KR20160078463A - 교차결합술 제어 - Google Patents

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Abstract

교차결합술 제어 시스템, 교차결합술 제어 시스템의 사용, 교차결합술 제어 시스템을 포함하는 레이저 시스템, 교차결합술 제어 방법 및 레이저 처치를 위한 방법이 제공된다. 교차결합술 제어 시스템은 감광제 제공 유닛, 교차결합술을 위해 조직 내로 주입되거나 조직 상에 도포되는 감광제를 활성화시키기에 적합한 파장을 갖는 광을 제공하도록 구성되는 광원, 및 제어 컴퓨터를 포함한다.

Description

교차결합술 제어{CROSSLINKING CONTROL}
본 발명은 일반적으로 조직의 교차결합술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예들은 교차결합술 제어 시스템, 교차결합술 제어 시스템의 사용, 교차결합술 제어 시스템을 포함하는 레이저 시스템, 교차결합술 제어 방법 및 레이저 처치를 위한 방법에 관한 것이다.
안과학에서, 조직, 예를 들어, 각막의 생역학적 및 생화학적 속성들을 변화시키기 위해 감광제 및 전자기 복사를 사용하는 기술은 치료 목적들을 위해 10년 넘게 공지되어 왔다.
인체의 안구는 각공막에 의해 경계를 이룬다. 내부 안압으로 인해, 콜라겐을 함유하는, 각공막은 대략 구 형상을 가진다. 안구 영역 후측에서, 안구는 백색 공막으로 이루어진다. 가시광에 투명한, 각막은 전측 영역에 위치된다.
각공막의 변형들은 비정시(ametropia)를 야기할 수 있다. 예를 들어, 근시의 유형인, 축성 근시는 안구의 각막 및/또는 공막의 길이 방향 팽창에서 기인할 수 있다. 타원 형상의 각막 표면은 난시 또는 다른 고위 수차의 형성을 야기할 수 있으며, 이는 "불규칙적인 각막 곡률"로 지칭된다. 특정한 상황들(예를 들어, 불안정한 조직 또는 너무 얇은 각막의 경우) 하에서, 예를 들어, 엑시머 또는 펨토초 레이저를 사용하여, 비정시를 교정하기 위한 눈의 레이저 처치시 안전한 처치를 보장하기 위해, 처치 전에 눈의 조직을 안정화하는 것이 필요하다.
각막의 다른 결함은 각막 형상의 점진적 그리고 불규칙적인 변화들에 의해 야기될 수 있다. 이는 통상적으로 확장증(ectasia)으로서 공지되어 있다. 이들 확장 변화들은 통상적으로 각막 세선화 및 각막의 전측 및/또는 후측 곡률들의 증가에 의해 표시되고, 보통 고도 근시 및 난시로 이어진다. 확장증의 가장 흔한 형태는 원추 각막이다. 원추 각막, 각막의 병리학적 연화는 각막의 점진적인 세선화 및 콘-형상의 변형으로 이어진다. 팽윤이 증가함에 따라, 각막은 통상적으로 중심 아래에서 보다 세선화된다. 그것은 파열될 수 있고 상흔을 남길 수 있으며, 이는 영구적으로 시력을 감소시킬 수 있다. 이들 병태들에서, 각막 지질은 구조적으로 약화되고 생체 역학적으로 불안정하다.
각막 수술 동안 각막 조직의 광파괴 또는 광박리로 인해 뿐만 아니라 금속 또는 다이아몬드 나이프들에 의한 기계적 절개들을 통해 각막 무결성의 불안정화가 존재할 수 있다.
각막 교차결합술 (또한 보통 각막 교차-결합술, 각막 콜라겐 교차결합술 또는 각막 콜라겐 각막 교차-결합술로서 지칭됨)은 각막에서의 화학적 결합들을 강화하기 위해 그리고 그렇게 함으로써 각막 강성도를 증가시키기 위해 자외선 (UV) 광 또는 블루 스펙트럼에서의 광 및 감광제를 사용하는 기술이다. 강성 효과는 감광제의 UV 복사에 기인한다. UV 복사에 의해, 감광제는 각막 교차결합술을 야기하도록 활성화된다. 각막 교차결합술은 콜라겐 섬유들의 교차-결합을 수반한다.
요컨대, 각막 교차결합술은 각막을 경화시키기 위해, 각막 상에 또는 각막 내에 감광제를 배치한 후 UV 광에 노출시키는 절차로 여겨질 수 있다. 교차결합술은 일반적으로 눈 조직 상에의 또는 눈 조직 내의 적용들에 제한되지는 않는다. 오히려 모든 종류의 조직에 대한 적용들이 가능하며, 이는 본 출원에서 일반적으로 교차결합술로서 지칭될 것이다.
예를 들어, 각막 교차결합술은 이러한 질환의 추가 진행을 방지하기 위해 원추 각막들을 안정화하기 위해 광범위하게 사용되어 왔다.
공지된 기술들에서, 상피가 각막 내로의 리보플라빈 분자들의 확산에 대한 장벽으로 작용함으로써 리보플라빈이 각막을 침투하는 것을 저지하기 때문에, 각막 상피는 각막 내로 감광제의 일례로서 리보플라빈을 주입하기 위해 적어도 부분적으로 제거된다. 보다 최근에, 레이저 디바이스에 의해 각막에 채널들을 생성하여, 생성된 채널들 내에 리보플라빈을 주입하는 것 그리고 적합한 추가적인 UV 광원에 의해 주입된 리보플라빈을 조사하는 것이 제안되어 왔다. 기공에 리보플라빈 UV 조사 동안 일중항 산소기들의 생성은 공유 결합 그리고 3가 교차결합들의 형성에 기초한 콜라겐 섬유들 간 콜라겐 교차결합을 유도한다. UV 조사는 추가적인 UV 광원이 환자에 두어지는 것 또는 환자가 추가적인 UV 광원에 두어지는 것을 필요로 한다.
그러한 공지된 기술들에서, 처치 단계들은 수동으로 수행되고, 따라서, 예를 들어, 소정의 대기 시간이 환자 및 처치 의사(들)에 대해 존재한다. 대기 시간은 환자에 대한 수동 진단, 그 결과로 초래된 시간-지연 및 감광제의 수동 주입 또는 도포 및 이의 강화, 및 다시 UV 광에 의한 시간-지연 굴절성 처치에서 기인한다.
교차결합술을 위해, 예를 들어, 각막 교차결합술을 위해 개선된 기술을 제공하는 것에 대한 요구가 존재한다.
제1 측면에 따라, 교차결합술 제어 시스템이 제공된다. 교차결합술 제어 시스템은: 감광제 제공 유닛, 광원, 및 제어 컴퓨터를 포함한다. 감광제 제공 유닛은 조직 내로의 또는 조직 상에의 감광제의 주입 또는 도포를 위해 감광제를 제공하도록 구성된다. 광원은 교차결합술을 위해 조직 내로 주입되거나 조직 상에 도포되는 감광제를 활성화시키기에 적합한 파장을 갖는 광을 제공하도록 구성된다. 제어 컴퓨터는 감광제의 활성화 및 감광제의 주입 또는 도포 중 적어도 하나의 제어를 위해 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하도록 프로그램된다.
제어 프로그램은 제어 컴퓨터에서 제공되거나 제어 컴퓨터 상에서 실행 가능할 수 있다. 제어 프로그램은 제어 컴퓨터에 의해 실행될 때, 본 출원에서 설명된 바와 같은 제어 동작들을 실행하는 명령들을 포함할 수 있다. 이런 식으로, 제어 컴퓨터는 결정된 하나 이상의 제어 파라미터를 고려함으로써 감광제의 활성화 및 감광제의 주입 또는 도포 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그램될 수 있다.
조직은 눈 조직, 예를 들어, 각막 조직이거나 이를 포함할 수 있다. 이 경우, 교차결합술은 각막 교차결합술로 여겨질 수 있다. 그러나, 조직은 눈 조직에 제한되는 것이 아니라 모든 종류의 조직이거나 이를 포함할 수 있다.
각막 교차결합술을 위해, 감광제는 각막 조직을 안정화하는 임의의 적합한 성분들, 예를 들어, 리보플라빈(비타민 B2), 리질 옥시다제, 트랜스글루타미나아제, 당질 알데히드, 에틸카르보디이미드, 글루타르알데히드, 포름할데히드 또는 이들의 혼합물들 예를 들어, 카르노프스키 용액을 포함할 수 있다. 앞서 언급한 감광제들의 적어도 일부는 또한 눈 조직 같은 각막 조직이 아닌 다른 조직에 대해 사용될 수 있다.
현재 통상적으로 사용되는, 파장 범위 190nm 내지 500nm 내, 예를 들어, 270nm, 366nm 또는 445nm 광이 각막 교차결합술을 위한 감광제를 활성화시키기에 적절하다는 것이 밝혀져 왔다. 예를 들어, 현재 기술들은 감광제로서 리보플라빈을 그리고 광원으로서 자외선 (UV) 광원을 사용한다. 예를 들어, 광원은 각막 교차결합술을 위해 파장 범위 360nm 내지 370nm 내 광을 제공하도록, 즉, 새로운 각막내 단백질 연결들을 완화시키도록 구성될 수 있다. 파장 범위 360nm 내지 370nm에서 리보플라빈으로 소킹(soaking)되는 인체 각막이 최대로 흡수된다. 그러나, 다른 감광제들이 장차 가능할 수 있으며, 이는 앞서 언급한 대표적인 범위(들)와 상이한 파장 범위들에서의 광에 의한 조사(또한 조명으로 명명될 수 있음)에 의해 활성화될 수 있다. 각막 교차결합술에 의해, 각막의 응력이 1.5 이하의 팩터만큼 개선될 수 있다.
감광제의 활성화의 제어를 위한 하나 이상의 제어 파라미터는 광에 의한 감광제의 조사의 지속기간을 명시하는 정보, 감광제를 조사하기 위한 광의 강도를 명시하는 정보, 감광제를 조사하기 위한 광의 파장을 명시하는 정보, 조직에서의 또는 조직 상에의 광의 공간적 분포를 명시하는 정보, 및 조직에서의 또는 조직 상에의 광의 시간적 분포를 명시하는 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
광에 의한 감광제의 조사의 지속기간을 명시하는 정보는 감광제가 얼마나 지속적으로 또는 반복적으로 조사되어야 할지에 대해 명시하는 정보이거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조사의 지속기간은 하나 이상의 시간 기간이거나 이를 포함할 수 있다. 조직에서의 또는 조직 상에의 광의 공간적 분포를 명시하는 정보는 광에 의해 조사되어야 할 하나 이상의 위치를 명시하는 정보이거나 이를 포함할 수 있다. 감광제를 조사하기 위한 광의 강도를 명시하는 정보는 조직 상의 또는 조직에서의 각 하나 이상의 위치에서의 광의 하나 이상의 강도 프로파일에 대한 정보이거나 이를 포함할 수 있다. 강도 프로파일들은 조사될 각 위치(들)에서 광의 평균 전력에 의해 지정될 수 있다. 예를 들어, 다수의 위치가 광의 공간적 분포를 위해 지정되면, 강도를 명시하는 정보는 다수의 위치의 적어도 서브세트에서 실현될 상이한 강도들을 명시할 수 있다. 감광제를 조사하기 위한 광의 강도를 명시하는 정보는 조직에 적용될 최대 선량에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 눈의 각막인 조직의 경우, 5 J/cm2의 최대 선량 (에너지)이 각막에 적용될 수 있다. 조직에서의 또는 조직 상에의 광의 시간적 분포를 명시하는 정보는 광에 의한 감광제의 그 다음 조사 간 간격에 대한 정보이거나 이를 포함할 수 있다. 원하는 시간적 분포가 광에 의해 순차적으로 조직의 부분들을 조명함으로써 실현될 수 있다.
제한이 아닌 예시를 위한 제어 파라미터들의 일부에 대한 일부 대표적인 값들을 단지 제공하기 위해, 조사를 위한 광의 평균 전력은 (광의 강도에 대한 예로서) 3mW/cm2 내지 100mW/cm2의 범위 이상, 예를 들어, 3-10; 10-30; 30-50; 50-80; 80-100mW/cm2의 범위 내일 수 있다. 광의 파장은 파장 범위 360nm 내지 370nm 내에 놓일 수 있다. 조사의 지속기간은 30분이고 매 2분 마다 감광제를 추가로 도포 또는 주입할 수 있다. 리보플라빈의 경우, 360nm 내지 370nm 파장을 갖는 광의 조도 하 리보플라빈의 루미플라빈 및 루미크롬으로의 변환으로 인해 추가적인 도포 또는 주입이 필요할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 감광제의 주입 또는 도포의 제어를 위한 하나 이상의 제어 파라미터는 조직 내로 또는 조직 상에 주입되거나 도포될 감광제의 양을 명시하는 정보, 감광제의 주입 또는 도포를 위한 조직에서의 또는 조직 상에의 하나 이상의 위치를 명시하는 정보, 및 감광제의 주입 또는 도포를 위한 하나 이상의 시점 또는 시간 기간을 명시하는 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
조직 내로 또는 조직 상에 주입되거나 도포될 감광제의 양을 명시하는 정보는 하나 이상의 시간 기간동안 적용될 하나 이상의 투여량을 명시하는 정보이거나 이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 시간 기간은 또한 하나 이상의 제어 파라미터에 의해 지정될 수 있다. 감광제의 주입 또는 도포를 위한 조직에서의 또는 조직 상에의 하나 이상의 위치를 명시하는 정보는 감광제의 동일하거나 상이한 양이 도포되거나 주입될 수 있는 조직에서의 또는 조직 상에의 하나 이상의 위치를 명시할 수 있다.
각막 교차결합술의 경우, 감광제는 다수의 상이한 방식으로 각막 조직 내로 주입되거나 각막 조직 상에 도포될 수 있다.
예를 들어, 상피가 감광제의 분자들에 대해 장벽으로 작용할 수 있기 때문에 상피 연삭이 수행될 수 있다.
다른 예로서, 적어도 하나의 절개부가 그 내용이 본 출원에 참조로 원용되는, 본 출원인의 US 13/473,004에 설명된 바와 같은 각막 내로의 또는 각막 상에의 감광제의 주입 또는 도포를 위해 각막에 생성될 수 있다. 완전성을 위해, 그러한 적어도 하나의 절개부를 생성하는 것의 일부 측면들이 간단하게 요약된다. 적어도 하나의 절개부는 적어도 하나의 절단부 및/또는 적어도 하나의 채널 절개부일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 채널 절개부는 각막 내로의 감광제의 주입을 위해 생성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 채널 절개는 감광제의 주입을 위한 하나 이상의 채널을 형성할 수 있다. 적어도 하나의 절단부는 각막 상에의 감광제의 도포를 위해 생성될 수 있다. 적어도 하나의 절개부는 레이저 복사를 제공하도록 구성되는 레이저원에 의해 생성될 수 있다. 레이저원들의 예들은 아토초 레이저, 펨토초 레이저, 나노초 레이저, 또는 피코초 레이저를 포함한다. 그러한 레이저원들, 예를 들어, 펨토초 레이저는 레이저 광의 에너지에 의한 조직의 광파괴에 의해 눈의 조직을 절단하고, 이는 레이저 유발 광 브레이크스루(LIOB; laser inducted optical breakthrough)를 생성하며, 이는 공동화 기포들을 발생시킨다. 라식 수술에서, 레이저 시스템은 지질에서의 플랩 또는 캡을 절단한다. 플랩/캡은 각막을 재성형하기 위해 예를 들어, 엑시머 레이저를 사용하여 노출된 지질을 제거하기 위해 들어올려지거나 제거된다. 피코초, 나노초, 펨토초 및 아토초 범위의 펄스 길이들을 갖는 펄스 레이저들은 적어도 하나의 절개부, 예를 들어, 적어도 하나의 절단부 및/또는 적어도 하나의 채널 절개부를 생성하기에 적합하다. 레이저원은 300-1900 나노미터 (nm)의 파장 범위, 예를 들어, 300-650, 650-1050, 1050-1250, 또는 1100-1900 nm의 범위에서의 파장의 레이저 복사를 제공할 수 있다.
레이저 복사의 포커스들은 적어도 하나의 절개부, 예를 들어, 적어도 하나의 절단부 및/또는 채널 절개부를 생성하기 위해 조직에 LIOB들을 생성하기 위해 직선 또는 곡선을 따라 이동할 수 있다. 적어도 하나의 절개부는 한편으로, 서로 별개의 인접한 LIOB의 분리(또는 기포들 간 "이격")가 구조 및 조직의 안정을 가능한 거의 손상시키지 않을 수 있도록 생성될 수 있다. 다른 한편으로는, 적어도 하나의 채널 절개부가 생성되는 경우, 적어도 하나의 채널 절개부를 형성하는 LIOB들 간 분리는 용액의 형태로 적어도 하나의 채널 절개부 내로 주입되는, 감광제가 원하는 방식으로 적어도 하나의 채널 절개부를 통해 조직 내로, 즉, LIOB에서 LIOB로 침투하도록 작을 수 있다. 따라서 인접 LIOB들 간 영역들에서, 감광제는 확산에 의해 침투된다. 특정한 실시예들의 의미에서 용어 "채널" 또는 "채널 절개부"는 반드시 조직에 완전히 자유로운 연속적인 공동으로 생각될 필요는 없으나, 다른 한편으로 완전히 연속적인 채널들 또는 채널 절개부들이 또한 특정한 실시예들에서 예상될 수 있다는 결론에 이른다. 본 출원에서 사용될 때 용어 "채널" 또는 "채널 절개부"는 특정한 실시예들에서 라식에서와 같은 플랩/캡을 생성하기 위한 절개 영역을 의미하지 않는다. 용어 "절단부"는 다른 한편으로, 플랩/캡으로서 이해될 수 있으며, 이는 그 후 교차결합술, 예를 들어, 각막 교차결합술에 의해 경화될 수 있다.
요약하면, 예를 들어, 적어도 하나의 절단부 및/또는 적어도 하나의 채널 절개부를 포함하는, 적어도 하나의 절개부가 레이저원에 의해 제공되는 레이저 복사에 의해 각막을 절개함으로써 생성될 수 있다. 그 후, 감광제가 적어도 하나의 채널 절개부 내로 주입되고/되거나 적어도 하나의 절단부 상에 도포될 수 있다. 그 후 주입되고/되거나 도포된 감광제는 광에 의해 감광제를 조사함으로써 활성화될 수 있다.
제1 측면에 따른 교차결합술 제어 시스템의 제1 측면에서, 제어 컴퓨터는 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 감광제의 주입 또는 도포를 위해 감광제를 제공하기 위한 감광제 제공 유닛을 제어하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터는 조직 내로 또는 조직 상에 주입되거나 도포될 감광제의 양을 명시하는 정보, 감광제의 주입 또는 도포를 위한 조직에서의 또는 조직 상에의 하나 이상의 위치를 명시하는 정보, 및 감광제의 주입 또는 도포를 위한 하나 이상의 시점 또는 시간 기간을 명시하는 정보 중 적어도 하나에 따라 감광제를 제공하도록 감광제 제공 유닛에 지시하도록 구성될 수 있다.
감광제를 전달하기 위해, 감광제 제공 유닛은 결정된 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 조직 내로 또는 조직 상에 감광제를 가이드하도록 구성되는 가이딩 디바이스를 더 포함할 수 있다.
교차결합술 제어 시스템의 제1 실시예와 조합될 수 있거나 그와 독립적으로 구현될 수 있는, 제1 측면에 따른 교차결합술 제어 시스템의 제2 실시예에서, 제어 컴퓨터는 결정된 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 감광제를 활성화시키도록 광원을 제어하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터는 광에 의한 감광제의 조사의 지속기간을 명시하는 정보, 감광제를 조사하기 위한 광의 강도를 명시하는 정보, 감광제를 조사하기 위한 광의 파장을 명시하는 정보, 조직에서의 또는 조직 상에의 광의 공간적 분포를 명시하는 정보 및 조직에서의 또는 조직 상에의 광의 시간적 분포를 명시하는 정보 중 적어도 하나에 따라 광을 제공하도록 광원에 지시하도록 구성될 수 있다.
앞에서 언급된 바와 같이, 광원은 UV 광원을 포함할 수 있거나 이로서 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 광원은 하나 이상의 UV 발광 다이오드 (LED), 하나 이상의 유리 섬유 및 하나 이상의 광 도파관 중 적어도 하나를 포함할 수 있거나 그로서 구성될 수 있다. 복수의 UV LED, 유리 섬유 또는 광 도파관이 광원으로서 제공될 수 있다는 것이 가능하다. 복수의 UV LED, 유리 섬유 또는 광 도파관의 각각이 제어 컴퓨터의 명령들에 따라 교번하여 광을 전달하거나 전달하지 않도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제어 컴퓨터는 광을 제공하기 위해 복수의 UV LED, 유리 섬유 또는 광 도파관 중 하나 이상을 선택할 수 있다. UV LED들, 유리 섬유들 또는 광 도파관들 중 하나 이상을 선택함으로써, 조직의 하나 이상의 부분적 영역이 광에 의해 조사될 수 있다. 이런 식으로, 교차결합술은 선택적으로 제어될 수 있다. 선택을 교번하여 변경함으로써, 조직 상에의 광 입사의 강도가 변경될 수 있다.
교차결합술 제어 시스템의 제1 및 제2 실시예들 중 임의의 실시예와 조합될 수 있거나 그와 독립적으로 구현될 수 있는, 제1 측면에 따른 교차결합술 제어 시스템의 제3 실시예에서, 제어 시스템은 광 조절 장치를 더 포함할 수 있다. 제어 컴퓨터는 결정된 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 광원에 의해 제공되는 광을 조절하기 위한 광 조절 장치를 제어하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터는 광에 의한 감광제의 조사의 지속기간을 명시하는 정보, 감광제를 조사하기 위한 광의 강도를 명시하는 정보, 감광제를 조사하기 위한 광의 파장을 명시하는 정보, 조직에서의 또는 조직 상에의 광의 공간적 분포를 명시하는 정보 및 조직에서의 또는 조직 상에의 광의 시간적 분포를 명시하는 정보 중 적어도 하나에 따라 광원에 의해 제공되는 광을 조절하거나 변경하도록 광 조절 장치에 지시하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제어 컴퓨터는 광에 의해 조직의 단지 하나 이상의 부분적 영역을 조사하도록 광 조절 유닛에 지시할 수 있다. 광 조절 장치는 제어 컴퓨터에 의해 적절하게 제어될 수 있는 다이어프램, 빔 변별자 및 디지털 마이크로미러 디바이스 (DMD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있거나 그로서 구성될 수 있다. 광학에서, 다이어프램은 그것의 중심에 개구 (애퍼처)를 갖는 얇은 불투명한 구조로 여겨질 수 있다. 다이어프램의 역할은 애퍼처를 통과하는 광을 제외하고는, 광의 통과를 막는 것이다. 따라서 그것은 또한 스톱 (또는 애퍼처 스톱)으로 지칭된다. 다이어프램에 의해 광을 선택적으로 막음으로써, 예를 들어, 광의 강도가 조절될 수 있다. 유사하게, 빔 변별자는 예를 들어, 광 강도를 조절하기 위해 사용될 수 있다. DMD는 광 반도체로 여겨질 수 있다. DMD 칩은 그의 표면 상에 직사각형 어레이로 배열되는 수백 또는 수천 개의 현미경 미러를 가질 수 있다. 미러들은 온 또는 오프 상태를 위해, 개별적으로 회전될 수 있다. 온 상태에서, 광원으로부터의 광이 조직 상에 조사되기 위해 렌즈 내로 반사된다. 오프 상태에서, 광은 예를 들어, 빔 덤프(beam dump) 내로, 조직을 조사하지 않는 다른 곳에 지향된다. 이런 식으로, 광의 원하는 공간적 분포가 실현될 수 있다.
제어 컴퓨터는 하나 이상의 제어 파라미터 중 적어도 하나를 반복적으로 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 제어 파라미터 중 적어도 하나는 레이저 처치 전 및/또는 레이저 처치 동안 및/또는 레이저 처치 후 결정될 수 있다. 하나 이상의 제어 파라미터 중 적어도 하나가 레이저 처치 동안 반복적으로, 예를 들어, 지속적으로 결정된다는 것이 또한 가능하다.
교차결합술 제어 시스템은 감광제의 도포 또는 주입 전, 그동안 및/또는 그 후 조직에 대한 정보를 획득하도록 구성되는 획득 장치를 더 포함할 수 있다. 획득 장치는 오큐라이저(Oculyzer)TM, 알레그로 애널라이저(Allegro analyzer)TM, 알레그로 토포라이저(Allegro Topolyzer)TM, 광 바이오미터(Optical Biometer), 광 간섭성 단층 촬영 디바이스(OCT; Optical Coherence Tomography device), 광 저 간섭성 반사계 (OCLR), 슬릿 램프(slit lamp) 및 아이 트랙커(eye tracker) 중 적어도 하나를 포함할 수 있거나 그로서 구성될 수 있다.
조직에 대해 획득된 정보는 조직의 두께에 대한 정보 및 조직의 안정성에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 컴퓨터는 조직에 대해 획득된 정보에 기초하여, 교차결합술이 요구되는지 여부를 결정하도록 프로그램될 수 있다. 제어 컴퓨터는 교차결합술이 요구된다고 결정되면, 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하도록 프로그램될 수 있다.
오큐라이저TM는 샤임플러그(Scheimpflug) 기술에 기초하여, 완전한 전안부의 비-접촉 측정 및 분석을 제공하는 것일 수 있다. 측정들은 각막의 전측 표면으로부터 렌즈의 뒤까지 수행될 수 있다. 알레그로 애널라이저TM는 눈의 완전한 시력을 측정하도록 그리고 개별적인 파면 수차를 계산하도록 구성될 수 있다. 알레그로 토폴라이저TM는 비-접촉 토포그래피, 각막 곡률 측정, 및 동공 측정을 제공하도록 구성될 수 있다. 광 바이오미터는 축방향 눈 치수들 및 전안부 측정치들을 캡처하도록 구성될 수 있다. 측정치들은 축방향 길이, 중심 각막 두께, 전방(anterior chamber) 깊이, 중심 렌즈 두께, 및 망막 두께를 포함할 수 있다. 추가적으로, 광 바이오미터는 각막 곡률 측정, 각막 직경 거리, 및 동공 측정에 관한 정보를 제공할 수 있다. 슬릿 램프는 눈 내로 얇은 시트의 광을 비추기 위해 포커싱될 수 있는 고-강도 광원을 포함하는 도구로 여겨질 수 있다. 그것은 생체 현미경과 함께 사용될 수 있다. 슬릿 램프는 눈꺼풀, 공막, 결막, 홍채, 자연 수정체, 및 각막을 포함하는, 인체 눈의 전안부, 또는 전면 구조체들 및 후안부의 검사를 가능하게 할 수 있다. 양안의 슬릿 램프 검사는 상세하게는, 다양한 눈 병태에 대해 이루어질 해부학적 진단들을 가능하게 하는 눈 구조체들의 입체적인 확대 뷰를 제공할 수 있다. 아이 트랙커는 눈 움직임들을 추적하도록 구성될 수 있다.
제어 컴퓨터는 교차결합술이 각 조직에 대해 요구되는지를 결정하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터는 조직에 대한 정보를 기초로 교차결합술의 결과를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터는 조직에 대한 정보를 기초로, 각막 상에의 또는 각막 내로의 감광제의 (추가) 도포 또는 주입 및/또는 광에 의한 감광제의 (추가) 조사가 필요한지를 결정할 수 있다. 제어 컴퓨터에 의해 (추가) 교차결합술이 요구된다고 결정되면, 제어 컴퓨터는 하나 이상의 제어 파라미터를 (한번 더) 결정할 수 있다.
교차결합술 제어 시스템은 결정된 하나 이상의 제어 파라미터를 출력하기 위한 출력 유닛을 더 포함할 수 있다. 출력은 이런 식으로 처치 의사에 의해 고려될 수 있다. 처치 의사가 출력 유닛에 의해 출력된 바와 같은 (권장) 제어 파라미터들(들)에 동의하면, 그/그녀는 출력을 승인할 수 있고 제어 컴퓨터는 제어를 위해 승인된 제어 파라미터(들)를 사용한다. 처치 의사는 또한 출력된 (권장) 파라미터(들) 중 하나 이상을 변경할 수 있고 제어 컴퓨터는 제어를 위해 제어 파라미터들의 변경된 세트를 사용할 수 있다.
교차결합술 제어 시스템은 컴퓨터 네트워크 또는 서버로부터 데이터를 검색하고/하거나 이에 데이터를 저장하기 위해 컴퓨터 네트워크 또는 서버에 연결 가능할 수 있다.
제2 측면에 따라, 조직에서의 교차결합술의 제어를 위해 본 출원에 설명된 바와 같은 교차결합술 제어 시스템의 사용이 제공된다.
제3 측면에 따라, 레이저 시스템이 제공된다. 레이저 시스템은: 본 출원에 설명된 바와 같은 교차결합술 제어 시스템 및 레이저 복사에 의해 조직을 조사하도록 구성되는 레이저 장치를 포함한다.
제4 측면에 따라, 교차결합술 제어 방법이 제공된다. 교차결합술 제어 방법은: 조직 내로의 또는 조직 상에의 감광제의 주입 또는 도포를 위해 감광제를 제공하는 단계; 교차결합술을 위해 조직 내로 주입되거나 조직 상에 도포되는 감광제를 활성화시키기에 적합한 파장을 갖는 광을 제공하는 단계; 및 감광제의 활성화 및 감광제의 주입 또는 도포 중 적어도 하나의 제어를 위해 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
교차결합술 제어 방법은: 결정된 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 조직 내로 또는 조직 상에 감광제를 주입하거나 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 교차결합술 제어 방법은: 결정된 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 광에 의해 조직 내로 또는 조직 상에 주입되는 감광제를 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제5 측면에 따라, 레이저 처치를 위한 방법이 제공된다. 레이저 처치를 위한 방법은: 레이저 복사를 제공하는 단계; 레이저 처치를 수행하기 위해 레이저 복사에 의해 조직을 조사하는 단계; 및 레이저 처치 전, 그동안 및/또는 그 후 본 출원에서 설명된 바와 같은, 교차결합술 제어 방법을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 이제 다음 첨부 도면들을 참조하여 보다 상세하게 예로서 설명될 것이다:
도 1은 제1 실시예에 따른 교차결합술 제어 시스템을 포함하는 레이저 시스템의 예를 개략적으로 도시한다;
도 2는 도 1의 교차결합술 제어 시스템에 의해 권장되는 제어 파라미터들을 개략적으로 도시한다;
도 3은 도 1의 제1 실시예에 따른 교차결합술 제어 시스템에 의한 조사를 개략적으로 도시한다;
도 4는 파장에 따른 인체 각막의 흡수 특성들을 개략적으로 도시한다;
도 5는 광 조절 장치에 대한 두가지 예를 개략적으로 도시한다;
도 6은 제2 실시예에 따른 교차결합술 제어 시스템을 포함하는 레이저 시스템의 예를 개략적으로 도시한다;
도 7a 및 도 7b는 도 6의 교차결합술 제어 시스템에서 사용되는 광 조절 장치의 개념을 개략적으로 도시한다;
도 8은 레이저 처치를 위한 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한다; 그리고
도 9a 및 도 9b는 각막 교차결합술을 실시한 그리고 각막 교차결합술을 실시하지 않은 인체 각막의 응력을 개략적으로 도시한다.
이제 도면들을 참조하면, 개시된 시스템들 및 방법들의 예시적인 실시예들이 상세하게 제시된다. 다음 설명은 배타적이도록 의도되지 않거나 그 외 첨부한 청구항들을 도면들에 제시되고 본원에 개시된 특정한 실시예들로 제한 또는 한정하도록 의도하지 않는다. 도면들이 가능한 실시예들을 나타낼지라도, 도면들은 반드시 일정한 축적을 나타낼 필요는 없고, 특정한 피처들은 실시예들을 더 양호하게 도시하기 위해 간략화, 확대, 제거, 또는 부분적으로 구획될 수 있다. 또한, 특정한 도면들은 개략적인 형태일 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 교차결합술 제어 시스템을 포함하는 레이저 시스템(100)의 예를 도시한다. 교차결합술 제어 시스템은 제한이 아닌 설명을 위해 본 예에서, 리보플라빈이 예로서 감광제로 사용되기 때문에 이하에서 리보플라빈 투여 유닛(10)으로 지칭될 감광제 제공 유닛(10)을 포함하고 감광제 제공 유닛(10)은 감광제를 제공하도록 구성될 뿐만 아니라 감광제를 투여하도록도 구성된다. 레이저 시스템(100)은 가이딩 디바이스(12)를 더 포함한다. 가이딩 디바이스(12)는 리보플라빈 투여 유닛(10)의 부분일 수 있거나 별개 유닛일 수 있다. 가이딩 디바이스(12)는 아래에서 보다 상세하게 설명될 바와 같이 의도된 위치들로 리보플라빈 투여 유닛(10)에 의해 제공되는 리보플라빈을 가이드하도록 구성된다. 또한, 교차결합술 제어 시스템은 광원(20)을 포함한다. 본 예에서, 광원은 예로서, UV 스펙트럼에서의 광(24)을 제공하도록 구성되는 UV 광원(22)을 포함하며, 이는 때때로 이하에서 또한 UV 광(24)으로서 지칭된다. 또한, 예로서, 광원(20)은 획득 장치의 부분의 예로서 고-강도 광(28)을 제공하는 슬릿 램프(26)를 포함한다. 그러나, 광원(20)이 임의의 획득 장치를 포함하지 않거나 슬릿 램프(26)와 상이한 획득 장치에서의 구성요소들을 포함한다는 것, 즉, 슬릿 램프(26)가 단지 선택적이라는 것이 동등하게 가능하다. 예를 들어, 광원(20)은 단지 UV 램프(22)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬릿 램프(26)를 포함하는 획득 장치가 광원(20)의 부분으로서가 아닌 어딘가 다른 곳에 배열된다는 것이 또한 가능하다.
슬릿 램프(26)는 환자의 눈(60)의 전안부, 또는 전면 구조체들 및 후안부의 검사를 가능하게 하기 위해 고-강도 광(28)을 제공한다.
더 나아가, 본 예에서, 교차결합술 제어 시스템은 제어 컴퓨터(30)를 포함한다. 도 1에 제시된 예에서, 제어 컴퓨터(30)는 개별 제어 유닛들, 즉 리보플라빈 제어 유닛(32), 램프 제어 유닛(34) 및 레이저 제어 유닛(36)을 포함한다. 리보플라빈 제어 유닛(32)은 리보플라빈 투여 유닛(10) 및/또는 가이딩 디바이스(12)를 제어하도록 구성된다. 램프 제어 유닛(34)은 광원(20)을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 램프 제어 유닛(24)은 UV 광원(22) 및 슬릿 램프(26)를 서로 독립적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 레이저 제어 유닛(36)은 엑시머 레이저 복사 또는 초단파-펄스 레이저 복사를 제공하는 레이저원(50)을 제어하도록 구성된다. 초단파는 나노초, 피코초 또는 펨토초 또는 아토초 범위 내 펄스 지속기간을 명시하는 것으로 여겨질 수 있다. 도 1에 제시된 예와 달리, 리보플라빈 제어 유닛(32), 램프 제어 유닛(34) 및 레이저 제어 유닛(36)은 또한 개별 제어 유닛들이기 보다 하나의 단일 제어 유닛으로서 제어 컴퓨터(30)에 포함될 수 있다. 유사하게, 제어 컴퓨터는 단지 리보플라빈 제어 유닛(32) 및 램프 제어 유닛(34) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이 경우, 레이저 제어 유닛(36)은 레이저 시스템(100)에서의 제어 컴퓨터(30)과 독립적으로 배열될 수 있다. 추가적인 카메라 시스템에 의해 획득되는 정보는 레이저 시스템(100)의 구성요소들 중 하나 이상을 제어하기 위해 제어 컴퓨터에서 고려될 수 있다.
UV 광원(22) 및 레이저원(50)이 상이한 특성들을 갖는 복사를 제공하기 위한 개별 유닛들로서 제시되지만, 적절한 복사를 제공하도록 구성되는, 단지 하나의 복사원이 제공된다는 것이 또한 가능하다. 그 후 복사는 그것이 조직에, 조직 내로의 또는 조직 상에의 감광제의 주입 또는 도포를 위한 적어도 하나의 절개부를 생성하는 것, 및 각막 교차결합술을 위해 감광제를 활성화시키는 것 양자에 적합하도록 제어될 수 있다. 앞에서의 내용은 본 출원에 의해 참조로 원용되는, 본 출원인의 미공개 출원 PCT/EP2013/051574에 설명된다.
아래에서 보다 상세하게 설명될 바와 같이, 제어 컴퓨터(30)의 정확한 실현과 관계없이, 리보플라빈 제어 유닛(32)은 리보플라빈 투여 유닛(10) 및 가이딩 디바이스(12) 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되고, 램프 제어 유닛(34)은 광원(20)을 제어하도록 구성되며, 레이저 제어 유닛(36)은 레이저원(50), 예를 들어, 엑시머 또는 펨토초 레이저를 제어하도록 구성된다.
도 1에서의 예에 의해 더 제시되는 바와 같이, 제어 컴퓨터(30)는 본 출원에서 웨이브넷(WaveNet)TM(40)으로 지칭되는, 개별 컴퓨터 네트워크에 연결된다. 연결은 무선 또는 유선 데이터 연결일 수 있다. 후자가 예로서 도 1에 제시된다. 웨이브넷TM은 환자 데이터뿐만 아니라 처치 및 진단 파라미터들에의 액세스를 제공한다. 예를 들어, 인터페이스는 요청시 업무-특정 전자 의료 기록들에의 액세스를 가능하게 하기 위해 제공된다. 웨이브넷TM 네트워크에 (재)연결한 후, 처치 파라미터들은 레이저 시스템(100)으로 그리고 그로부터 전달될 수 있다. 더 나아가, 도 1에 제시된 바와 같이, 처치될 환자(60)는 레이저 시스템(100)의 긴 의자 겸용 침대 또는 환자 침대(70) 상에 배열된다.
제어 컴퓨터(30)는 교차결합술 제어 시스템 및/또는 레이저 시스템(100)의 구성요소들 중 하나 이상의 제어를 위해 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하도록 구성된다. 도 1에 대하여, 제어 컴퓨터(30)는, 예로서, 리보플라빈 투여 유닛(10)을 제어하도록(리보플라빈 제어 유닛(32)에 의해), 가이딩 디바이스(12)를 제어하도록, 광원(20)을 제어하도록(램프 제어 유닛(34)에 의해), 그리고 레이저원(50)을 제어하도록(레이저 제어 유닛(36)에 의해) 구성된다. 제어 컴퓨터(30)는 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하기 위해, 슬릿 램프(26)에 의해 조명되고 추가 구성요소들, 예를 들어, 카메라 시스템에 의해 획득되는 환자의 눈에 대한 정보를 고려할 수 있다.
눈의 진행중인 레이저 수술적 처치에 대하여 일부 대표적인 제어 파라미터가 도 2에 도시된다. 제한이 아닌 예시를 위해 도 2의 제어 파라미터들이 레이저 수술적 처치의 일례로서 각막 찰과상에 대한 처치를 기준으로 결정된다. 각막 찰과상은 눈의 각막의 표면 상피층의 손실을 수반하는 의료적 병태이다.
도 2에 제시된 바와 같이, 제어 컴퓨터(30)는 사용될 감광제를 결정하도록 구성된다. 이 목적을 위해, 제어 컴퓨터(30)는 각막의 수술-전 두께에 대한 정보를 획득하도록 획득 장치에 지시할 수 있다. 각막의 수술-전 두께가 400㎛ 미만이면, 제어 컴퓨터(30)는 저삼투압성(hypoosmolarity) 리보플라빈을 권장할 수 있다. 그러나, 각막의 수술-전 두께가 400㎛ 초과이면, 제어 컴퓨터(30)는 등삼투압성(isoosmolar) 리보플라빈을 권장할 수 있다.
또한, 도 2의 예에서, 제어 컴퓨터(30)는 각막 내로 주입되거나 각막 상에 도포될 리보플라빈의 농도를 계산한다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(30)는 0.1%의 농도를 권장한다. 제어 컴퓨터(30)는 또한 리보플라빈이 얼마 동안 각막 내로 주입되거나 각막 상에 도포되어야 할지를 표시하는 권장 확산 시간을 계산한다. 도 2에 제시된 예에서, 제어 컴퓨터(30)는 대표적으로 30분의 확산 시간을 계산한다. 권장 농도 및 확산 시간을 결정하기 위해, 제어 컴퓨터(30)는 각막의 두께에 대한 정보(또는 눈 조직에 대한 다른 정보) 및 권장 감광제에 대한 정보를 고려할 수 있다.
더 나아가, 권장 감광제의 유형 및/또는 농도에 따라, 제어 컴퓨터(30)는 권장 감광제의 조사에 대한 UV 광의 권장 파장을 계산한다. 이 목적을 위해, 각 가능한 감광제, 감광제의 유형, 및/또는 감광제의 농도에 대해, 파장에 따른 흡수 특성들이 제어 컴퓨터(30)에 또는 웨이브넷TM(40)에 저장될 수 있다. 그 후 이들 흡수 특성들은 권장 감광제를 활성화시키기에 적합한 파장을 결정하기 위해 제어 컴퓨터(30)에 의해 검색될 수 있다. 그러한 흡수 특성들의 일례가 리보플라빈에 대해 도 4에 제시된다. 그로부터 알 수 있는 바와 같이, 리보플라빈은 370nm에서 흡수 최대를 가진다. 그 결과, 리보플라빈이 감광제로서 사용되면, 제어 컴퓨터는 리보플라빈의 조사를 위해 370nm의 파장을 권장할 수 있다.
도 2에 더 제시된 바와 같이, 제어 컴퓨터(30)는 도 2에서 조도로 지칭되는, 리보플라빈의 조도에 대한 광의 권장 강도(24)를 계산한다. 예를 들어, 3mW/cm2는 제어 컴퓨터(30)에 의해 권장될 수 있다. 제어 컴퓨터(30)는 각막의 두께에 대한 정보(또는 눈 조직에 대한 다른 정보), 권장 감광제에 대한 정보 및 권장 파장에 대한 정보를 고려함으로써 조도를 결정할 수 있다.
더 나아가, 제어 컴퓨터(30)는 주입되거나 도포된 리보플라빈이 얼마 동안 광(24)에 의해 조사되어야 하는지를 표시하는 권장 처치 시간을 계산한다. 도 2에 제시된 예에서, 제어 컴퓨터(30)는 대표적으로 30분의 처치 시간을 계산한다. 권장 처치 시간을 결정하기 위해, 제어 컴퓨터(30)는 각막의 두께에 대한 정보(또는 눈 조직에 대한 다른 정보), 권장 감광제에 대한 정보 및/또는 광(24)의 권장 파장 및 조도에 대한 정보를 고려할 수 있다. 도 2에 제시된 제어 파라미터들은 순수하게 대표적인인 것이고 상이한 또는 추가의 제어 파라미터들이 제어 컴퓨터(30)에 의해 결정되고 권장될 수 있다.
도 2에서 주어진 바와 같은 그리고 도 2를 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 대표적인 제어 파라미터들을 결정한 후, 제어 컴퓨터(30)는 출력 유닛, 예를 들어, 디스플레이 또는 그밖에 유사한 것 상에 권장사항으로서 결정된 제어 파라미터들을 출력한다. 처치 의사는 권장된 제어 파라미터들을 승인할 수 있거나 예를 들어, 디스플레이 상에의 터치 입력에 의해, 권장된 제어 파라미터들 중 하나 이상을 변경할 수 있다. 제어 파라미터들 중 하나 이상이 처치 의사에 의해 변경되면, 제어 컴퓨터는 처치 의사에 의해 입력된 변경들을 고려함으로써 다른 제어 파라미터들의 적어도 일부를 조절할 수 있다. 모든 제어 파라미터가 설정되면, 제어 컴퓨터는 설정된 제어 파라미터들에 따라 리보플라빈 투여 유닛(10), 가이딩 디바이스(12) 및 광원(20)을 제어한다.
예를 들어, 제어 컴퓨터(30)는 0.1%의 농도 및 30분의 확산 시간으로 저삼투압성 리보플라빈을 투여하도록 리보플라빈 투여 유닛(10)에 지시할 수 있다. 제어 컴퓨터(30)는 각막 내로의 또는 각막 상에의 특정한 위치들로 리보플라빈 투여 유닛(10)에 의해 투여될 때 리보플라빈을 가이드하도록 가이딩 디바이스(12)에 지시할 수 있다. 또한, 제어 컴퓨터(30)는 30분의 처치 시간 동안 조사될 조직 상에 3mW/cm2의 조도 및 370nm의 파장을 갖는 광을 제공하도록 광원의 UV 광원(22)에 지시할 수 있다.
도 3은 대표적인 처치 파라미터들 중 일부가 조사를 위해 어떻게 사용되는지를 제시한다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(30)는 8mm의 직경을 갖는 원형 영역 (교차결합술 영역)을 조사하도록 UV 광원(22)에 지시한다. 또한, 제어 컴퓨터(30)는 370nm의 파장을 갖는 UV 광(24)을 제공하도록 UV 광원(22)에 지시한다. 제어 컴퓨터(30)는 조사될 교차결합술 영역 상에 3 mW/cm2의 조도를 갖는 UV 광(24)을 발생시키도록 UV 광원(22)에 더 지시한다.
약 8mm의 직경을 갖는 도 3의 원하는 교차결합술 영역에 걸쳐 균일한 조명을 실현하기 위해, 광에 대해 상이한 강도 프로파일들 (공간적 분포들)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 좌측 상에 제시된 바와 같은 톱 해트(top hat)형 프로파일(80a)이 사용될 수 있거나 도 5의 우측 상에 제시된 바와 같은 도넛 같은 분포(80b)가 사용될 수 있다. 사용되는 강도 프로파일에 따라, 눈 내에 상이한 교차결합된 볼륨들을 생성하기 위해 눈 내의 상이한 영역들 또는 볼륨들이 조사될 수 있다.
도 6은 제2 실시예에 따른 교차결합술 제어 시스템을 포함하는 레이저 시스템(200)의 다른 예를 제시한다. 제2 실시예에 따른 교차결합술 제어 시스템은 기본적으로 제1 실시예에 따른 교차결합술 제어 시스템에 대응한다. 제1 실시예와 달리, 제2 실시예에 따른 교차결합술 제어 시스템은 슬릿 램프(26)를 포함하지 않는다 (도 1과 비교하라). 그러나, UV 광원(22)은 또한 제2 실시예에서 제공된다. 또한, 제2 실시예의 교차결합술 제어 시스템은 하나의 단일 제어 컴퓨터(30)를 가지고 추가적으로 디지털 라이트 프로세싱 (DLP)-DMD 디바이스(90) 및 아이 트랙커(94)를 포함한다. 아이 트랙커(94)에 의해, 예를 들어, 수술 동안의 눈의 움직임들이 결정될 수 있고 대응하는 데이터가 고려할 제어 컴퓨터(30)에 포워딩될 수 있다. 다시 말해서, 수술 동안의 눈의 움직임들은 눈 움직임을 따라가기 위해 아이 트랙커의 사용에 의해 보상될 수 있다. 이 목적을 위해, 제어 컴퓨터는 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하기 위해 눈 움직임 데이터를 고려할 수 있다. 눈 움직임이 고려되지 않으면, 눈 움직임은 의도된 교차결합술 영역을 방해할 수 있으며, 이는 눈 움직임들로 인해 보다 크고 비-대칭적인 교차결합술 영역을 야기할 수 있다. 그러나, 눈 움직임들이 제어 컴퓨터(30)에 의해 따라오고 고려되면, UV 광(24)의 정확한 적용이 실현될 수 있다.
예를 들어, 제어 컴퓨터(30)는 광(24)의 공간적 분포를 결정하기 위해 눈 움직임을 고려할 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(30)는 눈(80)의 움직임에 기초하여 광(24)의 공간적 분포를 약간 조절할 수 있다. 이런 식으로, 적어도 거의 동일한 교차결합술 영역이 눈(80)의 움직임들에도 불구하고 조사될 수 있다. 아이 트랙커는 x-y-z 방향에서의 눈의 병진 움직임들, x-y-방향에서의 눈의 회전 움직임들뿐만 아니라 눈 비틀림, 즉, 안구의 회전 현상을 따라갈 수 있다.
DLP-DMD 디바이스(90)는 광 조절 장치의 다른 예로서 역할을 한다. DMD 개념은 간단하게 도 7a 및 도 7b에 대해 설명된다. 도 7a에 제시된 바와 같이, 광원(20)에 의해 제공되고 하나의 DMD 요소(90a) 상에 입사되는 광이 DMD 요소(90a)의 상태에 따라 반사된다. 각 DMD 요소는 통상적으로 미러에 의해 형성된다. 예를 들어, DMD 요소(90a)의 틸트 각에 따라, 광이 광 덤프(light dump)(92) 상에 반사될 수 있다. 앞에서의 내용은 또한 DMD 요소(90a)의 오프 상태로서 지칭될 수 있다. 대안적으로, DMD 요소(90a)의 틸트 각에 따라, 광이 투사 렌즈 상에 반사될 수 있다. 앞에서의 내용은 또한 DMD 요소(90a)의 온 상태로서 지칭될 수 있다. 도 7b에서 더 알 수 있는 바와 같이, 통상적인 DMD 디바이스는 보통 복수의 예를 들어, 수백 또는 수천 개의 DMD 요소(90a)를 포함한다. 예를 들어, DLP-DMD 디바이스(90)는 1000x1000의 또는 훨씬 더 많은 DMD 요소(90a)를 포함할 수 있다. DLP-DMD 디바이스(90) (DLP-DMD 칩(90))은 디지털로 광을 반사하는 작은, 현미경 미러들로서 구성되는, 심지어 수백만 개까지의 DMD 요소(90a)를 포함할 수 있다. 하나의 DLP-DMD 디바이스(90) (또한 DLP-DMD 칩(90)으로서 지칭될 수 있음)의 이들 DMD 요소들(90a)의 각각은 서로 독립적으로 제어되고 틸팅될 수 있다. 예를 들어, 각 개별 DMD 요소(90a)는 DMD 요소(90a)의 어드레스 전극에 전압을 인가함으로써 온(그것의 온 상태로) 또는 오프(그것의 오프 상태로)로 스위칭될 수 있다.
교차결합술 제어 시스템에서 그러한 DLP-DMD 디바이스(90)를 사용할 때, UV 광(24)의 공간적 분포는 제어 컴퓨터(30)로부터 수신되는 명령들에 따라 DLP-DMD 디바이스(90)에 의해 정밀하게 제어될 수 있다. 다시 말해서, DLP-DMD 디바이스(90)는 임의의 원하는 패턴 또는 형상으로 UV 광(24)을 개별적으로 성형하기 위한 광 성형 디바이스로서의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(30)는 제어 컴퓨터(30)에 의해 계산되는 바와 같이 또는 처치 의사에 의해 입력되는 바와 같이 의도된 공간적 분포로 눈(80)을 조사하기 위해, 특정한 틸트 각으로 이동하도록 DLP-DMD 디바이스(90)의 DMD 요소들(90a)의 각각에 지시할 수 있다. DMD 요소들(90a)의 틸트 각들을 결정하기 위해, 제어 컴퓨터(30)는 아이 트랙커(94)에 의해 획득되는 눈 움직임 데이터를 고려할 수 있다. 그 후 제어 컴퓨터(30)는 그에 따라 UV 광원(22) 및 DLP-DMD 디바이스(90)에 지시할 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(30)는 원하는 방식으로 강도 프로파일 및 공간적 분포를 성형하도록 UV 광원(22) 및 DLP-DMD 디바이스(90)에 지시할 수 있다. 또한, 제어 컴퓨터(30)는 눈 움직임들에 따라 UV 광(24)을 이동시키도록 x-y 스캐너에 지시할 수 있다.
상기한 내용을 요약하면, 제어 컴퓨터(30)는 하나 이상의 제어 파라미터, 예를 들어, 도 2에 제시된 바와 같은 제어를 결정한다. 제어 컴퓨터(30)는 결정된 제어 파라미터들, 예를 들어, 3mW/cm2의 환자의 눈 상에의 조도 및 370nm의 파장을 갖는 UV 광에 따라 UV 광(24)을 조사하도록 UV 광원(22)에 지시한다. 제어 컴퓨터(30)는 또한 권장 공간적 분포를 결정하고, 공간적 분포가 처치 의사에 의해 승인될 때, 각각 특정한 틸트 각들을 상정하도록 DLP-DMD 디바이스(90)의 DMD 요소들(90a)에 지시한다. UV 광(24)은 DLP-DMD 디바이스(90)에 가이드되고 환자의 눈(80) 상에 x-y 스캐너 및 빔 컴바이너(98)를 통해 또는 빔 덤프(92) 상에 부분적으로 반사된다. x-y 스캐너(96)는 아이 트랙커(94)에 의해 검출되고 제어 컴퓨터(30)에 의해 제어되었던, 환자의 눈(80)의 움직임을 보상하기 위해 사용된다. 빔 덤프(92) 상에 UV 광(24)의 일부를 부분적으로 반사함으로써, 환자의 눈(80)에 UV 광(24)의 일부를 가이드하면서, 환자의 눈(80)의 부분적인 영역들이 선택적으로 조사되거나 DMD 요소들(90a)의 상태에 따르지 않을 수 있다. 제어 컴퓨터(30)는 30분의 처치 시간을 더 결정할 수 있다. 이 처치 시간 동안, 환자의 눈(80)은 UV 광(24)에 의해 조사된다. 또한, 처치 시간 동안, 아이 트랙커(94)는 환자의 눈(80)의 움직임을 반복적으로, 예를 들어, 지속적으로 추적하고 제어 컴퓨터(30)에 획득된 움직임 데이터를 포워딩한다. 그 후 제어 컴퓨터(30)는 움직임 데이터에 기초하여 제어 파라미터들 중 하나 이상을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터는 그것들의 틸트 각들을 변경하도록 DMD 요소들(90a) 중 적어도 일부에 지시할 수 있다. 이런 식으로, UV 광(24)은 눈 움직임에도 불구하고 의도된 공간적 분포로 환자의 눈을 조사할 수 있다. DMD 디바이스(90)에 의해, UV 광(24)의 개별적인 빔 형상 프로파일이 형성될 수 있다. 이는 특정한 지점들 또는 영역들에 국부적으로 감광제를 활성화시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 이런 식으로, 눈 조직은 처치 의사에 의해 원해지거나 수행될 또는 이미 수행된 레이저 처치에 의해 요구되는 방식으로 정밀하게 경화될 수 있다.
그 후 경화된 각막은 레이저원(구성요소 배열체(96)의 부분이지만 도시되지 않음)에 의해 제공되는 레이저 복사에 의해 처치될 수 있다. 구성요소 배열체(96)는 레이저 복사를 가이드하고 포커싱하기 위해 x-y 스캐너 및 포커스 렌즈를 더 포함할 수 있다. 그 후 레이저 복사는 라식, 인트라라식, 굴절 교정 레이저 각막 절제술(PRK, LASEK), 레이저 열 각막 성형술 또는 치료 레이저 각막 절제술(PTK)과 같은 눈의 임의의 가능한 레이저 처치를 수행하기 위해 눈(80)을 조사할 수 있다.
레이저 처치(800)를 위한 방법 실시예가 도 8의 흐름도로 제시된다. 제1 선택적 단계(802)에서, 하나 이상의 제어 파라미터가 레이저 처치가 수행되기 전, 본 출원에 설명된 바와 같이, 제어 컴퓨터(30)에 의해 결정될 수 있다. 그 후, 레이저 복사가 레이저원에 의해 제공되고(단계(804)) 눈 조직이 레이저 처치를 수행하기 위해 레이저 복사에 의해 조사된다(단계(806)). 레이저 처치 동안, 하나 이상의 제어 파라미터가 본 출원에 설명된 바와 같이, 제어 컴퓨터(30)에 의해 결정되거나 조절될 수 있다.
그 후 리보플라빈이 각막 내로 주입되거나 각막 상에 도포될 수 있고 눈 조직은 교차결합술을 수행하기 위해 하나 이상의 결정되거나 조절된 제어 파라미터에 따라 UV 광에 의해 조사될 수 있다(단계(808)). 단계들(802 및 808)은 교차결합술 제어 방법의 단계들로서 여겨질 수 있다.
마지막으로, 조직에 대한 정보는 처치 전, 그동안, 및/또는 그 후 추가 선택적 단계(810)에서 획득 장치에 의해 획득될 수 있다. 처치 후 획득되는 조직에 대한 정보에 의해, 제어 컴퓨터(30)는 처치가 성공적이었는지를 결정할 수 있다. 단계(810)는 또한 교차결합술 제어 방법의 단계일 수 있다.
도 9a에서 알 수 있는 바와 같이, 각막 교차결합술은 각막 조직 상의 응력을 현저하게 증가시킨다. 최상의 결과들이 전측 처리된 플랩들에 의해 실현된다(도 9b 참조).

Claims (26)

  1. 교차결합술 제어 시스템으로서,
    - 조직 내로의 또는 조직 상에의 감광제의 주입 또는 도포를 위해 상기 감광제를 제공하도록 구성되는 감광제 제공 유닛 (10);
    - 교차결합술을 위해 상기 조직 내로 주입되거나 상기 조직 상에 도포되는 상기 감광제를 활성화시키기에 적합한 파장을 갖는 광을 제공하도록 구성되는 광원 (20); 및
    - 상기 감광제의 상기 활성화 및 상기 감광제의 상기 주입 또는 도포 중 적어도 하나의 제어를 위해 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하도록 프로그램된 제어 컴퓨터 (30)를 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 감광제의 상기 활성화의 제어를 위한 상기 하나 이상의 제어 파라미터는 상기 광에 의한 상기 감광제의 조사의 지속기간을 명시하는 정보, 상기 감광제를 조사하기 위한 상기 광의 강도를 명시하는 정보, 상기 감광제를 조사하기 위한 상기 광의 파장을 명시하는 정보, 상기 조직에서의 또는 상기 조직 상에의 상기 광의 공간적 분포를 명시하는 정보, 및 상기 조직에서의 또는 상기 조직 상에의 상기 광의 시간적 분포를 명시하는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 감광제의 상기 주입 또는 도포의 제어를 위한 상기 하나 이상의 제어 파라미터는 상기 조직 내로 또는 상기 조직 상에 주입되거나 도포될 상기 감광제의 양을 명시하는 정보, 상기 감광제의 상기 주입 또는 도포를 위한 상기 조직에서의 또는 상기 조직 상에의 하나 이상의 위치를 명시하는 정보, 및 상기 감광제의 상기 주입 또는 도포를 위한 하나 이상의 시점 또는 시간 기간을 명시하는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 (30)는 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터를 고려함으로써 상기 감광제의 상기 활성화 및 상기 감광제의 상기 주입 또는 도포 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그램되는 교차결합술 제어 시스템.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 (30)는 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 상기 감광제의 상기 주입 또는 도포를 위한 상기 감광제를 제공하기 위해 상기 감광제 제공 유닛 (10)을 제어하도록 프로그램되는 교차결합술 제어 시스템.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 (30)는 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 상기 감광제를 활성화시키기 위해 상기 광원 (20)을 제어하도록 더 프로그램되는 교차결합술 제어 시스템.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 시스템은 광 조절 장치 (90)를 더 포함하고, 상기 제어 컴퓨터(30)는 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 상기 감광제를 활성화시키기 위해 상기 광 조절 장치 (90)를 제어하도록 프로그램되는 교차결합술 제어 시스템.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 (30)는 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 상기 광에 의한 상기 감광제의 조사의 지속기간, 상기 감광제를 조사하기 위한 상기 광의 강도, 상기 감광제를 조사하기 위한 상기 광의 파장, 상기 조직에서의 또는 상기 조직 상에의 상기 광의 공간적 분포, 및 상기 조직에서의 또는 상기 조직 상에의 상기 광의 시간적 분포 중 적어도 하나를 변경하기 위해 상기 광 조절 장치 (90)를 제어하도록 프로그램되는 교차결합술 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 광 조절 장치 (90)는 다이어프램(diaphragm), 빔 변별자(beam delimiter) 및 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micromirror device) 중 적어도 하나를 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 (30)는 상기 하나 이상의 제어 파라미터를 반복적으로 결정하도록 구성되는 교차결합술 제어 시스템.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광제 제공 유닛(10)은 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 상기 조직 내로 또는 상기 조직 상에 상기 감광제를 가이드하도록 구성되는 가이딩 디바이스(12)를 더 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교차결합술 제어 시스템은 상기 감광제의 상기 도포 또는 주입 전, 그동안 및/또는 그 후 상기 조직에 대한 정보를 획득하도록 구성되는 획득 장치 (94)를 더 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 획득 장치 (26, 94)는 오큐라이저(Oculyzer), 애널라이저(analyzer), 토포라이저(Topolyzer), 광 바이오미터(Optical Biometer), 광 간섭성 단층 촬영 디바이스(Optical Coherence Tomography device), 슬릿 램프(slit lamp) 및 아이트랙커(Eyetracker) 중 적어도 하나를 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서, 상기 조직에 대해 획득된 상기 정보는 상기 조직의 두께에 대한 정보 및 상기 조직의 안정성에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  15. 청구항 12 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 (30)는 상기 조직에 대해 획득된 상기 정보에 기초하여, 교차결합술이 요구되는지 여부를 결정하고, 교차결합술이 요구된다고 결정되면, 상기 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하도록 프로그램되는 교차결합술 제어 시스템.
  16. 청구항 12 내지 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 (30)는 상기 조직에 대한 상기 정보에 기초하여 상기 교차결합술의 결과를 결정하도록 프로그램되는 교차결합술 제어 시스템.
  17. 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터를 출력하기 위한 출력 유닛을 더 포함하는 교차결합술 제어 시스템.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원 (20)은 자외선, UV, 광원(22), 하나 이상의 UV 발광 다이오드, LED, 하나 이상의 유리 섬유 및 하나 이상의 광 도파관 중 적어도 하나를 포함하거나 이들 중 적어도 하나로서 구성되는 교차결합술 제어 시스템.
  19. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 있어서, 컴퓨터 네트워크 또는 서버로부터 데이터를 검색하고/하거나 이에 데이터를 저장하기 위해 상기 컴퓨터 네트워크 (40) 또는 상기 서버에 연결 가능한 교차결합술 제어 시스템.
  20. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조직은 눈 조직을 포함하고 상기 교차결합술은 각막 교차결합술에 대응하는 교차결합술 제어 시스템.
  21. 조직에서의 교차결합술의 제어를 위한 청구항 1 내지 20 중 어느 한 항의 상기 교차결합술 제어 시스템의 사용.
  22. 레이저 시스템 (100)으로서,
    - 청구항 1 내지 20 중 어느 한 항의 교차결합술 제어 시스템; 및
    - 레이저 복사에 의해 조직을 조사하도록 구성되는 레이저 장치 (50)를 포함하는 레이저 시스템.
  23. 교차결합술 제어 방법으로서,
    - 조직 내로의 또는 조직 상에의 상기 감광제의 주입 또는 도포를 위해 감광제를 제공하는 단계;
    - 교차결합술을 위해 상기 조직 내로 주입되거나 상기 조직 상에 도포되는 상기 감광제를 활성화시키기에 적합한 파장을 갖는 광을 제공하는 단계; 및
    - 상기 감광제의 상기 활성화 및 상기 감광제의 상기 주입 또는 도포 중 적어도 하나의 제어를 위해 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는 교차결합술 제어 방법.
  24. 청구항 23에 있어서, 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 조직 내로 또는 조직 상에 감광제를 주입하거나 도포하는 단계를 더 포함하는 교차결합술 제어 방법.
  25. 청구항 23 또는 24에 있어서, 결정된 상기 하나 이상의 제어 파라미터에 따라 상기 광에 의해 상기 조직 내로 주입되거나 상기 조직 상에 도포되는 상기 감광제를 조사하는 단계를 더 포함하는 교차결합술 제어 방법.
  26. 레이저 처치를 위한 방법으로서,
    - 레이저 복사를 제공하는 단계 (804);
    - 레이저 처치를 수행하기 위해 상기 레이저 복사에 의해 조직을 조사하는 단계 (806); 및
    - 상기 레이저 처치 전 및/또는 그 후 청구항 23 내지 25 중 어느 한 항의 상기 교차결합술 제어 방법을 수행하는 단계 (808)를 포함하는 레이저 처치를 위한 방법.
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