KR20200024132A

KR20200024132A - 눈 레이저 수술 및 치료적 처치를 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20200024132A
Application number: KR1020197032272A
Authority: KR
Inventors: 앤마리 힙슬레이
Original assignee: 앤마리 힙슬레이
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-31
Publication date: 2020-03-06
Also published as: SG11201909096WA; WO2018183987A8; EP3600109A4; AU2024200128A1; RU2019134801A3; CN110891511B; CN116712252A; CA3058461A1; WO2018183987A1; US11026837B2; TW201941750A; MX2023009772A; MX2019011750A; KR20230154479A; US20190105200A1; RU2766775C2; JP2020512917A; AU2018243837A1; US20210338484A1; EP3600109B1

Abstract

생체역학을 개선하기 위한 마이크로포레이션 의학적 치료를 전달하는 시스템, 디바이스 및 방법을 제공하고, 이때 상기 시스템은 생체역학을 개선하는 마이크로공극의 어레이 패턴을 생성하기 위해 표면 아래 절제 의학적 치료에 사용하도록 작동될 수 있는, 환자의 시선 축과 정렬되지 않는 치료 축에 레이저 방사선의 빔을 생성하기 위한 레이저를 포함한다. 마이크로공극의 어레이 패턴은 방사형 패턴, 나선형 패턴, 엽서형 패턴 또는 비대칭 패턴 중 적어도 하나이다.

Description

눈 레이저 수술 및 치료적 처치를 위한 시스템 및 방법

본원에 기재된 보호대상은 일반적으로 레이저 공막 마이크로포레이션(microporation)을 위한 시스템, 방법, 요법 및 디바이스, 보다 구체적으로 눈 조직의 레이저 공막 마이크로포레이션 회춘, 특히 결합 조직의 노화와 관련하여 안구 또는 공막 회춘에 의한 결합 조직의 회춘을 위한 시스템, 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

눈은 시각적 기능 및 안구 생체수송을 담당하는 복잡한 근육, 배출 및 유체 기작을 함유하는 복잡한 감각 장기인 생체역학적 구조물이다. 원근조절 시스템은 눈에서 많은 생리학적 및 시각적 기능들을 용이하게 하는, 눈 장기의 일차 이동 시스템이다. 원근조절 시스템의 생리학적 역할은 눈 장기 주위에서 수양액, 혈액, 영양분, 산소, 이산화탄소 및 다른 세포를 이동시키는 것이다. 일반적으로, 노안에서 원근조절 능력의 상실은 많은 기여 수정체 인자뿐만 아니라, 연령의 증가에 의해 영향을 받는 수정체외 인자 및 생리학적 인자도 가진다. 노화에 따른 안구 강성의 증가는 이 안구 구조물들에 대한 응력 및 변형력을 생성하고, 몇가지 예를 들면, 시각적 원근조절, 수양액 수력학, 유리질 수력학 및 안구 박동성 혈류를 포함하는 생리학적 과정을 위한 감소된 생체역학적 효율의 형태로 눈에 영향을 미칠 수 있는 원근조절 능력에 영향을 미칠 수 있다. 현재 시술은 일부 인위적 수단, 예컨대, 굴절 레이저 수술, 적응 광학, 또는 눈의 한쪽 시력을 교체하고 나머지 한쪽 시력 및 원근조절 기작의 생리학적 기능 보존의 중요성을 무시하는 각막 또는 안구내 이식물을 통해 광학만을 조작한다.

추가로, 현재 공막의 이식 디바이스는 원근조절에 대한 역학적 효과를 수득한다. 이 디바이스는 '공극', '마이크로공극', 또는 3D 조직에서 중심 육각형 또는 다각형을 가진 공극의 매트릭스 어레이의 생성의 효과를 고려하지 않는다. 따라서, 현재 시술 및 디바이스는 정상 안구 생리학적 기능을 회복하지 못한다.

따라서, '공극', 또는 3차원(3D) 조직에서 중심 육각형 또는 다각형을 가진 공극의 격자 또는 매트릭스 어레이의 생성의 효과를 고려하여 정상 안구 생리학적 기능을 회복시키는 시스템 및 방법에 대한 필요성이 있다.

눈 조직의 회춘, 특히 결합 조직의 노화와 관련하여 공막 회춘에 의한 결합 조직의 회춘을 위한 레이저 공막 마이크로포레이션을 위한 시스템, 디바이스 및 방법이 개시된다. 본원에 개시된 시스템, 디바이스 및 방법은 눈의 천연 원근조절과 관련된 천연 생리학적 및 생체역학적 현상을 통해 생리학적 원근조절 또는 생리학적 가성(pseudo)-원근조절을 회복시키는 것을 포함하는, 눈의 생리학적 기능을 회복시킨다.

일부 실시양태에서, 생체역학을 개선하기 위한 마이크로포레이션 의학적 치료를 전달하는 시스템으로서, 생체역학을 개선하는 마이크로공극의 어레이 또는 격자 패턴을 생성하기 위해 표면 아래 절제 의학적 치료(subsurface ablative medical treatments)에 사용하도록 작동될 수 있는, 환자의 시선 축(visual-axis)과 정렬되지 않는 치료 축(treatment-axis)에 레이저 방사선의 빔을 생성하기 위한 레이저를 포함하는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 하우징(housing); 및 레이저와 통신하고 표적 조직에의 적용 시 레이저 방사선의 빔의 선량측정을 제어하도록 작동될 수 있는, 하우징 내의 제어기를 포함한다. 상기 시스템은 레이저 방사선의 빔의 초점을 표적 조직에 맞추도록 작동될 수 있는 렌즈, 및 자동화된 비축(off-axis) 표면 아래 해부학적 (구조) 추적, 측정 및 회피 시스템도 포함한다. 마이크로공극의 어레이 패턴은 방사형 패턴, 나선형 패턴, 엽서형(phyllotactic) 패턴 또는 비대칭 패턴 중 적어도 하나이다.

일부 실시양태에서, 마이크로공극의 어레이 패턴은 아르키메데스(Archimedean) 나선, 오일러(Euler) 나선, 페르마(Fermat)의 나선, 쌍곡선 나선, 리투스(lituus), 대수 나선, 피보나치(Fibonacci) 나선, 황금 나선, 브라베이(Bravais) 격자, 비-브라베이 격자, 또는 이들의 조합의 나선형 패턴이다.

일부 실시양태에서, 마이크로공극의 어레이 패턴은 어레이 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 비대칭인 제어된 비대칭이다. 적어도 부분적 회전 비대칭은 어레이 패턴의 마이크로공극의 적어도 51 퍼센트까지 연장될 수 있다. 적어도 부분적 회전 비대칭은 어레이 패턴의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장될 수 있다. 일부 실시양태에서, 마이크로공극의 어레이 패턴은 무작위 비대칭을 가진다.

일부 실시양태에서, 마이크로공극의 어레이 패턴은 어레이 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 대칭인 제어된 대칭을 가진다. 적어도 부분적 회전 대칭은 어레이 패턴의 마이크로공극의 적어도 51 퍼센트까지 연장될 수 있다. 적어도 부분적 회전 대칭은 어레이 패턴의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장될 수 있다. 일부 실시양태에서, 마이크로공극의 어레이 패턴은 무작위 대칭을 가질 수 있다.

일부 실시양태에서, 어레이 패턴은 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 가진다. 시계방향 나선의 수 및 반시계방향 나선의 수는 피보나치 수 또는 피보나치 수의 배수일 수 있거나, 황금 비(golden ratio)로 수렴하는 비율로 존재할 수 있다.

일부 실시양태에서, 생체역학을 개선하기 위한 마이크로포레이션 의학적 치료를 전달하는 방법이 제공된다. 이 방법은 생체역학을 개선하는 마이크로공극의 어레이를 생성하기 위해 표면 아래 절제 의학적 치료에서 환자의 시선 축과 정렬되지 않는 치료 축에 치료 빔을 레이저로 생성하는 단계; 표적 조직에의 적용 시 치료 빔의 선량측정을 레이저와 전기적으로 통신하는 제어기로 제어하는 단계; 렌즈로 치료 빔의 초점을 표적 조직에 맞추는 단계; 및 자동화된 비축 표면 아래 해부학적 추적, 측정 및 회피 시스템으로 치료 빔의 적용을 위한 눈 위치를 모니터링하는 단계를 포함하고, 이때 마이크로공극의 어레이 패턴은 방사형 패턴, 나선형 패턴, 엽서형 패턴 또는 비대칭 패턴 중 적어도 하나이다.

구조 및 작동 둘 다에 대해 본원에 기재된 보호대상의 세부사항은 유사한 참조 번호가 유사한 부분을 지칭하는, 첨부된 도면의 연구에 의해 명확해질 수 있다. 도면의 구성요소들은 반드시 확대될 필요가 없고, 그 대신에 보호대상의 원리를 보여주는 것이 강조된다. 뿐만 아니라, 모든 예시는 개념을 전달하기 위한 것이고, 이때 상대적 크기, 모양 및 다른 상세한 특성은 문자 그대로 또는 정확히 표시되기보다는 오히려 도식적으로 표시될 수 있다. 본 발명의 가장 우수한 모드 실시양태들 중 적어도 하나가 첨부된 도면(들)에 예시된다.
도 1A-1 내지 1A-3은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 점탄성의 예시적 공막 레이저 회춘을 보여준다.
도 1A-4 및 1A-7은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 후방 공막 회춘 및 시신경 머리 감압을 보여준다.
도 1B 내지 1E는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 공극 매트릭스 어레이를 보여준다.
도 1E-1은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 패턴 속도 계산을 보여준다.
도 1E-2는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 응고 대역을 보여준다.
도 1F는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 조밀하게 팩킹된 층의 hcp 유닛 셀의 기저 평면의 예시적 도식적 투영도를 보여준다.
도 1G-1 내지 1G-4는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 레이저 프로파일을 보여준다.
도 1H는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 공극 구조 특징을 보여준다.
도 2A-1 및 2A-2는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 3개의 임계 대역을 가진 예시적 치료 패턴을 보여준다.
도 2B-1 내지 2B-3은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 5개의 임계 대역을 가진 예시적 치료 패턴을 보여준다.
도 2C-1 내지 2C-4는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 공막 소섬유 및 미세소섬유의 예시적 레이저 공막 탈가교결합을 보여준다.
도 2D-1 내지 2D-4는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 안구 강성에 대한 치료의 예시적 효과를 보여준다.
도 2E는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 3개의 유의미한 임계 대역을 보여준다.
도 2F는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 4개의 비스듬한 사분면에서 마이크로절제의 예시적 매트릭스 어레이를 보여준다.
도 2G는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 치료 결과의 예시적 그래픽 표시를 보여준다.
도 2H는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 안구 강성의 예시적 상자수염도를 보여준다.
도 2I는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 수술 전 및 후 안압의 예시적 상자수염도를 보여준다.
도 2J는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 보정되지 않은 시력 및 거리 보정된 시력을 보여주는 예시적 차트를 보여준다.
도 2K-1은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 프로토콜 실시를 보여준다.
도 2K-1-A 내지 2K-1-C는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 3개의 임계 대역에 대한 예시적 프로토콜 파라미터를 보여준다.
도 2K-2 내지 2K-17은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 다양한 프로토콜들 및 이들의 결과의 예시적 뷰(view)를 보여준다.
도 2K-18 및 2K-19는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 마이크로포레이션 패턴을 보여준다.
도 2K-20은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 패턴을 보여준다.
도 2K-21은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 프로토콜 및 이의 결과를 보여준다.
도 3A는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다.
도 3B는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다.
도 3C는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 카메라 보정 시스템을 보여준다.
도 3D는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 순서도를 보여준다.
도 4A는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다.
도 4A-(1-10)은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 마이크로포레이션/나노포레이션이 어떻게 이용될 수 있는지를 보여준다.
도 4B는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다.
도 5는 본 개시의 한 실시양태에 따라, OCT 기반 깊이 제어의 예시적 순서도를 보여준다.
도 6은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 레이저 치료 시스템 구성요소 맵을 보여준다.
도 7은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다.
도 7은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다.
도 8은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 정투영도를 보여준다.
도 9는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 3D 맵핑을 보여준다.
도 10은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 디자인 패턴을 보여준다.
도 11은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 모델을 보여준다.
도 12는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 도식화된 표시를 보여준다.
도 13은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 그래픽 영상을 보여준다.
도 4A-(1-10)은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 마이크로포레이션/나노포레이션이 어떻게 이용될 수 있는지를 보여준다.
도 14A는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 마이크로포레이션 패턴을 보여준다.
도 14B는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 엽서 나선형 패턴의 예시적 도면이다.
도 14C는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 엽서 나선형 패턴의 또 다른 예시적 도면이다.
도 14D는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 보겔(Vogel) 모델의 예시적 도면이다.
도 15A 내지 15F는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 엽서 나선형 패턴의 예시적 도면이다.
도 16A 내지 16N은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 이십면체 패턴 모양으로부터 유도된 예시적 마이크로포레이션의 예시적 도면이다.
도 17A 및 17B는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 이십면체 패턴 모양으로부터 유도된 마이크로포레이션 패턴의 예시적 도면이다.
도 18은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 렌즈 디자인이다.
도 19는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 기구 및 시스템을 보여준다.
도 20 및 20(A-C)는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 '비축' 스캐닝 기작을 보여준다.
도 20D는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 공막 고정 구성요소를 보여준다.
도 20(E-I)는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 레이저 시스템의 추가 비축 특징을 보여준다.
도 20(G-I)는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 비축 스캐닝의 상이한 예시적 유형을 보여준다.
도 20J는 눈 내에서의 수양액 유동을 보여준다.
도 20(K-l)은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 시스템이 포도막 유출을 어떻게 증가시킬지를 보여준다.
도 20M은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 핸드 피스(hand piece) 전달 시스템 대 연접된 아암(arm)을 보여준다.
도 20(N-O)는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 전방 및 후방 안구 내의 치료 대역을 보여준다.
도 20P는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 맥락막총 약물 및 기능식품 전달을 보여준다.
도 20Q는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 시스템이 공막횡단 약물 전달을 위해 어떻게 사용될 수 있는지를 보여준다.
도 20R은 예시적 옵타코일(opthacoil)을 보여준다.
도 20S는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 일부 실시양태에서 약물 전달 담체를 보여준다.
도 20T(1-3)은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 공막 웨이퍼를 보여준다.
도 21A 및 21B는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 노즐 가드(nozzle guard)를 보여준다.
도 22는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 노즐에 부착되어 있는 예시적 노즐 가드를 보여준다.
도 23은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 일회용 삽입물 및 필터와 피팅되어 있는 노즐을 보여준다.
도 24는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 워크스테이션(workstation)을 보여준다.
도 25는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 하우징을 보여준다.
도 25A 및 25B는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 360도 회전가능한 하우징 유닛을 보여준다.
도 26-A는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 다층 영상화 플랫폼을 보여준다.
도 26-B 및 26-C는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 CCD 카메라를 보여준다.
도 26-D는 본 개시의 한 실시양태에 따라, CCD 카메라를 이용한 예시적 카메라 뷰를 보여준다.
도 26-1은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 시술을 보여준다.
도 26-2는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 높은 물 흡수를 가진 예시적 파장을 보여준다.
도 26-3은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 비축 스캐닝: 각을 이룬 치료를 보여준다.
도 26-3A 내지 26-3A2는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 파라미터를 보여준다.
도 26-4는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 해부학적 구조물 인식을 보여준다.
도 26-4-1은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 치료 밀도의 예시적 효과를 보여준다.
도 26-5는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 워크스테이션을 보여준다.
도 27(A-C)는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 렌즈/마스크를 보여준다.
도 28A-C 및 도 29A-B는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 검경을 이용한 예시적 수술을 보여준다.
도 30은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 레이저 구획에서의 예시적 시험 및 해부학적 구조물 회피를 보여준다.
도 31 및 도 32는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 추가 치료 파라미터를 보여준다.
도 33은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 상이한 치료 영역 모양을 보여준다.
도 34는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 모양 치료의 예시적 효과를 보여준다.
도 35는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 모양 치료의 예시적 효과를 보여준다.
도 35 및 36은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 치료 시뮬레이션 방법을 보여준다.
도 37 내지 39는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 치료 효과를 보여준다.
도 40은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 또 다른 예시적 노즐을 보여준다.
도 41은 본 개시의 한 실시양태에 따라, 추가 예시적 치료 패턴을 보여준다.
도 42는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 예시적 모델 결과를 보여준다.

하기 도면은 하기 설명에서 상세히 더 정의되어 있는, 기재된 본 발명 및 이의 바람직한 최적 모드 실시양태들 중 적어도 하나로 사용하는 방법을 보여준다. 당분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본원에 기재된 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 발명의 변경 및 변형을 만들 수 있다. 본 발명이 많은 상이한 형태로 실시될 수 있지만, 본 개시가 본 발명의 원리의 예시로서 간주되어야 하고 본 발명의 넓은 양태를 예시된 실시양태로 한정하기 위한 것이 아니라는 조건으로, 본 발명의 바람직한 실시양태가 도면에 제시되어 있고 본원에 상세히 기재될 것이다. 달리 언급되어 있지 않은 한, 본원에서 제공된 임의의 실시양태에 대해 기재된 모든 특징들, 요소들, 구성요소들, 기능들 및 단계들은 임의의 다른 실시양태로부터의 모든 특징들, 요소들, 구성요소들, 기능들 및 단계들과 자유롭게 조합될 수 있고 이들로 대체될 수 있다. 따라서, 예시된 것은 예시의 목적으로만 기재되고 본 발명의 범위의 한정으로서 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.

도 1 내지 29는 눈 조직의 회춘, 특히 결합 조직의 노화와 관련하여 공막 회춘에 의한 결합 조직의 회춘을 위한 레이저 공막 마이크로포레이션을 위한 시스템 및 방법의 예시적 실시양태를 보여준다.

일반적으로, 본 개시의 시스템 및 방법은 공극 충전 기법과, 3차원(3D)에서의 공극의 매트릭스의 생성의 조합을 고려한다. 조직의 매트릭스 3D 스카폴드에서 특정 깊이, 크기 및 배열을 가진 공극은 조직 매트릭스 내에서 플라스틱 거동을 생성한다. 이것은 공막 조직의 생체역학적 성질에 영향을 미침으로써, 공막 조직이 더 잘 휘어질 수 있게 한다. 엘라스틴을 함유하는 결합 조직은 '휘어질 수 있고' 탄성을 가진 것으로 여겨진다. 실제로 공막은 천연 점탄성을 가진다.

연령 관련 노안의 발병에 대한 안구 강성 및 안구 생체역학의 영향은 본원에서 중요한 양태이다. 본 개시의 시스템 및 방법을 이용하여 안구 결합 조직, 즉 눈의 공막의 구조적 경직도를 변형시키는 것이 본원에 기재되어 있다.

본 개시를 더 잘 인식하기 위해, 안구 원근조절, 안구 강성, 안구 생체역학 및 노안이 간단하게 기재될 것이다. 일반적으로, 노안에서 원근조절 능력의 상실은 연령의 증가에 의해 영향을 받는 많은 기여 수정체 인자뿐만 아니라 수정체외 인자 및 생리학적 인자도 가진다. 노화에 따른 안구 강성의 증가는 이 안구 구조물들에 대한 응력 및 변형력을 생성하고 원근조절 능력에 영향을 미칠 수 있다. 종합하건대, 안구 생체역학, 안구 강성 및 원근조절 상실의 영향은 새로운 안과 치료 패러다임을 생성할 수 있었다. 공막 치료는 노화와 함께 나타나는 원근조절 상실의 임상적 징후의 진정한 병인을 해결하는 적어도 하나의 수단을 제공함으로써 노안에서 생체역학적 결핍을 치료하는 데 있어서 중요한 역할을 할 수 있다. 원근조절 상실의 영향은 시각 원근조절, 수양액 수력학, 유리질 수력학 및 안구 박동성 혈류를 포함하나 이들로 한정되지 않는 눈의 생리학적 기능에 영향을 미친다. 본 개시의 시스템 및 방법을 이용하여 안구 결합 조직의 더 잘 휘어질 수 있는 생체역학적 성질을 회복하는 것은 안전한 시술이고 노화하는 성인에서 원근조절 능력을 회복할 수 있다.

원근조절은 전통적으로 굴절력을 동력학적으로 변화시켜 다양한 거리에 맞추는, 눈의 결정질 수정체의 능력으로서 기재된다. 보다 최근에, 원근조절은 수정체 구성요소 및 수정체외 구성요소 둘 다를 가진 복잡한 생체역학적 시스템으로서 더 잘 기재된다. 이 구성요소들은 원근조절과 함께 일어나는 시각적 현시뿐만 아니라, 눈 장기에 필수적인 생리학적 기능, 예컨대, 수양액 수력학 및 안구 생체수송도 조정하기 위해 눈 장기에서 많은 해부학적 및 생리학적 구조물들과 동시에 작용한다.

생체역학은 생물학적 시스템에서 힘의 기원 및 효과의 연구이다. 생체역학은 안과학에서 충분히 활용되지 않는 상태로 남아있다. 이 생체역학적 패러다임은 복잡한 눈 장기의 해부학적 결합 조직까지 확장될 가치가 있다. 안구 생체역학이 원근조절과 관련되기 때문에 이의 이해는 시각적 작업을 위한 광학적 품질을 유지하면서 이 일차 이동 시스템이 전체 눈 장기 기능에서 가진 역할을 더 완전히 이해할 수 있게 한다.

눈은 시각적 기능 및 안구 생체수송을 담당하는 복잡한 근육, 배출 및 유체 기작을 함유하는 복잡한 감각 장기인 생체역학적 구조물이다. 원근조절 시스템은 눈에서 많은 생리학적 및 시각적 기능을 용이하게 하는, 눈 장기의 일차 이동 시스템이다. 원근조절 시스템의 생리학적 역할은 눈 장기 주위에서 수양액, 혈액, 영양분, 산소, 이산화탄소 및 다른 세포를 이동시키는 것이다. 또한, 이 시스템은 시야 전체에 걸쳐 초점력을 미세하게 조정하기 위해 각막 및 수정체를 통해 받는 광학 정보에 반응하는 신경반사작용 루프로서 작용하고, 본질적으로 눈 장기의 "심장"이다.

생체역학은 원근조절 기능의 복잡성 및 연령 관련 눈 질환(예를 들면, 노안, 녹내장, 연령 관련 황반 변성(AMD) 및 근시)와 함께 일어나는 기능이상에 특히 중요하다. 결정질 수정체에서의 연령 관련 변화는 오랫동안 이해되었고 보고되었다. 최근 노력은 안구 조직의 경직이 어떻게 노안으로서 나타나는지를 입증하였다. 안구 강성은 노화에 따른 원근조절의 임상적으로 유의미한 상실, 연령 관련 황반 변성, 증가된 안압(IOP), 감소된 안구 박동성 혈액, 및 특정 형태의 녹내장 및 백내장과 상호관련되어 있다. 소대 기관(zonular apparatus)의 경직 및 맥락막의 탄성의 상실도 원근조절에 기여할 수 있다.

생체역학은 눈 장기의 병리생리학에 있어서 결정적인 역할을 한다. 건강한 젊은 눈에서, 이 기작은 생체역학적으로 효율적이고 특정 거리에서 물체의 초점맞춤을 정확히 달성한다. 그러나, 노화하면서, 이 생체역학적 기작은 노화 과정으로 인한 물질 성질의 변화, 해부학적 관계 및 건강한 결합 조직 하부구조 관계의 파괴에 의해 영향을 받는다. 이 생체역학적 기능이상은 이상적인 광학 영상 품질을 위해 수정체의 초점을 동력학적으로 맞추는 능력에 영향을 미치는 원근조절 기작의 기능뿐만 아니라, 눈 장기에 매우 중요한 다른 생리학적 기작, 예컨대, 안구 생체유체공학, 안구 혈류 및 대사 항상성의 기능도 파괴시킨다. 따라서, 생체역학은 녹내장 및 AMD를 포함하는, 노화에 함께 일어나는 병리생리학에 있어서 핵심 역할을 한다.

노안은 전통적으로 노화에 따라 원근조절 능력의 점진적인 상실로서 정의된 시각 상태이다. 그러나, 다양한 거리에 대한 수정체의 굴절력을 조절하는 능력의 상실은 이 복잡한 상태의 유일한 결과이다. 눈이 노화함에 따라, 안구 기능의 생체역학적 효율에 유의미한 가역적 영향을 미치는, 눈 장기 또는 "시각기관"의 결합 조직 변화가 있다. 초음파 생체현미경관찰(UBM) 및 내시경, 광학 간섭 단층촬영(OCT), 및 자기 공명 영상화(MRI)를 이용한 연구는 유리질 막, 주변 맥락막, 모양체근 및 소대에서 연령 관련 변화를 보여주었다. 연령 관련 변화는 연령의 증가에 따라 내부로 굽는 공막에서도 나타나는 생체역학적 변경을 생성한다.

한 모델에 따르면, 원근조절 동안 모양체근은 수축하고 소대에 장력을 방출하여, 수정체에 가해지는 장력을 감소시키고 수정체가 굽어져 그의 굴절력을 증가시킬 수 있게 한다. 노화에 따른 수정체 탄성의 감소는 수정체의 변형을 방해하고, 수정체 굴절력은 가까운 물체를 보기에 충분한 정도까지 증가하지 않을 것이다. 노안의 근거리 시력 상실 증상을 해결하기 위한 현재 방법은 전형적으로 안경, 다초점 또는 단안시 콘택트 렌즈, 단안시 또는 다초점성을 유도하기 위한 각막 시술, 다초점 렌즈를 사용하는 렌즈 이식물, 각막 인레이(inlay), 온레이(onlay), 및 안구내 수정체 원근조절을 포함한다. 그러나, 이 시술들 중 어느 것도 진정한 원근조절을 회복시키지 못한다. 그 대신에, 이 시술들은 각막 또는 수정체에서 광학을 조작함으로써 근거리 및 중거리 시력을 개선하고자 한다.

진정한 생리학적 원근조절이 일어나기 위해, 눈은 초점을 원거리에서 근거리로 바꾸거나 근거리에서 원거리로 바꿀 때 물체를 명확히 보기 위해 그의 초점 길이를 변형시켜야 한다. 일반적으로, 이것은 수정체를 수축하여 더 볼록한 형태로 만드는 모양체근에 의해 주로 야기되는 것으로 생각된다. 그러나, 원근조절 과정은 훨씬 더 복잡하다. 원근조절은 각막 수차에 의해서도 영향을 받으므로, 명확히 보기 위해, 수정체는 각막 수차까지 성형되고 파도모양을 이루어, 원근조절 자극에 대한 초점 반응을 발휘하기 전에 수정체와 각막 사이에 광학의 균형을 생성해야 한다. 추가로, 수정체 및 탄성 맥락막에 가해지는 소대 장력은 전체 원근조절 복합체의 원근조절 범위 및 생체역학적 기능성에 기여한다. 이 복잡한 구성요소들의 고장은 원근조절 폭, 수정체 변형, 및 동력학적 원근조절력으로부터 생성된 중심 굴절력에 영향을 미칠 수 있는 생체역학적 관계 기능이상을 생성한다.

예를 들면, 노안에 대한 치료로서 공막 수술은 방사상 각막절개(RK)로서 공지된 치료인, 근시를 치료하기 위한 각막 절개를 이용한다. 모양체근 위에 놓인 공막의 구획에서 방사상 절개를 이용하는 전방 모양체 공막절개(ACS) 시술이 개발되었다. 상기 절개는 모양체근과 수정체 사이의 공간을 증가시킴으로써, 근육을 위한 '작동 거리'를 증가시키고 소대를 조여 노안에서 원근조절 능력을 회복시키는 것으로 생각되었다. ACS의 장기간 결과는 상기 시술이 원근조절을 회복시키는 데 있어서 그다지 성공적이지 않았고 공막 상처가 매우 신속히 치유되기 때문에 효과가 완전히 제거되었다는 것을 암시한다. 레이저 노안 회복술(LAPR)은 레이저를 이용하여 방사상 공막절제를 수행하는 ACS로부터 나왔다. 그러나, LAPR의 결과는 혼합되었다. 공막 이식물은 모양체근 및 공막을 들어올려, 수정체를 지탱하는 소대를 조이고, 원근조절 능력을 회복시키고자 한다. 이의 효과는 논쟁의 여지가 있다.

원근조절 상실 및 노안은 상호교환가능하게 사용된다. 그러나, 원근조절 상실은 노화 눈(또는 노안)의 결과들 중 단지 하나의 임상적 징후라는 것이 강조되어야 한다. 연령이 증가함에 따라, 원근조절 상실에 기여할 수 있는, 수정체 및 주변 조직의 많은 변화가 있다. 연구는 수정체 물질이 노화에 따라 경직되어, 원근조절 동안 모양(및 굴절력)을 변화시키는 그의 능력을 감소시키고 원근조절 능력을 감소시킨다는 것을 보여주었다. 노화에 따라 수정체 캡슐의 연화, 수정체의 평탄화 및 전방으로의 수정체 이동도 원근조절 능력의 상실에 기여할 수 있으나, 원근조절은 복잡한 기작이다. 많은 수정체 기반 모델들은 수정체외 구조물로부터의 효과를 포함하지 못하였다. 원근조절을 완전히 이해하기 위해, 수정체 구성요소 및 수정체외 구성요소 둘 다가 함께 고려되어야 한다.

수정체외 인자(주로, 소대, 맥락막 및 공막)과 관련된, 노화에 따라 상실된 원근조절의 양은 단지 비교적 최근에 연구되었다. 수정체주위 공간은 노화에 따라 감소한다. 모양체는 원근조절 동안 수축하는 것으로 확인되었고, 공막 돌기부터 거상연에 이르는 거리의 감소가 있다. UBM을 이용할 때, 거상연에 인접한 후방 소대의 부착 대역이 확인되었고, 이 소대의 수축은 원근조절에서 발견된 거리의 감소의 병인인 것으로 생각된다. 소대의 이 복잡한 작용은 상반적인 것으로 의심된다. 전방 소대는 이완하여, 수정체가 전방으로 모양을 바꿀 정도로 수정체에 가해지는 그의 장력을 감소시키는 반면, 후방 소대는 수축하여, 후방 캡슐을 뒤로 움직인다. 이 유리체-소대 복합체는 노화에 따라 경직되어, 그의 탄성을 상실한다. 공막은 노화에 따라 코 영역에서 원근조절 동안 덜 변형될 수 있게 된다는 것도 현재 공지되어 있다. 유리질도 원근조절 동안 수정체 모양 변화에 중요한 인자로서 암시되었고 노안에서 역할을 할 수 있다. 새로운 모델은 수정체외 구조물에 의해 기여될 3 디옵터(diopter)까지 암시한다. 이 구조물의 연령 관련 변화 및 이 구조물과 모양체-수정체 복합체의 생체역학적 상호작용은 노안에 기여할 수 있다.

모양체근은 원근조절 및 수양액 수력학(유출/유입, pH 조절 및 IOP)을 포함하는, 눈 장기의 많은 기능들에 있어서 결정적인 역할을 한다. 모양체근의 광학적으로 유의미한 역할은 다양한 거리(근거리, 중거리 및 원거리)에서 초점을 맞추도록 수정체를 동력학적으로 조절하는 것이다. 원근조절 동안 모양체근은 수축하여 수정체의 모양을 바꾸고, 기본적으로 말하자면, 수정체를 앞으로 및 내부로 이동시킨다. 이 모양 변형은 전방 소대로의 장력의 방출, 및 후방 챔버 내에서 이동하는 수양액에 의해 야기된다. 이것은 렌즈가 상대적으로 비구면 모양에서 더 구면 모양으로 바꿀 수 있게 함으로써, 근거리 시력을 위한 그의 굴절력을 증가시킨다. 모양체근의 수축은 섬유주대 및 수양액 배출의 퍼짐에도 중요하다. 부적절한 배출, 또는 포도막 유출 경로 또는 쉴렘관(Schlemm's canal)에 의한 수양액 배출의 정상 유동에의 교란의 야기는 IOP를 증가시킬 수 있고 특정 유형의 안구 고혈압 또는 녹내장의 발생에 기여할 수 있다. 원근조절 동안 모양체근 수축은 안압(IOP)을 낮춘다. 이것은, 쉴렘관을 팽창시키고 섬유주대를 개방하는, 내부로 및 전방으로 이동하는 모양체근에 의해 야기된, 원근조절 동안 수양액 유출 저항성의 감소에 기인할 가능성이 있다.

일부 실시양태에서, 도 1A-(1-3)은 모양체근의 유연성을 허용하는 점탄성의 예시적 공막 레이저 회춘을 보여준다. 모양체근 및 이의 구성요소는 안구 내부를 향한 연속적 제거에 의해 표시된 바와 같이 근섬유의 가로방향 또는 세로방향(1), 방사상 또는 경사진(2), 및 원형 또는 괄약근(3) 층을 포함한다. 각막 및 공막은 쉴렘관(a), 집합 세정맥(b) 및 공막돌기(c)를 남기면서 제거된다. 가로방향 섬유(1)는 종종 예각 연접(d)을 나타내고 맥락막주위 별(e)에서 끝난다. 방사상 섬유는 둔각(f)에서 만나고, 훨씬 더 넓은 각도(g)에서 유사한 연접이 원형 모양체근에서 일어난다.

구조물의 강성은 변형에 대한 그의 저항성을 기술하고, 압축될 수 없는 내용물을 가진 국한된 국조물의 경우, 강성은 구조물의 부피 및 내용물의 압력과 관련된다. 안구 강성은 응력에 대한 안구의 저항성을 지칭한다. 안구 강성의 증가는 연령의 증가와 상호관련되어 있으므로, 노안과 안구 강성이 공통된 생체역학적 인자를 공유한다는 생각을 뒷받침한다. 안구 강성은 원근조절에 영향을 미치는 것 이외에, 후방으로 맥락막의 탄성 반동을 약화시킴으로써 원근조절 기관이 원근조절된 상태 후 원근조절되지 않은 상태로 복귀하는 것도 방해할 수 있다.

안구 강성은 감소된 안구 박동성 혈류와 상호관련되어 있다. 전체 논의 건강을 뒷받침하는 혈관은 공막을 통과한다. 안구 강성의 증가는 정맥 유출에 대한 공막 저항성을 증가시킬 수 있고 맥락막 혈관을 통한 유동을 감소시킬 수 있다.

안구 강성은 황반 변성의 발병과 상호관련되어 있다. 안구 강성의 증가는 정맥 유출에 대한 공막 저항성을 증가시킬 수 있고 맥락막 혈관을 통한 유동을 감소시킬 수 있다. 이것은 브루크 막을 손상시킬 수 있고 맥락막 신생혈관형성을 유발할 수 있다. 맥락막 혈관을 통한 유동의 감소도 관류를 감소시켜, 유도된 저산소증 및 맥락막 신생혈관형성을 유발할 수 있다.

안구 강성은 특정 형태의 녹내장과 상호관련되어 있다. 최근 모델은 안구 강성이 증가된 안압에 대한 공막 반응에 영향을 미친다는 것을 암시한다. 안구 강성의 감소는 전방 및 후방 안구 둘 다에서의 연령 관련 변화 및 안구 강성으로 인해 상승된 안압을 가진 시신경 머리로 전달되는 역학적 변형력을 감소시킬 수 있다. 정상 원근조절 동안 망막 및 맥락막은 모양체근이 수축할 때 시신경 머리 근처 쪽으로 당겨진다. 모양체근은 노화에 따라 그의 수축력을 유지하나, 공막의 증가된 강성은 모양체근 이동에 영향을 미쳐, 모양체근 수축 동안 시신경 머리에 가해지는 장력을 증가시킬 수 있다.

도 1A-(4-7)은 일부 실시양태에서 후방 공막 회춘 및 시신경 머리 감압을 보여준다.

노화에 따라 눈에서 일어나는 안구 강성 또는 공막 및 각막을 포함하는 눈의 외부 안구 구조물의 "경직도"는 모든 내부 해부학적 구조물들, 예컨대, 원근조절 복합체의 수정체외 및 수정체 해부학적 구조물의 생체역학적 기능뿐만 아니라, 섬유주대, 맥락막 및 망막의 생체역학적 기능에도 영향을 미친다. 추가로, 안구 강성은 눈 장기의 생리학적 기능, 예컨대, 수양액 동력학 및 안구 박동성 혈류의 효율의 변화에 상당한 영향을 미친다. 증가된 안구 강성은 공막 및 시신경을 통한 안구 혈류를 포함하는 다른 조직에도 영향을 미친다. 안구 강성은 많은 연령 관련 눈 질환들의 발병과 상호관련되어 있다. 따라서, 안구 강성은 시각적 원근조절의 상실에 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라, 더 광범위한 임상적 유의성도 가질 수 있다.

안구 생체역학은 눈에서 힘의 기원 및 효과를 연구하는 것이다. 모든 안구 조직들은 그 자신에게 점탄성을 제공하는 콜라겐을 함유한다. 점탄성 물질은 유체 및 탄성 물질 둘 다의 성질을 가진다. 유체는 그의 용기의 모양을 띠는 경향을 갖는 반면, 탄성 물질은 응력 하에서 변형할 수 있고 그의 원래의 형태로 복귀할 수 있다. 응력이 점탄성 물질에 가해질 때, 분자는 응력을 수용하도록 재배열할 것이고, 이것은 크리프(creep)로서 지칭된다. 이 재배열은 응력이 제거될 때 물질이 그의 원래의 형태로 복귀할 수 있게 하는 역응력도 물질에서 생성한다. 따라서, 점탄성은 조직이 응력에 반응할 수 있게 하는 중요한 성질이다.

조직의 치유 능력을 초과하는 만성 응력은 만성 염증 및 궁극적으로 세포 사멸을 유도할 수 있고, 이것은 기술적으로 노화의 병리생리학을 기술한다. 안구 결합 조직은 모든 다른 결합 조직들처럼 연령에 의해 영향을 받는다. 공막은 눈의 5/6을 차지하고 조밀한 불규칙적인 결합 조직으로 만들어진다. 공막은 주로 콜라겐(50% 내지 75%), 엘라스틴(2% 내지 5%) 및 프로테오글리칸으로 구성된다. 눈의 결합 조직은 주로 노화에 따라 일어나는 가교결합으로 인해 연령의 증가에 따라 경직되어, 그의 탄성을 상실한다. 가교결합은 중합체 쇄들, 예컨대, 합성 생체물질 또는 결합 조직의 단백질의 중합체 쇄들 사이의 결합이다. 가교결합은 유리 라디칼, 자외선 광 노출 및 노화에 의해 야기될 수 있다. 결합 조직에서, 콜라겐 및 엘라스틴은 가교결합하여, 시간의 경과에 따라 연속적으로 소섬유 및 미세소섬유를 형성할 수 있다. 소섬유 및 미세소섬유의 양이 증가함에 따라, 공막은 경직되어, '공막경화증'뿐만 아니라 대사적 생리학적 응력의 동시적 증가를 겪는다. 앞서 언급된 바와 같이, 엘라스틴에 의해 유도된 반동의 상실 및/또는 콜라겐 미세구조적 변화와 함께 콜라겐 가교결합의 연령 및 인종 관련 증가는 응력이 가해질 때 공막 조직의 유연성 상실을 유발하는 공막 물질 성질의 변화의 기저를 이룰 수 있다. 이 병리생리학이 진행함에 따라, 공막은 기저 구조물에 압축 및 적재 응력을 발휘하여, 생체역학적 기능이상, 특히 원근조절과 관련된 생체역학적 기능이상을 생성한다.

연령 관련 증가된 안구 강성은 모양체근 및 원근조절 기작의 생체역학에도 영향을 미친다. 예를 들면, 모양체근의 수축력은 노화에 따라 감소하지 않으나, 수축하거나 상당한 힘을 수정체에 발휘하여 젊은 시스템의 굴절 변화와 동일한 굴절 변화를 생성하는 능력의 감소를 가질 수 있다고 알려져 있다. 추가 설명은 안구 강성이 소대 장력을 이완시키고 원근조절 능력을 감소시킴으로써 모양체근의 생체역학적 기여에 영향을 미치는 것일 수 있다.

공막 내에서의 연령 관련 물질 성질 변화는 공막 섬유의 결합 조직의 이동성에 영향을 미침으로써, 유연성의 상실을 직접 유발한다. 이것은 공막에서의 프로테오글리칸(PG)의 정상적 유지 및 교체의 감소를 야기하여, PG의 상실 및 궁극적인 조직 위축을 유발한다. 그러나, 공막 결합 조직의 유연성 및 이동성이 회복되는 경우, 이 PG 상실은 복구될 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 본 개시의 시스템 및 방법은 공극 충전 기법과, 3차원에서의 공극의 매트릭스의 생성의 조합을 고려한다. 조직의 매트릭스 3D 스카폴드에서 특정 깊이, 크기 및 배열을 가진 공극은 조직 매트릭스 내에서 플라스틱 거동을 생성한다. 이것은 공막 조직의 생체역학적 성질에 영향을 미침으로써, 공막 조직이 잘 휘어질 수 있게 한다. 복수의 공극들이 매트릭스 3D 스카폴드에서 어레이 패턴 또는 격자(들)로 생성될 수 있다. 다양한 마이크로포레이션 특성이 뒷받침될 수 있다. 이들은 부피, 깊이, 밀도 등을 포함할 수 있다.

사면체 또는 중심 육각형 모양을 생성하는 것이 유리하다. 매트릭스 내에서 중심 육각형을 생성하기 위해, 특정 조성, 깊이 및 다른 '공극'과의 관계를 가진 일련의 '공극들'이 매트릭스, 및 상기 매트릭스 내의 공극들 사이의 공간적 조직에 있어야 한다. 상당한 양(예를 들면, 적어도 85%)의 조직 깊이도 다각형의 차원 전체에 걸쳐 전체 매트릭스의 완전한 효과를 수득하기 위해 필요하다. 조직 내의 매트릭스는 다각형을 함유한다. 다각형의 중심각은 매트릭스 내의 복수의 스폿들과 관계없이 동일하게 유지된다. 이것은 본 개시의 방법 및 시스템의 필수 구성요소인데, 이는 상기 방법 및 시스템이 매트릭스 또는 격자에서 공극 패턴의 독특한 관계 및 성질을 포함하는 다각형을 가진 매트릭스를 이용하기 때문이다.

다각형의 중심각은 그의 면들 중 하나에 의해 다각형의 중심에서 대향하는 각도이다. 다각형의 면의 수에도 불구하고, 다각형의 중심각은 동일하게 유지된다.

현재 공막의 이식 디바이스는 원근조절에 대한 역학적 효과를 수득한다. 현재 디바이스 또는 방법 중 어느 것도 '공극'의 효과, 또는 3D 조직에서 중심 육각형 또는 다각형을 가진 공극의 매트릭스 어레이의 생성을 고려하지 않는다. 본 개시의 시스템 및 방법은 생물학적 조직에서 공극 매트릭스 어레이를 생성하여, 조직 그 자체의 생체역학적 성질의 변화를 허용함으로써, 눈의 생물학적 기능에 대한 역학적 효과를 생성할 수 있다. 매트릭스에서 '공극'의 일차 요건은 다각형이다.

정의에 의한 다각형은 임의의 수의 면을 가질 수 있고, 3D에서 다각형의 면적, 둘레 및 치수는 수학적으로 측정될 수 있다. 정다각형의 경우, 중심각은 다각형의 임의의 2개의 인접 꼭짓점들에 의해 다각형의 중심에서 만들어진 각도이다. 임의의 2개의 인접 꼭짓점들부터 중심까지 선을 그리는 경우, 이들은 중심각을 만들 것이다. 다각형이 규칙적이기 때문에, 모든 중심각들은 동등하다. 어느 한 면이 선택되는 지는 중요하지 않다. 모든 중심각들의 합계는 360^o(완전한 원)일 것이므로, 중심각의 측정치는 360을 면의 수로 나눈 값이다. 또는, 하기 식으로서 표시된다:

중심각 = 360/n도, 이때 n은 면의 수이다.

따라서, 중심각의 측정치는 다각형의 면의 수에만 의존하고 다각형의 크기에는 의존하지 않는다.

본원에서 사용된 바와 같이, 다각형은 "규칙적" 또는 "불규칙적" 다각형으로 한정되지 않는다. 다각형은 기하구조에서 단순한 정삼각형부터 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 12각형 이상에 이르기까지 거의 모두를 포괄하는 모양들 중 하나이다.

다각형의 유형은 정다각형, 불규칙적 다각형, 볼록 다각형, 오목 다각형, 자가-상호교차하는 다각형 및 교차된 다각형을 포함한다. 정다각형은 모든 면 및 내각이 동일하다. 정다각형은 항상 볼록하다. 불규칙적 다각형은 각각의 면이 상이한 길이를 갖고 각각의 각도가 상이한 측정치일 수 있고 정다각형의 반대인 다각형을 포함한다. 볼록은 모든 내각이 180^o 미만이고 모든 꼭짓점들이 내부로부터 '외부로 향한다'는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이의 반대는 오목이다. 정다각형은 볼록하다. 오목은 하나 이상의 내각이 180^o를 초과한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 일부 꼭짓점들은 다각형의 내부를 향해 '내부로' 돌출된다. 다각형은 또 다른 면 위에 역교차된 하나 이상의 면을 가짐으로써, 다수의 보다 더 작은 다각형들을 생성할 수 있다. 이것은 여러 별개의 다각형들로서 간주되는 것이 최선이다. 이 방식으로 자가-상호교차하지 않는 다각형은 단순한 다각형으로서 지칭된다.

모든 다각형들(정다각형 및 불규칙적 다각형)의 성질은 다각형의 내부에서 각각의 꼭짓점에서 내각을 포함하고, 한 면과 연장된 인접 면 사이에서 다각형의 외각을 포함한다. 다각형의 대각선은 임의의 2개의 비인접 꼭짓점들을 연결하는 선이다. 정다각형의 경우, 면적을 계산하는 다양한 방식들이 있다. 불규칙적 다각형의 경우, 일반식은 없다. 둘레는 다각형 주위의 거리, 또는 그의 면 길이의 합계이다.

정다각형의 성질은 다각형의 중심부터 면의 중점까지 이어진 선인 변심거리(내접원의 반지름)를 포함한다. 이것은 내접원의 반지름, 즉 내접원의 반경이기도 하다. 정다각형의 반지름(외접원의 반지름)은 중심부터 임의의 꼭짓점까지 이어진 선이다. 이것은 다각형의 외접원의 반지름이기도 하다. 내접원은 정다각형 내부에 피팅될 가장 큰 원이다. 외접원은 정다각형의 모든 꼭짓점들을 통과하는 원이다. 이의 반지름은 다각형의 반지름이다.

본원의 일부 실시양태는 매트릭스 어레이 내에서 복수의 다각형들을 보여준다. 각각은 CT(간섭 단층촬영)에 영향을 미칠 수 있다. 이들은 '중심 육각형'을 허용하기에 충분한 공극을 함유한다. 정사각형/마름모 모양이 분명할 수 있다. 식은

이고, 이때 s는 임의의 면의 길이이고, 상기 식은

으로 단순화되고, 이때 s는 임의의 면의 길이이다.

본원에 기재된 '공극'은 특정 형태, 모양, 조성 및 깊이를 가질 수 있다. 결합 조직의 생체역학적 성질을 바꾸는, 매트릭스 어레이 내에서의 공극의 생성은 본 개시의 독특한 특징이다.

본원에서 사용된 '공극 매트릭스'는 상처 치유를 제어하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이것은 흉터 조직을 억제하기 위한 공극의 충전을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 공극은 결합 조직을 관통하는 적어도 5% 내지 95% 깊이를 가질 수 있고 의도된 생체역학적 성질 변화를 생성하는 것을 도울 수 있다. 공극은 특정 조성 및 매트릭스에서의 배열을 가질 수 있고, 바람직하게는 다각형의 수학적 성질을 가질 수 있다. 3차원(3D) 공간에서, 매트릭스 또는 격자 내의 공극들 사이의 관계의 의도된 변화는 본 개시의 독특한 특징이다(도 1F 참조). 매트릭스 또는 어레이는 2D 브라베이 격자, 3D 브라베이 격자 또는 비-브라베이 격자로 구성될 수 있다.

도 1(B-E)를 참조하건대, 예시적 공극 매트릭스 어레이가 표시되어 있다. 본원에서 공극 매트릭스 어레이는 모든 연속적 어레이가 구축될 수 있는 기본 구축 블록이다. 각각의 점이 동일한 "환경"을 가질 공간에서 공극을 CT에 배열하는 복수의 상이한 방식들이 있을 수 있다. 즉, 모든 점들이 서로 식별될 수 없을 정도로, 각각의 점은 임의의 다른 점과 동일한 세트의 점들에 의해 둘러싸여 있을 것이다. "공극 매트릭스 어레이"는 "유닛 공극"의 면들 사이의 각도 사이의 관계, 및 공극과 '유닛 공극' 사이의 거리에 의해 식별될 수 있다. "유닛 공극'은 가장 먼저 "생성된 공극"이고, 3차원에서 규칙적인 간격으로 반복될 때 조직의 깊이 전체에 걸쳐 표면에서 보이는 매트릭스 어레이의 격자를 생성할 것이다. "격자 파라미터"는 공극의 모서리들에서 2개의 점들 사이의 길이이다. 다양한 격자 파라미터들 각각은 문자 a, b 및 c로 표기된다. 정방정계 격자에서와 같이 2개의 면들이 동등한 경우, 2개의 격자 파라미터들의 길이는 a 및 c로 표기되고, 이때 b는 생략된다. 각도는 그리스 문자 α, β 및 γ로 표기됨으로써, 특정 그리스 문자로 표기된 각도는 그의 균등한 로마체 문자로 표기된 축에 의해 대향하지 않는다. 예를 들면, α는 b 축과 c 축 사이에 포함된 각도이다.

육각형 격자 구조물은 90^o와 동등한 2개의 각도를 가질 수 있고, 이때 다른 각도(γ)는 120^o와 동등하다. 이것이 일어나게 하기 위해, 120^o 각도를 둘러싸는 2개의 면들은 동등해야 하는 반면(a = b), 세 번째 면(c)은 다른 면에 대해 90^o로 존재하고 임의의 길이를 가질 수 있다.

도 1F를 참조하건대, 폐쇄된 팩킹된 층에서 hcp 유닛 셀의 기저 평면의 예시적 도식적 투영도가 표시되어 있다. 매트릭스 어레이는 표적 결합 조직, 예를 들면, 공막 전체에 걸친 공극의 특정 반복 배열로서 정의된다. 구조는 매트릭스의 외관 또는 표면이 아니라 공극의 내부 배열을 지칭한다. 그러나, 이들은 완전히 독립적이지 않는데, 이는 공극의 매트릭스의 외관이 종종 내부 배열과 관련되어 있기 때문이다. 다각형의 수학적 특징 및 성질을 충족시키기 위해 표시된 매트릭스에서 각각의 공극 사이에 특정 거리가 존재할 수 있다. 생성된 공극은 매트릭스 내의 남아있는 조직과의 관계도 가질 수 있으므로, 매트릭스의 생체역학적 성질을 변화시킬 수 있다.

매트릭스 내에서의 공극의 공간적 관계는 기하학적 및 수학적 관련성을 가진다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 레이저 마이크로포레이션 시스템(도 3 참조)은 일반적으로 적어도 이들 파라미터를 포함한다: 1) 약 1 내지 3 마이크로줄/cm²와 약 2 줄/cm² 사이; 조직에 대한 ≥ 15.0 줄/cm²; 조직에 대한 ≥ 25.0 줄/cm²의 플루언스(fluence)를 가진 레이저 방사선; 치료 가능성을 넓히기 위해, 2900 nm +/- 200 nm; 물의 대략 중간 IR 흡수 최대치; 레이저 반복률 및 펄스 지속시간은 100 내지 500 Hz 및 50 내지 225 μs 범위 내의 소정의 조합을 사용함으로써 조절될 수 있다. 이 범위는 조직에 대한 ≥ 15.0 줄/cm²; 조직에 대한≥ 25.0 줄/cm²의 최소 범위로서 관찰될 수 있고; 치료 가능성을 넓히기 위해; 2) 약 1 ns 내지 약 20 μs의 지속시간을 가진 하나 이상의 레이저 펄스 또는 일련의 펄스를 사용함으로써 방사선조사된다. 일부 실시양태는 잠재적으로 최대 50W 버전을 가질 수 있고; 3) 열적 손상 대역(TDZ)의 범위는 일부 실시양태에서 20 ㎛ 미만 또는 일부 실시양태에서 20 내지 50 ㎛일 수 있고; 4) 10 내지 600 ㎛의 펄스 폭의 파라미터도 포함될 수 있다(도 1E-1 참조).

펄스당 에너지 1 내지 3 마이크로줄을, 높은 반복률, 예를 들면, 500 Hz(Zeiss) 내지 수 킬로헤르츠(Optimedica)를 가진 펨토레이저 및 피코레이저에 연결시킬 수 있다. 펨토레이저 및 피코레이저의 이점은 작은 스폿 크기(예를 들면, 20 마이크론 내지 50 마이크론)이고, 에너지 밀도는 주변 조직에 대한 최소한의 열적 문제점을 위해 높다. 이것은 모두 효과적인 공막 회춘으로 이어질 수 있다. 일부 실시양태에서, 레이저는 공막의 천공까지의 깊이 및 약 25 ㎛ 내지 약 90 ㎛의 열적 손상으로 공막에서 실질적으로 둥근 원뿔 모양의 홀을 생성할 수 있다. 홀 깊이는 펄스 에너지 및 펄스의 수에 의해 제어될 수 있다. 홀 직경은 움직임 인공물 및/또는 초점이탈에 의해 변화될 수 있다. 열적 손상은 펄스의 수와 상호관련될 수 있다. 펄스 에너지는 증가될 수 있고, 이것은 펄스 수의 감소로 이어질 수 있고, 이것으로 열적 손상을 더 감소시킬 수 있다. 펄스 에너지의 증가는 방사선조사 시간을 감소시킬 수도 있다. 기재된 레이저 시스템의 예시적 디자인은 방사선조사 시간을 보존함으로써 최적 치료 시간을 위한 빠른 속도를 유지하면서 보다 더 낮은 열적 손상 대역을 위해 최적화된 레이저 프로파일, 및 열적 손상 대역과 펄스 사이의 상호관계를 보여주는 차트를 허용한다(도 1E-2 및 도 1G-(1-4) 참조).

일부 실시양태에서, 마이크로 포어링(poring) 또는 마이크로 터널링(tunneling)을 위한 나노초 레이저는 하기 사양을 포함한다: 파장 UV-가시광선-단적외선 350 내지 355 nm; 520 내지 532 nm; 1030 내지 1064 nm 전형적; -펄스 길이 0.1 내지 500 나노초, 수동(또는 능동 Q-스위칭); 펄스 반복률 10 Hz 내지 100 kHz; 피크 에너지 0.01 내지 10 밀리줄; 10 메가와트 초과의 피크 전력 최대치; 전달된 유리 빔 또는 섬유.

공막 회춘은 펨토초 또는 피코초 레이저 및 er:YAG 레이저에 의해 수행될 수 있다. 2.94 ER:YAG 레이저, 또는 ER:YAG 바람직한 레이저 에너지를 가질 수 있는 다른 레이저, 또는 높은 물 흡수를 가진 상이한 파장의 다른 레이저를 위해 이상적인 레이저 에너지 파라미터의 다른 바람직한 실시양태.

상이한 스폿 크기/모양/공극에 대한 밀리줄 및 에너지 밀도는 하기를 포함할 수 있다:

스폿 크기 50 마이크론: a) 0.5 밀리줄 pp는 25 줄/cm²와 동등하고; b) 1.0 밀리줄 pp는 50 줄/cm²와 동등하고(Er:YAG를 사용한 경우 가능함); 3) 2.0 밀리줄 pp는 100 줄/cm²와 동등하다.

스폿 크기 100 마이크론(이들 모두 ER:YAG를 사용한 경우 가능함): a) 2.0 밀리줄 pp는 25 줄/cm²와 동등하고; b) 5.0 밀리줄 pp는 62.5 줄/cm²와 동등하고; c) 9.0 밀리줄 pp는 112.5 줄/cm²와 동등하다.

스폿 크기 200 마이크론: a) 2.0 밀리줄 pp는 6.8 줄/cm²와 동등하고; b) 9.0 밀리줄 pp는 28.6 줄/cm²와 동등하고; c) 20.0 밀리줄 pp는 63.7 줄/cm²와 동등하다.

스폿 크기 300 마이크론: a) 9.0 밀리줄은 12.8 줄/cm²와 동등하고(ER:YAG를 사용한 경우 가능함); b) 20.0 밀리줄 pp는 28 줄/cm²와 동등하고(DPM-25/30/40/X를 사용한 경우 가능함); c) 30.0 밀리줄 pp는 42.8 줄/cm²와 동등하고; d) 40.0 밀리줄 pp는 57 줄/cm²와 동등하고; e) 50.0 밀리줄 pp는 71 줄/cm²와 동등하다.

스폿 크기 400 마이크론: a) 20 밀리줄 pp는 16 줄/cm²와 동등하고(DPM-25/30/40/50/X); b) 30 밀리줄 pp는 24 줄/cm²와 동등하고; c) 40 밀리줄 pp는 32 줄/cm²와 동등하고; d) 50 밀리줄 pp는 40 줄/cm²와 동등하다.

둥근 또는 정사각형 공극 또는 스폿도 가능하다는 것을 주목한다.

펨토초 레이저 및 피코초 레이저의 경우, 일부 이용가능한 파장 길이는 IR 1030 nm; Green 512 nm 및 UV 343 nm를 포함한다. 피크 에너지는 피코초 영역에서 5 내지 50 마이크로줄을 통해 (MHz 반복률로) 나노줄부터 수백 마이크로줄까지 변화할 수 있다. 펄스 길이 100 내지 900 펨토초를 가진 펨토초 레이저; 나노줄부터 수백 마이크로줄의 피크 에너지, 500 Hz 내지 수 메가헤르츠의 펄스 반복률(Ziemer LOV Z; Ziemer AG, 스위스 소재: 5 MHz 초과의 반복률에서 나노줄 피크 에너지, 빔 품질/밀도 매우 우수함 - 작은 스폿 내의 초점 - 50 마이크론 이하가 가능함).

일부 실시양태에서, 빔 품질은 에르븀 레이저를 이용하여 마이크로공극으로서 공막의 펨토레이저 마이크로 터널링을 달성할 수 있는 정도로 최상의 펨토레이저에서 매우 정밀하다.

본원에서 사용된 바와 같이, 핵 공극은 약 10 nm의 직경을 가진, 핵막 내의 개구로서 정의될 수 있고, 이 개구를 통해 분자(예컨대, 세포질에서 합성된 핵 단백질) 및 RNA가 통과해야 한다(도 1H 참조). 공극은 큰 단백질 조립체에 의해 생성된다. 선택된 물질이 유입하고 유출할 수 있게 하는 핵막 내의 천공.

생물학적 조직에서 공극률에 대한 식

(1)로서 정의될 수 있고, 이때 qU는 0부터 a까지 연속적으로 미분가능한 가역 맵핑이고, u"는 cY-성분 변위이다. a-성분에 대한 가역 변형 구배, F" 및 이의 야코비안(Jacobian), I"는 J" = det F"(3)로서 정의되고, 이때 J"는 각각의 연속체의 자가-상호침투를 억제하기 위해 엄격히 양의 값이어야 한다. 우측 코시-그린 텐서(Cauchy-Green tensor) % 및 이의 역수인 고체-성분에 대한 피올라(Piola) 변형 텐서 B는 V=F'IF'(4) B=F'-'F'+로서 정의되고, 이때 첨자 t는 이항을 표시한다.

현재 이론적 및 실험적 증거는 결합 조직에서의 공극의 생성 또는 유지가 3가지 중요한 과제를 달성한다는 것을 암시한다. 첫째, 이것은 영양분을 결합 조직 매트릭스 내의 세포에게 수송한다. 둘째, 이것은 세포 폐기물을 운반한다. 셋째, 조직 유체는 세포가 감지하기에 충분히 큰 힘을 공막의 벽 또는 외부 안구 코트에 발휘한다. 이것은 결합 조직의 기본 역학신호전달 기작인 것으로 생각되고, 이 방식으로 안구 코트는 그 자신에 가해지는 역학적 하중 및 안압의 증가에 대한 반응을 감지한다. 안구 역학신호전달의 이해는 안구 고혈압, 녹내장 및 근시를 치료하는 방법의 이해를 위한 토대이다.

연조직 또는 골 조직의 공극률 및 이들의 투과성에 대해, 매질의 구조를 기술하는 파라미터(예를 들면, 공극률, 공극 크기 분포, 및 비표면적)로부터 공극 매질의 물리적 성질(예를 들면, 수리 전도도, 열 전도도, 물 체류 곡선)을 유도하는 것은 과학자들이 계속 도전할 과제이다. 다공성 매질이 자가-유사한 환산 거동을 가진다는 가정을 입증하기 위해, 다양한 특징들의 프랙탈(fractal) 치수를 실험적으로 결정하였다.

시스템 시술 및 작용기작

일부 현재 원근조절 이론은 수정체가 사람으로 하여금 판독할 수 있게 하는 굴절 변화를 주로 담당한다고 말하지만, 소대 기관의 모든 요소들이 관여하는 것으로 확인되었다. 원근조절에 있어서 수정체외 과정이 하는 역할의 조명은 다른 강성 조직까지 유연성을 회복시킴으로써 생체역학적 성질을 변형시키는 공막 치료가 노안에서 원근조절 능력에 영향을 미칠 수 있다는 이론을 뒷받침한다.

시각동력학(VisioDynamics) 이론은 특히 노안이 굴절 오류, 또는 단순히 가까운 물체에 초점을 맞추는 능력의 상실이 아니라고 주장한다. 그 대신에, 노안은 신체 전체에서 일어나는 연령 관련 결과처럼 눈 장기 또는 안구의 결합 조직에서 일어나는 연령 관련 결과이다. 이것은 안구 기능, 특히 원근조절의 생체역학적 효율에 유의한 가역적 영향을 미침으로써, 잠재적으로 동력학적 시각적 초점맞춤 능력뿐만 아니라 안구 생체수송 및 안구 대사 효율도 개선한다. 시각동력학 이론은 노화에 따라 일어나고 특히 안구 강성의 효과를 눈의 주요 외부 코트 아래의 원근조절 구조물 또는 공막까지 공명하는 기본적인 천연 생물학적 사건에 기반을 둔다. 공막은 모든 결합 조직들에서 일어나는 정상적 및 점진적인 비가역적 변화를 대표하는 점진적인 "공막경화증"을 노화에 따라 겪는다. 이 경화성 과정은 기저 관련 안구 및 안구내 구조물에 믿기 어려울 정도의 상당한 하중, 응력 및 변형력을 가하는 공막 압축을 증가시킨다. 동력학적 원근조절을 제어하는 모양체 및 관련 구조물에 가해지는 이 안구 강성 또는 응력 및 변형력은 눈의 생체역학에 영향을 미치고 눈이 그의 핵심 장기 기능을 수행하는 능력을 손상시킨다.

일부 실시양태에서, 눈 레이저 수술 및 치료적 처치 시스템은 레이저에 의해 생성된, 공막 조직 내의 마이크로공극의 매트릭스를 사용하여 공막 조직에서 유연성을 생성함으로써 노화에 따라 점차 단단해지는 공막에서 일어나는 응력 및 변형력을 완화시키도록 디자인된 눈 레이저 치료 시술을 제공한다. 상기 시스템은 공막의 생체역학적 성질 변화를 용이하게 하고, 역하(subliminal) 결합 조직, 안면 조직 및 눈의 생체생리학적 구조물의 압축을 완화시키고, 원근조절 능력을 회복시키는 것을 목적으로 한다. 상기 시스템은 구체적으로 응력을 완화시킬 수 있고, 모양체근, 원근조절 복합체, 및 노화 공막 조직 바로 아래에 놓인 핵심 생리학적 해부학적 구조물에 대한 생체역학적 유연성을 증가시키도록 디자인된다.

레이저 치료 시술은 눈 기능에 비해 눈 내부의 핵심 해부학적 구조물을 덮는 상이한 생리학적 대역에 있는 특정 치료 영역을 표적화한다. 3개 또는 5개의 생리학적 대역의 예가 본원에 기재되어 있지만, 다른 수의 생리학적 대역도 치료를 위해 고려될 수 있다.

일부 실시양태에서, 치료 패턴은 각막의 임의의 구성요소 또는 관련 조직에 닿지 않으면서, 해부학적 각막윤부(AL; anatomical limbus)의 외부 가장자리로부터 3개의 상이한 거리 내에 있는 3개의 임계 대역들로서 기재될 수 있다. 이 대역들은 도 2A-(1-2)에 표시되어 있다. 일부 실시양태에서, 치료 패턴은 도 2B-(1-3)에 표시된 바와 같이 각막의 임의의 구성요소 또는 관련 조직에 닿지 않으면서, 해부학적 각막윤부(AL)의 외부 가장자리로부터 5개의 상이한 거리 내에 있는 5개의 임계 대역들로서 기재될 수 있다.

레이저 치료 시술은 에르븀:이트륨-알루미늄-석류석(Er:YAG) 레이저를 이용하여 공막에서 마이크로공극을 생성할 수 있다. 이 마이크로공극은 맥락막의 청색 색조가 간신히 보이는 점까지 바람직한 깊이 범위, 예를 들면, 공막의 5% 내지 95%로 복수의 깊이에서 생성될 수 있다. 마이크로공극은 매트릭스 어레이, 예를 들면, 5 mm x 5 mm, 7 mm x 7 mm 또는 14 mm x 14 mm 매트릭스 어레이를 포함하는 복수의 어레이들에서 생성될 수 있다. 이 마이크로포레이션 매트릭스는 공막 소섬유 및 미세소섬유의 결합을 절단하여, 공막 조직에서 '탈가교결합' 효과를 가진다. 이 매트릭스 패턴의 직접적인 결과는 강성 공막에서 양성 경직도(남은 간질 조직) 및 음성 경직도(제거된 조직 또는 마이크로공극) 둘 다의 영역의 생성이다. 상이한 경직도의 이 영역들은 힘 또는 응력, 예컨대, 모양체근의 수축에 노출될 때 치료된 공막의 점탄성률이 임계 대역에서 더 유연해질 수 있게 한다. 추가로, 공막의 치료된 영역은 증가된 가소성으로 인해 모양체근이 수축할 때 강성 공막 조직에서 약화 효과를 생성할 수 있다. 이것은 저항을 받지 않는 힘이 내부로, 그리고 구심력에 의해 수정체 쪽으로 향하게 하거나, 원근조절 기작의 내부 상향 이동을 용이하게 함으로써 원근조절 효과를 향상시킨다. 이것은 수정체 균분선에서 순 외향 힘을 상정하는 모델에 비해 이점이다. 예를 들면, 공막 팽창을 목적으로 하는 기법, 예컨대, 공막 이식물 또는 수술 레이저 방사상 절제, 예컨대, LAPR은 모두 모양체근에게 공간을 제공하기 위해 공막이 팽창할 수 있도록 '공간' 또는 수정체주위 공간을 증가시키는 것을 목적으로 한다. 이 기법은 '수정체 밀집(lens crowding)' 이론에 기반을 두고, 공막 및 모양체 기작의 상향 및 내향 이동보다는 오히려 외향 이동을 유도하는 것을 목적으로 한다. 전체적으로, 공막 조직에서의 마이크로공극 매트릭스의 생성은 공막 층의 소섬유 및 미세소섬유를 절단하는 '탈가교결합 효과'를 유도하여, 가해진 응력에 대한 보다 더 유연한 반응을 가능하게 한다. 따라서, 시스템을 위한 제안된 작용 기작은 모양체 복합체에서 상이한 경직도의 이 영역들을 생성함으로써 해부학적으로 중요한 임계 대역에서 공막 조직의 가소성 및 유연성을 증가시킴으로써, 원근조절 기관의 생체역학적 기능 및 효율을 개선하는 것이다. 도 2C-(1-4)는 일부 실시양태에서 공막 소섬유 및 미세소섬유의 레이저 공막 탈가교결합을 보여준다.

도 2D(1-4)를 참조하건대, 신규 모델을 이용하여 안구 강성에 대한 시술의 효과를 조사하였다. 안구 결합 조직은 모든 다른 결합 조직들처럼 연령에 의해 영향을 받는다. 공막은 안구의 5/6을 차지하고, 조밀한 불규칙적 결합 조직으로 구성된다. 공막은 주로 콜라겐(50% 내지 75%), 엘라스틴(2% 내지 5%) 및 프로테오글리칸으로 구성된다. 눈의 결합 조직은 주로 노화에 따라 일어나는 가교결합으로 인해 그의 탄성을 잃으면서 연령의 증가에 따라 경직된다. 가교결합은 결합 조직, 예컨대, 눈의 결합 조직에서 "생체역학적 경직도의 증가"를 생성한다. 가교결합은 중합체 쇄들, 예컨대, 합성 생체물질 또는 결합 조직의 단백질의 중합체 쇄들 사이의 결합이다. 가교결합은 유리 라디칼, 자외선 광 노출 및 노화에 의해 야기될 수 있다. 결합 조직에서, 콜라겐 및 엘라스틴은 가교결합하여, 시간의 경과에 따라 연속적으로 소섬유 및 미세소섬유를 형성할 수 있다. 소섬유 및 미세소섬유의 양이 증가함에 따라, 공막은 경직되어, '공막경화증'뿐만 아니라 대사적 생리학적 응력의 동시적 증가도 겪는다. 이 병리생리학이 진행됨에 따라, 공막은 기저 구조물에 압축 및 하중 응력을 발휘하여, 생체역학적 기능이상, 특히 원근조절과 관련된 생체역학적 기능이상을 생성한다. 레이저 공막 마이크로포레이션은 공막 소섬유 및 미세소섬유를 절단하여 결합을 효과적으로 "탈가교결합"시킴으로써, 공막 유연성을 증가시키고 "생체역학적 경직도를 감소시킨다".

일부 예시적 작동에서, 문헌(Pallikaris et al.)의 안구 강성 계수 모델을 기반으로, 노화된 인간 눈(60세)의 안구 강성을 모방하기 위해 6개의 새로 채취된 돼지 눈을 가교결합(10분 동안 0.8 ㎖의 2% 글루타르알데하이드)으로 변형시켰다. 젊은 인간 눈(30세)의 안구 강성을 모방하기 위해 7개의 새로 채취된 돼지 눈을 변형되지 않은 상태로 남겨두었다. 각각의 군에서 3개의 눈은 치료를 제공받은 반면, 남은 눈은 대조군으로서 사용하였다. 요약하건대, 연구는 압력 변환기(최대 5 psi), 용량 주사기 제어기, 데이터 전산화된 판독기, 및 각각의 돼지 눈이 고정된 조직 보유 프레임을 이용하여, 각각의 눈에 대한 IOP 대 주사된 부피 곡선을 생성하였다. 그 다음, 안구 강성 계수(K = d ln(P)/dV[mmHg/㎕])를 ln(IOP)(30 내지 50 mmHg의 IOP) 대 주사된 부피의 기울기로서 계산하였다. 젊은 눈에서, 치료는 강성의 10.8% 감소를 야기하였다. 노화된 눈에서, 치료는 강성의 30.1% 감소를 야기하였다. 연구는 변량 분석(ANOVA) 및 투키(Tukey) 정직 유의차(TukeyHSD) 검정을 이용하여, 시스템이 노화된 눈 및 전체에서 안구 강성을 유의미하게 감소시켰다(p = 0.0009; p = 0.0004)는 것을 발견하였다. 안구 강성의 이 감소는 노화 조직의 '탈가교결합'에 의해 야기될 수 있다.

일부 예시적 작동에서, 26명의 대상체가 치료를 받았고, 21명은 24개월의 수술 후 관리를 완료하였다. 5명의 환자들은 직업상 여행 문제로 인해 중단하였다. 수술 전(0개월) 및 수술 후 IOP(공압 안압측정에 의해 측정됨)가 표시되어 있다. 수술 전 IOP에 비해 환자 눈에 대한 IOP의 즉각적인 5% 하락이 있다. 치료 후 2년에 걸쳐, 환자 IOP는 수술 전 IOP보다 대략 15% 더 낮은 상태로 유지된다. IOP의 즉각적 및 지속된 감소는 치료 후 수양액 유출의 개선을 입증할 수 있다. ANOVA 및 TukeyHSD 검정을 이용할 때, 이 차이는 수술 후 3개월째 날부터 통계학적으로 유의미하였고 모든 후속 개월을 통해 계속되었다(수술 후 24개월에서 p = 0.000063). IOP의 이 감소는 치료 후 향상된 안구 이동성 및 안구 강성의 감소를 표시할 수 있다.

치료를 이용한 생체역학적 개선은 원근조절 기관의 생체역학적 효율을 증가시키는 것으로 입증될 수 있다. 일부 실시양태에서, 치료는 4개의 비스듬한 사분면 위의 매트릭스에서 마이크로공극을 생성함으로써, 기능적 수정체외 힘을 회복시킬 수 있고 최소 1 내지 3 디옵터의 원근조절을 회복시킬 수 있다. 본 발명자들의 보고된 결과는 수술 후 평균 1.5 디옵터의 원근조절을 보여준다. 이것은 본 발명자들의 환자의 시력을 유의미하게 개선하였다. 임상적 연구의 수술 후 24개월 추적조사로부터의 데이터는 2015년에 제시되었고 기대되는 결과를 보여준다. 시력은 표준 초기 치료 당뇨병성 망막병증 연구(ETDRS) 차트를 사용함으로써 측정되었고, 통계학적 분석은 ANOVA 및 TukeyHSD 검정을 이용함으로써 수행되었다. 환자의 보정되지 않은 단안 근시는 수술 전 0.36 ± 0.20 logMAR(평균 ± 표준 편차)에 비해 수술 후 24개월에서 0.25 ± 0.18 logMAR(평균 ± 표준 편차)이었다(p < 0.00005).

요약하건대, 이전에 이용될 수 없었던 혁신적인 생체측정(biometry) 및 영상화 기술의 이용은 노안에서 원근조절 능력의 상실이 많은 기여 수정체 인자뿐만 아니라 수정체외 인자 및 생리학적 인자도 가진다는 것을 밝혀주었다. 수정체, 수정체 캡슐, 맥락막, 유리질, 공막, 모양체근 및 소대 모두가 원근조절에 있어서 결정적인 역할을 하고, 연령의 증가에 의해 영향을 받는다. 노화에 따른 안구 강성의 증가는 이 안구 구조물들에 응력 및 변형력을 생성하고 원근조절 능력에 영향을 미칠 수 있다.

공막 치료는 노화하면서 나타나는 원근조절의 상실의 임상적 징후의 진정한 병인을 해결하기 위한 적어도 하나의 수단을 제공함으로써 노안에서 생체역학적 결핍을 치료하는 데 있어서 중요한 역할을 할 수 있다. 공막의 레이저 마이크로포레이션을 이용하여 더 유연한 생체역학적 성질을 회복시키는 치료는 안전한 시술이고, 노인에서 원근조절 능력을 회복시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 치료는 동력학적 원근조절 범위뿐만 아니라 수양액 유출도 개선한다. 개선된 생체측정, 영상화 및 연구 초점의 출현으로, 원근조절 복합체가 어떻게 작동하고 전체 눈 장기에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 정보를 수득할 수 있다.

도 2E를 참조하건대, 해부학적 각막윤부(AL)로부터 측정된 유의미한 예시적 3개의 임계 대역들이 표시되어 있다. 대역 1) 모양체근의 시작 부위에서 공막 돌기에 걸쳐 AL로부터 0.5 내지 1.1 mm; 대역 2) 중간 모양체근 본체에 걸쳐 AL로부터 1.1 내지 4.9 mm; 대역 3) 후방 유리질 소대의 삽입 부위에서 거상연 바로 앞에 있는, 모양체의 세로방향 근섬유의 삽입 부위에 걸쳐 AL로부터 4.9 내지 5.5 mm. 도 2E(b)는 예시적 회복된 역학적 효율 및 개선된 생체역학적 이동성을 보여준다.

일부 실시양태에서, 레이저 공막 마이크로포레이션 시술은 전술된 레이저를 이용하여, 해부학적 각막윤부(AL)로부터 0 내지 7.2 mm 떨어져 있는 5개의 임계 해부학적 대역 내의 매트릭스에서 공막의 부분적 두께 마이크로절제를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 5개의 대역은 하기 대역들을 포함할 수 있다: 대역 0) AL로부터 0.0 내지 1.3 mm; AL로부터 모양체근/공막 돌기의 위쪽 경계까지의 거리; 대역 1) AL로부터 1.3 내지 2.8 mm; 공막 돌기부터 환상근의 아래쪽 경계까지의 거리; 대역 2) AL로부터 2.8 내지 4.6 mm; 환상근의 아래쪽 경계부터 방사근의 아래쪽 경계까지의 거리; 대역 3) AL로부터 4.6 내지 6.5 mm; 방사근의 아래쪽 경계부터 후방 유리질 소대 대역의 위쪽 경계까지; 및 대역 4) AL로부터 6.5 내지 7.2 mm; 후방 유리질 소대 대역의 아래쪽 경계부터 거상연의 위쪽 경계까지.

도 2F는 4개의 비스듬한 사분면에서 마이크로절개의 예시적 매트릭스 어레이를 보여준다.

도 2G는 치료 후 회복된 안구 유연성, 감소된 공막 저항력, 증가된 모양체 합력 및 회복된 동력학적 원근조절의 예시적 그래픽 표시를 보여준다.

도 2H는 대조군(흑색) 및 치료된(회색) 돼지 눈에 대한 안구 강성의 예시적 상자수염도를 보여준다. 상자의 상한 및 하한은 75번째 백분위수 및 25번째 백분위수를 나타내고, 상자 내의 막대는 중간치를 나타내고, 수염은 데이터 범위의 전체 정도를 나타낸다.

도 2I는 환자 눈에 대한 수술 전 및 수술 후 안압(IOP)의 예시적 상자수염도를 보여준다. 별표는 수술 전 IOP와의 유의차를 표시한다. 상자의 상한 및 하한은 75번째 백분위수 및 25번째 백분위수를 나타내고, 상자 내의 막대는 중간치를 나타내고, 수염은 데이터 범위의 전체 정도를 나타내고, 백색 원은 이상치를 나타낸다.

도 2J는 a) 단안 및 b) 양안 환자 눈에 대한 원거리 4 m, 중간 거리(60 cm) 및 근거리(40 cm)에서 보정되지 않은 시력 및 거리-보정된 시력을 보여주는 예시적 차트를 보여준다. 오차 막대는 평균±SD를 나타낸다.

본원에 기재된 바와 같이, 인간 눈의 원근조절은 눈이 원거리 초점으로부터 근거리 초점으로 전이할 때 안구 수정체의 변화 또는 변형을 통해 일어난다. 이 수정체 변화는, 현수 소대 섬유를 통해 수정체에 가해진 장력을 경감시키고 수정체의 두께 및 표면 곡률이 증가하게 하는, 안구내 모양체근(모양체)의 수축에 의해 야기된다. 모양체근은 고리 모양을 가질 수 있고 눈의 중심 및 전방을 향해 수축하는 3개의 독특하게 배향된 모양체 섬유 군들로 구성될 수 있다. 이 3개의 모양체 섬유 군은 세로방향 모양체 섬유 군, 방사상 모양체 섬유 군 및 원형 모양체 섬유 군으로서 공지되어 있다. 상이한 근섬유의 수축에 기인한 모양체근의 변형은 소대 섬유를 통해 안구 수정체의 표면에의 장력의 변화로 바뀌거나 이러한 변화를 다른 방식으로 야기하고, 수정체 및 모양체근에의 상기 소대 섬유의 복잡한 부착 패턴은 원근조절 동안 수정체의 생성된 변화를 좌우한다. 모양체근 수축은 눈의 백색 외부 코트로서도 공지되어 있는, 모양체근과 안구 공막 사이의 연결 위치에서 생체역학적 변형력도 인가한다. 추가로, 생체역학적 압축, 변형력 또는 응력은 원근조절 동안 야기될 수 있고 공막과 안구 망막 사이의 내부 결합 조직 층으로서 공지되어 있는, 모양체근과 맥락막 사이의 결합 위치에서 일어날 수 있다. 모양체근 수축은 섬유주대, 사상판, 망막, 시신경 및 사실상 눈 내의 모든 구조물에 생체역학적 힘을 야기할 수도 있다.

시뮬레이션을 이용하여 본원의 다양한 실시양태에 대해 기재된 기법 및 모델을 적용하는 것은 젊은 성인의 원근조절의 공지된 범위 내에 속하는 출력 및 결과로 이어질 수 있다.

3D 수학적 모델은 수학 및 비선형 네오후케안(Neohookean) 성질을 도입하여, 생체역학적으로, 생리학적으로, 광학적으로 및 임상적으로 중요한 구조물의 거동을 재생성할 수 있다. 추가로, 3D(유한 요소 모델) FEM 모델은 인간 눈에 관한 영상화, 문헌 및 소프트웨어로부터의 데이터를 도입할 수 있다.

중심 굴절력(COP)을 측정하고 평가하고 예측하기 위한 수단 이외에, 시뮬레이션 동안 및 후 원근조절 구조물의 가시화가 포함될 수 있다. 이들을 이용하여, 연령 특이적 전체 눈 구조, 광학, 기능 및 생체역학을 시뮬레이션할 수 있고 볼 수 있다. 추가로, 이들은 모양체근의 성질, 안구 수정체의 수정체외 및 수정체 이동, 및 안구 수정체의 기능을 독립적으로 시뮬레이션할 수 있다. 해부학적 구조물 및 섬유의 개별 시뮬레이션은 공지되어 있지 않고 정의되어 있지 않은 생체역학적 관계를 밝혀줄 수 있다. 환자 눈의 수치 시뮬레이션은 3D FEM 메싱(meshing)을 이용하여 이 작업을 달성함으로써 생성될 수 있다.

정교하게 다듬기 위해, 문헌 측정치 및 젊은 성인 눈의 해부학적 구조물의 의학적 영상의 광범위한 검토를 기반으로 모델링을 통해 쉬는 안구 구조물의 대표적인 3D 기하구조를 컴퓨터로 정의할 수 있다. 소프트웨어, 예컨대, AMPS 소프트웨어(AMPS Technologies, 펜실배니아주 피츠버그 소재)에서 실행되는 전문화된 방법을 이용하여, 모델링 단계 동안 기하학적 메싱, 물질 성질 및 경계 조건 정의, 및 유한 요소 분석을 수행할 수 있다. 모양체근 및 소대는 복잡한 섬유 방향을 표시하도록 특정된 배향을 가진 횡등방성 물질로서 표시될 수 있다. 추가로, 기하학적 모델에 맵핑될 수 있는 섬유 궤도를 생성하기 위해 컴퓨터 유체 동력학적 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

우선, 수정체 모델링은 텐셔닝(tensioning) 전 소대 섬유에 의해 원근조절되지 않는 위치 및 모양까지 늘려지기 전에 이완된 입체형상으로 수정체를 포함할 수 있다. 원근조절되지 않는 수정체 위치는 소대가 예를 들면, 그의 출발 길이의 75% 내지 80%, 보다 구체적으로 그의 출발 길이의 약 77%까지 짧아질 때 도달될 수 있다. 그 다음, 원근조절 이동은 모양체근의 다양한 섬유들의 능동 수축을 수행함으로써 시뮬레이션될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이것은 모양체근에 특유한 또는 다른 방식으로 특이적인 또는 특유의 동력학을 표시하도록 변형된 골격근의 종래 모델을 이용함으로써 달성될 수 있다. 수정체 및 모양체 전방 이동, 및 중간선 및 정점에서의 변형된 안구 수정체 두께를 표시하는 모델 결과는 이 결과를 원근조절에 대한 기존 의학적 문헌 측정치와 비교함으로써 검증될 수 있거나 달리 입증될 수 있다. 모양체근의 전체 작용에의 다양한 모양체 섬유 군들의 기여를 조사하기 위해, 다른 섬유 군이 수동적 상태 또는 다른 방식으로 변화되지 않은 상태로 남아있는 동안 각각을 따로 활성화시킴으로써 각각의 섬유 군에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다,

하기 실시양태의 다양한 유리한 양태가 텐셔닝 전 소대 모델 및 수축 모양체근 모델을 적용하는 시뮬레이션에 대해 기재되어 있다.

텐셔닝 전 소대에 대해, 모델링은 1) 수정체의 삽입 부위의 측정된 소대 부착점과 모양체/맥락막의 시작 부위의 측정된 소대 부착점 사이에 배향된 3D 물질 시트의 생성; 2) 상기 시트의 평면에서의 특정된 섬유 방향(예를 들면, 시작 부위부터 삽입 부위까지 배향된 섬유); 및 3) 바람직한 방향으로 장력을 발생시키는 횡등방성 구성 물질을 포함할 수 있다. 추가로, 특히 3)의 경우, 하기 이점들을 포함하는 이점들이 달성되었다: a) 시변 장력 파라미터 입력은 상기 물질에서 발생된 응력을 조절한다는 점; b) 시변 장력 입력은 원근조절되지 않은 입체형상의 측정치와 일치하기 위해 수정체에서 요구된 변형력을 생성하도록 조정된다는 점; c) 연령 관련 효과를 생성하기 위해 물질 성질 및 기하구조의 연령 변경; 및 d) 기타.

수축 모양체근 모델의 경우, 모델링은 1) 모양체 역학적 반응의 매끄러운 양태 및 골격 양태를 나타내기 위한 변형된 구성 모델; 2) 근육 세포의 생리학적 배향 및 힘 작용 선 생성을 나타내기 위한 3개의 세트의 특정된 섬유 방향; 및 3) 바람직한 방향으로 작용 힘을 발생시키는 횡등방성 구성 물질을 포함할 수 있다. 또한, 특히 3)의 경우, 하기 이점들을 포함하는 이점들이 달성되었다: a) 활성화 파라미터 입력은 물질에서 발생된 작용 응력을 조절한다는 점; b) 활성화 입력은 문헌 측정치와 일치하기 위해 적절한 원근조절 반응을 생성하도록 조정된다는 점; c) 개별 근섬유 군의 활성화를 따로 변경시켜, 수정체 변형력/응력에의 기여를 평가할 수 있다는 점; d) 개별 근섬유 군의 활성화를 따로 변경시켜, 안구 공막 변형력/응력에의 기여를 평가할 수 있다는 점; e) 개별 근섬유 군의 활성화를 따로 변경시켜, 맥락막 변형력/응력에의 기여를 평가할 수 있다는 점; 및 f) 기타.

다양한 실시양태에서, 시뮬레이션 결과는 메시의 외부 노드(node)(들)에 적용된 변위를 수행하는 것과 대조적으로 소대 및 모양체 물질에의 텐셔닝 및 활성화 입력의 변형에 의해 좌우될 수 있다.

그 후, 통합된 인공지능(AI)을 가진 3D 컴퓨터 모델의 형태로 예측 결과를 제공하는 시스템, 방법 및 디바이스를 이용하여, 치료적 안과 보정, 조작, 또는 환자의 시력 결함, 눈 질환 또는 연령 관련 기능이상의 회복을 위한 최상의 예측 지시를 찾을 수 있다. 최상의 예측 지시는 물리적 구조적 입력, 신경 네트워크 시뮬레이션 및 예측 치료 결과 영향으로부터 유도될 수 있다. 다양한 이점을 제공하기 위해 최적화된 역사적 치료 결과 정보와 함께 신규 정보를 분석할 수 있다. 본원의 개념은 다수의 시뮬레이션을 수행하는 데 사용될 수 있고, 데이터베이스가 확장될 때 상기 시스템이 그의 지시 반응을 개선할 수 있도록 지식 기반 플랫폼을 가진다.

일부 실시양태에서, 예상되는 저장된 지시는 바람직하게는 광절제 광열 레이저를 구동하기 위한 최적화된 맞춤형 광절제 알고리즘일 수 있다. 상기 지시는 직접적인 통합, 독립형 이입 또는 원격으로 블루투쓰 가능한 애플리케이션 또는 연결을 통해 AI 프로세서와 함께 제공될 수 있다. 이 지시는 선험적으로 또는 수술 동안 수행될 수 있다.

일부 실시양태에서, 예상되는 저장된 지시는 바람직하게는 의학적 시술 및 이해를 개선하기 위해 이식가능한 안구내 수정체의 조작을 시뮬레이션하는 데 사용되는 최적화된 맞춤형 안구 수정체 시뮬레이션 알고리즘일 수 있다.

지시는 가상 임상 시험 시스템 또는 연구 및 개발 시스템으로서 사용할 '독립형' 시스템으로서 설정될 수도 있고, 이로써 지시는 수술적 조작, 이식 디바이스 또는 눈의 다른 치료적 조작에 대한 눈의 다양한 상태 및 반응을 시험하여, 디자인 및 결과 반응을 최적화하기 위해 독립적인 연구 디자인 입력 및 출력과 함께 제공될 수 있다.

추가로, 이 지시는 영상 프로세싱 해석을 위한 알고리즘, 안과 영상화 데이터 플랫폼의 확장 및 영상화 디바이스에 대한 동반 진단 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.

본원에 기재된 바와 같이, 안과 치료, 수술 또는 약리학적 시술을 개선하는 방법은 적용된 물리학적 성질과 함께 인간 눈에 대한 위상학적, 각막지형적, 구조적, 생리학적, 형태학적 및 생체역학적 물질 성질, 및 광학적 데이터를 수득하는 단계, 및 인공 지능 네트워크를 이용한 수학적 시뮬레이션을 통해 분석하는 단계를 포함할 수 있다.

시뮬레이션을 이용한 가상 임상 적용은 환자의 전체 눈의 물리학적 측정치 및 적용된 물리학적 성질을 수득하는 단계를 포함하는 안과 수술 절차의 자동화된 디자인을 위한 디바이스, 시스템 및 방법을 통해 실행되는 기법을 포함할 수 있다. 통상적인 기법은 이 측정치들을 수득하는 데 이용될 수 있다. 측정된 정보는 분석을 위해 인간 눈의 유한 요소 모델(FEM)의 노드에 피팅되도록 내삽되고 외삽될 수 있고, 그 후 눈의 응력의 초기 상태를 예측하고 각막, 수정체 및 다른 구조물의 수술 전 상태를 수득하기 위해 분석될 수 있다. "초기" 수술 계획을 구성하는 절개 데이터는 유한 요소 분석 모델에 도입될 수 있다. 그 후, 새로운 분석을 수행하여, 눈의 생성된 변형, 생체역학적 효과, 응력, 변형력, 곡률뿐만 아니라, 눈, 보다 구체적으로 모양체근, 수정체 및 원근조절 구조물의 동력학적 이동도 시뮬레이션할 수 있다. 이들은 그의 원래의 값 및 시력 목표와 비교될 수 있다. 필요하다면, 수술 계획을 변형시킬 수 있고, 생성된 새로운 절제 데이터를 FEM에 도입할 수 있고, 분석을 반복한다. 이 시술은 원하거나 필요하다면 시력 목표가 충족될 때까지 반복될 수 있다.

인공지능(AI) 소프트웨어는 인공 신경 네트워크를 이용하여 기계 학습을 수행할 수 있고, 이로써 시스템은 데이터로부터 학습할 수 있으므로, 계속된 데이터베이스 확장에 기반을 둔 학습 구성요소를 가진다. 이것은 3D 예측 모델링 시스템, 방법 및 디바이스의 종래 분야에서 지금까지 알려져 있지 않은 데이터베이스가 공식화되고 업데이트되기 때문에 신뢰도를 개선하도록 작동될 수 있다.

시뮬레이션은 안과 수술 결과를 시뮬레이션하기 위해 예측 능력을 가진, 환자 눈의 연령 진행 시뮬레이션을 포함할 수 있고, 치료의 회귀율을 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 3D 예측 모델링 시스템, 방법 및 디바이스의 종래 분야에서 지금까지 알려져 있지 않은, 장래 수술 또는 치료 향상을 위한 예측 알고리즘을 실행할 수 있다.

가상 눈 시뮬레이션 분석기는 눈의 생체역학적 및 광학적 기능의 시뮬레이션 및 임상적 적용 목적을 위한 연령 관련 시뮬레이션을 목적으로 눈의 모든 구조물들과 관련된 정보를 컴퓨터 프로그램 내로 도입하는 단계를 포함할 수 있다.

가상 눈 시뮬레이션 분석기 시스템, 디바이스 및 방법은 다른 장치와 함께 독립형 또는 통합된 디스플레이 시스템으로서, 사용자가 볼 수 있는 출력 디스플레이를 포함할 수 있다.

시뮬레이터를 위한 입력으로서 사용된 정보는 생체측정(UBM, OCT 등)을 위한 영상화 정보를 포함할 수 있다. 동력학적 영상화는 UBM, OCT 등을 이용함으로써 수행될 수 있다. 해부학 정보는 기하학, 조직학 등을 포함할 수 있다. 생리학적 기능 정보는 동력학적 원근조절, 수양액 유동, 안압, 박동성 안구 혈류, 망막 성능 또는 손상 등을 포함할 수 있다. 눈 조직의 물질 성질, 물리학적 성질, 및 상대적 생체역학과 관련된 생체역학적 정보도 사용될 수 있다.

시뮬레이터는 귀중할 수 있거나 임상적으로 중요할 수 있는 생체역학적 구조물, 생리학적 구조물, 광학적 구조물 등의 거동을 재생성하기 위해 수학 및 비선형 네오후케안 성질을 도입할 수 있다. 시뮬레이터는 통상적인 방법을 이용하여, 그 자신의 개별 눈 또는 눈들의 분석에 기반을 둔 환자 특유의 데이터와 함께 3D FEM 내로 도입된 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 시뮬레이터는 통상적인 방법을 이용하여, 데이터를 입력할 수 있고, 3D FEM 메싱을 이용하여 환자 눈의 수치적 시뮬레이션을 생성할 수 있다 - 3D 예측 모델링 시스템, 방법 및 디바이스의 종래 분야에서 지금까지 알려져 있지 않은 맞춤형 동력학적 실시간 "가상 눈"을 생성할 수 있다.

일부 실시양태에서, AI는 예측 시뮬레이션을 통해 학습할 수 있고, 인공 신경 네트워크, 예를 들면, "ABACUS" 프로그램 내의 인공 신경 네트워크를 통해 눈의 수술적 또는 치료적 조작을 위한 시뮬레이션 예측을 개선하도록 작동할 수 있다. ABACUS는 알고리즘, 수학적 시퀀싱, 식 생성, 데이터 프로파일링, 수술 선택 등을 생성하고 적용하기 위해 지시를 통신적으로 커플링된 프로세서 또는 프로세싱 시스템에게 직접 제공할 수도 있다. 상기 프로그램은 지시를 워크스테이션, 영상 프로세싱 시스템, 로봇 제어기 또는 실행을 위한 다른 디바이스에게 직접 제공할 수도 있다. 또한, 상기 프로그램은 블루투쓰 또는 다른 원격 연결을 통해 지시를 로봇 제어기, 영상 시스템 또는 다른 워크스테이션에게 간접적으로 제공할 수 있다.

본원의 모델은 하기 적용을 포함하는, 임상, 연구 및 수술 사용을 위한 다양한 적용을 가질 수 있다: 1) 눈의 원근조절 기능의 종래 평가 및 시뮬레이션의 사용(노안 징후-IOL 디자인 및 사용, 수정체외 치료제 및 이의 사용을 포함하는 예); 2) 예컨대, 녹내장 징후를 위한 눈의 수양액 유동의 종래 평가 및 시뮬레이션의 사용; 3) IOL의 효능, 치료적 처치 및 다양한 생체역학적 관련성의 가상 시뮬레이션 및 실시간 시뮬레이션; 4) 임상적으로 중요한 눈의 개별 생체역학적 기능 및 생리학적 기능에 대한 맞춤형 노화 효과를 재현하기 위한 AI 및 CI를 이용한 가상 시뮬레이션; 5) 수술 계획; 6) 예컨대, IOL 등에 대한 디자인 모델(예컨대, FEM) 이입 및 시뮬레이션; 7) 가상 임상 시험 및 분석; 8) 실시간 수술중 수술 분석, 계획 및 실행; 9) 광학적 및 생체역학적 기능이상, 백내장 형성 등과 관련된, 눈의 결정질 수정체의 성능; 및 10) 기타.

시뮬레이터의 추가 구성요소는 하기 구성요소들을 포함할 수 있다: 1) 눈 스캐닝; 2) 광학 입력, 예컨대, a) 각막 광학, 파면(wavefront), 탄성영상검사, 이력현상, 시력, 각막지형촬영, 결합 조직 마크로 및 마이크로 구조, 및 b) 수정체 광학, 예컨대, 파면, 시력, 각막지형촬영, 수정체 불투명성, 광 산란체, 원근조절 및 탈원근조절 동안 중심 굴절력(COP), 탄성영상검사, 점탄성 등; 3) 공막 생체역학, 점탄성, 물질 성질, 응력, 변형력 맵핑, 결합 조직 마크로/마이크로 구조; 4) 섬유주대 물질, 점탄성, 결합 조직 마크로 및 마이크로 구조; 5) 사상판 물질 성질, 응력, 변형력 점탄성, 결합 조직 마크로 및 마이크로 구조; 6) a) 수양액 유출 및 유입, b) 안압(IOP), c) 안구 박동성 혈류, d) 망막 활성 등을 포함하는 생리학적 입력; 7) 표면 분광학; 8) 각막, 공막, 수정체 등의 콜라겐 소섬유 특징규명; 및 9) 기타.

원근조절 실시양태에서 시뮬레이터의 이점은 하기 이점들을 포함할 수 있다: 1) 눈의 원근조절의 실시간 측정, 분석 및 시뮬레이션; 2) 원근조절 생체역학의 실시간 입증; 3) 원근조절 생체역학의 평가; 4) 원근조절 구조물의 가시화; 5) 중심 굴절력의 측정, 평가 및 예측; 6) 전체 눈 구조, 기능 및 생체역학의 연령 진행의 시뮬레이션; 및 7) 기타.

주요 구조적 구성요소 입력은 공막, 각막, 수정체, 섬유주대, 사상판, 망막 등에 기반을 둘 수 있다. 공막의 경우, 이들은 공막 강성, 점탄성, 공막 두께, 공막 깊이, 3D 표면 위상, 상면 스펙트럼 차원, 3D 분광학 등을 포함할 수 있다. 각막의 경우, 이들은 각막 파면, 점탄성, 각막지형촬영, 각막절개, 각막 두께, 3D 위상, K 판독, 각막 경직도, 3D 분광학 등을 포함할 수 있다. 수정체의 경우, 이들은 수정체 파면, 중심 굴절력, 원근조절 폭, 광 산란, 불투명성 등을 포함할 수 있다. 섬유주대의 경우, 이들은 탄성, 유출, 유입 등을 포함할 수 있다. 사상판의 경우, 이것은 공극률, 역학적 의존성, 관류, 다공탄성, 컵 플로어(cup floor) 깊이 등을 포함할 수 있다.

각막에 대한 다양한 주요 광학적 프로파일, 성질, 정보 및 시력 정보 입력들 중 일부는 총 수차, 시각적 스트렐(Strehl) 비, 초점의 깊이, MRSE, 시력, 수정체 산란체 등을 포함할 수 있다. 수정체에 대한 다양한 주요 광학적 프로파일, 성질, 정보 및 시력 정보 입력들 중 일부는 총 수차, VSOF, 초점의 깊이 등을 포함할 수 있다.

구 표면에서의 3D 마이크로포레이션 모델의 생성의 예시적 실시양태도 기재되어 있다.

전체 눈 패턴에 대한 판텍(Pantec) 프로토콜 교정된 피보나치 매트랩(Matlab) 공극 계산의 예시적 실시양태도 기재되어 있다.

도 2K-1을 참조하건대, 프로토콜 실시의 일례가 이하에 기재되어 있다: 프로토콜 1.1: 225 ㎛(3%에서 169개의 총 공극 = 42.25개의 공극/사분면). 프로토콜 1.1을 위해 사용된 매트랩 코드의 일례는 하기 코드를 포함할 수 있다: >> 피보나치_나선형_연결된_판텍('r',0.225,3,6.62,9.78). 분해된 매트랩 코드 파라미터는 하기 파라미터를 포함할 수 있다: 파라미터 1, 'r' = 공극 모양: 직사각형의 경우 'r' 유형, 또는 원형 공극 모양의 경우 'c' 유형. '플리즈(please)'를 위해 'r'을 이용하고 'DPM25'를 위해 'c'를 이용한다*; 파라미터 2, 225 ㎛(0.225) = r_모양: 직사각형 공극 모양의 길이 또는 원형 공극 모양의 반지름[mm]; 파라미터 3, 3% = D: 공극 밀도[퍼센트]; 파라미터 4, 6.62 mm(공극 계산으로부터 빠진 대역의 반지름). 이것은 각막/각막윤부 영역(6.62 mm)에서 계산된 공극이 없도록 하기 위한 것이다 = r_b: 원의 시작 부분에 대한 반지름[mm]; 파라미터 5, 9.78 mm(공극 계산을 위해 대역의 말단까지의 반지름). 6.62 mm 반지름은 공극 계산의 과정으로부터 차감될 것이므로, 6.62 mm 내지 9.78 mm 반지름이 공극을 가진 유일한 계산된 영역이 되게 할 것이다 = r_e: 원의 말단에 대한 반지름[mm]. 일단 코드(('r',0.225,3,6.62,9.78))가 매트랩 내로 들어가면, 특히 이 공극 프로토콜을 위해 생성된 도면을 출력할 것이다. 이것은 표제가 그의 총 공극 수를 얻는 방법이다.

치료 조작 프로토콜: 하기 프로토콜은 프로토콜당 2회 조작인 치료 조작을 위한 예시적 프로토콜이다: a) 전체 사분면 영역의 제1 조작; b) "패치" 영역 5x5 mm 마름모의 제2 조작; i) 그의 대각선 = 5*√(2) = 7.07 mm의 길이를 가진 이 마름모, ii) 피보나치 나선이 모델을 충족시킬 수 있도록 본 발명자들이 업데이트한 구에 배치하기 위한 5x5 매트릭스.

구 비교: 본 발명자들의 "패치"는 차원이 사용되도록 일부 실시양태에서 5x5 패치이고; 섬유 광학 프로브를 가진 Er-Yag 레이저; 600 ㎛ 스폿 크기; 4개의 비스듬한 사분면 내의 9개의 마이크로절개; 10분/눈 치료 시간; 모양체 복합체 위의 임계 대역(예를 들면, 3개 또는 5개의 대역) 내의 마이크로공극; 공막에서 잘 휘어질 수 있는 매트릭스 대역의 생성.

시술 목적은 1) 모양체근 복합체 임계 해부학적 구조물에 비해 공막의 유연성을 개선하는 것; 2) 천연 원근조절 기작의 역학적 효율을 회복시키는 것; 3) 원근조절력을 달성하기 위해 생체역학적 이동성을 개선하는 것 등을 포함할 수 있다.

예시적 피보나치 치료 패턴은 2차원에서 매트랩 또는 다른 프로그램을 통해 생성되었다. 정확한 크기의 패치, 예컨대, 5x5 mm를 가졌을 때, 이것은 임계 대역(예를 들면, 대역 1-3 또는 1-5)에 피팅되지 않을 수 있는 실제 치료를 만들 수 있다. 3D 모델부터 2D 모델까지 실제 추정치를 수득하는 방법이 있다. 도 2K-1에 예시된 바와 같이, 파라미터는 하기 파라미터들을 포함할 수 있다:

기준: 600 ㎛(16%에서 92개의 총 공극 = 23개의 공극/사분면).

스폿 크기: 600 um; 깊이: 80%; 밀도: 16%; 제거된 부피: 1.16 mm³; 전체 총 공극: 92; 총 공극/사분면: 23.

프로토콜 1.1: 225 ㎛(3%에서 169개의 총 공극 = 42.25개의 공극/5.5 mm 패치: 검증됨) 총 공극/5.5 mm 패치.

도 2K-1-A 내지 2K-1-C는 3개의 임계 대역들에 대한 마름모 패턴을 생성하는 예시적 프로토콜 파라미터를 보여준다.

일부 실시양태에서, 각각의 프로토콜에서 얼마나 많은 공극들이 밀도 변화 및 스폿 크기의 변화에 따라 3D 모델에서 5x5 패치에 있는지를 아는 것이 중요할 수 있다. 일단 알게되면, 패치 조작을 수행할 수 있다. 도 2K-(2-17)은 이용된 다양한 프로토콜들 및 이들의 결과의 예시적 뷰를 보여준다. 이 프로토콜들은 하기 프로토콜들을 포함한다:

프로토콜 1.1: 225 ㎛(3%에서 96개의 총 공극 = 24개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 225 um; 깊이: 80%; 밀도: 3%; 제거된 부피: 0.91 mm³; 전체 총 공극: 96; 총 공극/사분면: 24

프로토콜 1.2: 225 ㎛(5%에서 161개의 총 공극 = 40.25개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 225 um; 깊이: 80%; 밀도: 5%; 제거된 부피: 1.52 mm³; 전체 총 공극: 161; 총 공극/사분면: 40.25

프로토콜 1.3: 225 ㎛(8%에서 257개의 총 공극 = 64.25개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 225 um; 깊이: 80%; 밀도: 8%; 제거된 부피: 2.43 mm³; 전체 총 공극: 257; 총 공극/사분면: 64.25

프로토콜 1.4: 225 ㎛(10%에서 565개의 총 공극 = 141.25개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 225 um; 깊이: 80%; 밀도: 10%; 제거된 부피: 3.04 mm³; 전체 총 공극: 565; 총 공극/사분면: 141.25

프로토콜 2.1: 250 ㎛(3%에서 100개의 총 공극 = 25개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 250 um; 깊이: 80%; 밀도: 3%; 제거된 부피: 0.91 mm³; 전체 총 공극: 100; 총 공극/사분면: 25

프로토콜 2.2: 250 ㎛(5%에서 166개의 총 공극 = 41.5개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 250 um; 깊이: 80% 밀도: 5%; 제거된 부피: 1.52 mm³; 전체 총 공극: 166; 총 공극/사분면: 41.5

프로토콜 2.3: 250 ㎛(8%에서 265개의 총 공극 = 66.25개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 250 um; 깊이: 80%; 밀도: 8%; 제거된 부피: 2.43 mm³; 전체 총 공극: 265; 총 공극/사분면: 66.25

프로토콜 2.4: 250 ㎛(10%에서 332개의 총 공극 = 83개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 250 um; 깊이: 80%; 밀도: 10%; 제거된 부피: 3.04 mm³; 전체 총 공극: 332; 총 공극/사분면: 83

프로토콜 3.1: 325 ㎛(3%에서 59개의 총 공극 = 14.75개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 325 um; 깊이: 80%; 밀도: 3%; 제거된 부피: 0.91 mm³; 전체 총 공극: 59; 총 공극/사분면: 14.75

프로토콜 3.2: 325 ㎛(5%에서 98개의 총 공극 = 24.5개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 325 um; 깊이: 80%; 밀도: 5%; 제거된 부피: 1.52 mm³; 전체 총 공극: 98; 총 공극/사분면: 24.5

프로토콜 3.3: 325 ㎛(8%에서 157개의 총 공극 = 39.25개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 325 um; 깊이: 80%; 밀도: 8%; 제거된 부피: 2.43 mm³; 전체 총 공극: 157; 총 공극/사분면: 39.25

프로토콜 3.4: 325 ㎛(10%에서 196개의 총 공극 = 49개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 325 um; 깊이: 80%; 밀도: 10%; 제거된 부피: 3.04 mm³; 전체 총 공극: 196; 총 공극/사분면: 49

프로토콜 4.1: 425 ㎛(3%에서 34개의 총 공극 = 8.5개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 425 um; 깊이: 80%; 밀도: 3%; 제거된 부피: 0.91 mm³; 전체 총 공극: 34; 총 공극/사분면: 8.5;

프로토콜 4.2: 425 ㎛(5%에서 57개의 총 공극 = 14.25개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 425 um; 깊이: 80%; 밀도: 5%; 제거된 부피: 1.52 mm³; 전체 총 공극: 57; 총 공극/사분면: 14.25

프로토콜 4.3: 425 ㎛(8%에서 92개의 총 공극 = 23개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 425 um; 깊이: 80%; 밀도: 8%; 제거된 부피: 2.43 mm³; 전체 총 공극: 92; 총 공극/사분면: 23

프로토콜 4.4: 425 ㎛(10%에서 115개의 총 공극 = 28.75개의 공극/사분면: 검증됨)

스폿 크기: 425 um; 깊이: 80%; 밀도: 10%; 제거된 부피: 3.04 mm³; 전체 총 공극: 115; 총 공극/사분면: 28.75

프로토콜에 대한 예시적 코드 참조부호는 다음과 같다:

피보나치_나선형_연결됨_판텍('r',0.225,3,6.62,9.78)>>1.1

피보나치_나선형_연결됨_판텍('r',0.225,5,6.62,9.78)>>1.2

피보나치_나선형_연결됨_판텍('r',0.225,8,6.62,9.78)>>1.3

피보나치_나선형_연결됨_판텍('r',0.225,10,6.62,9.78)>>1.4

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.125,3,6.62,9.78)>>2.1

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.125,5,6.62,9.78)>>2.2

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.125,8,6.62,9.78)>>2.3

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.125,10,6.62,9.78)>>2.4

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.1625,3,6.62,9.78)>>3.1

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.1625,5,6.62,9.78)>>3.2

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.1625,8,6.62,9.78)>>3.3

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.1625,10,6.62,9.78)>>3.4

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.2125,3,6.62,9.78)>>4.1

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.2125,5,6.62,9.78)>>4.2

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.2125,8,6.62,9.78)>>4.3

피보나치_나선형_연결됨_판텍('c',0.2125,10,6.62,9.78)>>4.4

인지된 바와 같이, 입력은 공극 직경(㎛); 공극 깊이(㎛); 공극의 #; 공극의 밀도; 공극의 대역의 각도; 원하거나 요구된 경우 표면으로부터의 레이저 빔의 위치 등을 포함한다.

다양한 입력들이 적절하고 정확한 모델링을 위해 사용될 수 있다. 이들은 공극 크기(㎛)를 포함할 수 있는데, 이는 공극 크기가 단지 # 스폿 및 패턴의 비율이 아니라 파라미터를 실제로 변화시키기 때문이다. 표면적 식, 전력 계산에 따라 공극 크기와 관련된 공극의 수, 각각의 스폿 또는 스폿 줄이 배치될 눈 구의 각각의 대역에서 필요한 각도 및 긴 원호, 눈 파라미터 입력을 사용함으로써 각각의 대역 내에 레이저 스폿이 놓일 각도 등뿐만 아니라 밀도도 고려되어야 한다.

일부 실시양태에서, 깊이는 고정되고, 적어도 2개의 시험, 예컨대, 50%에서의 깊이 = 454 ㎛ 또는 80%에서의 깊이 = 700 ㎛가 시뮬레이션될 수 있다.

각각의 치료 패턴에 대한 프로토콜 요건은 하기 요건들을 포함할 수 있다: 스폿 크기; 깊이; 모든 사분면들에서 전체 안구의 공극 수; 공극 수/사분면; 공극 수/5.5 mm 패치; 제거된 부피; 밀도 ------ (얼마나 많은 스폿). 치료 조작의 수행은 전체 사분면 대 패치(표면적)를 포함할 수 있고, 이때 모양 변화 눈의 특정 각막 직경은 중요할 수 있다.

인공지능의 적용, 시뮬레이션 및 현장 적용의 한 예시적 실시양태는 하기 실시양태를 포함할 수 있다: 1) 다양한 모델링 실시를 위해 눈의 R&D를 위한 사용; 2) 가상 임상 시험; 3) 진단 동반자 또는 로봇 제어기로서 레이저 통합; 4) "스마트 수술" 계획을 위해 눈에 대한 가상 수술의 수행; 5) 영상 해석을 개선하기 위해 영상화 디바이스에의 통합; 6) 수술/치료(예를 들면, IOL 수술)의 '실시간" 변형을 위한 수술 현미경에의 통합; 및 7) 기타.

시뮬레이션의 기능은 하기 기능을 포함할 수 있다: 1) 총 시각적 기능을 최적화기 위한 이상적인 생체역학 및 원근조절을 위한 최상의 중심 굴절력의 시뮬레이션; 2) 총 시각적 기능을 최적화기 위한 이상적인 생체역학 및 각막의 최상의 굴절력의 시뮬레이션; 3) 섬유주대로부터의 수양액의 감소된 유출을 최적화하기 위한 이상적인 생체역학의 시뮬레이션; 4) 사상판 및 유두주위 공막의 망막 감압을 최적화하기 위한 이상적인 생체역학의 시뮬레이션; 5) 공막 회춘을 최적화하기 위한 시뮬레이션; 5) 안구내 수정체 수술의 수술 결과를 최적화하기 위한 시뮬레이션; 6) 각막 수술에 대한 수술 또는 치료 결과를 최적화하기 위한 시뮬레이션; 7) 눈 기능에 대한 노화의 장기간 효과를 평가하기 위한 연령 진행 시뮬레이션; 8) 눈의 다양한 수술 절차들의 장기간 안정성 및 결과를 평가하기 위한 연령 진행 시뮬레이션; 9) 가상 임상 시험을 통해 눈의 적용, 치료, 수술 조작, 이식 디바이스 및 약리학적 치료의 시험을 분석하기 위한 시뮬레이션; 및 10) 기타.

본원에 개시된 시스템 및 방법을 실시하기 위해 이용된 알고리즘 및 다른 소프트웨어는 일반적으로 비일시적 컴퓨터 판독가능한 메모리에 저장되고, 일반적으로 그 자신에 커플링된 하나 이상의 프로세서 또는 프로세싱 시스템에 의해 실행될 때 본원에 기재된 보호대상을 수행하기 위해 단계를 수행하는 지시를 함유한다. 본원에 기재된 영상화, 기계 학습, 예측, 자동화된 보정 및 다른 보호대상의 실시는 지금까지 당분야에서 공지되어 있지 않은 이점을 제공하는 의학적 시술을 수행하기 위해 현재 및 장래 개발된 의학적 시스템 및 디바이스와 함께 이용될 수 있다.

일부 실시양태에서, 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 다양한 의학적 시술들 전에 또는 이러한 시술들과 동시에 수행된다. 일부 실시양태에서, 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 이들은 그들 각각의 목적을 달성하기 위해 임의의 요구된 구성요소와 함께 그들 자신의 시스템, 방법 및 디바이스에서 실시될 수 있다. 본원에 기재된 물질로부터 이익을 얻는 의학적 시술은 이하 기재된 물질을 사용한 실시로 한정되지 않고, 다른 종래 시술, 현재 수행되는 시술 및 장래 개발되는 시술도 이익을 얻을 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 3A는 본 개시의 일부 실시양태에 따라, 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다. 일부 실시양태에서, 치료 레이저 빔은 이색성 장치(208)로 이동한다. 이색성 장치(208)에서, 레이저 빔은 검류계 1(210) 및 검류계 2(212)로 구성된 검류계 셋업(320)으로 이동한다. 그 다음, 상기 빔은 검류계 셋업(320)부터 집속 광학 장치(216) 및 궁극적으로 환자 눈(140)까지 통과한다.

넓게는 컴퓨터(310), 비디오 모니터(312) 및 카메라(308)로 구성된 제어 및 모니터링 시스템도 이 실시양태에서 제공된다. 카메라(308)는 렌즈(306)를 통해 이색성 장치(208)에서 레이저 빔의 모니터링을 제공한다. 카메라(308)는 그의 자료를 컴퓨터(310)로 전송한다. 컴퓨터(310)는 작동가능한 모니터 및 제어 검류계 셋업(320)이기도 하다. 컴퓨터(310)는 카메라(308)로부터의 미처리 자료를 사용자 또는 작동자에게 제공하기 위해 비디오 모니터(312)에도 커플링된다.

본 발명의 일부 실시양태에서, 이중 축 폐쇄된 루프 검류계 광학 조립체가 이용된다.

다수의 레이저 시스템들이 일부 실시양태에서 치료를 위해 이용될 수 있기 때문에, 추가 레이저 시스템이 지금부터 기재될 것이다.

레이저 시스템은 서보 제어기, 지능 센서, 피드백 시스템, 및 광학 카메라를 가진 탑재(mount) 조립체를 함유하는 케이지(cage) 탑재 검류계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 케이지 탑재 검류계 광학 조립체의 이용을 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 나노미터 미만 해상도를 달성하기 위해 초고해상 나노-포지셔너(nano-positioner)를 포함할 수 있다.

확장하기 위해, 도 3A는 CCD(또는 CMOS) 카메라 기반 눈 추적기 서브시스템의 더 예시적인 세부사항을 보여준다. IR 치료 빔이 전달될 수 있게 하면서 가시광선을 분리하기 위해 이색성 장치(208) 빔 분할기를 이용한다. 빔 분할기(208)는 여기서 검류계 미러(320)로서 표시된 조종 요소의 앞에 위치된다. 렌즈(306)는 조직 평면(눈)을 카메라에 영상화한다. 영상 시야 내의 특징(예를 들면, 혈관, 홍채의 가장자리 등)은 영상 프로세싱, 및 계산된 카메라 화소 시야 내에서의 이들의 좌표에 의해 확인된다. 눈이 화소 시야 프레임-대-프레임 내에서 움직이는 경우, 기준 특징의 위치의 변화를 계산할 수 있다. 오차 함수는 기준 특징 위치의 변화, 및 오차 함수를 최소화하기 위해 검류계 미러(320)에 내려진 명령어로부터 계산된다. 이 구성에서, 광학 시선은 항상 카메라 화소 시야 내의 고정된 좌표에 있는 치료 스폿에 집중된다. 검류계(320)의 위치재설정으로부터의 명확한 이동은 고정된 치료 스폿을 기준으로 눈 영상을 이동시키는 것일 것이다.

도 3B는 본 개시의 한 실시양태에 따른 예시적 레이저 치료 시스템(303)을 보여준다. 레이저 치료 시스템(303)은 눈 추적기 서브시스템이 검류계 미러(320) 다음에 위치되어 있다는 점을 제외하고 도 3A의 레이저 치료 시스템과 유사하다.

이 실시양태에서, 치료 레이저 빔은 검류계 1(210) 및 검류계 2(212)로 구성된 검류계 셋업(320)으로 이동한다. 그 다음, 상기 빔은 검류계 셋업(320)부터 이색성 장치(208)까지 통과한다. 이색성 장치(208)에서, 레이저 빔은 집속 광학 장치(216) 및 궁극적으로 환자 눈(140)으로 이동한다.

여기서, 화소 시야에 모여진 눈 영상이 표시되어 있다. 눈 움직임이 화소 시야 내에서 검출될 때, 검류계(320)는 치료 스폿을, 눈의 움직임에 상응하는 화소 시야 내의 새로운 위치 및 눈 기준 특징을 기준으로 원하는 고정된 위치로 이동시키도록 위치재설정된다.

상기 언급된 바이오피드백 루프에 대하여, 일부 실시양태에서, 눈 추적은 눈에 부착된 인공 기준물에 투영된 적외선 조명 빔을 생성하는 광원의 사용을 포함한다. 적외선 조명 빔은 눈의 시선 축 근처에 투영되고, 기준물보다 더 크고 기준물이 눈과 함께 이동할 때 영역을 덮는, 눈 위의 스폿 크기를 가진다.

일부 실시양태에서, 기준물은 눈으로부터의 역방향 산란보다 여러 자릿수 더 강한 역방향 산란을 생성하는 역반사 표면을 가진다. 광학 수집기는 선택된 영상 위치에서 기준물의 밝은 영상 스폿을 형성하기 위해 이 역방향 산란된 적외선을 수집하기 위해 눈으로부터 거리를 두고 배열되고 위치될 수 있다.

밝은 영상 스폿은, 밝은 영상 스폿을 수용하도록 선택된 영상 위치에서 위치되고 포지셔닝 검출기에서 기준물의 밝은 영상 스폿의 2차원 위치를 측정하도록 배열된 단일 요소 포지셔닝 검출기에 의해 어두운 배경 위에서 나타난다. 전기 회로는 포지셔닝 검출기에서 밝은 영상 스폿의 측정된 2차원 위치를 기준으로 밝은 영상 스폿의 중심에 따라 기준물의 위치를 표시하는 포지셔닝 신호를 생성하기 위해 포지셔닝 검출기에 커플링될 수 있다.

도 3C는 본 개시의 한 실시양태에 따른 예시적 카메라 보정 시스템을 보여준다. 예시적 실시양태에서, 윗줄은 검류계가 이용된 후 카메라 초점 위치를 보여주고, 아랫줄은 검류계 앞 카메라 초점 위치를 보여준다. 모세관, 홍채, 동공 등을 포함하는 다양한 랜드마크들(392)을 상기 예시적 실시양태에서 볼 수 있다. 치료 스폿(394)도 각각의 실시양태에서 볼 수 있다.

예시적 실시양태에서 나타낸 바와 같이, 검류계 앞의 초점의 윗줄은 각각의 영상의 중심 화소로서 동공을 각각 보여준다. 아랫줄에서 검류계 후 상쇄는 치료 스폿(394)이 각각의 영상에서 카메라의 집중 초점을 유지할 수 있게 함으로써, 시스템이 관련된 시술을 위해 제자리에 유지될 수 있게 한다.

도 3D는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 카메라 기반 눈 추적기 과정의 예시적 순서도(330)를 보여준다.

대략적으로 말하자면, 도면은 눈의 영상을 포착하기 위한 CCD 또는 CMOS 카메라의 이용을 표시한다. 영상 데이터는 컴퓨터로 전송되고, 이때 핵심 특징(예를 들면, 혈관, 홍채 특징, 동공의 가장자리)은 분절/추출된다. 영상은 기준 프레임으로서 저장된다. 그 다음, 후속 영상이 기준 프레임과 비교된다. 변위는 화소 좌표에서 기준 특징을 비교한 후 계산된다. 그 다음, 스캐닝 시스템 좌표로의 화소 좌표의 전환은 치료 빔 고저선을 벗어나 기준 특징을 기준으로 관계를 회복시키도록 스캐닝 시스템에게 명령하기 전에 일어난다. 변위가 너무 크거나 스캐닝 시스템의 범위를 벗어나는 경우, 시술을 중단하고 표적 영상 시야를 재획득하기 위한 단계를 수행한다.

각각의 단계를 언급하는 보다 더 상세한 설명으로서, 일부 실시양태에 따른 초기화 또는 출발 순서는 단계(334)에서 특징을 추출하기 위해 포착된 영상 프레임을 프로세싱하기 전에 단계(332)에서 영상 프레임을 포착할 것을 요구한다. 그 다음, 추출된 특징을 가진 이 포착된 프레임을 사용하여 단계(336)에서 기준 프레임을 설정한다.

기준 프레임이 설정된 후, 단계(338)에서 현재 프레임으로서 지칭되는 추가 영상 프레임을 포착하는 것으로 구성된다. 이 영상 또는 현재 프레임은 특징을 추출하기 위해 단계(340)에서 프로세싱된다. 단계(342)는 현재 프레임을 단계(336)에서 설정된 기준 프레임과 비교하는 것으로 구성된다. 프레임들 사이의 차이를 확인하기 위해 현재 프레임과 기준 프레임 사이의 영상 변위를 계산한다. 미리 설정된 역치와의 비교는 시스템으로 하여금 영상 변위가 미리 설정된 역치를 초과하는지를 확인할 수 있게 하고 단계(352)까지 진행함으로써 이 시점에서 시술을 중단시킨다.

영상 변위가 미리 설정된 역치를 초과하지 않으므로 너무 크지 않은 경우, 시스템은 현재 프레임과 기준 프레임 사이의 변화 또는 변위를 상쇄하기 위해 단계(346)에서 상쇄 수준을 계산한다. 이 상쇄 수준은 단계(348)에서 스캐너에 의해 이용된 물리적 좌표로 계산된다. 그 다음, 스캐너는 단계(350)에서 상기 좌표를 사용하여 상쇄하도록 명령받는다. 이 상쇄 후, 단계(338)가 일어나고 또 다른 현재 영상 프레임이 포착되고, 주기가 계속된다.

도 4A는 본 개시의 한 실시양태에 따른 예시적 레이저 치료 시스템(400)을 보여준다. 예시적 실시양태에서, 레이저 치료 시스템(400)은 릴레이 렌즈(204)를 통해 이색성 장치 또는 플립-인(flip-in)(208)으로 이동하는 레이저 빔을 방사하는 치료 레이저(202)로 구성된다. 가시광선 스폿팅 레이저(206)도 이색성 장치 또는 플립-인(208)으로 이동하는 레이저 빔을 방사한다. 일부 실시양태에서, 치료 레이저(202) 및 가시광선 스폿팅 레이저(206)로부터의 빔은 제1 이색성 장치 또는 플립-인(208)에서 동시에 만날 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 빔은 시차를 두고 제1 이색성 장치 또는 플립-인(208)에 도달할 수 있다.

빔 또는 빔들은 제1 이색성 장치 또는 플립-인(208)을 떠나 제2 이색성 장치(208)로 이동한다. 빔 또는 빔들은 제2 이색성 장치(208)를 떠나 검류계(210)로 이동한다. 검류계 1(210)은 레이저 빔을 이동시키기 위해 검류계 셋업을 통해 회전하는 미러로 구성된다. 빔 또는 빔들은 검류계(210)를 떠나고 검류계 1(210)과 유사한 셋업일 수 있는 검류계 2(212)로 이동한다. 빔 또는 빔들은 검류계 2(212)를 떠나 이색성(가시광선/IR) 장치(214)로 이동한다. 작동자(160)는 수술 현미경(150)을 이용함으로써 이색성(가시광선/IR) 장치(214)에서 빔 또는 빔들을 모니터링할 수 있다. 빔 또는 빔들은 집속 광학 장치(216)를 통해 이색성(가시광선/IR) 장치(214)부터 환자 눈(140)까지 이동한다.

도 4A에서, 의학적 시술을 돕기 위해 작동자(160)에 의해 사용될 추가 모니터링 요소가 제공된다. 깊이 제어 서브시스템(302)은 본 발명에 따른 절제 시술의 깊이를 제어하는 것을 돕고 제2 이색성 장치(208)로부터 입력을 제공받는다. 도 4A-(1-10)은 표면, 표면 아래 및 간질 조직을 제거하고 절제된 표적 표면 또는 표적 조직의 표면, 간질, 생체역학적 특성(예를 들면, 평면성, 표면 공극률, 조직 기하구조, 조직 점탄성, 및 다른 생체역학적 및 생체유동학적 특성)에 영향을 미치기 위해 마이크로포레이션/나노포레이션을 어떻게 사용할 수 있는지를 보여준다.

유사하게, 눈 추적기(304)는 본 발명에 따른 의학적 시술 동안 환자 눈(140)에 랜드마크를 추적하는 것을 보조하고 제2 이색성 장치(208)로부터 입력을 제공받는다. 눈 추적기(304) 및 깊이 제어 서브시스템(302)에 출력하면서 빔을 분할하는 또 다른 이색성 장치(208)가 예시적 실시양태에서 표시되어 있다.

도 4B는 본 개시의 한 실시양태에 따라, 절제 공극 깊이를 포함하는 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다. 도 4B는 일반적으로 이색성 장치(208)로 이동한 후, 집속 광학 장치(216)를 통해 검류계 1(210)에 이어 검류계 2(212)로 이동하고 환자 눈(140)으로 이동하는 치료 레이저 빔을 보여준다. 상기 표시된 바와 같이, 도 4A-(1-10)은 표면, 표면 아래 및 간질 조직을 제거하고 절제된 표적 표면 또는 표적 조직의 표면, 간질, 생체역학적 특성(예를 들면, 평면성, 표면 공극률, 조직 기하구조, 조직 점탄성, 및 다른 생체역학적 및 생체유동학적 특성)에 영향을 미치기 위해 마이크로포레이션/나노포레이션을 어떻게 이용할 수 있는지를 보여준다.

OCT 시스템(404)은 눈의 표면 아래 영상을 수득하기 위해 이용된 광학 간섭 단층촬영 시스템이다. 따라서, 비디오 모니터(312)에 커플링된 컴퓨터(310)에 커플링될 때, OCT 시스템(404)은 조직 절제의 표면 아래 영상을 보는 능력을 사용자 또는 작동자에게 제공하고; 공극 절제는 공막 두께의 5% 내지 95%일 수 있고, 평균 공막 두께는 700 ㎛이고, 전형적인 공극 깊이는 약 200 ㎛ 내지 300 ㎛ 깊이에서 굴절 표면 절제보다 여러 자릿수 더 클 수 있다. 이것은 전형적으로 깊이가 평균 10 ㎛ 내지 45 ㎛이고 일반적으로 120 ㎛보다 더 큰 다른 표면 굴절 절제 시술보다 유의미하게 더 큰 깊이이다.

적어도 일부 실시양태에서, OCT는 조직에서의 깊이 수준의 실시간 수술 중 뷰를 제공한다. OCT는 공막 내부 경계를 확인하여 깊이를 더 잘 제어하는 것을 돕기 위해 영상 분절화를 제공할 수 있다. 앞서 표시된 바와 같이, 도 4A-(1-10)은 표면, 표면 아래 및 간질 조직을 제거하고 절제된 표적 표면 또는 표적 조직의 표면, 간질, 생체역학적 특성(예를 들면, 평면성, 표면 공극률, 조직 기하구조, 조직 점탄성, 및 다른 생체역학적 및 생체유동학적 특성)에 영향을 미치기 위해 마이크로포레이션/나노포레이션을 어떻게 이용할 수 있는지를 보여준다.

일부 실시양태에서, OCT 시스템(404)은 스캐닝 시스템 앞에 위치된 이색성 빔 분할기(208)를 통해 치료 빔 조준선 내로 주입된 OCT 측정 빔을 이용한다. 이 방식으로, OCT 시스템 조준선은 절제되는 공극에 항상 집중된다. OCT 시스템은 영상을 프로세싱하고 레이저를 제어하기 위해 컴퓨터(310)에 연결된다.

본 발명의 일부 실시양태에서, 시술 동안 중요한 생물학적 장애물 또는 위치(예를 들면, 혈관 등)를 확인하기 위해 해부학적 회피 서브시스템이 제공된다. 따라서, 수술 도중에 회피하고자 하는 장애물, 예컨대, 혈관 또는 해부학적 구조물을 확인하기 위해 표면 아래 가시화가 제공될 수 있다.

도 4A-5 및 도 4B는 공막의 내부 경계를 기준으로 절제 깊이의 예를 보여주는, 공막 내의 절제 공극의 예시적 단순한 도면을 보여준다.

도 5는 본 개시의 한 실시양태에 따라, OCT 기반 깊이 제어(410)의 예시적 순서도를 보여준다.

일반적으로, OCT 시스템은 레이저에 의해 동시화된 반복적 B-스캔을 실행한다. B-스캔은 결막 및/또는 공막의 상면, 절제되는 공극의 경계, 및 공막과 맥락막 또는 모양체 사이의 바닥 계면을 보여준다. 자동 영상 분절화 알고리즘을 이용하여 공막의 상면 및 하면(전형적으로, 400 내지 1000 마이크론 두께) 및 절제된 공극의 경계를 확인한다. 공막의 상면부터 공극의 하면까지의 거리는 자동적으로 계산되고 공막의 국소 두께와 비교될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이것은 실시간으로 일어난다. 공극 깊이가 소정의 수치 또는 공막 두께의 일부에 도달할 때, 절제를 중단하고, 스캐닝 시스템을 다음 표적 절제 위치에 맞춘다. 일부 실시양태에서, 영상은 내부 공막 경계를 확인하기 위해 분절될 수 있다.

도면의 단계를 참조하건대, 예시적 실시양태에서 출발 또는 시작 세트의 단계를 먼저 수행한다. 이 출발 세트의 단계는 단계(412)에서 공극 좌표에 위치시키는 것으로 시작된다. 표적 영역의 AB-스캔은 단계(414)에서 일어난다. 이 스캔은 공막 경계를 분절하고 확인하기 위해 단계(416)에서 프로세싱되는 영상을 생성한다. 그 다음, 단계(418)에서 결막 표면과 공막 경계 사이의 거리를 계산한다.

이 출발 세트의 단계를 완료한 후, 절제를 단계(420)에서 시작한다. 레이저 빔 펄스를 단계(422)에서 발사한 후, 단계(424)에서 B-스캔을 수행한다. 이 B-스캔은 단계(426)에서 분절되는 영상을 생성하고, 이 영상으로부터 공극 깊이 및 절제율을 계산한다. 이 공극 깊이 및 절제율을 단계(430)에서 표적 깊이와 비교한다. 표적 깊이에 도달하지 않은 경우, 과정은 단계(422)로 되돌아가고 반복된다. 표적 깊이에 도달하였을 때, 단계(432)는 절제 과정을 중단하고, 다음 공극 좌표로 위치시키면서 단계(434)에서 출발 과정이 다시 시작된다. 일부 실시양태에서, OCT 시스템은 단일 펄스 동안 절제 깊이를 모니터링할 수 있고 위험 경감 수단으로서 절제를 중단할 수 있고, 과정이 범위를 벗어나는 경우, 즉 눈 추적 작동 한계를 초과하거나, 미리 설정된 펄스의 최대 #를 초과하거나, 레이저 전력 모니터링이 한계 내에 있지 않은 경우, 절제를 종결할 수 있는 다른 내부 과정 실행도 있을 수 있다. 이들 모두가 위험 경감 조치이다.

도 6은 본 개시의 한 실시양태에 따른 관련 서브시스템의 관계를 보여주는 예시적 레이저 치료 시스템 구성요소 맵(600)을 보여준다.

일반적으로, 레이저 치료 시스템 구성요소 맵(600)은 레이저(602), 레이저 전달 섬유(120), 레이저 제어 시스템(604), 모니터링 시스템(608) 및 빔 제어 시스템(606)을 보여준다.

레이저(602)는 일반적으로 여러 서브시스템들로 구성된다. 예시적 실시양태에서, 이 서브시스템들은 시스템 제어 전자 장치(104), Er:YAG 레이저 헤드(612), 레이저 냉각 시스템(108), HV 전력 공급원(110) 및 시스템 전력 공급원(112)를 포함한다. 풋 페달(114)은 시스템 사용자에게 일부 제어를 제공한다. 레이저(602)는 레이저 전달 섬유(120)를 통해 레이저 빔을 빔 제어 시스템(606)에게 전송한다.

빔 제어 시스템(606)은 일반적으로 빔 수송 광학 장치(624), 적색 스폿팅 레이저(626), 검류계 미러(628), 빔 전달 광학 장치(630) 및 활성 초점(632)으로 구성된다.

레이저 제어 시스템(604)은 레이저 신크(sync)를 통해 레이저(602)에의 연결을 유지하고 전력 제어 위치 상태를 통해 빔 제어 시스템(606)에의 연결을 유지한다. 레이저 제어 시스템(604)은 일반적으로 사용자 인터페이스(614), 전력 공급원(616), 검류계 제어기(618), 검류계 제어기(620) 및 마이크로제어기(622)로 구성된다. 레이저 제어 시스템(604)은 조이스틱(joystick)(610)을 통해 조작될 수도 있다.

모니터링 시스템(608)은 일반적으로 CCD 카메라(634) 및 시각 현미경(636)으로 구성된다.

일부 실시양태에서, 도핑되지 않은 클래딩(cladding) 및 보다 높은 굴절의 도핑된 코어로 구성된 섬유 레이저가 이용된다. 레이저 빔은 섬유 코어 내에서 가이딩된 섬유를 통해 이동하고 상호작용의 길이로 인해 높은 증폭을 경험한다. 섬유 레이저는 낮은 비용 이외에 다른 품질들 중에서 단순한 열적 관리 성질, 높은 빔 품질, 높은 전기 효율, 높은 광학적 효율 및 높은 피크 에너지를 갖고, 낮은 유지를 요구하고 보다 우수한 신뢰도를 갖고 미러 또는 빔 경로 정렬을 결여하고 경량이고 일반적으로 소형이기 때문에 다른 레이저 시스템보다 유리한 것으로서 간주된다.

본 발명의 일부 실시양태에서, 다수의 공극들을 한번에 절제하기 위해 스폿 어레이를 사용할 수 있다. 일부 경우, 이 스폿 어레이는 마이크로렌즈의 사용을 통해 생성될 수 있고 레이저의 성질에 의해 영향을 받을 수도 있다. 보다 더 큰 파장은 증가된 스폿 직경을 가진 보다 더 작은 수의 스폿을 유발할 수 있다.

도 7을 살펴보건대, 본 발명의 한 실시양태에 따른 예시적 레이저 치료 시스템(700)이 제시되어 있다. 레이저 치료 시스템(700)은 일반적으로 제어 시스템(702), 광학 장치 및 빔 제어기로 구성된다.

제어 시스템(702)은 컴퓨터 프로그램을 실행하는 호스트 컴퓨터(724)와 상호작용하고 이 호스트 컴퓨터로 제어하는 능력을 사용자에게 제공하기 위한 키보드(708) 및 마우스(710)뿐만 아니라, 모니터(704) 및 모니터 2(706)도 포함한다. 많은 실시양태에서, 호스트 컴퓨터(724)에서 실행되는 컴퓨터 프로그램은 가시광선 스폿팅 레이저(712), 레이저 헤드(714), 레이저 냉각 시스템(716), 시스템 전력 공급원(718), 레이저 전력 공급원(720) 및 빔 수송 광학 장치(722)를 제어하기 위한 제어 프로그램을 포함한다.

깊이 제어 서브시스템(726), 검류계 미러(728), CCD 카메라(730), 시각 현미경(732), 초점 서브시스템(734) 및 빔 전달 광학 장치(736)도 이 실시양태에서 제공된다.

도 7-1은 또 다른 예시적 레이저 치료 시스템을 보여준다.

안구 성질을 수술 전에 측정하고 치료를 개별 환자의 필요에 맞추는 것은 많은 실시양태에서 유리하다. 안구 성질의 수술 전 측정은 안압(IOP), 공막 두께, 공막 응력/변형력, 전방 혈관구조, 원근조절 반응 및 굴절 오류의 측정을 포함할 수 있다. 공막 두께의 측정은 광학 간섭 단층촬영(OCT)의 이용을 포함할 수 있다. 공막 응력/변형력의 측정은 브릴루인(Brillouin) 산란, OCT 탄성영상검사, 광음향(광 플러스 초음파)의 이용을 포함할 수 있다. 전방 혈관구조의 측정은 OCT 또는 도플러(Doppler) OCT의 이용을 포함할 수 있다. 굴절 오류의 측정은 트레이시 테크놀로지스 코포레이션(Tracey Technologies Corp.)으로부터의 iTrace 상표등록 제품과 같은 제품의 이용을 포함할 수 있다.

수술중 바이오피드백 루프는 의사가 시술의 진행에 대해 계속 잘 알게 하기 위해 시술 동안 중요할 수 있다. 이러한 피드백 루프는 각막지형촬영 측정 및 "멀리 떨어져 있는(keep away)" 대역, 예컨대, 전방 모양체 동맥의 모니터링의 이용을 포함할 수 있다.

바이오피드백 루프는 피에조(piezo) 스캐닝 기작에서 비선형성을 보정하기 위한 폐쇄된 루프 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 센서는 실시간 위치 피드백에 대한 정전식 센서를 이용하여 수 밀리초 이내에 실시간 위치 피드백을 제공할 수 있다. 실시간 위치 피드백은 제어기로 전송될 수 있고, 조직 특성을 기반으로 특정 생물학적 특징을 확인할 때 수술 도중에 레이저 작동을 중단시킬 수 있다.

또한, 센서/피드백 장치는 생물학적 또는 화학적 "스마트 감지"를 수행하여, 표적 조직의 절제를 허용할 수 있고 주변 조직을 보호할 수 있거나 회피할 수 있다. 일부 경우, 이 스마트 감지는 광 방사선조사에 의해 활성화되고 위치, 깊이, 크기, 모양, 또는 절제 프로파일의 다른 파라미터를 감지하는, 마스크 내에 도입된 바이오칩을 이용함으로써 달성될 수 있다. 검류계-광학 장치 조립체도 일부 실시양태에서 예상되고 레이저 조종 및 특수 기능의 수많은 파라미터들을 측정하는 데 이용될 수 있다.

일부 실시양태에서, 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 레이저의 발사 전 및 후 3차원 내지 7차원 마이크로공극 내부에서의 각각의 발사 후 동력학적 실시간 및 표면 뷰로 촬영된 각각의 영상 프레임을 포함할 수 있고 정보를 비디오 디스플레이에게 보낼 수 있는 영상 디스플레이 전달 및 GUI 인터페이스 특징을 포함할 수 있다. GUI는 표면, 내부 공극, 외부 공극, 마이크로공극의 바닥, 전체 안구 시야, 표적 어레이 면적을 포함하는 영상 포착을 위한 통합된 멀티뷰 시스템을 7-방향성으로 가질 수 있다.

일부 실시양태에서, 7-입방체는 마이크로프로세서를 위한 바람직한 투영일 수 있으나, GUI 및 마이크로프로세서 내로 통합된 다른 예가 차원 구 모양으로 존재한다. 직교 투영은 도 8에 표시된 예를 포함할 수 있다.

SVM 패턴 인식은 마이크로프로세서 경로로 향하는 AI(인공지능) 네트워크 내로 통합된다. 비선형 분류 문제점을 위해, SVM은 비선형 맵핑 K(X)로 입력 공간을 고차원 공간으로 전환시킬 것이다. 따라서, 비선형 문제점을 선형 문제점으로 전환시킬 것이고, 그 후, 매트랩 또는 매쓰매티카(Mathematica) 통합된 프로그래밍을 이용하여 최적 분리 초평면을 새로운 고차원 공간에서 계산할 것이다. 최적화 함수 및 분류 함수가 샘플들(xi-xe) 사이의 내적만을 포함하기 때문에, 변환된 고차원 공간도 내적(k(xi)-k(xe))이다. 커널 함수 k(xi- k(xe))가 머서(Mercer) 조건을 충족시키는 경우, 이 함수는 내적 K(xi, x = (k(xi)- k(x))의 변환 공간에 상응한다. 통상의 커널 함수는 선형 커널 다항 커널 및 방사상 편향(radial bias) 커널 함수를 포함한다. 적절한 커널 함수의 이용은 비선형 변환 후 선형 분류를 달성할, 고차원 공간의 비선형 앱핑의 대안일 수 있다. 상응하는 분류 판별 함수는 다음과 같이 수득될 수 있다:

일부 경우, 기계 학습을 위한 맵핑 및 최적화 식은 하기 식들을 포함할 수 있다:

GUI 인터페이스 & 코드의 기구는 다차원 환산, 선형 판별 분석 및 선형 차원 감소 프로세싱뿐만 아니라, 국소 선형 임베딩(embedding) 및 등축 맵(ISOMAP)도 포함하고 비선형 차원성 감소 방법도 포함한다.

임의의 공간에 대하여 동위 리프팅(homotopy lifting) 성질을 충족시키는 연속적 맵핑 p : E → B가 이용될 수 있다. (파라컴팩트 기부(paracompact base) 위의) 섬유 다발은 중요한 예를 구성한다. 동위 이론에서, 임의의 맵핑은 섬유화'만큼 우수'하다 - 즉, 임의의 맵을 "맵핑 경로 공간" 내로 동위 동치로서 분해한 후, 동위 섬유로 섬유화할 수 있다.

정의에 의하면, 섬유는 B의 점 b의 역상인 E의 서브공간이다. 기부 공간 B가 연결된 경로인 경우, 이것은 B에서 2개의 상이한 점 b ₁ 및 b ₂ 의 섬유가 동위 동치라는 정의의 결과이다. 따라서, 통상적으로 "섬유" F에 대해 말한다.

일부 실시양태는 세레(Serre) 섬유화 또는 위크(Weak) 섬유화를 이용할 수 있다. 이들은 3D 표면을 가로질러 어레이 내의 각각의 원통형 마이크로포어 및 총 어레이의 맵핑, 및 횡단면에서의 공극 어레이의 간질 맵핑을 생성할 수 있다. 예시적 3D 맵핑(900)은 도 9에 표시되어 있다.

도 10은 다음과 같이 수행될 수 있는 예시적 디자인 패턴을 보여준다. 단계(1001): 치료 디자인/계획은 7D 형태 및 쌍곡선 평면 테셀레이션(tessellation)으로 구축된 합동 치료 플랫폼을 확립하기 위해 전체 구 위의 7-구 수학적 투영을 이용함으로써 확립된 조직 계층으로 시작한다. 단계(1002): 조직 계층 및 피보나치 패턴화로부터 유도된 비축 수학적 알고리즘이 수학적 화상으로서 디스플레이된다. 단계(1003): 알고리즘 코드는 강성, 점탄성률, 위상, 각막지형촬영, 생체측정 등의 모든 입력을 포함하는 조직 생체유동학을 반영하는 맞춤형 마이크로포레이션 패턴을 개발하기 위해 실행된다. 단계(1004)(표시되어 있지 않음): 해부학적 회피 소프트웨어는 표적화되지 않은 시야, 어레이, 영역을 지우거나 제거하기 위해 실행된다. 단계(1005)(표시되어 있지 않음): 의사/사용자는 터치 스크린 인터페이스를 통해 표적화된 영역 또는 표적화되지 않은 영역을 조작할 수도 있다.

일부 실시양태에서, 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 치료 알고리즘의 레이저 사용자 인터페이스 시스템 전달의 하기 특징들을 포함할 수 있다. 실시간 수학적 화상은 어레이 효과에 대한 선험적 정보를 디스플레이하기 위해 GIF 애니메이션 포맷으로 실행될 수도 있는 3D 수학적 파일에 도입되고 디스플레이된다. 워크스테이션/알고리즘은 눈 위의 3D 어레이의 이상적인 배열을 위해 사용자/의사에게 수학적 화상을 생성하기 위해 VESA 시스템과 함께 작동한다. 영상의 위상학적 표시는 디스플레이에게 입체그래픽적으로 투영된다. 어레이는 미리 고정된 공식이고 복수의 밀도, 스폿 크기, 마이크로 및 나노 공극 기하구조 및 배열을 사용한 피보나치 시퀀싱에서 시뮬레이션될 수 있다. 피보나치 시퀀싱의 이점은 마크로 스케일 및 마이크로 스케일 둘 다로 신체 자신의 천연 조직 계층에 상응하는 가장 균형 잡힌 어레이 공식을 생성한다는 것이다.

어레이는 면으로서 정다각형을 갖고 꼭짓점-추이적(그의 꼭짓점에서 추이적, 등각, 즉 임의의 다른 꼭짓점에의 임의의 꼭짓점의 등거리 맵핑이 있음)인 쌍곡선 평면의 가장자리-대-가장자리 충전인 쌍곡선 기하학 모델 또는 균일한(정칙, 준정칙 또는 반정칙) 쌍곡선 타일링(tiling)을 따를 수도 있다. 예로는 도 10 및 11에 표시되어 있다. 모든 꼭짓점들이 합동이라는 결론이 도출되고, 타일링은 고도의 회전 및 병진 대칭을 가진다.

균일한 타일링은 이들의 꼭짓점 배열, 즉 각각의 꼭짓점 주위의 다각형의 면 수를 표시하는 일련의 수에 의해 확인될 수 있다. 하기 일례는 각각의 꼭짓점 주위에서 3개의 칠각형을 가진 칠각형 타일링을 표시한다. 이것도 모든 다각형들이 동일한 크기이기 때문에 정칙이므로, 슐라플리(Schlafli) 부호도 부여받을 수 있다.

균일한 타일링은 정칙(면-추이적 및 가장자리-추이적인 경우), 준정칙(가장자리-추이적이지만 면-추이적이 아닌 경우) 또는 반정칙일 수 있다(가장자리-추이적이지 않고 면-추이적이지도 않은 경우). 우측 정삼각형(p q 2)의 경우, 슐라플리 부호 {p,q} 및 {q,p}로 표시된 2개의 정칙 타일링이 있다.

예시적 모델은 도 11에 표시되어 있다.

일부 실시양태에서, 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 마이크로공극 어레이를 생성하는 기작을 포함할 수 있고, 이때 마이크로공극 어레이 패턴은 제어된 불균일한 분포, 균일한 분포 또는 무작위 분포를 갖고 방사형 패턴, 나선형 패턴, 엽서형 패턴, 비대칭 패턴, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나이다. 엽서 나선형 패턴은 본 발명에 따른 시계방향 사열선 및 반시계방향 사열선을 가질 수 있다. 도 12는 나선형 엽서를 가진, 눈 위의 어레이 알고리즘 패턴의 비대칭적 제어된 분포를 생성하는 것을 예시적으로 도식으로 표시하여(1200) 보여주고, 이때 마이크로공극의 각각의 어레이는 연속적으로 나타난다. R_O는 분열조직의 중심에 상응하는 영역의 반지름이고, 이 분열조직 주위에서 마이크로공극이 생성된다. 큰 수직 화살표는 어레이에서 수직 마이크로포레이션 확장을 표시하는 반면, 측면으로 그려진 화살표는 새로운 마이크로공극의 시스템의 공간적 확장을 표시한다. i 및 j는 연속적 피보나치 수의 쌍이고, 즉 이러한 한 쌍의 연속적 피보나치 수는 (i, j)로서 표시된다. 부호 n, n - i, n - j, n - i - j는 어레이의 확장 동안 생성 나선을 따라 마이크로공극이 나타나는 순서를 표시하는 수를 표시한다. 그러나, 이들은 n, n + i, n + j, n + i + j로 더 잘 표시될 수 있다. 연속적 수가 하나로 있고, 이차 나선의 동일한 패밀리는 이들 사이의 상수 차이를 표시한다. 따라서, 반시계방향 패밀리의 경우: (n + i) - n = i이고, 이것이 피보나치 수이다. (n + i + j) - (n + j) = i은 동일한 피보나치 수이다. 시계방향 패밀리의 경우: (n + j) - n = j이고, 이것은 제2 피보나치 수이다. (n + i + j) - (n + i) = j는 동일한 피보나치 수이다. 따라서, 여기서 본 발명자들은 (i, j) 엽서의 사례를 가진다.

일부 실시양태에서, 마이크로공극 어레이 패턴은 아르키메데스 나선, 오일러 나선, 페르마의 나선, 쌍곡선 나선, 리투스, 대수 나선, 피보나치 나선, 황금 나선, 또는 이들의 조합 중 하나이다.

일부 실시양태에서, 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 구 표면에서 3D 마이크로포레이션 모델을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 도 13은 마이크로공극 어레이를 생성하고 엽서 나선을 이용하여 방사상 및 측면 방향으로 마이크로포레이션 어레이를 확장하여, 보겔 모델 및 피보나치 수열과 일치하는 발산각을 통해 불균일한 분포를 유지하면서 어레이 면 대 면 및 가장자리 대 가장자리를 확장시키는 기작을 가진 패턴을 가진 마이크로포레이션의 예시적 실시양태의 CAD 프로그램에서 생성된 예시적 그래픽 영상(1300)을 보여주고, 이때 복수의 밀도, 크기 및 기하학적 모양으로 X개의 마이크로공극들이 본 발명에 따라 생성된다. 이 예시적 실시양태는 눈의 전방 또는 후방 공막이지만, 각막일 수도 있다).

일부 실시양태에서, 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 피보나치 및 수학적 파라미터를 이용하여, 마이크로공극/나노공극의 패턴을 가진 레이저 보조 마이크로포레이션 치료 어레이에서 수술 실시, 결과 및 안전성을 최적화하는 것을 포함할 수 있고, 이때 상기 패턴은 치료의 적절한 회춘 효과가 있도록 마크로스케일 및 마이크로스케일로 기존 조직 계층과 정렬되는 횡단면 조직에서 전달된 불균일한 분포 패턴이다. 복수의 마이크로공극/나노공극/절제/절개/표적을 가진 치료 어레이 또는 격자는 불균일한 분포 패턴으로 정렬될 수 있고, 이때 상기 패턴은 나선형 또는 엽서형이다. 상기 패턴은 보겔 방정식에 의해 기재될 수 있다. 또한, 예컨대, 개방된 채널 또는 공극의 형태로 유동 경로의 나선형 또는 엽서형 패턴을 가진 복수의 다른 기하구조/밀도/깊이 및 모양도 포함된다. 마이크로공극/나노공극은 특히 불균일한 분포 패턴을 가진 임의의 소정의 콘택트 렌즈, 마스크 또는 다른 주형 물질 또는 디자인에 상응하도록 맞추어질 수 있다. 대안적으로, 마이크로포레이션은 통상의 천공된 코팅 또는 비코팅 중합체, 예컨대, 친수성 또는 소수성 유형의 중합체와 함께 이용될 수 있다. 마이크로공극의 불균일한 분포 패턴을 가진 어레이 패턴 및 렌즈 또는 마스크는 치료 시스템으로서 함께 사용될 수 있다.

앞서 나타낸 바와 같이, 도 4A-(1-10) 및 도 26-3A는 표면, 표면 아래 및 간질 조직을 제거하고 절제된 표적 표면 또는 표적 조직의 표면, 간질, 생체역학적 특성(예를 들면, 평면성, 표면 공극률, 조직 기하구조, 조직 점탄성, 및 다른 생체역학적 및 생체유동학적 특성)에 영향을 미치기 위해 마이크로포레이션/나노포레이션을 어떻게 사용할 수 있는지를 보여준다. 추가로, 본 개시는 다양한 조성 및 구성의 마이크로포레이션의 전달을 프로세싱하기 위해 다양한 유형의 자동화된 프로세싱 시스템들을 포함할 수 있다.

영향을 받는 조직 특성은 특히 공극률, 질감, 점탄성, 표면 조도 및 균일성을 포함한다. 표면 특성, 예컨대, 조도 및 광택을 측정하여 품질을 확인한다. 이러한 마이크로포레이션은 조직 변형, 유연성 및 가요성에도 영향을 미칠 수 있고 "오랜지 껍질" 질감을 가질 수 있다. 따라서, 마이크로포레이션/나노포레이션으로 치료된 조직의 성질은 일반적으로 휴식할 때 및 응력/변형력 하에 있을 때 조직의 생체역학적 유연성을 회복시키거나 복구시킴으로써 조직 품질에 영향을 미칠 것이고/이거나 조직 품질을 향상시킬 것이다.

이하에 나타낸 바와 같이, 마이크로포레이션 패턴은 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 가질 수 있고, 이때 시계방향 나선의 수 및 반시계방향 나선의 수는 피보나치 수 또는 피보나치 수의 배수이다.

도 14A는 본 개시에 따라, 피보나치 수열의 분포로 마이크로공극의 제어된 불균일한 분포를 가진 마이크로공극 패턴을 가진 표적 조직 또는 대안적으로 콘택트 렌즈, 마스크 또는 다른 이러한 주형에 직접적으로 실시될 수 있는 마이크로포레이션 패턴의 예시적 실시양태를 보여준다.

도 14B는 본 개시에 따라, 시계방향 사열선 및 반시계방향 사열선을 가진 엽서 나선형 패턴의 예시적 표시이다.

도 14C는 본 개시에 따라, 시계방향 사열선 및 반시계방향 사열선을 가진 엽서 나선형 패턴의 또 다른 예시적 표시이다.

도 14D는 본 개시에 따라, 보겔 모델의 예시적 표시이다. 보겔 모델은 작은 꽃의 패턴을 포함한다. 요약하건대, 각각의 작은 꽃은 137.5^o로 옆을 향해 배향된다. 좌측 나선의 수 및 우측 나선의 수는 피보나치 수이다. 전형적인 해바라기에서, 한 방향으로 34개가 있고 다른 방향으로 55개가 있다.

도 15A 내지 15F는 본 개시에 따라, 상이한 발산각을 가진, 보겔 모델에 일치하는 엽서 나선형 패턴의 예시적 표시이다.

도 16A 내지 16N은 본 개시에 따라, 이십면체 패턴 모양으로부터 유도된 마이크로포레이션의 예시적 실시양태의 예시적 표시이다.

도 17A 및 17B, 및 도 2K-(18-19)는 본 개시에 따라, 프랙탈 구 및 이십면체/사면체 테셀레이션을 나타내는 이십면체 패턴 모양으로부터 유도된 마이크로포레이션 패턴의 예시적 표시이다.

일부 실시양태에서, 도 14A 내지 17B에 표시된 예시적 마이크로포레이션 패턴은 콘택트 렌즈 또는 마스크 내로 미리 천공될 수 있다. 도 18은 도 18의 마이크로포레이션 패턴과 함께 작동하는 콘택트 렌즈/눈 마스크를 개시한다.

도 2K1-2K17; 플러스 3D 눈 2개 슬라이드는 복수의 밀도 및 복수의 스폿 크기를 가진 복수의 마이크로공극의 마이크로포레이션 패턴의 본 발명에 따른 예시적 실시양태를 보여준다.

도 2K-20은 본 발명에 따라 41개의 마이크로공극을 가진 패턴을 가진 마이크로포레이션의 예시적 실시양태의 예시적 그래픽 영상을 보여준다.

도 14A 내지 14D는 본 발명에 따른 예시적 실시양태의 예시적 표시이다. "피보나치 나선"의 한 유형인 해바라기 패턴, 또는 연속적 점들 사이의 발산각이 137.508^o와 동등한 황금각에 근접하는 고정된 피보나치 각도인 나선이 보겔 모델에 의해 기재되어 있다.

언급된 보겔 모델은 φ=n*a, r=c√n이고, 이때 n은 중심부터 외부로 카운팅하는 작은 꽃의 순서 번호이고; φ는 임의의 2개의 연속적 작은 꽃들의 위치 벡터들 사이의 발산각 α가 일정하도록 두상꽃차례의 중심에서 시작하는 극좌표 시스템에서 기준 방향과 n번째 작은 꽃의 위치 벡터 사이의 각도이고, 해바라기 패턴의 경우, 137.508^o에서 r은 두상꽃차례의 중심부터 n번째 작은 꽃의 중심까지의 거리이고; c는 일정한 환산 계수이다. 도 41을 참조한다.

일부 실시양태에서, 마이크로공극 패턴은 보겔 모델 또는 보겔 모델의 변경에 의해 기재된다. 일부 실시양태에서, 마이크로공극 패턴은 보겔 모델에 의해 기재될 수 있고, 이때 n은 마이크로공극 패턴의 중심부터 외부로 카운팅하는 마이크로공극의 순서 번호이고; φ는 임의의 2개의 연속적 마이크로공극들의 위치 벡터들 사이의 발산각이 일정한 각도 α이도록 마이크로공극 패턴의 중심에서 시작하는 극좌표 시스템에서 기준 방향과 n번째 마이크로공극의 위치 벡터 사이의 각도이고; r은 마이크로공극 패턴의 중심부터 n번째 마이크로공극의 중심까지의 거리이고; c는 일정한 환산 계수이다.

일부 실시양태에서, 마이크로공극 패턴의 마이크로공극의 전부, 실질적으로 전부 또는 일부는 보겔 모델에 의해 기재될 것이다(즉, 보겔 모델에 일치할 것이다). 일부 실시양태에서, 마이크로공극 패턴의 모든 마이크로공극은 보겔 모델에 의해 기재될 수 있다. 일부 다른 실시양태에서, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95% 또는 적어도 99%의 마이크로공극은 보겔 모델에 의해 기재될 수 있다.

표면적: 총 표적 조직 표면적은 제거된 총 조직 물질의 양에 영향을 미친다. 전형적으로, 총 조직 표면적의 양이 증가될 때, 제거된 표면 물질의 양이 증가된다. 일부 실시양태에서, 표적 조직의 총 마이크로포레이션 표면적은 마이크로포레이션 시스템의 총 잠재적 표면(즉, 마이크로공극이 없는 경우 마이크로포레이션 표적 면적) 마이너스 총 마이크로공극 면적(즉, 모든 마이크로공극들의 면적의 합계)과 동등하다. 따라서, 총 마이크로포레이션 표면적의 양은 원하는 마이크로공극 면적의 양에 따라 총 잠재적 표면적의 1% 내지 약 99.5%일 수 있다. 도 30을 참조한다.

깊이: 도 4A-(5-10)을 다시 참조하건대, 이 도면들은 총 표적 조직 깊이가 제거된 총 조직 물질의 양에 영향을 미친다는 것을 보여준다. 전형적으로, 총 조직 깊이의 양이 증가될 때, 제거된 간질 또는 표면 아래 조직의 양은 증가된다. 일부 실시양태에서, 제거된 조직 마이크로포레이션의 깊이는 마이크로포레이션 시스템의 총 잠재적 표면 아래 및 간질 조직(즉, 마이크로공극이 없는 경우 총 간질 및 표면 아래 조직) 마이너스 총 마이크로공극 입방 부피(즉, 모든 마이크로공극들의 면적의 합계)와 동등하다. 따라서, 총 마이크로포레이션 입방 부피의 양은 원하는 마이크로공극 입방 부피의 양에 따라 마이크로포레이션 조직의 총 잠재적 표면 아래 및 간질 입방 부피의 1% 내지 약 95%일 수 있다.

마이크로공극의 밀도: 마이크로공극의 밀도는 마이크로공극 면적의 총량 및 제거된 표면, 표면 아래 및 간질 부피의 총량에 영향을 미친다. 상기 밀도는 마이크로공극의 총수 및 마이크로공극 분포에도 영향을 미친다. 복수의 밀도 배열, 마이크로공극 크기 및 마이크로공극의 분포는 본 발명의 예시이다. 마이크로공극은 무작위로, 균일하게 또는 단수로 전달될 수 있다. 도 2K-1-(A-C) 내지 2K-17을 참조한다.

마이크로공극의 수: 마이크로공극의 수는 마이크로공극 면적의 총량 및 제거된 총 표면, 표면 아래 및 간질 부피의 양에 영향을 미친다. 추가로, 마이크로공극의 수는 마이크로포레이션 시스템의 표면 위의 마이크로공극 적용범위의 밀도 및 분포에 영향을 미침으로써, 마이크로포레이션 시스템의 총 부피 추출에 직접적으로 영향을 미친다. 한 실시양태에서, 마이크로공극의 수는 적어도 약 3, 적어도 약 5, 적어도 약 8, 적어도 약 12 또는 적어도 약 15이다. 또 다른 실시양태에서, 마이크로공극의 수는 적어도 약 45, 적어도 약 96, 적어도 약 151 및 적어도 약 257이다. 상기 및 하기 파라미터에 대해서는 도 31 내지 34, 37, 38 및 39도 참조한다.

일부 실시양태에서, 공극의 수는 1 nm 내지 600 ㎛일 수 있는 스폿 크기에 따라 36 내지 10,000일 수 있다. 마이크로공극의 수는 임의의 쌍의 상기 상한과 하한을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다. 도 41을 참조한다.

발산각: 레이저 펄스를 표적 조직에 전달하는 마이크로포레이션 시스템 방법에서, 발산각 α의 증가 또는 감소는 마이크로공극이 어떻게 시계방향 나선 및 반시계방향 나선의 패턴 및 모양 내에 배치되는지에 영향을 미친다. 발산각은 360^o를 불변 또는 가변 값으로 나누어 얻은 값과 동등하므로, 발산각은 불변 값일 수 있거나 변경될 수 있다. 일부 실시양태에서, 패턴은 극좌표에서 약 100^o 내지 약 170^o의 발산각을 가진다. 발산각의 작은 변화는 어레이 패턴을 유의미하게 변경시킬 수 있고 발산각의 값만이 상이한 엽서형 패턴을 보여줄 수 있다는 것을 관찰하였다. 발산각은 137.3^o일 수 있다. 발산각은 137.5^o, 137.6^o일 수도 있다. 일부 실시양태에서, 발산각은 적어도 약 30^o, 적어도 약 45^o, 적어도 약 60^o, 적어도 약 90^o, 또는 적어도 약 120^o이다. 다른 실시양태에서, 발산각은 180^o 미만, 예컨대, 약 150^o 이하이다. 발산각은 임의의 쌍의 상기 상한과 하한을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다. 일부 다른 실시양태에서, 발산각은 약 90^o 내지 약 179^o, 약 120^o 내지 약 150^o, 약 130^o 내지 약 140^o, 또는 약 135^o 내지 약 139^o이다. 일부 실시양태에서, 발산각은 360^o를 무리수로 나눔으로써 결정된다. 일부 실시양태에서, 발산각은 360^o를 황금 비로 나눔으로써 결정된다. 일부 실시양태에서, 발산각은 약 137^o 내지 약 138^o, 예컨대, 약 137.5^o 내지 약 137.6^o, 예컨대, 약 137.50^o 내지 약 137.51^o의 범위 내에 있다. 일부 실시양태에서, 발산각은 137.508^o이다. 도 31 내지 34를 참조한다.

마이크로포레이션 어레이의 가장자리까지의 거리: 일부 실시양태에서, 어레이 패턴의 전체 차원은 마이크로포레이션 시스템의 기하구조 및 의도된 용도를 기반으로 결정될 수 있다. 패턴의 중심부터 최외각 마이크로공극까지의 거리는 마이크로포레이션 시스템의 가장자리와 접한 거리까지 연장될 수 있다. 따라서, 최외각 마이크로공극의 가장자리는 마이크로포레이션 시스템의 가장자리까지 연장될 수 있거나 이 가장자리와 교차할 수 있다. 대안적으로, 패턴의 중심부터 최외각 마이크로공극까지의 거리는 최외각 마이크로공극의 가장자리와 마이크로포레이션 시스템의 가장자리 사이의 일정한 양의 공간이 마이크로공극을 갖지 않게 할 수 있는 거리까지 연장될 수 있다. 최외각 마이크로공극의 가장자리부터의 최소 거리는 원하는 경우 특정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 최외각 마이크로공극의 가장자리부터 마이크로포레이션 시스템의 외부 가장자리까지의 최소 거리는 적당한 길이로서, 또는 어레이 패턴이 나타날 때 마이크로포레이션 시스템의 면의 길이의 퍼센트로서 확인된 특정 거리이다.

마이크로공극의 크기: 일부 실시양태에서, 마이크로공극의 크기는 적어도 부분적으로 마이크로포레이션 시스템을 위한 어레이 영역의 원하는 총량에 의해 결정된다. 마이크로공극의 크기는 패턴 전체에 걸쳐 일정할 수 있거나 패턴 내에서 변경될 수 있다. 일부 실시양태에서, 마이크로공극의 크기는 일정하다. 일부 실시양태에서, 마이크로공극의 크기는 패턴의 중심부터 마이크로공극의 거리에 따라 변경된다. 공극의 크기는 1 nm 내지 600 ㎛일 수 있다. 일부 다른 실시양태에서, 상기 크기는 50 ㎛, 100 ㎛, 125 ㎛, 200 ㎛, 250 ㎛, 325 ㎛, 425 ㎛ 및 600 ㎛이다

마이크로공극의 모양: 전자기적 방사선조사에 의해 결합 조직에서 생성된 마이크로공극 그 자체의 모양은 조직 반응 및 상처 치유에 상대적으로 영향을 미친다. 정사각형 모양은 둥근 모양보다 더 느리게 치유된다. 마이크로포레이션 시스템은 복수의 기하학적 개별 마이크로공극 모양을 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이상적인 모양은 정사각형이다.

모양은 마이크로공극 어레이에도 영향을 미친다. 적용범위의 양은 마이크로공극의 모양에 의해 영향을 받을 수 있다. 마이크로공극의 모양은 규칙적일 수 있거나 불규칙적일 수 있다. 일부 실시양태에서, 마이크로공극의 모양은 슬릿, 정다각형, 불규칙적 다각형, 타원체, 원, 호, 나선, 채널 또는 이들의 조합의 형태로 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 마이크로공극 어레이는 원의 모양을 가진다. 일부 실시양태에서, 어레이의 모양은 하나 이상의 기하학적 패턴, 바람직하게는, 이십면체 또는 사면체 테셀레이션의 형태로 존재할 수 있고, 이때 다수의 다각형들이 교차한다.

도 16A 내지 16N은 이러한 성형된 마이크로공극 어레이의 예를 보여준다. 마이크로공극 어레이는 패턴이 다소 정확한 가장자리를 가질 수 있는 다각형을 닮도록 구성된다. 이 구성에서 조직 제거는 시스템에 대한 안정성을 생성하는 수학적 및 기하학적으로 균형 잡힌 방식으로 생체역학적 성질에 영향을 미친다.

다양한 인자들에 대해서는 도 31 내지 35도 참조한다.

디자인 인자: 디자인 인자는 3D 조직에서 조직 내의 '환경'과 관련하여 마이크로포레이션 가장자리를 기준으로 마이크로포레이션 어레이 또는 격자를 전체적으로 배치하는 것에 영향을 미친다. 마이크로포레이션의 디자인은 조직 그 자체 또는 의도된 생리학적 해부학적 구조물 주위의 고유 모양, 또는 원하는 결과에 따라 조절될 수 있다. 이것은 자가-이중(무한) 규칙적 유클리드 벌집, 이중 다면체, 7 입방체, 7 정축체 또는 마찬가지로 단순한 격자, 브라베이 격자 또는 비-브라베이 격자일 수 있다.

환산 계수: 환산 계수는 마이크로공극 어레이 패턴의 전체 크기 및 차원에 영향을 미친다. 환산 계수는 최외각 마이크로공극의 가장자리가 마이크로포레이션의 외부 가장자리의 원하는 거리 내에 있도록 조절될 수 있다. 추가로, 환산 계수는 최내각 마이크로공극의 내부 가장자리가 마이크로포레이션 시스템의 내부 가장자리의 원하는 거리 내에 있도록 조절될 수 있다. 이중성은 n-차원 공간 및 이중 폴리토프(polytope)로 일반화될 수 있고; 2차원에서 이들은 이중 다각형으로서 지칭되거나, 3차원 또는 꼭짓점을 함유하는 복수의 차원에서 이들은 등방성 또는 이방성 테셀레이션을 함유하는 어레이 등으로서 지칭된다.

가장 인접한 마이크로공극들 사이의 거리: 마이크로공극의 수 및 크기에 대한 고려와 함께, 가장 인접한 마이크로공극들의 중심 사이의 거리를 측정할 수 있다. 임의의 2개의 마이크로공극들의 중심 사이의 거리는 다른 어레이 디자인 고려사항의 함수이다. 일부 실시양태에서, 임의의 2개의 마이크로공극들의 중심 사이의 가장 짧은 거리는 결코 반복되지 않는다(즉, 공극-대-공극 간격은 결코 동일한 정확한 거리가 아니다). 이 유형의 간격은 제어된 비대칭의 일례이기도 하다. 또 다른 실시양태에서, 임의의 2개의 마이크로공극들의 중심 사이의 가장 짧은 거리는 항상 반복된다(즉, 공극-대-공극 간격은 항상 동일한 정확한 거리이다). 이 유형의 간격은 제어된 대칭의 일례이기도 하다. 일부 실시양태에서, 2개의 마이크로공극들 사이의 거리는 무작위로 정렬된다(즉, 공극-대-공극 간격은 무작위적이다). 따라서, 시스템은 어레이 디자인 또는 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 비대칭인 제어된 비대칭, 어레이 디자인 또는 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 무작위적 비대칭인 무작위 비대칭, 및 어레이 디자인 또는 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 대칭인 제어된 대칭, 및 어레이 디자인 또는 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 무작위적 대칭인 무작위적 대칭을 제공할 수 있다.

일부 실시양태에서, 회전 비대칭은 패턴 디자인의 적어도 51%의 마이크로공극까지 연장된다. 일부 실시양태에서, 회전 비대칭은 어레이 패턴 디자인의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장된다. 일부 실시양태에서, 회전 대칭은 패턴 디자인의 적어도 51%의 마이크로공극까지 연장된다. 일부 실시양태에서, 회전 대칭은 패턴 디자인의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장된다. 일부 실시양태에서, 회전 무작위 패턴은 패턴 디자인의 적어도 51%의 마이크로공극까지 연장된다. 일부 실시양태에서, 회전 무작위 패턴은 패턴 디자인의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장된다.

일부 실시양태에서, 51%의 개구 패턴은 하기 방정식에 의해 극좌표로 기재될 수 있고: φ=n*α, r=c√n, 이때 n은 개구 패턴의 중심부터 외부로 카운팅하는 개구의 순서 번호이고; φ는 임의의 2개의 연속적 개구들의 위치 벡터들 사이의 발산각이 일정한 각도 α이도록 개구 패턴의 중심에서 시작하는 극좌표 시스템에서 기준 방향과 n번째 개구의 위치 벡터 사이의 각도이고; r은 개구 패턴의 중심부터 n번째 개구의 중심까지의 거리이고; c는 일정한 환산 계수이다.

협력적 눈 콘택트 렌즈/눈 마스크

협력적 눈 콘택트 렌즈/눈 마스크(도 27A, 2700, 및 도 40 참조)는 유연성 또는 강성, 연성 또는 경성을 가질 수 있다. 이것은 콘택트 렌즈 또는 눈 마스크로서 통상적으로 사용되는 물질들, 예컨대, 친수성 또는 소수성 중합체, 또는 연질 겔 또는 콜라겐, 또는 용해될 수 있는 물질 또는 특수 금속을 포함하는 임의의 수의 다양한 물질들로 만들어질 수 있다. 예시적 유연성 렌즈/마스크는 잘 휘어질 수 있는 친수성("물 친화적") 플라스틱을 포함한다.

일부 실시양태에서, 마이크로포레이션은 패턴으로 배치된 복수의 마이크로공극 경로들을 포함할 수 있다. 마이크로공극 경로의 패턴은 정다각형, 불규칙적 다각형, 타원체, 호, 나선, 엽서형 패턴 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 마이크로공극 경로의 패턴은 방사 아치형 경로, 방사 나선형 경로 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 마이크로공극 경로의 패턴은 내부 방사 나선형 경로와 외부 방사 나선형 경로의 조합을 포함할 수 있다. 공기 유동 경로의 패턴은 시계방향 방사 나선형 경로와 반시계방향 방사 나선형 경로의 조합을 포함할 수 있다. 마이크로공극 경로는 서로 분리되어 있을 수 있거나 불연속적일 수 있다. 대안적으로, 마이크로공극 경로들 중 하나 이상은 유동적으로 연결될 수 있다. 방사 아치형 경로("호"), 방사 나선형 경로 또는 이들의 조합의 수는 변경될 수 있다.

일부 실시양태에서, 마이크로포레이션은 제어된 비선형 분포 패턴, 제어된 선형 분포 패턴 또는 무작위 패턴인 패턴을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 눈 콘택트 렌즈/눈 마스크는 마이크로공극 경로의 패턴을 포함할 수 있고, 이때 마이크로공극 경로의 패턴은 제어된 불균일한 분포 패턴의 x 및 y 좌표로부터 생성된다. 눈 렌즈/눈 마스크 마이크로공극 경로를 생성하는 데 사용된 제어된 불균일한 분포 패턴은 눈 렌즈/눈 마스크와 함께 사용되는 레이저 마이크로포레이션 알고리즘의 어레이 패턴과 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 한 실시양태에서, 제어된 불균일한 분포 패턴은 눈 렌즈/눈 마스크와 함께 사용되는 레이저 마이크로포레이션 알고리즘의 어레이 패턴과 동일하다. 일부 실시양태에서, 제어된 불균일한 분포 패턴은 사용된 레이저 마이크로포레이션 알고리즘의 어레이 패턴과 상이하다.

일부 실시양태에서, 레이저 마이크로포레이션 시스템은 본원에 기재된 레이저 마이크로포레이션 알고리즘 실시양태에 따른 엽서형 패턴을 가질 수 있다. 레이저 마이크로포레이션 시스템이 엽서형 패턴을 가진 눈 렌즈/눈 마스크 및 조직을 통해 천연 생물학적 기능, 예컨대, 유체 유동, 혈류, 근육 이동의 개선뿐만 아니라 정적 및 동적 생물학적 기능의 개선도 촉진하도록 디자인된 패턴으로 배열된 복수의 마이크로공극, 복수의 개구, 복수의 캐비티, 복수의 채널, 복수의 통로 또는 이들의 조합을 포함할 때, 눈 렌즈/눈 마스크는 엽서형 패턴을 가진 레이저 마이크로포레이션 시스템과 함께 작동한다. 상기 마이크로공극, 개구, 캐비티, 채널, 통로 또는 이들의 조합은 백업 패드(back-up pad)를 따라 이 패드 내부에, 또는 이 패드를 통해, 또는 이들의 조합으로 위치하는 생물학적 유동 경로를 한정할 수 있다. 한 실시양태에서, 마이크로공극, 개구, 캐비티, 채널, 통로 또는 이들의 조합의 패턴은 정다각형, 불규칙적 다각형, 타원체, 호, 나선, 엽서형 패턴 또는 이들의 조합의 형태로 존재할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 공기 유동 경로는 정다각형, 불규칙적 다각형, 타원체, 호, 나선, 엽서형 패턴 또는 이들의 조합의 형태로 존재할 수 있다.

일부 실시양태에서, 적합한 나선형 또는 엽서형 패턴은 전술된 마이크로포레이션 시스템 실시양태의 임의의 엽서형 어레이 패턴의 x 및 y 좌표로부터 생성될 수 있다. 한 실시양태에서, 나선형 또는 엽서형 패턴의 x 및 y 좌표를 뒤바꾸거나 회전시켜 나선형 또는 엽서형 백업 공기 유동 패턴의 x' 및 y' 좌표를 확인하고, 이때 θ는 π/n(라디안)과 동등하고, n은 임의의 정수이다. (x' 및 y')는 예컨대, 컴퓨터 보조 드래프팅(CAD) 소프트웨어의 이용에 의해 작도되어, 적합한 패턴, 예컨대, 나선형 또는 엽서형 패턴을 생성할 수 있다.

상기 패턴은 방사 아치형 채널 및 나선형 채널뿐만 아니라, 아치형 채널 및 나선형 채널과 교차할 수 있는 환형 채널, 또는 이들의 조합을 한정하는 데 사용될 수 있다. 환형, 아치형, 나선형 또는 조합 채널은 예컨대, 홈(groove), 캐비티, 구멍, 통로 또는 다른 경로의 형태로 모양 변형을 생성하여 형성할 수 있다. 뒤바뀐 엽서형 패턴에 기반을 둔 채널 패턴의 특정 실시양태는 도 10, 13 및 16에 표시되어 있다. 뒤바뀐 엽서형 패턴에 기반을 둔 추가 실시양태는 도 14A 내지 14D, 15A 내지 15F 및 41에 표시되어 있다.

일부 실시양태에서, 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 공막 및 인접 안구 구조물의 치료 및 프랙셔날(fractional) 마이크로포레이션 및 리서페이싱(resurfacing), 생리학적 눈 기능의 회춘 또는 회복을 위한 레이저 눈 마이크로포레이션, 및/또는 기능이상 또는 질환의 완화를 위한 방법 및 장치를 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 어레이는 복수의 기하구조, 밀도, 구성, 분포, 밀도, 및 스폿 크기 및 깊이를 가질 수 있다. 어레이는 다양한 시점에서 미리 계획되고 수행될 수도 있다. 어레이는 임의의 퍼센트의 요구된 천공도로 상공막, 실질 공막 또는 갈색판을 침투할 수도 있다. 전자기 에너지 적용도 적합하다.

자신의 눈 소수성 공막 렌즈 맞춤형 웨이퍼, 나노, ㎛ 등: 다양한 실시양태에서, 소수성 공막 렌즈 맞춤형 웨이퍼는 일반적으로 밀리미터, 마이크로미터 또는 나노미터로 측정된 가변적 크기를 가질 수 있다. 일반적으로, 상기 웨이퍼는 환자의 공막에 대한 레이저 치료를 위해 컴퓨터에 의해 생성된 맞춤형 알고리즘을 함유할 수 있는 공막 콘택트 렌즈이다. 먼저, 재치료될 수 있는 스폿을 등록할 수 있고 마스크 또는 렌즈를 통해 스폿을 프로파일링할 수 있다. 상기 마스크는 레이저에 의해 침투될 수 없는 하나 이상의 소수성 중합체 또는 중합체의 블렌드를 포함하는 다양한 물질들로 만들어질 수 있다. 이것은 스마트 맵핑 기술 이외에 치료되지 않을 주변 조직을 위한 추가된 수준의 보호를 제공할 수 있다. 각막 중심 콘택트 렌즈는 현미경 광 및 레이저 빔 그 자체로부터 각막을 보호하도록 염색될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 렌즈는 일회용일 수 있고 일단 패턴이 눈에 있으면 재사용되지 않을 수 있다. 추가로, 상기 렌즈는 전달된, 미리 포장된 멸균 용기일 수 있다.

이것은 "가상 눈"을 위한 플랫폼인 3차원(3D) 동력학적 FEM 모듈 내로 각각 이입되거나, 업로딩되거나 다른 방식으로 입력되는 생체측정, 형태학, 해부학, 각막지형촬영, 각막절개, 공막 두께, 물질 성질, 굴절, 광산란체, 및 다른 특징 및 품질을 측정함으로써 생성될 수 있다. 본 개시의 시스템은 각막 및 수정체 둘 다의 정보를 프로세싱하고, 일단 모든 광학 및 정보가 공막의 조작을 통해 원근조절력을 향상시키는 것을 목적으로 하는 수학적 및 물리학적 시나리오를 적용하면, 복수의 알고리즘 시험을 실시하고, LVC와 원근조절 계획이 있는 경우 최대 원근조절력을 생성할, 각막의 바람직한 제르니케(Zernike) 프로파일링을 제공한다. 일단 완료되면, 패턴은 가상 눈을 통해 ISIS에 의해 생성되고, 상기 패턴의 가시화가 있다.

자신의 눈 웨이퍼는 의사에 의한 눈에서의 배향을 위해 12시 및 6시 자오선에서 좌표도 찍는다. 자신의 눈 웨이퍼는 의사에 의한 치료 사분면 배향을 위해 10/2/4/7 자오선에서 특유의 상이한 좌표도 찍는다. 자신의 눈 웨이퍼/콘택트 렌즈는 ISIS의 머더 보드(mother board)에 연결된 상응하는 3D 프린터에 의해 생성된다. 일단 완료되면, 렌즈는 환자의 눈 위에 놓이기 전에 멸균된다.

일부 예시적 작동에서, 먼저, 일부 실시양태에서 눈 추적기와 커플링될 수 있거나 눈 추적기를 함유할 수 있는 레이저는 보정되거나 초기화되고, 렌즈는 의사에 의해 제자리에 놓인다. 웨이퍼는 마스크, 및 레이저용 가이드 둘 다로서 작용한다.

도 18에 표시된 바와 같이, 렌즈 디자인은 "반공막-접촉"(SEQ)로서 지칭된다. 이 렌즈는 3개의 곡선들로 구성된 각막 2.0 mm 부분에서 공막의 지지 가장자리를 그의 출발점으로서 가진다. SEQ 렌즈는 렌즈가 움직일 수 없게 되는 것을 방지하는 10회의 천공을 특징으로 한다. 8.0 mm 내지 12.0 mm의 직경을 가진 각막 렌즈인 RGP 콘택트 렌즈를 이용하여 불규칙적 각막 표면을 보정한다. (이중이든 아니면 이중이 아니든) 공막 렌즈는 직경이 22.0 mm 내지 25.0 mm이다.

렌즈 및 최종 피팅을 구축하기 위해, 식을 이용하여 렌즈를 계산하고 생성할 수 있다. 전체 범위를 좁히기 위해, 이것은 4.10 mm까지 연장하는 2.70 mm의 시상면 피팅 세트로 시작한다. 피팅 세트의 차이는 정상 단계 사이에 0.05 mm의 상이한 반지름을 가진 RGP 렌즈를 위한 피팅 세트와 유사하다.

SEQ 피팅 세트는 시상면 0.1 mm 높이 차이로 끝난다. 90(요청 시 125)의 DK 값 및 SEQ 렌즈의 10회 천공에도 불구하고, 산소 공급 문제점은 지속된다. 12.0 mm보다 더 큰 직경으로 조절된 렌즈는 움직이지 않음으로써 눈물 교환이 일어날 수 없다는 점에서 많은 지지를 받는다.

일부 예시적 작동에서, 1) 레이저가 눈 추적기를 함유하기 때문에, 렌즈가 의사에 의해 제자리에 놓인다. 웨이퍼는 마스크 및 레이저용 가이드 둘 다로서 작용한다. 2) 이 웨이퍼 가이드 시스템은 레이저에 특유하고; 패턴은 치료 전 및 후 시술의 맵 수령을 생성하고 스캐너로 모든 스폿들을 등록하는 과정 동안 천공되는 렌즈 그 자체를 통해 눈 위에 놓인다. 3) ISIS는 이 특정 환자의 눈을 위해 이 정보를 보유한다. 4) 재치료가 필요한 경우, 모든 정보(위상 등)는 추가 최대화를 위해 기존 스폿 '주위'에서 재계산하고 재구성하도록 ISIS를 위한 환자 프로파일 내로 다시 이입된다. 5) ISIS는 추가 LVC를 이용하거나 이용하지 않으면서 임의의 특정 환자를 위해 가능한 COP의 양을 환자 및 의사에게 알려줄 수 있는 시뮬레이션을 적용하기 전 COP 및 적용한 후 예측가능한 COP를 항상 계산한다. 6) ISIS는 모든 거리에서 시각 시뮬레이션뿐만 아니라 FEM 가상 눈의 이용을 통해 생체역학적 기능 및 광학적 기능 둘 다를 입증한다. 7) ISIS는 수술 후 COP, AA, 굴절, 제르니케 프로파일 변화 등도 입증하고, 후단부에서 모든 데이터베이스 정보를 포착하여, 장래 더 정교해진 최적화 알고리즘을 찾아낼 때까지 계속된다. 8) ISIS는 다양한 알고리즘들을 프로파일링하여 이중 광학 시스템의 이해를 향상시킬 수도 있고 노화에 따른 공막 두께 및 다른 생체측정, 기하학, 광학 등의 변화에 기반을 둔 변화 시나리오를 제공할 수도 있다. 이의 유용성은 무한하나, 특정 실시양태는 ISIS가 백내장 연령을 통해 환자의 초기 검사로부터 연령 관련 치료 맵을 생성할 수 있다는 것이다. 따라서, ISIS는 재치료 잠재적 영역이 제1 웨이퍼에서 ISIS에 의해 '미리 결정'되기 위해 얼마나 많은 스폿 및 어떤 패턴이 사용되어야 하는지를 미리 예측할 수 있다. 이것은 후속 방문 시, ISIS가 COP의 임계 손실이 있을 때를 의사에게 알려줄 수 있고, 재치료가 임의의 시점(이것은 의사, 환자 및 ISIS 출력에 의해 결정될 것임)에서 시작될 수 있다는 것을 의미한다. 9) ISIS는 들을 수 있는 상호작용도 갖고, 시술에 대한 필요성이 있는지를 치료 동안 의사에게 알려줄 수도 있고, 이것이 완료되었을 때, 정확도 또는 더 많은 주의를 위해 어느 검사가 평가되어야 하는지를 의사에게 가이드할 수도 있다. ISIS는 의사에게 제안을 할 수 있으나, 의사는 ISIS가 수행할 프로그램의 선택을 제어한다. 10) ISIS는 참조 목록도 갖고 문헌, 지식 및 최근 동향도 검색할 수 있다. 11) ISIS는 참고문헌을 찾아보는 시리(SirI)처럼 작동한다.

Er:Yag 안과 레이저 레이징 매질을 포함하는 일부 실시양태에 대한 레이저 특징은 2.94 ㎛ 파장을 가진 Er:YAG 레이저를 포함할 수 있고; 펄스 지속시간은 대략 250 μsec이고; 반복률은 3, 10, 15, 20, 25, 30, 40 또는 50 pps이다.

다양한 조직 구성요소들의 다양한 순 흡수 곡선들이 중요할 수 있다. 2.94 ㎛에서, 파장 레이저는 근적외선 스펙트럼에서 H₂O 3.00 ㎛의 피크 흡수에 가장 가까운 파장일 수 있다. 이것은 레이저가 열적 효과를 거의 갖지 않으면서 조직으로부터 H₂O을 효과적으로 증발시킬 수 있게 한다(절제 기작). 2.94 ㎛에서 레이저 조직 상호작용: 초기 연구자들은 2.94 ㎛가 조직 절제를 위한 큰 파장일 것임을 깨달았고; 10.6 ㎛에서 CO₂보다 물에 의해 10배 내지 20배 더 잘 흡수됨; 2.79 ㎛에서 Er:YSGG보다 물에 의해 3배 더 잘 흡수됨; 2.94 ㎛에서 물에 대한 절제 역치 약 1 줄/cm². 절제는 즉시 일어나고 표면 효과뿐일 수 있다. 이것은 부차적인 조직 손상을 거의 야기하지 않는 매우 정확한 절제를 제공한다.

Er:Yag 안과 시스템에 대한 적용은 안구 연조직의 적출, 절개, 증발을 위해 넓은 510K를 포함할 수 있으므로, 이것이 도핑된 후 익상편 수술; 녹내장 수술; 안구 신경 헤드 포획(후방 공막); 안구내 피막절개술; 안구외 연조직 수술; AMD 등을 포함하는 용도 확장이 불가피하다.

공막 및 인접 안구 구조물의 치료, 및 프랙셔날 마이크로포레이션 및 리서페이싱을 위한 방법 및 장치도 예상된다.

본원에 기재된 바와 같이, 전자기 방사선을 이용하여 눈의 표적 영역, 예를 들면, 공막의 프랙셔날 리서페이싱을 수행하는 시스템 및 방법을 제공한다. 전자기 방사선은 전자기 방사선 공급원에 의해 생성된다. 전자기 방사선은 눈의 표적 영역, 바람직하게는 공막의 특정 부분에 적용되도록 야기된다. 마스크 또는 공막 렌즈를 통해 전자기 방사선이 눈의 표적 영역의 또 다른 부분에 영향을 미치지 못하게 할 수 있다. 대안적으로, 전자기 방사선은 특정 부분 이외의 공막의 표적 영역의 부분에 적용될 수 있다.

준연속적 레이저 빔으로 조직을 변형시켜 눈의 광학적 성질을 변화시키는 방법으로서, 상기 빔의 체적 전력 밀도를 제어가능하게 설정하는 단계 및 상기 빔에 대한 원하는 파장을 선택하는 단계를 포함하는 방법도 본원에 기재된다. 조직 변형은 조직 내의 미리 선택된 출발점에 빔의 초점을 맞추고 조직의 특정된 부피 전체에 걸쳐 또는 조직 내의 특정된 경로를 따라 출발점을 기준으로 소정의 방식으로 빔의 초점을 이동시킴으로써 달성된다. 선택된 체적 전력 밀도에 따라, 초점이 입사하는 조직은 광절제에 의해, 또는 조직의 점탄성의 변화에 의해 변형될 수 있다.

안과 레이저 시스템

다양한 실시양태에서, 안과 레이저 시스템은 눈의 공막의 선택된 영역에 레이저 빔 숏(shot)을 배치함으로써 전방 및/또는 후방 둘 다에서 눈의 공막 물질을 절제하기 위해 레이저 빔 전달 시스템, 및 레이저 빔 전달 시스템과 함게 작동할 수 있는, 눈의 움직임에 반응하는 눈 추적기를 포함한다. 상기 숏은 레이저 숏이 연속적 위치에서 발사되지 않고 연속적 숏이 중첩되지 않게 하는 순서 및 패턴으로 발사된다. 상기 패턴은 눈의 움직임에 반응하여 이동된다. 눈의 공막이 '비축'이기 때문에, 스캐닝 기작은 눈의 시선 축 위에 빔을 고정시킴으로써 작동하지 않는다는 점에서 신규하다. 도 20 및 도 20(A-C)를 참조하건대, 오히려 '비축' 스캐닝 기작은 시선 축 외부에서 공막의 대향하는 사분면을 절제하기 위해 각도측정 미러 또는 가이던스 시스템을 이용하는 눈 독킹 시스템(2000)을 요구한다. 폐쇄된 루프 피드백 시스템은 레이저 헤드를 눈 독킹 시스템에 고정시키는 자기 센서 기작의 형태로, 눈 추적 및 빔 전달 둘 다를 유발하기 위한 눈의 바이오피드백 포지셔닝에 의해, 스캐너 내부의 제자리에 있고 눈 독킹 시스템과 스캐너 사이에도 있다.

일부 실시양태에서, 표면을 회춘시키기 위한 레이저 장치는 빔의 에너지 밀도를 변화시키지 않으면서 레이저 에너지의 각각의 펄스에 의해 방사선조사된 영역의 모양 및 크기를 선택하고 제어하기 위한 수단을 포함한다. 펄스 사이에 방사선조사된 영역의 크기를 변화시킴으로써, 표면의 일부 영역을 다른 영역보다 더 많이 침식시킬 수 있으므로, 표면을 재프로파일링할 수 있다. 상기 방법 및 장치는, 특히 각막 궤양을 제거하고 각막을 재프로파일링하여 굴절 오류를 제거하고 광학 요소를 재프로파일링하는 데 적합하다. 한 실시양태에서, 레이저로부터의 빔은, 연접된 아암(arm) 내에 수용되어 있고 눈에 부착시키기 위한 흡입 컵을 가진 접안렌즈로 끝나는 광학 시스템 내로 들어간다. 상기 광학 시스템은 비대칭 빔 횡단면을 보정하기 위한 빔 형성 배열, 제1 릴레이 망원경, 빔 차원 제어 시스템 및 제2 릴레이 망원경을 포함한다. 빔 차원 제어 시스템은 성형된 창을 가진 조리개 또는 성형된 조리개 부분을 갖고 수렴 또는 발산 빔 부분을 따라 축 방향으로 이동할 수 있다. 대안적 빔 차원 제어 시스템은 성형된 창을 가진 조리개를 갖고 커플링된 줌 시스템들 사이에 위치한다. 미러, 조절될 수 있는 슬릿 및 굴절 시스템도 사용될 수 있다. 레이저는 바람직하게는 일부 실시양태에서 ER:YAg 레이저일 수 있다. 상기 장치는 표면 프로파일을 측정하기 위한 측정 디바이스, 및 측정된 프로파일 및 원하는 프로파일에 따라 레이저 작동을 제어하기 위한 피드백 제어 시스템을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 주형-제어된 정밀 레이저 시술을 위한 방법, 장치 및 시스템은 시술, 예컨대, 레이저 마이크로수술, 특히 시선 축 외부에서 이러한 레이저 수술을 수행하는 능력을 포함하는 안과 수술의 정확도, 속도 범위, 신뢰도, 다용도성, 안전성 및 효과를 개선한다. 도 19로 다시 돌아가면, 도 19는 이러한 특수 분야에 적용될 수 있는 예시적 기구 및 시스템(1900)을 보여주고, 이때 레이저 치료의 포지셔닝 정확도는 레이저 치료의 공간적 범위의 정확한 봉쇄가 요구될 때마다, 및/또는 시술 동안 움직일 수 있는 표적 또는 일련의 표적들에 대한 정확한 작동이 수행되어야 할 때마다 매우 중요하다. 따라서, 시스템(1900)은 하기 핵심 구성요소들을 포함한다: 1) 비디오 디스플레이, 마이크로프로세서 및 제어기로 구성된 사용자 인터페이스인 GUI 인터페이스, 2) 줌 성능을 가진 수술용 비디오 현미경을 포함할 수 있는 영상화 시스템, 3) 작동 동안 대상체의 조직, 예를 들면, 눈의 움직임을 추적함으로써, 의사 사용자가 시간의 경과에 따라 자동적으로 안정화된 영상을 기반으로 그의 발사 패턴을 미리 결정할 수 있게 하는 자동화된 3D 표적 획득 및 추적 시스템, 4) 사용자 인터페이스에 의해 기재된 정확한 치료만이 수행되도록 초점이 맞추어질 수 있는 레이저, 5) 시술 전, 동안 또는 후 정확한 표면 및 3D 모양을 측정하는 수단으로, 맵핑 및 각막지형촬영, 수치 데이터, 수학적 데이터, 기하학적 데이터, 영상화 데이터를 도입하는 진단 시스템으로서, 상기 측정이 인간 반응 시간으로 한정되지 않는 시간 스케일 내에서 온라인으로 실행되고 실시간 측정일 수 있는 것인 진단 시스템, 및 6) 시술의 중단을 정당화하는 임의의 상태, 예를 들면, 안전성 문제가 발생한다면, 레이저 발사를 자동적으로 중단시키는 신속 신뢰가능한 안전성 수단.

도 20(E-I)는 레이저 시스템의 비축 특징을 더 보여준다. 일부 실시양태에서, 시스템은 360도 스캐닝을 제공할 수 있다. 레이저 전달은 치료를 위해 눈의 표면에 명목상 수직으로 위치될 수 있다. 회전 대칭 축은 눈 고정점이다. 레이저를 위한 치료 영역은 바람직하게는 환자의 눈꺼풀 및 다른 특징에 의해 감추어지지 않는다. 눈 고정 축 및 레이저 빔 축은 정해진 대역에서 공극을 노출시키기 위해 고정된 각도를 가진다. 레이저 빔 전달은 눈 β 주위에서 회전될 수 있다. 일부 실시양태에서, 핵심 요소는 하기 요소를 포함할 수 있다: 레이저 빔 및 OCT 스캔 영역은 동일한 중심선 위에 있고, OCT 스캔 영역 및 초점 길이는 레이저 스폿 크기 및 초점 길이에 일치된다. 카메라는 레이저 중심선으로부터 약간 벗어나 위치한다. 줌 능력은 전체 눈을 보거나 공극의 바닥을 보기 위해 제공된다. 영상은 눈 추적 시스템을 비축에 고정시키기 위한 특징을 제공한다. 칼러 영상은 조직 착색으로 깊이를 감지하기 위해 제공될 수 있다. 눈 고정점은 β 주위의 레이저 전달 빔으로부터 레이저 전달 빔 180^o에 대한 고정된 각도 관계이다. 도 20(G-I)는 비축 스캐닝의 상이한 예시적 유형을 보여준다.

일부 실시양태에서, 안과 진단 및 분석에 사용되고 안과 수술을 지지하기 위한 시스템은 3차원에서 환자의 눈 위 또는 내의 위치, 모양 및 특징을 감지하고 이러한 위치, 모양 및 특징을 표시하는 데이터 및 신호를 생성하는 3D 내지 7D 맵핑 수단; 사용자가 표적 위치를 선택하고 절제 동안 및 각각의 레이저 펄스 후 눈의 부분의 횡단면을 실시간으로 디스플레이할 수 있게 하는 디스플레이 제어 수단을 포함하는, 표적 위치에서 눈의 상기 위치, 모양 및 특징을 표시하는 영상을 사용자에게 제시하기 위해 3D 내지 7D 맵핑 수단으로부터 신호를 제공받는 디스플레이 수단; 눈의 특징의 위치 변화의 발생을 인식하기 위해 3차원 맵핑 수단과 연결되어 있고 이 맵핑 수단으로부터 신호를 제공받는 위치 분석 수단; 이러한 위치 변화 후 표적 조직의 특징을 검색하고 새로운 위치에서 상기 특징을 찾고 상기 새로운 위치를 표시하는 신호를 생성하기 위해 상기 위치 분석 수단과 연결되어 있는 표적 추적 수단; 및 상기 표적 추적 수단으로부터 상기 신호를 제공받고 표적 조직의 상기 특징의 새로운 위치로의 상기 3차원 맵핑 수단의 조준 변화를 실행함으로써, 상기 특징을 추적하고 디스플레이 수단에서 영상을 안정화시키는 추적 포지셔닝 수단을 포함할 수 있다.

디스플레이 수단은 비디오 디스플레이일 수 있고, 안구 조직의 표적 영역의 비디오 현미경 영상을 실시간으로 촬영하고 비디오 영상 정보를 비디오 디스플레이 수단에게 공급하여 이러한 비디오 현미경 영상이 디스플레이되게 함으로써, 사용자에 의해 선택된 환자의 조직의 상이한 횡단면이 실시간으로 디스플레이될 수 있도록 진단 및 분석 시 사용자를 보조하는, 환자의 눈을 겨냥하는 수술 현미경 또는 디지털 모니터 또는 스마트 디바이스 수단도 포함할 수 있다.

추적 포지셔닝 수단이 자동 제어, 로봇 제어 또는 블루투쓰 제어 하에 회전 미러를 포함하는 것인 시스템으로서, 맵핑 수단과 연결된 대물 렌즈 조립체를 포함하고 최종 집속 렌즈를 가진 시스템은 한 실시양태이고, 이때 상기 회전 미러는 대물 렌즈 조립체 내에 위치하고 최종 집속 렌즈와 관련하여 움직일 수 있다.

수술 부위에서 높은 정확도 안과 레이저 수술을 하기 위한 기구 및 시스템은 눈에서 원하는 유형의 수술을 수행할 수 있는 전력을 가진 적외선 내지 근적외선 레이저 빔을 생성하기 위한 레이저 펄스 공급원; 의사/사용자가 원하는 수술을 수행하기 위해 레이저 발사의 조준, 깊이 및 시간을 제어할 수 있게 하는 레이저 발사 제어 수단; 눈 위 및 내부의 특징의 위치 및 모양을 표시하는 데이터를 수득하기 위해 환자의 눈을 겨냥한 3D 내지 7D 맵핑 수단; 3차원 맵핑 수단으로부터 데이터를 제공받고 상기 데이터를, 스크린에 제시될 수 있고 의사/사용자가 눈의 특징 및 이 특징 내의 레이저 빔의 조준 및 깊이를 정확히 위치시키는 데 유용한 포맷으로 전환시키는 마이크로프로세서 수단; 및 의사/사용자가 눈의 부분의 횡단면의 영상을 포함하는, 디스플레이할 눈의 영역을 선택할 수 있게 하는 디스플레이 제어 수단과 함께, 레이저의 다음 펄스가 수술을 준비할 때 및 수술 동안 의사/사용자에게 발사되기 전에 눈의 각막지형촬영 및 레이저 빔의 조준 및 깊이를 표시하는, 마이크로프로세서에 의해 생성된 영상을 디스플레이하는 디스플레이 수단을 포함한다.

환자의 투명한 조직을 포함하는 환자의 조직에서 원하는 레이저 수술을 수행할 수 있는 레이저 빔을 생성하기 위한 적외선 또는 근적외선 펄스, 자유 실행(free running), 또는 연속적 또는 Q-스위치 광 레이저 전력 공급원, 레이저 빔을 제공받고 레이저 빔의 방향을 바꾸고 적절한 경우 이를 수술될 조직의 원하는 표적을 향해 집속시키는 광학 경로 수단.

광학 경로 수단을 따라 상기 표적의 영상을 촬영하고 비디오 영상 정보를 비디오 디스플레이 수단에게 공급하기 위해 광학 경로 수단을 차단하고 유도하기 위해 위치된 레이저 하우징; 및 3차원 맵핑 수단 및 수술 현미경 수단에 의해 생성된 정보 및 영상뿐만 아니라 레이저 빔의 조준 및 위치도 조직의 위치 변화를 따르도록 레이저의 다음 펄스가 발사되기 전에 대상체 조직을 손상시키지 않으면서 시스템에 의해 표적화된 대상체 조직의 움직임을 추적하고 레이저의 다음 펄스가 발사되기 전에 광학 경로도 그에 맞게 변위시키는 추적 수단. 각각의 영상 프레임을 촬영하고 정보를 동력학적 실시간 및 표면 뷰로 레이저의 발사 전 및 후 3D 내지 7D 마이크로공극 내부에서 각각의 발사 후 비디오 디스플레이에게 보낸다. GUI는 표면, 내부 공극, 외부 공극, 마이크로공극의 바닥, 전체 안구 시야, 표적 어레이 면적을 포함하는 영상 포착을 위한 통합된 멀티뷰 시스템을 7 방향성으로 가진다.

일부 실시양태에서, 7 입방체는 마이크로프로세서를 위한 바람직한 투영도이나, 다른 예가 차원 구 모양으로 존재하고 공간이 GUI 및 마이크로프로세서 내로 통합된다. 직교 투영도는 도 8에 표시된 예를 포함할 수 있다.

기구는 다차원 환산, 선형 판별 분석 및 선형 차원성 감소 프로세싱뿐만 아니라, 국소 선형 임베딩 및 등축 맵(ISOMAP)도 포함할 수 있고 비선형 차원성 감소 방법도 포함된다.

일부 실시양태에서, 기구는 위상학적 영상의 1D, 2D, 3D 또는 4D 및 최대 7D 전환 또는 섬유화를 허용할 수 있다. 섬유화는 섬유 다발의 개념의 일반화이다. 섬유 다발은 섬유로서 지칭되는 한 위상학적 공간이 기부(base)로서 지칭되는 또 다른 위상학적 공간에 의해 "파라미터화"된다는 생각을 정밀하게 만든다. 섬유화는 섬유들이 동일한 공간에 있을 필요가 없고 위상동형일 필요도 없고, 오히려 단지 동위 동치라는 점을 제외하고 섬유 다발과 유사하다. 섬유화가 3차원 구 공간, 4차원 구 공간, 5차원 구 공간, 6차원 구 공간 및 7차원 구 공간에서 위상학적 공간의 기술적 성질과 동등한 경우, 연속적 맵핑 p : E → B는 임의의 공간에 대한 동위 리프팅 성질을 충족시킨다. (파라컴팩트 기부 위의) 섬유 다발은 중요한 예를 구성한다. 동위 이론에서, 임의의 맵핑은 섬유화'만큼 우수'하다 - 즉, 임의의 맵을 "맵핑 경로 공간" 내로 동위 동치로서 분해한 후, 동위 섬유로 섬유화할 수 있다.

레이저 워크스테이션은 3개의 프로그래밍가능한 축(X, Y, Z; 5개의 축까지 확장될 수 있음)을 장착할 수 있고, 회전 테이블 기계, 프로그래밍가능한 X, Y, Z-축 및 2-스테이션 회전 테이블을 가진다. 이것은 보완 사용자 접근 수준을 가진 인간 기계 인터페이스(HMI), 검증된 과정 및 사용자 친화적 작동을 위한 진단 및 데이터 자동기록 뿐만 아니라, 특유의 펄스 조절을 위해 개조될 수 있는 분류기 모듈도 포함할 수 있고, 이때 홀 직경은 0.1 ㎛ 내지 1000 ㎛이고, 드릴 깊이 최대치는 0.1 ㎛ 내지 2000 ㎛이고, 홀 공차는 >± 1 내지 20 ㎛이다.

작동 특징은 네트워크 컴퓨터 연결, iPad 작동, 조이 스틱 작동, 터치 스크린 작동, iPhone 작동, 원격 또는 블루투쓰 작동, 디지털 카메라 통합 작동, 비디오 통합 작동 등도 포함할 수 있다.

레이저 보조 안구 약물 전달을 위한 시스템 및 방법

도 20J는 눈 내에서의 수양액 유동을 보여준다. 수양액 유출은 모양체근 및 섬유주 세포의 능동 수축에 의해 조절될 수 있다. 모양체근의 수축은 섬유주대를 팽창시키고 유출을 증가시키고 IOP를 감소시킨다. 섬유주 세포의 수축은 유출을 감소시키고 IOP를 증가시킨다. 일부 실시양태에서, 기재된 시스템은 모양체근 동력학의 개선이 수양액 배출의 수력학을 개선하게 할 것이다.

포도막공막 경로는 모든 수양액 유출의 10% 내지 30%를 차지할 수 있는 수양액 배출을 위한 대안적 경로이다. 포도막공막 경로의 경우, 수양액은 모양체 내로 들어가고 모양체근 섬유들 사이를 통과하여 모양체상 및 맥락막상 공간 내로 들어간다. 도 20(K-L)은 일부 실시양태에서 기재된 시스템이 어떻게 포도막 유출을 증가시킬지를 보여준다.

공막은 각막보다 10배 더 투과가능하고 결막의 절반만큼 투과가능하다. 따라서, 투과물은 확산할 수 있고 공막횡단 경로를 통해 후방 분절 내로 들어간다. 전통적인 약물 전달(예컨대, 눈 점적)을 이용할 때, 대략 90%의 약물이 코 누액 배출, 눈물 희석 및 눈물 교체로 인해 상실되어, 좋지 않은 안구 생체이용률을 유발하고, 5% 미만의 국소 약물이 수양액에 도달한다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 레이저 보조 안구 약물 전달, 예컨대, 표적 조직, 예를 들면, 공막 조직 및 다른 안구내 조직, 예컨대, 맥락막, 맥락막하 공간, 신경망막 등을, 예를 들면, 절제하고/하거나, 응고시키고/시키거나, 광요법적으로 조절함으로써 광요법적으로 치료하는 방법 및 장치를 위해 사용될 수 있다. 생물학적 막(1)에서 초기 투과 표면(A)을 생성하는 방법으로서, a) 생물학적 막(1)에서 개별 투과 표면(Ai)을 각각 가진 복수의 개별 마이크로공극(2 i)을 생성하는 단계; 및 b) 모든 개별 마이크로공극(2 i)의 개별 투과 표면(Ai)의 합계인 초기 투과 표면(A)이 원하는 값을 가질 정도의 수 및 형태의 개별 마이크로공극(2 i)을 생성하는 단계를 포함하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법을 수행하는 마이크로포레이터도 개시되어 있다. 생물학적 표면은 이 경우 눈일 수 있다. 눈의 경우, 치료제가 레이저 방사선에 의해 생성된 개방된 영역을 통과하여, 전방 또는 후방 안구 내의 안구내 표적 조직, 예컨대, 맥락막, 신경망막, 망막 상피, 포도막, 유리체 또는 수양액으로 전달되도록 공막의 영역에 방사선을 조사한다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 레이저 보조 안구 약물 전달, 예컨대, 광 활성화되고 변형된 폴리(아크릴아미드)일 수 있는 스마트 활성화된 중합체 담체를 위한 방법 및 장치를 위해 사용될 수 있거나, 나노/마이크로다공성 물질의 공극 크기를 미세하게 조작하는 데 사용될 수 있고 습식 응축에 기반을 둔 다공성 중합체 광전자 결정의 가역적 색채 조정에 적용될 수 있다.

추가로, 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 시스템은 눈 독킹 스테이션, 공막 마스크/노즐 가드, 노즐, 신규 360도 관절 연접된 아암, 신규 비축 스캐닝, 약물 전달 시스템, 깊이 제어, 부속품, 피보나치 알고리즘 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 옵션은 핸드 헬드(hand held) 막대, 광섬유, 핸드 피스, 스캐닝 자동화된 레이저 적용 장치, 워크스테이션, 블루투쓰 상에서의 원격 제어 등, 수술 전 및 수술 후 안압 측정을 위한 핸드 헬드 안압계 등을 포함한다.

도 20M은 예시적 핸드 피스 전달 시스템 대 연접된 아암을 보여준다.

전달 목적을 위해, 눈은 2개의 분절들로 구성된 것으로서 간주될 수 있다. 전방 분절은 각막, 결막, 공막 및 전방 포도막을 포함하는 반면, 후방 분절은 망막, 유리질 및 맥락막을 포함한다. 약물을 눈으로 전달하기 위한 3개의 주요 경로들이 있다: 국소, 전신 및 안구내 주사. 제어 전달 시스템, 예컨대, 안구 삽입물, 소형정제(minitablet) 및 일회용 렌즈는 눈의 전방 분절에 영향을 미치는 상태의 치료를 위해 눈의 외부 표면에 적용될 수 있다. 국소 적용 후 연장된 체류 시간은 투여된 약물의 생체이용률을 개선할 잠재력을 갖고, 추가로 침투를 개선하기 위해 사이클로덱스트린, 리포좀 및 나노입자를 포함하는 많은 방법들이 시험되었다. 눈의 후방 분절의 질환을 치료하기 위한 약물 전달 방법은 본원에서 논의될 것이다. 반복된 장기간 투여를 요구하는 치료제의 개발은 보다 덜 빈번한 투약 및 보다 덜 침습적인 기법을 생성할 지속 방출 약물 전달 시스템의 개발을 위한 동인이다.

눈으로의 약물 전달은 종종 2가지 주요 목적, 즉 첫째, 안구주위 상태, 예컨대, 결막염, 안검염 및 안구건조증에 대해 눈의 외부를 치료하는 것, 및 둘째, 안구내 장애, 예컨대, 녹내장, 당뇨병성 망막병증, 포도막염 및 연령 관련 황반 변성(AMD), 망막 병리 및 생체역학적 압축, 눈 조직의 표면 하에서 혈관, 신경 또는 결합 조직의 정상 생리학적 기능의 제한 또는 방해를 치료하는 것이다. 정상 조건 하에서, 수성 점안제 용액으로서 눈에 투여되는 약물은 눈물의 일정한 유동에 의해 눈 표면으로부터 신속히 희석되고 세척될 것이다. 눈 표면에서의 약물 희석은 표면으로부터 눈 내로의 약물 유동도 감소시킨다. 결과적으로, 점안제는 치료 수준을 달성하기 위해 빈번히 고농도로 투여되어야 한다. 수성 점안제 현탁액 중의 친유성 약물의 성공적인 전달은 눈의 표면에서의 약물의 체류 시간을 증가시키기 위한 전달 시스템의 개발로 이어졌다. 연장된 시간 동안 눈물 내에서 고수준의 약물을 유지함으로써, 눈 내로의 흡수를 증가시킬 수 있다. 이것은 안구 침투를 개선하는 방법과 조합될 수도 있다. 용액, 현탁액, 크림 및 겔과 같은 통상적인 시스템의 이용 이외에, 삽입물 및 점탄성 용액과 같은 디바이스의 이용이 개발되었다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 유두주위 공막 및 사상판을 포함하나 이들로 한정되지 않는 후방 공막으로의 후방 안구 약물 전달을 위해 사용될 수 있다. 현재, 후방 안구의 질환의 치료는 국소 약물의 좋지 않은 효능, 및 후방 안구에 도달하거나 후방 안구를 치료하는 최소 침습적 방식이 없다는 점에 의해 방해된다.

도 20(N-O)는 일부 실시양태에서의 전방 및 후방 안구 내의 치료 대역을 보여준다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 약물, 기능식품, 포도씨 추출물, 줄기 세포, 혈장 풍부 단백질, 광 활성화된 스마트 중합체 담체 및 매트릭스 메탈로프로테이나제의 전달(그러나, 이것으로 한정되지 않음)을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 도 20P는 맥락막총 약물 및 기능식품 전달을 보여준다.

작용 부위에서 유효 약물 농도를 달성하고 보유하는 것은 어렵다. 점안제로부터의 적용된 용량 중 약 5%만이 각막을 침투하여 안구 조직에 도달하고, 체류 시간은 약 2분 내지 5분이다. 안구 생체이용률을 개선하기 위한 시도는 결막낭에서 약물 체류 시간을 연장시키는 것, 및 눈 내부로의 약물 도입의 주요 경로인 각막을 가로지른 약물 침투를 개선하는 것을 포함한다. 국소 투여를 위한 전달 시스템은 현탁액, 겔, 부식성 및 비부식성 삽입물 및 막대를 포함한다.

국소 제제의 점성의 증가는 눈 내에서의 체류를 개선할 수 있고, 점성 변형제들의 조합은 상승작용적 효과를 입증할 수 있다. 이러한 제제는 인공 눈물 및 안구 윤활제로서 특히 유용하나, 눈으로의 약물의 국소 전달을 위해 사용될 수도 있다. 폴리비닐 알코올(PVA) 및 셀룰로스, 예컨대, 하이드록시프로필메틸셀룰로스는 광범위한 분자량을 갖고 많은 국소 적용되는 활성 물질들과의 상용가능성을 입증하기 때문에 점성 변형제로서 종종 사용된다. 중합체들의 특정 조합은 특정 점성 또는 겔화 특성을 수득하도록 선택될 수 있다. 제자리 겔화 시스템은 유발제, 예컨대, pH, 온도 또는 이온의 존재의 변화에 반응하여 액체상으로부터 고체상으로의 전이를 겪음으로써, 점탄성 겔을 형성한다. 폴리(옥시에틸렌)과 폴리(옥시프로필렌)의 블록 공중합체인 폴록사머는 25℃ 내지 35℃의 범위 내에서 열가역적 겔을 형성하고, 일반적으로 잘 용인된다. 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트(CAP)는 pH [8]의 변화에 의해 유발된 상 전이를 겪는다. 그러나, 이러한 시스템은 사용자에게 불편함을 초래할 수 있는, 높은 중합체 농도를 요구한다. 겔란 검은 1가 또는 2가 양이온의 존재 하에서 투명한 겔을 형성하는 음이온성 폴리사카라이드이다. 일단 겔화되면, 제1 제어 방출 안과 전달 디바이스는 알자(Alza)에 의해 1970년대 중반에 출시되었다. 이 디바이스는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로 만들어졌고 백색 축대에 의해 둘러싸인 2개의 방출 제어 막들에 의해 둘러싸인 저장기 내에 함유된 활성 필로카핀 및 알긴산을 포함한다. 리포좀처럼, 중합체성 마이크로미립자 전달 시스템, 예컨대, 마이크로스피어 및 나노스피어를 눈으로의 국소 전달에 대해 조사하였다. 마이크로미터 크기 범위 내의 입자는 마이크로스피어로서 지칭되는 반면, 나노입자는 직경이 마이크로미터 미만이다. 도 20Q는 일부 실시양태에서 기재된 시스템이 공막횡단 약물 전달 및 약물 세포내 방출 및 침투의 개선을 위해 어떻게 사용될 수 있는지를 보여준다. 이 시스템은 제분 및 균질화, 분무 건조, 초임계 유체 기술 및 에멀전 용매 증발을 포함하는 다수의 기법들을 이용함으로써 제작될 수 있다. 점성 점적제 및 겔 내로의 마이크로입자의 도입은 공막 혈관 및 수양액을 통한 수성 현탁액 제제 안구내 약물 전달보다 더 용이한 투여를 촉진할 것이다. 스마트 활성화된 중합체 담체가 도입될 수 있고, 광 활성화되고 광 변형된 폴리(아크릴아미드)일 수 있거나, 나노/마이크로다공성 물질의 공극 크기를 미세하게 조작하는 데 사용될 수 있고 습식 응축에 기반을 둔 다공성 중합체 광전자 결정의 가역적 색채 조정에 적용될 수 있다. 침투의 개선.

결과로서, 국소 안구 및 결막하 부위가 전방 표적을 위해 사용될지라도, 유리체내 투여가 후방 표적을 위해 바람직하다. 약물의 국소 투여는 특히 심각한 부작용을 가진 강력한 분자, 예컨대, 면역억제제의 경우 부작용의 가능성을 감소시킬 것이다. 단독으로 또는 조합으로, 이들은 안구건조증과 관련된 상태를 완화시키는 데 유용할 수 있다. 효과적인 혈액 망막 장벽은 대부분의 전신 투여된 약물들이 유리체망막 공간에서 치료 수준을 달성하는 것을 방해하고 이러한 강력한 분자의 전신 투여 후 경험된 부작용은 경로의 유용성을 제한한다. 지속 방출은 현재 전달 시스템들에 의해 입증된 바와 같이 작용 부위에서 유효 농도의 지속시간을 연장시킬 수 있다. 지속된 유리체내 전달을 위해 제안된 제어 방출 제제는 리포좀 제제, 생체분해성 마이크로스피어, 생체분해성 이식물 및 비생체분해성 이식물을 포함한다. 콘택트 렌즈 내로 도입하기 전에 약물을 나노입자 내에 포획하는 것은 방출을 지속시키기 위해 이용될 수 있는 방법이다. 나노입자 크기 및 적재량이 낮다면, 렌즈는 투명성을 유지해야 한다. 미립자 중합체 전달은 분무 건조, 에멀전화, 및 용매 증발 및 침전을 포함하는 다수의 방법들에 의해 제작될 수 있는 마이크로스피어 또는 나노스피어를 포함할 수 있다.

마이크로스피어는 전방 분절로의 전달, 눈의 표면에의 부착 및 방출 연장에 유용할 수 있으나, 지속 방출 주사가능한 제제로서도 유용하다. 도 20R은 결막 원개에 배치되도록 디자인된 감겨진 와이어에 파묻힌 약물-적재된 하이드로겔로 구성된 예시적 옵타코일을 보여준다. 나노입자를 유리체 내로 주사한 후, 입자의 표면을 변형시켜 눈 내에서의 그의 분포를 변경시킴으로써 눈 내에서의 약물-적재된 지속 방출 마이크로스피어의 임의적 표적화도 조사할 수 있다. 도 20S는 일부 실시양태에서 약물 전달 담체를 보여준다. 도 20T(1-3)은 일부 실시양태에서 360 공막 웨이퍼를 보여준다.

일부 실시양태에서, 약물 전달 시스템은 외부 테두리 및 내부 테두리를 가진 중심 부분(각막) 및 공막 부분; 및 외부 테두리, 내부 룸, 복수의 조직 어레이 크기, 모양 및 변경을 가진 상호맞물림 담체 데포로 구성된 치료 부분을 포함하는 후면을 가진, 눈 위에 배치되는 약물 및 렌즈를 포함한다. 각막 부분은 각막을 보호하기 위한 탄화규소로 만들어질 수 있고/있거나 금속성을 가질 수 있다. 탄화규소가 바람직할 수 있다. 또한, 이것은 불투명하다. 렌즈는 적어도 18 mm의 직경을 덮는 공막 렌즈일 수 있다. 렌즈의 공막 부분은 공막과만 접촉할 수 있다. 일부 실시양태에서, 렌즈의 치료 부분은 각막공막 외피 및 각막윤부를 포함하는 공막 및 각막 주변과만 접촉한다.

일부 실시양태에서, 공막 렌즈의 촉각 부분은 외부 테두리와 내부 테두리 사이의 거리의 적어도 일부를 방사상으로 뻗어 있는 채널을 더 한정한다. 약물은 항생제, 항바이러스제, 항균제, 항기생충제, 코르티코스테로이드, 비스테로이드성 소염제, 산동제, 조절마비제, 생물제제, 신생혈관형성을 변형시키는 약물, 수양액 유출을 증가시키는 약물, 수양액 분비를 감소시키는 약물, 항히스타민, 분비촉진제, 비만 세포 안정화제, 눈물 보충제, 항대사물질 및 면역조절제, VEGF, 및 다른 후방 약물, 예컨대, 티몰린 등으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

일부 실시양태에서, 치료되는 질환은 세균 감염, 바이러스 감염, 진균 감염, 기생충 감염, 염증, 신생혈관형성, 안구 표면 질환, 녹내장, 알레르기, 안구건조증, 형성이상, 신생물 및 AMD를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 렌즈의 치료 부분은 메소다공성 실리카로 만들어진다. 아조벤젠 유도체의 광이성질체화에 기반을 둔 광활성화된 이동 부분은 메소다공성 실리카와 함께 사용되었다. 앞뒤로 흔들리는 이동은 광여기 시 "원격 제어" 하에서 실리카 나노입자의 공극으로부터의 분자의 방출을 조절하는 분자 임펠러로서 작용하는 것으로 입증되었다. 아조벤젠에 의해 유도된 방출은 많은 다른 나노기계들에 의해 조절되는 방출과 달리 수성 환경에서 일어날 수 있다. 광에 의해 활성화된 메소구조화된 실리카(LAMS) 나노입자의 사용을 통해, 발광 안료 및 안구 약물은 임펠러를 활성화시키는 특정 파장에서 조명된 표적 조직 어레이(예를 들면, 공막)의 내부에서만 방출된다. 방출된 분자의 양은 광 강도 및 방사선조사 시간에 의해 좌우된다. 방사선조사된 표적 조직 어레이는 입자의 현탁액에 노출되고, 입자는 세포에 의해 흡수된다. 특정 약물로 적재된 입자를 함유하는 세포는 임펠러가 특정 파장에 의해 광여기될 때에만 세포의 내부에서 입자로부터 방출된다. 선택된 안구 약물은 입자에 적재되고 광여기 하에서 세포 내부에서 입자로부터 방출되고, 아폽토시스가 유도된다. 분자의 세포내 방출은 광 강도, 방사선조사 시간 및 파장에 의해 민감하게 제어되고, 세포 내부로의 항암 약물 전달은 외부 제어 하에서 조절된다.

약물 전달 시스템은 예방적으로 또는 수술 후 사용되도록 복수의 눈 수술을 위해 요구된 임의의 약물 전달을 위한 수술 전/수술 중/수술 후 상태 내에서 사용될 수 있다.

일부 실시양태에서, 환자의 눈을 치료하기 위한 공막횡단 전달 시스템은 장치의 한 영역을 통한 약물의 공막횡단 전달을 용이하게 하기 위한 장치를 포함하고, 환자 눈의 공막의 영역에서 마이크로포레이션을 발생시키도록 구성된 절제기를 포함하고, 표적 조직의 생물학적 조절 중 적어도 하나에 영향을 미치는 약물을 포함한다. 약물은 시간의 경과에 따라 소정의 투과 표면을 가진 레이저 천공 부위에 공막횡단으로 또는 공막내로 투여될 수 있고, 이때 시간의 경과에 따른 소정의 투과 표면은 적어도 하나의 약물의 소정의 침착 농도를 달성함으로써 안 질환을 치료하는 데 효과적이고, 이때 레이저 천공 부위는 상이한 기하구조를 가진 복수의 공극들을 포함한다. 약물은 제1 위치에서 공막횡단으로 또는 공막내로 투여될 수 있고, 복수의 약물들은 상이한 위치에서 공막횡단으로 또는 공막내로 투여될 수 있다. 약물은 맥락막상 공간 내로 투여될 수도 있다. 약물은 표적 조직 어레이의 방사선조사 후 또는 동안 전달될 수 있다.

도 20-20B를 다시 살펴보건대, 본 개시의 시스템은 눈 독킹 스테이션(2000)을 포함할 수 있다. 눈 독킹 스테이션(2000)은 의학적 수술 동안 눈(2010) 위에 위치될 수 있다. 도 20C는 눈 독킹 스테이션(2000)의 예시적 평면도를 보여준다. 눈 독킹 스테이션(2000)은 4개의 사분면들의 뷰를 제공할 수 있다. 도 20D는 눈 독킹 스테이션(2000)에 부착될 수 있는 예시적 공막 고정 구성요소(2020)를 보여준다.

도 21A 및 21B를 살펴보건대, 노즐 가드(2100 및 2110)의 실시양태. 일부 예시적 작동에서, 도 22는 노즐(2200)에 부착되는 노즐 가드(2110)를 보여준다. 도 23은 일회용 삽입물 및 필터(2310)와 피팅되는 노즐(2200)을 보여준다.

도 24는 레이저 마이크로포레이션의 예시적 워크스테이션(2400), 및 눈의 레이저 수술을 위한 핸드 피스 및 관련 장치(2420)를 보여준다. 워크스테이션(2400)은 전술된 바와 같은 주형-제어된 정밀 레이저 시술을 위한 방법, 장치 및 시스템을 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 상기 방법, 장치 및 시스템은 시술, 예컨대, 레이저 마이크로수술, 특히 시선 축의 외부에서 이러한 레이저 수술을 수행하는 능력을 포함하는 안과 수술의 정확도, 속도 범위, 신뢰도, 다용도성, 안전성 및 효능을 개선한다.

시스템은 터치 스크린 또는 원격 제어되는 GUI 인터페이스를 포함할 수 있다. 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)는 사용자가 텍스트 기반 사용자 인터페이스, 타이핑된 명령어 표지 또는 텍스트 내비게이션 대신에 그래픽 아이콘 및 시각적 표시자, 예컨대, 이차 표시를 통해 전자 디바이스와 상호작용할 수 있게 하는 사용자 인터페이스의 일종이다.

기구 워크스테이션(2400)은 연접 아암(2410); CCD 비디오 카메라를 포함하는 자가-함유된 레이저 하우징 유닛을 포함하는 레이저 하우징 유닛(2500)(도 25); 비축 스캐닝할 수 있는 검류계 스캐너; 조준 빔 등을 포함할 수 있다.

도 25A 및 25B는 360도 회전될 수 있는 하우징 유닛(2500)을 보여준다.

기구 및 시스템은 3차원 맵핑 수단, 적어도 하나의 통신 커플링된 마이크로프로세서, 전력 공급원 및 디스플레이 수단을 포함할 수 있고, 상기 디스플레이 수단은 상이한 깊이에서 눈의 특징을 나타내는 눈의 평면도 및 선택된 횡단면도를 일반적으로 포함하는, 컴퓨터에 의해 생성된 도면으로 레이저 조준의 정밀한 현재 위치 및 깊이를 표시하는 영상을 의사/사용자에게 제시하기 위한 수단을 포함할 수 있다.

기구 및 시스템은 눈 조직에서 레이저 빔의 초점을 제어하여, 레이저 빔이 효과적인 깊이를 깊이 제어 수단으로 약 5 마이크론 내에서 제어할 수 있는 집속 렌즈를 가짐으로써, 의사가 상기 렌즈의 초점을 변경시켜, 레이저 빔이 효과적인 깊이를 제어할 수 있게 하는 광학 경로도 포함한다.

기구 및 시스템은, 의사/사용자가 3차원에서 3개의 축을 따라 안구 조직 내의 병변의 패턴을 미리 프로그래밍하고 레이저를 활성화시켜, 미리 선택되고 미리 프로그래밍된 수술 경로를 자동적으로 따라갈 수 있게 하는 시스템 프로그램 수단도 포함할 수 있다.

기구 및 시스템 사용자 인터페이스는 시스템에 의해 표적화된 환자 조직 내의 위치에 대한 어레이의 정확한 정보, 패턴 및 자오선; 및 조직, 스캐닝 표면 및 영역의 횡단면의 영상화, 및 사용자에 의한 수술 레이저 빔의 발사의 실시간 동력학적 제어를 포함하는, 대상체 조직의 특징의 3차원 내지 7차원 각막지형촬영 및 윤곽을 의사/사용자에게 제시하는 비디오 디스플레이 수단을 포함하는, 정보를 의사/사용자에게 제시하고 의사/사용자에 의한 수술 절차의 제어를 가능하게 하는 장치를 포함할 수 있다.

기구 및 시스템은 데이터를 생성하고 판독하고 해석하여, 수술되는 조직의 유의미한 특징의 7차원 위치에 대한 정보를 수득하는 3차원 내지 7차원 맵핑 수단, 및 데이터를 해석하고 데이터를 의사/사용자에 유용한 포맷으로 비디오 디스플레이 수단에게 제시하는 마이크로프로세서 수단을 포함하는, 비디오 디스플레이 수단에 연결된 영상화 시스템을 함유할 수 있거나 포함할 수 있다. 이것은, 색채, 차원, 물 함량, 모양, 스펙트럼 성질, 광학적 성질의 변화를 감지하기 위한 발색 센서를 갖고 혈관, 정맥 및 임의의 다른 표적화되지 않은 해부학적 구조물의 정확한 3D 내지 7D 화상의 윤곽을 보여줄 수 있는 역스캐닝 바이오피드백 특징을 가진 해부학적 구조물 로케이터(locator) 및 이레이저(eraser) 기술도 포함한다. 이것은 레이저가 이 표적화되지 않은 해부학적 구조물을 피하도록 신호를 보낼 수 있다. 사용자/의사가 지워진 영역/어레이/스폿/영역을 피하도록 레이저를 가이드하기 위해 터치 스크린 GUI 인터페이스에서 수동적으로 확인할 수 있는 이레이저 특징도 있다.

레이저 워크스테이션은 3개의 프로그래밍가능한 축(X, Y, Z; 5개의 축까지 확장될 수 있음)을 장착할 수 있고, 자동 회전 테이블 기계, 프로그래밍가능한 X, Y, Z-축 및 2-스테이션 회전 테이블을 갖고, 보완 사용자 접근 수준을 가진 인간 기계 인터페이스(HMI), 검증된 과정 및 사용자 친화적 작동을 위한 진단 및 데이터 자동기록을 포함한다. 개조될 수 있는 작동 특징을 가진 분류기 모듈: 특유의 펄스 조절; 홀 직경: -1 ㎛ 내지 1000 ㎛; 드릴 깊이 최대치: 0.1 ㎛ 내지 2000 ㎛; 홀 공차: >± 0.1 내지 20 ㎛.

깊이 제어

사실상 모든 조직들에서, 질환 진행은 역학적 성질의 변화를 동반한다. 레이저 스펙클(speckle) 유동학(LSR)은 조직의 역학적 성질을 측정하기 위해 본 발명자들이 개발한 신규 기법이다. LSR은 샘플을 간섭 레이저 광으로 조명하고 반사된 레이저 스펙클 패턴으로부터 스펙클 강도 조절을 계산함으로써, 조직 역학적 성질과 밀접히 관련된 강도 탈상관관계(decorrelation)의 붕괴 시간 상수인 τ를 계산한다. LSR 기술의 이용은 조직의 역학적 성질을 측정함으로써 검증될 수 있다. 다양한 착시 및 조직 샘플들에 대해 τ의 LSR 측정을 수행하고, 유동계를 이용함으로써 측정된 복합 전단 탄성률 G*와 비교한다. 모든 경우에서, τ와 G* 사이에 강한 상관관계가 관찰된다(r=0.95, p<0.002). 이 결과는 생물학적 샘플의 역학적 평가를 위한 비침습적 및 비접촉 기술로서 LSR의 효능을 입증한다.

주요 사망원인, 예컨대, 암 및 죽상동맥경화증, 및 신경퇴행성 질환 및 골관절염을 포함하는 여러 다른 쇠약화 장애들의 질환 진행은 조직 역학적 성질의 변화를 동반하는 것으로 알려져 있다. 질환의 평가에 있어서 생체역학적 성질의 유의미성에 대한 대부분의 이용가능한 증거는 샘플을 변형시키거나 늘리거나 조작하는 것을 수반하는 통상적인 역학적 시험을 생체외에서 이용함으로써 수득된다. 제자리 역학적 특징규명에 대한 필요성을 다루기 위해, 신규 광학 수단은 LSR을 포함할 수 있다.

혼탁한 샘플, 예컨대, 조직이 간섭 레이저 빔에 의해 조명될 때, 광선은 조직 입자와 상호작용하고 다수의 산란으로 인해 상이한 길이의 경로를 따라 이동한다. 되돌아오는 광의 자가-간섭은 레이저 스펙클로서 공지되어 있는, 어두운 스폿 및 밝은 스폿의 패턴을 생성한다. 산란 입자의 열적 브라운(Brownian) 운동으로 인해, 광 경로는 꾸준히 바뀔 수 있고, 스펙클 패턴은 산란 중심을 둘러싸는 매질의 역학적 성질에 상응하는 시간 스케일로 변동한다.

개방된 바이오피드백 루프는 발색단을 사용한 수술 중 시술 및 다른 바이오피드백 과정 동안 다양한 실시양태에서 사용될 수 있다. 발색단 실시양태에서, 색채의 포화는 수술 절차를 위한 정확한 조직 및 부정확한 조직을 확인하기 위해 마이크론 수준의 정확도까지 민감하게 측정될 수 있다. 펄스는 다양한 미리 설정된 색채 포화 수준을 기반으로 결정될 수 있다. 이것은 색채 또는 다른 지표를 영상화 장치로의 피드백만을 위해 사용할 수 있고 치료를 적용하는 실제 레이저 적용 디바이스로의 피드백을 위해서는 사용하지 않을 수 있는 종래 시스템과 대조된다. 유사하게, 예측 깊이 보정을 위한 표면 아래 해부학적 구조물 회피는 실시간으로 깊이 계산을 측정하는 수단을 이용하여, 바람직하지 않은 해부학적 구조물 및 예측하지 못한 해부학적 구조물에 대한 능동 모니터링도 유지하면서 가까운 추출 또는 다른 치료 시술이 얼마나 완료되었는지를 확인할 수 있다. 따라서, 하이드로 또는 다른 특징 모니터링은 표면 반사 수준을 모니터링할 수 있으나 조직 또는 다른 생물학적 물질에서 깊이를 효과적으로 측정할 수 없는 종래 시스템과 상이하다.

LSR은 이 개념을 활용하고 역산란된 광선의 강도 탈상관관계를 분석하여 조직 생체역학의 추정치를 생성한다. 이를 위해, LSR은 스펙클 시리즈의 강도 탈상관관계 함수인 g ₂ (t)를 계산하고, 생체역학적 성질의 척도로서 이의 붕괴 시간 상수인 τ를 추출한다. 본 명세서의 목적은 τ의 LSR 측정치와 전단 복합 탄성률 G*의 통상적인 벌크 역학적 시험 측정치 사이의 관계를 조사하는 것이다.

레이저 스펙클 유동학 벤치

벤치-탑(bench-top) LSR 셋업을 이용하여 조직 및 기판의 벌크 역학적 성질을 측정한다. 이 셋업은 복수의 간섭 레이저 길이의 레이저 다음에 선형 편광기 및 빔 확장기를 포함한다. 초점 길이 렌즈 및 평면 미러를 이용하여 표적 조직 부위에서 조명 스폿에 초점을 맞춘다. 고속 CMOS 카메라를 이용하여 레이저 스펙클 패턴을 영상화한다. 영상 시리즈를 프로세싱하고, 각각의 2개의 프레임들 사이의 상관관계를 계산하여 강도 탈상관관계 함수 g ₂ (t)를 측정한다. 시간적 및 공간적 평균화를 영상 시리즈 화소에 적용하여 통계학적 오차를 감소시킨다. 단일 지수를 생성된 g ₂ (t) 곡선에 피팅하여 시간 상수 τ를 추출한다.

공막은 점탄성 조직이고, 이의 복합 전단 탄성률은 레이저 또는 선택적 소섬유 및/또는 미세소섬유 절제로 재성형하여, 점탄성률을 변형시키고 생체역학적 경직도를 감소시킴으로써 정확히 조절될 수 있다. 레이저 시술 과정 동안 바이오피드백 루프를 통한 역학적 성질의 측정은 역학적 성질의 작은 점진적 변화에 대한 LSR 민감성의 평가를 가능하게 함으로써, 원하는 효과의 적정을 가능하게 한다. 더욱이, 본 발명의 바람직한 실시양태는 재성형 및/또는 소섬유/미세소섬유 선택적 절제의 원하는 패턴의 인공지능 알고리즘 예측을 통한 점탄성률 변화의 FEM(VESA)을 통한 시뮬레이션이다.

공막 투명성 또는 불투명성/투명성의 변화는 산란 특징을 생성할 수 있다. 최종 부피율을 측정하여 강한 역산란된 신호를 충분히 확인한다. 특정된 지속 시간 동안 LSR 측정치를 수득한 후, 통상적인 역학적 주파수 스윕(sweep)을 수득한다. LSR 및 AR-G2 기계 둘 다를 이용하여 치료된 공막에 대한 최종 시점 측정을 수행한다.

본원에서 사용된 바와 같이, 발색단은 근적외선 분광법에서 조직 발색단 농도 변화를 정량하기 위한 물 흡수 스펙트럼과 관련된다.

본원의 시스템 및 방법은 물의 스펙트럼 흡수 특징을 이용하여 산란 매질에서 광자의 상이한 경로 길이를 측정하는 데 이용될 수 있다. 이 상이한 경로 길이의 측정은 근적외선 분광법(NIRS)에 의해 측정된 발색단 농도 변화를 정량하기 위한 필요조건이다. 조직 발색단 농도 측정의 정량은 레이저 빔의 흡수, 펄스 폭 및 에너지의 절제율과 관련되어 있기 때문에 공막 조직의 다양한 층들을 통한 물 흡수 및 시간 해상 측정에 의해 수득된 절제율의 정도를 정량하는 데 이용된다.

일부 실시양태에서, 레이저 독킹 스테이션은 레이저 헤드를 가진 폐쇄된 피드백 루프 내에 있는 자성(female) 부품과 옹성(male) 부품 사이의 자기 센서를 이용함으로써 달성될 수 있는, 레이저 하우징 유닛에의 부착을 위해 자성 단부를 포함할 수 있다. 이 센서는 Er:Yag 파장의 성질에 의해 Er:YAg에 의해 상이하게 흡수되는, 조직의 스펙트럼 반사를 검출할 것이다.

펄스의 수는 상이한 색채를 통해 상이하게 반사되는 반사 광을 검출할 수 있는 레이저 및 CCD 비디오 카메라에 의해 검출될 수 있다.

공막이 99%의 물로 만들어지기 때문에, 물을 발색단으로서 사용할 수도 있으므로, 공막 조직 내에서 레이저에 노출된 공극당 펄스는 레이저 시스템으로 피드백될 수 있고, 공막에 조직 계층이 있기 때문에, 공극당 얼마나 많은 펄스가 어느 조직 수준으로 존재하는지에 따라 사용될 수 있다.

전기 진동은 바이오피드백을 제공할 수 있다. 조직 발색단 농도 측정의 정량은 물 흡수 및 시간 해상 측정에 의해 수득된 상이한 경로 추정치인 공극당 펄스를 비교하는 검류계 또는 광학 장치를 통해 수행된다. 센서는 물의 흡수 계수의 동력학적 변화를 2.94 ㎛에서의 입사 플루언스의 함수로서 전달하고 정량할 수도 있다.

인간 생체내 공막 흡수의 발색단 농도, 흡수 및 산란 성질, 및 생체내 인간 결합 조직, 예컨대, 눈의 공막의 감소된 산란 계수는 수술적 및 임상적 목적을 위한 비침습적 결합 조직(공막) 진단에 대한 중대한 정보를 제공할 수 있다. 현재까지, 극소수의 생체내 공막 광학적 성질이 보고되었다. 앞서 언급된 바와 같이, 생체내 피부의 흡수 및 산란 성질은 "변형된 2층 기하구조"로 확산 프로브를 사용함으로써 650 내지 1000 nm의 파장 범위에서 측정된다. 본원에 개시된 바와 같이, 공막 광학적 성질의 스펙트럼의 확인은 500 내지 1000 nm의 범위 내에서 연속적으로 수행된다. 600 nm 초과 및 미만의 파장에서 18명의 대상체들의 흡수 스펙트럼을 기반으로 계산된 발색단, 예컨대, 옥시-헤모글로빈, 데옥시-헤모글로빈 및 멜라닌의 농도는 조사 영역에 내재하는 차이로 인해 상이하다는 것을 발견하였다. 평균 산란체 크기와 관련된 산란력은 공막 포토타입, 공막 부위 및 파장 사이의 명확한 대비를 입증한다. 본 발명은 600 nm 초과 및 미만의 파장에서 평가된 옥시-헤모글로빈 및 데옥시-헤모글로빈의 농도를 이용하여, 표적화된 조직(공막)과 인접 해부학적 구조물(동맥/정맥)을 구별할 수 있다. 예를 들면, 공막은 혈관이 형성되어 있지 않고 데옥시-헤모글로빈 반응을 나타낼 것인 반면, 인접 혈관은 옥시-헤모글로빈 반응을 나타낼 것이다. 가시광선 및 근적외선 광원을 이용한 확산 반사율 기법을 이용하여, 상부 진피 및 하부 진피의 혈류역학 및 광학적 성질을 조사할 수 있다.

공막의 흡수 계수 μ_a, 산란 계수 μ_s' 및 발색단 농도는 많은 수술적, 치료적 및 진단적 적용, 예컨대, 피부 혈액 산소포화도, 멜라닌 농도, 형광에 의한 수화의 검출, 레이저 수술 및 광역학 요법의 모니터링을 위한 필수 정보를 제공할 수 있는 조직의 기본적인 성질이다.

복사 수송 방정식으로부터 유도된 광자 확산 이론은 5개의 평균 자유 경로들보다 더 긴 공급원-검출기 분리에서 생체내 샘플의 광학적 성질을 확인하기 위한 정방향 모델로서 통상적으로 사용되고, 이때 평균 자유 경로는 1/(μ_a+μ_s')로서 정의된다. 이것은 5개의 평균 자유 경로들보다 더 긴 공급원-검출기 분리에 적절한 모델이 아닌 것으로 입증되었는데, 이는 혼탁한 매질에서의 다중 산란의 경계 조건 및 가정이 충족될 수 없기 때문이다. 조사를 표재 조직 부피, 예컨대, 공막으로 한정하기 위해, 5개의 평균 자유 경로들보다 더 짧은 공급원-검출기 분리를 도입한다. 생체내 기법은 대안적 정방향 모델을 이용하여 공막의 광학적 성질을 측정할 수 있다. 생체내 공막의 광학적 성질을 측정하기 위해, 본 발명자들은 인공 지능 FEM을 이용함으로써 통합된 OCT, UBM 또는 CCD 비디오 카메라 가이던스의 이용에 의해 미리 결정된 다층 공막 모델 및 최적화 알고리즘과 함께 가시광선 반사 분광법을 이용한다. 다층 피부 모델 및 다수의 피팅 파라미터들, 예컨대, 층 두께, 발색단 및 각각의 층에 대한 산란 성질, 및 이들의 상응하는 범위는 용액 공간에서 비-특유성을 피하기 위해 미리 신중하게 선택되어야 한다.

시스템 모델을 이용하여, 생체내 공막으로부터 수집된 확산 반사율 스펙트럼으로부터 광학적 성질을 추출한다. 기법은 측정된 반사율로부터 흡수 및 감소된 산란 계수를 분리하기 위해 측정된 신호에 기여하는 모든 발색단들이 미리 알려져 있고 감소된 산란 계수가 파장과의 선형 관계를 가질 것을 요구한다. 그 다음, 모든 구성 발색단들이 확인되고, 흡수 스펙트럼이 회수된다. 또한, 감소된 산란 계수는 파장에의 선형 의존성을 생성하고, 실험적 수학 모델은 조직 광학적 성질을 적당하게 회수할 것이다.

본원의 추가 실시양태는 백색 광원을 이용하여 흡수의 연속적 스펙트럼 및 감소된 산란 계수를 수득할 수 있도록 다수의 공급원-검출기 쌍에 맞추어진 프로브 디자인의 이용을 포함한다. 이 다중 공급원-검출기 분리 프로브의 이점은 상대적으로 기계 비용이 낮다는 점, 및 (기준물로서 1개의 공급원 검출 쌍의 반사율을 이용하고 다른 공급원 검출기 분리 쌍의 반사율을 기준물로 표준화함으로써) 기계 반응에 대한 자가-보정을 생체내에서 실시간으로 수행할 수 있다는 점을 포함한다. 그 다음, 표준화된 반사율 대 공급원-검출기 분리를 최소 제곱 최소화 알고리즘으로 확산 모델에 피팅하여 흡수 및 감소된 산란 스펙트럼을 확인한다. 회수된 흡수 스펙트럼을 공지된 발색단 흡수 스펙트럼에 선형으로 피팅하여 발색단 농도를 추출하고, 감소된 산란 스펙트럼을 산란력 법칙에 피팅하여 산란력을 수득한다. 상기 프로브를 사용하여 공막의 피부 광학적 성질을 측정하고 공막의 발색단 농도 및 산란력도 추출한다. "2-영역 발색단 피팅"을 흡수 스펙트럼에 대해 수행하는 것은 최소 잔차와의 가장 우수한 피팅을 야기할 것으로 확인된다. 2-영역 발색단 피팅에 의해, 본 발명자들은 공막 흡수 스펙트럼이 500 nm 내지 600 nm의 파장에서 공지된 발색단 흡수 스펙트럼의 세트에 피팅되고, 600 nm 내지 1000 nm에서 별도로 다시 피팅된다는 것을 의미한다. 2-영역 피팅을 수행하는 이유는 공막이 가시광선 및 NIR 파장 영역에서 매우 상이한 광학적 성질을 가지므로, 이들 2개의 영역들에서의 샘플링 부피가 꽤 상이하다는 것이다. 마찬가지로, 감소된 산란 스펙트럼이 600 nm 미만 및 초과 영역에서 따로 피팅되었을 때 피부의 감소된 산란 계수에 대한 최상의 피팅이 수득되었다. 산란력은 해부학적 위치뿐만 아니라 공막 층에도 의존한다. 이 시스템 및 방법은 상이한 깊이에서 생체내 표재 조직을 동시에 연구할 수 있다. 표적화된 공막 조직 및 표적화되지 않은 인접 해부학적 구조물에서 유의미하게 상이한 헤모글로빈 농도도 다양한 실시양태에서 개시되어 있다.

기구는 침투 및 검출기 둘 다를 위해 다중모드 섬유와 함께 사용되는 확산 프로브를 포함할 수 있다. 반사율은 복수의 깊이 또는 동일한 깊이를 가질 수 있는 다수의 층들을 통해 측정될 수 있다. 확산 반사율 분광법은 레이저 수술을 위한 손상 예방 깊이 제어 및 해부학적 회피 가이던스, 및 생체내 마이크로공극 생체측정 및 조직의 계속되는 상처 치유 변화의 관찰의 수단을 위해 조직 흡수 산란 및 헤모글로빈 농도의 통합된 생체내 영상화로 공막에서 흡수 계수를 측정하는 수단으로서 이용된다.

레이저 치료에서, 광학적 성질(흡수 및 산란 계수)은 중요한 파라미터이다. 조직의 멜라닌 함량은 피부에서 광의 흡수에 영향을 미친다. 6개의 광 전달 섬유의 고리 및 중심 수집 섬유 시스템으로 구성된 확산 반사율 프로브는 공막으로부터 확산 반사된 광을 측정하기 위해 제안된다. 흡수 계수는 이 측정으로부터 계산되었다. 시스템은 생체내 기법을 실시간으로 수행하여, 다수의 깊이에서 공막의 다수의 층들에서 공막 내의 원하는 표적 조직의 흡수 계수를 측정할 수 있다. 확산 반사된 광의 강도에 영향을 미치는 신호의 3개의 공급원은 결합 조직의 특성으로부터 유래한다. (1) 빠른(밀리초의 10 s 초과) 광 산란 변화 및 느린(즉, > 약 0.5 s) 광 산란 변화, (2) 발색단 산화환원 상태의 변경으로부터의 초기(약 0.5 내지 2.5 s) 흡수 변화, 즉 ("초기 딥(dip)" 기간으로서 공지되어 있는) 옥시/데옥시-헤모글로빈 비, 및 (3) (fMRI BOLD 신호와 상관관계를 가진) 혈액 부피 증가로 인한 보다 더 느린(약 2 내지 10 s) 흡수 변화. 광 산란 변화는 세포 수화, 물 함량, 물 이동 및 모세관 팽창으로부터 비롯된 간질 부피 변화에 기인하였다.

정량적 산란 광학 방법, 예컨대, 공간 해상 반사율, 확산 광학 분광법(DOS) 및 단층촬영(DOT), 및 확산 상관관계 분광법(DCS)은 결합 조직의 기능적 변경 및 구조적 변경에 대한 강한 민감성을 가진다. 일부 실시양태는 근적외선 스펙트럼 영역(600 내지 1000 nm)을 이용하여 다중스펙트럼 흡수(μ_a) 및 감소된 산란 계수(μ_s')를 분리하고 정량함으로써, 여러 중요한 생물학적 발색단들, 예컨대, 데옥시-헤모글로빈(HbR), 옥시-헤모글로빈(HbO₂), 물(H₂O) 및 지질의 정량적 측정을 제공할 수 있다. 이 발색단들의 농도는 조직 기능의 직접적인 지표, 예컨대, 혈액 부피율, 조직 산소포화도 및 수화를 표시한다. 추가로, 산란 계수는 산란체의 크기 및 밀도에 대한 중요한 구조적 정보를 함유하고 조직 조성(세포외 매트릭스 단백질, 세포 핵, 미토콘드리아)을 평가하는 데 사용될 수 있을 뿐만 아니라 조직 리모델링(상처 치유 등)의 과정을 추적하는 데에도 사용될 수 있다. 시스템은 제한된 수의 광학 파장(예를 들면, 2 내지 6) 및 좁은 시간적 밴드폭을 이용하나, 다수의 공급원-검출기 "뷰"를 샘플링함으로써 표면 아래 구조물의 고해상 영상을 형성한다. 최대 공간적 해상을 달성하기 위해, 이상적인 DOT 디자인은 수천 개의 공급원-검출기 쌍들 및 파장들을 사용할 것이다. 또한, 시스템은 광학 흡수 및 산란 파라미터를 분리하고 공간적으로 해상할 수 있는 조절된 영상화 기술인 비접촉 정량적 광학 영상화 기술도 이용하여, 조직 광학적 성질의 광시야 정량적 맵핑을 허용한다. 이것은 조직 구성요소의 영상화를 위해 공간적으로 조절된 조명을 이용한다. 다양한 공간적 주파수들의 주기적 조명 패턴이 샘플의 큰 영역 위에 투영된다. 확산 반사된 영상은 샘플의 혼탁성으로 인해 상기 조명 패턴으로부터 변형된다. 전형적으로, 사인-파 조명 패턴이 사용된다. 이 공간적으로 조절된 파의 탈조절은 물질의 조절 전달 기능(MTF)을 특징규명하고 샘플 광학적 성질 정보를 구현한다. 색채 코딩을 소프트웨어 내로 도입하여, 디스플레이된 3D 전환된 영상에서의 색채 배정 및 중첩의 가시화를 가능하게 한다. 색채 배정된 해부학적 차이의 인공지능 인식을 도입함으로써, 표적화된 조직과 인접 해부학적 구조물 사이의 조직 편차의 실시간 확인, 및 영상 샘플의 색채 배정된 3D 통합된 전환 디스플레이의 도입을 가능하게 한다. 해부학적 회피 기술은 반사 분광법, 바이오피드백 루프 및 CCD 비디오 카메라를 이용하여 조직의 광학적 성질을 사용함으로써 주로 혈관 및 표면 아래 조직에 초점을 맞춘다.

도 26-A를 참조하건대, 일부 실시양태에 따른 다층 영상화 플랫폼(2600)이 표시되어 있다. 플랫폼(2600)은 HL-할로겐 램프; MS-미러 시스템 DD-디지털 드라이버; L2-투영 렌즈; L3-카메라 렌즈; LCTF-액정 조정가능한 필터; 및 CCD VC-CCD 비디오 카메라를 포함할 수 있다. 도 26-B 및 26-C는 노즐을 가진 예시적 CCD 카메라를 보여준다. 도 26-D는 CCD 카메라를 이용한 예시적 카메라 뷰를 보여준다. 일부 실시양태에서, 플랫폼은 고체 상태 레이저 파장 Er:Yag 2.94 ㎛, 스캐닝 및 긴 작동 거리 플랫폼을 가진 자유 실행 시스템, 슬릿 램프 착석 위치에서 수행된 시술, 의사 제어/소프트웨어 의존적, 양쪽 눈 절차 시간 수분 등을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 조직 흡수 및 산란 성질을 정량적으로 맵핑하는 방법이 제공되고, 이로써 옥시-헤모글로빈 및 데옥시-헤모글로빈의 생체내 농도의 국소 샘플링의 허용은 공막의 레이저 수술을 위한 수술 계획 및 레이저 가이던스를 목적으로 표적 조직 및 표적화되지 않은 조직의 선택적 확인 및 식별을 위해 이용될 수 있다. 산란 및 흡수 둘 다의 일관된 동력학적 변화는 조직 혈류역학의 정량적 평가를 위한 광학적 성질 분리의 중요성을 강조한다. 이 시스템 및 방법은 스펙클 상관관계 및 형광을 이용한 공간적으로 조절된 구조화된 조명의 일반적 플랫폼을 통합시킨다. 그 다음, 상기 시스템 및 방법을 생체내 실시간 수술 중 셋팅에 이용하여, 피드백 및 가이던스를 의사에게 제공한다. 재구축된 영상의 3D 전환을 색채 코드 배정에서 CCD 비디오 카메라로 동시에 가시화하여, 수술 중에 변형될 수 있는 해부학적 회피 소프트웨어 및 표적화된 치료를 활용할 수 있다. 추가 가이던스 및 치료 결과에 대해 미세천공된 조직 표면 아래 생체측정, 생리학, 상처 치유 및 형태학을 가시화하기 위해 상기 시스템을 수술 후에도 이용한다.

형광의 이용: 공막은 각막에 존재하는 총 GAG의 25%만을 가진다. GAG가 물을 끌어당기기 때문에, 공막은 각막보다 덜 수화된다(그러나, 각막에서 보다 낮은 수화도를 조심스럽게 유지하는 여러 구조물들로 인해 75% 미만이 아님). 소섬유 크기의 큰 변경 및 공막 구성요소들 사이의 불규칙적인 간격은 광 산란 및 불투명성을 유발한다. 공막의 색채는 건강할 때 백색이나, 시간의 경과에 따라 또는 질병(예를 들면, 간염)으로 인해 변색될 수 있다. 내부에서, 공막은 맥락막상 층 내의 맥락막 조직과 병합된다. 최내각 공막 층은 본원에 기재된 바와 같이 갈색판으로서 지칭된다. 이들 모두가 특정 형광, 스펙트럼 성질 및 물 함량을 가진다.

형광 및 확산 반사율 분광법은 내재성 형광단으로부터의 방사 및 흡수제, 예컨대, 헤모글로빈, 멜라닌, 물, 단백질 내용물 등의 확산 반사를 기반으로 하나의 결합 조직을 다른 결합 조직과 구별하는 강력한 수단이다. 그러나, 별도의 분석 방법이 형광단 및 헤모글로빈의 확인을 위해 이용된다. 자동 형광 분광법이라는 단일 기법을 이용하여 형광단 및 헤모글로빈의 동시적 평가를 수행할 수 있다. 표적화된 생체내 조직 및 표적화되지 않은 생체내 조직의 진단 및 실시간 치료 선택은 본원에서 중요한 기술적 특징이다. 탁월한 형광단인 콜라겐, 플라빈 아데닌 디뉴클레오타이드, 인지질 및 GAGS, 프로테오글리칸으로부터의 방사는 선험적으로 분석되고 색채 태그를 배정받을 수도 있다. 물 농도도 500 내지 570 nm에서의 형광 방사의 비로부터 계산될 수 있다. 선형 판별 분석에 기반을 둔 진단 알고리즘이 이용될 때 320 nm에 비해 410 nm 여기에 대해 정상 조직 및 종양 조직이 더 잘 분류된다. 단일 기법으로서 형광 분광법을 이용하여 구배 조직 및 분리된 조직 구조물 및 구성요소들 내에서 물 농도뿐만 아니라 탁월한 형광단 농도도 평가할 수 있다.

형광 분광법은 내생성 형광단으로부터의 방사 스펙트럼 프로파일을 기반으로 표적화된 조직과 표적화되지 않은 조직을 식별하는 데 이용되는 수단이다. 형광은 임상적으로 중요한 생체내 조직에 대한 그의 진단 입력을 사용하고 실시간 바이오피드백 루프를 통해 레이저 가이던스 소프트웨어 코드 플랫폼으로서 그 정보를 사용하기 위해 자동 형광 분광법을 이용하여 형광단의 농도를 추정한다. 공막 조직의 형광 방사는 320 nm 및 410 nm의 여기 파장에서 기록된다. 공막 조직 및 인접 해부학적 조직, 예컨대, 혈관, 정맥, 신경 등의 형광단, 예컨대, 콜라겐, 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드(NADH), 플라빈 아데닌 디뉴클레오타이드(FAD), 인지질 및 포피린, 프로테오글리칸, GAG, 콜라겐 세포외 매트릭스 및 멜라닌세포의 방사 특성이 유도된다. 그 다음, 스펙트럼 강도 비(SIR) 및 다변량 주성분 분석-선형 판별 분석(PCA-LDA)을 이용하여 정확한 조직 분류를 수행한다. PCA-LDA에 기반을 둔 진단 알고리즘은 SIR보다 더 우수한 분류 효율을 제공하였다. 더욱이, 특히 100 nm 내지 700 nm의 여기 파장에 기반을 둔 스펙트럼 데이터는 PCA-LDA를 이용한 분류에 있어서 320 nm 여기 파장보다 더 효율적인 것으로 확인된다. 조직 분류에 있어서 PCA-LDA의 보다 더 우수한 효능은 수신기 작동자 특성(ROC) 곡선 방법에 의해서도 확인되었다. 이 초기 데이터 포착의 결과는 엄청난 도전과제를 제시할 수 있는, 인접 표적화되지 않은 조직으로부터 다양한 결합 조직 구성요소들, 이 바람직한 실시양태에서 눈의 공막 결합 조직을 식별하기 위한 형광 분광법 기반 실시간 수단을 사용하는 시스템 및 방법을 대표한다. 이 해부학적 회피 시스템은 실시간 OCT 영상화 센서 및 발색단 센서(물, 색채 등) 또는 형광을 이용하지 않는 분광법을 이용함으로써 반복될 수 있다.

전자 전이를 통해 광을 흡수할 수 있는 많은 생물학적 분자들이 있다. 이러한 전이는 상대적으로 강력하므로, 자외선, 가시광선 및 근적외선 파장의 흡수와 관련되어 있다. 상기 분자는 일반적으로 일련의 이중 결합들을 갖고, 이 결합들의 파이-오비탈(pi-orbital) 전자들은 통과 광자의 전자기파를 "수용"할 수 있는 작은 안테나로서 함께 거동한다는 점에서 금속의 전자와 유사하게 작용한다. 파이-오비탈 구조의 공명이 광자의 파장과 일치하는 경우, 광자 흡수가 가능하다. 본원의 시스템은 이 전기 진동을 이용하여 바이오피드백을 레이저 모듈에게 제공함으로써, 표적화된 조직과 표적화되지 않은 조직을 식별할 뿐만 아니라, 하나의 발색단으로부터 다음 생성 초민감성 울트라-피드백 루프로의 조직내 실제 전이도 식별한다. 추가로, 적외선 분광법 연구의 분야에서, 다양한 결합들이 적외선 파장에 반응하여 공명 진동하거나 꼬임으로써, 이러한 광자를 흡수할 수 있다. 아마도, 진동 전이를 통해 흡수하는, 생물학에서 가장 우세한 발색단은 물이다. 적외선에서, 물의 흡수는 조직 흡수에의 가장 강한 기여자이고 본 발명에 기재된다. 색채 발색단을 가진 모든 다른 조직들, 예컨대, 혈관, 정맥 또는 멜라닌도 그들 자신의 특이적 흡수 또는 진동 전이에서 바이오피드백을 제공하는 것으로서 기재되고 이 레이저 모듈 및 본원에 기재된 다른 시스템 및 조합에 의해 감지되는 조직 특성으로서도 정의된다.

일부 실시양태에서, 색채 및 발색단 감지를 이용하여, 공막 및 다른 안구 위치에서 혈관 및 다른 표면 아래 특징을 추적할 수 있다. 유사하게, 수화 감지도 이용할 수 있다. 정교하게 다듬기 위해, 보정된 청구범위는 한 발색단으로부터 다음 발색단으로의 조직내 전이 이외에 표적화된 조직과 표적화되지 않은 조직을 식별하는 데 사용되는 바이오피드백을 민감성 바이오피드백 루프의 형태로 제공하는 바이오피드백 센서, 검류계를 포함하는 스캐너 및 CCD 카메라를 포함한다. 이러한 전이는 상대적으로 강력하므로, 자외선, 가시광선 및 근적외선 파장의 흡수와 관련되어 있다. 이 개념은 개시된 레이저 모듈을 위해 단순한 영상 촉진된 피드백을 이용하는 종래 기술에 개시되어 있지 않거나 교시되어 있지 않다. 많은 생물학적 분자들이 전자 전이를 통해 광을 흡수할 수 있기 때문에, 이들의 감지 및 모니터링은 일반적 영상화 능력에 유용할 수 있다.

조직 내에서 경계를 감지하고 모니터링하고 확인하는 방법으로서 상이한 물질들에 의한 고유 광 흡수에 기반을 둔 색채 차이의 이용인 발색단 감지 및 모니터링은 본 개시의 유리한 개선이라는 것을 인지해야 한다. 색채 감지 및 모니터링은 원하는 조직 위치만을 표적화하는 데 있어서 위치 기반 회피 및 보다 더 높은 정확도를 위해 이용될 수 있는, 조직 조성의 미묘한 차이를 식별할 수 있다는 이점을 제공한다.

레이저 시스템의 특징은 하기 특징들을 포함할 수 있다: 도 26-2에 나타낸 바와 같이, 플래시 램프 또는 고체 상태 레이저 파동 Er:Yag 2.94 ㎛, 또는 피크에 가까운 높은 물 흡수를 가진 다른 파장; 핸드 헬드 프로브와 함께, 50 ㎛ 내지 600 ㎛의 섬유 코어를 가진 섬유 광학 전달 시스템 & 눈 접촉; 펌핑된 플래시 램프; 주치의; 눈 추적 부재; 시술 시간 - 눈당 약 10분; 의사/수동 깊이 제어.

본 개시의 레이저 시스템에 대한 예시적 시스템 기능 도면은 도 3B에 표시되어 있다.

일부 실시양태에서, 특징은 하기 특징들을 포함할 수 있다: 고체 상태 레이저 파장 Er:Yag 2.94 ㎛; 자유 공간, 짧은 초점 길이, 핸드 헬드 레이저 헤드를 가진 광학 전달 시스템, 눈 접촉; 고체 상태 레이저 파장 Er:Yag 2.94 ㎛ 다이오드, 또는 도 26-2에 나타낸 피크에 가까운 높은 물 흡수를 가진 다른 파장; 펌핑된 다이오드; 수동 포지셔닝; 2D 스캐닝 마이크로공극 배치; 스폿 50 ㎛ 내지 425 ㎛, 공막 노즐 가드; 의사에 의한/수동 깊이 제어의 이용; 절반 누운 자세에서 수행됨; 소프트웨어 제어/풋 페달; 모니터 가시화. 예시적 시스템 기능적 도면 도 3A 및 도 27(A-C).

조작 이점은 경량 구성요소, 종래 시스템보다 더 많은 핸드 피스 내의 "공간" 등을 포함할 수 있다. 조작 도전과제는 기부 스테이션에 기반을 둔 고체 상태 레이저 공급원, 모든 구성요소들의 소형화, 전력/에너지 충분 등을 포함할 수 있다. 임상적 이점은 사용 용이성, 단순함, 보다 덜 기술적임 등을 포함할 수 있다. 임상적 도전과제는 환자 눈 움직임, 여전히 의사 의존적, 눈 위의 여분의 조각, 눈 추적 없음, 깊이 제어, 눈꺼풀을 개방된 상태로 유지하는 수단의 요구를 포함할 수 있다(도 28(A-C) 및 도 29(A-B)).

일부 실시양태에서, 특징은 하기 특징들을 포함할 수 있다: 고체 상태 레이저 파장 Er:Yag 2.94 ㎛; 자유 공간, 짧은 초점 길이, 수동 제어를 이용하는 광학 전달 시스템, 눈 접촉; 고체 상태 레이저 파장 Er:Yag 2.94 ㎛ 다이오드, 또는 도 26-2에 나타낸 피크에 가까운 높은 물 흡수를 가진 다른 파장; 펌핑된 다이오드; 수동 포지셔닝; 2D 스캐닝 마이크로공극 배치; 스폿 50 ㎛ 내지 425 ㎛, 공막 노즐 가드 및 풋 페달; 의사에 의한/수동 깊이 제어의 이용; 절반 누운 자세에서 수행됨; 소프트웨어 제어/풋 페달; 가시화 카메라 이용, 핸드 피스 홀더 및 카메라를 가진 연접 아암, 및 도 26A 및 도 24에 표시된 모니터 가시화.

조작 이점은 하기 이점들을 포함할 수 있다: 경량 구성요소, 종래 시스템보다 더 많은 핸드 피스 내의 "공간" 등을 포함할 수 있다. 조작 도전과제는 기부 스테이션에 기반을 둔 고체 상태 레이저 공급원, 모든 구성요소들의 소형화, 전력/에너지 충분, 연접 아암의 안정성, CCD 카메라 영상 줌 및 해상 등을 포함할 수 있다. 임상적 이점은 사용 용이성, 단순함, 보다 덜 기술적임 등을 포함할 수 있다. 임상적 도전과제는 환자 눈 움직임, 여전히 의사 의존적, 눈 위의 여분의 조각, 눈 추적 없음, 깊이 제어를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 특징은 하기 특징들을 포함할 수 있다: 고체 상태 레이저 파장 Er:Yag 2.94 ㎛; 자유 공간, 자동 제어를 이용하는 긴 초점 길이 광학 전달 시스템, 비-환자 접촉; 고체 상태 레이저 파장 Er:Yag 2.94 ㎛, 또는 도 26-2에 나타낸 피크에 가까운 높은 물 흡수를 가진 다른 파장; 펌핑된 다이오드; 6개의 축에 대한 로봇 포지셔닝; 2D 스캐닝 마이크로공극 배치; 능동 깊이 제어와 함께 15 내지 20 cm 작동 거리; 레이저 전력 모니터 센서 및 제어; 절반 누운 자세에서 수행됨; 손이 자유로움/소프트웨어 제어/풋 페달; 눈 추적; 스폿 50 ㎛ 내지 425 ㎛; 눈 고정 광원 또는 LED 어레이, 절제 잔해물 제거 시스템 및 카메라/모니터 가시화; 시술 시간 - 도 26.1에 표시된 바와 같이 양쪽 눈 둘 다 수분.

조작 이점은 6개 축 레이저 포지셔닝의 자동화, 깊이 제어, 눈 추적, 눈 고정점, 다수의 치료 패턴, 절제 물질 제거, 감소된 치료 시간, 의사 손이 자유로운 작동 등을 포함할 수 있다. 임상적 이점은 사용 용이성, 단순함, 보다 떠 빠름, 환자 눈 접촉 없음, 개선된 공극 반복가능성 등을 포함할 수 있다. 임상적 도전과제는 자동화, 높은 정확도 빔 굴절 스캐너, 환자 눈 추적 및 깊이 제어를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 특징은 자유 공간 광학 전달 시스템의 상기 특징을 추가 서브시스템으로서 섬유 전달 시스템의 특징과 조합할 수 있다.

조작 이점은 다양한 서브시스템들의 통합, 제어, 디스플레이 등을 포함할 수 있다. 임상적 이점은 개선된 카메라 및 가시화, OCT 및 깊이 검증, 다수의 빔 전달 시스템들의 이점을 이용한 확장된 치료 성능 등을 포함할 수 있다. 임상적 도전과제는 제어 및 소프트웨어의 확장된 제어 및 기능성을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 2.94 ㎛ Er:Yag 레이저는 파장 대 물 흡수 도표(도 26-2 참조)에 나타낸 바와 같이 높은 물 흡수를 가진 다른 파장, 즉 2.0 ㎛ 등으로 치환될 수 있다.

일부 실시양태에서, 2.94 ㎛ Er:Yag 레이저는 둥근 스폿, 정사각형 스폿 또는 직사각형 스폿을 생성할 수 있는, 단일 모드 방사 및 보다 더 높은 빔 품질을 가진 다른 유형의 다이오드 펌프 고체 상태(DPSS) 레이저로 치환될 수 있다.

일부 실시양태에서, 2.94 ㎛ Er:Yag 레이저는 다수의 공급원들을 조합하여 동등한 플루언스를 달성하는 다른 유형의 다이오드 펌프 고체 상태(DPSS) 레이저로 치환될 수 있다.

일부 실시양태에서, 2.94 ㎛ Er:Yag 고체 상태 레이저는 보다 더 짧은 펄스 길이를 이용하는 동등한 플루언스 사양을 가진 다른 유형의 레이저로 치환될 수 있다. 일부 실시양태에서, 특징은 하기 특징들을 포함할 수 있다: 고해상 및 칼러 영상 둘 다를 제공할 카메라; 의사가 전체 눈 또는 공극의 바닥을 볼 수 있게 하고 치료 프로토콜을 모니터링할 수 있게 하고 필요한 경우 레이저를 종결하고 차단할 기회를 갖게 할 줌 범위; 시스템이 영상 데이터를 획득할 수 있게 하는 전자 신호 인터페이스. 카메라는 치료를 위해 환자 눈의 눈 위치 및 자동 중심조정, 눈 추적 소프트웨어를 위한 입력, 치료 영역을 환자 눈의 영상 위에 겹쳐놓기 위한 배경 영상을 제공하기 위해 내부 영상 프로세싱 및 분석과 함께 이용될 때 시스템 제어도 제공할 것이다. 카메라는 시야가 치료 영역 및 전체 눈을 보고 환자 눈의 특징을 보아 눈 추적을 고정시킬 수 있도록 레이저 축으로부터 벗어나 위치될 수 있다(도 20F 참조)

조작 이점은 CCD 카메라 영상 및 분석과, 눈 추적 및 레이저 빔 전달 시스템 및 제어 소프트웨어의 통합을 포함할 수 있다. 이 특징은 잠재적 위험을 경감시킬 것이고, 의사가 치료를 계속 제어할 수 있게 한다. 임상적 이점은 치료의 개선된 의사 가시화 및 전체 제어, 눈 움직임의 위험 경감 등을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 특징은 하기 특징을 포함할 수 있다: 깊이 제어는 공극 깊이 한계를 초과하지 않도록 보장하면서 치료 중단 없이 OCT 및 다른 기술에 의해 모니터링될 수 있고 공극의 바닥 아래의 남은 스칼라 두께를 제어할 것이다. OCT 시스템이 OCT 및 레이저 시스템을 위한 초점 센서로서 작동하도록, OCT 센서는 레이저 빔 축과 병합될 것이고, 광학은 초점 길이를 레이저 빔 전달 시스템에 일치시킬 것이다. OCT는 공극 깊이를 연속적으로 샘플링할 수 있고, 샘플링 속도는 레이저 방사가 즉시 종결될 수 있도록 레이저 펄스들 사이 또는 레이저 펄스 동안 검증을 제공할 것이다(예시적 OCT 시스템에 대해 도 4B 다시 참조).

조작 이점은 OCT 시스템과 레이저 빔 전달 시스템 및 제어 소프트웨어의 통합을 포함할 수 있다. 임상적 이점은 감소된 의사 의존도, 공막 천공의 위험 경감, 개선된 공극 깊이 및 반복가능성 등을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 긴 작동 거리 시스템은 1) 개선된 눈 추적, 깊이 제어, 포지셔닝 정확도, 경량화 & 가시화, 연기 배출, 비용 이점을 포함하는, 시술의 전체 특징에 보다 더 많은 조작 유연성을 제공한다는 점; 2) 보다 덜 침습적이라는 점, 비접촉 - 극도로 최소한으로 침습적이라는 점; 3) 자동화된 제어, 신뢰도, 예측가능한 결과; 4) 사용자 및 환자 안전성; 5) "비접촉" 시술 등 때문에 바람직하다.

일부 실시양태에서, 특징은 하기 특징들을 포함할 수 있다: 레이저 빔 전달 시스템 중심선을, 6개의 축 위치에 위치시켜, 거리를 두면서 레이저의 중심선을 눈 안구의 중심에 위치시킴으로써 빔 스폿의 초점을 공막의 표면에 맞추는 로봇; 360^o의 회전을 위해 눈 주위에서 레이저 빔 전달 시스템을 회전시켜 개별 절제된 공극들로 구성된 모든 치료 패턴들을 수행하는 수단(도 20(E, G, H)에 표시된 예 참조).

일부 실시양태에서, 레이저 빔 전달 시스템을 위치시키는 로봇의 특징은 하기 특징들을 포함할 수 있다: 긴 초점 길이 광학, 10 내지 20 cm, x 및 y를 위치시키기 위한 검류계 스캐너, y에서만 스캔한 후 단계 x에서 스캔하기 위한 각운동 제어, z를 보정하기 위한 자동 초점 제어, 개별 환자에 대한 초점, x와 y 이동의 조합으로 하위사분면 구획에서 사분면을 절제하는 수단, 및 x,y 스캐너 빔 이동의 감소된 이동. 상기 로봇은 좌표 측정 기계와 유사한 6개의 축을 제어할 수 있고; 레이저 빔 전달 시스템은 x,y 스캐너 및 초점 기작 등으로 다양한 축을 제어하는, 환자 눈의 대칭 축의 회전 기작에 탑재될 수 있다(도 20I에 표시된 예 참조).

다른 특징은 안정성, 속도, x,y 스캐너(들)에서의 작은 각도 정확도, 이동 시스템의 질량을 포함한다. 임상적 이점은 손이 자유로운 작동, 제한된 의사 훈련 및 수동 기술, 감소된 치료 시간, 환자와의 비접촉 등이다.

일부 실시양태에서, 환자는 눈을 요구된 위치로 여전히 움직일 수 있다. 고정 표적은 4개의 사분면들 각각, 또는 사분면 내의 하위치료 영역(도 2B-2)으로 변위될 수 있고, 로봇 또는 조이 스틱 위치는 상비도, 상측두, 하비도, 하측두를 포함하는 눈 위치를 추적해야 한다. 핸드 헬드 시스템을 이용한 초기 작업의 각각의 사분면 및 레이저 절제/영상의 가시화를 제공할 수 있다. 눈 고정 위치는 환자의 특이점을 기반으로 하는, 눈의 치료 영역의 포지셔닝에 필수적일 수 있다. 눈 고정점을 변위시키는 능력은 치료 영역을 변위시키는 데 있어서 혈관 회피를 위한 수단을 제공할 수 있다. 고정점의 이동은 눈에서 치료 위치의 중심을 이동시키는 수단을 제공한다. 큰 치료 패턴을 보다 더 작은 절제 영역으로 쪼개어 전체 치료 영역의 모자이크를 형성함으로써, 임의의 점에서 눈의 표면에 대한 빔의 입사각을 감소시키고 레이저 빔 전달 시스템을 이동시킬 필요성을 없애는 수단도 있다.

일부 실시양태에서, 고정점은 레이저 빔에 대한 상대적 위치를 기준으로 선택적으로 조명되는, 단일 또는 다수의 조명 공급원으로 구성될 것이다. 조명 공급원은 레이저 전달 시스템과 함께 이동할 수 있거나 소정의 위치에서 다수의 공급원들을 가질 수 있다. 조명 공급원은 LED, 또는 개별적으로 주소지정가능한 LED들의 어레이일 수 있다. 고정점 위치는 레이저 빔 포지셔닝과 함께 눈 추적 시스템의 부분으로서 고정될 수 있거나 제어될 수 있다.

복수의 치료 시뮬레이션이 논의될 것이다. 대역 치료 시뮬레이션: 개별 전체 대역에서 변경된 공막 경직도 및 부착 밀착도를 가진 기준 모델: (부착 변화의 존재 및 부재 하에서) 대역들의 치료 조합: 개별: 0, 1, 2, 3, 4; 조합: 1+2+3, 1+2+3+4, 0+1+2+3+4; 유효 경직도: 탄성률(E) = 약 30세와 동등한 1.61 MPa; 원래의 원근조절 모델에서의 값이 사용되는 경우 공막과 모양체/맥락막 사이의 느슨한 부착. 도 35를 참조한다.

원근조절에 있어서 모양체 변형에 대한 대역 치료의 효과는 공막 경직도, 공막 경직도 + 부착을 포함할 수 있다.

상이한 치료 영역 모양은 5개의 임계 대역 기준 시뮬레이션에 대해 1개의 공막 사분면에 적용될 수 있다: "노화된" 공막에 의한 건강한 원근조절의 원래 모델: 경직 시작 공막: 탄성률(E) = 약 50세와 동등한 2.85 MPa; 공막과 모양체/맥락막 사이의 밀착 부착, 변화된 모든 다른 파라미터들(모양체 활성화, 다른 구성요소의 경직도 등).

모양 치료 시뮬레이션: 국소적으로 "치료된" 공막 경직도를 가진 기준 모델: 치료된 상이한 영역 모양(부착의 변화 없음) → 치료 경직도: 탄성률(E) = 약 30세와 동등한 1.61 MPa; 각각의 대역에서의 유효 경직도는 각각의 대역에서의 모양 영역의 양 및 원래의 원근조절 모델에서의 값에 의해 결정될 수 있다.

원근조절에 있어서 모양체 변형에 대한 모양 치료의 효과는 공막 경직도만을 포함할 수 있다.

치료 경직도는 치료된 영역 내의 공극 부피율 → 치료에 의해 제거된 % 공막 부피; 절제 홀의 파라미터의 변화에 의해 변경된 공극 부피율 등에 의존할 수 있다. 마이크로스케일 혼합물로서 평가된 최종 경직도: 부피 내에서 평행한 고른 간격/크기를 가진 것으로 가정된 홀 = 부피율(총 공막 부피의 %); 남은 부피는 "노화된" 공막(E = 2.85 MPa)임; 노화된 공막(50세)부터 젊은 공막(30세)까지 치료된 영역에서 공막 경직도를 변화시키기 위해 약 43.5%의 부피를 제거할 필요가 있음; 프로토콜(밀도 % & 깊이의 조합)은 2.46 MPa의 새로운 경직도와 동등한 13.7%의 최대 부피율을 허용함; 어레이 크기 = 정사각형 치료 영역의 면 길이(mm).

하기 파라미터들이 고려된다(도 26-3A, 26-3A1, 26-3A2 및 36 참조).

예시적 모델 결과는 도 42에 표시되어 있다.

치료된 표면적 = 치료가 적용되는 공막의 표면적(mm^2), 이때 치료된 표면적 = 어레이의 제곱.

두께 = 치료된 영역에서의 공막의 두께(mm), 균일하다고 가정된다.

치료된 부피 = 치료가 적용된 공막의 부피(mm^2), 치료된 부피 = 치료된 표면적*두께 = 어레이²*두께.

밀도 % = 공극에 의해 점유된 치료된 표면적의 퍼센트(%).

스폿 크기 = 1개의 공극의 표면적(mm^2).

# 공극 = 치료된 영역에서의 공극의 수.

. *가장 가까운 정수로 반올림된다.

총 공극 표면적 = 공극에 의해 점유된 치료된 표면적 내의 총 면적

깊이 = 1개의 공극의 깊이(mm); 공극당 펄스(ppp) 파라미터에 의존한다.

깊이 % = 공극 깊이 내로 연장된 두께의 퍼센트(%).

도 26 3-A에 표시된 바와 같이, 총 공극 부피 = 공극에 의해 점유된 치료된 표면적 내의 총 면적.

부피율 = 공극에 의해 점유된 치료된 부피의 퍼센트(%), 즉 레이저에 의해 제거된 공막 부피의 퍼센트.

치료 파라미터들 사이의 관계는 레이저 치료의 입력 파라미터; 공막의 성질; 새로운 경직도를 계산하기 위한 입력을 포함한다.

치료된 영역에서 공막의 새로운 경직도의 계산.

경직도 = 치료 전 공막의 탄성률(MPa).

치료 경직도 = 치료 후 공막의 탄성률(MPa); 마이크로스케일 혼합물 모델로부터 추정된다.

레이저 치료의 입력 파라미터: 공막의 성질, 치료된 대역의 유한 요소 모델에의 새로운 경직도 입력을 계산하기 위한 입력, 원근조절에 있어서 모양체 변형에 대한 부피율의 효과: 공막 경직도만, **치료된 전체 대역 영역(영역률 = 1).

프로토콜 = 밀도 %와 깊이의 가능한 조합의 범위, 공극 부피율에 상응하는 치료 경직도까지 변화된 모든 대역들 내의 공막.

원근조절에 있어서 모양체 변형에 대한 부피율의 효과: 공막 경직도 + 부착, **치료된 전체 대역 영역(영역률 = 1), ***건강함 = 원래의 원근조절 모델 결과.

프로토콜 = 밀도 %와 깊이의 가능한 조합의 범위, 원근조절에 있어서 모양체 변형에 대한 부피율의 공극 부피율 효과에 상응하는 치료 경직도까지 변화된 모든 대역들 내의 공막: 공막 경직도 + 치료 영역 모양.

프로토콜 = 밀도 %와 깊이의 가능한 조합의 범위, 치료된 영역의 공극 부피율 및 영역률에 상응하는 치료 경직도까지 변화된 모든 대역들 내의 공막.

J/cm² 계산: 줄/cm² x Hz(1/sec) x 공극 크기(cm²) = W; 줄/cm² = W/Hz/공극 크기. 예: PLEASE 스폿은 사실상 "정사각형"이므로, 영역은 정사각형 계산에 기반을 둘 것이다: 7.2 줄/cm² = 1.1 w/300 Hz/(225 ㎛ 10^-4)².

하기 인자들은 수술 시 살아있는 눈의 절제 깊이 %에 영향을 미친다: 조직, 힘줄 또는 결막 층의 표면 및 내부의 수분 함량, 레이저 발사각, 열적 손상은 물 분무, 냉동 분무/냉장된 점안제, 레이저 일회용 시스템 내의 냉동 하이드로겔 카트리지(수술 중 약물치료, 예컨대, 항생제/스테로이드)를 고려할 수 있다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 하기 특징들을 포함할 수 있다.

조절가능한 마이크로공극 밀도: 용량 및 염증 제어는 적용 면적당 생성된 마이크로공극의 가변적 수 때문에 달성될 수 있었다. 조절가능한 마이크로공극 크기; 마이크로포레이션의 용량 및 유연한 패턴화. 조절가능한 마이크로공극 열적 프로파일: 시스템은 응고 대역의 생성을 최소화하는 조절가능한 열적 프로파일을 가진 마이크로공극을 생성할 수 있다. 깊이 인식과 함께 조절가능한 깊이: 시스템은 제어된 방식으로 마이크로공극을 생성하고 혈관을 피하기 위해 너무 깊은 절제 해부학적 구조물 인식을 방지한다. 도 26-4는 해부학적 구조물 인식을 보여준다. 레이저 보완 수준: 디바이스는 레이저 클래스 1c 디바이스이고, 시스템은 눈 접촉을 검출하고 눈 포드(pod)는 각막을 덮는다. 통합된 연기 배출 및 여과: 연기, 증기 및 조직 입자가 통합된 시스템에 의해 직접적으로 흡출될 것이기 때문에, 연기 배출 시스템을 설치할 필요 없이 프랙셔날 절제를 수행할 수 있다. 레이저 시스템은 깊이 제어/한계 제어를 위해 GUI 디스플레이와 통합된 레이저 가이던스 시스템으로의 바이오피드백 루프를 가진 통합된 CCD 실시간 비디오 카메라(예를 들면, 내부 카메라)를 가질 것이다. 도 26-4-1을 참조한다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 멜라닌 함량을 이용하여 색채 변화의 발색단 인식을 통합시키는 레이저 시스템 바이오피드백 루프를 제공할 수 있다(색채 변화에 대한 다양한 마이크로공극 스테이징(staging)의 컴퓨터 통합; 3개 대역들에서 두께의 종래 깊이 정보). 레이저 가이던스 계획 및 공막 마이크로포레이션과의 통신을 위해 선험적 공막 두께 맵핑을 통합시킬 수 있는 레이저 시스템. OCT 또는 UBM 또는 3D 단층촬영의 이용. 시술당 제어된 펄스를 가진 레이저 시스템 프로그래밍 방출 코드. 에이스 비전(Ace Vision)에의 보고에 전자적으로 연결된다. 전체 데이터 보고서(보정 데이터 및 서비스 데이터, 통계자료 등). 레이저 시스템 구성요소는 용이한 서비스 유지 및 복구 관리를 위해 모듈 방식으로 구축된다. 치료 전, 치료 후 및 후속 치료 전 실시간 시술 보정뿐만 아니라 자가-보정 셋업. 모든 보정은 데이터베이스에 기록된다. (플러그 및 플레이 서비스) 온라인(WIFI 서비스 트러블 슈팅, 보고서 생성 및 회사(AVG)와의 통신을 위한 위한 레이저 통신 포트. 진단 정보(오류 코드/부품 요건)에의 WIFI 접근, 및 트러블 슈팅 복구 및 유지의 배포 또는 서비스 대표에 의한 서비스를 위한 지시 배포. 현장 복구를 위해 서비스 유지 및 복구를 위한 예비품 서비스 키트가 생성된다. 포함된 시간 제한을 가진 제어된 펄스 프로그래밍과의 레이저 시스템 키 카드 통합. 경계 조건을 설정하고 레이저 노즐이 축 위에 있는 경우 수준 및 포지셔닝을 유발하기 위해 유연한 모양을 가진 조준 빔. 시스템 작동가능-작동불가능(Go No Go)을 유발하여 치료 절제를 시작하기 위해 정렬 고정 빔과 일치하는 조준 빔. 절제의 안전성을 위해 눈 움직임을 제어하도록 눈 추적 시스템 및 상응하는 눈 고정 시스템을 함유하는 레이저 시스템 요건. 레이저 시스템 요건은 마이크로포레이션을 공막에 전달하기 위해 각도계 미러 시스템을 통해, 또는 슬릿 램프 적용 또는 자유 공간 적용을 통해 '광축' 전달을 진행하는 능력을 가져야 한다. 이들은 고정 표적 및/또는 눈 추적 시스템의 통합뿐만 아니라 보다 더 높은 전력 및 우수한 빔 품질도 요구할 것이다. 우수한 빔 품질은 레이저 시스템이 50 ㎛ 내지 425 ㎛에 초점을 맞추어야 한다는 것을 의미한다. 레이저 시스템은 검류계 스캐닝 및 로봇의 이용을 통해 빠른 360도 시술을 수행함으로써, 전체 눈당 40초 내지 45초 이내에 사분면 치료를 변화시킬 수 있다(각각의 눈 내의 4개 사분면, 사분면당 약 10초; 레이저를 후속 사분면에 재위치시키는 데 1초 내지 2초). 레이저 시스템은 풋 페달, 컴퓨터 모니터; OCT; CCD 비디오 카메라 및/또는 (원하는 경우) 현미경 시스템과 통합된 워크스테이션이다. 레이저 시스템 환자 포지셔닝 테이블/의자 모듈은 누운 자세; 유연한 각도; 또는 앉은 자세로부터 유연하다. 동력이 달린 의자(해부학적 구조물 인식을 예시하는 도 26-4 참조).

일부 예시적 작동에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 하기 의학적 시술을 포함할 수 있다: 1) 사용자 매뉴얼은 시스템의 정확한 취급에 대한 정보를 제공할 수 있다. 2) 눈 적용 장치를 치료 영역 위에 놓고 적용 장치 유닛을 눈 적용 장치 위에 놓는다. 3) 사용자는 치료 파라미터를 설정할 수 있다. 4) 사용자는 치료 시술을 시작한다. 5) 사용자는 치료의 진행 상태에 대한 정보를 받을 수 있다. 6) 사용자는 치료 전 및 후에 눈에서 에너지의 보정에 대한 정보를 받을 수 있다. 7) 원치 않는 냄새를 방지하기 위해, 절제 연기가 퍼지는 것을 방지할 수 있다. 8) 사용자는 치료 동안, 사분면들 사이 및 치료 후에 눈의 가시화에 대한 정보를 받을 수 있다.

일반적으로, 시스템은 낮은 유지를 가질 것이다. 필요하다면, 시스템 서비스를 가능한 신속히 수행하여 정지시간을 최소화할 수 있다. 나아가, 서비스 비용은 통상의 레이저 시스템을 이용한 경우보다 더 낮을 수 있다. 적용 장치 유닛, 눈 적용 장치 및 일회용 삽입물은 특히 부착 및 탈착 동안 취급하기 용이하고 위생적일 수 있다. 소프트웨어는 디바이스와 PC 사이의 데이터 교환을 허용할 수 있다.

마이크로포레이션 - 예시적 파라미터

서비스 요건은 하기 요건들을 포함할 수 있다: 최대 매년 또는 1000회 시술 후(이들 중 이른 때). 최대 매년 또는 2000회 시술 후(이들 중 이른 때). 최대 매년 또는 3000회 시술 후(이들 중 이른 때). 총 제품 수명: 적어도 5년의 제품 수명을 유지하기 위해 모든 구성요소들을 평가할 수 있다. 세척: 표준 손 소독 용액에 의해 젖었으나 담궈지지 않은 부드러운 천으로 전체 시스템을 문지르고 세척한다. 시스템 작동: 미리 승인된 전자 키 카드를 통해 달성된다. 환자 위치: 환자는 수평 위치로 있을 수 있다. 수술 동안 요구된 가시화: 제공될 가시화를 보조하기 위한 눈의 조명 - 외부 광원 또는 레이저 어댑터 고정 디바이스 CCD 비디오 카메라 내로 도입된 광원, 및 컴퓨터 모니터에의 GUI 인터페이스는 필요한 모듈이다. 환자는 수평 자세, 기울어진 자세 또는 앉은 자세로 있을 수 있다. 시술 동안 환자의 눈 안전성을 위한 차폐. 작동: 적용 장치 및 삽입물이 부착될 때, 시스템은 적절한 조직 접촉 시 검증된 사용자 접근에 의해 레이저의 활성화만을 허용할 수 있다. 공극 깊이 모니터: 단부 스위치에 의해 모니터링된 최대 깊이(광학적 또는 동등한 모니터링) 통합된 깊이 모니터/깊이 제어. 시술 중 눈 움직임의 관리: 전체적으로 비접촉 눈 시술을 위해 상응하는 눈 고정 표적을 사용한 눈 추적 기술. 혈관구조 회피: 이 영역에서의 마이크로포레이션을 피하기 위한 안구 혈관구조의 스캔/한정. 표면, 표면 아래 및 간질 조직을 제거하고 절제된 표적 표면 또는 표적 조직의 표면, 간질, 생체역학적 특성(예를 들면, 평면성, 표면 공극률, 조직 기하구조, 조직 점탄성, 및 다른 생체역학적 및 생체유동학적 특성)에 영향을 미치기 위해 마이크로포레이션/나노포레이션이 어떻게 이용될 수 있는지를 보여주는 도 4A(1-10)을 참조한다.

수행 요건은 가변적 공극 크기, 공극 어레이 크기 및 공극 위치를 포함할 수 있다. 준비 시간: 마이크로포레이션 과정의 시작까지 디바이스의 전력 켜짐부터 5분(평균 사용자 반응 시간을 가정함). 치료 시간 요건을 달성하기 위한 사분면에 의한 로봇 도입. 치료 시간: 60초 미만, 1회 시술의 경우 45초. 치료 시간 요건들 달성하기 위한 사분면에 의한 로봇 도입. 마이크로공극의 직경: 50 ㎛와 600 ㎛ 사이에서 조절될 수 있다. 조직 절제율: 1%와 15% 사이에서 조절될 수 있다. 마이크로포레이션 어레이 크기: 1 mm x 1 mm 내지 14 mm x 14 mm까지 조절될 수 있는 면적, 정사각형 모양의 공극 맞춤형 모양 어레이. 다중 절제 패턴 성능. 레이저를 활성화시키고 불활성화시키기 위한 짧은 누름: 실제 마이크로포레이션 과정은 전체 마이크로포레이션 동안 풋 스위치를 누르는 대신에 짧은 시간 동안에만 풋 스위치를 누름으로써 시작될 수 있다. 레이저의 정지는 동일하게 수행될 수 있다. 절제된 홀 깊이: 공막 두께의 5% 내지 95%. 생체적합성: 모든 조직 접촉 부분들은 의학적 디바이스 요건을 충족시키는 물질로 구축되어야 한다.

일부 실시양태에서, 시스템은 하기 특징을 포함할 수 있다: 레이저 파장: 2900 nm +/- 200 nm; 물의 대략 중간 IR 흡수 최대치. 최대 레이저 플루언스: 조직에 대한 ≥ 15.0 줄/cm² 또는 조직에 대한 ≥ 25.0 줄/cm²; 치료 가능성을 넓히기 위해 2900 nm +/- 200 nm; 물의 대략 중간 IR 흡수 최대치. 레이저 설정 조합: 레이저 반복률 및 펄스 지속시간은 100 내지 500 Hz 및 50 내지 225 μs의 범위 내에서 소정의 조합을 사용함으로써 조절될 수 있다. 상기 범위는 치료 가능성을 넓히기 위해 조직에 대한 ≥ 15.0 줄/cm² 또는 조직에 대한 ≥ 25.0 줄/cm²의 최소 범위로서 보여질 수 있다. 적극적 치료를 위한 공극당 펄스의 수: 더 깊이, 예를 들면, 1 mm 초과의 깊이로 진피 내로 마이크로공극을 생성하기 위해 "적극적" 설정도 선택될 수 있다. 깊이가 주로 플루언스에 의해 제어되기 때문에, 공극당 높은 수의 펄스는 더 큰 깊이 값을 자동적으로 유발할 것이다. 따라서, 공극당 펄스(PPP) 값은 1 내지 15 PPP로 조절될 수 있다. 레이저 반복률 및 펄스 지속시간은 100 내지 500 Hz 및 50 내지 225 μs의 범위 내에서 소정의 조합을 사용함으로써 조절될 수 있다. 상기 범위는 최소 범위로서 보여질 수 있다. 충격 및 진동: 디바이스는 공급된 일회용 또는 다회용(서비스 또는 복구의 경우) 팩키징 내에서 화물차 수송을 견딜 수 있다. 더 깊이, 예를 들면, 1 mm 초과의 깊이로 진피 내로 마이크로공극을 생성하기 위해 "적극적" 설정도 선택될 수 있다. 깊이가 주로 플루언스에 의해 제어되기 때문에, 공극당 높은 수의 펄스는 더 큰 깊이 값을 자동적으로 유발할 것이다. 따라서, 공극당 펄스(PPP) 값은 1 내지 15 PPP로 조절될 수 있다. 냄새 퍼짐의 방지: 불쾌한 냄새의 퍼짐을 최소치까지 감소시키기 위한 시스템이 실행될 수 있다. GUI: 사용자 인터페이스는 적당한 디스플레이 크기에 의해 지지될 수 있다. 들을 수 있는 소음: 시스템(100%에서 냉각 및 배기 시스템)에 의해 생성된 최대 소음은 70 dBA 또는 50 Dba를 초과하지 않을 수 있다. 유닛의 충격 흡수: 유닛은 시스템이 고장나게 하는 임의의 주요 손상 없이 일정 높이의 낙하를 견딜 수 있다. USB, LAN, WLAN, 블루투쓰, 지그비(Zigbee) 중 하나 이상을 사용한 시스템 연결.

물리적 요건은 하기 요건을 포함할 수 있다: 레이저 시스템은 사용 또는 수송 동안 카트의 쏠림을 방지하도록 잠겨질 수 있는 바퀴 및 균형을 잡아주는/연접된 아암을 가진 "카트" 유형 워크스테이션 유닛 내로 도입될 수 있다(도 24 및 26-5 참조). 기울어짐 부재 요건. 중량: 중량(카트 + 균형을 잡아주는/연접된 아암): < 100 kg. 보조 장치: 예를 들면, 표준 안구와 함께 사용되는 비디오 모니터링 시스템 등. 운반 및 사용을 위한 온도 및 상대습도 요건: 습도: < 70% RH, 비-응축; 작동 온도: 18℃ 내지 35℃; 습도: < 70% RH, 비-응축; 저장 및 수송 온도: -10℃ 내지 60℃.

디자인 및 유용성: 디자인의 유용성은 선도 사용자, 의사 및 의료 직원을 포함하는 표적화된 사용자 군의 일반적 필요성을 충족시킬 수 있다. 중량 균형: 유닛의 중량 균형은 시판 허용을 달성할 수 있다. 적용 장치 유닛의 모양: 이 유닛의 모양은 최적화될 수 있다. 작용 반지름: 테이블-탑 유닛과 핸드 헬드 유닛 사이의 연결은 적어도 1.2 m의 작용 반지름을 허용할 수 있다. 눈의 적절한 포지셔닝을 보기에 좋은 뷰: 사용자는 눈 조직에서의 레이저의 적절한 포지셔닝을 검증할 수 있다. 적용 장치 및 삽입물의 편리한 취급: 적용 장치 및 삽입물은 용이하게 부착될 수 있고 탈착될 수 있다.

인체의 허용된 적용 영역: 일반적으로, 디바이스는 눈에 적용될 수 있다. 생체적합성: 모든 조직 접촉 부품들은 의학적 디바이스 요건을 충족시키는 물질로 구축되어야 한다.

부속품은 하기 부속품들을 포함할 수 있다: 적용 장치 삽입물(일회용 부품): 디바이스와 조직 사이의 위생적 계면을 확립하는, 절제된 조직을 채취하는 일회용 부품. 눈 포드(임의적): 적용 장치는 재사용될 수 있고, 세척하기 용이하고, 생체적합하고, 멸균될 수 있다. 풋 스위치: 표준 레이저 전달을 위한 풋 스위치 작동.

본원에 기재된 일부 실시양태는 노안 및 다른 눈 기능이상의 치료에 있어서 핸드 헬드 프로브와 함께 펄스 2.94 ㎛ Er:YAG 레이저를 이용하여 공막에서 홀을 절제함으로써, 공막의 영역의 가소성을 변형시키는 시스템의 구축을 포함한다.

일부 실시양태에서, 시스템은 PLEASE™ 플랫폼의 부품 및 추가로 3mikron™ 클래스 IV Er:YAG 프랙셔날 레이저 시스템을 포함한다. 주요 부품은 다음과 같다: 3mikron™ DPM-2(Er:YAG), 스캐닝 유닛 & 눈 추적, 포지셔닝을 위한 로봇 재물대, 터치스크린 제어 디스플레이, 카메라 시스템, 현미경, 흡입 시스템, 깊이 검출 시스템, 조명 및 공기 층류, 조준 빔을 포함하는 구 모양의 적용(예를 들면, 소서(Saucer)) 모듈인 iGalaxy 모듈. 이동성 카트 모듈은 전력 공급, 비수술적 특성에 대한 터치스크린 제어 디스플레이, 제어 및 냉각 유닛, DriCon™ 플랫폼, 무선 풋 페달 등을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 시스템들 중 일부 또는 전부가 환자 얼굴 위에 용이하게 위치될 수 있다. iGalaxy 모듈(도 26-1도 참조)은 내부의 공기 층류를 이용하여 국소 멸균 환경을 확립할 수 있게 한다. iGalaxy 모듈은 치료 시술의 모든 관련 부품들, 예컨대, 높은 정확도로 레이저를 공막의 선택된 치료 영역으로 이동시키는 메카트로닉 이동 시스템을 커버한다.

시스템은 조직 절제의 깊이 및 궁극적으로 공막과 맥락막 사이의 계면을 확실히 검출할 수 있고 공막을 넘는 절제를 효과적으로 방지할 수 있는 절제 깊이의 제어 및 경고/제어 특징을 보장하는 능력, 의사에 의해 사용하도록 허용될 수 있을 뿐만 아니라 인체공학적 및 임상적으로 실용적일 수 있는 시스템의 능력, 시술의 환자 안전성 및 재현성을 보장하는 높은 신뢰도 및 제어, 빠른 시술을 달성하기 위해 보다 큰 작동 거리로 스캔하는 능력을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 시스템은 조직 영역을 보기 위해 iGalaxy 모듈에 포함된 디스플레이(의사 디스플레이), 레이저 공급원, 전자 장치 및 이동 제어 플랫폼뿐만 아니라 안전성도 포함하는 제어 & 안전성(하기 참조), iBase 스테이션과의 직접적인 계면을 포함한다. 시스템은 이동 재물대도 포함할 수 있다: 레이저 & 광학 장치 & 스캐너를 특정 영역에 위치시키기 위한 병진 재물대, 레이저 및 광학 장치: 3mikron 모듈 및 빔 형성 광학 장치, 너무 깊은 절제를 피하기 위한 깊이 제어 시스템, 눈 추적 모듈, 작동자 안전성을 위한 흡입 및 층류. 마이크로공극 어레이 생성을 위해 눈 추적과 동시화된 빔 굴절. 다른 구성요소 및 특징은 가시화를 위한 카메라 유닛 iBase 지능형 이동성 기부 스테이션, 제어 및 안전성을 위한 작동자 디스플레이, 상이한 모듈에의 전력의 분배, 레이저 시스템의 물 냉각, 임의적 풋 페달, 외부 세계, 디버그(debug), 업데이트 및 다른 특징과의 통신 인터페이스, 및 국제적 작동을 위한 광범위 전력 공급원을 위한 주요 공급원을 포함한다.

상기 언급된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 7개의 주요 소대 경로 및 3개의 모양체근 구획을 포함하는 원근조절 기작의 유한 요소 모델을 생성하는 단계, 원근조절 동안 모양체근 및 수정체 움직임의 종래 공개된 실험적 측정치와 비교함으로써 상기 모델을 보정하고 검증하는 단계, 및 상기 모델을 이용하여 건강한 원근조절 기능에 대한 소대 해부학적 구조물 및 모양체근 구조의 영향을 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 모델은 수정체 및 수정체외 구조물의 기하구조를 포함할 수 있고, 시뮬레이션은 신규 소대 텐셔닝 및 근육 수축에 의해 유도된 원근조절을 이용하였다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 생물학적 조직의 천공으로 구성된 매트릭스 복합체 형성을 이용하여 상기 조직의 생체역학적 성질을 변화시키는 방법을 포함할 수 있고, 이때 구성은 수학적 알고리즘에 기반을 둔다. 생물학적 조직의 생체역학적 성질의 변화는 상기 조직의 탄성, 충격 흡수, 회복력, 역학적 약화, 유연성, 경직도, 강성, 구성, 배열, 변형, 이동성 및/또는 부피와 관련된다. 천공의 매트릭스 형성은 매질 전체에 걸쳐 등방성 탄성 상수의 범위로 상기 조직에서 비-단조력(non-monotonic force) 변형 관계를 허용한다. 각각의 매트릭스 형성은 n까지 도함수를 가진 연속적 선형 벡터 공간을 가진 상기 조직의 각각의 천공으로 행 길이와 열 길이 사이의 선형 대수 관계를 생성한다. 이때, N은 무한수이다. 상기 복합체는 총 표면적을 생성하고, 이때 각각의 천공은 상기 조직의 총 표면적과 비례적인 관계를 가진다. 상기 복합체는 힘, 응력 및 변형력의 평형을 달성하도록 배열될 수도 있고 매트릭스 형성과 천공 사이의 전단 효과를 감소시킬 수 있다. 각각의 천공은 조직에서 점 격자를 한정하는, 조직의 절개된 부피일 수 있고, 이때 절개된 부피의 바람직한 모양은 원통형이다. 매트릭스 형성은 반복 패턴을 갖거나 갖지 않는 테셀레이션으로 구성되고, 이때 테셀레이션은 유클리드, 비-유클리드, 정칙, 반정칙, 쌍곡선, 포물선, 구 또는 타원, 및 이들의 임의의 변경이다. 각각의 천공은 각각의 매트릭스 형성 및 매트릭스의 복합체 내에서 개별적으로 다른 천공과 선형 관계를 가질 수 있다. 테셀레이션은 천공들 사이의 위치 벡터의 수학적 어레이를 계산함으로써 조직들 사이의 응력 및 전단 변형력 원자 관계와 직접적으로 또는 간접적으로 관련된다. 상기 원자 관계는 각각의 천공에 의해 제거된 부피와, 수학적 알고리즘의 요소로서 나타난 생채역학적 성질의 변화 사이의 예측가능한 관계이다. 제거된 부피의 예측가능한 관계는 서로 배타적일 수 있다. 테셀레이션은 n의 도함수까지 등각 다각형의 테셀레이션으로 세분될 수 있는 정사각형일 수 있다. 일부 실시양태에서, 수학적 알고리즘은 매트릭스의 가장 효율적인 배치를 찾아 상기 조직의 생체역학적 성질을 변경시키기 위해 계수 Φ 또는 Phi를 이용한다. 계수 Φ 또는 Phi는 모든 다른 벡터의 길이에 비해 가장 짧은 길이를 가진 격자에서 한 세트의 스패닝(spanning) 벡터들의 임의의 비율을 표시하는 1.618(4개의 유효 숫자)일 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1항의 수학적 알고리즘은 생물학적 조직의 평면들 사이에서, 및 매트릭스의 내부 또는 외부에 있는 인접 조직, 평면 및 공간의 임의의 경계 또는 분할선에서 비선형 쌍곡선 관계를 포함한다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 도 27A-C에 표시된 바와 같이 보호 렌즈(2700)를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 본 개시의 기재된 시스템, 방법 및 디바이스는 도 28A-C에 다양한 실시양태로 표시된 검경(2810/2820/2830)을 포함할 수 있다. 도 29A-B는 검경(2830)을 이용한 예시적 작동을 보여준다.

도면에 표시된 구성요소, 과정, 특징 및/또는 기능 중 하나 이상은 재배열될 수 있고/있거나, 단일 구성요소, 블록, 특징 또는 기능으로 조합될 수 있거나, 여러 구성요소들, 단계들 또는 기능들로 구현될 수 있다. 추가 요소, 구성요소, 과정 및/또는 기능은 본 개시로부터 벗어나지 않으면서 추가될 수도 있다. 도면에 표시된 장치, 디바이스 및/또는 구성요소는 도면에 기재된 방법, 특징 또는 과정 중 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다. 본원에 기재된 알고리즘은 소프트웨어에서 효율적으로 실행될 수도 있고/있거나 하드웨어에서 구현될 수도 있다.

본 개시의 양태는 순서차트, 순서도, 구조도 또는 블록도로서 도식화되는 과정으로서 본원에 기재될 수 있다. 순서차트가 작동을 순차적 과정으로서 기재할 수 있을지라도, 많은 작동들이 병렬식으로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 작동의 순서는 재배열될 수 있다. 과정은 그의 작동이 완료되면 종결된다. 과정은 방법, 함수, 절차, 서브루틴, 서브프로그램 등에 상응할 수 있다. 과정이 함수에 상응할 때, 그의 종결은 호출 함수 또는 주 함수로의 함수의 복귀에 상응한다.

전술된 구현은 종래기술에 비해 신규한 것으로서 간주되고 본 개시의 적어도 하나의 양태의 작동 및 전술된 목적의 달성에 매우 중요한 것으로서 간주된다. 본 실시양태를 기술하기 위해 본 명세서에서 사용된 용어들은 이들의 통상적으로 정의된 의미로 이해되어야 할 뿐만 아니라, 본 명세서에서의 특별한 정의에 의해 통상적으로 정의된 의미의 범위를 넘는 구조, 물질 또는 작용도 포함한다. 따라서, 요소가 본 명세서의 문맥에서 하나 초과의 의미를 포함하는 것으로서 이해될 수 있는 경우, 이의 사용은 본 명세서, 및 상기 요소를 기술하는 용어 또는 용어들에 의해 뒷받침되는 모든 가능한 의미를 포괄하는 것으로서 이해되어야 한다.

전술된 용어 또는 도면 요소의 정의는 문자 그대로 기재된 요소들의 조합뿐만 아니라, 실질적으로 동일한 결과를 수득하기 위해 실질적으로 동일한 방식으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 모든 동등한 구조, 물질 또는 작용도 포함하기 위한 것이다. 따라서, 이 의미에서, 기재된 요소들 중 어느 한 요소 및 이의 다양한 실시양태에 대해 2개 이상의 요소들의 동등한 치환을 만들 수 있거나, 단일 요소가 하나의 청구항에서 2개 이상의 요소들 대신에 사용될 수 있다는 것이 예상된다.

현재 공지되어 있거나 나중에 고안될, 당분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 파악된, 청구된 보호대상으로부터의 변화는 의도된 범위 내의 균등물 및 이의 다양한 실시양태인 것으로서 분명히 고려된다. 따라서, 당분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 현재 공지되어 있거나 나중에 공지될 자명한 치환은 정의된 요소의 범위 내에 있는 것으로서 정의된다. 따라서, 본 개시는 앞서 구체적으로 예시되고 기재된 것, 개념적으로 동등한 것, 자명하게 치환될 수 있는 것, 및 필수 개념을 도입하는 것을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기 설명 및 도면에서, 유사한 요소는 유사한 참조 번호로 확인된다. 달리 언급되어 있지 않은 한, "예를 들면", "등" 및 "또는"의 사용은 제한 없이 비배타적 대안을 표시한다. 달리 언급되어 있지 않은 한, "포함하는" 또는 "포함한다"의 사용은 "포함하지만, 이들로 한정되지 않고" 또는 "포함하나, 이들로 한정되지 않는"을 의미한다.

앞서 사용된 바와 같이, 제1 독립체와 제2 독립체 사이에 배치된 용어 "및/또는"은 (1) 제1 독립체, (2) 제2 독립체 및 (3) 제1 독립체 및 제2 독립체 중 하나를 의미한다. "및/또는"으로 나열된 다수의 독립체들은 동일한 방식으로 해석되어야 한다. 즉, 상기 독립체들 중 "하나 이상"은 연결된다. 구체적으로 확인된 독립체와 관련되어 있든 아니면 관련되어 있지 않든, "및/또는" 절에 의해 구체적으로 확인된 독립체 이외의 다른 독립체는 임의적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비한정적 예로서, 제한되지 않는 용어, 예컨대, "포함하는"과 함께 사용될 때, "A 및/또는 B"의 언급은 한 실시양태에서 A 단독(B 이외의 독립체를 임의적으로 포함함); 또 다른 실시양태에서 B 단독(A 이외의 독립체를 임의적으로 포함함); 또 다른 실시양태에서 A 및 B 둘 다(다른 독립체를 임의적으로 포함함)를 지칭할 수 있다. 이 독립체들은 요소, 작용, 구조, 과정, 작동, 값 등을 지칭할 수 있다.

달리 표시되어 있지 않은 한, 개별 값 또는 값의 범위(예를 들면, 5, 6, 10, 100 등)가 본원에 기재되어 있는 경우, 상기 값 또는 값의 범위는 개별 수 또는 수의 범위보다 더 넓게 청구될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 본원에서 언급된 임의의 개별 값은 단지 예로서 제공된다.

앞서 사용된 용어들은 하기 정의를 가질 수 있다.

각막 및 공막 조직은 콜라겐 구축 블록을 갖고, 이때 공막 및 각막의 대부분은 주로 결합 조직이다. 콜라겐은 알파 및/또는 베타 쇄의 3개 단일 가닥으로 구성되어 삼중 나선을 형성한다. 콜라겐 소섬유는 직경이 25 내지 230 nm이고 공막 실질에서 고도로 해체되어 있고 크기가 가변적이고 각막 실질에서 매우 조직화되어 있고 크기가 균일한 소섬유의 다발로 배열된다. 1형은 각막 및 공막에서 발견되는 가장 흔한 콜라겐이다. 공막 실질에서의 무작위 배열 및 뒤섞임의 양은 아마도 눈의 강도 및 유연성에 기여한다.

콜라겐 분자에서 뒤섞인 나선은 가닥의 말단에서 비나선 부위를 가진다. 개별 분자는 천연 결합으로부터 콜라겐 소섬유인 병렬 분자들의 긴 조립체를 생성한다. 콜라겐 소섬유의 구조는 분자간 교차결합을 통해 생성된다.

각막 및 공막에서 콜라겐은 글리코스아미노글리칸(GAG)으로서 지칭되는 폴리사카라이드 분자와 회합된다. 프로테오글리칸은 많은 GAG들이 부착되는 코어 단백질이고, 이들은 콜라겐 소섬유 주위에서 매트릭스를 형성한다. 각막 및 공막에서 우세한 GAG는 데르마탄 설페이트 및 케라탄 설페이트이다. 그 후, 각막 및 공막에서 콜라겐 소섬유는 프로테오글리칸에 의해 둘러싸여 파묻힌다.

GAG는 다소 큰 분자이다. 이 분자는 매우 음성적인 전하도 가지므로, 양성으로 하전된 분자, 예컨대, 나트륨을 끌어당긴다. 나트륨은 물과 함께 오므로, 다량의 GAG를 가진 조직은 그 자신의 디바이스에 남겨질 경우 상당한 물을 흡수할 것이다. H₂O의 조합은 기저 물질을 생성하는 콜라겐 소섬유 주위에서 겔을 생성한다. 각막 실질은 물에 대한 보다 더 높은 친화성을 갖는 반면, 각막은 투명한 상태를 유지해야 하기 때문에 매우 좁은 한계를 가진다. 각막에서, 콜라겐의 간격은 그의 투명성에 중요하다. 물 함량은 콜라겐의 간격을 규칙적으로 유지하기 위해 정상 수준으로 유지될 필요가 있다.

일반적으로, 공막은 눈의 모양을 유지하도록 작용하고 내부(IOP) 및 외부 둘 다에서 변형력에 저항한다. 공막은 안구외 근육 및 시신경을 위한 부착점도 제공한다. 공막의 불투명성은 GAG(글리코스아미노글리칸--콜라겐에 공유부착하는 복합체 당)의 수(도 8.3, 327면), 존재하는 물의 양, 및 콜라겐 소섬유의 크기 및 분포를 포함하는 많은 인자들에 기인한다.

공막은 각막에 존재하는 총 GAG의 25%만을 가진다. GAG가 물을 끌어당기기 때문에, 공막은 각막보다 덜 수화된다(그러나, 각막에서 보다 낮은 수화도를 조심스럽게 유지하는 여러 구조물들로 인해 75% 미만이 아님). 소섬유 크기의 큰 변경 및 공막 구성요소들 사이의 불규칙적인 간격은 광 산란 및 불투명성을 유발한다. 공막의 색채는 건강할 때 백색이나, 시간의 경과에 따라 또는 질병(예를 들면, 간염)으로 인해 변색될 수 있다. 내부에서, 공막은 맥락막상 층 내의 맥락막 조직과 병합된다. 최내각 공막 층은 갈색판으로서 지칭된다.

공막은 구조물을 통과시키거나 공막의 팽창을 방해하는 다수의 홀을 함유한다. 눈의 후극부에서, 시신경은 후방 공막 층을 통과한다. 이 영역은 사상판으로서 지칭되는 공막 조직의 네트워크에 의해 가교된다. 사상판은 공막의 가장 약한 부분이다. 상승된 IOP는 시신경에서의 볼록해짐 및 후속 조직 손상을 유발할 수 있다. 공막 혈액 공급은 매우 제한되고, 조직은 주로 무혈관 상태이다. 이것은 모세혈관층을 함유하지 않고 상공막 및 맥락막으로부터의 몇몇 작은 분지, 및 긴 후방 모양체 동맥으로부터의 분지만을 함유한다. 공막 두께는 후극부에서 1.0 mm부터 직근 삽입물 뒤에서 0.3 mm까지 변경된다. 공막은 전체 눈의 약 5/6(약 85%)을 덮는다.

공막은 3개의 층들로 구성된다: (1) 느슨한 혈관형성된 결합 조직으로 구성된 상공막. 전방 모양체 동맥으로부터의 분지는 직근 삽입물 앞에서 모세관 네트워크를 형성한다. 주변 각막을 둘러싸고 결합 조직 가닥에 의해 힘줄낭에 물리적으로 연결된다(오비트 연구 가이드 참조). 공막은 눈의 뒤쪽으로 가늘어진다. (2) 각막윤부에서 각막 실질과 인접한 공막 실질 두꺼운 조밀한 결합 조직 층. (3) 갈색판은 맥락막의 제거 후 공막에 부착된 상태로 남아 있는 소수의 착색된 세포를 지칭한다.

눈물 층은 두께가 합쳐 7 ㎛인 3개의 층들로 구성된다. 외부 또는 가장 전방 층(1)은 지질 층이고, 중간 층(2)은 눈물샘으로부터 유래한 수성 층이다. 점액 층(3)은 편평 세포(후방 층)와 접촉한다.

각막은 눈의 주요 굴절 요소로서 작용한다. 가장 중요한 특징은 투명성이다. 각막은 일반적으로 눈의 외부 층의 약 1/6을 차지한다. 약 8 mm의 곡률 반지름; 전체 각막은 두께가 중심에서 0.52 내지 0.53 mm이고 주변에서 0.71 mm이다. 각막의 후면(내면)은 전면보다 더 작은 곡률 반지름을 가진다.

각막은 40 디옵터 이상 기여하는, 눈의 주요 굴절 구성요소이다. 이것은 무혈관 상태이고 투명하여, 광을 매우 잘 투과시킨다. 각막의 전방 부분은 눈물 막으로 덮여 있다(상기 참조). 광학 대역은 각막 정점 주위의 4 mm인 각막의 원형 영역이다. 중심 곡률 반지름 및 굴절력: 공기/눈물 계면 +43.6 D; 눈물/각막 +5.3 D; 각막/수양액 -5.8 D; 총 중심 굴절력 = 43.1 D.

각막은 5개의 층들로 구성된다. 이들은 전방부터 후방까지 다음과 같다: 1) 상피; 2) 보우만(bowman); 3) 실질; 4) 데스메(Decemet); 5) 내피.

상피 층은 제1 각막 층이고 가장 복잡하다. 상피 세포 층은 약 6줄 내지 8줄의 세포로 구성된다. 상피 층은 두께가 약 50 ㎛이다. 전체 각막은 두께가 약 500 내지 700 마이크론(㎛)(0.5 내지 0.7 mm)이다. 표면 층(전방)은, 착색되지 않고 평평한 외관을 가진 편평 세포로 구성된다. 이 세포의 표면은, 표면적을 증가시키고 눈물 막 "층"을 안정화시키는 데 기여하는 많은 미세융모들로 구성된다. 편평 세포들은 밀착 연접, 즉 폐쇄 소대를 통해 연결된다. 이것은 손상을 야기할 외부 물질을 배제하기에 효과적인 장벽을 생성한다. 표면 세포가 노화함에 따라, 이의 부착은 상실되고 세포는 눈물 막으로부터 벗겨진다. 새로운 세포는 보다 더 내부에 늘어선 상피 세포들(보우만)로부터 눈물 막 층을 향해 외부쪽으로 이동한다.

각막 상피는 3개의 부분들로 세분된다: 1) 각막의 표면에 있는 편평 세포 층, 2) 날개의 외관을 가진 날개 세포, 및 3) 원주형 기저 세포. 상기 모든 3개 세포 유형은 원래 원주형 기저 세포로부터 유래되었다. 따라서, 세포는 기저 표면을 따라 연속적으로 재생되고 궁극적으로 (약 10일 이내에) 전체 새로운 세포 층으로 전환시킬 것이다. 기저 세포는 갭 연접을 통해 통신한다. 날개 세포의 중간 층은 두께가 2개 또는 3개의 층이다. 이 세포는 다면체이고 볼록한 전방 표면 및 오목한 후방 표면을 가진다. 대부분의 후방 세포 층은 한 줄의 원주형 기저 세포로 구성된다. 세포는 원주형으로부터 입방형 내지 편평형으로 변환된다. [프로그래밍된 세포 사멸은 아폽토시스로서 지칭된다. 이 과정은 각막 상피 세포를 포함하는 신체 전체에서 일어난다.] 세포는 데스모좀(desmosome)에 의해 인접 세포에 연결되고 헤미데스모좀(hemidesmosome)에 의해 기저 막에 연결된다. 기저 막(보우만)은 기저 상피 세포로부터의 분비물에 의해 형성된다. 새로 생긴 상피 세포는 각막 주변에서 형성된 후, 각막의 중심을 향해 이동한다. 각막의 상피 층에 325,000개의 신경 말단이 존재한다. 이 신경 말단은 내측 및 측면 긴 모양체 신경으로부터 발생된 약 2000개의 신경으로부터 발생된다.

보우만 층(이전에 보우만 막)은 제2 각막 층이다. 각막의 이 층은 두께가 약 10 ㎛이다. 이 층은 무작위로 배열된 뒤섞인 콜라겐 섬유들의 조밀한 무세포 섬유성 시트이다. 소섬유는 직경이 20 내지 25 ㎛이다. 보우만 층은 기저 상피와 실질 사이의 전이 층이다. 이 층은 상피에 의해 생성되고; 매우 느리게 재생한다. 각막 신경은, 그의 슈반(Schwann) 세포 피복을 상실하고 무수(unmyelinated) 섬유로서 덮어씌워진 상피 내로 통과하면서 상기 층을 통과한다. 보우만 층은 각막 주변에서 끝난다.

각막 실질 층은 고유질로서도 공지되어 있는 제3 층이다. 이 층은 총 각막 두께의 약 90%를 나타내는 500 내지 700 마이크론의 두께를 가진다. 이 층은 콜라겐 소섬유 및 섬유모세포로 구성된다. 각막 실질 내의 섬유모세포는 종종 각막세포[과거 명칭: 각막 소체]로서 지칭되고, 발생 동안 콜라겐 소섬유를 생성하고 성숙 눈에서 결합 조직을 유지하는 전문화된 섬유모세포이다. 각막의 콜라겐 소섬유는 직경이 25 내지 35 nm이고 박판으로서 지칭된 평평한 다발로 모아진다. 각막 실질 전체에 걸쳐 분포된 200개 내지 300개의 박판들이 있다. 모든 박판들은 각막의 표면에 평행하게 뻗어 있다. 이 적층된 섬유는 각막의 두께 및 부피의 90%를 차지한다. 인접 박판들은 서로 각을 이루며 놓여 있고; 각각의 박판은 전체 각막을 가로질러 연장되고; 각각의 소섬유는 각막윤부부터 각막윤부까지 뻗어 있다. 실질의 전방 1/3에서, 박판은 폭이 5 내지 30 ㎛이고 두께가 0.2 내지 1.2 ㎛이다. 실질의 후방 2/3는 더 규칙적이고 더 크다(100 내지 200 ㎛). 다음 각막 층인 데스메 막에 인접한 최내각 층에서, 콜라겐 소섬유는 꼬여, 조밀하되 얇은 콜라겐성 시트를 형성하고, 이 시트는 실질과 데스메 막 사이의 부착의 유지에 기여한다. 실질 내의 각막세포는 박판을 구성하는 소섬유를 생성한다. 소섬유들 사이에는 프로테오글리칸(탄수화물인 글리코스아미노글리칸(GAG)을 가진 단백질)을 함유하는 기저 물질이 있다. GAG는 각각의 콜라겐 소섬유 주위의 특정 부위 주위에 위치된 친수성 음전하 물질이다. GAG의 친수성은 실질이 잘 수화된 상태를 유지하는 데 기여하여, 소섬유의 공간적 배열을 유지하는 것을 돕는다. 각막 수화 및 소섬유의 규칙적인 배열은 각막 투명성에 기여한다. 따라서, 적절한 수화는 투명성을 유지하는 데 매우 중요하다. 적절한 수화는 (주로 각막으로부터 물을 펌핑함으로써) 균형을 유지하는 상피 및 내피의 작용에 의해 유지된다.

제4 각막 층은 데스메 막 층이다. 이 층의 기능은 구조물로서의 기능, 및 각막의 천공에 대한 강한 저항성 장벽으로서의 기능이다. 내피에 의해 분비된다. 이 층은 5개 유형의 콜라겐을 갖고, 이때 VIII형이 우세하다. 상기 층은 내피의 기저 막인 것으로 간주된다. 상기 층은 새로운 물질을 항시적으로 추가하므로, 노화에 따라 점점 두꺼워지고; 두께가 대략 10 마이크론이다. 상기 층은 콜라겐 소섬유의 격자세공처럼 밴드형 외관을 나타내는 전방 부분을 가진다. 데스메 막의 후방은 비-밴드형이고 수명 전체에 걸쳐 내피 세포에 의해 분비된다.

일부 용어들은 본 명세서와 부분적으로 또는 전체적으로 상이한 정의를 가질 수 있다. 예를 들면, 수축은 좁아지거나 모이는 것<눈의 동공의 수축>; (신체 부분으로서) 압축에 노출되는 것<신경의 수축>; 수축되는 것; 더 말착되고 더 좁아지는 것; 또는 어떤 것을 더 밀착되고 더 좁아지게 만드는 것, 예를 들면, 약물이 혈관으로 하여금 수축하게 하는 것을 의미하는 것으로서 정의된다.

구축은 변형 또는 뒤틀림을 생성하는 (근육, 힘줄 또는 흉터 조직의) 영구적인 단축; 단축시키는 것; 크기가 감소되는 것; 근육의 경우, 단축시키거나 장력을 증가시키는 것; 전염 또는 감염에 의해 획득하는 것; 정신요법의 목적을 달성하기 위해 정신요법자 및 환자 쌍방이 정해진 활동 과정에 명확히 전념하는 것; 사지를 펴는 것, 구부리기에 의해 형성된 각도를 감소시키거나 없애는 것; 사지의 축이 근위 분절의 축과 연속적이게 하는 위치에 사지의 원위 분절을 배치하는 것을 의미하는 것으로서 다양하게 정의된다.

연장은 추가 조각, 추가되었거나 추가될 수 있는 조각, 또는 어떤 것을 확장하거나 늘리기 위해 당겨질 수 있는 조각을 의미하는 것으로서 정의된다.

확장은 다양한 환경에서 확장의 행위 또는 과정; 확장되는 품질 또는 상태; 크기, 수 또는 중요성을 증가시키거나, 어떤 것을 이 방식으로 증가시키는 것, 확장되는 과정; 증가시키는 과정, 또는 어떤 것의 크기, 정도, 범위 또는 수를 증가시키는 것을 의미하는 것으로서 정의된다.

천공은 어떤 것에서 홀 또는 홀을 만드는 것; 하나 이상의 홀을 뚫는 것을 의미하는 것으로서 다양한 형태로 정의된다.

진단 또는 치료 방사선학에서, x-선 또는 감마-선 빔에 배치된, 하나 이상의 금속, 예컨대, 알루미늄 및 구리로 만들어진 플레이트는 더 큰 비율의 고에너지 방사선의 통과 및 저에너지 및 덜 바람직한 방사선의 약화, 평균 에너지의 상승 또는 빔의 강화를 허용한다. 스펙트럼의 분절을 단리하기 위해 분광광도계 분석에서 이용된 디바이스. 통상적으로 높은 공간적 주파수의 억제 또는 향상으로 영상 품질을 향상시킬 목적으로 영상 데이터에 적용된 수학적 알고리즘. 특정 전기 신호의 통과를 선택적으로 허용하는 수동 전자 회로 또는 디바이스. 하지 응괴로부터 폐 색전증을 예방하기 위해 하대정맥에 배치된 디바이스. 많은 변이체들이 있다.

천자(puncture)는 어떤 것에서 홀 또는 홀들을 만드는 것; 인열을 위해 홀을 만드는 것; 인열이 더 용이해지도록 종이에서 한 줄의 작은 홀들을 만드는 것; 어떤 것을 침투하는 것: 어떤 것을 통해 침투하거나 통과하는 것; 작은 홀을 이용한 생물학: 작은 홀로 도트를 형성하는 것; 투명한 스폿을 이용한 생물학: 투명한 스폿으로 도트를 형성하는 것으로서 정의된다.

천공: 뚫거나, 파거나, 시추하거나, 유도하거나, 구멍을 만들거나, 벌집모양을 만들거나, 침투하거나, 투과하거나, 구멍을 뚫거나, 구멍을 내거나, 탐침하거나, 펀칭하거나, 천자하거나, 틈을 만들거나, 찌르거나, 굴을 파거나, 둥근 끌로 파거나, 채굴하거나, 침투하거나, 천공하거나, 구멍을 뚫거나, 구멍을 내거나, 찔러 뚫거나, 펀칭하거나, 천자하거나, 구멍을 넓히거나, 구멍을 숭숭 뚫거나, 구멍을 파거나, 터널을 뚫는 것.

총안을 만든다는 것은 움푹 들어가게 하는 것; 눈금을 새기는 것; 총안무늬 입; 흉벽의 함몰부와 같은 반복된 정사각형 함몰부를 갖는 것; "총안모양 성형"으로서 정의된다.

압축: 크기의 감소, 압력을 적용함으로써 어떤 것의 부피 또는 질량의 감소, 또는 이 방식으로 처리된 상태.

감압: 압력 감소: 주변 또는 고유 압력의 감소, 특히 잠수부가 감압 질병을 예방하기 위해 받는 압력의 제어된 감소; 장기 내의 압력을 감소시키는 것; 예를 들면, 머리의 유체에 의해 야기된, 신체의 장기 또는 부분 내의 압력을 감소시키거나 신경에 가해지는 조직의 압력을 감소시키기 위한 수술적 절차; 데이터 확장의 계산: 압축된 컴퓨터 데이터의 전체 크기까지의 확장.

유연성: 안내되거나 유도되기 쉬움; 상이한 상태로 용이하게 조절할 수 있는 "선동될 준비가 된 다루기 쉬운 대중"; "개조가능한 사람"; "유연한 성격"; "계약에서의 탄력적 조항"[탄력적, 유연한, 휘어질 수 있는]; "유연한 와이어"; "휘어질 수 있는 어린 나무"[굽어질 수 있는, 휘어질 수 있는]; [연성, 가단성, 휘어질 수 있는, 인장성, 잡아늘릴 수 있는].

휘어질 수 있는: 절단 없이 굽어질 수 있거나, 구부려질 수 있거나 꼬여질 수 있음; 성형될 수 있거나, 굽어질 수 있거나 연장될 수 있음; "연성 구리"; "가단성 금속, 예컨대, 금"; "이들은 가죽을 휘어질 수 있게 만들기 위해 담구었다"; "휘어질 수 있는 용융된 유리"; "높은 인장성 강철 합금으로 만들어진다".

가로막: 복부 및 흉부 캐비티를 분리하고 호흡 시 작용하는 근육 막성 구획; 횡격막으로서도 지칭됨; 음파에 반응하여 진동함으로써 전기 신호를 생성하거나, 전기 신호에 반응하여 진동함으로써 음파를 생성하는, 특히 마이크로폰 또는 전화 수신기 내의 얇은 디스크; 복부 및 흉부 캐비티를 분리하고 호흡 시 작용하는 근육 막성 구획.

본원에서 사용된 공극은 예를 들면, 땀에 대한 출구로서 작용하는, 인간 또는 동물의 피부와 같은 조직 내의 미세한 개구를 의미한다.

핵 공극: 핵과 세포질 사이의 물질의 교환을 허용하는 세포 핵막의 막 내의 개구.

핵산은 뉴클레오타이드로 구성된 중합체, 예를 들면, DNA 및 RNA로서 정의될 수 있다.

Claims

생체역학을 개선하는 마이크로공극의 어레이 패턴을 생성하기 위해 표면 아래 절제 의학적 치료에 사용하도록 작동될 수 있는, 환자의 시선 축과 정렬되지 않는 치료 축에 레이저 방사선의 빔을 생성하는 레이저;
하우징;
레이저와 통신하고 표적 조직에의 적용 시 레이저 방사선의 빔의 선량측정을 제어하도록 작동될 수 있는, 하우징 내의 제어기;
레이저 방사선의 빔의 초점을 표적 조직에 맞추도록 작동될 수 있는 렌즈;
자동화된 비축(off-axis) 표면 아래 해부학적 추적, 측정 및 회피 시스템
을 포함하고, 상기 마이크로공극의 어레이 패턴이 방사형 패턴, 나선형 패턴, 엽서형(phyllotactic) 패턴, 또는 비대칭 패턴 중 적어도 하나인, 생체역학을 개선하기 위한 마이크로포레이션 의학적 치료를 전달하는 시스템.
제1항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 아르키메데스(Archimedean) 나선, 오일러(Euler) 나선, 페르마(Fermat)의 나선, 쌍곡선 나선, 리투스(lituus), 대수 나선, 피보나치(Fibonacci) 나선, 황금 나선, 또는 이들의 조합의 나선형 패턴인 시스템.
제1항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 제어된 비대칭을 갖는 것인 시스템.
제3항에 있어서, 제어된 비대칭이 어레이 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 비대칭인 시스템.
제1항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 제어된 대칭을 갖는 것인 시스템.
제5항에 있어서, 제어된 대칭이 어레이 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 대칭인 시스템.
제1항에 있어서, 어레이 패턴이 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 갖는 것인 시스템.
제7항에 있어서, 시계방향 나선의 수 및 반시계방향 나선의 수가 피보나치 수 또는 피보나치 수의 배수인 시스템.
제7항에 있어서, 시계방향 나선의 수 및 반시계방향 나선의 수가 황금 비로 수렴하는 비율에 있는 것인 시스템.
제4항에 있어서, 적어도 부분적 회전 비대칭이 어레이 패턴의 마이크로공극의 적어도 51 퍼센트까지 연장되는 것인 시스템.
제4항에 있어서, 적어도 부분적 회전 비대칭이 어레이 패턴의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장되는 것인 시스템.
제6항에 있어서, 적어도 부분적 회전 대칭이 패턴의 마이크로공극의 적어도 51 퍼센트까지 연장되는 것인 시스템.
제6항에 있어서, 적어도 부분적 회전 대칭이 어레이 패턴의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장되는 것인 시스템.
제1항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 무작위 비대칭을 갖는 것인 시스템.
제1항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 무작위 대칭을 갖는 것인 시스템.
생체역학을 개선하는 마이크로공극의 어레이를 생성하기 위해 표면 아래 절제 의학적 치료에 있어서 환자의 시선 축과 정렬되지 않는 치료 축에 치료 빔을 레이저로 생성하는 단계;
표적 조직에의 적용 시 치료 빔의 선량측정을, 레이저와 전기적으로 통신하는 제어기로 제어하는 단계;
렌즈로 치료 빔의 초점을 표적 조직에 맞추는 단계; 및
자동화된 비축 표면 아래 해부학적 추적, 측정 및 회피 시스템으로, 치료 빔의 적용을 위한 눈 위치를 모니터링하는 단계
를 포함하고, 상기 마이크로공극의 어레이 패턴이 방사형 패턴, 나선형 패턴, 엽서형 패턴, 또는 비대칭 패턴 중 적어도 하나인, 생체역학을 개선하기 위한 마이크로포레이션 의학적 치료를 전달하는 방법.
제16항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 아르키메데스 나선, 오일러 나선, 페르마 나선, 쌍곡선 나선, 리투스, 대수 나선, 피보나치 나선, 황금 나선, 또는 이들의 조합의 나선형 패턴인 방법.
제16항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 제어된 비대칭을 갖는 것인 방법.
제18항에 있어서, 제어된 비대칭이 어레이 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 비대칭인 방법.
제16항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 제어된 대칭을 갖는 것인 방법.
제20항에 있어서, 제어된 대칭이 어레이 패턴의 중심에 대해 적어도 부분적 회전 대칭인 방법.
제16항에 있어서, 어레이 패턴이 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 갖는 것인 방법.
제22항에 있어서, 시계방향 나선의 수 및 반시계방향 나선의 수가 피보나치 수 또는 피보나치 수의 배수인 방법.
제22항에 있어서, 시계방향 나선의 수 및 반시계방향 나선의 수가 황금 비로 수렴하는 비율에 있는 것인 방법.
제19항에 있어서, 적어도 부분적 회전 비대칭이 어레이 패턴의 마이크로공극의 적어도 51 퍼센트까지 연장되는 것인 방법.
제19항에 있어서, 적어도 부분적 회전 비대칭이 어레이 패턴의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장되는 것인 방법.
제21항에 있어서, 적어도 부분적 회전 대칭이 패턴의 마이크로공극의 적어도 51 퍼센트까지 연장되는 것인 방법.
제21항에 있어서, 적어도 부분적 회전 대칭이 어레이 패턴의 적어도 20개의 마이크로공극까지 연장되는 것인 방법.
제16항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 무작위 비대칭을 갖는 것인 방법.
제16항에 있어서, 마이크로공극의 어레이 패턴이 무작위 대칭을 갖는 것인 방법.