KR20230087515A - 펨토초 안과용 레이저 시스템을 이용한 재치료 옵션을 갖는 재치료가능한 각막 렌티큘 절개 - Google Patents

펨토초 안과용 레이저 시스템을 이용한 재치료 옵션을 갖는 재치료가능한 각막 렌티큘 절개 Download PDF

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Abstract

각막 렌티큘 추출 시술은 치료 중단이 발생할 때 편리한 재치료 옵션을 제공한다. 시술은, 진입 절단(entry cut), 선택적 링 절단, 광학 구역을 갖는 하부 렌티큘 절개(bottom lenticule incision), 및 평평한 상부 베드 절개(top bed incision)를 정의하는 프로그래밍된 치료 계획에 따라 안과용 레이저 시스템에 의해 실행된다. 진입 절단 동안 중단이 발생하는 경우, 치료 계획은 부분적으로 형성된 진입 절단과 재정렬되고 계속되거나, 또는 상이한 각도 위치에 새로운 진입 절단이 배치된다. 링 절단 동안 중단이 발생하는 경우, 치료 계획은 부분적으로 형성된 링 절단과 동심인 더 큰 링 절단을 정의하도록 수정된다. 하부 또는 상부 절개 동안 중단이 발생하는 경우, 부분적으로 형성된 하부 또는 상부 절개의 깊이가 측정되고, 치료 계획은 더 깊은 하부 절개 또는 더 얕은 상부 절개를 각각 형성하도록 수정된다.

Description

펨토초 안과용 레이저 시스템을 이용한 재치료 옵션을 갖는 재치료가능한 각막 렌티큘 절개
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 그 전문이 본 명세서에 참고로 포함되는, 2020년 9월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/085985호에 대하여 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 이익을 주장한다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 레이저-보조 안과 시술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 재치료가능한 각막 렌티큘 절개를 이용한 각막 렌티큘 추출 시술을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
근시, 원시 및 난시와 같은 시력 장애는 안경 또는 콘택트 렌즈를 사용하여 교정될 수 있다. 대안적으로, 눈의 각막은 수술로 재성형(reshape)되어 필요한 광학 교정을 제공할 수 있다. 눈 수술은 굴절 문제를 교정하기 위해 콘택트 렌즈 또는 안경을 사용하는 것을 피하기 위한 선택적 시술로서 그것을 추구하는 일부 환자들, 및 백내장과 같은 불리한 상태들을 교정하기 위해 그것을 추구하는 다른 환자들에 대해 흔한 일이 되었다. 그리고, 최근 레이저 기술의 발전으로, 레이저 수술은 안과 시술에 대한 선택 기술이 되고 있다.
상이한 레이저 눈 수술 시스템들은 다양한 시술들 및 징후들에 대해 상이한 유형의 레이저 빔들을 사용한다. 이들은, 예를 들어, 자외선 레이저, 적외선 레이저, 및 근적외선, 극초단 펄스 레이저를 포함한다. 극초단 펄스 레이저는 짧게는 10 펨토초, 길게는 3 나노초의 펄스 지속시간들, 및 300 nm 내지 3000 nm의 파장을 갖는 방사선을 방출한다.
각막을 재성형하기 위한 이전 수술 접근법들은 레이저 보조 각막절삭술(laser assisted in situ keratomileusis)(이하 "라식(LASIK)"), 굴절교정 각막절삭술(photorefractive keratectomy)(이하 "PRK") 및 각막 렌티큘 추출을 포함한다.
라식 시술에서, 극초단 펄스 레이저는, 엑시머 레이저로부터의 자외선 빔으로 광절제를 위하여 각막 기질을 노출시키기 위해 각막 절편(corneal flap)을 절단하는 데 사용된다. 각막 기질의 광절제술은 각막을 재성형하고 근시, 원시, 난시 등과 같은 굴절 상태를 교정한다. 절편이 생성되지 않는 PRK 시술에서, 상피 층이 먼저 제거되고, 이어서 일부 기질 물질이 엑시머 레이저에 의해 제거된다. 상피 층은 시술 후 며칠 이내에 다시 성장할 것이다.
각막 렌티큘 추출 시술에서, 각막 절편의 생성 후 엑시머 레이저로 각막 조직을 절제하는 대신, 본 기술은 추출할 렌티큘을 생성하기 위해 교차하는 2개의 펨토초 레이저 절개를 이용한 조직 제거를 수반한다. 렌티큘의 추출은 시력 교정을 달성하기 위해 각막의 형상 및 그 광학 도수를 변화시킨다. 렌티큘 추출은 각막 절편을 생성하거나 생성하지 않고 수행될 수 있다. 절편이 없는(flapless) 시술에서는, 굴절 렌티큘이 전방 각막의 온전한 부분에 생성되고 작은 절개를 통해 제거된다.
종래의 각막 렌티큘 추출 시술에서, 렌티큘 절개 프로세스는, 실행되는 순서대로, 다음 세 세그먼트를 포함한다: 첫째, 하부 광학 구역 및 하부 전이 구역을 포함하는 하부 렌티큘 절개(bottom lenticule incision)를 형성하는 단계; 둘째, 상부 광학 구역 및 상부 전이 구역을 포함하는 상부 렌티큘 절개를 형성하는 단계; 및 셋째, 진입 절단(entry cut)을 형성하는 단계. 상부 및 하부 광학 구역들은 각자의 렌티큘 절개들의 중심에 위치되고, 렌티큘 추출 시술에 의해 달성될 광학 도수 보정에 의해 결정되는 표면 형상들을 갖는 반면, 상부 및 하부 전이 구역들은 각자의 광학 구역들 외부에 위치되고, 달성될 광학 도수 교정에 의해 결정되지 않지만 추출의 용이성 등에 영향을 미치는 형성된 렌티큘의 기계적 속성 등과 같은 다른 고려사항에 의해 영향을 받는 형상들을 갖는다. 하부 및 상부 렌티큘 표면들은 전형적으로 동일한 직경(예를 들어, 6 내지 8 mm)을 갖는다. 상부 및 하부 절개들은 서로 교차하여(그리고 교차선을 넘어 연장됨) 렌티큘 체적을 격리시킨다. 진입 절단은 렌티큘의 주변부 근처에 형성되어, 각막으로부터 렌티큘을 추출하기 위한 진입 포트를 제공한다.
렌티큘 절개 프로세스에서, 환자 인터페이스 장치(환자의 눈을 안과용 레이저 시스템에 기계적으로 결합하는 장치)에서의 흡입 손실과 같은 다양한 시스템 및 프로세스 고장들로 인해 치료 중단이 때때로 발생할 수 있다. 이러한 중단은 전체 렌티큘 형성의 완료를 막고, 외과의사가 재치료 옵션으로서 PRK 또는 라식 시술로 전환하도록 할 수 있다. PRK 및 라식은 각막 렌티큘 추출과는 상이한 레이저 시스템(엑시머 레이저 대 펨토초 레이저)을 수반하기 때문에, 이러한 재치료 옵션은 환자에게 불편하다.
따라서, 본 발명은 관련 기술의 한계 및 단점으로 인한 문제들 중 하나 이상을 실질적으로 제거하는 각막 렌티큘을 형성하는 방법 및 관련 장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 재치료가능한 각막 렌티큘 형성 프로세스를 제공하고, 동일한 펨토초 레이저 시스템으로 수행될 수 있는 재치료 옵션을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 특징 및 이점이 하기 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 설명으로부터 명백할 것이거나, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 수 있다. 본 발명의 목적 및 다른 이점은 첨부된 도면뿐만 아니라 기재된 설명 및 청구범위에서 특히 지적된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 환자의 눈의 각막에 렌티큘을 형성하기 위한 안과용 레이저 시스템에서 구현되는 각막 렌티큘 형성 방법을 제공하며, 이는 (a) 레이저 빔을 생성하는 단계; (b) 치료 계획을 실행함으로써 각막에서 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계로서, 치료 계획은 하부 렌티큘 절개를 정의하는 하부 세그먼트 및 상부 베드 절개(top bed incision)를 정의하는 상부 세그먼트를 포함하고, 하부 렌티큘 절개는 렌티큘의 정의된 광학 도수에 의해 결정된 형상을 갖는 광학 구역을 포함하며, 상부 베드 절개는 평평한 형상을 갖고, 상부 베드 절개는 하부 렌티큘 절개 위에 위치되고 하부 렌티큘 절개의 직경보다 작은 직경을 갖는, 단계; (c) 하부 렌티큘 절개가 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 하부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개 아래에 위치되는 새로운 하부 렌티큘 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 새로운 하부 렌티큘 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계; 및 (d) 상부 베드 절개가 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 상부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 상부 베드 절개 위에 위치되는 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 환자의 눈의 각막에 렌티큘을 형성하기 위한 안과용 레이저 시스템에서 구현되는 각막 렌티큘 형성 방법을 제공하며, 이는 (a) 레이저 빔을 생성하는 단계; (b) 치료 계획을 실행함으로써 각막에서 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계로서, 치료 계획은, 순서대로, 진입 절단을 정의하는 진입 세그먼트, 하부 렌티큘 절개를 정의하는 하부 세그먼트, 및 상부 베드 절개를 정의하는 상부 세그먼트를 포함하고, 하부 렌티큘 절개는 렌티큘의 정의된 광학 도수에 의해 결정된 형상을 갖는 광학 구역을 포함하며, 상부 베드 절개는 평평한 형상을 갖고, 상부 베드 절개는 하부 렌티큘 절개 위에 위치되고 하부 렌티큘 절개의 직경보다 작은 직경을 갖고, 상부 베드 절개 및 하부 렌티큘 절개는 그들 각자의 주변부들 근처에서 서로 교차하여 격리된 렌티큘 체적을 정의하고, 진입 절단은 밴드(band) 형상을 갖고 하부 렌티큘 절개의 외부 에지로부터 상향으로 연장되는, 단계; (c) 진입 절단이 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 진입 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 진입 절단과 정렬되는 새로운 진입 절단, 새로운 하부 렌티큘 절개, 및 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 진입 절단을 완료하기 위해 그리고 새로운 하부 렌티큘 절개 및 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔을 스캔하는 단계; (d) 진입 절단이 형성되고 하부 렌티큘 절개가 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 하부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개 아래에 위치되는 새로운 하부 렌티큘 절개 및 새로운 하부 렌티큘 절개 위에 위치된 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 새로운 하부 렌티큘 절개 및 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계; 및 (e) 진입 절단 및 하부 렌티큘 절개가 형성되고 상부 베드 절개가 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 상부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 상부 베드 절개 위에 위치되는 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 환자의 눈의 각막에 렌티큘을 형성하기 위한 안과용 레이저 시스템에서 구현되는 각막 렌티큘 형성 방법을 제공하며, 이는 (a) 레이저 빔을 생성하는 단계; (b) 치료 계획을 실행함으로써 각막에서 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계로서, 치료 계획은, 순서대로, 진입 절단을 정의하는 진입 세그먼트, 링 절단(ring cut)을 정의하는 링 세그먼트, 하부 렌티큘 절개를 정의하는 하부 세그먼트, 및 상부 베드 절개를 정의하는 상부 세그먼트를 포함하고, 하부 렌티큘 절개는 렌티큘의 정의된 광학 도수에 의해 결정된 형상을 갖는 광학 구역을 포함하며, 상부 베드 절개는 평평한 형상을 갖고, 상부 베드 절개는 하부 렌티큘 절개 위에 위치되고 하부 렌티큘 절개의 직경보다 작은 직경을 갖고, 링 절단은 링 형상을 갖고 상부 베드 절개와 하부 렌티큘 절개 사이에서 연장되고, 상부 베드 절개 및 하부 렌티큘 절개 둘 모두는 그들 각자의 주변부들 근처에서 링 절단과 교차하여 격리된 렌티큘 체적을 정의하고, 진입 절단은 밴드 형상을 갖고 하부 렌티큘 절개의 외부 에지로부터 상향으로 연장되는, 단계; (c) 진입 절단이 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 진입 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 진입 절단과 정렬되는 새로운 진입 절단, 새로운 링 절단, 새로운 하부 렌티큘 절개, 및 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 진입 절단을 완료하기 위해 그리고 새로운 링 절단, 새로운 하부 렌티큘 절개 및 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔을 스캔하는 단계; (d) 진입 절단이 형성되고 링 절단이 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 링 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 링 절단의 반경보다 큰 반경을 갖고 부분적으로 형성된 링 절단과 동심원으로 정렬되는 새로운 링 절단, 새로운 하부 렌티큘 절개, 및 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 새로운 링, 새로운 하부 렌티큘 절개 및 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔을 스캔하는 단계; (e) 진입 절단 및 링 절단이 형성되고 하부 렌티큘 절개가 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 하부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개 아래에 위치되는 새로운 하부 렌티큘 절개 및 새로운 하부 렌티큘 절개 위에 위치된 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 새로운 하부 렌티큘 절개 및 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계; 및 (f) 진입 절단, 링 절단 및 하부 렌티큘 절개가 형성되고 상부 베드 절개가 부분적으로 형성된 후 치료 계획의 상부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 부분적으로 형성된 상부 베드 절개 위에 위치되는 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 치료 계획을 수정하고, 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획을 실행함으로써 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 새로운 링 절단의 반경은 부분적으로 형성된 링 절단의 반경보다 20 내지 100 마이크로미터만큼 더 크고, 새로운 하부 렌티큘 절개의 정점은 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 정점보다 5 내지 20 마이크로미터 아래에 위치되고, 새로운 상부 베드 절개는 부분적으로 형성된 상부 베드 절개보다 5 내지 10 마이크로미터 위에 위치된다.
전술한 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명은 둘 모두 예시적이고 설명하기 위한 것이며, 청구된 바와 같은 본 발명의 추가 설명을 제공하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 형성된 각막 렌티큘을 개략적으로 도시한다.
도 1a 및 도 1b는 제1 실시예에 따른 재치료 단계에 의해 형성된 각막 렌티큘을 개략적으로 도시한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 재치료 옵션으로 각막 렌티큘을 형성하는 프로세스를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 형성된 각막 렌티큘을 개략적으로 도시한다.
도 3a는 제2 실시예에 따른 재처리 단계에 의해 형성된 각막 렌티큘을 개략적으로 도시한다.
도 4는 제2 실시예에 따른 재치료 옵션으로 각막 렌티큘을 형성하는 프로세스를 개략적으로 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 2개의 예시적인 안과용 레이저 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 5a 및 도 5b의 안과용 레이저 시스템에서의 예시적인 고속-스캔-저속-스윕 방식을 도시한다.
도 7 및 도 8은 도 5a 및 도 5b의 안과용 레이저 시스템의 고속-스캔-저속-스윕 방식을 사용한 예시적인 렌티큘 표면 절개 방법을 도시한다.
본 발명의 실시예는 펨토초 안과용 레이저 시스템에서 구현되는 개선된 각막 렌티큘 절개 형성 방법을 제공하며, 이는 시술 동안 중단 후 재치료 옵션을 제공한다. 재치료 옵션은 PRK 또는 라식 시술로 변경할 필요 없이 동일한 펨토초 레이저 시스템을 사용하여 수행된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 각막 렌티큘 추출 시술에서, 렌티큘 절개 프로세스는, 실행되는 순서대로, 다음 세 세그먼트를 포함한다(도 1, 측면도 참조): 진입 절단(101), 하부 렌티큘 절개(102) 및 평평한 상부 베드 절개(103). "절개(incision)" 및 "절단(cut)"은 본 개시내용에서 상호교환적으로 사용된다는 것에 유의한다. 하부 렌티큘 절개는 바람직하게는 상부 베드 절개의 직경(예를 들어, 6 mm)보다 큰 직경(예를 들어, 8mm)을 가지며, 상부 및 하부 절개들은 그들의 주변부들에서 서로 교차하여, 추출될 격리된 렌티큘 체적(100)을 형성한다. 진입 절단은, 하부 렌티큘 절개의 외부 에지를 따라 위치되고, 각막으로부터 렌티큘을 추출하기 위한 진입 포트를 제공하기 위해 각막 전방 표면에 도달하도록 상향으로, 그리고 선택적으로 외향으로 연장되는, 밴드 형상의 절개이다.
하부 렌티큘 절개(102)는 중심 영역에 위치된 하부 광학 구역(102A), 및 선택적으로 하부 광학 구역을 둘러싸는 하부 전이 구역(102B)을 포함한다. 하부 광학 구역(102A)의 형상은 렌티큘 추출 시술에 의해 달성될 광학 도수 교정에 의해 결정된다. 상부 베드 절개는 평평하기 때문에, 하부 절개의 광학 구역이 렌티큘의 모든 광학 도수를 제공한다. 전이 구역(102B)은, 달성될 광학 도수 교정에 의해 결정되지 않지만 추출의 용이성에 영향을 미치는 형성된 렌티큘의 기계적 속성과 같은 다른 고려사항에 의해 영향을 받는 형상을 갖는다.
렌티큘 절개 프로세스 동안, 예를 들어 환자 인터페이스 장치에서의 흡입 손실로 인해 치료가 중단되는 경우, 치료가 중단되는 단계에 따라 상이한 세트의 재치료 단계가 수행된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 재치료 옵션을 갖는 각막 렌티큘 추출 시술은 도 2를 참조하여 설명된다.
환자의 눈이 환자 인터페이스 장치를 통해 레이저 시스템에 결합된 후(일반적으로 도킹으로 지칭됨)(단계 S201), 계획된 렌티큘 절개 시술이 시작된다(단계 S202). 앞서 설명된 바와 같이, 계획된 렌티큘 절개 시술은 진입 절단을 형성하는 단계, 이어서 하부 렌티큘 절개를 형성하는 단계, 및 이어서 평평한 상부 베드 절개를 형성하는 단계를 포함한다. 절개의 파라미터는 다양한 절개를 정의하는 다양한 세그먼트를 포함하는 치료 계획을 프로그래밍하는 데 사용된다. 렌티큘 절개 시술은 치료 계획을 실행하는 시스템 제어기(예를 들어, 컴퓨터)의 제어 하에 안과용 레이저 시스템에 의해 수행된다. 실패 이벤트가 발생하는 경우, 컴퓨터는 치료 계획의 실행을 자동으로 중단하였다. 이어서, 외과의사는 필요한 조치를 취하고 아래에 설명된 바와 같이 재치료 단계를 수행하도록 컴퓨터에 지시한다.
진입 절단을 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우(즉, 치료 계획의 진입 절단 세그먼트를 실행하는 동안 중단이 발생하는 경우)(단계 S203에서 "예"), 외과의사는 필요한 경우 환자 인터페이스를 통해 눈을 레이저 시스템에 재도킹한다(단계 S204). 이어서, 원래 치료 계획은 그것의 진입 절단을 부분적으로 형성된 진입 절단과 정렬함으로써 수정되고(단계 S205), 계획된 렌티큘 절개 시술은, 진입 절단의 미완료된 부분(즉, 진입 절단의 이미 형성된 부분을 건너뜀), 상부 베드 절개 및 하부 렌티큘 절개를 형성하기 위한 수정된(정렬된) 치료 계획으로 계속된다(단계 S206). 재치료가 성공적으로 완료된 후, 렌티큘은 각막으로부터 추출된다(단계 S207).
정렬 단계(단계 S205)는 안과용 레이저 시스템의 사용자 인터페이스 디스플레이의 도움으로 외과의사에 의해 수행될 수 있다. 사용자 인터페이스 디스플레이는 부분적으로 형성된 진입 절단이 보이는 환자의 눈의 이미지를 디스플레이하고, 치료 계획에 따라 그려진 절개(적어도 진입 절단)의 표현을 오버레이한다. 사용자 인터페이스 디스플레이를 사용하여, 외과의사는 눈 이미지에서 부분적으로 형성된 진입 절단과 정렬하도록 절개의 표현을 이동시킬 수 있으며, 컴퓨터는 이에 따라 치료 계획을 수정한다. 정렬 단계는, 중단 전의 그의 위치에 대한 재도킹된 눈의 잠재적인 이동 및 회전 때문에 필요한다. 임의의 이동 및 회전을 제외하고, 수정된 치료 계획은 다른 면에서는 원래 치료 계획과 동일하다. 단계 S206은 외과의사의 지시에 응답하여 수행된다.
진입 절단은 렌티큘에 액세스하고 추출하기 위한 렌티큘 제거 도구에만 사용되기 때문에, 진입 절단의 형상은 렌티큘의 광학 도수에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 부분적으로 형성된 진입 절단과 계속된 진입 절단의 정렬 정밀도는, 상대적으로 낮은 정밀도 요건을 갖는다.
대안적인 실시예에서, 단계 S205에서, 부분적으로 형성된 진입 절단은 무시되고, 원래 치료 계획은, 진입 절단 위치를 부분적으로 형성된 진입 절단을 피하는 새로운 각도 위치로 이동시킴으로써 수정되고, 새로운 진입 절단, 하부 렌티큘 절개 및 상부 베드 절개를 형성하기 위해 수정된 치료 계획이 실행된다.
하부 렌티큘 절개를 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우(S208에서 "예"), 외과의사는 필요한 경우 환자 인터페이스를 통해 눈을 레이저 시스템에 재도킹하고(S209), 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 정점(가장 낮은 지점)의 깊이가 안과용 레이저 시스템의 깊이 측정 서브시스템을 이용하여 측정된다(단계 S210). 이어서, 단계 S210에서 측정된 바와 같은 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 정점보다 미리 결정된 거리 아래에 새로운 하부 렌티큘 절개의 정점이 위치되도록 하부 및 상부 절개들을 하향으로 이동시킴으로써, 치료 계획이 수정된다(단계 S211). 미리 결정된 거리는, 예를 들어, 5 내지 20 마이크로미터, 또는 보다 바람직하게는, 약 10 마이크로미터일 수 있다. 새로운 하부 렌티큘 절개 및 상부 베드 절개는 그렇지 않으면, 하부 절개와 상부 절개 사이의 거리를 포함하여, 원래 치료 계획에서와 동일한 파라미터를 갖는다. 새로운 하부 렌티큘 절개는 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개와 수직으로 정확하게 정렬될 필요는 없다. 수정된 치료 계획은 또한, 이제 더 깊은 하부 렌티큘 절개에 도달하기 위한 이미 형성된 진입 절단의 하향으로의 연장부(이는, 이전에 설명된 기술을 사용하여, 수정된 치료 계획을 이미 형성된 진입 절단에 정렬하는 것을 요구할 것임)를 포함할 수 있거나, 또는 대안적으로, 상이한 각도 위치에서의 새로운 진입 절단을 포함할 수 있다. 수정된 치료 계획이, 새로운 하부 렌티큘 절개 및 상부 베드 절개를 형성하기 위해 실행된다(단계 S212). 재치료가 성공적으로 완료된 후, 렌티큘은 각막으로부터 추출된다(단계 S207). 단계들 S210 내지 S212가 외과의사의 지시에 응답하여 수행된다.
도 1a는 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개(102'), 새로운 하부 렌티큘 절개(102), 상부 베드 절개(103) 및 진입 절단(101)(새로운 또는 연장된)을 개략적으로 도시한다. 렌티큘 체적(100)은 새로운 하부 렌티큘 절개(102) 및 상부 베드 절개(103)에 의해 격리된다. 원래의 하부 렌티큘 절개(102')는 불완전하기 때문에, 예를 들어. 그것은 평면도에서 전체 360도 각도 범위로 연장되지 않기 때문에, 그것은 상부 베드 절개(103) 또는 새로운 하부 렌티큘 절개(102)와 격리된 체적을 형성하지 않을 것이다. 따라서, 렌티큘 체적은 최소한의 합병증으로 제거될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 하부 렌티큘 절개는, 하부 렌티큘 절개의 위선(parallel of latitude)에 접하는 방향으로 짧은 레이저 스캔 라인을 배치하고 하부 렌티큘 표면의 경선(meridian of longitude)을 따라 스캔하여 다중 스윕을 형성함으로써(나중에 더 자세히 설명됨) 형성된다. 각각의 스윕은 렌티큘의 정점을 통과하기 때문에, 정점은 첫 번째 스캔 후에 형성된다. 따라서, 대부분의 경우, 정점은 하부 표면 형성 동안 중단이 발생할 때 적어도 부분적으로 형성되므로, 그 깊이는 단계 S210에서 측정될 수 있다.
정점의 깊이는, 부분적으로 형성된 하부 절개에 의해 반사되고 레이저 시스템의 대물 렌즈에 의해 수집되는 반사된 레이저 빔을 검출하는, 안과용 레이저 시스템의 비-공초점 검출기를 사용하여 측정될 수 있다. 이러한 깊이 측정 서브시스템에 대한 세부사항은 발명의 명칭이 "Detection of Optical Surface of Patient Interface for Ophthalmic Laser Applications Using a Non-Confocal Configuration"인 공히 소유된 미국 특허 출원 공개 제2020/0064622호에 설명되며, 그 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 정점의 깊이는 또한 안과용 레이저 시스템의 광학 간섭 단층촬영(OCT) 서브시스템을 사용하여 측정될 수 있다.
이 재치료 옵션에서, 더 깊은 깊이에서 새로운 하부 렌티큘 절개를 형성할 때, 기포의 악영향을 피하기 위해 주의해야 한다. 펨토초 펄스 레이저를 사용하여 각막 조직을 절개할 때 절개 부위에 종종 기포가 생성된다. 이러한 기포는 더 깊은 깊이에서 후속 절개의 형성을 방해할 수 있다. 따라서, 원래 계획된 하부 렌티큘 절개(102')를 절개할 때 발생된 기포가 여전히 남아있는 경우, 이는 진입 절단을 통해 제거될 수 있거나, 또는 기포가 사라지도록 충분한 시간이 경과한 후에 새로운 하부 렌티큘 절개가 형성될 수 있다.
상부 베드 절개를 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우(S213에서 "예"), 외과의사는 필요한 경우 환자 인터페이스를 통해 눈을 레이저 시스템에 재도킹하고(S214), 부분적으로 형성된 상부 베드 절개의 깊이는 안과용 레이저 시스템의 깊이 측정 서브시스템을 이용하여 측정된다(단계 S215). 이어서, 부분적으로 형성된 상부 베드 절개보다 미리 결정된 거리만큼 더 얕은 깊이에서 새로운 상부 베드 절개를 형성하도록 수정된 치료 계획이 생성되고 실행된다(단계 S216). 미리 결정된 거리는, 예를 들어, 5 내지 10 마이크로미터일 수 있다. 하부 렌티큘 절개가 원래 계획된 상부 베드 절개보다 충분한 양만큼 더 크기 때문에, 새로운 더 얕은 상부 베드 절개는 여전히 전체 주변부 주위에서 하부 렌티큘 절개와 교차하여 격리된 렌티큘 체적을 형성할 것이다. 재치료가 성공적으로 완료된 후, 렌티큘은 각막으로부터 추출된다(단계 S207). 단계들 S215 내지 S216이 외과의사의 지시에 응답하여 수행된다.
도 1b는 진입 절단(101), 하부 렌티큘 절개(102), 부분적으로 형성된 상부 베드 절개(103'), 및 새로운 상부 베드 절개(103)를 개략적으로 도시한다. 새로운 상부 베드 절개(103) 및 하부 렌티큘 절개(102)는 격리된 렌티큘 체적(100)을 형성한다. 원래의 상부 베드 절개(103')는 불완전하기 때문에, 그것은 상부 베드 절개(103) 또는 하부 렌티큘 절개(102)와 격리된 체적을 형성하지 않을 것이다. 따라서, 렌티큘 체적은 최소한의 합병증으로 제거될 수 있다.
상부 베드 절개는 평평하기 때문에, 상부 베드 절개를 이미 형성된 하부 렌티큘 절개와 수직으로 정렬할 필요가 없다. 상부 절개가 렌티큘 형상이었다면, 상부 렌티큘의 정점은 하부 렌티큘 절개의 정점과 정확하게 정렬되어야 할 것이다.
대안적인 실시예에서, 원래의 치료 계획에서, 진입 절단은 하부 렌티큘 절개 및 상부 베드 절개 후에 형성된다. 진입 절단을 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우, 진입 절단에 대한 수정된 계획은 단계 S205와 유사하게 부분적으로 형성된 진입 절단과 정렬되고, 진입 절단은 수정 계획을 사용하여 계속된다. 중단된 하부 및 상부 절개에 대한 재치료 단계는 위에서 설명된 바와 동일하게 유지된다.
다른 대안적인 실시예에서, 원래 치료 계획에서, 상부 베드 절개는 하부 렌티큘 절개 전에 형성된다. 상부 베드 절개를 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우, 부분적으로 형성된 상부 베드 절개의 깊이가 측정되고, 새로운 상부 베드 절개 및 하부 렌티큘 절개는 수정된 치료 계획을 실행함으로써 형성되며, 여기서 상부 및 하부 절개는, 새로운 상부 베드 절개가 부분적으로 형성된 상부 베드 렌티큘 절개보다 미리 결정된 거리 위에 위치되도록, 상향으로 이동된다. 그 결과는 도 1b에 도시된 것과 유사하다. 이러한 대안적인 실시예에서, 하부 렌티큘 절개를 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우, 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 정점의 깊이가 측정되고, 수정된 치료 계획을 실행함으로써 새로운 하부 렌티큘 절개가 형성되며, 여기서 새로운 하부 렌티큘 절개는 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개보다 더 깊은 미리 결정된 거리에 위치된다. 그 결과는 도 1a에 도시된 것과 유사하다.
다른 대안적인 실시예에서, 진입 절단은 하부 절개와 함께 하나의 세그먼트로 병합되며; 즉, 하부 절개를 형성할 때, 레이저 스캔 라인의 스캔 중 일부가 상향으로 연장되어 전방 각막 표면에 도달하여 진입 절단을 형성한다. 이 실시예에서, 하부 렌티큘 절개를 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우, 치료 계획은, 앞서 설명된 바와 같이 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개 아래에 하부 렌티큘 절개를 배치하고 또한 진입 포트의 위치를 회전시켜, 진입 절단과 함께 새로운 하부 렌티큘 절개를 형성하도록, 수정된다.
도 3, 도 3a, 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 각막 렌티큘 추출 시술을 개략적으로 도시한다. 이 실시예에서 각막 렌티큘 절개는 실행되는 순서대로 다음 4개의 세그먼트를 포함한다(도 3, 측면도 참조): 진입 절단(301), 링 절단(302), 하부 렌티큘 절개(303), 및 평평한 상부 베드 절개(304). 링 절단은 경사각이 있으면서 또는 없으면서 실질적으로 수직 방향으로 상부 절개와 하부 절개 사이에서 연장되는 링 형상을 갖는다. 상부 및 하부 절개는 서로 교차하지 않지만, 둘 모두 그들의 주변부 근처에서 링 절단과 교차하여, 추출될 격리된 렌티큘 체적(300)을 형성한다. 진입 절단은 하부 렌티큘 절개의 외부 에지, 상부 베드 절개의 외부 에지, 또는 링 절단을 따라 위치된 밴드 형상의 절개이다. 링 절단으로 형성된 렌티큘은 도 1의 제1 실시예의 렌티큘보다 더 두꺼운 에지를 가져서, 추출하는 것을 더 쉽게 만든다. 각막 렌티큘 절개의 다른 양태는 도 1의 제1 실시예의 것과 유사하다.
제2 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 환자의 눈이 환자 인터페이스 장치를 통해 레이저 시스템에 도킹된 후(단계 S401), 계획된 렌티큘 절개 시술이 시작된다(단계 S402).
진입 절단을 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우(단계 S403에서 "예"), 제1 실시예의 단계(단계들 S204 내지 S206)와 유사한 재치료 단계가 수행된다(단계 S404). 재치료가 성공적으로 완료된 후, 렌티큘은 각막으로부터 추출된다(단계 S405).
링 절단을 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우(단계 S406에서 "예"), 외과의사는 필요한 경우 환자 인터페이스를 통해 눈을 레이저 시스템에 재도킹하고(단계 S407), 원래의 치료 계획은, 원래 링 절단보다 (예를 들어, 20 내지 100 마이크로미터만큼) 약간 더 큰 반경을 갖는 링 절단을 정의하도록 수정된다(단계 S408). 수정된 치료 계획은 새로운 진입 절단도 포함할 수 있지만, 하부 렌티큘 절개 및 상부 베드 절개의 파라미터는 바람직하게는 변경되지 않는다. 수정된 치료 계획은 부분적으로 형성된 링 절단과 정렬되어, 새로운 링 절단이 부분적으로 형성된 링 절단과 동심원이 되도록 한다(단계 S409). 정렬은, 단계 S205와 유사하게, 안과용 레이저 시스템의 사용자 인터페이스 디스플레이의 도움으로 수행될 수 있다. 수정된 치료 계획이, 새로운 링 절단, 하부 렌티큘 절개 및 상부 베드 절개를 형성하기 위해 실행된다(단계 S410). 재치료가 성공적으로 완료된 후, 렌티큘은 각막으로부터 추출된다(단계 S405). 단계들 S408 내지 S410이 외과의사의 지시에 응답하여 수행된다.
도 3a는 부분적으로 형성된 링 절단(302'), 새로운(더 넓은) 링 절단(302), 하부 렌티큘 절개(303), 상부 베드 절개(304), 및 진입 절단(301)을 개략적으로 도시한다. 원래의 링 절단(302')은 불완전하기 때문에, 그것은 상부 및 하부 절개들(303, 304) 또는 새로운 링 절단(302)과 격리된 체적을 형성하지 않을 것이다. 따라서, 렌티큘 체적은 최소한의 합병증으로 제거될 수 있다.
하부 렌티큘 절개를 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우(단계 S411에서 "예"), 제1 실시예의 단계(단계들 S209 내지 S212)와 유사한 재치료 단계가 수행된다(단계 S412). 다시 말해서, 하부 및 상부 절개들은 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개에 대해 하향으로 이동된다. 상부 베드 절개를 형성하는 동안 시술이 중단되는 경우(단계 S413에서 "예"), 제1 실시예의 단계(단계들 S214 내지 S216)와 유사한 재치료 단계가 수행된다(단계 S414). 다시 말해서, 상부 베드 절개는 부분적으로 형성된 상부 베드 절개에 대해 상향으로 이동된다. 재치료가 성공적으로 완료된 후, 렌티큘은 각막으로부터 추출된다(단계 S405).
위에서 설명된 실시예 모두에서, 수정된 치료 계획의 새로운 절개들(링 절단, 하부 렌티큘 절개, 상부 베드 절개)은 대응하는 부분적으로 형성된 절개의 외부에 위치된다. 보다 구체적으로, 새로운 하부 렌티큘 절개는 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개 아래에 위치되고, 새로운 상부 베드 절개는 부분적으로 형성된 상부 베드 절개 아래에 위치되며, 새로운 링 절단은 부분적으로 형성된 링 절단의 외부에 위치된다.
전술한 렌티큘 추출 시술을 구현하는 데 사용될 수 있는 안과용 레이저 시스템이 이제 도 5a 및 도 5b를 참조하여 더 상세히 설명된다.
도 5a는 눈의 각막과 같은 표적 물질 내에 절개를 생성하기에 적합한 안과용 수술 레이저 시스템(1)을 도시한다. 펨토초 레이저와 같은 레이저(2)는 눈을 치료하기 위한 광학 시술에서 사용될 수 있는 펄스 레이저 빔(2A)을 제공한다. 시스템(1)은 펄스 레이저 빔의 스캔 라인(12)을 생성하기 위해 펄스 레이저 빔을 스캔하기 위한 고주파 스캐너(예컨대 공진 스캐너)(3), 스캔 라인(12)을 회전시키기 위한 스캔 라인 회전기(4), 빔 확장기(5), 레이저 빔의 초점을 맞추기 위한 대물렌즈(6), 레이저 빔을 표적 상에 또는 표적 내에서 편향시키거나 지향시키기 위한 XY 스캔 장치(7), 고속-Z 스캔 장치(8), 환자 인터페이스(9), 자동-Z 장치(10), 제어기(13), 및 통신 모듈(15)을 더 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
공진 스캐너(3)는 높은 공진 주파수(예를 들어, 수천 ㎐)에서 펄스 레이저 빔을 스캔하여, 측방향 배향(즉, 레이저 빔 전파 방향 Z에 수직인 방향)으로 연장되고 원하는 길이, 예를 들어, 1 mm 내지 2 mm를 갖는 스캔 라인을 생성한다. 스캔 라인의 길이는 조정가능할 수 있다. 스캔 라인 회전기(4)는 회전 스테이지 상에 장착된, 도브(Dove) 프리즘, 페찬(Pechan) 프리즘, 미러 세트 등에 의해 구현될 수 있다. 스캔 라인 회전기(4)를 Z축 주위로 회전시킴으로써, 스캔 라인(12)의 측방향 배향이 회전되어, 스캔 라인이 XY 평면(즉, 레이저 빔 전파 방향 Z에 수직인 측방향 평면)에서 임의의 원하는 배향으로 배치될 수 있도록 한다. XY 스캔 장치(7)는 초점 대물렌즈(6)가 장착된 이동가능한 XY 스캔 스테이지일 수 있고; XY 스캔 장치(7)는 대물렌즈(6)를 운반하고, 그것을 환자 인터페이스 장치(9)에 대해 이동시켜, 스캔 라인(12)의 중심을 환자의 눈에 대해 XY 방향으로 이동시킨다. 고속-Z 스캔 장치(8)는 눈에서의 레이저 초점 위치의 깊이(즉, Z 방향을 따른)를 변경한다. 따라서, 스캔 라인 회전기(4)는 스캔 라인(12)의 측방향 배향을 수정하는 반면, 이동가능한 XY 스캔 스테이지(7) 및 고속 Z-스캔 장치(8)는 스캔 라인의 중심을 X, Y 및 Z 방향으로 이동시킨다. 공진 스캐너의 스캔 속도는 전형적으로 XY 스캔 스테이지 및 고속-Z 스캔 장치의 속도보다 훨씬 더 빠르기 때문에, 스캔 라인(12)은 고속 스캔 라인으로 지칭될 수 있고, 고속 스캔 라인의 X, Y, 및 Z 방향으로의 이동은 저속 스윕으로 지칭될 수 있다.
XY 스캔 스테이지(7)는 X 및 Y 방향으로 이동을 구동하는 2개의 모터를 갖는 전동식 스테이지일 수 있다. 바람직하게는, XY 스캔 스테이지는 기계적 진동을 감소시키거나 제거하도록 구성된 무반동 스테이지이다. 고속-Z 스캔 장치(8)는 렌즈를 Z 방향으로 구동하는 음성 코일 액추에이터를 포함할 수 있다. 렌즈의 이동은 초점 깊이 변화를 야기한다. 고속-Z 스캔 주파수는 50 ㎐ 내지 15,000 ㎐일 수 있다.
환자 인터페이스 장치(9)는 환자의 눈을 안과용 수술 레이저 시스템(1)에 결합시킨다. 환자 인터페이스(9)는, 눈으로부터의 광을 광학 경로(11)를 따라 비디오 현미경 또는 접안 현미경(14)을 향해 반사하여 눈이 현미경의 이미지 검출기에 의해 이미징되도록 하는, 시각화 빔 분할기를 포함할 수 있다. 시각화 빔 분할기, 광학 경로(11) 및 현미경(14)은 선택적이다.
자동-Z 모듈(10)은 공초점 검출기 또는 비-공초점 검출기를 포함할 수 있고, 위에서 언급된 미국 특허 출원 공개 제2020/0064622호에서 더 상세히 설명된 바와 같이 표적 표면들의 깊이를 측정하는 데 사용될 수 있다.
비휘발성 메모리에 저장된 적합한 기계-판독가능한 프로그램 코드 및 데이터를 실행하는 프로세서에 의해 구현될 수 있는 제어기(13)는 레이저(2), 고속-Z 스캔 장치(8), 공진 스캐너(3), 스캔 라인 회전기(4), XY 스캔 스테이지(7), 검출기(14), 및 통신 모듈(15)을 포함하는 시스템(1)의 다양한 컴포넌트들에 동작가능하게 결합된다. 제어기(13)는 눈을 수정하기 위해 눈에서 원하는 패턴으로 펄스 레이저 빔의 초점을 출력하도록 시스템의 이들 컴포넌트에 지시하도록 구성된다. 통신 모듈(15)은 시스템에서 그리고/또는 유선 또는 무선 데이터 연결을 통해 원격으로 레이저 시스템(1)의 조작자에게 정보를 제공하며, 디스플레이, 사용자 입력 장치, 예컨대 키보드, 마우스, 조이스틱 등을 포함할 수 있다. 안과용 수술 레이저 시스템은 추가적으로, 표적(예를 들어, 눈 조직)의 구조를 측정하는 데 사용될 수 있는 OCT(광학 간섭 단층촬영) 장치(도 5a에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 5b는 눈의 각막과 같은 표적 물질 내에 절개를 생성하기에 적합한 안과용 수술 레이저 시스템(20)을 도시한다. 시스템(20)은 입력 펄스 레이저 빔(21)을 생성하는 레이저 소스(도시되지 않음), 고속-Z 스캔 장치(22), 펄스 레이저 빔(21)의 스캔 라인(12B)을 생성하기 위한 공진 스캐너(23), 스캔 라인(12B)의 측방향 배향을 회전시키기 위한 스캔 라인 회전기(24), 빔 확장기(25), 조정가능한 포커싱 메커니즘을 갖는 대물렌즈(저속-Z 스캐너)(26), 펄스 레이저 빔(21)을 표적 상에 또는 표적 내에 편향시키거나 지향시키기 위한 XY 스캔 스테이지(27), 빔 분할기를 선택적으로 포함할 수 있는 환자 인터페이스(28), 제어기(13B), 환자 인터페이스의 빔 분할기에 의해 정의된 광학 경로(29A) 상에 배치된 선택적 이미지 검출기(29), 및 통신 모듈(15B)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 저속-Z 스캐너(26)는 스캔 패턴의 Z-기준선을 설정할 수 있는 원하는 초점 깊이에서 레이저 초점을 설정하는 데 사용될 수 있다.
도 5b의 시스템과 도 5a의 시스템 사이의 하나의 차이는, 도 5a의 XY 스캔 스테이지(7)는 대물렌즈(6), 및 고속-Z 스캔 장치(8), 공진 스캐너(3), 스캔 라인 회전기(4), 및 빔 확장기(5)를 포함하는 다른 컴포넌트들 둘 모두를 운반하지만, 도 5b의 XY 스캔 스테이지(27)는 대물렌즈(26)를 운반하지만 위에서 언급된 다른 컴포넌트들은 운반하지 않는다는 것이다. 도 5a의 시스템에서, 대물렌즈(6)는 또한 저속-Z 스캐너(참조 기호 6으로 표현됨)를 구비할 있다는 점에 유의한다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 구성을 갖는 안과용 수술 레이저 시스템의 추가 세부사항은 공히 소유된 미국 특허 출원들인, 2015년 12월 16일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Compact Ultra-Short Pulsed Laser Eye Surgery Workstation"인 제14/970898호, 및 2015년 9월 25일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Systems and Methods for Lenticular Laser Incision"인 제14/865396호에 설명되어 있으며, 이들은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된다.
위의 안과용 레이저 시스템에서, 빔 스캔은 "고속-스캔-저속-스윕(fast-scan-slow-sweep)" 스캔 방식으로 실현될 수 있으며, 이는 또한 본 명세서에서 고속-스캔 라인 방식으로 지칭된다. 도 6은 약 1 mm(예를 들어, 0.9 mm 내지 1.1 mm)의 고속 스캔 라인(410) 및 약 25 m/sec의 스캔 속도를 생성하기 위한 8 ㎑(예를 들어, 7 ㎑ 내지 9 ㎑) 공진 스캐너, 및 0.1 m/sec보다 작은 스캔 속도(스윕 속도)를 갖는 X, Y 및 Z 스캔 메커니즘을 사용하는 스캔 예를 도시한다. 고속 스캔 라인(410)은 광 빔 전파 방향에 수직일 수 있으며, 즉, XY 평면에 항상 평행하다. 저속 스윕(420)의 궤적은 X, Y 및 Z 스캔 장치(예를 들어, XY-스캐너 및 고속-Z 스캐너)에 의해 그려진 임의의 3차원 곡선일 수 있다. "고속-스캔-저속-스윕" 스캔 방식의 이점은, 그것이 상대적으로 낮은 비용으로 높은 초점 품질을 달성할 수 있는 작은 필드 광학계(예를 들어, 1.5 mm의 필드 직경)만 사용한다는 것이다. 큰 수술 필드(예를 들어, 10 mm 이상의 필드 직경)는 XY-스캐너로 달성되며, 이는 무제한일 수 있다.
도 7(사시도) 및 도 8(평면도)에 도시된 예에서, 레이저 시스템은 "고속-스캔-저속-스윕" 스캔 방식을 사용하여 매끄러운 렌티큘 절단을 생성한다. 첫째, 3차원 렌티큘 절단에서, 고속 스캔 라인은 바람직하게는 렌티큘의 표면 상의 위선(510)에 접하게 배치된다. 위선은 Z축(눈의 깊이 방향에 평행한 축)에 수직인 평면과 표면의 교차점, 즉, Z축에 수직이고 정점(Z축과 표면의 교차점, 또한 Z 방향에서 가장 높거나 가장 낮은 지점)까지의 정의된 거리를 갖는 렌티큘의 표면 상의 원(또는 다른 폐쇄 라인)이다. 예를 들어, 이는, 소프트웨어를 통해, 예를 들어 제어기를 통해, 스캔 라인 회전기를 대응하는 배향으로 조정함으로써 실현될 수 있다. 둘째, 저속 스윕 궤적은 바람직하게는 렌티큘의 표면 상에서 경선(520)을 따라 이동한다. 경선은 Z축을 통과하는 평면과 표면의 교차점, 즉, 정점을 통과하고 Z 축에 대해 정의된 각도 방향을 갖는 곡선이다. 예를 들어, 이는 소프트웨어를 통해, 예를 들어 제어기를 통해, XY 스캐너 및 고속-Z 스캐너를 조정함으로써 수행할 수 있다. 시술은 위선에 평행한 스캔 라인으로 시작하여, 직경이 가장 큰 곡률을 따라 렌즈의 정점을 통해 스윕한다. 다중 스윕은, 예를 들어 전체 렌티큘을 형성하기 위해 연속적인 스윕 사이에서 스캔 라인 회전기를 회전시킴으로써 실현되는 바와 같이, Z 축에 대한 연속적인 각도 방향에서 수행된다. 이 바람직한 시술을 사용하면, 절개에서 수직 "단차(steps)"가 없다. 레이저 초점 위치와 의도된 구면 절개 사이의 편차도 최소화된다.
도 8은 3개의 예시적인 스윕(1A에서 1B), (2A에서 2B) 및 (3A에서 3B)을 도시하는 렌티큘 절개(915)의 평면도(950)를 도시하며, 각각의 스윕은 렌티큘 절개 정점(955)을 통과한다(즉, 넘어감). 절개는 직경(957)(DCUT)을 갖는다. 평면도(980)는 하나의 예시적인 스윕의 평면도를 보여준다.
도 7의 예는 상향으로 만곡된 렌티큘 표면이지만, 그 설명은 하부 렌티큘 표면들(102, 303)과 같은 하향으로 만곡된 렌티큘 표면에 동일하게 적용된다는 점에 유의한다.
"고속-스캔-저속-스윕" 스캔 방식은 또한 전술한 실시예에서 각막 렌티큘의 다른 절개를 형성하는 데 사용될 수 있다. 평평한 베드 절개(103 또는 304)를 형성하기 위해, 고속 스캔 라인은 동일한 XY 배향에서 유지되고 래스터 스캔 패턴으로 XY 및 Z 스캐너들에 의해 스캔되며, 즉, 평행선 또는 구불구불한 경로를 따라 스윕을 형성한다. 링 절단(302)을 형성하기 위해, 고속 스캔 라인은 링에 접하게 배치되고, 스캔들 사이의 스캔 라인 회전과 함께 Z 방향으로 스캔된다. 진입 절단(101 또는 301)을 형성하기 위해, 레이저 스캔 라인은 진입 절단의 원하는 위치 및 방향에 배치되고, 스캔들 사이의 회전과 함께 또는 회전 없이 Z 방향으로 스캔된다.
도 2 및 도 4를 참조하여 위에서 설명된 각막 렌티큘 절개 방법에서, 제어기(13 또는 13B)는 레이저 시스템의 레이저 소스 및 스캐너를 제어하여, 눈 조직에서 레이저 빔의 초점을 스캔하여, 치료 계획에 따른 다양한 절개를 형성한다. 깊이 측정 단계(예를 들어, 단계들 S210, S215)는 자동-Z 모듈(10)을 사용하여 구현될 수 있다. 단계(S205, S409)에서 사용되는 사용자 인터페이스 장치는 통신 장치(15 또는 15B)에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고서 본 발명의 각막 렌티큘 절개 방법 및 관련 장치에서 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 변경 및 변형을 포괄하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 환자의 눈의 각막에 렌티큘을 형성하기 위한 안과용 레이저 시스템에서 구현되는 각막 렌티큘 형성 방법으로서,
    (a) 레이저 빔을 생성하는 단계;
    (b) 치료 계획을 실행함으로써 상기 각막에서 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계로서, 상기 치료 계획은 하부 렌티큘 절개(bottom lenticule incision)를 정의하는 하부 세그먼트 및 상부 베드 절개(top bed incision)를 정의하는 상부 세그먼트를 포함하고, 상기 하부 렌티큘 절개는 상기 렌티큘의 정의된 광학 도수에 의해 결정된 형상을 갖는 광학 구역을 포함하며, 상기 상부 베드 절개는 평평한 형상을 갖고, 상기 상부 베드 절개는 상기 하부 렌티큘 절개 위에 위치되고 상기 하부 렌티큘 절개의 직경보다 작은 직경을 갖는, 상기 단계;
    (c) 하부 렌티큘 절개가 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 하부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개 아래에 위치되는 새로운 하부 렌티큘 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 새로운 하부 렌티큘 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계; 및
    (d) 상부 베드 절개가 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 상부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개 위에 위치되는 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계를 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 (c)는, 상기 치료 계획을 수정하기 전에, 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 정점의 깊이를 측정하는 단계를 더 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 새로운 하부 렌티큘 절개의 정점은 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 상기 정점보다 5 내지 20 마이크로미터 아래에 위치되는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 (d)는, 상기 치료 계획을 수정하기 전에, 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개의 깊이를 측정하는 단계를 더 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 새로운 상부 베드 절개는 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개보다 5 내지 10 마이크로미터 위에 위치되는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 치료 계획에서, 상기 하부 세그먼트는 상기 상부 세그먼트 전에 실행되는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 치료 계획에서, 상기 상부 세그먼트는 상기 하부 세그먼트 전에 실행되는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 치료 계획은 진입 절단(entry cut)을 정의하는 진입 세그먼트를 더 포함하고, 상기 진입 절단은 밴드(band) 형상을 갖고 상기 각막의 전방 표면에 도달하기 위해 상기 하부 렌티큘 절개의 외부 에지로부터 상향으로 연장되며, 상기 방법은,
    (e) 진입 절단이 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 진입 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 진입 절단과 정렬되는 새로운 진입 절단을 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계를 더 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 치료 계획에서, 상기 진입 세그먼트는 상기 하부 세그먼트 및 상기 상부 세그먼트 전에 실행되는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하부 렌티큘 절개 및 상기 상부 베드 절개는 그들 각자의 주변부들 근처에서 서로 교차하여 격리된 렌티큘 체적을 정의하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 치료 계획은 링 절단(ring cut)을 정의하는 링 세그먼트를 더 포함하고, 상기 링 절단은 링 형상을 갖고 상기 하부 렌티큘 절개와 상기 상부 베드 절개 사이에서 연장되며, 상기 하부 렌티큘 절개 및 상기 상부 베드 절개 둘 모두는 그들 각자의 주변부들 근처에서 상기 링 절단과 교차하여 격리된 렌티큘 체적을 정의하고, 상기 방법은,
    (e) 링 절단이 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 링 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 링 절단의 반경보다 큰 반경을 갖고 상기 부분적으로 형성된 링 절단과 동심원으로 정렬되는 새로운 링 절단을 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계를 더 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 새로운 링 절단의 상기 반경은 상기 부분적으로 형성된 링 절단의 상기 반경보다 20 내지 100 마이크로미터만큼 더 큰, 각막 렌티큘 형성 방법.
  13. 제11항에 있어서, 단계 (b)는,
    공진 스캐너에 의해, 레이저 스캔 라인을 형성하도록 상기 레이저 빔을 스캔하는 단계로서, 상기 스캔 라인은, 미리 정의된 길이를 갖고 XY 평면에 평행한 직선인, 상기 단계; 및
    XY 스캐너 및 Z 스캐너에 의해, 집합적으로 상기 하부 렌티큘 절개를 형성하는 상기 스캔 라인의 복수의 스윕(sweep)들을 형성하는 단계로서, 각각의 스윕에 대해: 상기 스캔 라인을 상기 하부 렌티큘 절개의 위선(parallel of latitude)에 접하게 배치하고 상기 하부 렌티큘 절개의 경선(meridian of longitude)을 따라 상기 레이저 스캔 라인을 스캔하는 단계를 포함하고, 상기 위선은, Z 축에 수직이고 상기 하부 렌티큘 절개의 정점까지 정의된 거리를 갖는 상기 하부 렌티큘 절개 상의 원이고, 상기 경선은, 상기 정점을 통과하고 상기 Z 축 둘레에서 정의된 각도 위치를 갖는 곡선인, 상기 단계를 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  14. 제11항에 있어서, 단계 (b)는,
    공진 스캐너에 의해, 레이저 스캔 라인을 형성하도록 상기 레이저 빔을 스캔하는 단계로서, 상기 스캔 라인은, 미리 정의된 길이를 갖고 XY 평면에 평행한 직선인, 상기 단계; 및
    XY 스캐너에 의해, 상기 상부 베드 절개를 집합적으로 형성하는 상기 스캔 라인의 복수의 평행 스윕들을 형성하는 단계를 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  15. 환자의 눈의 각막에 렌티큘을 형성하기 위한 안과용 레이저 시스템에서 구현되는 각막 렌티큘 형성 방법으로서,
    (a) 레이저 빔을 생성하는 단계;
    (b) 치료 계획을 실행함으로써 상기 각막에서 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계로서, 상기 치료 계획은, 순서대로, 진입 절단을 정의하는 진입 세그먼트, 하부 렌티큘 절개를 정의하는 하부 세그먼트, 및 상부 베드 절개를 정의하는 상부 세그먼트를 포함하고, 상기 하부 렌티큘 절개는 상기 렌티큘의 정의된 광학 도수에 의해 결정된 형상을 갖는 광학 구역을 포함하며, 상기 상부 베드 절개는 평평한 형상을 갖고, 상기 상부 베드 절개는 상기 하부 렌티큘 절개 위에 위치되고 상기 하부 렌티큘 절개의 직경보다 작은 직경을 갖고, 상기 상부 베드 절개 및 상기 하부 렌티큘 절개는 그들 각자의 주변부들 근처에서 서로 교차하여 격리된 렌티큘 체적을 정의하고, 상기 진입 절단은 밴드 형상을 갖고 상기 하부 렌티큘 절개의 외부 에지로부터 상향으로 연장되는, 상기 단계;
    (c) 진입 절단이 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 진입 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 진입 절단과 정렬되는 새로운 진입 절단, 새로운 하부 렌티큘 절개, 및 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 진입 절단을 완료하기 위해 그리고 상기 새로운 하부 렌티큘 절개 및 상기 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔을 스캔하는 단계;
    (d) 진입 절단이 형성되고 하부 렌티큘 절개가 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 하부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개 아래에 위치되는 새로운 하부 렌티큘 절개 및 새로운 하부 렌티큘 절개 위에 위치된 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 새로운 하부 렌티큘 절개 및 상기 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계; 및
    (e) 진입 절단 및 하부 렌티큘 절개가 형성되고 상부 베드 절개가 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 상부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개 위에 위치되는 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계를 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서, 단계 (d)는, 상기 치료 계획을 수정하기 전에, 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 정점의 깊이를 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 새로운 하부 렌티큘 절개의 정점은 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 상기 정점보다 5 내지 20 마이크로미터 아래에 위치되는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  17. 제15항에 있어서, 단계 (e)는, 상기 치료 계획을 수정하기 전에, 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개의 깊이를 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 새로운 상부 베드 절개는 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개보다 5 내지 10 마이크로미터 위에 위치되는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  18. 환자의 눈의 각막에 렌티큘을 형성하기 위한 안과용 레이저 시스템에서 구현되는 각막 렌티큘 형성 방법으로서,
    (a) 레이저 빔을 생성하는 단계;
    (b) 치료 계획을 실행함으로써 상기 각막에서 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계로서, 상기 치료 계획은, 순서대로, 진입 절단을 정의하는 진입 세그먼트, 링 절단을 정의하는 링 세그먼트, 하부 렌티큘 절개를 정의하는 하부 세그먼트, 및 상부 베드 절개를 정의하는 상부 세그먼트를 포함하고, 상기 하부 렌티큘 절개는 상기 렌티큘의 정의된 광학 도수에 의해 결정된 형상을 갖는 광학 구역을 포함하며, 상기 상부 베드 절개는 평평한 형상을 갖고, 상기 상부 베드 절개는 상기 하부 렌티큘 절개 위에 위치되고 상기 하부 렌티큘 절개의 직경보다 작은 직경을 갖고, 상기 링 절단은 링 형상을 갖고 상기 상부 베드 절개와 상기 하부 렌티큘 절개 사이에서 연장되고, 상기 상부 베드 절개 및 상기 하부 렌티큘 절개 둘 모두는 그들 각자의 주변부들 근처에서 상기 링 절단과 교차하여 격리된 렌티큘 체적을 정의하고, 상기 진입 절단은 밴드 형상을 갖고 상기 하부 렌티큘 절개의 외부 에지로부터 상향으로 연장되는, 상기 단계;
    (c) 진입 절단이 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 진입 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 진입 절단과 정렬되는 새로운 진입 절단, 새로운 링 절단, 새로운 하부 렌티큘 절개, 및 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 진입 절단을 완료하기 위해 그리고 상기 새로운 링 절단, 상기 새로운 하부 렌티큘 절개 및 상기 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔을 스캔하는 단계;
    (d) 진입 절단이 형성되고 링 절단이 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 링 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 링 절단의 반경보다 큰 반경을 갖고 상기 부분적으로 형성된 링 절단과 동심원으로 정렬되는 새로운 링 절단, 새로운 하부 렌티큘 절개, 및 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 새로운 링, 상기 새로운 하부 렌티큘 절개 및 상기 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔을 스캔하는 단계;
    (e) 진입 절단 및 링 절단이 형성되고 하부 렌티큘 절개가 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 하부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개 아래에 위치되는 새로운 하부 렌티큘 절개 및 상기 새로운 하부 렌티큘 절개 위에 위치된 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 새로운 하부 렌티큘 절개 및 상기 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계; 및
    (f) 진입 절단, 링 절단 및 하부 렌티큘 절개가 형성되고 상부 베드 절개가 부분적으로 형성된 후 상기 치료 계획의 상기 상부 세그먼트를 실행하는 동안 중단에 응답하여, 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개 위에 위치되는 새로운 상부 베드 절개를 정의하도록 상기 치료 계획을 수정하고, 상기 새로운 상부 베드 절개를 형성하기 위해 상기 수정된 치료 계획을 실행함으로써 상기 레이저 빔 초점을 스캔하는 단계를 포함하는, 각막 렌티큘 형성 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 새로운 링 절단의 상기 반경은 상기 부분적으로 형성된 링 절단의 상기 반경보다 20 내지 100 마이크로미터만큼 더 큰, 각막 렌티큘 형성 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    단계 (e)는, 상기 치료 계획을 수정하기 전에, 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 정점의 깊이를 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 새로운 하부 렌티큘 절개의 정점은 상기 부분적으로 형성된 하부 렌티큘 절개의 상기 정점보다 5 내지 20 마이크로미터 아래에 위치되고;
    단계 (f)는, 상기 치료 계획을 수정하기 전에, 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개의 깊이를 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 새로운 상부 베드 절개는 상기 부분적으로 형성된 상부 베드 절개보다 5 내지 10 마이크로미터 위에 위치되는, 각막 렌티큘 형성 방법.
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