WO2014137190A1 - 광학치료장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

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WO2014137190A1
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light
optical path
path changing
optical
unit
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PCT/KR2014/001902
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이희철
최종운
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(주)루트로닉
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Definitions

  • the present invention relates to an optical therapy apparatus and a control method thereof, and more particularly, to an optical therapy apparatus and a control method thereof that can proceed the treatment using a laser.
  • a product using a laser as a light source is generally widely used.
  • Lasers in various wavelength ranges including Nd: YAG laser, KTP laser, ER: YAG laser, CO2 laser, Ho: YAG laser, ruby laser, and alexandrite laser, are used for applications such as hair removal, skin care, ophthalmology, surgery, and internal medicine. And it is widely applied to the orthopedic surgical apparatus.
  • the optical therapy apparatus may irradiate light to various locations of the treatment site while changing the position where the laser is irradiated, thereby performing treatment such as cutting, coagulating, and suturing the treatment site.
  • the conventional optical therapy apparatus is configured to change a position where light is irradiated by arranging a plurality of galvano mirrors that reflect light on an optical path and moving the plurality of galvano mirrors.
  • the conventional optical therapy apparatus has a disadvantage in that the operation of combining the respective galvano mirrors is complicated when using the plurality of galvano mirrors, and when the error operation of the galvano mirrors occurs, it is far from the treatment site. There was a risk of damaging human tissues by irradiating light to the area.
  • the present invention is to provide an optical therapy device and a control method thereof that can easily change the irradiation position of the light, and to minimize the risk of damaging the human body even if the device is in error operation to solve the above problems.
  • the present invention includes a light source for generating light, an optical path changing device for forming a path through which the light generated by the light source proceeds, refracting the incident light to change the traveling direction of the light
  • An optical therapy apparatus may include an optical path unit, a driving unit for rotating the optical path changing element to change the position at which the light is irradiated, and a control unit controlling the driving unit so that light may be irradiated according to a predetermined pattern.
  • the driving unit may be configured to rotate the optical path changing element with the direction of rotation of the light incident on the optical path changing element as the rotation axis. In this case, it is possible to move the irradiation position of the light along the circumference having a predetermined radius when the optical path change element is rotated.
  • the optical path changing element may use a wedge prism, one surface of which forms an inclined surface.
  • the optical path part includes an optical expansion part that extends a cross section of the light generated by the light source, an optical path changing part that includes the optical path changing element and converts a traveling path of the light extended by the optical expansion part, and the optical path changing part. It may be configured to include a light collecting portion that is collected. Therefore, the light passing through the optical path changing device may be configured to travel in a direction inclined from the central axis where the optical extension part and the optical element of the light collecting part are disposed.
  • the optical expansion unit includes a plurality of optical elements, and at least one of the plurality of optical elements is formed to be movable to adjust a size of a cross section in which light is extended.
  • the light collecting unit may include a telecentric f-theta lens.
  • the optical path changing element may be configured using a wedge prism having one surface forming an inclined surface, and may be configured such that a weight compensation part is provided at one side of a thin section so as to minimize the occurrence of vibration due to weight bias during rotation.
  • the optical path changing element may be installed so as to be replaceable in response to the selected irradiation pattern.
  • the optical path changing unit may include a plurality of optical path changing elements, and the controller may be configured to control the plurality of optical path changing elements to rotate independently of each other.
  • the controller may be configured to control the plurality of optical path changing elements to rotate independently of each other.
  • at least one of the plurality of optical path changing elements may be configured to be selectively separated from the path through which the light travels.
  • the driving unit may be configured to control the rotational direction and the rotational speed of the optical path changing element. Furthermore, the driving unit may be configured to adjust the inclination angle of the optical path changing element.
  • the controller may be configured to control the driving unit to rotate the optical path changing element in consideration of the output of light generated from the light source and the pulse characteristic of the light.
  • an object of the present invention described above is to position the optical element constituting the optical path portion to correspond to the set light irradiation pattern, to generate light from the light source and to rotate the optical path changing element provided in the optical path portion It can also be achieved by a control method of the optical therapy device comprising the step of irradiating light according to the set irradiation pattern.
  • the optical path changing element may be controlled to rotate the optical path changing element with the rotation direction of the incident light as the rotation axis.
  • the optical path part includes an optical expansion part that extends a cross section of the light generated by the light source, an optical path changing part that includes the optical path changing element and converts a traveling path of the light extended by the optical expansion part, and the optical path changing part.
  • the light path changing element includes a wedge prism, and the light passing through the light path changing element is the center of the light extension part and the optical element of the light collecting part. It may be a structure that proceeds in an inclined direction from the axis.
  • the controller may control a rotation direction or a rotation speed of the optical path changing device in consideration of the output of light generated from the light source and the pulse characteristics of the light.
  • a first irradiation step of irradiating light in a circular pattern at a first focal length while rotating the optical path changing element at an angle of 360 degrees or more, and rotating the optical path changing element at an angle of 180 degrees or less may be configured to include a second irradiation step of irradiating light in an arc-shaped pattern at a second focal length.
  • the optical therapy apparatus may include a plurality of optical path changing elements, and the irradiating the light may include a three-dimensional irradiation step of irradiating light while rotating the respective optical path changing elements individually. .
  • This stereoscopic irradiation step can be controlled to irradiate light at least two or more different focal lengths.
  • the optical therapy apparatus and its control method according to the present invention are easy to control because the irradiation position of the light is changed by rotating the optical path changing element, and even when an error occurs, the light is irradiated to the treatment area or the area adjacent to the treatment area. Therefore, there is an advantage that can minimize the risk of tissue damage.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an ophthalmic optical therapy device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view schematically showing the structure of the optical path part of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a traveling direction of light according to a rotational position of the optical path changing device of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a view illustrating an irradiation pattern of light according to rotation of an optical path changing device
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation contents of the optical path changing element of FIG. 2;
  • Figure 6 shows the treatment site during cataract surgery
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a control method of the optical therapy device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an optical path changing unit of the optical therapy apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a light pattern implemented by FIG. 8.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of controlling the optical therapy device according to the second embodiment of the present invention.
  • the present invention will be described focusing on the optical therapy device for anterior segment surgery to proceed with cataract surgery.
  • the present invention is not limited thereto as an example of an optical therapy device, and it is noted that the present invention may be applied to various optical therapy devices including a laser therapy device and an orthopedic therapy device.
  • the optical therapy apparatus may include a light source 100 generating therapeutic light and an optical path unit 200 forming a path through which light travels.
  • the light source 100 includes at least one resonator (not shown), and generates a therapeutic laser used for phototherapy.
  • the laser generated by the light source 100 may be a microwave laser having a pulse duration of 10 to 10,000 femtoseconds.
  • the microwave femtosecond laser is capable of precise treatment at the cellular level, and has the advantage of proceeding with minimal effect on the cells in the adjacent position of the treatment site.
  • the light source 100 may be configured to generate a laser having a wavelength of 1000 nm to 1100 nm and having a pulse frequency of 10 KHz to 500 KHz. However, this may be configured to generate, for example, a laser having a wavelength other than the above range, or a pulse laser or a continuous laser having a different pulse frequency.
  • the optical path unit 200 forms a path through which light travels. Therefore, the light generated by the light source 100 may travel along the light path part 200 and be irradiated to the treatment area of the patient.
  • the optical path unit 200 may be configured using various optical elements such as a lens, a polarizing plate, a half waveplate, a splitter, a filter, a mirror, a shutter, and the like. . Therefore, the optical path unit 200 forms a path through which the light travels, and at least one or more of various parameters such as the irradiation position, the focal length, the output, the pulse waveform of the light, the irradiation time, the divergence characteristic, the astigmatism, etc. It can be configured to be adjustable.
  • the optical path unit 200 may include an optical expansion unit 210, an optical path changing unit 220, and a light converging unit 230.
  • the light expansion unit 210 extends the cross section of the light that proceeds
  • the light path changing unit 220 changes the direction in which the light travels
  • the light collecting unit 230 receives the light transmitted from the light path changing unit 220. It condenses and irradiates a treatment site.
  • the optical path changing unit 220 is different from the conventional method of changing the path of light by using a galvano mirror, the optical path changing device 221 and the optical path changing device 221 that pass while the light is refracted. It is possible to change the traveling path of the light passing therethrough by rotating the optical path changing element 221 provided with a driving unit 400 for rotating.
  • an eye interface 300 is provided at the end of the optical path part 200.
  • the eye interface 300 may suction the surface of the anterior part of the patient to fix the eye of the patient.
  • the eye interface 300 may be integrally installed at the end of the light path unit 200 or may be configured as a separate member to be coupled to the end of the light path unit 200 in the state of suctioning the patient's eyes. It may be.
  • the image detector 500 may further include an image detection unit 500 for acquiring the image of the anterior eye portion in which the optical therapy device surgery according to the present embodiment.
  • the image detector 500 may include a camera unit 510 and an optical coherence tomography (OCT) unit 520.
  • OCT optical coherence tomography
  • the camera unit 510 is a device capable of acquiring a two-dimensional image of the eye.
  • the camera unit 510 includes a separate camera light source (not shown) and detects an image using the camera light source.
  • the camera light is irradiated with a beam combiner formed at an end of the light path portion, and travels along a path through which the treatment light passing through the light path portion is irradiated. Is fixed to the eye). Then, by detecting the light reflected from the surface of the eye, it is possible to obtain a two-dimensional image of the surface of the eye.
  • the OCT unit 520 is a device that can obtain a cross-sectional image of the frontal eye.
  • Optical cherence tomography is a technique for acquiring tomographic images by using interference of light, and has been widely used as a noninvasive diagnostic method due to its higher resolution than computer tomography (CT).
  • CT computer tomography
  • a technology for acquiring three-dimensional images by processing a plurality of tomographic images at a very high speed has been developed.
  • an OCT capable of acquiring three-dimensional images is applied to the tomographic images of the anterior part of the eye, particularly the lens. It is possible to obtain a three-dimensional image.
  • the surface image and the tomographic image of the eye obtained by the image detector 500 may be processed by the processor 600 and provided to the interface 700.
  • the camera unit 510 and the OCT unit 520 of the image detection unit 500 are widely used in similar technical fields, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the interface 700 may include a display and may be configured to display an image acquired by the image detector 500.
  • the user may use the image of the eye displayed on the interface 700 to design the operation contents and to configure various operations of the optical therapy apparatus.
  • the interface 700 may be configured as a touch screen to be configured to be directly manipulated by the user on the screen.
  • the interface 700 may be configured in various ways.
  • the processor 600 processes the image data obtained from the image detector 500 and provides the processed image data to the interface 700.
  • a 3D image may be constructed and provided using a plurality of tomography data acquired through the OCT unit 520, or may be provided by extracting a cross-sectional image of a specific direction requested by a user.
  • the processor 600 may set coordinates by using the image data obtained from the image detector 500 and match the positional relationship of each image. In addition, it is possible to convert the position selected by the user through the interface 700 into coordinate values to display a corresponding image or to calculate coordinates of the treatment position.
  • the processor 600 may perform various roles such as processing data acquired from the inside and data input from the outside. However, since the function is widely used in an industrial field, a detailed description thereof will be omitted.
  • the controller 800 controls various components such as the light source 100, the light path unit 200, and the driver 400.
  • the laser can be selectively generated, various parameters of the laser can be adjusted according to the treatment contents and steps, and the position and pattern of the laser irradiation.
  • the controller 800 may control the position at which the laser is irradiated by controlling the driving unit 400 that rotates the optical path changing element 221.
  • the controller 800 may proceed with treatment by controlling each component according to a user set or pre-programmed content.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of the light path part of FIG. 1.
  • the light path unit 200 forms a path through which light generated from the light source 100 is incident and irradiated to the treatment site.
  • the optical path unit 200 may include an optical expansion unit 210, an optical path changing unit 220, and a light collecting unit 230.
  • the light expansion unit 210, the light path changing unit 220, and the light converging unit 230 are arranged in a line, but for the convenience of description, the path of the light is schematically illustrated.
  • it can be configured with a structure having a bent path using a plurality of reflective mirrors for the treatment posture and miniaturization of the device.
  • the beam expander 210 is configured to expand the cross section of the light propagating (cross section perpendicular to the traveling axis of the light) and to adjust the divergence angle of the light.
  • the optical expansion unit 210 is configured using at least two optical elements, and in this embodiment, as shown in FIG. 2, one concave lens 211 and one convex lens 212 may be configured. Can be. For this reason, the light incident from the light source is diverged while passing through the concave lens 211, and proceeds to the state where the divergence angle is changed (for example, parallel light) while passing through the convex lens 212.
  • the cross-sectional size of light incident to the light collecting unit 230 is also required to be controlled, and the light passing through the light collecting unit 230 is controlled.
  • the divergence angle of the light also needs to be controlled for the focal length to be shifted.
  • the optical expansion unit 210 emits light to expand the size of the cross section, and at least one optical element constituting the optical expansion unit 210 to control the divergence angle of the light and the size of the optical cross section is a control unit It can be configured to be movable in the direction of the central axis (800) (in this case, the central axis means an axis connecting the central position of the optical element constituting the optical path portion in Figure 2, passing through the optical path changing element Corresponds to the traveling axis of the previous light).
  • the light path changing unit 220 is disposed between the light expanding unit 210 and the light collecting unit 230.
  • the light path unit 200 may include an optical path changing element 221 that changes the traveling direction of the light while refracting the light incident from the light expanding unit.
  • the optical path changing element 221 may be configured using various optical members, but in this embodiment, a wedge prism 221 may be used as shown in FIG. 2.
  • the wedge prism 221 is an optical element having at least one side of an inclined surface at a predetermined angle, and may be made of a material having no absorption with respect to the wavelength of light, such as glass or synthetic resin. Therefore, the light passing through the wedge prism 221 changes in the direction in which the light travels in a direction inclined by a predetermined angle from the central axis where the optical elements constituting the light expanding part 210 and the light collecting part 230 are disposed.
  • the light whose path is changed through the optical path changing element 221 is incident to the light collecting part 230.
  • the light incident to the light collecting part 230 is incident to the edge of the light collecting part 230 at an angle inclined with the central axis. Therefore, in the case of using a general condenser lens, the distance at which the focal point is formed may be different depending on the incident position of the condenser, and the direction of light progress after passing through the condenser is different depending on the inclination angle of the changed light path. Irradiating light can be difficult.
  • the light collecting unit 230 may have an f-theta lens capable of forming a focal point on a plane located at the same distance irrespective of the position where the light is incident (distance from the center axis). It can be configured to include a telecentric f-theta lens simultaneously having the characteristics of a telecentric lens capable of advancing light in a constant direction irrespective of the angle incident on the light collecting part. have. For this reason, even when using a different optical path change element, it is possible to irradiate light to a desired position in the direction parallel to a central axis.
  • the light collecting unit 230 may further include a separate objective lens disposed at a position adjacent to the eye interface 300, and the objective lens may include the controller 800. It can be configured to be movable in the direction of the central axis by a) to adjust the focal length. However, it is also possible to use a telecentric f-theta lens as an objective lens without a separate objective lens, and to adjust the focal length by configuring the Delecent Rack f-theta lens module to be movable.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a traveling direction of light according to a rotational position of the optical path changing device in FIG. 2, and
  • FIG. 4 is a view illustrating an irradiation pattern of light according to rotation of the optical path changing device.
  • the optical path changing element 221 is composed of a wedge prism and is rotatably installed with the central axis as the rotation axis by the driving unit 400.
  • the driving unit 400 may be configured to be connected to the motor using a worm gear, or may be configured by mounting a wedge prism on a rotating motor having a hollow formed therein, and may be formed using various structures other than the above. have. Furthermore, the driving unit 400 is configured to adjust the direction in which the wedge prism rotates and the speed of rotation, so that the wedge prism can be rotated in various ways.
  • the wedge prism 221 has an inclined surface on one side, the weight is biased to one side, and there is a fear that vibration occurs during rotation. Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent this by providing a weight compensation portion 221a on one side of which the cross section of the wedge prism becomes thin as shown in FIG. 3.
  • the rotational position of the optical path changing element 221 is changed and the path of the light is also changed.
  • the light passing through the wedge prism 221 while the thick cross section of the wedge prism 221 is positioned upward is refracted upward, and the thick cross section of the wedge prism 221 In the state located in the lower side is bent downward to proceed.
  • the wedge prism 221 rotates once by the driving of the driving unit 400, the light passing through the light collecting unit 230 is irradiated while moving along a circumference having a preset radius as shown in FIG. 4. Can be.
  • FIG. 4A illustrates an irradiation pattern when irradiated with a continuous laser light
  • FIG. 4B illustrates an irradiation pattern when irradiated with a pulse laser light.
  • the controller 800 may control the rotational speed and the driving time of the driving unit 400 in consideration of the characteristics of the light emitted from the light source 100.
  • an encoder is mounted on the motor of the driving unit 400 so as to detect the rotational speed and the number of rotations of the wedge prism 221.
  • the controller 800 controls the wedge prism 221 to rotate faster when the output of the laser generated by the light source 100 is relatively strong, and when the output of the laser is relatively weak, the wedge prism 221. It is possible to control to irradiate light repeatedly on the same trajectory while slowing down the rotation speed or rotating a plurality of times.
  • the controller may control the rotational speed of the driving unit in consideration of pulse characteristics such as a pulse period and duration time of light generated by the light source, thereby enabling accurate treatment through optimal control according to the characteristics of the light source.
  • Figure 4 c is a view showing the irradiation of light in an arc pattern to the treatment site by irradiating a continuous laser.
  • the optical therapy device according to the present embodiment may irradiate light along a circumference having a predetermined radius but irradiate light only to a predetermined area to proceed with an arc-shaped incision.
  • the drive unit may be configured using a step motor, and the controller may control the drive unit such that the wedge prism is rotated by a predetermined angle within a range of 180 degrees or less.
  • the driving unit rotates at an angle of 360 degrees or more, and the control unit controls the shutter positioned at the light source or the light path unit to control the light to be irradiated only at the corresponding position.
  • the optical therapy apparatus may change the position at which light is irradiated along a circumference of a predetermined radius by rotating the optical path changing element 221 using the driving unit 400.
  • the driving unit 400 may be configured to perform various operations in addition to the rotational movement of the optical path changing device.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation contents of the optical path changing device of FIG.
  • the optical path changing element 221 may be rotated by the driving unit 400 using the central axis as the rotation axis (see a of FIG. 5).
  • the motor provided in the drive unit 400 as the forward and reverse rotation motor, it is also possible to configure so that both forward and reverse rotation is possible.
  • the optical path changing element 221 may be configured to enable linear motion along the central axis by the driving unit 400. Since the configuration of the driving unit 400 may be variously configured using a solenoid or an actuator, a description of a specific structure is omitted. As described above, when the front-back direction position of the light path changing element 221 is changed, the distance between the central axis of the light collecting part 230 and the point where light is incident on the light collecting part 230 is changed. Therefore, it is possible to adjust the radius of the circumference at which the irradiation position of light moves when the optical path changing element 221 rotates.
  • the driving unit may adjust the inclination angle based on the central axis of the optical path changing element 221 to change the angle at which the light is refracted, thereby controlling the radius of the circumference of the light irradiation position.
  • the driving unit 400 may be configured to selectively separate the optical path changing element 221 from a path through which light travels.
  • the light since the light passing through the light expansion unit 210 is incident to the light collecting unit 230 without changing the light path, the light may be configured to travel along the central axis.
  • the optical path changing element 221 may be configured to be selectively detachable from the optical path unit 200. Depending on the shape or material of the optical path changing element 221, the path of the light passing therethrough may be variously changed. Therefore, by configuring the optical path changing element 221 to be replaced, it can be used by fastening to the optical path changing element having a shape or material suitable for the treatment.
  • the optical therapy apparatus includes the optical path changing element 221 and the driving unit 400 as described above, so that the control unit 800 controls the optical path changing element 221 and the driving unit 400. It can be configured to irradiate light along circumferences of various sizes on a plane.
  • the controller 800 controls the focal length by controlling at least one position of the optical element of the optical expansion unit 210 or the optical element of the condenser 230 to move along the central axis. It is also possible to adjust. Therefore, the treatment of the treatment positions of various depths can be performed.
  • the optical therapy apparatus controls the position where the light is irradiated by rotating the optical path changing element 221, and thus has an advantage of easier control than a scanner method using a conventional galvano mirror. .
  • the optical path changing unit since the irradiation position is determined within a range refracted by the optical path changing element, light is irradiated to a position adjacent to the treatment area, thereby preventing fatal damage.
  • FIG. 6 shows the treatment site during cataract surgery. First, the content of cataract surgery will be briefly described with reference to FIG. 6.
  • cataract surgery is performed by cutting the cornea (A) using a knife (P3 in FIG. 6B), and then turning the anterior capsule (B) of the lens through the incision (circle B in FIG. 6). Incision with P1). Then, by inserting the ultrasonic apparatus through the incision cornea finely pulverize the lens nucleus (C) (P2 of FIG. 6b), and extracted by suction, after inserting the artificial lens in the site where the nucleus of the lens was located. Is done. However, if the procedure of incision of the anterior capsule of the cornea and lens is performed by the operator's hand, there is a high risk of accident. There was a big difference that I had a disadvantage.
  • the process of incision of the cornea and incision of the anterior capsule of the lens by using the above-described optical treatment device can improve the stability of the surgery and the treatment result.
  • a control method of an optical therapy apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7, with the control unit controlling the light source and the light irradiation unit to be described.
  • the control method of the optical therapy apparatus includes a treatment content setting step (S10), an optical path unit arrangement step (S20), a light generation step (S30), a first irradiation step (S40), and a second irradiation step (S50). These steps may be obtained by fixing the anterior part of the patient to the treatment apparatus using the eye interface 300, and photographing the anterior part of the patient using the image detector 500 to obtain information about the anterior part of the patient. You can proceed at
  • Treatment content setting step (S10) is a step of setting the position and irradiation pattern, such as the treatment progresses using a laser.
  • the treatment content is set in consideration of the anterior segment information of the patient detected by the image detector 500, and through the interface 700, the incision location and incision pattern of the cornea, and the location and pattern in which the anterior capsule is incision can be set.
  • the light path unit arrangement step S20 is a step in which the control unit 800 arranges the optical elements of the light path unit 200 at an appropriate position so that light can be irradiated at the position and pattern set in the above step. For example, when the radius of the pattern in which the circular incision is made is determined, an optical path changing device of a corresponding type may be mounted or the position of the optical path changing device may be set. In addition, the focal length may be adjusted by moving the optical element of the light expanding unit 210 or the light converging unit 230 in consideration of the depth of the incision.
  • the controller 800 proceeds to generate light by driving the light source 100 (S40).
  • the controller 800 may control the output of the light and the pulse characteristics of the light, for the light generated from the light source 100 according to the set contents.
  • the step of irradiating the light to the treatment position is performed.
  • the first irradiation step (S40) and the second irradiation step (S50) may be divided according to the treatment contents.
  • the first irradiation step (S40) irradiates light to cut the anterior capsule in a circular shape
  • Step S50 may be configured to irradiate light to cut a portion of the cornea.
  • the first irradiation step (S40) is irradiated with light at a first focal length along the circumference of the first radius so as to correspond to the position of the anterior capsule and the circular incision pattern.
  • the first irradiation step ( S40) is performed by driving the driving unit 400 to rotate the optical path changing element 221.
  • the light path changing element 221 is controlled to rotate more than 360 degrees, a circular incision is made according to the preset content while the light is irradiated in a circular shape to the frontal cap.
  • the second irradiation step (S50) is to make an incision in the cornea in an arc pattern, the light is irradiated at a second focal length along the circumference of the second radius (the second radius and the second focal length is the first radius and May be different from the first focal length). Therefore, before irradiating the light, the second irradiation step S50 moves the position of the optical path changing element 221 to irradiate light along the second radius, and extends the light to correspond to the second focal length. 210 or the position of the optical element of the light collecting unit 230 is moved.
  • the optical path unit 200 When the optical path unit 200 is set as described above, light is irradiated to proceed with cutting.
  • the second irradiation step S50 is cut in an arc shape in a predetermined angle range, so that the controller 800 changes the light path so that the light is irradiated only to a position corresponding to the pattern.
  • the rotation angle of the device 221 may be controlled or may be controlled to selectively open and close the shutter (not shown).
  • FIGS. 8 to 10 a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10.
  • detailed description of components similar to those of the above-described embodiments and similar technical features will be omitted to avoid duplication of description.
  • the irradiation position of the light moves along the circumferential direction, there is a limitation that the light can be irradiated in a circular pattern or an arc pattern.
  • the present embodiment it is possible to provide an optical therapy apparatus capable of irradiating light with various shapes of patterns.
  • the optical path changing unit includes one optical path changing element, whereas the optical path changing unit according to the present embodiment may be configured using at least two optical path changing elements.
  • the optical path changing unit 220 of the present embodiment includes a first optical path changing device 222 and a second optical path changing device 223.
  • the first optical path changing element 222 and the second optical path changing element 223, like the optical path changing element described above, can be rotated in the normal and reverse direction by the driving unit with the central axis as the rotation axis, and move in a linear direction along the central axis. It is also possible and can be configured to selectively deviate from the path of travel of the light. Since the movement characteristics of the first optical path changing element 222 and the second optical path changing element 223 are similar to those of the optical path changing element described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first optical path changing element 222 is moved by the first driver 410
  • the second optical path changing element 223 is configured to be moved by the second driver 420.
  • the controller 800 individually controls the first driver 410 and the second driver 420 so that the first optical path changing element 222 and the second optical path changing element 223 rotate and move independently. It is possible.
  • first optical path changing element 222 and the second optical path changing element 223 it is also possible to control the first optical path changing element 222 and the second optical path changing element 223 to rotate at the same speed in different phases, and rotate in different directions or rotate at different rotation speeds. It is also possible to control to. Further, while one optical path changing device is rotating, the other optical path changing device may be controlled to move in a linear direction along a central axis, and according to treatment contents, the one optical path changing device may be positioned to deviate from a path of light. It is also possible.
  • first optical path changing element 222 and the second optical path changing element 223 made of different shapes or materials, it is also possible to use different refractive characteristics of the two elements in combination.
  • the control method of the optical therapy apparatus according to the present embodiment also has a treatment content setting step (S110), an optical path arrangement step (S120), a light generation step (S130), a first irradiation step (S140), and a first step, as in the above-described embodiment. It may proceed to include two irradiation step (S160).
  • the first irradiation step S140 is performed by using the first optical path changing element 222
  • the second irradiation step S160 is performed by changing the second optical path change device. It may be controlled to proceed using the element 223. Therefore, the first optical path changing device 222 is disposed at a position corresponding to the irradiation radius and the focal length of the first irradiation step S140 in the optical path arranging step S120, and the second optical path changing device 223 is formed in the second optical path changing device 223.
  • the light is irradiated in a state in which the second optical path changing device 223 is separated from the optical path during the first irradiation step (S140).
  • light may be irradiated in a state in which the first optical path changing element 222 is separated from the optical path.
  • control method according to the present embodiment further comprises a three-dimensional irradiation step (S150) of crushing the lens between the first irradiation step (S140) for the circular incision of the anterior capsule and the second irradiation step (S160) for the incision of the cornea. You can proceed.
  • This three-dimensional irradiation step (S150) can be irradiated with light in a dense pattern so that the nucleus of the lens can be broken into small fragments by the energy transmitted by the light. Therefore, the three-dimensional irradiation step (S150) can be controlled to form a pattern for pulverizing the lens nucleus by individually controlling the first optical path changing element 222 and the second optical path changing element 223.
  • the control unit 800 controls the position of the light expanding unit 210 or the light collecting unit 230 during the present step so that the nucleus of the lens having a predetermined thickness can be pulverized finely by depth.
  • the focal position can be changed (e.g., by irradiating light in a pattern set in the region adjacent to the posterior capsule of the lens nucleus, and by irradiating light in the corresponding pattern at each focal length while manually reducing the focal length).
  • control method according to the present embodiment is configured to proceed with the circular incision of the anterior capsule, nuclear crushing of the lens and corneal incision by using light, the advantages of further improving the safety and surgical results of cataract surgery There is this.

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Abstract

본 발명은 광학치료장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 광을 생성하는 광원, 상기 광원에서 생성된 광이 진행하는 경로를 형성하고, 입사되는 광을 굴절시켜 상기 광의 진행 방향을 전환시키는 광로변경소자를 포함하는 광 경로부, 상기 광이 조사되는 위치를 변경시키도록 상기 광로변경소자를 회전시키는 구동부 및 기 설정된 패턴에 따라 광이 조사될 수 있도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 광학치료장치 및 이의 제어방법을 제공한다.

Description

광학치료장치 및 이의 제어방법
본 발명은 광학치료장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저를 이용하여 치료를 진행할 수 있는 광학치료장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
최근 들어 인체에 광을 조사하여, 인체 조직에 흡수되는 광 에너지에 조직의 상태를 변화시키는 방식으로 치료하는 기술이 널리 적용되고 있다.
이러한 광을 이용한 치료 장치는 일반적으로 레이저를 광원으로 하는 제품이 널리 이용되고 있다. Nd:YAG 레이저, KTP 레이저, ER:YAG 레이저, CO2 레이저, Ho:YAG 레이저, 루비레이저, 알렉산드라이트 레이저 등 다양한 파장대역의 레이저가 이용되고 있으며, 제모, 피부 관리 등의 용도부터 안과, 외과, 내과 및 정형외과의 수술 장치에 이르기까지 널리 적용되고 있다.
특히, 레이저는 가간섭성(coherent) 특성을 갖고, 동일한 파장의 광을 제공할 수 있기 때문에 정밀한 치료를 수행하기 위한 광학치료장치에 활용되고 있다. 따라서, 이러한 광학치료장치는 레이저가 조사되는 위치를 변경시키면서 치료 부위의 다양한 위치에 광을 조사하고, 이로 인해 치료부위를 절개, 응고, 봉합시키는 등의 치료를 진행할 수 있다.
이러한 종래의 광학치료장치는 광 경로상에 광을 반사시키는 복수개의 갈바노 미러(galvano mirror)를 배치하고, 복수개의 갈바노 미러를 이동시킴으로써 광이 조사되는 위치를 변경하도록 구성하였다. 그러나, 종래의 광학치료장치는 이러한 복수개의 갈바노 미러를 이용하는 경우, 각각의 갈바노 미러를 조합하여 제어하는 동작이 복잡한 단점이 있으며, 갈바노 미러의 오류 동작이 발생하는 경우 치료 부위와 전혀 동떨어진 영역으로 광을 조사함으로써 인체 조직에 손상을 입힐 우려가 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 광의 조사위치를 변경하는 것이 용이하고, 장치가 오류 동작하더라도 인체에 손상을 미칠 위험을 최소화시킬 수 있는 광학치료장치 및 이의 제어방법을 제공하기 위함이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 광을 생성하는 광원, 상기 광원에서 생성된 광이 진행하는 경로를 형성하고, 입사되는 광을 굴절시켜 상기 광의 진행 방향을 전환시키는 광로변경소자를 포함하는 광 경로부, 상기 광이 조사되는 위치를 변경시키도록 상기 광로변경소자를 회전시키는 구동부 및 기 설정된 패턴에 따라 광이 조사될 수 있도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 광학치료장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 구동부는 상기 광로변경소자로 입사되는 광의 진행 방향을 회전축으로 하여 상기 광로변경소자를 회전시키도록 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 광로변경소자의 회전시 상기 광의 조사 위치는 기 설정된 반경을 갖는 원주를 따라 이동하는 것이 가능하다. 여기서, 상기 광로변경소자는 일면이 경사면을 형성하는 웨지 프리즘(wedge prism)을 이용할 수 있다.
구체적으로, 상기 광 경로부는 상기 광원에서 생성된 광의 단면을 확장시키는 광 확장부, 상기 광로변경소자를 포함하고 상기 광 확장부에서 확장된 광의 진행 경로를 변환하는 광로변경부 및 상기 광로변경부를 통과한 집광되는 집광부를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 상기 광로변경소자를 통과한 광은 상기 광 확장부 및 상기 집광부의 광학소자가 배치되는 중심축으로부터 기울어진 방향으로 진행하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 광 확장부는 복수개의 광학 소자를 포함하여 구성되며, 상기 복수개의 광학 소자 중 적어도 하나는 이동 가능하게 형성되어, 광이 확장되는 단면의 크기를 조절할 수 있도록 구성된다. 그리고, 상기 집광부는 텔레센트릭 에프 쎄타 렌즈(teleccentric f-theta lens)를 포함하여 구성된다.
상기 광로변경소자는 일면이 경사면을 형성하는 웨지 프리즘을 이용하여 구성되며, 회전시 무게 편중으로 인한 진동 발생을 최소화시킬 수 있도록 단면이 얇아지는 방향의 일측에는 무게보상부가 구비되도록 구성할 수 있다. 이러한 상기 광로변경소자는 선택된 조사 패턴에 대응하여, 교체 가능하게 설치되는 것도 가능하다.
나아가, 상기 광로변경부는 복수개의 광로변경소자를 구비하고, 상기 제어부는 상기 복수개의 광로변경소자가 각각 독립적으로 회전하도록 제어하도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 광로변경소자 중 적어도 하나는 상기 광이 진행하는 경로로부터 선택적으로 이탈할 수 있도록 구성되는 것도 가능하다.
한편, 상기 구동부는 상기 광로변경소자의 회전 방향 및 회전 속도를 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 나아가, 구동부는 상기 광로변경소자의 경사각을 조절할 수 있도록 구성되는 것도 가능하다.
그리고, 상기 제어부는 상기 광원에서 생성되는 광의 출력 및 광의 펄스 특성을 고려하여, 상기 광로변경소자를 회전시키는 상기 구동부를 제어하도록 구성할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 목적은 설정된 광 조사 패턴에 대응되도록 광 경로부를 구성하는 광학 소자를 위치시키는 단계, 광원으로부터 광을 생성하는 단계 및 상기 광 경로부에 구비되는 광로변경소자를 회전시켜 상기 설정된 조사 패턴에 따라 광을 조사하는 단계를 포함하는 광학치료장치의 제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 광로변경소자는 입사되는 광의 진행 방향을 회전축으로 하여 상기 광로 변경소자를 회전시키도록 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 광 경로부는 상기 광원에서 생성된 광의 단면을 확장시키는 광 확장부, 상기 광로변경소자를 포함하고 상기 광 확장부에서 확장된 광의 진행 경로를 변환하는 광로변경부 및 상기 광로변경부를 통과한 집광되는 집광부를 포함하여 구성되고, 상기 광로변경소자는 웨지 프리즘(wedge prism)으로 구성되며, 상기 광로변경소자를 통과한 광은 상기 광 확장부 및 상기 집광부의 광학소자가 배치되는 중심축으로부터 기울어진 방향으로 진행하는 구조일 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 상기 광원에서 생성되는 광의 출력 및 광의 펄스 특성을 고려하여, 상기 광로변경소자의 회전 방향이나 회전 속도를 제어할 수 있다.
이러한 제어방법의 일 예로서, 상기 광로변경소자를 360도 이상의 각도로 회전시키면서 제1 초점 거리에 원형의 패턴으로 광을 조사하는 제1 조사 단계 및 상기 광로변경소자를 180도 이하의 각도로 회전시키면서 제2 초점거리에 호 형상의 패턴으로 광을 조사하는 제2 조사 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또는, 상기 광학치료장치는 상기 광로변경소자를 복수개로 구비하며, 상기 광을 조사하는 단계는 상기 각각의 광로변경소자를 개별적으로 회전시키면서 광을 조사하는 입체 조사 단계를 포함하여 구성하는 것도 가능하다. 이러한 입체 조사 단계는 적어도 2개 이상의 상이한 초점 거리에 광이 조사되도록 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 광학치료장치 및 이의 제어방법은 광로변경소자를 회전시키는 방식으로 광의 조사 위치를 변경시키기 때문에 제어가 용이하며, 오류가 발생하는 경우에도 치료 부위 또는 치료 부위와 인접한 영역으로 광이 조사되기 때문에 조직 손상에 대한 위험을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안과용 광학치료장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도,
도 2는 도 1의 광 경로부의 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 도 2에서 광로변경소자의 회전 위치에 따라 광의 진행 방향을 도시한 단면도,
도 4는 광로변경소자의 회전에 따른 광의 조사 패턴을 도시한 도면,
도 5는 도 2의 광로변경소자의 동작 내용을 표시한 개략도,
도 6은 백내장 수술시 치료 부위를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학치료장치의 제어방법은 도시한 순서도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학치료장치의 광로변경부를 도시한 개략도,
도 9는 도 8에 의해 구현되는 광 패턴의 예를 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학치료장치의 제어방법은 도시한 순서도이다
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학치료장치에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 아래의 설명에서 각 구성요소의 위치관계는 원칙적으로 도면을 기준으로 설명한다. 그리고 도면은 설명의 편의를 위해 발명의 구조를 단순화시키거나 필요한 경우 과장하여 표시될 수 있다. 따라서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이 이외에도 각종 장치를 부가하거나, 변경 또는 생략하여 실시할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 실시예에서는 백내장 수술을 진행하기 위한 전안부 수술용 광학치료장치를 중심으로 설명한다. 다만, 이는 광학치료장치의 일 예로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저를 이용한 피부치료장치, 정형외과용 치료장치를 비롯하여 다양한 광학치료장치에 적용될 수 있음을 앞서 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안과용 광학치료장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광학치료장치는 치료용 광을 생성하는 광원(100) 및 광이 진행하는 경로를 형성하는 광 경로부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
광원(100)은 적어도 하나 이상의 공진기(미도시)을 포함하여 구성되며, 광 치료에 사용되는 치료용 레이저를 생성한다. 광원(100)에서 생성되는 레이저는 10~10000펨토초(femtosecond)의 펄스 지속시간(duration time)을 갖는 극초단파 레이저일 수 있다. 이러한 극초단파의 펨토초 레이저는 세포 수준의 정밀한 치료가 가능하여, 치료부위와 인접한 위치의 세포에 영향을 최소화시키면서 치료를 진행할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예에 따른 광원(100)은 1000nm 내지 1100nm의 파장을 갖고, 10KHz 내지 500KHz의 펄스 주파수를 갖는 레이저를 생성하도록 구성될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서 상기 범위 이외의 파장의 레이저 또는 상이한 펄스 주파수를 갖는 펄스 레이저나 연속 레이저(continuous laser) 생성하도록 구성하는 것도 가능하다.
광 경로부(200)는 광이 진행하는 경로를 형성한다. 따라서, 광원(100)에서 생성된 광은 광 경로부(200)를 따라 진행하여 환자의 치료부위에 조사될 수 있다. 이러한 광 경로부(200)는 렌즈(lens), 편광판, 반파장판(half waveplate), 스플리터(spliter), 필터(filter), 거울, 셔터(shutter) 등의 다양한 광학소자를 이용하여 구성될 수 있다. 따라서, 광 경로부(200)는 광이 진행하는 경로를 형성함과 동시에, 광의 조사 위치, 초점 거리, 출력, 광의 펄스 파형, 조사 시간, 발산특성, 비점수차 등의 다양한 파라미터 중 적어도 하나 이상을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광 경로부(200)는 광 확장부(210), 광로변경부(220) 및 집광부(230)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 광 확장부(210)는 진행하는 광의 단면을 확장시키고, 광로변경부(220)는 광이 진행하는 방향을 변경하며, 집광부(230)는 광로변경부(220)로부터 전달되는 빛을 집광하여 치료 부위에 조사하는 구성이다.
여기서, 광로변경부(220)는 종래에 갈바노 미러(galvano mirror)를 이용하여 광의 진행 경로를 변경시키는 방식과 달리, 광이 굴절되면서 통과하는 광로변경소자(221) 및 광로변경소자(221)를 회전시키는 구동부(400)를 구비하여 광로변경소자(221)를 회전시킴으로써 이를 통과하는 광의 진행 경로를 변경시킬 수 있다.
다만, 이러한 광 경로부(200) 및 구동부(400)의 구성은 별도의 도면을 참조하여 아래에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
한편, 광 경로부(200)의 말단에는 아이인터페이스(eye interface)(300)가 구비된다. 아이인터페이스(300)는 환자의 전안부 표면을 흡입(suction)하여 환자의 눈을 고정시킬 수 있다. 이러한 아이인터페이스(300)는 광 경로부(200)의 단부에 일체로 설치될 수도 있고 또는 별도의 부재로 구성되어 환자의 눈을 석션한 상태에서 광 경로부(200)의 말단에 결합되도록 구성될 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 광학치료장치 수술이 진행되는 전안부의 이미지를 획득하기 위한 이미지 검출부(500)를 더 포함할 수 있다. 이미지 검출부(500)는 카메라부(510) 및 OCT(optical coherence tomography)부(520)를 포함하여 구성될 수 있다.
카메라부(510)는 눈의 2차원 이미지를 획득할 수 있는 장치이다. 카메라부(510)는 별도의 카메라 광원(미도시)을 구비하고, 카메라 광원을 이용하여 이미지를 검출한다. 도 1에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 카메라 광은 광 경로부의 단부에 형성된 빔 컨바이너(beam combiner)로 조사되고, 광 경로부를 통과한 치료광이 조사되는 경로를 따라 진행하여 아이인터페이스(300)에 고정된 눈에 조사된다. 그리고, 눈의 표면에서 반사되는 빛을 검출하여, 눈 표면의 이차원 이미지를 획득하는 것이 가능하다.
OCT부(520)는 전안부의 단면 이미지를 획득할 수 있는 장치이다. OCT(optical cherence tomography)는 빛의 간섭 현상을 이용하여 단층 이미지를 획득하는 기술로, 컴퓨터 단층촬영(CT)에 비해 분해능이 높아 비침습적인 진단법으로 널리 활용되고 있다. 최근 들어, 다수개의 단층 이미지를 초고속으로 처리하여 3차원 영상을 획득할 수 있는 기술이 개발되었고, 본 실시예에서는 이와 같이 3차원 영상 획득이 가능한 OCT를 적용하여 전안부의 단층 영상, 특히 수정체의 3차원 영상을 획득하는 것이 가능하다.
이와 같이 이미지 검출부(500)에서 획득된 눈의 표면 이미지 및 단층 이미지는 프로세서(600)에 의해 처리되어 인터페이스(700)로 제공될 수 있다. 다만, 이미지 검출부(500)의 카메라부(510) 및 OCT부(520)의 구체적인 기술은 유사한 기술 분야에서 널리 사용되고 있는 기술이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 인터페이스(700)는 디스플레이를 포함하며, 이미지 검출부(500)에서 획득된 이미지를 표시하도록 구성될 수 있다. 그리고, 사용자는 인터페이스(700) 상에 표시되는 눈의 이미지를 이용하여, 수술 내용을 설계하고 광학치료장치의 각종 조작을 진행하도록 구성할 수 있다. 이러한 인터페이스(700)는 터치 스크린(touch screen)으로 구성되어 사용자가 화면상에 직접 조작하도록 구성하는 것도 가능하며, 이 이외에도 다양한 방식으로 구성할 수 있음은 물론이다.
한편, 프로세서(600)는 이미지 검출부(500)로부터 획득한 이미지 데이터를 처리하여 인터페이스(700)로 제공한다. 예를 들어, OCT부(520)를 통해 획득한 다수개의 단층 데이터를 이용하여 3차원 영상을 구성하여 제공하거나, 사용자가 요청한 특정 방향의 단면 이미지를 추출하여 제공하는 것도 가능하다.
또한, 프로세서(600)는 이미지 검출부(500)로부터 획득되는 이미지 데이터를 이용하여 좌표를 설정하고, 각 이미지의 위치 관계를 매칭시킬 수 있다. 또한 사용자가 인터페이스(700)를 통해 선택하는 위치를 좌표값으로 환산하여 해당 이미지를 표시하거나, 치료 위치의 좌표를 연산하는 것이 가능하다.
이 이외에도 프로세서(600)는 내부에서 획득되는 데이터 및 외부로부터 입력되는 데이터를 처리하는 등 다양한 역할을 수행할 수 있으나, 이러한 기능은 산업 분야에서 널리 사용되고 있는 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 제어부(800)는 광원(100), 광 경로부(200) 및 구동부(400) 등의 각종 구성요소를 제어한다. 이러한 제어에 의해 레이저를 선택적으로 생성하고, 치료 내용 및 단계에 따라 레이저의 각종 파라미터를 조절하며, 레이저가 조사되는 위치 및 패턴을 조절할 수 있다. 특히, 제어부(800)는 광로변경소자(221)를 회전시키는 구동부(400)를 제어함으로써, 레이저가 조사되는 위치를 조절하는 것이 가능하다. 이러한 제어부(800)는 사용자가 설정하거나 기 프로그래밍된 내용에 따라 각각의 구성요소를 제어하여 치료를 진행하는 것이 가능하다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 광 경로부의 구성을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 광 경로부의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 광 경로부(200)는 광원(100)으로부터 생성되는 광이 입사되어 치료 부위로 조사되는 경로를 형성한다. 이러한 광 경로부(200)는 광 확장부(210), 광로변경부(220) 및 집광부(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2에서는 광 확장부(210), 광로변경부(220) 및 집광부(230)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위해 광의 진행 경로를 개략적으로 도시한 것으로, 환자의 치료 자세 및 장치의 소형화를 위해 복수개의 반사거울을 이용하여 절곡된 경로를 갖는 구조로 구성될 수 있음은 물론이다.
광 확장부(beam expander)(210)는 앞서 설명한 바와 같이 진행하는 광의 단면(광의 진행축에 수직인 단면 기준)을 확장시킴과 동시에 광의 발산각을 조절하기 위한 구성이다. 이러한 광 확장부(210)는 적어도 2개의 광학소자를 이용하여 구성되며, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 1개의 오목렌즈(211) 및 1개의 볼록렌즈(212)를 이용하여 구성할 수 있다. 이로 인해, 광원으로부터 입사되는 광은 오목렌즈(211)를 통과하면서 발산되고, 볼록렌즈(212)를 통과하면서 발산각이 변경된 상태(예를 들어, 평행광인 상태)로 진행하게 된다.
향후 집광부(230)를 통과한 광이 특정 단면에서 원하는 스팟 사이즈(spot size)를 갖기 위해서는 집광부(230)로 입사되는 광의 단면 크기 또한 제어가 요구되며, 집광부(230)를 통과하는 광의 초점 거리가 이동되기 위해서는 광의 발산각 또한 제어가 요구된다. 따라서, 광 확장부(210)는 광을 발산시켜 단면의 크기를 확장함과 동시에 광의 발산각 및 광 단면의 크기를 제어할 수 있도록 광 확장부(210)를 구성하는 적어도 하나의 광학 소자는 제어부(800)에 의해 중심축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다(여기서, 중심축이라함은 도 2에서 광 경로부를 구성하는 광학 소자의 중심 위치를 연결한 축을 의미하며, 광로변경소자를 통과하기 이전의 광의 진행축에 해당한다).
한편, 광로변경부(220)는 광 확장부(210)와 집광부(230)의 사이에 배치된다. 그리고, 광 경로부(200)는 광 확장부로부터 입사되는 광을 굴절시키면서 광이 진행 방향을 변경하는 광로변경소자(221)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 광로변경소자(221)는 다양한 광학부재를 이용하여 구성할 수 있으나, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 웨지 프리즘(wedge prism)(221)을 이용할 수 있다. 웨지 프리즘(221)은 적어도 일 측면이 소정 각도의 경사면을 갖는 광학 소자로, 유리 또는 합성 수지와 같이 해당 광의 파장에 대해 흡수가 없는 재질로 구성될 수 있다. 따라서, 웨지 프리즘(221)를 통과한 광은 광 확장부(210) 및 집광부(230)를 구성하는 광학소자들이 배치되는 중심축으로부터 소정 각도 기울어진 방향으로 진행하면서 광의 진행 방향이 변경된다.
이와 같이 광로변경소자(221)를 통과하여 경로가 변경된 광은 집광부(230)로 입사된다. 이때, 집광부(230)로 입사된 광은 중심축과 경사진 각도로 집광부(230)의 가장자리로 입사된다. 따라서, 일반적인 집광 렌즈를 이용할 경우 집광부에 입사되는 위치에 따라 초점이 형성되는 거리가 상이할 수 있고, 변경된 광 경로의 경사각에 따라 집광부를 통과한 후의 광 진행 방향이 상이하여 원하는 치료 부위에 광을 조사하는 것이 곤란할 수 있다.
이에, 본 실시예에 따른 집광부(230)는 광이 입사되는 위치(중심축으로부터의 거리)와 무관하게 동일한 거리에 위치한 평면상에 초점을 형성할 수 있는 에프 쎄타렌즈(f theta lens) 및 집광부에 입사되는 각도와 상관없이 일정한 방향으로 광을 진행시킬 수 있는 텔레센트릭 렌즈(teleccentric lens)의 특성을 동시에 갖는 텔레센트릭 에프쎄타 렌즈(teleccentric f-theta lens)를 포함하여 구성할 수 있다. 이로 인해, 상이한 광로변경소자를 이용하는 경우에도 중심축과 평행인 방향으로 원하는 위치에 광을 조사하는 것이 가능하다.
한편, 도 2에는 도시되지 않았으나, 집광부(230)는 아이인터페이스(300)와 인접한 위치에 배치되는 별도의 대물렌즈(objective lens)를 더 포함하여 구성될 수도 있으며, 이때 대물렌즈는 제어부(800)에 의해 중심축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 초점 거리를 조절하도록 구성할 수 있다. 다만, 별도의 대물렌즈 없이 텔레센트릭 에프쎄타 렌즈를 대물렌즈로 이용하고, 델레센트랙 에프쎄타 렌즈 모듈 자체를 이동 가능하게 구성하여 초점거리를 조절하는 것도 가능하다.
도 3은 도 2에서 광로변경소자의 회전 위치에 따라 광의 진행 방향을 도시한 단면도이고, 도 4는 광로변경소자의 회전에 따른 광의 조사 패턴을 도시한 도면이다.
한편, 전술한 바와 같이 광로변경소자(221)는 웨지 프리즘으로 구성되며 구동부(400)에 의해 중심축을 회전축으로 하여 회전 가능하게 설치된다. 이러한 구동부(400)는 웜기어를 이용하여 모터에 연결된 구조로 구성될 수도 있고, 내측에 중공이 형성된 회전형 모터에 웨지 프리즘을 장착하여 구성하는 것도 가능하며, 이외의 다양한 구조를 이용하여 형성할 수 있다. 나아가, 구동부(400)는 웨지 프리즘이 회전하는 방향 및 회전하는 속도를 조절 가능하게 구성되어, 다양한 방식으로 웨지 프리즘의 회전 운동을 구현할 수 있다.
이때, 웨지 프리즘(221)은 일측면이 경사면을 형성하므로 무게가 일측으로 편중되어 회전시 진동이 발생할 우려가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 웨지 프리즘의 단면이 얇아지는 일측에 무게보상부(221a)를 구비하여 이를 방지하는 것이 가능하다.
따라서, 구동부(400)가 구동함에 따라 광로변경소자(221)의 회전 위치가 변하면서 광의 경로 또한 변경된다. 도 3의 a에 도시된 바와 같이, 웨지 프리즘(221)의 두꺼운 단면이 상측에 위치한 상태에서 웨지 프리즘(221)을 통과한 광은 상향으로 굴절되어 진행하며, 웨지 프리즘(221)의 두꺼운 단면이 하측에 위치한 상태에서는 하향으로 굴절되어 진행하게 된다.
따라서, 구동부(400)의 구동에 의해 웨지 프리즘(221)이 1회전을 함에 따라, 집광부(230)를 통과한 광은 도 4에 도시된 바와 같이 기 설정된 반경을 갖는 원주를 따라 이동하면서 조사될 수 있다.
여기서 도 4의 a는 연속 레이저(continuous laser) 형태의 광을 조사한 경우의 조사 패턴을 도시한 것이고, 도 4의 b는 펄스 레이저(pulse laser) 형태의 광을 조사한 경우 조사 패턴을 도시한 것이다. 이와 같이 본 실시예에 따른 광학치료장치를 이용할 경우 치료부위에 원형으로 광을 조사함으로써 조직의 원형 절개가 가능하다.
다만, 광을 조사된 위치에서 조직의 절개가 이루어지기 위해서는 해당 조직위치에 충분한 에너지가 전달될 필요가 있다. 따라서, 제어부(800)는 광원(100)에서 조사되는 광의 특성을 고려하여 구동부(400)의 회전 속도 및 구동 시간을 제어할 수 있다.
구체적으로, 구동부(400)의 모터에는 엔코더(encoder)가 장착되어 웨지 프리즘(221)의 회전 속도 및 회전 회수를 감지할 수 있도록 구성된다. 그리고, 제어부(800)는 광원(100)에서 생성되는 레이저의 출력이 상대적으로 강한 경우에는 웨지 프리즘(221)이 보다 빠르게 회전하도록 제어하고, 레이저의 출력이 상대적으로 약한 경우에는 웨지 프리즘(221)의 회전 속도를 늦추거나 복수회에 걸쳐 회전하면서 동일한 궤적에 반복하여 광을 조사하도록 제어할 수 있다.
특히, 도 4의 b와 같이 광원이 펄스 레이저를 생성하는 경우 광이 소정 주기로 온-오프(on-off)를 반복하기 때문에, 구동부의 회전 속도가 지나치게 빠를 경우 레이저가 조사되는 위치 사이에 간격이 멀어지면서 절개가 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 제어부는 광원에서 생성되는 광의 펄스 주기 및 지속 시간(duration time)과 같은 펄스 특성을 고려하여 구동부의 회전 속도를 제어함으로써 광원의 특성에 따른 최적 제어를 통해 정확한 치료를 진행하는 것이 가능하다.
한편, 도 4의 c는 연속 레이저를 조사하여 치료 부위에 호형 패턴으로 광을 조사한 모습을 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 광학치료장치는 도 4의 c에 도시된 것과 같이, 기 설정된 반경을 갖는 원주를 따라 광을 조사하되 소정 구역으로만 광을 조사함으로써 호 형상의 절개를 진행하는 것도 가능하다.
예를 들어, 스텝 모터를 이용하여 구동부를 구성하고, 제어부는 웨지 프리즘이 180도 이하의 범위에서 소정 각도만큼 회전되도록 구동부를 제어할 수 있다. 또는 도 4의 a와 같이 구동부는 360도 이상의 각도로 회전하되, 제어부가 광원 또는 광 경로부에 위치하는 셔터를 제어하여 해당 위치만으로 광이 조사되도록 제어하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 광학치료장치는 구동부(400)를 이용하여 광로변경소자(221)를 회전시킴으로써 소정 반경의 원주를 따라 광이 조사되는 위치를 변경할 수 있다. 이때, 구동부(400)는 광로변경소자의 회전 운동 이외에도 다양한 동작을 수행할 수 있도록 구성할 수 있다.
도 5는 도 2의 광로변경소자의 동작 내용을 표시한 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광로변경소자(221)는 구동부(400)에 의해 중심축을 회전축으로 하는 회전 운동이 가능하다(도 5의 a 참조). 이때, 구동부(400)에 구비되는 모터를 정역회전모터로 구성함으로써 정방향 회전 및 역방향 회전이 모두 가능하도록 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 도 5의 b에 도시된 바와 같이 구동부(400)에 의해 광로변경소자(221)는 중심축을 따라 직선 운동이 가능하도록 구성할 수 있다. 이러한 구동부(400)의 구성은 솔레노이드 또는 액추에이터를 이용하여 다양하게 구성할 수 있으므로 구체적인 구조에 대한 설명은 생략한다. 이와 같이, 광로변경소자(221)의 전후 방향 위치가 변경되는 경우, 집광부(230)의 중심축과 집광부(230)로 광이 입사되는 지점 사이의 거리가 변경된다. 따라서, 광로변경소자(221)의 회전시 광의 조사 위치가 이동하는 원주의 반경을 조절하는 것이 가능하다. 다만, 다른 예로서 구동부가 광로변경소자(221)의 중심축을 기준으로 경사각을 조절하여 광이 굴절되는 각도를 변경시킴으로써, 광의 조사위치가 이동하는 원주의 반경을 조절하는 것도 가능하다.
또한, 도 5의 c에 도시된 바와 같이 구동부(400)는 광로변경소자(221)를 광이 진행하는 경로로부터 선택적으로 이탈시키도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 광 확장부(210)를 통과한 광은 광로 변경 없이 집광부(230)로 입사되게 되므로, 중심축을 따라 광이 진행하도록 구성할 수 있다.
나아가, 이러한 광로변경소자(221)를 광 경로부(200)로부터 선택적으로 착탈 가능하도록 구성할 수 있다. 광로변경소자(221)의 형상 또는 재질에 따라 이를 통과하는 광의 경로는 다양하게 변경될 수 있다. 따라서, 광로변경소자(221)를 교체 가능하게 구성함으로써, 치료 내용에 적합한 형상 또는 재질을 갖는 광로변경소자로 체결하여 사용할 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 광학치료장치는 광로변경소자(221) 및 구동부(400)를 상기와 같이 구비되어 제어부(800)가 이러한 광로변경소자(221) 및 구동부(400)를 제어함으로써, 하나의 평면상에 다양한 크기의 원주를 따라 광을 조사하도록 구성할 수 있다.
나아가, 도면 상에는 별도로 도시되지 않았으나, 제어부(800)는 광 확장부(210)의 광학 소자 또는 집광부(230)의 광학소자 중 적어도 하나 이상의 위치를 중심축을 따라 이동시키도록 제어함으로써, 초점 거리를 조절하는 것도 가능하다. 따라서, 다양한 깊이의 치료위치의 치료를 진행할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 광학치료장치는 광로변경소자(221)를 회전시키는 방식으로 광이 조사되는 위치를 제어하므로, 종래의 갈바노 미러를 이용한 스캐너 방식에 비해 제어가 용이한 장점이 있다. 또한, 광로변경부의 동작 오류가 발생하는 경우에도, 광로변경소자에 의해 굴절되는 범위 내에서 조사 위치가 결정되므로 치료 영역과 인접한 위치로 광이 조사됨으로써 치명적인 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 전술한 광학치료장치를 이용하여 백내장 수술을 진행하기 위한 제어방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 6은 백내장 수술시 치료 부위를 도시한 도면이다. 우선, 도 6을 참조하여 백내장 수술의 내용을 간략하게 설명하도록 한다.
일반적으로 종래의 백내장 수술은 칼을 이용하여 각막(cornea)(A)을 절개한 후(도 6의 b의 P3), 절개된 부위를 통해 수정체의 전낭(B)을 원형(도 6의 b의 P1)으로 절개한다. 그리고, 절개된 각막을 통해 초음파 기구를 삽입하여 수정체 핵(C)을 잘게 분쇄(도 6의 b의 P2)하고 이를 흡입하여 추출한 후, 수정체의 핵이 위치하던 부위에 인공 수정체를 삽입하는 방식으로 이루어진다. 다만, 각막과 수정체의 전낭을 절개하는 과정이 시술자의 수작업에 의해 진행되는 경우 사고 위험성이 높고, 특히 원형 전낭 절개시 시축을 중심축으로 하여 정확하게 원형으로 절개하는 단계는 시술자의 숙련도에 따라 수술 결과가 크게 차이가 나는 단점이 있었다.
따라서, 본 실시예에서는 전술한 광학치료장치를 이용하여 각막을 절개하고 수정체의 전낭을 절개하는 과정을 진행함으로써 수술의 안정성 및 치료 결과를 개선할 수 있다. 이하에서는 도 7을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학치료장치의 제어방법에 대해 설명하되, 제어부가 광원 및 광 조사부를 제어하여 동작하는 내용을 중심으로 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학치료장치의 제어방법은 도시한 순서도이다. 광학치료장치의 제어방법은 치료 내용 설정 단계(S10), 광 경로부 배치 단계(S20), 광 발생단계(S30), 제1 조사 단계(S40) 및 제2 조사 단계(S50)를 포함하여 진행되며, 이러한 단계들은 아이인터페이스(300)를 이용하여 환자의 전안부를 치료장치에 고정시키고, 이미지 검출부(500)를 이용하여 환자의 전안부를 촬영하여 환자의 전안부에 대한 정보를 획득한 상태에서 진행할 수 있다.
치료 내용 설정 단계(S10)는 레이저를 이용하여 치료가 진행되는 위치 및 조사 패턴 등을 설정하는 단계이다. 이러한 치료 내용은 이미지 검출부(500)로부터 검출된 환자의 전안부 정보를 고려하여 설정되며, 인터페이스(700)를 통해 각막의 절개 위치 및 절개 패턴, 그리고 전낭이 절개되는 위치 및 패턴을 설정할 수 있다.
광 경로부 배치 단계(S20)는 위의 단계에서 설정된 위치 및 패턴으로 광을 조사할 수 있도록 제어부(800)가 광 경로부(200)의 광학 소자들을 적절한 위치에 배치하는 단계이다. 예를 들어, 원형 절개가 이루어지는 패턴의 반경이 결정되면 이에 해당하는 종류의 광로변경소자를 장착하거나, 광로변경소자의 위치를 세팅할 수 있다. 또한, 절개가 이루어지는 깊이를 고려하여 광 확장부(210) 또는 집광부(230)의 광학 소자를 이동시켜 초점 거리를 조절할 수 있다.
이와 같이, 광 경로부(200)의 배치가 완료되면, 제어부(800)는 광원(100)을 구동하여 광을 발생시키는 단계를 진행한다(S40). 이때, 제어부(800)는 광원(100)으로부터 발생되는 광은 상기 설정된 내용에 따라 광의 출력 및 광의 펄스 특성 등을 제어할 수 있다.
광원(100)으로부터 광이 조사되면, 이를 치료 위치로 조사하는 단계를 진행한다. 이때, 치료 내용에 따라 제1 조사 단계(S40) 및 제2 조사 단계(S50)로 구분할 수 있으며, 일 예로 제1 조사 단계(S40)는 전낭을 원형으로 절개하도록 광을 조사하고, 제2 조사 단계(S50)는 각막의 일부를 절개하도록 광을 조사하도록 구성할 수 있다.
이때, 제1 조사 단계(S40)는 전낭의 위치 및 원형 절개 패턴에 대응되도록, 제1 반경의 원주를 따라 제1 초점 거리로 광이 조사된다. 다만, 광 경로부 배치 단계(S20)를 통해 광 경로부는 제1 반경의 원주를 따라 제1 초점 거리로 광을 조사할 수 있도록 광 경로부(200)가 세팅된 상태이므로, 제1 조사 단계(S40)는 구동부(400)를 구동하여 광로변경소자(221)를 회전시키는 방식으로 수행된다. 이때, 광로변경소자(221)가 360도 이상으로 회전하도록 제어됨으로써, 전낭에 원형으로 광이 조사되면서 기 설정된 내용에 따라 원형 절개가 이루어진다.
한편, 제2 조사단계(S50)는 각막에 호형 패턴으로 절개를 진행하는 것으로, 제2 반경의 원주를 따라 제2 초점 거리로 광이 조사된다(제2 반경 및 제2 초점거리는 제1 반경 및 제1 초점거리와 상이할 수 있음). 따라서, 제2 조사 단계(S50)는 광을 조사하기에 앞서, 제2 반경을 따라 광이 조사될 수 있도록 광로변경소자(221)의 위치를 이동시키고, 제2 초점 거리에 대응되도록 광 확장부(210) 또는 집광부(230)의 광학소자의 위치를 이동시킨다.
이와 같이 광 경로부(200)가 세팅되면 광을 조사하여 절개를 진행한다. 이때, 제2 조사 단계(S50)는 제1 조사 단계(S40)와 달리 소정의 각도 범위에서 호 형상으로 절개가 진행되므로, 제어부(800)는 해당 패턴에 대응되는 위치로만 광이 조사되도록 광로변경소자(221)의 회전각을 제어하거나, 셔터(미도시)를 선택적으로 개폐시키도록 제어할 수 있다.
이러한 방식으로 전낭의 원형 절개 및 각막 절개가 이루어짐으로써, 보다 정밀하고 안전한 수술을 진행하는 것이 가능하다.
이하에서는, 도 8 내지 도 10을 이용하여 본 발명에 따른 제2 실시예를 설명한다. 다만 전술한 실시예와 유사한 구성요소 및 유사한 기술적 특징에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위해 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
전술한 실시예에 따른 광학치료장치는 광의 조사 위치가 원주 방향을 따라 이동하기 때문에, 원형 패턴 또는 호형 패턴으로 광을 조사할 수 밖에 없는 한계가 있다. 이에 비해, 본 실시예에서는 이 이외에도 다양한 형상의 패턴으로 광을 조사할 수 있는 광학치료장치를 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학치료장치의 광로변경부를 도시한 개략도이다. 전술한 실시예에서는 광로변경부가 하나의 광로변경소자를 포함하여 구성된 것에 비해, 본 실시예에 따른 광로변경부는 적어도 두 개 이상의 광로변경소자를 이용하여 구성할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 광로변경부(220)는 제1 광로변경소자(222) 및 제2 광로변경소자(223)를 포함하여 구성된다. 제1 광로변경소자(222) 및 제2 광로변경소자(223)는 전술한 광로변경소자와 마찬가지로, 구동부에 의해 중심축을 회전축으로 하여 정역 방향으로 회전할 수 있고, 중심축을 따라 직선 방향으로 이동하는 것도 가능하며, 광의 진행 경로로부터 선택적으로 이탈하도록 구성될 수 있다. 이러한 제1 광로변경소자(222) 및 제2 광로변경소자(223)의 이동 특성은 전술한 광로변경소자의 이동 특성과 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.
이때, 제1 광로변경소자(222)는 제1 구동부(410)에 의해 이동하고, 제2 광로변경소자(223)는 제2 구동부(420)에 의해 이동하도록 구성된다. 그리고, 제어부(800)는 제1 구동부(410) 및 제2 구동부(420)를 개별적으로 제어함으로써, 제1 광로변경소자(222) 및 제2 광로변경소자(223)는 독립적으로 회전 및 이동하는 것이 가능하다.
예를 들어, 제1 광로변경소자(222) 및 제2 광로변경소자(223)가 서로 다른 위상에서 동일한 속도로 회전하도록 제어하는 것도 가능하고, 서로 상이한 방향으로 회전하거나 또는 서로 상이한 회전 속도로 회전하도록 제어하는 것도 가능하다. 그리고, 하나의 광로변경소자가 회전하는 동안 나머지 광로변경소자는 중심축을 따라 직선 방향으로 위치를 이동하도록 제어하는 것도 가능하며, 치료 내용에 따라 하나의 광로변경소자를 광의 진행 경로로부터 이탈하도록 위치시키는 것도 가능하다.
또한, 제1 광로변경소자(222) 및 제2 광로변경소자(223)가 서로 상이한 형상 또는 상이한 재질로 이루어진 것을 이용하여, 두 소자의 상이한 굴절 특성을 조합하여 이용하는 것도 가능하다.
이와 같이, 제1 광로변경소자(222) 및 제2 광로변경소자(223) 사이의 간격, 회전 방향, 회전 속도, 회전 위치의 위상, 경사각 등을 독립적으로 제공함으로써 광이 조사되는 패턴을 다양하게 구현할 수 있으며, 이러한 광 패턴의 예는 도 9에 도시되어 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 광학치료장치에 의할 경우 백내장 수술에 있어서 전낭 원형 절개 및 각막 절개 이외에도, 수정체를 파쇄(fragmentation)하는 단계 또한 광학적으로 진행하는 것이 가능하다. 이하에서는 도 10을 참조하여 본 실시예에 따른 광학치료장치를 이용하여 백내장 수술을 진행하기 위한 제어방법에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학치료장치의 제어방법은 도시한 순서도이다. 본 실시예에 따른 광학치료장치의 제어방법 또한 전술한 실시예와 마찬가지로 치료내용 설정단계(S110), 광 경로 배치 단계(S120), 광 발생 단계(S130), 제1 조사 단계(S140) 및 제2 조사 단계(S160)를 포함하여 진행할 수 있다.
이러한 단계들은 전술한 실시예와 유사한 방식으로 진행될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 두 개의 광로변경소자를 구비하고 있으므로, 제1 조사 단계(S140)는 제1 광로변경소자(222)를 이용하여 진행하고, 제2 조사 단계(S160)는 제2 광로변경소자(223)를 이용하여 진행하도록 제어될 수 있다. 따라서, 광 경로 배치 단계(S120)시 제1 광로변경소자(222)는 제1 조사 단계(S140)의 조사 반경 및 초점 거리에 대응되는 위치에 배치시키고, 제2 광로변경소자(223)는 제2 조사 단계(S160)의 조사 반경 및 초점 거리에 대응되는 위치에 배치시킨 후, 제1 조사 단계(S140) 진행시 제2 광로변경소자(223)를 광 경로에서 이탈시킨 상태에서 광을 조사하고, 제2 조사 단계(S160) 진행시에는 제1 광로변경소자(222)를 광 경로에서 이탈시킨 상태에서 광을 조사할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 제어방법에서는 전낭을 원형 절개하기 위한 제1 조사 단계(S140)와 각막을 절개하기 위한 제2 조사 단계(S160) 사이에 수정체를 파쇄하는 입체 조사 단계(S150)를 더 포함하여 진행할 수 있다.
이러한 입체 조사 단계(S150)는 광이 전달하는 에너지에 의해 수정체의 핵이 작은 파편으로 분쇄시킬 수 있도록, 촘촘한 패턴으로 광을 조사할 수 있다. 따라서, 이러한 입체 조사 단계(S150)는 제1 광로변경소자(222) 및 제2 광로변경소자(223)를 개별적으로 제어함으로써 수정체 핵을 분쇄하기 위한 패턴을 형성하도록 제어할 수 있다. 다만, 소정 두께를 갖는 수정체의 핵이 깊이 별로 잘게 분쇄될 수 있도록, 본 단계가 진행되는 동안 제어부(800)는 광 확장부(210) 또는 집광부(230)의 위치를 제어하여 광이 조사되는 초점 위치를 변경시킬 수 있다(예를 들어, 수정체 핵의 후낭과 인접한 부분에서 설정된 패턴으로 광을 조사하고, 손차적으로 초점 거리를 줄여가면서 각각의 초점 거리에서 해당 패턴으로 광을 조사하는 방식).
따라서, 본 실시예에 따른 제어방법에 의할 경우 광을 이용하여 전낭의 원형 절개, 수정체의 핵 분쇄 및 각막 절개를 진행할 수 있도록 구성함으로써, 백내장 수술의 안전성 및 수술 결과를 보다 개선할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는, 본 발명의 주요 실시예에 대해 상세하게 기술하였으나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 대해 통상의 지식을 가진 사람이면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 기술적 특징의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음은 밝혀둔다.

Claims (22)

  1. 광을 생성하는 광원;
    상기 광원에서 생성된 광이 진행하는 경로를 형성하고, 입사되는 광을 굴절시켜 상기 광의 진행 방향을 전환시키는 광로변경소자를 포함하는 광 경로부;
    상기 광이 조사되는 위치를 변경시키도록 상기 광로변경소자를 회전시키는 구동부; 및
    기 설정된 패턴에 따라 광이 조사될 수 있도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 광학치료장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 광로변경소자로 입사되는 광의 진행 방향을 회전축으로 하여 상기 광로변경소자를 회전시키는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광로변경소자의 회전시 상기 광의 조사 위치는 기 설정된 반경을 갖는 원주를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광로변경소자는 일면이 경사면을 형성하는 웨지 프리즘(wedge prism)을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 경로부는 상기 광원에서 생성된 광의 단면을 확장시키는 광 확장부, 상기 광로변경소자를 포함하고 상기 광 확장부에서 확장된 광의 진행 경로를 변환하는 광로변경부 및 상기 광로변경부를 통과한 집광되는 집광부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광로변경소자를 통과한 광은 상기 광 확장부 및 상기 집광부의 광학소자가 배치되는 중심축으로부터 기울어진 방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광 확장부는 복수개의 광학 소자를 포함하여 구성되며, 상기 복수개의 광학 소자 중 적어도 하나는 이동 가능하게 형성되어, 광이 확장되는 단면의 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 집광부는 텔레센트릭 에프 쎄타 렌즈(teleccentric f-theta lens)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학지료장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 광로변경소자는 일면이 경사면을 형성하는 웨지 프리즘을 이용하여 구성되며, 회전시 무게 편중으로 인한 진동 발생을 최소화시킬 수 있도록 단면이 얇아지는 방향의 일측에는 무게보상부가 구비되는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 광로변경부의 상기 광로변경소자는 선택된 조사 패턴에 대응하여, 교체 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 광로변경부는 복수개의 광로변경소자를 구비하고, 상기 제어부는 상기 복수개의 광로변경소자가 각각 독립적으로 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수개의 광로변경소자 중 적어도 하나는 상기 광이 진행하는 경로로부터 선택적으로 이탈할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 광로변경소자의 회전 방향 및 회전 속도를 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 광로변경소자의 경사각을 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 광원에서 생성되는 광의 출력 및 광의 펄스 특성을 고려하여, 상기 광로변경소자를 회전시키는 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학치료장치.
  16. 설정된 광 조사 패턴에 대응되도록 광 경로부를 구성하는 광학 소자를 위치시키는 단계;
    광원으로부터 광을 생성하는 단계; 및
    상기 광 경로부에 구비되는 광로변경소자를 회전시켜 상기 설정된 조사 패턴에 따라 광을 조사하는 단계;를 포함하는 광학치료장치의 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광로변경소자는 입사되는 광의 진행 방향을 회전축으로 하여 상기 광로 변경소자를 회전시키는 것을 특징으로 하는 광학치료장치의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광 경로부는 상기 광원에서 생성된 광의 단면을 확장시키는 광 확장부, 상기 광로변경소자를 포함하고 상기 광 확장부에서 확장된 광의 진행 경로를 변환하는 광로변경부 및 상기 광로변경부를 통과한 집광되는 집광부를 포함하여 구성되고,
    상기 광로변경소자는 웨지 프리즘(wedge prism)으로 구성되며, 상기 광로변경소자를 통과한 광은 상기 광 확장부 및 상기 집광부의 광학소자가 배치되는 중심축으로부터 기울어진 방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 광학치료장치의 제어방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 광원에서 생성되는 광의 출력 및 광의 펄스 특성을 고려하여, 상기 광로변경소자의 회전 방향이나 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학치료장치의 제어방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 광을 조사하는 단계는
    상기 광로변경소자를 360도 이상의 각도로 회전시키면서 제1 초점 거리에 원형의 패턴으로 광을 조사하는 제1 조사 단계 및 상기 광로변경소자를 180도 이하의 각도로 회전시키면서 제2 초점거리에 호 형상의 패턴으로 광을 조사하는 제2 조사 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학치료장치의 제어방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 광학치료장치는 상기 광로변경소자를 복수개로 구비하며, 상기 광을 조사하는 단계는 상기 각각의 광로변경소자를 개별적으로 회전시키면서 광을 조사하는 입체 조사 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학치료장치의 제어방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 입체 조사 단계는 적어도 2개 이상의 상이한 초점 거리에 광이 조사되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 광학치료장치의 제어방법.
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