TWI310308B - System and method for predictive ophthalmic correction - Google Patents

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