TW200938179A - Virtual microscope system for monitoring the progress of corneal ablative surgery and associated methods - Google Patents

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200938179 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本案請求美國臨時專利申請案第60/015 853號，申請曰 5 2007年12月21日之優先權。 月 大致上本發明係關於手術方法，特別係關於用於監剩 角膜燒钮手術過程之系統及方法。 C先前技術3 發明背景 10 LASIK (雷射原位角膜磨削術）手術之施行典型伴隨有 切割角膜之薄皮瓣，然後升高薄皮瓣且順著一樞接部回指 來暴露出下方的角膜基質。使用燒蝕雷射來執行屈光手術 及置換皮瓣。 曾經使用數種方法來避免或檢測置換後於基質頂上的 15 角膜皮瓣中有任何「皺紋」或條紋。例如角膜可於切削前 加記號，因此該等記號可用來再度校準皮瓣。另一種方法 採用操作（直觀式)顯微鏡及漫射寬頻白光源來檢測條紋。另 外，屈光手術醫師可使用專用裝置例如手持式隙燈來投射 可見光寬頻白光細線至角膜上來掃描表面像差或邊緣。 20 但眼睛使用此種照明來檢測皮瓣位置、碎屑、及水合 對病人可能造成不適，使用隙燈來檢測皮瓣置換及一般眼 球情況可能有損工作流程。進一步，但白光並未能對眼球 各部分用於視覺化提供最佳加強。為了於其它波長觀看， 可使用有標準視訊監視器之外部攝影機系統’但為了去除 200938179 10 15 20 直觀式顯微鏡所需之高照明，必須使用較大孔徑，要求於 病人安全性與醫師的視力間作折衷。 、 【有^明内努】 發明概要 本發明係針對一種於角膜手術期間用於視覺化一病人 眼球之系統及方法。該系統包含—處理器及於該處理器作 信，通訊之-第_及第二攝影機。該第一及該第二攝影機 係定位用於聚聽定⑽受手術之眼球㈣上。/ 上-第-及一第二顯示器及其光學元件係與該處理器作 L號通Λ ’且定則於分別通過立麵微鏡之—第—及— 第目鏡觀看。该顯微鏡係與角膜之手術視野有關。 軟體係'駐於處理器上，該處理器包含碼節段 來自該第一及該篦-锯岁地 丧收 且用歸機之一第一及一第二角膜影像， 且用於處理所接收之第—及第二顯示用影像。 理後tr::節段用於透過該顯示器光學元件傳輪經處 像至該第—及第二顯示器。然後至少 =手術期間且較佳也於手術前及手術後由 = _微鏡觀看第―及第二顯示器。 由 法包==針::種=角膜手術過程之方法。該方 膜，且將該角膜於:第於進行手術之角 由—立體顯微鏡H 第—顯心上立體成像。經 顯示器。 目鏡可觀看該第-及第二 本發明之特微包括作為操作組織及操作方法連同其額 ❹ ❹ 4 200938179 外目的及優點由後文結合附圖之說明將更為彰顯。須明白 瞭解附圖僅供舉例說明之用而非意圖作為本發明之限制定 義本發明所達成之此等及其它目的及所提供之優點由後 文說明結合附圖研讀將更為彰顯。 5 Ο 10 15 ❹ 20 圖式簡單說明 第1圖為本發明之眼球成像與顯示系統之示意圖。 第2圖為攝影機成像眼球之示意圖。 第3圖為顯示總成之側面透視圖。 第4圖為觀看與顯示總成之側面透視圖。 第5圖為顯示元件之頂視平面圖。 第6圖為結合於LASIK裝置之本發明之眼球成像與顯 示系統之示意圖。 第7圖為本發明之眼球成像與顯示方法之具體實施例 之流程圖。 較佳實施例之詳細說明 現在將參考第丨_7圖提供本發明之較佳實施例之說明。 第1圖之系統示意圖顯示由手術醫師用於監視角膜手 術過程之本發明之n1G之具體實關的各個元件。系 統ίο包含-第—u及—第二12高解像度彩色攝影機（第2 圖）’該攝影機於特定實施例中於角度分離13為可調整，且 可聚焦於眼球部分14例如角膜15。系統10可應用之手術程 序實例為LASIK手術，但非意圖為限制性，也可應用於瞳 孔计量術，此處可監測與記錄曈孔動力學及其它眼球測量 5 200938179 值諸如角膜雙折射率，且可應用於其它眼科手術，此處手 術顯微鏡為有用。用於此類型手術，系統10可用於成像角 膜15、角膜之皮瓣切開、下方基質、邊緣、及期望成像的 任何其它眼球部分且可提供深度感。 攝影機11、12可對低光度、寬頻、或速度最佳化。較 佳該速度係足以不會顯示成像上有任何顯著延遲。波帶較 佳須涵蓋_驗加強影狀波長，且敏歧須允許病人 獲得舒適的光度。 10 15 攝影機11、12係與有成像處理軟體以駐在其上之處理 器16作信號通訊。攝影機n、12之位置及聚焦用於接收由 眼球14反射的_18，由㈣切2()人射於眼㈣之輕射 19。照明光源2〇於較佳實施财包含多個波絲圍之光 源，但非限制性，其使用將說明於下文。 干入肢W伐叹|目於攝影機u、u之影像， 2處理該雜驗經Φ域齡錢21_影像，立體顯微 =典型為手術系統中之—個元件且係制為此種手術之 ::醫師所熟悉。軟體17也包含重叠額外資料於輸出顯示 之碼節段，包括但非限於顯微鏡資訊(變焦倍數、標度 率統計等)及手術系統資訊(手術完成百分比、雷射功 须由+ )。將此等資料結合於顯示器可免除手術醫師 =等人::注意力而移至外部顯示器上，以及若有所 未來::::以及任何處理後之影像一 ^ 處理後之影像經由 顯示光學元件24傳輸至_第一22及 20 200938179 一第一23顯示器用於分別經由顯微鏡2i之—第一25及一第 一26目鏡觀看（第3-5圖）。顯示器22、23也包含顯微顯示器 用來允許類似顯微鏡21之形狀因數之一種形狀因數。顯示 器22、23較佳具有夠高解像度讓手術醫師不會看到其上的 5個別像素。較佳顯示器22、23具有可調整之強度及對比度。 顯示光學元件24對各目鏡25、26提供具有可調整的像差及 焦點之眼球14之類似顯微鏡視圖。 系統10額外包含變焦光學元件27，其包含例如真正變 焦、步進變焦、或有掣子之真正變焦，但非限制性。由於 10 光學元件之效能關鍵係在於攝影機U、12之像素大小而非 視網膜解像度，故系統設計更有彈性且若有所需可使用更 大孔徑。較佳光學元件須於期望之波帶表現。 系統10進一步包含光譜濾鏡28，光譜濾鏡可更換或 可切換，且可手動切換，置於濾波輪上或以電氣方式插入 5光予u。如此’攝影機u、12所接收之照明及影像可經 選擇來選擇性加強眼球14之期望部分，當使用直觀式顯微 鏡諸如業界已知之顯微鏡時無法達成此項特II舉例言 近，工外光可用來加強瞳孔，或紫外光可用來成像角膜 表面角膜表面對可見光為透明，但對紫外光為不透明。 非可見光於顯不器上將呈現黑白。於角膜燒姓手術期間， 近紅外光將允許改良角膜之視覺化， 改良病人舒適性，原 因在於此波長範圍並非病人目測可見。進-步，處理器16 可處理影像來加強皮瓣及皮瓣邊緣讓基質變成視覺化。於 切開皮瓣之前’光譜濾鏡28可協助校準病人。此外’低光 7 200938179 度可用於直觀所需，原因在於攝影機及處理器可用來調整 增盈而未造成病人眼球充斥著不適的照明程度。 於—具體實施例中但非限制性，手術監視系統可結 合於用來執行角膜燒蝕之LASIK裝置（第ό圖）。LASIK裝置 5 之其中兩個面相包括用於影像30之光學徑路及用於追蹤器 31之光學程路’各自透過分束器32、33接收資料。此處顯 示兩個照明光源導引朝向眼球14，亦即紅外光照明器20a及 可見光照明器20b。變焦鏡頭27包含連續變焦鏡頭及步進式 變焦鏡頭，可含括光學濾鏡28。攝影機11、12包含高解像 10 度2Kx2K攝影機。雙訊框獲取器及視訊處理器16顯示影像 至兩個高解像度(2Κχ2Κ)顯示器22、23上。 一種用於監測角膜手術或其它眼球手術之方法100 (第 7圖）包含下列步驟：定位病人準備接受手術（方塊1〇1)且以 期望之波長範圍照明病人眼球（方塊1〇2)。若有所需，由眼 15 球14反射之光可經過光譜濾波28(方塊103)。然後角膜15或 其它眼球部分可立體成像至第一及第二顯示器22、23上（方 塊104) ’若有所需可變焦至期望的放大倍數（方塊105)。顯 示器22、23之像差及/或焦點若有所需也可經調整（方塊 106) 。於手術前、手術中及/或手術後（方塊1〇8)，手術醫師 20 可經由手術顯微鏡21之目鏡25、26觀看顯示器22、23(方塊 107) 。 於後文說明中，為求簡明、清晰與容易瞭解使用若干 術語，但非必要加諸限制超越先前技術之要求，原因在於 此等字眼僅供舉例說明之用而非意圖作廣義解譯。此外， 200938179 此處舉例說明之系統及方法之實施例係供舉例說明 本發明之範圍並非囿限於所揭示之確切細節。 已經說明本發明、其較佳實施例之喊、操作及用途， 優異地藉此所得之新穎有用的結果，其新颖有用之組成及 5其合理之機械相當例為熟請技藝人士顯然易知係陳述於隨 附之申請專利範圍。 【圖式簡單镜•明】 ❹

第1圖為本發明之眼球成像與顯示系統之示意圖。 第2圖為攝影機成像眼球之示意圖。 0 第3圖為顯示總成之側面透視圖。 第4圖為觀看與顯示總成之侧面透視圖。 第5圖為顯示元件之頂視平面圖。 第6圖為結合於LASIK裝置之本發明之眼球成像與顯 示系統之示意圖。 5 第7圖為本發明之眼球成像與顯示方法之具體實施例 之流程圖。 【主要元件符號説明】 W…系統，手術監測系統 17…影像處理軟體、處理軟體 U、12…攝影機、高解像度彩 18··.反射輻射 色攝影機 13…角度分離 14…眼球平面、眼球 15…角膜 16…處理器 19.. .輻射 20.. .照明光源 20a...紅外光照明器 20b...可見光照明器 21.. .立體顯微鏡 200938179 22、23...顯示器 24.. .顯示光學元件 25、26…目鏡 27.. .變焦光學元件或步進式變 焦光學元件 28.. .可切換式光譜濾鏡、光譜 遽鏡 30.. .影像 31.. .追蹤器 32、33...分束器 100.. .方法 101-108...處理方塊

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Claims (1)

1. 200938179 七 5 ❹ 10 15 2. 20 、申請專利範圍： 一種用於監視角膜手術過程之系統，包含： 一處理器； 一第一攝影機及一第二攝影機，與該處理器作信號 通訊且定位用來聚焦於定位用於進行手術之眼球角膜 上； 一第一及一第二顯示器及其光學元件，與該處理器 作信號通訊且定位用來經由一立體顯微鏡之一第一目 鏡及一第二目鏡進行各別觀看，該顯微鏡係與該角膜之 手術視野相關；及 駐在該處理器之軟體包含用於下列目的之碼節段： 接收得自該第一攝影機及該第二攝影機之角膜之 一第一影像及一第二影像； 處理所接收之第一影像及第二影像供顯示用；及 透過該顯示器光學元件傳輸處理後之第一影像及 第二影像分別至該第一顯示器及第二顯示器用於由手 術醫師至少於手術期間經由該顯微鏡觀看。 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一攝影機及該 第二攝影機各自包含一彩色攝影機，以及進一步包含可 導引朝向該角膜且包含選用來加強該眼球之部分影像 之波長之照明光源。 如申請專利範圍第2項之系統，進一步包含可設置於該 攝影機前方用來傳輸自該眼球所反射之具有期望之頻 率範圍之照明光之一光譜濾鏡。 11 3. 200938179 4. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該照明光源包含近 紅外光源及紫外光源中之至少一者。 5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該顯示器光學元件 包含用於變焦該顯示器之裝置。 5 6.如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一及第二攝影 機及該第一及第二顯示器各自具有至少與人視網膜之 解像度相等大小之解像度。 7. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該顯示器光學元件 包含用於調整第一顯示器及第二顯示器各自之像差及 10 焦點中之至少一者之裝置。 8. —種用於監測一角膜手術過程之方法，包含下列步驟： 照明包含定位用於進行手術之一角膜之一眼球； 將該角膜立體成像至一第一顯示器及一第二顯示 器上；及 15 經由一立體顯微鏡之一第一目鏡及一第二目鏡分 別觀看該第一顯示器及該第二顯示器。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中： 該成像步驟係使用一第一彩色攝影機及一第二彩 色攝影機施行；以及 20 該照明步驟包含一選用於加強該眼球之部分影像 之一波長照明該眼球。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，進一步包含自該眼球反 射一具有期望之頻率範圍的光譜濾光，該期望之頻率範 圍係該第一攝影機及第二攝影機之上游光頻率。 12 200938179 11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該選定之波長包含 近紅外光及紫外光中之至少一者。 12. 如申請專利範圍第8項之方法，進一步包含變焦該顯示 器至期望的放大倍數之步驟。 5 13.如申請專利範圍第8項之方法，進一步包含對該第一顯 示器及第二顯示器各自調整視差及焦點中之至少一者 之步驟。

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