MXPA06007167A - Sistema hibrido de rastreo de ojo y metodos asociados - Google Patents

Sistema hibrido de rastreo de ojo y metodos asociados

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MXPA06007167A
MXPA06007167A MXPA/A/2006/007167A MXPA06007167A MXPA06007167A MX PA06007167 A MXPA06007167 A MX PA06007167A MX PA06007167 A MXPA06007167 A MX PA06007167A MX PA06007167 A MXPA06007167 A MX PA06007167A
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MX
Mexico
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eye
geometric parameter
pupil
optical beam
tracking
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Application number
MXPA/A/2006/007167A
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English (en)
Inventor
A Campin John
Gray Garay
E Bott Steven
Michael Gibbs David
H Pettit George
Original Assignee
E Bott Steven
A Campin John
Gibbs David M
Gray Gary P
H Pettit George
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Application filed by E Bott Steven, A Campin John, Gibbs David M, Gray Gary P, H Pettit George filed Critical E Bott Steven
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Abstract

Un sistema (10) y método para rastrear cambios oculares (12, 13) durante un procedimiento quirúrgico incluyen el direccionamiento de un hazóptico seguro para el ojo (21) hacia un ojo no paralizado ni dilatado (90). Un hazóptico reflejado (23) es detectado (32) y se efectúan mediciones (17) con base en datos contenido en el hazóptico reflejado de al menos un parámetro geométrico del ojo a una frecuencia predeterminada (105), y a partir de lo cual se calcula un cambio en el al menos un parámetro geométrico (106). El cambio calculado es utilizado para ajustar dinámicamente el direccionamiento de los disparos de haz láser (14) durante la intervención quirúrgica.

Description

SISTEMA HÍBRIDO DE RASTREO DE OJO Y MÉTODOS ASOCIADOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a sistemas y métodos para efectuar el rastreo del ojo, como por ejemplo durante una intervención quirúrgica láser y, más particularmente, a sistemas y métodos para rastrear los movimientos oculares tanto rápidos como lentos. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Se sabe en la técnica que la medición de las aberraciones de frente de onda que provienen de un ojo ofrece datos para accionar sistemas correctivos para intervenciones quirúrgicas de tipo láser. Varias modalidades de un método y sistema para medir objetivamente y corregir quirúrgicamente las aberraciones de sistemas ópticos por análisis de frente de onda han sido divulgadas en la solicitud mancomunada Número de Serie 09/566,668, "Apparatus and Method for Objective Measurement and Correction of Optical Systems üsing avefront Analysis," [Aparato y método para la medición objetiva y la corrección de sistemas ópticos utilizando análisis de frente de onda] presentada el 8 de mayo de 2000 y en las Patentes Norteamericanas Mancomunadas Publicadas Números 5,632,742 y 5,980,513, todas las cuales se incorporan aqui por referencia. Se puede efectuar una intervención quirúrgica correctiva de tipo láser, por ejemplo, mediante la ablación con láser de porciones de la superficie córnea con el objeto de lograr una forma calculada para mejorar la agudeza visual. En este caso, es deseable tomar en cuenta el movimiento del ojo durante la intervención quirúrgica mientras se suministran disparos de haz láser a la córnea. El movimiento rápido involuntario del ojo ("sacádico") comprende movimientos de muy corta duración, dentro del rango de 10-20 msec, y hasta 1 D de rotación. Este movimiento hace difícil determinar un eje visual a partir del cual se pueda calcular el movimiento de un láser para tratamiento. La patente 513 resuelve este problema con un sistema de rastreo de ojo xry que se describirá con mayores detalles a continuación. Dos otros tipos de movimiento ocular, que son más lentos que el movimiento de ojo sacádico, comprenden movimientos de ciclo-torsión y traslación. En el movimiento de traslación es actualmente eliminado paralizando la pupila de tal manera que la dilatación asimétrica de la pupila y la constricción no desplacen el punto de rastreo, resultando en una descentración. Una observación manual de marcas como por ejemplo marcas de tinta y/o ajuste de retícula se utilizan típicamente para tomar en cuenta la ciclo-torsión durante el procedimiento que puede resultar de cambios de posición entre la posición de medición del paciente y la posición quirúrgica. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente es un objeto de la presente invención ofrecer un sistema y método para rastrear el movimiento del ojo durante una intervención quirúrgica láser para corregir aberraciones oculares. Es un objeto adicional de la presente invención ofrecer un sistema y método para rastrear el movimiento del ojo que evita la necesidad de dilatar el ojo durante una intervención quirúrgica con haz láser. Es otro objeto proporcionar un sistema y método para rastrear el movimiento del ojo que evita la necesidad de paralizar la pupila del paciente durante una intervención quirúrgica con haz láser. Es también un objeto de la presente invención ofrecer un sistema y método para rastrear los movimientos del ojo tanto rápidos como lentos. Es un objeto adicional de la presente invención ofrecer un sistema y método para automatizar los ajustes a los parámetros de suministro de haz durante una intervención quirúrgica con láser. Estos y otros objetos se logran a través de la presente invención, un sistema híbrido de rastreo de ojo y métodos asociados. El método es para rastrear cambios oculares durante una intervención quirúrgica como por ejemplo una intervención quirúrgica con haz láser para corregir la vista, y comprende el paso de dirigir un haz óptico seguro para el ojo hacia un ojo. El ojo puede estar sustancialmente no tratado (mínimamente tratados por fármacos o de otra manera) para lograr una dilatación y parálisis. Después se detecta un haz óptico reflejado a partir del ojo, y se efectúan varias mediciones con base en los datos contenidos en el haz óptico reflejado. Se efectúan mediciones de al menos un parámetro geométrico del ojo a una frecuencia predeterminada, y a partir de estas mediciones se calcula un cambio en el al menos un parámetro geométrico. Otro aspecto de la presente invención se relaciona a un método para efectuar un procedimiento de corrección en el ojo. Este método comprende los pasos de dirigir varios disparos de haz láser de ablación en la cornea de un ojo en un patrón predeterminado. Otra vez, El ojo puede estar sustancialmente no tratado para lograr dilatación y parálisis. Los cambios oculares son rastreados como arriba. Los cambios oculares son compensados por medio del ajuste dinámico del direccionamiento de los disparos de haz láser, en el cambio calculado. Se proporcionan también sistemas como parte de la presente invención para efectuar los métodos descritos arriba. Las características que definen la invención, como organización y como método de operación, juntas con objetos y ventajas adicionales se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción utilizada en combinación con los dibujos adjuntos. Se entenderá expresamente que los dibujos son solamente para ilustrar y describir la invención y no tienen el propósito de definir los limites de dicha invención. Estos y otros objetos alcanzados, y ventajas ofrecidas, por la presente invención se entenderán mejor conforme se lea la descripción siguiente en combinación con los dibujos adjuntos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una comprensión más cabal de la presente invención y las ventajas de la misma pueden obtenerse con referencia a la descripción siguiente, tomada en combinación con los dibujos adjuntos en los cuales los mimos números de referencia indican las mismas características y en donde: la Figura 1 es un diagrama esquemático del sistema híbrido de rastreo de ojo de la presente invención; la Figura 2 es un diagrama de flujo del sistema de control de rastreo de movimiento lento de la presente invención; y la Figura 3 es un diagrama esquemático de un ojo, que ilustra los parámetros monitoreados por el sistema. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS A continuación se presentará una descripción de las modalidades preferidas de la presente invención con referencia a las Figuras 1-3. Se proporcionan un sistema 10 (Figura 1) y método 100 (Figura 2) para efectuar un procedimiento correctivo en un ojo no dilatado, no paralizado. El sistema 10 comprende un componente quirúrgico 11 y un componente de rastreo, el cual comprende a su vez un rastreador de movimiento rápido del ojo (sacádico) , como el divulgado en la patente ?513, y un rastreador de movimientos lentos 13. Los componentes de rastreo 12, 13 son para rastrear cambios oculares durante el procedimiento quirúrgico. El componente quirúrgico 11 comprende un láser de ablación 14 y aditamentos ópticos asociados 15 adaptados para emitir disparos de haz láser en una córnea 91 de un ojo 90 en un patrón predeterminado (bloque 101) por ejemplo con base en una medición de frente de onda, aún cuando esto no se contemple como una limitación. El componente quirúrgico 11 se encuentra bajo el control de un componente de traslación de haz 16 el cual esté a su vez bajo el control de un procesador 17 que tiene software 18 residente ahi . El software 18 comprende medios para efectuar cálculos sobre datos recibidos de los componentes de rastreo 12, 13. El rastreador de movimientos lentos 13 comprende un sistema de video 19 que comprende un medio de iluminación 20 adaptado para dirigir un haz óptico seguro para el ojo 21 hacia el ojo 90 (bloque 112) . El sistema de video 19 comprende además un detector 22 para detectar un haz óptico reflejado 23 a partir del ojo 90 (bloque 103) , características de rastreo como por ejemplo características esclerales tales como vasos sanguíneos, forma del limbo y elipticidad, características del iris, y marcas de ojo artificiales. Datos provenientes del detector 22 son dirigidos hacia el procesador 17 (bloque 104), a partir del cual se efectúan varias mediciones de al menos un parámetro geométrico del ojo 90 a una frecuencia predeterminada (bloque 105), en una modalidad preferentemente inferior a 250 Hz. A partir de estas mediciones, se calcula un cambio en el al menos un parámetro geométrico (bloque 106), incluyendo una traslación y un cambio ciclo torsional. El parámetro geométrico (véase Figura 3) puede comprender (bloque 107), por ejemplo, al menos uno de los siguientes: un diámetro 92 de una pupila 93 (bloque 108), una posición de pupila (centroide) 94 con relación al limbo 95 (bloque 109) , y una posición del iris 96 en las coordenadas x,y 97 (bloque 110) y como ángulo de ciclo-torsión 98 (bloque 111) . Si el diámetro de la pupila 92 cambia, ya sea el motor de acercamiento 24 (bloque 112) se ajuste (bloque 113) o bien el nivel de iluminación ambiente del cuarto es ajustado para mantener un diámetro de pupila sustancialmente constante 92 (bloque 114). Preferentemente, esta medición es actualizada a una velocidad de aproximadamente 10 veces la velocidad de cambio del diámetro de la pupila 92. Si la posición de la pupila 94 cambia con relación al limbo 95, se calcula un desplazamiento x,y desde el limbo 95, y los centroides de la pupila 93 y limbo 95 son rastreados a lo largo de sus ubicaciones relativas (bloque 115) . Preferentemente, esta medición es actualizada a una velocidad aproximadamente 10 veces la velocidad de cambio del diámetro de pupila 92. El desplazamiento de centroide de pupila o "corrimiento de pupila" depende del estado del iris y puede ser mayor o menor de paciente a paciente y puede incrementarse o reducirse ligeramente durante una interrogación quirúrgica. Este .desplazamiento puede no ser notado por el rastreador de limite iris/pupila rápido y puede requerir de ser agregado vectorial ente a cada posición de disparo con los espejos de explorador excimero de tal manera que los disparos lleguen a las ubicaciones deseadas en la cornea independientemente del corrimiento de centroide de pupila. Una forma preferida de tomar en cuenta el corrimiento de centro de pupila debido a los cambios de tamaño de pupila es caracterizar la posición de centro de pupila con relación al centro del limbo en la visita preoperatoria utilizando las imágenes de video de la pupila bajo diferentes condiciones de iluminación. Una ecuación para determinar los corrimientos de centro de pupila con relación a cambios de tamaños de la pupila puede desarrollarse a partir de dicha evaluación preoperatoria. Se considera que durante la intervención quirúrgica, si el rastreador de video observó cambios de tamaño de pupila, estará presente el mismo desplazamiento de corrimiento. Esto significa que un desplazamiento igual y opuesto en la ubicación de donde los exploradores excimeros colocarán estos disparos debe aplicarse para "anular" el efecto que el corrimiento de pupila podria tener sobre la posición rastreada de alta velocidad que está solamente cerrada alrededor de un centro de pupila en tiempo real y no tomará en cuenta los cambios de posición relativa del centro de pupila con relación al limbo o a la córnea. Si la posición del iris en coordenadas x,y 97 cambia con relación al centro de láser excimero por ejemplo debido a corrimientos de cabeza normal, movimiento de mentón, u otros movimientos que causan el desplazamiento de todo el ojo, el ojo será rastreado utilizando el rastreador LADAR de bucle cerrada de 4 puntos de IR de alta velocidad, que utilizan los espejos de galvonómetro de rastreo para ajustar constantemente la posición del ojo rastreado con el objeto de mantener una imagen estabilizada en el espacio. Si la posición de rotación 98 del iris 96 cambia, la nueva posición se utiliza para calcular y efectuar una rotación del patrón quirúrgico generado por los espejos de exploración de excimero para compensar la ciclo-torsión (bloque 117) . Se puede efectuar un video rastreo utilizando reconocimiento de características de iris, detección de vaso sanguíneos esclerales 96 o en características marcadas en el ojo 90. Preferentemente, esta medición es actualizada a una velocidad 10 veces mayor que la velocidad de cambios de la rotación ocular. Cambios oculares observados en las imágenes de video que causan que las ubicaciones en la córnea del patrón de ablación de láser deseado sean desplazados con relación a la ubicación de las posiciones de exploración de láser excimero están compensados mediante el ajuste dinámico de la dirección de los disparos de haz láser a través de los espejos de exploración de láser excimero con base en el cambio calculado. Una persona con conocimientos en la materia observará que otras modalidades y usos pueden contemplarse dentro del marco de la presente invención. Por ejemplo, el sistema y método de monitoreo de rastreador de ojo puede utilizarse en entornos otros que sitios quirúrgicos, incluyendo sitios tales como sitios para aplicaciones de pruebas psicológicas y fisiológicas . En la descripción antes mencionada, algunos términos han sido utilizados para brevedad, claridad y comprensión, pero ninguna limitación innecesaria está implicada a través de ellos más allá de los requisitos de la técnica anterior, puesto que tales palabras se utilizan para propósitos de descripción y se contemplan en su sentido amplio. Además, las modalidades del aparato ilustrado y descrito aqui son modalidades de ejemplo, y el alcance de la invención no se limita a los detalles exactos de construcción. Habiendo descrito la presente invención, la construcción, operación y uso de una modalidad preferida de la misma, y los resultados provechosamente nuevos y útiles obtenidos, las nuevas construcciones útiles, y los equivalentes mecánicos razonables de los mismos evidentes a las personas con conocimientos en la materia se presentan en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (43)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un método para rastrear cambios oculares durante un procedimiento quirúrgico, el método comprende los pasos de: dirigir un haz óptico seguro para el ojo hacia un ojo, el ojo está sustancialmente no tratado para lograr dilatación y parálisis; detectar un haz óptico reflejado a partir del ojo; efectuar varias mediciones con base en datos contenidos en el haz óptico reflejado de al menos un parámetro geométrico del ojo a una frecuencia predeterminada; y calcular a partir de las mediciones un cambio en el al menos un parámetro geométrico.
  2. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el parámetro geométrico comprende al menos un diámetro de pupila, una posición de pupila con relación a un limbo del ojo, y una posición de iris.
  3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el haz óptico comprende un láser de clase 1.
  4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el paso de detección comprende la realización de un monitoreo por video.
  5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde el paso de monitoreo por video se efectúa a una velocidad de detección inferior a los 250 Hz .
  6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el paso de cálculo comprende la determinación de al menos una ciclo-torsión y una traslación de un componente de ojo.
  7. 7. Un método para efectuar un procedimiento correctivo en un ojo, dicho método comprende los pasos de: dirigir varios disparos de haz láser de ablación en una córnea de un ojo en un patrón predeterminado, el ojo está sustancialmente no tratado para lograr dilatación y parálisis; rastrear los cambios oculares mediante los pasos de: dirigir un haz óptico seguro para el ojo hacia un ojo; detectar un haz óptico reflejado desde el ojo; efectuar varias mediciones con base en datos contenidos en el haz óptico reflejado de al menos un parámetro geométrico del ojo a una frecuencia predeterminada; y calcular a partir de las mediciones un cambio en el al menos un parámetro geométrico; y compensar cambios oculares mediante el ajuste dinámico del direccionamiento de los disparos de haz láser con base en el cambio calculado.
  8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el paso de detección comprende la realización de un monitoreo por video.
  9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el paso de monitoreo por video se efectúa a una velocidad inferior a 250 Hz .
  10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el paso de cálculo comprende la determinación de al menos uno de los siguientes: una ciclo-torsión y una traslación de un componente de ojo.
  11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el al menos un parámetro geométrico comprende una rotación de un iris del ojo.
  12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 11, en donde el paso de ajuste comprende la rotación del patrón predeterminado para compensar la rotación del iris .
  13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el al menos un patrón geométrico comprende una posición de una pupila del ojo con relación a un iris del ojo.
  14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, en donde el paso de ajuste comprende la traslación del patrón predeterminado para compensar la posición de la pupila.
  15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 7, que comprende además el paso de rastrear movimientos de ojo sacádicos utilizando un limite entre la pupila y el iris del ojo.
  16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde el al menos un parámetro geométrico comprende el diámetro de la pupila del ojo.
  17. 17. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde el paso de ajuste comprende el suministro *de entrada para el rastreo de movimiento sacádico del ojo.
  18. 18. El método de conformidad con la reivindicación 16, que comprende además el paso de ajustar un nivel de iluminación que rodea el ojo para mantener un diámetro de pupila sustancialmente constante.
  19. 19. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde el al menos un parámetro geométrico comprende una posición de un limbo del ojo.
  20. 20. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde el paso de ajuste comprende el suministro de entrada para el rastreo de movimiento sacádico del ojo.
  21. 21. Un sistema para rastrear cambios oculares durante un procedimiento quirúrgico, dicho sistema comprende: medio para dirigir un haz óptico seguro para el ojo hacia un ojo, el ojo está sustancialmente no tratado para lograr dilación y parálisis; un detector de video para recopilar datos de haz óptico reflejado a partir del ojo a una frecuencia previa terminada; y un medio de software que puede instalarse en un procesador para calcular a partir de los datos recopilados un cambio en al menos un parámetro geométrico del ojo.
  22. 22. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, en donde el parámetro geométrico comprende al menos un diámetro de pupila, una posición de pupila con relación a un limbo del ojo, y una posición de iris.
  23. 23. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, en donde el haz óptico comprende un láser de clase 1.
  24. 24. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, en donde el detector comprende un monitor de video.
  25. 25. El sistema de conformidad con la reivindicación 24, en donde el monitor de video es adaptado para recopilar datos a una velocidad de detección inferior a 250 Hz.
  26. 26. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, en donde el medio de software es adaptado para determinar al menos uno de una ciclo-torsión y una traslación de un componente de ojo.
  27. 27. El sistema para efectuar un procedimiento correctivo en un ojo, dicho sistema comprende: un medio para dirigir varios disparos de haz láser de ablación en la córnea de un ojo en un patrón predeterminado, el ojo está sustancialmente no tratado para lograr dilatación de parálisis; medios para rastrear cambios oculares, dichos medios comprenden : medio para dirigir un haz óptico seguro para el ojo hacia un ojo; un detector de video para recopilar datos a partir de un haz óptico reflejado del ojo a una frecuencia predeterminada; un medio de software que puede instalarse en un procesador para calcular a partir de los datos recopilados un cambio en al menos un parámetro geométrico del ojo; y un medio para compensar los cambios oculares mediante el ajuste dinámico del direccionamiento de disparo de haz láser con base en el cambio calculado.
  28. 28. El sistema de conformidad con la reivindicación 27, en donde el detector comprende un monitor de video.
  29. 29. El sistema de conformidad con la reivindicación 27, en donde el monitor de video está adaptado para recopilar datos a una velocidad de detección inferior a 250 Hz.
  30. 30. El sistema de conformidad con la reivindicación 27, en donde el medio de software está adaptado para determinar al menos uno de los siguientes: ciclo-torsión y traslación de un componente de ojo.
  31. 31. El sistema de conformidad con la reivindicación 27, en donde al menos un parámetro geométrico comprende la rotación de un iris del ojo.
  32. 32. El sistema de conformidad con la reivindicación 31, en donde el medio de ajuste comprende un medio para asegurar girar el patrón predeterminado para compensar la rotación del iris.
  33. 33. El sistema de conformidad con la reivindicación 27, en donde el al menos un parámetro geométrico comprende una posición de una pupila del ojo con relación al iris del ojo.
  34. 34. El sistema de conformidad con la reivindicación 33, en donde el medio de ajuste comprende un medio para trasladar el patrón predeterminado para compensar la posición de la pupila.
  35. 35. El sistema de conformidad con la reivindicación 27, que comprende además un medio para rastrear un movimiento de ojo sacádico utilizando un limite entre la pupila y el iris del ojo.
  36. 36. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, en donde el al menos un parámetro geométrico comprende el diámetro de la pupila del ojo.
  37. 37. El sistema de conformidad con la reivindicación 36, en donde el medio de ajuste comprende un medio para proporcionar entrada para el rastreo del movimiento sacádico del ojo.
  38. 38. El sistema de conformidad con la reivindicación 36, que comprende además un medio para ajustar el nivel de iluminación que rodea el ojo con el objeto de mantener un diámetro de pupila sustancialmente constante.
  39. 39. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, en donde el al menos un parámetro geométrico comprende una posición de un limbo del ojo.
  40. 40. El sistema de conformidad con la reivindicación 39, en donde el medio de ajuste comprende un medio para proporcionar entrada para el rastreo de movimientos sacádico de ojo.
  41. 41. Un método para rastrear cambios oculares durante una intervención quirúrgica, el método comprende los pasos de: dirigir un haz óptico seguro para el ojo hacia el ojo, el ojo está sustancialmente no tratado para lograr dilatación y parálisis; detectar un haz óptico reflejado por el ojo; efectuar varias mediciones con base en los datos contenidos en el haz óptico reflejado de al menos un parámetro geométrico del ojo a una frecuencia predeterminada; calcular a partir de las mediciones un cambio en el al menos un parámetro geométrico; rastrear movimientos sacádicos de ojo; utilizar el cambio calculado en el al menos un parámetro geométrico como entrada para ajustar el rastreo del movimiento sacádico del ojo.
  42. 42. • Un sistema para rastrear cambios oculares durante un procedimiento quirúrgico, dicho sistema comprende: un medio para dirigir un haz óptico seguro para el ojo hacia el ojo, el ojo esta sustancialmente no tratado para lograr dilatación y parálisis; un detector de video para recopilar datos de haz óptico reflejado a partir del ojo a una frecuencia predeterminada; un rastreador de movimiento sacádico de ojo; y un medio de software que puede instalarse en un procesador para calcular a partir de los datos recopilados un cambio en el al menos un parámetro geométrico del ojo y utilizar el cambio calculado en al menos un parámetro geométrico del ojo como entrada para ajustar el rastreador de movimiento sacádico de ojo.
  43. 43. El sistema de conformidad con la reivindicación 42, en donde el rastreador de movimiento sacádico de ojo es un rastreador de movimiento de ojo basado en láser.
MXPA/A/2006/007167A 2003-12-23 2006-06-22 Sistema hibrido de rastreo de ojo y metodos asociados MXPA06007167A (es)

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