 상기 컴포넌트들의 일부 또는 전부들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 그것의 조합으로 구현될 수 있다.
상기 계산 유닛은 또한 상기 라인을 결정하도록 되어있을 수 있다. 상기 제3 지점은 상기 라인에 제한될 수 있다. 상기 제3 지점은 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 위치에 제한될 수 있다. 상기 라인은 각막 표면상에 존재할 수 있다. 상기 각막 표면은 곡선일 수 있다. 상기 라인은 상기 각막 표면상의 측지선(geodesic)일 수 있다. 상기 측지선은 상기 제1 지점과 상기 제2 지점에 의해 상기 각막 표면상에 정의될 수 있다. 상기 측지선은 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 각막 표면상에서 가장 짧은 경로일 수 있다.
대안으로 또는 추가로, 상기 라인은 상기 제1 지점과 상기 제2 지점을 통하는 상기 각막 표면상에 정의된 상기 측지선의 투사일 수 있다. 상기 라인은 평면에 투사될 수 있다. 상기 평면은 각막 면에 평행일 수 있다. 상기 평면은 상기 각막 절제 레이저의 광축 또는 상기 눈의 광축에 수직일 수 있다. 상기 평면은 상기 각막 표면에 접선일 수 있다. 상기 라인은 상기 평면 내의 직선일 수 있다.
한 쌍의 좌표들은 상기 평면에서 정의될 수 있다. 상기 좌표들은 직교 좌표(Cartesian coordinates), 예를 들어 X 및 Y가 될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 좌표들은 극 좌표, 예를 들어, r 및 파이(phi)일 수 있다. 상기 좌표들의 원점(예를 들어, X=0 및 Y=0, 또는 r=0)은 동공 중심에 대응할 수 있다. 상기 좌표들은 상기 동공의 상태에 독립하여 정의될 수 있다. 상기 좌표들은 상기 눈에 대하여, 예를 들어, 상기 각막에 대하여 정의될 수 있다. 상기 좌표들의 원점 그리고/또는 배향은 상기 눈의 윤부(limbus)를 참조하여 정의될 수 있다.
각막 지형(corneal topography)는 높이의 프로필에 의해 표시될 수 있다. 각막 표면의 지형은 높이 함수, 예를 들어, H(X,Y)에 의해 표시될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 공간 좌표들은 정의될 수 있다. 상기 좌표들은 직교 좌표들, 예를 들어, X, Y 및 Z를 포함할 수 있다. 상기 Z-좌표(예를 들어, 벡터
Figure pct00001
)는 상기 평면에 수직일 수 있다. 예를 들어,
Figure pct00002
은 각막 표면을 나타낼 수 있다. 각막의 지형, 또는 상기 각막에 포함되는 상기 눈의 임의의 다른 구조는 함수
Figure pct00003
에 의해 표시될 수 있다. 상기 함수는 신호 세기의 밀도 함수 또는 임의의 다른 측정이 될 수 있다.
상기 중앙에 위치시키는 것(centering)은 상기 좌표 프로필의 좌표 변환을 포함할 수 있다. 상기 중앙에 위치시키는 것은 상기 각막 표면상에 절제 프로필의 이동을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 중앙에 위치시키는 것은 각막 곡률(corneal curvature)의 중심에 대한 그리고/또는 동공 중심에 대한 절제 프로필의 회전을 포함할 수 있다.
제어 유닛은 상기 각막 절제 레이저에 접속될 수 있거나 또는 접속가능할 수 있다. 상기 각막 절제 레이저는 레이저 광원 및 광 수단을 포함할 수 있다. 상기 광 수단은 상기 레이저 광 수단으로부터 상기 각막 표면쪽으로 수신되는 적어도 하나의 직접 및 포커스 광에 적용될 수 있다. 상기 제어 유닛은 광의 펄스들을 발생시키는 레이저 광원에 접속될 수 있다. 상기 레이저 광원은 엑시머 레이저를 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 제어 유닛은 상기 광 수단에 접속될 수 있다.
상기 조정 파라미터는 단일 자유도(a single degree of freedom)를 나타낼 수 있다. 상기 조정 파라미터는 단지 상기 제3 지점의 자유도일 수 있다. 상기 조정 파라미터는 단일 값을 나타낼 수 있다. 상기 조정 파라미터는 백분율 값을 나타낼 수 있다. 상기 조정 파라미터는, 상기 절제 프로필을 상기 제1 지점의 중앙에 위치시킬 확률이 0%가 될 수 있고 그리고 상기 절제 프로필을 상기 제2 지점의 중앙에 위치시킬 확률이 100%가 될 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 대안으로, 전용 스케일은 조정 파라미터에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 조정 파라미터는 0에서 1, 1에서 12, 또는 0에서 15 사이의 범위에서 정의될 수 있다. 상기 조정 파라미터는 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점 중 적어도 하나로부터의 거리에 선형적으로 관련될 수 있다. 상기 조정 파라미터는 개별 세트의 값들 중 하나로 추정될 수 있다. 예로서, 상기 조정 파라미터는 0%, 20%, 40%, 60%, 80% 및 100%의 값들 중 하나 또는 이러한 값의 중간으로, 예를 들어, 23.5%로 선택적으로 추정될 수 있다. 상기 조정 파라미터는 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 제3 지점을 나타내는 값들로 제한될 수 있다. 예를 들어, 0% 및 100%의 값들은 배제될 수 있다. 즉, 0% 및 100%의 값들은 상기 조정 파라미터로 추정되지 않을 수 있다.
상기 제2 지점은 각막 향점(corneal apex), 각막 정점(corneal vertex), 동축 시력 각막 반사(coaxially sighted corneal reflex: LCR) 또는 그 사이의 지점이 될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 제2 지점은 상기 눈의 시각축에 의해 결정될 수 있다. 상기 각막 향점은 상기 지형 데이터의 최대 높이의 지점으로 결정될 수 있거나 또는 상기 각막의 최소 두께로서 결정될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 각막 향점은 상기 각막의 최대 표면 곡률의 지점으로서 결정될 수 있다. 상기 각막 정점은, 상기 각막 표면의 곡률의 중심을 통과하는 직선은 상기 각막 표면을 수직으로 가로지르는 교차 지점일 수 있다. 상기 LCR의 라인은 고정 타겟 및 상기 내부 각막 표면의 곡률의 중심을 연결하고 따라서 상기 각막에 법선(normal)이며, 상기 각막의 표면상에서 프루킨예 굴절(Purkinge reflex)로 고려된다. 상기 라인은 상기 각막 향점, 상기 각막 정점 또는 상기 동공 중심을 갖는 LCR 사이에서 정의될 수 있다. 상기 라인은 향점 세그먼트 및 정점 세그먼트를 포함할 수 있다. 상기 향점 세그먼트는 직선일 수 있거나 상기 제1 지점과 각막 향점 사이의 측지선일 수 있다. 상기 정점 세그먼트는 직선일 수 있거나 상기 제1 지점과 상기 각막 정점 사이의 측지선일 수 있다. 대안으로, 상기 제2 지점은 각막 향점과 각막 정점 사이의 중간 지점일 수 있다. 상기 제2 지점으로서 각막 향점과 각막 정점 사이의 임의의 다른 지점을 사용하는 것이 가능할 수 있다.
상기 디바이스는 또한 상기 각막 표면의 지형 데이터를 수신하도록 되어있는 지형 데이터 인터페이스 및 상기 지형 데이터를 측정하도록 되어있는 측정 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 지형 데이터는 상기 평면상에 또는 상기 각막 표면상에 상기 각막 지형을 포함할 수 있다. 상기 지형 데이터는 X 및 Y의 함수, 예를 들어, 함수 H(X,Y)로서 각막 표면의 높이 값들을 포함할 수 있다. 상기 지형 데이터는 등고선(contour line)들 또는 등고선도(contour map)에 의해 표시될 수 있다. 상기 지형 데이터는 상기 각막으로부터, 예를 들어, 상기 스트로마로부터 두께값들을 포함할 수 있다. 상기 지형 데이터는 토모그래피 데이터(tomography data)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 지형 데이터는, 예를 들어, 상기 함수에 의해, 상기 눈의 내부 챔버의 구조를 나타내고 그리고/또는 상기 눈의 내부 챔버의 차원들을 수량화할 수 있다. 상기 지형 데이터 인터페이스는, 진단 디바이스에 연결될 수 있거나 연결가능할 수 있다. 상기 진단 디바이스는 각막경검사(keratoscopy), 슬릿 투사(slit projection) 또는 광 파치메트리(optical pachymetry), 초음파 파치메트리, 샤임플러그 측정(Scheimpflug measurement) 및 웨이브프로트 분석, 광의 저-간섭 반사 측정(optical low coherence reflectometry) 또는 광 간섭 토모그래피 또는 그것들의 조합 중 적어도 하나에 의해 지형을 측정할 수 있다. 상기 각막경 검사는 상기 각막 표면상의 플라시도 링들(Placido rings)을 투사하는 것 및 관찰하는 것을 포함할 수 있다. 통상의 기술자는, 상기 데이터가 다른 적합한 디바이스들에 의해 측정될 수 있음을 인식할 것이다.
상기 제2 결정 유닛은 상기 지형 데이터에 기초하여 상기 제2 지점을 결정할 수 있다. 상기 제2 결정 유닛은 상기 측정 유닛 또는 상기 계산 유닛에 통합될 수 있다. 대안으로, 상기 측정 유닛은 상기 제2 지점의 좌표들을 제공할 수 있고 그리고 상기 제2 결정 유닛에 의한 결정은 상기 좌표들을 수신하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 지점은 상기 동공 중심일 수 있다. 상기 동공은 상기 홍채에 의해 둘러싸인 조리개(aperture)로서 정의될 수 있다. 상기 동공 중심은 상기 홍채에 의해 정의된 경계의 (예를 들어, 투사된) 지리적 중심일 수 있다. 예로서, 상기 동공 중심은 상기 홍채에 의해 정의되는 경계에 맞춰진 원의 중심일 수 있다. 상기 눈안의 지점으로서 입구 동공 중심(entrance pupil center)은, 동공 중심을 정의할 수 있는 상기 각막 표면상의 동공 축에 따라 투사될 수 있다.
상기 디바이스는 또한, 상기 제1 지점을 추적하도록 되어있는 시선 추적기(eye tracker)를 포함할 수 있고, 여기서, 상기 제1 결정 유닛은 상기 시선 추적기에 접속될 수 있거나 포함된다. 상기 제1 결정 유닛은, 상기 시선 추적기에 연결될 수 있거나 연결가능할 수 있는 시선 추적기 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 시선 추적기는 카메라를 포함할 수 있다. 상기 카메라는 상기 눈 또는 상기 각막 쪽으로 향할 수 있다. 상기 카메라는 상기 각막, 상기 홍채 및 상기 동공 중 하나 이상을 캡쳐할 수 있다. 상기 제1 결정 유닛은, 상기 카메라로부터 비디오 신호에 기초하여 상기 눈, 예를 들어, 상기 각막의 움직임을 추적하도록 되어 있을 수 있다. 상기 시선 추적기는 상기 눈의 위치 그리고/또는 배향을 추적할 수 있다. 상기 눈은 실시간으로 추적될 수 있다. 상기 카메라는 상기 눈의 이미지를 제공할 수 있다.
상기 추적은 상기 눈의 구조들, 예를 들어, 상기 홍채, 동공, 혈관들 또는 상기 카메라에 의해 캡쳐되는 임의의 다른 구조에 기초할 수 있다. 상기 추적은 상기 실시간 이미지와 기준 이미지를 비교함으로써 개시될 수 있다. 상기 기준 이미지는 지형 데이터의 측정 동안 얻어질 수 있다. 6개의 자유도들이 추적될 수 있다. 상기 추적은 X, Y 또는 Z-변환(translation), X 또는 Y-회전(X 또는 Y-축에 의한 회전으로도 지칭됨), 및 틸트(tilt) 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 상기 틸트는 또한 안구회선(cyclotorsion) 또는 Z-축에 의한 회전으로도 지칭된다. 상기 안구회선은 전후축(anteroposterior axis) 주변에서의 눈의 회전이다. 상기 X-축은 횡축 또는 내외축(nasal-temporal axis)과 일치할 수 있다. 상기 Y-축은 종축 또는 상하축(superior-inferior axis)과 일치할 수 있다. 상기 Y-축은 또한, 환자가 서있는지 또는 누워있는지에 관계없이 수직축으로 언급된다. 상기 Z-축은 또한, 시상축(sagittal axis), 앞면-말단축(anterior-distal axis) 또는 전후축(anterior-posterior axis)과 일치할 수 있다. 상기 디바이스에 관하여, 상기 Z-축은 상기 각막 절제 레이저의 광축 또는 상기 눈의 광축과 일치할 수 있다.
상기 계산 유닛은 또한, 상기 절제 프로필의 중심이 상기 라인 상에 있음을 고려하여 상기 절제 프로필을 계산하도록 되어 있다. 상기 절제 프로필의 계산은, 상기 절제 프로필의 중심이 상기 라인 상의 일부 지점에 있을 때, 상기 절제 프로필에 의해 커버될 수 있는 상기 각막의 가장 얇은 지점 또는 가장 얇은 부분을 설명할 수 있다. 상기 절제 프로필의 중심이 상기 라인상에 있을 때마다, 상기 절제 프로필의 밖의 상기 각막의 다른 지점들은 상기 절제 프로필의 계산에서 무시될 수 있다. 상기 절제 프로필은 상기 조정 파라미터에 독립적일 수 있다. 상기 절제 프로필은 상기 조정 파라미터의 수신 및 상기 제어 프로그램의 발생 중 적어도 하나 이전에 결정될 수 있다. 상기 독립성은, 상기 라인 상의 모든 잠재적인 중앙 위치들을 고려할 때 커버되는 상기 각막의 가장 얇은 지점 또는 가장 얇은 부분에 적용하여 상기 절제 프로필을 계산함으로써 달성될 수 있다.
상기 각막의 가장 얇은 지점 또는 가장 얇은 부분은 지형 데이터에 포함되거나 지형 데이터로부터 도출될 수 있다. 가장 얇은 지점 또는 가장 얇은 부분은 300㎛의 치수가 될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 상기 각막의 가장 얇은 지점 또는 가장 얇은 부분에 적용되는 상기 절제 프로필을 결정하는 것은, 예를 들어, 상기 각막의 더 넓은 영역에서 불충분한 각막 두께로 인해 제한없이 상기 조정 파라미터를 자유롭게 선택하도록 할 수 있다.
상기 계산 유닛은 상기 지형 데이터에 기초하여 상기 절제 프로필을 계산할 수 있다. 상기 절제 프로필은 X 및 Y의 함수로서 각막 두께의 감소를 가리키거나 각막 두께의 감소에 대응할 수 있다. 상기 감소는, 측정되거나 수신된 이상적인 또는 타겟 각막 데이터와 지형 데이터 사이에서의 차이에 대응할 수 있다. 상기 절제 프로필은 굴절 교정 타겟에 따라 계산될 수 있다. 상기 굴절 교정 타겟은 상기 눈 또는 상기 각막의 굴절 이상을 전적으로 또는 부분적으로 보상하는 것을 목표로할 수 있다. 상기 굴절 이상은 축 근시, 축 원시 및 난시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 계산 유닛은 또한, 상기 지형 데이터에 기초하여 상기 굴절 보정 타겟을 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어 프로그램은 제어 유닛에 의해 여러 X-Y-위치들에서 다수의 절제 단계들을 수행할 수 있다. 각막 절제 레이저에 의해 상기 각막에 순차적으로 적용되는 X-Y-위치들은 이격될 수 있다. 상기 제어 프로그램에 따른 상기 각막 절제 레이저의 2개의 애플리케이션은 최소 완화 시간(minimum relaxation time)에 의해 시간 변위(time-displaced)될 수 있다. 상기 최소 완화 시간은 레이저 유도된 광 브레이크다운의 관점에서 상기 각막의 국부적인 냉각을 가능하게 할 수 있다. 상기 제어 프로그램의 완성을 위해, 상기 각막 절제 레이저는 상기 제어 프로그램에 의해 정의된 절제 단계들의 번호에 대하여 상기 제어 프로그램에서 목록화된 각 X-Y-위치에 적용될 수 있다.
상기 파라미터 인터페이스는 상기 조정 파라미터를 입력하도록 사용자를 프롬프트(prompt)하도록 되어있는 디스플레이를 포함할 수 있다. 상기 사용자는 상기 제3 지점을 선택하거나 이동시킬 수 있다. 상기 선택은 상기 정점, 향점 및 상기 LCR에 의해 치수가 결정되는 상기 라인 또는 상기 평면에 제한될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 조정 파라미터는 수치적으로 그리고/또는 그래픽적으로 입력될 수 있다. 상기 프롬프트는 바(bar) 및 상기 바 상에서 미끄러질 수 있는 파라미터의 지표를 포함할 수 있다.
상기 조정 파라미터는, 디폴트 값으로도 언급될 수 있는, 사용자 입력 없이 미리정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 파라미터 인터페이스는 초기값으로서 상기 조정 파라미터의 값을 미리 정의할 수 있다. 상기 미리정의된 값은, 상기 제1 지점, 예를 들어, 상기 동공 중심으로부터 상기 제2 지점, 예를 들어, 상기 각막 향점으로의 거리의 60%일 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 계산 유닛은 또한, 상기 제3 지점이 상기 눈의 암소시(scotopic) 동공 중심, 명소시(photopic) 동공 중심 및 박명시(mesopic) 동공 중심과 근접하거나 일치하도록 상기 조정 파라미터를 추정하도록 구성될 수 있다.
상기 계산 유닛은 또한, 상기 디스플레이 또는 전용 디스플레이 상에, 상기 제1 지점, 상기 제2 지점, 상기 제3 지점, 상기 라인, 및 상기 절제 프로필을 가리키는 영역 중 적어도 하나와 겹치는 상기 각막 표면의 뷰(view)를 출력하도록 되어 있다. 상기 지형 데이터, 또는 상기 측정 유닛 또는 임의의 다른 진단 디바이스에 의해 제공되는 임의의 다른 데이터는 중첩될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 디스플레이는 스크린이다. 상기 전용 디스플레이는 수술용 현미경의 광 경로에 포함될 수 있다.
상기 계산 유닛은 또한, 상기 제1 지점으로부터 상기 제2 지점을 가리키는 조정 벡터를 계산하도록 구성될 수 있다. 상기 라인은 상기 조정 벡터에 의해 표시될 수 있다. 상기 라인은 추가적으로 상기 제1 지점에 의해 표시될 수 있다.
상기 계산 유닛은 또한, 상기 조정 파라미터에 따라 상기 조정 벡터를 스케일링(scaling)하도록 구성될 수 있다. 상기 제3 지점은 상기 스케일링된 조정 벡터에 의해 표시될 수 있다. 상기 제3 지점은 추가적으로 상기 제1 지점에 의해 표시될 수 있다. 상기 제3 지점은 상기 제1 지점의 좌표들과 상기 스케일링된 조정 벡터의 벡터 합에 의해 표시될 수 있다. 상기 절제 프로필은 상기 스케일링된 조정 벡터에 따른 상기 절제 프로필을 이동시킴으로써 상기 제3 지점의 중심에 위치될 수 있다.
상기 제어 프로그램은 동공 중심 이동 보상(Pupil Center Shift Compensation: PCSC)에 따라 상기 조정 벡터를 이동시킬 수 있다. 상기 계산 유닛은 상기 시선 추적기로부터 상기 PCSC를 수신할 수 있다. 상기 PCSC는, 예를 들어, 동공 반응(pupillary response)으로 인해 상기 동공 중심의 이동을 보상한다. 상기 조정 벡터를 이동시키는 것은 상기 PCSC와 상기 스케일링된 조정 벡터를 벡터적으로 합하는 것을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 계산 유닛은 또한, 상기 PCSC에 따라 상기 절제 프로필을 이동시키도록 구성될 수 있다. 임의의 경우에서, 상기 제어 프로그램은 실시간 상기 이동 보상을 적용할 수 있다.
상기 제어 프로그램은 안구회선 정렬(cyclotorsion alignment: CTA)에 따라 상기 조정 벡터를 회전시킬 수 있다. 상기 CTA는 안구회선에 대응할 수 있고 그리고/또는 상기 시선 추적기에 의해 상기 계산 유닛으로 시그널링될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 계산 유닛은 또한, 상기 CTA에 따른 상기 절제 프로필을 회전시키도록 구성될 수 있다. 임의의 경우에서, 상기 제어 프로그램은 실시간 상기 회전을 적용할 수 있다.
다른 양상에 따라, 각막 절제 레이저를 제어하는 제어 프로그램을 생성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 조정 파라미터를 수신하는 단계와; 각막 표면상에서 제1 지점을 결정하는 단계와; 상기 각막 표면상에서 상기 제1 지점과 서로 상이한 제2 지점을 결정하는 단계와; 상기 조정 파라미터에 따라 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 라인 상에서 제3 지점을 계산하는 단계와; 그리고 절제 프로필을 상기 제3 지점의 중앙에 위치시키는 제어 프로그램을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 또한 상기 제어 프로그램에 따라 상기 각막 절제 레이저를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 양상에 따라, 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은, 상기 컴퓨터 프로그램 제품이 하나 이상의 컴퓨터 디바이스들 상에서 실행될 때, 여기서 기술되는 하나 이상의 상기 방법 양상들의 하나 이상의 단계들을 수행하는 프로그램 코드 부분들을 포함한다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에서 다운로드하여 제공될 수 있다.
하기에서, 본 발명은 도면들에서 도시된 예시적인 실시예들을 참조하여 더 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 횡단면에 평행인 섹션에서 눈의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 2는 각막 절제 레이저를 제어하는 디바이스의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 디바이스와 비교되는 높은 정도의 통합을 갖는 각막 절제 레이저를 제어하는 디바이스의 제2 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 디바이스와 비교되는 여전히 높은 정도의 통합을 갖는 각막 절제 레이저를 제어하는 디바이스의 제3 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 2, 도 3 또는 도 4에 도시된 디바이스와 비교되는 디바이스들 중 임의의 하나에 의해 사용될 수 있는 제1 지점과 제2 지점의 좌표들을 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 5에 도시되는 좌표들에 적용되는 이동 및 회전을 개략적으로 도시한다.
도 7은 도 2, 도 3 또는 도 4에 도시된 디바이스들 중 임의의 것에 포함될 수 있는 파라미터 인터페이스를 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 상기 파라미터 인터페이스의 변형을 개략적으로 도시한다.
도 9 및 도 10은 상기 제2 지점의 예시적인 정의들을 개략적으로 도시한다.
다음의 상세한 설명에서, 설명과 제한하지 않을 목적으로, 본 명세서에서 개시된 기술의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 디바이스 구성들 및 특정 기준 지점들과 같은 특정 세부사항들이 설명된다. 본원의 기술이 특정 세부사항들로부터 벗어나는 다른 실시예들에서 실행될 수 있음이 통상의 기술자에게 명확할 것이다. 하기의 실시예들이 주로 각막 정점 또는 각막 향점 또는 둘 다에 관련하여 서술되지만, 여기에서 기술되는 본원 기술은 또한 상기 기준 지점들 그리고/또는 상기 기준 지점들의 서로 다른 정의들을 사용하여 실행될 수 있다.
통상의 기술자는 또한, 여기에서 기술되는 방법들, 단계들, 기능들 및 컴포넌트들이 개별적인 하드웨어 회로를 사용하여, 그리고 프로그래밍된 마이크로프로세서 또는 범용 컴퓨터와 결합하여 기능하는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다.
도 1은 눈(100)의 광축(102)을 포함하는 횡단면에 평행인 사람의 눈(100)의 개략적인 단면도를 도시한다. 눈(100)은 각막(104)과 함께 전방(anterior chamber)(106), 에지(109)가 동공(110)의 경계를 형성하는 홍채(108), 수정체(112), 중심와(fovea)(114), 광축(optical axis)(102) 및 시축(visual axis)(118)을 도시한다. 광축(102)은 위치(102a)에서 각막(104)의 전면(104a)을 가로지른다. 시축(118)은, 정점(vertex)으로 알려진 위치(118a)에서 각막(104)의 전면을 가로지른다. 향점(apex)(116)은 각막(104)의 가장 높은 지점으로서 정의될 수 있고, 여기서 향점(116)은 광축(102)의 교차점(102a)과 일치하지 않는다. 일반적으로, 각막(104)의 향점(116)은, 시축의 교차점(118a)이 향점(116)과 각막 표면(104a)상의 광축의 교차점(102a) 사이에 존재하도록, 위치(102a)나 정점(118a)의 위치에 위치되지 않는다.
도 2는 측정 섹션(210), 및 각막 절제 레이저(240)를 제어하는 디바이스(220)를 포함하는 셋업(200)을 개략적으로 나타낸다. 디바이스(220)는 파라미터 인터페이스(222), 제1 결정 유닛(226), 제2 결정 유닛(224), 계산 유닛(228) 및 제어 유닛(230)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제2 결정 유닛(224)은 인터페이스를 포함한다. 제어 유닛(230)은 계산 유닛(228)에 통합된다. 측정 섹션(210) 내의 측정 유닛(232)은 제2 결정 유닛(224)에 접속된다. 측정 유닛(232)은 눈(100)의 각막(104)의 각막 표면(104a)의 지형 데이터(topography data)를 측정한다. 측정 유닛(232)은 상기 지형 데이터를 사용하여 향점(116)을 검출하도록 구성되는 검출 유닛(234)을 포함한다. 검출 유닛(234)은 제2 검출 유닛(224)에 대한 각막 표면(104a) 상의 검출된 향점(116)의 좌표들을 제공한다.
디바이스(220)는 또한 적외선 카메라(236)를 추가로 포함한다. 제1 결정 유닛(226) 및 적외선 카메라(236)는 총괄적으로 안구 추적기로 언급된다. 이러한 실시예에서, 제1 결정 유닛(226)은 적외선 카메라(236)에 통합된다. 측정 후, 환자는 화살표(238)로 표시된 것처럼 측정 섹션(210)으로부터 디바이스(220)로 움직인다. 적외선 카메라(236)는 눈(100)의 홍채(108) 및 동공(110)을 캡쳐한다. 카메라에 제공된 실시간 비디오 신호는 제1 결정 유닛(226)에 의해 분석된다. 제1 결정 유닛(226)은, 비디오 신호에 기초하여, 각막(104a)의 투사를 통해 동공 중심(102a)을 검출한다. 제1 결정 유닛(226)은 계산 유닛(228)에 동공 중심(102a)의 좌표들을 제공한다.
계산 유닛(228)은 제1 결정 유닛(226)에 의해 제1 지점으로서 동공 중심(102a)의 좌표들을 제공받는다. 계산 유닛(228)은 또한 제2 결정 유닛(224)에 의해 제2 지점으로서 향점(116)의 좌표들을 제공받는다. 정점(118a)은 또한 제2 지점으로 검출되고 사용될 수 있다. 제1 지점 및 제2 지점 둘 모두의 좌표들은 각막(104)에 상대적이다. 이것은, 좌표 시스템을 정의하는 기준 구조로서 눈(100)의 윤부(limbus)를 사용하여 달성된다. 좌표들의 높은 정확도를 위해, 상기 윤부는, 제1 지점 및 선택적으로 제2 지점을 검출할 때 기준 구조로서 직접 사용된다.
도 2에 도시된 디바이스(200)의 실시예는 절제 레이저(240)를 또한 포함한다. 절제 레이저(240)는 레이저 광원(242) 및 광 수단(244)을 포함한다. 계산 유닛(228)은 제어 프로그램(246)을 계산하고 저장한다. 제어 유닛(230)은 레이저 광원(242) 및 광 수단(244)에 접속된다. 제어 프로그램(246)의 실행은 제어 유닛(230)으로 하여금 레이저 광원(242)에 의한 레이저 펄스들의 발생을 트리거링하도록 한다. 광 수단(242)은 레이저 광 펄스들을 수신하고 가로축으로 검출한다. 상기 검출은 상기 펄스 발생에 동기되어 제어 유닛(230)에 의해 제어된다. 제어 프로그램(246)의 실행시, 절제 레이저(240)는 일련의 레이저 펄스들을 출력하고, 이러한 레이저 펄스들은 절제 프로필(ablation profile)에 따라 복수의 장소들에서 각막(104)과 상호작용한다.
도 3은 각막 절제 레이저를 제어하는 디바이스(220)의 다른 실시예를 도시한다. 도 3에서 도시된 디바이스(220)의 실시예는 도 2를 참조하여 상기에서 서술된 참조 번호들에 의해 표시된 것처럼 대응하고 그리고/또는 교체가능한 컴포넌트들을 갖는다. 도 3에 도시된 디바이스(220)의 실시예는, 도 2에 도시된 검출 유닛(234)의 기능이 제2 검출 유닛(224)에 포함된다는 점에서 도 2의 디바이스(220)와는 다르다. 제2 결정 유닛(224)은 계산 유닛(228)에 통합된다. 측정 유닛(232)은, 지형 데이터 인터페이스(225)(진단 데이터 인터페이스(diagnostic data interface)라고도 언급됨)를 통해 원시 데이터(raw data)로서 지형 데이터(진단 데이터라고도 언급됨)를 제공한다. 검출 기능은 지형 데이터에 기초하여 각막 향점(116) 그리고/또는 각막 정점(118a)을 검출하도록 계산 유닛(228)의 계산상 자원들을 사용한다.
제1 결정 유닛(226)은 또한 계산 유닛(228)에 통합되고, 상기 계산 유닛(228)은 적외선 카메라(236)로부터 실시간 비디오 신호를 수신한다. 간략화된 실시예에 대하여, 제1 결정 유닛(226) 및 제2 결정 유닛(224)은, 계산 유닛(228)의 메모리에 인코딩된 루틴들에 의해 구현된다.
도 4는 측정 및 레이저 절제 모두에 대한 통합된 셋업(400)에서 각막 절제 레이저(240)를 제어하는 디바이스(220)의 제3 실시예를 개략적으로 나타낸다. 셋업(200 또는 300)을 참조하여 서술되는 대응하는 또는 교환가능한 컴포넌트들은 통합된 셋업(400)에서 대응하는 참조 기호들에 의해 표시된다. 도 4에 도시된 디바이스(220)는, 측정 유닛(232)이 디바이스(220)에 통합되는 점에서 도 2에 도시된 디바이스(220)와 다르다. 환자는, 측정에 기초하여 후속 레이저 절제를 위해 측정 섹션(210)으로부터 이동할 필요가 없다. 선택적으로, 도 4에서 도시된 것처럼, 제2 지점에 대한 검출 기능을 제공하는 제2 결정 유닛(224)는 측정 유닛(232)에 통합된다.
제어 프로그램(246)의 생성은 도 5 및 도 6을 참조하여 더 상세하게 서술된다. 도 5는 측정 유닛(232)에 의해 제공되는 지형 데이터(500)를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 예에서, 지형 데이터(500)는 등고선들에 의해 표시된다. 등고선들은 프로필 함수 Z(X,Y)로부터 발생하고, 이는 좌표 Z에 의해 각막 표면(104a)의 "높이(height)"를 나타낸다. 좌표 Z는 광축(102)과 일치할 수 있다. 각막 프로필 Z(X,Y)는 관상면(coronal plane)에서 좌표들 X 및 Y의 함수이다. 더 정확하게는, 좌표들 X 및 Y의 평면은 눈(100)에 관련하여 정의될 수 있다. 예를 들어, 평면은 광학축(102)에 수직일 수 있다. 축소된 실시예에서, 평면은 정적일 수 있다. 예를 들어, 평면은 디바이스(200)에 대하여 정의될 수 있다.
평면 내의 좌표들 X 및 Y는, 평면 또는 Z-축이 눈(100)에 대하여 정의되는지와 상관없이, 항상, 눈(100)에 대하여 정의된다. 예를 들어, 제1 결정 유닛(226)에 의해 제공되는 제1 지점(502)은 좌표들 X 및 Y의 원점을 정의할 수 있다. 안구 추적기의 제1 결정 유닛(226)은 좌표 시스템의 원점을 정의할 뿐만 아니라 방향도 정의한다. 측정 유닛(232)에 의해 제공되는 원시 데이터의 적어도 하나의 세트, 예를 들어, 3개의 세트들의 평균이 계산된다. 상기 평균된 데이터에 기초하여, 지형 데이터(500)가 도출된다. 제2 지점(504)이 지형 데이터(500)에 기초하여 검출된다. 도 5에 도시된 예에서, 제2 지점(504)은 향점(116)이다.
조정 벡터(506)(상관 벡터라고도 언급됨)는 계산 유닛(228)에 의해 계산된다. 조정 벡터(506)는 제1 지점(502)에서 제2 지점(504)으로 가리킨다. 제2 결정 유닛에 의해 제공되는 제2 지점에 응답하여, 제1 지점(502)의 좌표들은 안구 추적기로부터 수신되고, 조정 벡터(506)는 벡터 차로서 계산된다. 데이터 수신 및 계산은, 예를 들어, 3회 반복될 수 있다. 결과로 초래된 벡터들이 일관되면, 후보 벡터들은 조정 벡터(506)를 산출하도록 평균내어진다. 일관성은 후보 벡터들의 분산에 의해 결정된다.
제어 프로그램은, 시선 추적기가 눈의 움직임의 검출할 때 조정 벡터의 계산을 연속적으로 반복한다. 상기 시선 추적기는, "6D-검출(6D-detection)"이라고도 언급되는 6개의 독립적인 자유도(degree of freedom)의 검출에 기초하여 제1 지점(502)으로 동공 중심(102a)의 위치를 제공한다. 6D-검출은 환자의 눈(100)의 움직임 및 머리의 움직임 모두를 확인한다.
제어 프로그램(246)은 연속적으로 계산된 조정 벡터(506)에 기초하여 레이저 절제의 점들을 연속적으로 업데이트한다. 도 6은 제1 지점(502)의 검출 및 조정 벡터(506)의 업데이트를 더 상세하게 도시한다. 유럽 특허 EP 1 985 269 B1에서 서술된 것처럼, 동공(110)의 변화하는 크기는, 레이저 절제의 대상이 되는 각막에 대하여 명확한 동공 중심(102a)의 이동에 관련될 수 있다. 상기 변화는 도 6에 개략적으로 도시된 주간시 동공(photopic pupil)(600) 및 암소시 동공(mesopic pupil)(601)에 의해 표시된다. 검출 유닛(234) 또는 제2 결정 유닛(234)에 포함된 검출 기능은 동공 중심 이동 보상(Pupil Center Shift Compensation: PCSC)(603)에 의해 명확한 동공 중심(602) 및 제1 지점(502) 사이의 편차를 정정한다.
또한, 상기 시선 추적기에 의해 검출되는 6개의 자유도들 중 하나는, 안구회선 정렬(cyclotorsion alignment: CTA)으로도 언급되는 눈의 각방위에서의 변화를 가리킨다. 제어 프로그램(246)은 제1 지점(502)에 대한 좌표 시스템을 회전시킴으로써 CTA를 정정한다. CTA-각
Figure pct00005
만큼의 회전 때문에, 이전의 제2 지점(604) 및 이전의 조정 벡터(606)는, 제2 지점(504) 및 조정 벡터(506)를 산출하는 검출된 CTA에 응답하여 실시간으로 업데이트된다.
도 7은 디바이스(220)의 셋업들(200, 300 및 400)의 각각에서 사용되는 파라미터 인터페이스(222)를 개략적으로 나타낸다. 파라미터 인터페이스(222)는, 사용자, 예를 들어, 의사로 하여금 조정 파라미터를 정의하거나 변경하도록 할 수 있다. 파라미터 인터페이스(222)는 눈(100)의 실시간 이미지(702), 정보 창(704), 수동 파라미터 프롬프트(706) 및 스크롤 바(708)를 포함한다. 스크롤 바(708)는 사용자 입력에 응답하여 바(712)에 따라 이동가능한 슬라이더(710)를 포함한다.
조정 파라미터는 수동 사용자 프롬프트(706)에서 인덱스 값들로서 입력될 수 있다. 대안으로, 바(712) 내의 슬라이더(710)의 위치는 조정 파라미터의 값을 정의할 수 있다. 상기 조정 파라미터는 또한 증가 버튼(714) 또는 감소 버튼(716)을 사용하여 단계적으로 변경될 수 있다.
제1 지점(502)과 제2 지점(504)을 연결하는 직선은 실시간 이미지(702)와 중첩된다. 계산 유닛(228)은 상기 조정 파라미터에 따라 조정 벡터(506)를 스케일링(scaling)한다. 제3 지점(718)은 제1 지점(502)에서 시작하고 스케일링된 조정 벡터(506)를 부가함으로써 상기 라인 상에 정의된다. 즉, 상기 스케일링된 조정 벡터는 제1 지점(502)로부터 제3 지점(718)로 향한다. 최대값, 예를 들어, 12가 수동 사용자 프롬프트(706)에 입력되거나 슬라이더(710)가 바(712)의 오른쪽 끝으로 이동되면, 제3 지점(718)이 제2 지점(504)과 일치하도록 스케일링된 조정 벡터는 조정 벡터와 동일하다. 반면에, 최소값, 예를 들면, 0이 메뉴얼 사용자 프롬프트(706)에 입력되거나 슬라이더(710)가 바(712)의 왼쪽 끝으로 이동되면, 제3 지점(718)이 제1 지점(502)과 일치하도록 조정 벡터(506)의 스케일링에 대한 스케일링 팩터는 0이다.
최소값과 최대값 사이의 임의의 파라미터 값에 대해, 상기 제3 지점은 상기 제1 지점(502)과 제2 지점(504) 사이의 라인 상에 존재한다. 제1 지점(502)과 제2 지점(504) 사이의 라인 상의 제3 지점(718)의 위치는 조정 파라미터와 선형적으로 관련된다. 제1 지점(502)을 P1으로 그리고 제2 지점(504)을 P2로 나타내면, 제3 지점(718)은
Figure pct00006
으로서, 여기서,
Figure pct00007
은 조정 벡터이고,
Figure pct00008
은 스케일링된 조정 벡터이다. 조정 파라이터를 P로, 조정 파라미터의 최소 값을
Figure pct00009
으로 그리고 최대값을
Figure pct00010
로 나타내면, 스케일링 팩터 s는
Figure pct00011
에 따라 계산된다.
Figure pct00012
이고
Figure pct00013
이면, 스케일링 펙터 s는 조정 파라이터임을 알아야 한다. 제3 지점은 라인 상에 존재하고, 거리
Figure pct00014
만큼 제1 지점(502)에서 떨어져 있으며, 여기서,
Figure pct00015
는 라인의 길이, 즉, 제1 지점(502)와 제2 지점(504) 사이의 길이이다. 즉, 제3 지점은 상기 라인 상에 존재하고, 거리
Figure pct00016
만큼 제2 지점(504)에서 떨어져 있다.
개선된 변형에서, 조정 파라미터 p는 상기 라인 상의 제3 지점(718)의 위치와 비선형적으로 관련된다. 조정 파라미터 p에 의존하는 비선형적이고 엄격히 단조적으로 증가하는 제어 함수
Figure pct00017
, 예를 들어, 시각축(124)의 부근에서 각막 절제의 정확한 영역 내의 제3 지점(718)에 더 정확하게 위치시키는 것을 보조할 수 있다. 시각축(124)에 가장 가까운 제3 지점(718) 또는 시각축(124) 상의 제3 지점(718)에 대응하는 조정 파라미터를
Figure pct00018
로 나타내면, 비선형 함수 f(p)는
Figure pct00019
의 부근을 벗어나기 보단
Figure pct00020
의 부근에서 더 느리게 증가할 수 있다. 예로서, 비선형 함수
Figure pct00021
는 시각축(124) 근방의 제3 지점(718)을 미세-조정(fine-tuning)을 가능하게 한다.
조정 파라미터는, 제3 지점(718)이 상기 라인 상에서, 예를 들어, 제1 지점에서 제2 지점(540) 쪽으로 60% 덜 이동되도록, 즉, s = 0.6이 되도록 초기화된다. 조정 파라미터의 초기값은 사용자의 입력 없이 제어 프로그램의 발생을 위해 적용된다.
도 7에서 도시된 파라미터 인터페이스(222)는 각막(104)의 개략적인 단면도를 또한 포함하고, 여기서 곡선(720)은 각막 표면(104a)을 단면으로 나타낸다. 지점들 722, 724 및 728은 제1 지점(502), 제2 지점(504) 및 제3 지점(718)을 각각 나타낸다.
조정 파라미터가 수동 프롬프트(706)에 입력될 때마다, 슬라이더(710), 실시간 이미지(702)에 겹쳐지는 제3 지점(718) 및 지점(728)를 포함하는 개략적인 표현이 업데이트된다. 마찬가지로, 수동 프롬프트(706)에서 도시된 수치값, 겹쳐진 제3 지점(718) 및 개략적인 표현의 지점(728)은 또한 스크롤 바(708)에서 사용자 입력에 응답하여 업데이트된다.
제어 프로그램(246)의 실행시, 명확한 조정 벡터(606)는 CTA-각
Figure pct00022
만큼 회전되고 조정 파라미터를 따라 스케일링된다. PCSC 벡터(603)와 회전되고 스케일링된 조정 벡터(506)의 합은, 명확한 동공 중심(602) 및 PCSC 벡터(603)와 회전되고 스케일링된 조정 벡터의 벡터 합에 기초하거나, 또는 제1 지점(502) 및 회전되고 스케일링된 조정 벡터(506)에 대한 정정 후의 동공 중심에 기초하여 제3 지점(718)이 실시간으로 업데이트되도록 연속적으로 계산된다. 제어 프로그램(246)은, 레이저 절제가 시선 추적기에 의해 검출된 눈의 실시간 움직임을 따르고 그리고 조정 파라미터에 따라 제1 지점과 제2 지점 사이의 라인 상의 제3 지점에 계속 중심에 있도록, 제어 유닛(230)에 의해 절제 레이저(240)를 제어한다. 제3 지점(718)은 따라서 레이저 절제 이전에 파라미터 인터페이스(222)에 의해 설정되고 그리고 상기 제어 프로그램은 레이저 절제를 통해 각막(104)에 관련된 절제 프로필의 중심으로서 제3 지점(718)을 유지한다.
도 8은 원추각막(keratoconus)의 경우가 존재하는 파라미터 인터페이스(222)의 변형을 도시한다. 실시간 이미지(702)의 추가의 세부사항들 및 라인(720)에 따른 단면의 개략적인 표현은 도 8에서 개략적으로 도시된다. 상기 세부 사항들은 도 7에 도시된 파라미터 인터페이스(222)의 대응하는 피처들을 부분적으로 또는 전적으로 대체할 수 있다. 파라미터 인터페이스(222)의 다른 피처들은 예시의 명확함을 위해 도 8에서 생략되었다. 눈(100)의 실시간 이미지(702)는 제1 지점(502)과 2개의 제2 지점 504A 및 504V의 겹침을 포함한다. 제1 지점(502)은 PCSC-정정된 동공 중심(136)에 의해 정의된다. 제2 지점 504A는 향점(116)이고 그리고 제2 지점 504V는 정점(118a)에 의해 정의된다. 상기 라인은 따라서 2개의 세그먼트들: 제1 지점(504)으로부터 제2 지점 504A로의 향점 세그먼트 및 제1 지점(504)으로부터 제2 지점 504V로의 정점 세그먼트를 포함한다. 통상적으로, 상기 라인의 향점 세그먼트 및 정점 세그먼트는, 두 개의 세그먼트들 모두를 포함하는 라인이 기본적으로 직선이 되도록, 기본적으로 평행이다. 하지만, 상기 라인은 평행한 세그먼트들만을 포함하도록 요구되지 않는다. 예를 들어, 상기 라인은 제1 지점(502)에서 킹크(kink)를 가질 수 있다. 도 8에서 개략적으로 도시된 예시적인 상황에서, 제3 지점(718)은 정점 세그먼트 상에 존재한다.
상기 라인에 따라 각막 표면(104a)에 수직인 상기 횡단면의 개략적인 표현이 도 8의 하단에서 도시된다. 개략적인 횡단면은 횡단면 내의 각막 표면(104a)을 나타내는 곡선(720), 제1 지점(502)을 나타내는 지점(722), 제2 지점들 504A 및 504V를 각각 나타내는 지점들 724A 및 724V, 및 제3 지점(718)의 위치를 나타내는 지점(728)을 포함한다.
조정 파라미터는 백분율 값에 의해 수동 프롬프트(706)에서 입력될 수 있다. 백분율 기호에 부착된 추가적인 문자 A 또는 V는 향점 세그먼트 또는 정점 세그먼트를 각각 나타낸다. 따라서, "%A"가 끝에 붙는 백분율 값은 화살표 703A에 의해 표시된 것처럼 제1 지점(502)으로부터 제2 지점(504A) 이동을 표시한다. 마찬가지로, "%V"가 포함된 백분율 값은 제1 지점(502)으로부터 제2 지점(504V)로 향하는 방향(730V)으로 이동된 제3 지점(718)에 대한 조정 파라미터를 정의한다.
계산 유닛(728)은 방향들 730A 및 730V에 대한 대응하는 조정 벡터들(506)을 계산하고 그리고 상기 백분율 값에 따른 상기 문자 "A" 또는 "V"에 의해 표시된 조정 벡터(506)를 스케일링한다. 따라서, 상기 라인 상의 제3 지점(718)은, 상기 제1 지점(502)의 좌표들로 시작되고, 그리고 상기 표시된 스케일링되는 조정 벡터(506)의 길이 및 방향에 부가함으로써 계산된다.
도 9는 각막 표면(104a)에 수직인 확대된 단면도(900)를 개략적으로 나타낸다. 단면도(900)는 동공 중심(102a), 각막 정점(118a) 및 각막 향점(116)의 예시적인 상대적 배열을 도시한다. (2개 이상의 세그먼트들(912, 914)을 포함할 수 있는) 상기 라인(910)는 절제 프로필(압평 프로필(applanation profile)이라고도 언급될 수 있음)의 라인의 정렬을 도시한다. 상기 제2 지점은 향점(116)과 정점(118) 사이의 그리고 선택적으로 상기 각막 표면(104a) 또는 상기 평면, 예를 들어, 상기 좌표 시스템에 의해 정의된 상기 평면에 대한 투사 후의 임의의 점일 수 있다. 예로서, 중심점은 제2 지점으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 중심점은 제1 보조선(920) 및 제2 보조선(922)의 교차점에 의해 정의될 수 있다. 제1 보조선(920)은 향점(116) 및 정점(118a)에 연결된 직선일 수 있다. 제2 보조선(922)은 상기 세그먼트들(912 및 914) 사이의 각의 이등분선이 될 수 있다. 선택적으로, 상기 교차점은 상기 각막 표면(104a) 또는 상기 평면에 투사될 수 있다.
도 10은 제2 지점에 대해 사용될 수 있는 추가 위치들(1010 및 1012)을 개략적으로 나타낸다. 도 9를 참조하여 상기에서 서술되는 제2 지점의 정의에 대한 차이로서, 도 10에 도시된 관계는 3차원이다. 따라서, 각 지점은 공간에서 대응하는 3차원 좌표들에 의해 정의될 수 있다. 향점(116), 정점(118a) 및 상기 LCR에 대응하는 3개의 점들은 평면(1020)을 정의한다. 향점(116), 정점(118a) 및 LCR로 이어지는 상기 평면(1020)의 각 지점은 제2 지점에 대해 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들 및 변형들로부터 더 명확해지는 것처럼, 본 발명의 기술은, 각막이 상기 레이저 절제에 대상이 되는 동안 상기 각막이 안구 운동으로 인해 움직일지라도, 유도된 방식으로 각막 레이저 절제의 중심을 상기 각막에 대해 고정된 라인(fixed line)상으로 이동시키도록 한다. 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점의 자동적인 결정은 레이저 절제에 대한 광 중심 위치의 주관적인 추정을 제거한다. 더욱이, 중심 위치는 조정 파라미터에 의하여 수량화될 수 있거나 또는 심지어 미리정의될 수 있다. 상기 라인이 하나 또는 2개의 세그먼트들을 포함하는 것으로 서술되지만, 본 발명의 기술은 특정 수의 세그먼트들 또는 상기 라인의 세그먼트들을 정의하기 위해 사용되는 특정 수의 제2 지점들로 제한되지 않는다. 상기 라인은 별-모양일 수 있다. 예를 들어, 상기 라인은 3개 이상의 세그먼트들을 포함할 수 있고, 각 세그먼트는 제1 종점으로서 상기 제1 지점을 갖고 그리고 상기 제2 지점들 중 서로 상이한 것을 제2 종점으로서 갖는다.
상기에서, 본 명세서에 기술된 기술들을 구현하는 원리들, 실시예들 및 여러 모드들이 예시적으로 기술되고 있다. 하지만, 본 발명은 특정 원리들, 실시예들 및 상기에서 논의된 모드들로 제한되도록 해석되지 않아야 한다. 오히려, 변형들 및 수정들은 다음의 청구 범위들에 의해 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 수행될 것이 명확해질 것이다.

Claims (16)

  1. 각막 절제 레이저(corneal ablation laser)(240)를 제어하는 디바이스(220)에 있어서,
    - 조정 파라미터(p)를 수신하도록 되어있는 파라미터 인터페이스(222)와;
    - 각막 표면(104a) 상에서 제1 지점(502)을 결정하도록 되어있는 제1 결정 유닛(226)과;
    - 상기 각막 표면(104a) 상에서 상기 제1 지점(502)과 서로 상이한 제2 지점(504)을 결정하도록 되어있는 제2 결정 유닛(224)과;
    - 상기 조정 파라미터(p)에 따라 상기 제1 지점(502)과 상기 제2 지점(504) 사이의 라인(line) 상에서 제3 지점(718)을 결정하고 그리고 제어 프로그램(246)을 생성하도록 되어있는 계산 유닛(228) - 상기 제어 프로그램(246)은 절제 프로필(ablation profile)을 상기 제3 지점(718) 중앙에 위치시키고 - 과; 그리고
    - 상기 제어 프로그램(246)에 따라 상기 각막 절제 레이저(240)를 제어하도록 되어있는 제어 유닛(230)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조정 파라미터(p)는 단일 자유도(a single degree of freedom)를 나타내는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 지점(504)은 향점(apex)(116), 정점(vertex)(118a) 또는 그 사이의 지점(point)인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각막 표면(104a)의 진단 데이터(diagnostic data)(500)를 수신하도록 되어있는 진단 데이터 인터페이스(225)와 상기 진단 데이터(500)를 측정하도록 되어있는 측정 유닛(232) 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 유닛(224)은 상기 진단 데이터(500)에 기초하여 상기 제2 지점(504)을 결정하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 지점(502)은 동공 중심(pupil center)(102a)인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 지점(502)을 추적하도록 되어 있는 시선 추적기(eye tracker)(236)를 더 포함하고, 상기 결정 유닛(226)은 상기 시선 추적기(236)에 접속될 수 있거나 상기 시선 추적기(236)에 포함되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계산 유닛(228)은 또한, 상기 절제 프로필의 중심이 상기 라인 상에 있는 것을 고려하여 상기 절제 프로필을 계산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터 인터페이스(222)는, 상기 조정 파라미터(p)를 입력하도록 사용자에게 프롬프트(prompt)하도록 되어 있는 디스플레이(702)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 계산 유닛(228)은 또한, 디스플레이(702) 또는 전용 디스플레이 상에, 상기 제1 지점(502), 상기 제2 지점(504), 상기 제3 지점(718), 상기 라인, 및 상기 절제 프로필을 가리키는 영역 중 적어도 하나와 겹치는(superimposed) 상기 각막 표면(104a)의 뷰(view)를 출력하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계산 유닛(228)은 또한, 상기 제1 지점(502)으로부터 상기 제2 지점(504)을 가리키는 조정 벡터(506)를 계산하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 계산 유닛(228)은 또한, 상기 조정 파라미터(p)에 따라 상기 조정 벡터(506)를 스케일링(scaling)하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제어 프로그램(246)은 동공 중심 이동 보상(Pupil Center Shift Compensation: PCSC)(603)에 따라 상기 조정 벡터(506)를 이동하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 프로그램(246)은 안구회선 정렬(cyclotorsion alignment: CTA)(
    Figure pct00023
    )에 따라 상기 조정 벡터(506)를 회전시키는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  15. 각막 절제 레이저(240)를 제어하는 제어 프로그램(246)을 생성하는 방법에 있어서,
    - 조정 파라미터(p)를 수신하는 단계와;
    - 각막 표면(104a) 상에서 제1 지점(502)을 결정하는 단계와;
    - 상기 각막 표면(104a) 상에서 상기 제1 지점(502)과 서로 상이한 제2 지점(504)을 결정하는 단계와;
    - 상기 조정 파라미터(p)에 따라 상기 제1 지점(502)과 상기 제2 지점(504) 사이의 라인 상에서 제3 지점(718)을 계산하는 단계와; 그리고
    - 절제 프로필을 상기 제3 지점(718)의 중앙에 위치시키는 제어 프로그램(246)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 프로그램을 생성하는 방법.
  16. 컴퓨터 프로그램 제품이 하나 이상의 컴퓨터 디바이스들 상에서 실행될 때 제15항의 단계들을 수행하는 프로그램 코드 부분들을 포함하는 상기 컴퓨터 프로그램 제품.
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