TW201002298A - Apparatus, method and control program for ophthalmological, in particular, refractive laser surgery - Google Patents

Description

201002298 六、發明說明： =發明係關於用於眼科（特別是 備。其進-步係關於用於此設備 :田射手*的- 生此控制程式之方法。 上制私式，且，係關於產 在此將屈光雷射手術理解 系統「眼睛」之成像性質。Ai/ 雷射輻射改變光學 」豕r生負。入射雷 用改變眼睛之一或多個組件=射與眼睛之相互作 性質主要由角膜確# ,,. 丨質。由於眼睛之成像 文財月犋確疋，故在許多 涉及對角膜之治療。在此治療中/屈先雷射眼睛手術 W ^ ^ ^ 、 刀口之特定施加及/或物 吳之特疋移除實現對角膜形狀之物 形」。 支口此亦使用術語「整 用於改變角膜之屈光性 LASIK f ^ js , ^ 、，角膜之整形之突出實例為 (由射原位角膜成型術 y. . 仕LASIK之狀況下，首弁 在角膜中切出在專家領域中一 先 片（川, 稱為瓣（flap)之小表層圓 片（SUperflclal wafer)。瓣在 1 邊 圓 鄰接角膜組織，使得容易將其指疊緣至之二:分 回。迄今在實踐中，特別將兩 '、且隨後再次摺疊 面為藉由全自動微角膜層狀法用於製造該瓣’-方 品“ 割儀之機械方法，且另-方 , ，、中猎由飛秒雷射輻射（亦即，脈衝 沾〇 脈衝雷射輪射），在角膜中製造平士日 的下表面切口，除了鉸接 — 主二 C域之外將此切口露出角瞑之 表面。在將所產生之瓣摺疊 ^ ^ ^ _ &來之後，根據預先定義之切 除輪廓貫現自因此暴露之基皙 队λ 質（str〇ma )之物質移除（切 除）。切除輪廓指定在角膜之 月膜之哪一位ϊ要移除多少組織。切 201002298 除輪廓經計I以使得在士刀 眼睛為最佳的形狀且眼睛之先前=膜具有對於所治療之 可能地校正。適♦方 月子之光學成像缺陷被儘 算的專家領域。胃'已長期地可用於用於切除輪廓之計 奈幻之準分子:二:二範®中之輻射波長(大致m 何最：==:::rr除輪廓，算可如 射通常為脈衝輻射。因此有根：=除。所使：之雷射輻 序列的問題，該•射r i曰及時間計算雷射脈衝 艰^田射脈衝序列與角膜 作用而實現對角膜之所需整形。 j疋基質）相互 在先前技術中，用於在待治療之眼 使得在空間及時間上遠点 雷射束以 件本身為已知的。：射:射脈衝序列的射束導引構 向方向（x_y方向）上丄二:束導引構件可包含用以在橫 器），以及用於在所需高度位置（z =亦稱為掃描 聚焦光學器件。偏轉單元可包；：焦雷射束的 匕3 (例如）一或多個 測定地控制之偏轉鏡。 夕個A電机 本發明並不限於以技術，其亦可應用於眼睛之並 =料科手術之狀況中，例如纟概（雷射屈光角膜^ 二LASEK、EPI_LASIK之狀況中’或在 況中，其中僅在角膜中製造切σ。此外，本心 藉由雷射手術治療角膜；將本發明應用於 、體 之治療亦為可想像的。 」水日日體 201002298 藉由程式控制的電腦，根據切除輪冑（或更—般而+ 根據治療輪廓）控制所提及之射束導引構件。若治療心 切除性手術治,療，則治療輪廓亦可（例如）為指定將在哪 個位置製造切口 ’且製造多深的切口的切口輪廓。 曰治療輪廓需要雷射點之序列空間地相關之參考點。已 θ出（尤…、LASIK切除相關聯）將瞳孔之中點用作切除 =廓之參考點。瞳孔為由虹膜光闌所開放之開〇，且經由 瞳孔輕射傳遞至眼睛中且至視網膜上；瞳孔具有相對清晰 輪廓’且因此適於藉由相機照相且藉由影像處理程式評 估。在先前技術中適當相機技術及處理程式為可用的。 然而，人眼並不是固定物件，而是連續執行移動之物 件。存在各種類型之眼睛移動，#中的一些是在不同時標 上執行。唯一重要的是判定眼睛從不靜止。此甚至當眼睛 嘗試將視界固定在一特殊指定物件上時仍適用；即使在那 時，也會發生不可避免之固定移動。由於瞳孔在或大或小 之程度上參與所提及之眼睛移動，故可經由用相機觀測或 監視瞳孔來追蹤眼睛之移動。對應的眼睛追蹤裝置（眼睛 追蹤器）藉由拍攝瞳孔（包括周圍虹膜）之影像序列及隨 後藉由軟體評估影像序列而追蹤眼睛之移動。在影像評估 之彦：中，尤其判定的是曈孔中心之瞬時位置。由於切除 中心（切除輪廓之中心）總是重新對準於因此判定之瞳孔 中心上，故能可靠地將所需之雷射脈衝空間序列導引至待 治療之眼睛區域之正確位置上。 然而，將瞳孔中心用作切除輪廓之參考點是與一個系 201002298 統：點相關聯，此係由於其未考慮眼睛之位於瞳孔之前方 ::房之深度，且亦未考慮角膜之厚度。眼睛移動一般為 疋移動，旋轉點位於玻璃體内。由於與瞳孔中心與旋轉 點之間的距離相比，角膜點與旋轉點之距離為較大，若眼 睛移動-特定角，Μ瞳孔中心在瞳孔平面中位移第一值， …於角膜之表面上之點在角膜平面中位移大於第—值的 第一值因此，在存在眼睛移動之情況下，在瞳孔中心上 對準切除輪廓會引起不準確性。 、因此可考慮取代瞳孔中心而使用一在角膜上與瞳孔中 八有固疋工間關係之專利特定（patent_speeific )點作為 切除輪廓之參考點。特別地，在此狀況下可考慮瞳孔軸穿 過角膜表面的點。瞳孔軸延伸過瞳孔中心且延伸過角膜之 表面。在角膜治療之狀況中，使用一位於角膜上之點作為 治療輪廓之參考點’使得可避免所提及之若改為將位於距 角膜-距離之點（諸如，曈孔中心）用作參考點而遭遇的 系統誤差。 為了自瞳孔中心幾何地計算位於角膜上之處理中心， 存在對關於眼睛之旋轉半徑及該兩個中心之間的徑向距離 的資訊的需要。後者主要經由眼睛之前房之深度來判定； 此徑向距離之小部分進一步由角臈之厚度判定。 本發明基於以下知識：前房之深度（包括角膜之厚度) 可在人與人之間在一定程度上變化，A了改良手術結果： 目的，對於各個病人個別地在計量上明確地確定病人之前 房之深度（假使需要的話’包括角膜之厚度），且在自瞳： 201002298 中心之位置計算角膜處理中 ^ m, 一 叶号慮此所量測值為有利 的。舉例而吕，在病人之測試群之狀況下，可確 深度（包括角膜之厚产）在,>丨$ M 刖房之 K厚度）在測试群内在大致2. 毫米之間變化。鑒於此確定之 明、. 不：-J樣為：假設一用於前房之深度（包括角膜之 的標準值（例如，3 5毫米）對於 、- 實際情形可能並非非常適4日，病人之狀況下的 非非“田的，且因此若使用此摔準佶而 自瞳孔中心計算處理中心， t丰值而 直南要假没相當大的誤差。 揭；·、-2之目標在於對於眼科（特別是屈光）雷射手術 禮定一參：：以對於一指定治療輪廓在治療期間在眼睛上 果。U之方法’此方法使得㈣達成改良之手術結 .射發明’為了此目的提供用於眼科（特別是屈光) ®射手術的設備，其包含 雷射束源， 射束導引構件，其用於在待治療之眼睛上對由雷射束 源發射之雷射束進行位置及時間控制導引， 二目機’其用於拍攝眼睛之虹膜及瞳孔之影像， 程式控制電腦，：連招：$兮} B 4也 ^ 八運接至β亥相機，該程式控制電腦 Γ!Γ治療輪廊來控制該射束導引構件，該電腦經設 而確定睛之治療期間基於由該相機供應之影像資料 /又目月之角膜上之一指定點之位置，且相斟於γ & 炙^口此確疋之位置而對準該治療輪廓。 根據本發明，在壯壯 在此狀况下該权備配備有一量測裝置， 7 201002298 其用於里測待治療之眼睛之深度尺寸，此深度尺寸代表前 房之深度及（假使需要的話）角膜之厚度，該電腦被供

應有該量測裝詈；^ |日，丨a M 之里/則貝料’且經設立以考慮到所量測之 深度尺寸來確定該指定角膜點之位置。 本發明因此教示，對於各個病人個別地量測前房之深 度及（假使需要的話）角膜之厚度’ i雷射處理對準於已 考慮到之此等所量測值而確定的角膜點上。較佳地，參考 點位於角膜之前側。量測可緊接在手術開始之前執行。 一 知'時間以來，已存在用於生物組織之非接觸量測之 同調光學干涉量測方法（諸如，光學同調斷層攝影術（OCT) 或同調範圍反射量測術（0LCR:光學低同調反射量測 術）*)此等量測方法以寬帶輻射（例如，、超 連續雷射）操作’且允許以高解析度（直i丄微米及更精 細之範圍）量測生物結構。 在較佳發展中，本發明教示將此同調光學干涉量測裝 置整合至雷射手術設備中，該量測裝置特別地A 〇LCR量 1裝置此里測裝置之南量測準確性允許精確地解析及記 :=同病人之間的前房深度及角膜厚度之變化。特別地， 里測裝置至雷射手術設備中之整合使得：由量測裝置發射 之量測，束被與用於、冶療之雷射射束同軸地導引至眼睛 上使传病人僅需要被定位一次，且若需要可在手術期間 重複該量測。 ,、。不僅前房之深度，而且整個眼睛之直徑在人與人之間 亦可不同。不同眼睛直徑在眼睛之旋轉移動之狀況下引起 201002298 對應不同旋轉半徑。H而 ^ t 口而’在較佳實施例之狀況下，預作 女排藉此〇又立電腦以確定指定角膜點之位置，同時亦考 慮到眼睛之病人特宕砧、+ Λ 疋的在手術前確定之旋轉半徑。與使 用經指定為標準之族艟尘a α 疋轉丰化相比，考慮個別地量測之旋轉 半徑允許實現了的進—步改良。 如已提及的’可將瞳孔軸穿過角膜之表面之點用作— 指定角膜點。或者，可蚀田& #上 了使用處於相對於此穿過點之固定相 對位置的角膜點。 、特別地在LASIK介人之狀況下（其中首先將瓣指疊起 來以便隨後執行切路> —-. 丁刀除）不存在於切除期間在給定點之後直 接掃過角膜之表面的可能性。因而，用於切除中心之參考 點僅可用間接方法許置+ 凌彳算出。關於此之可能性可在於在雷射 治療期間根據相機之影像資料連續地確定曈孔中心之” 位移尺寸’該當前位移尺寸指示了瞳孔中心㈣於給= :位置之當前位置。可特定地以位移向量之形式判定瞳孔 位移尺寸’位移向量表示瞳孔中心相對於參考位置 ^位移的方向及範圍。在雷射介入之過程中實現之眼睛移 動可接者分別由與曈孔中心之此參考位置有關的位移向量 表示。 使用所量測之深度尺寸，可接著（例如）再次以位移 向里之形式計算指定角膜點的對應於瞳孔中心之位移尺寸 的位移尺寸…指定角膜點之因此計算之位移尺寸及此 點之已知參考位置來計算指定角膜 ^ ^ ^ 1L 田則位置。在此狀 ’下權定角膜點之參考位置為當曈孔中心處於其 201002298 ，考位置+時指^膜點所採取之 手術開始時將瞳孔轴穿過肖膜之表。舉例而言，可在 相關聯位置確定一次， 面之位置及瞳孔中心之 1儲存為用於 + 心之參考位置。 、曰疋角膜點及瞳孔中 本發明進-步提供用於眼科（ 的設備的控制程式，該設傷包含：雷射1幻雷射手術 療之眼睛上對由雷射束 Λ、，用於在待治 制導引的射束導引構件之雷射束進行位置及時間控 像的相機，及連接至該相機且執行 =目里孔之影 療輪：來…射束導引構件的電腦。該控 一 叶，以使得該電腦在該眼暗 Λ '，工〇又 /口療，月間基於由該相播徂庵 之影像資料而確定該眼睛 ^目機供應 + ^ 月联上之一指定點之位置，且 相對於該角膜點之該因此確 置而對準該治 該控制程式在此狀況下考廣 芩愿到待治療之眼睛之所量測之深 度尺寸而確定指定角膜 月犋點之位置，此深度尺寸代表前房之 深度及（假使需要的話）角膜之厚&。 礼制程式可儲存於（例如）機器可讀攜帶型資料媒 體中或儲存於可由電腦存取之記憶體晶片中。 此外，本發明係關於用於產生用於眼科（特別是屈光） 雷射手術的設備的程式控制電腦之控制程式的方法，該設 備經設iL，以根據由所需治療輪廓而判定且相對於待治療 之眼目月之指定位置而對準之空間及時間序列而將雷射輻射 導向至眼睛上或眼睛中。根據本發明，在此方法之狀況下， 預作準備’藉此在手術之前將待治療之眼睛之深度尺寸量 201002298 測至少一:欠’此深度尺寸代表前房之深度及（假使需要的 話）角膜之戸命 、丨叹從&要的 考慮到所-予又’且產生該控制程式以使得在手術期間其 " 罝測之深度尺寸而確定眼睛之指定值。 々先則結合根據本發明之雷射手術設備所作出之揭示内 谷及解釋之較佳例示性實施例相應地適用於該控制程式及 該方法。 在下文中參考隨附圖式進一步解釋本發明，其中·· 圖1展不用於眼睛之屈光雷射手術之設備之例示性實 施例的示意性方塊圖， 、 圖2展示眼睛之前部區域的剖面圖，及 ^圖3展不處於相對於圖2旋轉之眼睛位置中的眼睛之 前部區域的剖面圖。 在圖1巾，在參考10處示意性地指示待使用屈光雷射 手術/口療之眼睛。眼睛i 〇之角膜及瞳孔之邊緣分別在U 及14處展示。 一根據圖1之田射手術設備以本身已知之方式展示固定 光源（例如’ led或雷射）18，其發射（弱）固定射束18. 且為了固定眼睛之位置之目的將病人之視界導引於該處。 雷射手術設備進一步包含治療雷射20，治療雷射20發 射，、里由透鏡22導向至掃描鏡24、24·上且經由偏轉鏡26導 引至眼睛10上的治療輻射20,。對於LASIK治療，雷射20 可為（例如）準分子雷射，其輻射波長為193奈米。應理 解，為了其他治療目的’在需要時亦可使用其他治療波長。 耘式控制電腦C根據先前計算之治療輪廓控制雷射2〇及掃

II 201002298 描鏡24、24,。假設在下文中 LASIK治療.因而 9 表現之手術設備執行 雷上：假設切除輪廓為治療輪廊。 、術5又備另外包含用於追蹤眼睛移動 睛追蹤器）。眼睛追縱器包含相機3〇移動“置（眼 相機30在箭頭32 A由偏轉鏡28藉由 及虹膜之影像)。接Λ?攝眼睛之影像（具體地曈孔 顯示）中坪估所拍锯 —别述之影像處理單元（未 武將視界固定至固定光181上，但病人通二= 眼睛移動。電腦C在掃描鏡24、24 b免該專 到之眼睛移動，以便因此相對於角考慮到所制 ^保持切除輪廓儘可能恆定地對準。 〃考 另外’用於OLCR r *庳A i 置34萼人5 (先予低同凋反射量測術）之量測裝

”整合至雷射手術設備中，此裝置以本身已 括經由偏轉鐘49道. 式I 偏轉r 42 °目艮目月10上的量測射束的源。經由 路徑上，量測壯罢， 射里測輻射的路徑相同的 箭頭=置34接收自眼…射之㈣。此由雙 量^始時’仍在切開瓣且將其指w來之前， 二丄1測眼睛之前房之深度（包括角膜之厚幻。 〒見與：結合參看圖2。此處，眼睛之前房由44表示，46表 工膜，且48表不眼睛1() 二 之厚度之總尺寸由d表示。 體1房之深度及角膜 中另外展示的為瞳孔軸5Q，其將瞳孔中點？接 。穿過點D’在穿過點〇處瞳孔軸5〇穿過角膜^之前 12 201002298 表面。 眼睛之旋轉引起瞳孔軸50之位移，且亦因而引起瞳孔 中心P及穿過點D之位移。此情形在圖3中表現。此處， 新瞳孔軸由50,表示。為了比較，展示根據圖2之狀態之曈 孔軸5〇。a及b表示瞳孔中心P及穿過點D分別相對於根 據圖2之狀&已位移的距離。可見，在眼睛移動之狀況下， 穿過點D與瞳孔中心p相比位移了顯著更大之程度，位移 Η 尺寸a、b之間的差異是取決於前房44之深度及角膜12之 旱度（亦即，總體而言，視深度尺寸d而定）。 雷射手術設備之電腦c並非將切除輪廓對準於瞳孔中心p 上’而是對準於作為切除中心之穿過點D上。為此目的， 八在手術之開始前確定（例如）瞳孔中心p之位置及穿過 』D之位置一次’且將因此確定之值記錄（儲存）為參考 m在雷射治療期間’電腦C基於相機3〇之影像資料連 續地確，瞳孔中心P之各別當前位置且計算位移向量， 1；位移向置指示在所储存之參考位置與當前狀態之間瞳孔中 心的位移之程度及範圍。自瞳孔中心p之因此確定之位 移向置，電腦C可基於所量測之深度尺寸d及眼睛1 0之旋 轉半彳二（同樣计量地獲得此旋轉半徑或將其指定為一標準） 而叶算穿過點D之位移向量。此計算可能係（例如）在已 知之幾何截線定理之幫助下藉由簡單數學進行。根據穿過 : 之口此獲得之位移向量及此點之所儲存之參考位置， ^ 可接著什异穿過點D之當前位置。非常顯而易見， 此等計算之計算量為相對較小的。 13

Claims (1)

1. 201002298 七、申請專利範圍： 丄·-種用於眼科（㈣Μ 含 光）雷射手術的設備，其包 一雷射束源（2〇)， 射束導引構件（24、 像 相機（3 0 )，其 用於拍攝該眼睛之虹膜及瞳孔之一影 一私式控制電腦（， ；其連接至该相機，該程式控 電腦用於根據一治療鈐廒 僚輪廓來控制該射束導引構件，該電 經設立，以在該眼昧七v 士 月之>口療期間基於由該相機供應之該 像資料來確定該眼睛之角膜上之一指定點之位置，且相 於該角膜點之該因此確定之位置對準該治療輪廓， 其特徵為一量測裝置（34)，該量測裝置將其量測資 供應至該電腦，該量測裝置用於量測該待治療之眼睛之 沐度尺寸（d )，此深度尺寸代表前房之深度及（假使需要 的話）該角膜之厚度，該電腦經設立以考慮到該所量測之 深度尺寸而確定該指定角膜點之該位置。 2.如申請專利範圍第1項之設備， 其特徵在於該量測裝置（34 )為一同調光學干涉量測 裝置’特別地為一 〇LCR量測裝置。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之設備， 其特徵在於該電腦經設立，以亦考慮到該眼之一旋轉 14 201002298 半徑而確定該指定角膜點之該位置。 4. 如上述申請專利範圍任-項之設備， 其特徵在於該指定角 之砉rfi $南μ 膜點為目里孔軸（50 )穿過該角暝 之表面所處的點（D)， ^ 相對位置中的點。—為一處於相對於此穿過點之固定 5. 如上述申請專利範 腦靶圍任—項之設備，其特徵在於該電 腦（C)經設立，以從該 电 孔巾d f p > ( 30 )之該影像資料確定該瞳 扎τ % ( p)之一位移 至 移尺寸&9 、 a)’且取決於該因此確定之位 砂尺T及該所置測之深度 該位置。 寸（d )而確定該指定角膜點之 6· 一種用於一用於眼科（牿 a , 寺別疋屈光）雷射手術之設備 的“，，該設備包含：一雷射束源，用於在一 之眼睛上對由該雷射束源發 、 ' 〜、 制導引的射束導引構件，—用 ^门在 之一旦/你认上 ；拍攝该眼睛之虹膜及瞳孔 之一衫像的相機，及—連接至該 m ^ ,p ,. A機且執行該控制程式以 用於根據一治療輪廓來控制該 剎并H 7末導引構件的電腦，該控 权式！設計以使得該電腦在該眼睛之治 Igb Jy, 〇廢/月間基於由該 相枝ί、應之該影像資料而確定在 定點之位置，且相對於該角膜點之==膜上之-指 準該治療輪廊，其特徵在於該控制程式之位置而對 眼睛之-所量測之深度尺寸^該待治療之 m L, 疋邊才曰疋角膜點之該位 置，此淥度尺寸代表前房之深度及（假 膜之厚度。 吏而要的話）該角 人―種用於產生用於眼科（特別 疋屈先）雷射手術的一 15 201002298 設備的一程式控制電腦之一 立，以根據一由一所希=程式的方法，該設備經設 之眼睛之-指定位置而;::=定且相對於-待治療 旱之二間及時間序列，將雷射 射導向至該眼睛上或該眼睛巾，其特徵在於，在該 狀況下，纟手術之前量測該待治療之眼睛之—深度尺寸至 少一次，此深度尺寸代表前房之深度及（假使需要的話） 角膜之厚度，且產生該控制程式以使得在該手術期間其考 慮到該所量測之深度尺寸而確定該眼睛之該指定位置。/、 八、圖式： (如次頁） 16