TWI310308B - System and method for predictive ophthalmic correction - Google Patents
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Description
1310308 玫、發明說明: [發明所屬之技術領域] 本發明大致上關於指示眼科缺陷修正之科技及商業之解 決方法。特別的是,本發明揭露之系統及方法提供視力偏 差者對於治療性眼科修正具有預先性之結果。如本發明之 系統及方法,其設計目的係提供一種經由視力修正處理所 造成較高之病患視力品質。 [先前技術] 大夕數的人具有之視力缺陷通常稱之為近視眼(近視)及遠 視眼(遠視)’有時具有一種習稱散光的附帶缺陷。近視眼及 遠視眼係一種稱作散焦之低度光學像差之結果。單純散光 見象也疋一種低度像差之問題。簡單來講,一完全近視眼 將使得所有平行光進入視網膜前面之一焦點;一完全遠視 眼將使得所有平行光進入視網膜後面之一焦點;及一單純 散光眼在某段分離距離位置上,將一些光線聚焦在一條水 平線以及將一些光線聚焦在一垂直線。 長久以來,開業醫師嘗試利用眼鏡、隱形眼鏡及其他裝 置及/或程序’精確量測這些缺陷並將其修正。普遍的治療 %序繼續發展’致使一種雷射光束(典型為一種具有193 nm 之準雷射分子)燒蝕外露眼角膜表面的容積部份,藉此修正 眼角膜形狀’使其能重新聚焦入射之光線。光折射角膜切 開術(PRK)、雷射原位角膜移植術(LASIK),以及雷射皮上 角膜移植術(LASEK)係光燒蝕折射外科手術的範例,用以 修正上述缺陷。 84408 -6- l3l〇3〇8 我們現在也精確使用先進科技’諸如一種波前感測器, 來量測所謂高階的光學像差。這些高階像差是來自眼晴整 個光學系統内之缺陷(不僅只是一殘缺眼角膜表面)以及藉降 低尖銳及/或對比之靈敏度,產生閃耀、不良的低光線視力 及其他方面,以致助長不良的視力品質。不意外的是,裝 置製造商及開業醫師已對儀器設備及治療程序擔負起責 住,預備嘗試修正視力達到20/8(稱為超視力)的理論限制, ,者實際上藉消除、減少、平衡或其他導引其注意高階缺 陷的方式’以達成最佳化之視力品質。 對於各種習知及至今仍然未發現之理由’專屬光燒蝕折 射外科手術之未來結果將變得難於捉摸。研究人員為對於 修正視力缺陷之力學得到較佳之瞭解,將集中精神在眼睛 之構U及生理學,以及複雜微妙的模型。有興趣的讀者可 將注意集中於外科參考雙月刊第16期4〇7_413頁(2〇〇〇年7月/ 8月),由Cynthia Roberts博士所提出文章"眼角膜不是一片 塑膠膜"之内容說明。在文章中,R〇berts假設,例如,由 LASIK角膜切除術所造成之眼睛構造及生理機能效應。已 經提出申請之PCT申請案WO 00/45759,討論所使用之光燒 蝕雷射系統及眼晴傷癒反應之間的互動情形以及推論出土 χΙ已圍内之修正因數.(虛擬因數)必須插入zernike係數及 Zermke多項式之和中,以便計算出眼睛之痊癒反應。已經 提出之美國專利申請案US 2002/0007176A1根據來自病患眼 睛之平面波及量測波前之間的光程差距,討論一種以修正 多項式為形式之徑向相依之燒蝕效率。在許多例子中,外 84408 1310308 科醫生將藉其個人計算圖表,修正製造商之處理數據圖 表’其個人的计算圖表提供有力的轉換修正。然而,這類 個人修正大致上依據病患及療程中相當小部份之範例,因 此一般適用性及取佳狀態可能無法達成。所有這些努力顯 示出製造商及開業醫師嘗試修正及定製燒蝕演算規則或計 异圖表,以便更精確預測及達成所須之折射結果。然而, 很明顯地,代表完美視力、超視力、正視眼,或最佳視力 品質,不論何種名稱之迷惑’仍將有其短缺的部份。例 如,感應球形像差及其他高階像差係習知產生剩餘視力缺 陷及次優化視力品質之一般後LASIK效應。然而,這些處 理感應像差之產生及消除,繼續挑戰著製造商及開業醫師 彼此。 繁於先前之發展,發明者已認知硬體、軟體及方法之需 求將有助於治療性眼科程序之最佳化結果,特別地,光燒 蚀折射之視力修正將導致最佳化視力品質及較佳之病患滿 意度。 [發明内容] 此即時發明所指示之裝置及方法能提供治療性眼科修正 尤結果’特別是光燒蝕折射外科程序之結果,以及支持— 種預先性結果之交易模式。回顧現今許多臨床研究,指出 /又有單一或單純之因素組合顯示能解釋計算或所須光燒钮 折射結果及實際結果間之差異,也無法指出其結果之預先 性。換句話說’處理今天近視眼病患之外科程序/技術或燒 蝕凟算規則,如果用以處理明天相同之近视眼病患時,將 84408 1310308 不保*登產生相同之社果。炊JT . j U &而,我們得到-個有趣的觀 <丁、’在光燒料射外科程序中各方面之—致性及標準化係 優於治療(修正)結果。因此,本發明實施例包含使用最佳化 (例如’在統計學上或其他方面)、歷史性、結果決定資料, 以產生開業醫師之-種最佳預先性指令(例如,㈣區域大 小、角膜切除深度,等等)或開業醫師之用法(例如,驅動治 療性雷射之燒银演算規則),以便能最佳化'给定視力缺陷 >、U 4圖示目的’假設超過i咖個近視眼修正程 序I過程’-外科㈣輸人所有想要改變程序結果之所有 參數成為-電腦統計分析之程式。這些參數可能包括,例 如’病患數據圖表資訊(例如’折射率、個人傳記、文化背 景,等等)、開業醫卸技術(計算圖表、歷史性結果資料,等 等)、設備規格(例*,雷射製作、模型及操作轉、軟體版 本、診斷解釋原則,等等)、診斷程序(例如,像差測量法、 以基礎之局㈣、超音波、〇TC,等等)、周圍環境 條件(例如,溫度、濕度、時間等),及其他未表列及受限制 因數。電腦程式能分析這些歷史性輸人資料,以便決定統 汁上有效參數及其達成圓滿治療結果之關係。對於今天這 個/、有一已知近視眼缺陷之病患#1〇〇1而言,該外科醫師利 用)工或自動方式將新式、具預期性相關參數輸入電腦。 其/入’廷個電腦能分析此資訊當作所必須存取之最佳化歷 史$資訊,以及產生一種結果預先性指令,諸如驅動治療 =田射系統之定製雷射燒蝕射擊數據圖表演算規則,也就 是預測所量測缺陷修正的最佳化結果。 84408 1310308 如本發明這個圖示說明’本發明的實施例指示一種能提 供治療性眼科修正之預先性結果之系统,其包括—個接收 及發送站,用於接收複數個關於至少―個病患及/或開業醫 師及/或診斷裝置及/或治療裝置及/或環境條件之預期治療 結果影響資訊,以及用於發送該複數個資訊至—個計算 站。這個計算站能接收複數個資訊、儲存複數個歷史性、 治療結果資訊,這些資訊係源自關於至少一個病患及/或開 業醫師及/或診斷裝置A/或治隸置及/或職條件之歷史 性、預期治療結果影#資訊之最佳分析,以及提供開業醫 師能在-種改良式治療眼科修正時得到最佳預先性的指令 輸出:在本發明内容中’接收及發送站可為一電腦站,用 ,連接各種珍斷裳置(例如,波前感測器、局部解剖圖,等 等)/σ療系統(準分子雷射)、操作室”氣象站”及/或提供開 師輸入相關資料之裝置。在如本發明這個及其他實施 :中,、-些或所有該新式結果影響資#能自冑由各種儀器 莆接收以及發送至計算裝置,或由開業醫師、助理人員 或病患透過鍵盤或其他習知裝置,以人工方式輸入。 、在本發明各種内容中,該計算站可能是區域、網際辦公 至 < 部份,或者其可能是網路上的遠端伺服器。計算站 :來往之發送忐藉由任何波導基礎或無線裝置,或者藉由 "CD或碟片之可攜式媒體來輔助。一種有利的常駐媒體 將穩固網際網路的傳輸。 實行歷史性治療結果最佳化分析之軟體及資料結構及產 Θ提供最佳預先性指令之分析能具備各種形式。非限制 84408 1310308 :二:統計分析(例如多重線性回歸)、多維 細咨 貪科庫了由,例如,個別開業醫 師#科、;FDA臨床資料、聯與M _ # # & # ϋ S第—者即時更新資料、製造 組成。電腦站'網路词服器、診斷裝置、治 :裝=其本身介面硬趙與軟雜本質上不構成本發明部 伤,因為其均是可單獨取得的組件。 =本發明實施例㈣一種内藏可傳送裝置中的可執 提供治療性眼科修正之預先性;^裝置’此裝置能用以 =實施例中’本發明指的是一種包 ==診斷及/或處理系統,以及-個具有類示器及選 擇裝置的圖形使用者介面_),據此有助於選擇接收資 訊’用於資料結構提供具最佳化歷史資訊之分析,藉以產 生一影響視力修正程序之結果預先性指令。 :本發明另一實施例’揭露一種在治療眼科修正時提供 預先性結果之方法。今女,土 4 κ ’、 卷心士 3万法包括下列步驟;接收複數個治 資’、:=響”新”資訊’其中包括病患至少有眼科缺陷的 貪訊’ k供此新資訊至一個内含資料結構的計算裝置,其 中進-步具有決定眼科缺陷之最佳化、歷史性 社要 之資訊;及透過該計算裝置,根據與該歷史性㈣資:相 關疋新治療性結果影響資訊之分析,產生一種決定眼科缺 陷修正處理之最佳預先性指令。此實施例揭露—種基 費或交易基礎提供預先性結果之方法。 、 在所有揭示實施例中,較佳之診斷站包括―種波前感測 84408 •11- 1310308 w ywaveTM波前感測裝置(美國紐約州洛徹斯特城
Bausch & L〇mb&司);較佳之治療站包括一種193⑽,飛 點式準分子雷射系、统,諸如Techn〇las 2i7zTM準分子雷射系 統與ZylinkTM軟體(美國紐約州洛徹斯特城以㈣以[。⑽公 司較佳之㈣程序係LASIK;以及該最佳預先性指令係 -種用於驅動雷射修正之定製燒㈣算規則;然而,本發 明不限於這些内容β 本發明這些及其他目的將由下列詳細說明而變得明白。 然而,必須瞭解,雖然指示本發明較佳實施例,詳細說明 及特定範例僅利用圖示方式給予,因為符合本發明精神及 範圍之各種變化及修正,將根據内文說明、圖式及申請專 利範圍之附加項’而能使習於此技者變得明白。 [實施方式] 圖1圖示一種在治療眼科修正時提供預先性結果之系統 100。這個結果較佳由專屬化LASIK處理產生以修正會導致 病患眼晴120視力缺陷之低階及高階像差,該結果例如由一 種分散式燒蝕之定製再處理產生。一接收及發送站1〇2係以 一個波前感測器形式表示。這個波前感測器1 〇2量測病患眼 睛120手術前之光學像差,較佳達到第五,在一些情形第七 階Zernike,或者與其同階。一示範性波前感測器本身在本 質上不是本發明之部份,該感測器係在頒與WiUiains等人之 第5,777,7 19號美國專利中揭露,其内容係在此以其完整性 依申請專利法律及規定所容許範圍内納入參考。病患眼睛 之明顯折射也可由2001年4月28號所提出第60/284,644號美 84408 •12- 1310308 國臨時專利申請案中揭露之波前感測器資科得到。明顯折 射資料及高階像差資料代表有關該病患預期治療結果的影 響資訊105。該箭頭104表示有關,例如,開業醫師、診斷 裝置、治療性裝置及/或環境條件之其他預期治療結果之影 響資料。例如’醫師可能希望輸入個人計算圖表資訊及過 去類似視力缺陷如現在量測之結果資料,以及關於波形感 測器及雷射(治療性裝置)之製作、模型及操作原理資訊,其 中這些裝置係用以修正病患視力缺陷、操作室周圍條件, 或者任何其他能預期改變定製光燒蝕外科手術結果之資 訊。如進一步範例,開業醫師可希望最佳化後外科手術球 •(、及其他型式)像差,以改良低光線視力品質及,因此, 將包括作為一個特定輸入參數之手術前球形像差。 所有廷些資訊105(1〇4)經人工或自動方式輸入至該接收及 ;U站1 02或由其接收,以及發送如在1们所示之"新"資 訊至一計算站110。傳輸1〇3能由習知裝置產生,這個裝置 包括但不Ρ&定該網際網路、電話資料傳輸、無線通信、透 過⑶磁碟’等等。因而,這個計算站110能位於地方 ,Ή在醫師的套房或者由遠端傳送。在任何情 :,此計算站能夠由其他箭頭106所指示來源接收來新的或 土史性的輸入,其將詳細說明如下。 這個計算站i 1〇較佳1 /、備—員工作能力。這些能力之一係 月匕接收如上述> 11 4ϊτ » ^2; λ 新預期療結果的影響資訊105。在第二 種能力中’這個計算站包 _ 個儲存媒體,例如磁碟空 間,以及一種適當資料 叫 、科、構’精此包含及能產生最佳化歷 84408 -13- 1310308 史性治療結果資訊112。此歷史性資訊源自有關病患、開業 醫師、診斷及治療裝置、環境條件等歷史性具預期治療沾 果影響資訊的最佳化分析。例如,開業醫師可在⑽以呈 序前實行卿。各個欲修正病患量測視力缺陷之程序包含 -種利用特別診斷裝置辅助所得之特別診斷量測,一種外 科醫師個人計算圖表所可能修正之燒蚀數據圖表驅動演算 規則之特定系、繞,以及一種用於皮片產生之特別角膜切除 程序(LASIk)。各個病患具有一個指示年紀、種族、性別等 之數據圖纟。周圍操作室條件提供—個各個程序實行之環 境。以及各個治療程序具有一種有意或預期受到一些或所 有前述變數,或是其他因數影響之結果(整個量測追蹤期間 <後操作結果)。藉由新輸入資料連同最佳化歷史資料之分 析,結果預先性治療關係能夠決定。當有關第讀次程序 之”新”資訊提供連同該儲存歷史性結果資訊112用於分析 時,該計算站U0能以其第三種工作能力操作,以便能輸出 (如114所示)一種利於病患眼科缺陷最佳化修正之最佳預先 性指令116至該開業醫師(或至雷射系統)118。此最佳預先性 才曰7較佳係一種能驅動光燒蝕設備及程序之定製演算法, 但也可包括有關程序,諸如LASIK皮片厚度及/或光學區域 尺寸之其他最佳化資訊。 如本發明產生預先性指令之機構能包括各種實施例。在 一個第一實施例中,例如,一個多重線性回歸能提供該歷 史性結果資料之統計分析,以及接著能連同新的輸入資料 使用。此實施例之基礎可參考圖5_9圖示如下。圖5表示來 84408 -14- 1310308 自一組臨床研究樣本之92個預先動手術眼睛之中高階像差 之分配(第3、第4及第5階Zernike)。如所示,第3階像差 (Z3xy)表示一般居民大多數預先動手術之波前像差,同時 (負)球形像差(Zwo)也很重要。我們習知的一般性LASIK處 理效應係高階像差之感應,特別是球形像差,其可在低光 線條件下計算出降低之視力品質。圖6表示手術前及在具有 Planoscan® (美國紐約州洛徹斯特城Bausch & Lomb公 司)LASIK處理有關46個眼睛在三個單月手術後區間,以及 具有Zyoptix® (美國紐約州洛徹斯特城Bausch & Lomb公 司)LASIK處理時有關46個眼睛所量測(RMS)的高階像差。 Planoscan指的是一般(分散式散光現象)LASIK處理演算法; Zyoptix指的是與設計用以修正量測手術前波前像差之 Zylink® (美國紐約州洛徹斯特城Bausch & L〇mb公司)軟體 平台相關之慣用LASIK處理演算法。除該球形像差項目 (Ζ4〇〇)已移除’以便表示僅由第3、第4及第5階Zernike項目 所作提供以外,圖7係一類似圖6之圖型。 分段式多重線性回歸的形成係使用手術前第3及第4階 Zernike係數以研究手術後球形像差及手術前量測之間的預 先性本質;特別的是’以預測有關Zyoptix及Plan〇scan處理 眼睛在二種不同瞳孔5.0 mm、6 〇 mm、7 〇 mm情形下三個 月的球形像差(Zwo)。對於Zy〇ptix處理的眼睛及5.〇 mm瞳孔 (η = 51)而言’該關係式 3個月Ζ400 =手術前Ζ4〇〇 * 〇 387686 +手術前ζ_ * 0.034882 + 0.023291給予一個^ =〇.75的相關係數。對於 84408 •15- 1310308
Zyoptix處理的眼睛及6.0mm瞳孔(n==46)而言,該關係式 3 個月 Z400 =手術前 z400 * 0.501336 + 手術前 Z2〇〇 * 0.052621 + 0.042704給予一個r =0.80的相關係數。對於 乙7(^1\處理的眼睛及7.〇1111]1曈孔(11=:23)而言,該關係式 3個月Z400 =手術前ζ4〇〇 * 〇·356462 +手術前* 0.070921 + 0.068812給予一個r =0.72的相關係數。如圖8所 示該6.0 mm瞳孔,使用此方程式,觀察及預測值之間有著 強烈的對應關係。對於Planoscan處理眼睛,5 〇 瞳孔,打 =52而言,該關係式 3個月Ζ400 =手術前Ζ4〇〇 * 〇.933579 +手術前* 0.023760 + 0.004549給予一個r =〇·84的相關係數。對於
Plan〇Scan處理的眼睛及6.〇mm瞳孔(n = 46)而言,該關係式 3個月Z400 =手術前Z4〇〇 * 〇 74515〇 +手術前* 0.037653 _ 0.020633給予一個Γ =〇 84的相關係數。對於 Plan〇scan處理的眼睛及7 〇 mm瞳孔(η = 2 -月一術前一638732 +手.前::式* 0.055682 - 0.069077給予一個1· =〇·81的相關係數。如圖9所 示該6.0 mm瞳孔資料,使用此方程式,該觀察及預測值之 間有著強烈的對應關係。如此,”新"資訊(手術後球形像幻 連同統計特”歷史性"資訊(瞳孔尺寸、手㈣球形像差、 散二、)刀#以產生—種最佳化病患三個月手術後球形像差 的預先性指令。 如另-實施例’―種多變數矩睁方式能用以提供最佳的 預先性指令。根據適合於惰性材料的薄透鏡公式,用於決 84408 -16- 1310308 定燒蝕數據圖表的現有程序會被各種缺點所限制。例如, 生物機能及痊癒反應不被考慮,以及簡單使公 式,基於僅有的折射功率變化,將能導引出細胞組織移除 的數據《表。再者,現行的線性方式$能調整外科醫師中 倘别的%序差異。總而言之,折射功率調整係透過個人化 计算圖表得之,而不需維生裝置產生像差修正時的調整。 如圖不,讓z向量代表一個將移除眼角膜表面的像差計輸 出之Zernike向量。 Z, Z2 Z3 Z = (n-l) Z„ 其中由像差計輸出的波前資料已由眼角膜折射率n修正。定 義M’為一臨床矩陣,此臨床矩陣具有的項目說明與各種 Zernike項目的相互關係,而此Zernike項目係由波前及非波 珂資訊,諸如局部解剖圖或手術前病患資料所影響。例 如,M’可能是一種對角矩陣 Λ ΓCn . C22 C33 其中該矩陣7L素Cij係由上述手術前及手術後球形像差量剛 4多重線性回歸所造成的項目。當各種Zemike項目間的相 84408 -17- 1310308 互關係典型透過臨床研究能進一步瞭解時,Μ'將會擴張成 為一個充滿η X m元素的矩陣。另一個矩陣,Μ",能由外科 醫師所供給的歷史性結果資訊產.生。在形式上,
Hu . Ηι„ ^ u" = h21 h22 . . h2„
Hmn 較佳地’ M"將隨著用於M,的^目同分析軟體發展,以便產生 一個回授路徑,期能定期更新M",以及反應外科手銜程 序。一個合成矩陣Z’ = Μ" χ Μ' X Z +(常數)代表產生一個最 佳化、預先性指令的資訊至該外科醫師,用於修正病患的 視力缺陷。在此實施例的廣泛内容中,M”可包括來自複數 個來源的貝訊,且藉此作為一個中央資料庫,以便提供預 先性指令至任何希望使用本發明實施内容的外科醫師。在 此h形’當新結果資訊變得可應用時,μ”將能更新。更新 資訊能透過各種包括購買或出租相關資訊的取得計畫從多 重來源得到。 在如本發明的不同實施例中,一個類神經網路資料結構 環境能發展以提供最佳預参性指令至外科醫師。類神經網 路,有時稱作類神經計算’係一種有關資訊處理的基本新 方法,以及係該連續可程式計算的最可行替代方式。類神 .經網路提供應用軟體不同的優點,即甚少或不需瞭解如何 發展-種演算法。㈣經_能在残確及模糊資料的位 置操作,且能訓練由歷史性資訊.產生可靠的預測。類神經 84408 -18- 1310308 網路能依據特定學w定律藉修正記憶資料適料外部輸 田/、補捉問題時,這將依序重新量度網路的形狀(連接 、、泉的數目)。通常對於任㈣題有許多解決答案,但類神經 網路万式的優點係源自網路的學習以期產生最佳的解決方 式及結果。如本發明實施例,改良折射外科手術結果的工 作可當作-組大型具變化的變換、診斷及歷史性資料分 析’以及給予所想要結果燒姓演算法的預估。因為提供決 算法的許多資料證實’難以藉由一般統計方法分 析及決定相關係數’類神經計算可證明是一種分析各種診鲁 斷資料及提供最佳化可預測結果的理想工具。這個類神經 =的功能可如圖u所示’其圖示一種包含資料庫训練的 簡單類神經计异模型2〇〇〇。這個輸入緩衝層2〇〇1將由—個 臨床醫師在考量(預期結果影響資訊)下感覺可施於程序的所 有相關資料以及來自其他來源的可得資訊組成。該隱藏層 2003將由第三者所屬的歷史性資訊(規定及關係)組成,此第 二者容許系統由現存資料及結果測試及學習。該輸出層 2〇〇5將由檔案及或資訊組成,藉此提供預先性的最佳指| · 給開業醫師。 類神經網路的唯一屬性在於其能夠透過現存的資料及習 知解決方式訓練’以更新隱藏層加權功能,以及改良未來 資訊的結果。習知結果的資料庫越大’產生最佳化結果的 網路變得越有效果。這個類神經計算模型較佳能夠在—個 以網路為基礎,分別如圖12及13所示的應用軟體模型 3 000、4000中實施。所有資訊3〇〇2、3〇〇4將一個計算網站 84408 -19- 1310308 3 006中接收,其中資料分析能夠完成且將預先性最佳指令 的輸出3008送回到開業醫師3010。輸入及輸出將透過一個 網路基礎應用軟體與圖13所示之計算架構4〇〇〇連接。該規 則箱4001指的是完成過程所需的電腦軟體及分析技術。該 儲存需求4〇〇3也能被定義。一旦系統被定義,其能夠輕易 支援一個任何尺寸的臨床庫。這是一個供網路基礎業務使 用的標準可比例變換的架構。 圖2圖示一種如前述實施例所說明結合本發明LASIK程序 的所有系統結構200。一種診斷站21 〇較佳結合一個像差 計’但可包括所示之診斷儀器設備212,例如,一個局部解 剖圖裝置、自動折射透鏡’及/或主觀折射裝置。代表有關 病患”新”資訊之診斷輸出215,被送至一個電腦220,此電 腦220包括結構性及功能性架構222,諸如一最佳化歷史性 結果資料庫、補捉/分析軟體、圖解式使用者介面(GUIs), 用於外科手術及定製透鏡應用軟體,以及其他方面(未表 示)。與該歷史性資訊相關的診斷資訊215分析係以一種最 佳預先性結果指令2 1 7的形式提供,以及與程序計畫軟體 230整合於219。一種非消耗或限制的修正程序232表包括近 視眼、近視散光、遠視眼、遠視散光、改裝(例如,分散燒 蝕前)、混合散光、PRK、LASIK,等等。此資訊接著隨著 物體移除數據圖表軟體240整合於239,該軟體240可計算諸 如光學區尺寸、交易區尺寸、定製接觸透鏡設計等因數 242。此資訊進一步能透過區域網路或網際網路存取,例如 252所示,與其他臨床及生物機能修正25〇整合於249。這個 84408 -20- 1310308 >貝訊進一步藉個人化外科手術計算圖表在2 5 9修正。所有這 些分析過的資訊接著在269使用,以產生一種最後移除數據 圖表演算法270,藉此傳送至279供驅動該治療性雷射29〇的 雷射驅動器軟體280使用。像這樣的系統例如實施在如旧仏 & Lomb公司的Zy0ptix^統’藉此結合ZyHnk®2 4〇版的演 算法套裝軟體。 本發明另一實施例表示一種在眼科治療修正,諸如光燒 蚀眼角膜整型時提供預先結果的系統3〇〇,其係如圖3方塊 圖所示。診斷站302係提供用於得到關於病患眼晴32〇眼科 條件的新量測值。這個診斷站3〇2較佳將由一個或多個診斷 裝置組成,此诊斷裝置包括例如有一個波前感測器、局部 解剖儀器設備、光學相干局部解剖(〇CT)系統、超音波裝 置、掃描雷射眼膜曲率計(SL〇),及/或其他習於此技者所 瞭解的單獨或組合使用裝置^該診斷站將能輸出一種為其 特別診斷能力所需的新資訊計量3〇5。一資料接收及傳輸站 3 10適合連接至診斷站3〇2,用於接收3〇4的新診斷輸入 305。該資料接收及傳輸站3〇8,除診斷站3〇2提供的資訊 外,如箭頭307所示,也適合選擇性接收不同、新預期治療 結果影響資訊306。此資訊可能包括病患數據圖表資料、開 業醫師資#、環境資料,|等,且能人工透過例如鍵盤或 CD輸入,或者以自動方式藉由感測器記錄所需資訊。這個 資料接收及傳輸站308進一步連接至一個計算站31〇,其在 形式及功能類似於上述與圖丨相關的計算站11〇。一個治療 站3 1 8較佳包含一個非點式準分子雷射系統,以及眼晴追蹤 84408 •21 - 1310308 器也可利用通信方式連接至資料接收及傳輸站3〇8以接收輸 出314,或者連接至計算站310以接收輸出322。不論站3〇8 或站310是否為最後輸出316來源,輸出將是一種最佳預先 性指令,其較佳以一種自訂光燒蝕演算法的形式,驅動治 療雷射系統,以便有助於病患視力缺陷的修正。如前述, 各站能夠在區域或遠端定位,藉此能適當收集資訊以及完 成由本發明所計畫的程序。 在變換實施中,本發明指是一種安裝在可傳輸裝置中的 可執行指令至開業醫師或開業醫師的控制裝置,使其能在 一個治療眼科修正時提供預先性的結果。這個指令能傳送 作為一個參數,例如,一個LASIK角膜切除深度,或是一 種光燒触外科手術光學區域尺寸的建議,以及能由開業醫 師實際執行。在一個相關内容中,這個指令能透過—個電 腦或可讀取媒體或裝置’諸如,但不限定的磁碟、CD或輔 助性資料流等,以及當接收例如一個治療雷射系統的燒蝕 拍攝數據圖表或燒蝕演算法的命令時執行。 在與圖10有關的另一實施例中’本發明指示的眼科診斷 及/或處理系統1000,内含診斷1003及/或處理1〇〇5組件,這 類組件進一步包括具有顯示器1002及選擇裝置1〇〇4的圖形 使用者介面1001 ’如此有助於選擇所接收的資訊,用於分 析最佳化、歷史性資訊的資料結構,藉此能在產生視力修 正程序時造成一個預先性結果的指令。在如本發明的系統 1000中,由顯示器1002上選單1〇〇7提供及選擇的一種方法 包含下列步驟:a)接收一組來自選單1007的選單記錄,各 84408 -22- !310308 個選單記錄代表-種預期、眼科、治療性結果影響的特 一 t»)接e自該選擇裝置所指#的選單記錄選擇信號, 藉此指示-個由該組選單記錄經選取的選單記錄;及C)經 響應該信號後,從事-個選擇選單記錄與該最佳化歷史資 訊之資料結構的分析,纟中該分析產生—個有關眼科治療 修正結果的最佳預先性指令。 圖4以流程圖方式說明大致上分別由圖丨、2、3及所示 系統⑽、200、3〇〇、_實行的過程彻。在方塊41〇,複 數個預期及已知治療性結果的影響新資訊係由各種來源 401、402、403收集。此新資訊包括病患眼科缺陷資訊及各 種其他關於病患、開業醫師、診斷及治療儀器設備以及例 如區域環境的資訊。在方塊42〇 ’儲存最佳化(在統計學上 或其他方面)、歷史性、治療結果資訊。這個關於病患視力 缺陷修正的新資訊連同該歷史性、最佳化治療結果資訊加 以分析。在方塊伽,-個最佳預先性指令416產生及傳送 至该治療裝置/操作者403。較佳地,這個最佳預先性資訊 指令係-最佳化、定製形式的光燒蚀演算法(但不需如此限 制),其係施以驅動雷射系統且提供所須病患視力的修正。 這個指令可藉由統計分析、多變數矩睁計算、類神經網路 處理,及/或其他f於此技者習知的方法來最佳化。 在本方法實施例内容中,一個最佳預先性指令係基於在 撕斤示的付費或交易基礎’由一第三者提供給開業醫師。 ,、里而5 ’世界上的每位醫神受限於屬其本身業務的歷史 性結果資料庫。值得論證的是,雖然這充份滿足—個 84408 •23- !31〇3〇8 问容量的業務,但對於外科醫師能存取最佳化、歷史性結 =資訊的龐大資料庫,作為提供視力修正處理的資源,相 2利。像這樣的資料庫例如可由-個第三者擁有,其能 夠使得資料庫資訊在一種付費或其他考量下,由開業醫師 利用。歷史性資料庫記錄可由其他第三者的資料庫擁有 者’在付費及其他考量情形下得到。這對於擴展及更新歷 史性結果資料庫相當有利。第三者資料擁有者能依據一個 給付報酬的基礎提供開業醫師一個最佳化、結果預先性指 令(例如,驅動光燒蝕雷射系統的燒蝕演算法),以反應開業 醫師請求像這種建立在病患眼科缺陷的指令,以及由開業 醫绅提供給第三者所有人其他相關的結果影響資訊。由開 業醫師供給的資料能以人工及/或自動方式取得,且將其傳 运至-個第三者’因而此第三者將連同其大型結果資料庫 (較佳具有數千個案例)來分析該資訊。這個第三者所有人將 接著傳送一個最佳化、結果預先性指令至開業醫師,如此 其將提供一個最佳化視力結果給病患。依據開業醫師的設 備,他/她可使用由第三者提供的最佳化指令來模擬其預期 處理,以便病患能事先瞭解病患手術後視力可能情形,或 在其他方面,諸如包括可實行眼科的外科手術。此模擬能 以各種組織、繪圖或其他視力形式來表示,這些形式係如 圖ίο所示,例如由GUI 1001或印表機丨丨丨丨,或是由具有可 變形鏡片或其他習知技藝的相位補償裝置之透鏡修正裝置 1113提供。 雖然各種有利實施例已被選擇用來描述本發明,但必須 84408 -24- 1310308 使習於此技者瞭解各種的變化及修正能得於其中,而不會 偏離本發明申請專利附加項所定義之範圍。 [圖式簡單說明] 圖1係一如本發明較佳實施例的系統方塊圖; 圖2係一如本發明另一較佳實施例的系統方塊圖; 圖3係一如本發明示範統的方塊圖; 圖4係一圖示如本發明實施例方法的方塊圖/流程圖; 圖5係一表示一組92個眼睛臨床研究在手術後的高階(第 3、第4及第5階Zernike)像差分配圖; 圖6係一表示LASIK感應高階像差的大小在一段時間 後的圖型; 圖7係一表示LASIK感應高階像差,但不具球形像差的 RMS大小’在一段時間後的圖型; 圖8係一表示如本發明實施例在LASIK後的球形像差預測 對觀察值的線性回歸分析圖; 圖9係一表示如本發明實施例在LASIK後的球形像差預測 對觀察值的線性回歸分析圖; 圖10係一圖示本發明硬體相關實施例的圖型; 圖11係一包含資料庫訓練的簡單類神經計算模型的概 固 · _ , 圖12係一表示網路基礎模型用於結果分析實施及燒蝕圖 案決定的圖型; 圖13係一如本發明實施例商業模型架構的方塊圖。 [圖式代表符號說明] 84408 -25- 1310308 100 、 200 、 300 、 1000 系統 102、308、310 接收及發送站 103 傳輸 104、106、122、219、箭頭 預期治療結果影響資訊 計算站 治療結果資訊 輸出 最佳預先性指令 雷射系統 病患眼睛 診斷站 診斷儀器設備 診斷輸出 最佳預先性結果指令 電腦 結構及功能性架構 程序計畫軟體 修正程序 實體移除數據圖表軟體 因數 生物機能修正 239 、 249 、 259 、 304 、 307 105 、 306 110 112 114 、 314 、 322 116 118 120 、 320 210 ' 302 212 215 217 220 222 230 232 240 242 250 252 區域網路 84408 - 26 - 1310308 260 個人化外科醫師計算圖表 270 最後移除數據圖表演算法 280 雷射驅動器軟體 290 治療雷射 305 新資訊計量 316 最終輸出 318 治療站 400 過程 401、 402 、 403 各種來源 410、 420 ' 430 方塊 416 最佳預先性指令 440 交易基礎 1001 圖形使用者介面 1002 顯示器 1004 選擇裝置 1005 處理組件 1007 選單 1111 印表機 1113 透鏡修正裝置 2000 類神經計算模型 2001 輸入緩衝層 2003 隱藏層 2005 輸出層 3000 ' 4000 網路基礎應用軟體模型 84408 -27- 1310308 3002 、 3004 資訊 3006 計算網站 3008 預先性最佳指令輸出 3010 開業醫師 4001 規則箱 4003 儲存需求 84408 -28·
Claims (1)
131 〇f(1??106931號專利申請案 請專利範圍替換本(98年2 拾、申請專 k —種在治療眼科修正時提供預先性結果的“,包含: 一接收及發送站,其用於接收— 鄉⑽一 又個預期、治療結果影 響的新貧訊計量,該資訊計量關於—病患、開業醫師、 診斷裝置、治療裝置及環境條件的至少其中之一,以及 用於發送該複數個新資訊至計算站, 其中該計算站的裝置,用於 a) 接收該新資訊計量, b) 儲存複數個最佳化歷史性治療結果資訊該資訊 係源自有關病患、開業醫師、診斷裝置、治療裝置及環 境條件之職治療結絲響的歷史性資訊,及 )提么、種具有預先性最佳指令的輸出,該指令源 自與該最佳化歷史資訊有關的新資訊分析,有助於一個 改良的治療眼科修正。 2·如申請專利範圍第1項的系統,其中該預先性最佳指令 係-說明在病患眼睛上配置雷射燒触拍攝圖案的演算 法0 3.如申請專利範圍第1項的系統,其中該預先性最佳指令 包3 -個適合開業醫師提供治療眼科修正的預先性結 果、眼科資訊計量。 4’如申叫專利乾圍第j項的系統其中該最佳化分析係一 統計分析。 5·如申請專利範圍第1項的系統,其中該最佳化分析係〆 種矩陣分析’其中包含一個向量z,代表新的對角資 84408-980217.DOC 1310308 訊;-臨床矩陣Μ’,代表複數個Zemike項目或其相等 事件的相互關係;另—矩陣M”,代表歷史性結果資 訊;及一合成矩陣Z,,代表預先性最佳指令。 6. 如申請專利範圍第5項的系統,進一步包含一種更新資 訊計量供給至該矩陣M”的迴授路徑。 7·如申請專利範圍第5項的系統,其中該M"的組成元素代 表來自複數個資源的資訊。 8. 如申請專利範圍第5項的系統,其中z的組成元素係 Zernike向量或是由一個波形感測裝置輸出的相等事件。 9. 如申請專利範圍第5項的系統,其中該計算站包含一個 使用類神經網路產生該預先性最佳指令的資料結構。 10. 如申1專利範圍第i項的系統’其中該預先性最佳指令 係-給定曈孔尺寸所使用的手術後球形像差值2着㈣。 11. 如申請專利範圍第H)項的系統,其中該手術後球形像差 值Z4〇〇P()st,特別是依據一個手術前球形像差值、 個手術鈉散焦值Z2〇OPre以及一個常數因數土c而定。 12. 如申請專利範圍第1項的系統,其中z柳。。二A*z4〇〇Pre + B*Z2〇OPre+ c,其中a,…系該給定瞳孔大小的(土)常數。 1 84408-980217.DOC 131〇3〇8 性治療結果資訊計量係源自預期治療結果影響、歷史資 訊計量的最佳化分析’其中該計算站適合於接收複數個 預期治療結果影響的新資訊,其中包括至少關於—個病 患眼科的缺陷資訊’其中該計算站進—步依據該資訊連 同歷史性結果資訊的分析,以適合方式提供—個預先性 結果的最佳指令。 16·如申請專利範圍第15項的系統,其中該資料結構包含一 個類神經網路。 如申叫專利範圍第丨5項的系統,其中該預先性最佳指令 係—說明在病患眼睛上配置雷射燒蝕拍攝圖案的演算 法。 •如申印專利範園第15項的系統,其中該預先性最佳指令 係—給定瞳孔大小的手術後球形像差值Z4()()P()St。 19. 如申請專利範圍第18項的系統,其中該手術後球形像差 值Z4QQP()st,特別是依據一個手術前球形像差值、 個手術如散焦值Z2〇〇pre以及一個常數因數士C而定。 20. 如申請專利範圍第_的系統,其中 + B*Z200Pre + c,其中A,B係該給定瞳孔大小的(士)常 數。 21. 如申請專利範圍第15項的系統,其中該最佳化分析係一 統計分析。 22. 如申請專利範圍第21項的系統,其中該最佳化分析係一 種矩陣分析,其中包含一個向量Z,其代表新的對角資 訊,臨床矩陣M',代表複數個Zernike項目或其相等 84408-980217.DOC 1310308 事件的相互關係;另一矩陣Μ”,代表歷史性結果資 訊;及一合成矩陣Ζ,,代表預先性最佳指令。 23’如巾4專利範圍第22項的系统進-步包含—種更新資 訊計量供給至該矩陣Μ,,的迴授路徑。 24. 如申請專利範圍第22項的系統,其中該μ"的組成元素代 表來自複數個資源的資訊。 25. 如申請專利範圍第22項的系統,其中ζ的組成元素係 Zermke向量或者是由一個波前感測裝置輸出的相等事 件。 26. —種在治療眼科修正時提供預先性結果的系統,包含: a) —診斷站’其能夠由病患獲取新的、眼科資訊計 量’該診斷站具有輸出該新資訊計量的能力; b) —資料接收及傳輸站,可協同與該診斷站接合, 且具有接收及進一步輸出該資訊計量的能力; c) 一計算站’其以通信方式與該資料接收及傳輸站 接合’該計算站包括一個内含最佳化歷史性治療結果資 訊的資料結構’以及能夠接收及發送資訊及分析與該最 佳化歷史治療結果資訊有關的各個新資訊計量,且進一 步產生一個預先性最佳指令;及 d) —治療性站,可協同與該計算站接合,且具有執 行該預先性最佳指令的能力。 27. 如申請專利範圍第26項的系統,其中該資料結構包含一 個類神經網路。 28. 如申請專利範圍第26項的系統,其中該預先性最佳指令 84408-980217.DOC -4- 1310308 係—說明病患眼睛上配置雷射燒蝕拍攝圖案的演算法。 29·如申請專利範圍第26項的系統,其中該預先性最佳指令 係一給定瞳孔大小的手術後球形像差值z秦“Μ。 3〇·如申請專利範圍第29項的系統,其,吵』丨、…谬芒 值Z4GQP<m ’特別是依據一個手術前球形像差值Z4GGPre、 個手術别散焦值Z2〇OPre以及一個常數因數土c而定。 31·如申請專利範圍第3〇項的系統,其中Z4〇〇p〇st =A*z_h + B*Z200Pre + c,其中A,B係該給定瞳孔大小的(土)常 數0 32. 如申請專利範圍第26項的系統,其中該最佳化分析係一 統計分析。 33. 如申請專利範圍第32項的系統其中該最佳化分析係一 種矩陣分析’其中包含一個向量Z,其代表新的相對角 資訊;一臨床矩陣M,,代表複數個Zernike項目或其相 等事件的相互關係;另一矩陣M",代表歷史性結果資 訊;及一合成矩陣Ζ·,代表預先性最佳指令。 34. 如申請專利範圍第33項的系統,進一步包含一種更新資 訊計量供給至該矩陣M"的迴授路徑。 3 5.如申清專利範圍第33項的系統,其中該M',的組成元素代 表來自複數個資源的資訊。 3 6.如申請專利範圍第33項的系統其中z的組成元素係 Zermke向量或者是由一個波前感測裝置輸出的相等事 件0 37. —種在治療眼科修正時提供預先性結果的方法,包含: 84408-980217.DOC 1310308 a)接收一個内含至少有關病患眼 結果影響、新資訊計量; 科缺陷資訊的治 療 —.^ ^ ^ 數個最佳化、歷史性治療結果資訊;及 C)透過該計鼻裝置以& a 直以產生一個有助於該眼科治療修 正得到最佳化結果的預先性最佳指令。 38.如申請專利範圍第37項的方 的預先性最佳指令以驅動— 統。 法’進一步包含利用該產生 個提供該眼科修正的治療系 其中該接收步驟包含以 其中該產生步驟包含一 39.如申請專利範圍第37項的方法 自動方式接收該新資訊計量。 40_如申請專利範圍第37項的方法 個統計分析。 41·如申請專利範園第37項的方法,其中該產生步驟包含由 -個向4Z ’其代表新的相對角資訊;-臨床矩陣M,, 代表複數個Zernike項目或其相等事件的相互關係;另一 、 、、'。果貝訊;計算一合成矩陣Z',其 代表該預先性最佳指令。 42· 一種在治療眼科修正時提供預先性結果的方法,包含: } ϋ㈣資訊計量’該新資訊計量關於-個病 患的眼科缺陷條件; )維持冑取佳化、歷史性眼科結果資訊的資料 庫’«科結果資訊係與該眼科缺陷條件有關;及 84408-980217.DOC 1310308 C)提供該治療眼科修正的預先性最佳指令其中該 預先性指令以一種交易基礎提供。 仏如:請專利範圍第42項的方法,其中該得到一種新資訊 计里的步驟包含接收來自一個波前感測器裝置的波前像 差資料。 44. 如申請專利範圍第42項的方法 — 化歷史性眼科結果資訊的資料庫的步驟包含利用該 艮科l正^ π更新資料庫及最佳化該歷m结果資訊來 更新該資料庫。 45. 如申請專利範圍第42項的方法,其中最佳化該歷史性結 果的資訊包含-個該歷史性結果資訊的統計分析。 认如申請專利範圍第45項的方法,其中最佳化該歷史性結 果資訊包含接合一個類神經網路,以分析 資訊及該可利用的^性結果資訊。 ^ 47.如申請專利範圍第42項的方法,其中該維持該最佳化、 歷史陡眼科結果#訊f料庫的步驟包含,獲取來自—個 付費第S者的新歷史性結果的資訊。 队如申請專利範圍第42項的方法,、其中該提供一種 :=:預純最佳指令步驟包含接收—㈣用或其他 A9;種IS:;或裝置可讀取媒體,儲存-種可執行指 該指科修正時提供一個預先性結果,其中 條件的新杳11最佳指令’其源自-個有關病患眼科 條件的新資訊計量以及 取住化歷史性治療結果資 84408-980217.DOC 1310308 sfl计夏的分析。 50.如申請專利範圍第49項 項的媒體,其中該可執行指令係一 種說明在病患眼睛上配置雷射燒飿拍攝圖案的演算法。 A如中請專利範圍第49項的媒體,其中該預先性最佳指令 包含由開業醫師提供該治療眼科修正時所適用的一種預 先性結果、眼科資訊計量。 52.種協同计异裝置在治療眼科修正時產生預先性最佳指 令的資料結構’該資料結構實行的—種方法包含下列步 驟: 接收一種新資訊計量’該新資訊計量關於病患的 眼科缺陷條件; b) 維持一個最佳化歷史性眼科結果資訊的資料庫, 該眼科結果資訊係與該眼科缺陷條件有關;及 c) 產生一個該治療性眼科修正的預先性最佳指令。 53·如申請專㈣圍第52項的諸結構,其中該預先性最佳 指令在一交易基礎上提供。 54. 如f請專利範圍第53項的資料結構,其中該提供一種交 易基礎的預先性最佳指令包含接收一費用或其他給予報 酬。 55. 如申請=利範圍第52項的資料結構,其中該得到一種新 資訊计里的步驟包含接收來自一個波前感測器裝置的波 前像差資料。 56. 如申請專利範圍第52項的資料結構,其中該維持一種最 佳化、歷史性眼科結果資訊的資料庫的步驟包含,利用 84408-980217.DOC 1310308 遠眼科修正貨訊更新 1貝抖庫及最佳化該歷史性結果資訊 來更新該資料庫。 5 專乾圍第56項的資料結構,其中最佳化該歷史 果的=貝訊包含—個該歷史性結果資訊的統計分析。 5中'^專利範圍第56項的資料結構,其中最佳化該歷史 性結果資訊包含技人 ^ #接合一個類神經網路以分析該歷史性結 果凝Λ及該可利用的歷史性結果資訊。 59如申°月專利範圍第52項的資料結構,其中該維持該最佳 化、歷史*[ 壬nB L 科結果資訊資料庫的步驟包含獲取來自一 個付费第=i 示一者的新歷史性結果的資訊。 84408-980217.DOC
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