JP2002515814A - 角膜プロフィールを撮影するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 角膜の前面など、患者の眼（Ｅ）の部分の像を生成するシステム、方法および装置。本発明の方法および装置は、屈折矯正角膜曲率測定法（ＰＲＫ）、光線治療角膜切開術（ＰＴＫ）、レーザーインサイチュ角膜曲率形成術（ＬＡＳＩＫ）などのレーザー切開手順中またはその直後に角膜の切開された領域のプロフィールを直接撮影するのに特に有用である。これらの方法および装置によれば、医師は眼の外側縁部を正確に撮影して、切開された角膜のプロフィールの特徴を記述し、外科手順中の組織切開量の空間的変動を決定することができる。角膜の切開された領域のプロフィールを示す１つまたは複数の像（４、２０、３０、２６）を生成する方法および装置も提供される。プロフィールは切開前プロフィールと整合され、眼の真の切開特性に関するフィードバッタが与えられる。このフィードバックによって、眼の測定された切開特性に基づくレーザー切開アルゴリズムを用いてこのレーザー・システムをプログラミングすることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】 角膜プロフィールを撮影するシステムおよび方法 関連特許出願へのクロスリファレンス 本出願は、参照により全ての開示が本明細書に組み込まれる１９９７年５月２ ７日出願の米国特許出願第０８／８６３，６６５号の一部継続出願である１９９ ８年５月２２日出願の米国特許出願番号未定（整理番号第１８１５８−０００１ １０）の継続出願および優先権主張である。 発明の背景 本発明は、表面輪郭を映像化し、切開するシステム、方法、および装置に関す る。本発明は、特に、眼の前部領域の直接的な像を生成する方法および装置に関 する。本発明は、フォトリフラクティブケラテクトミー（光学的角膜屈折矯正手 術：ＰＲＫ）、光線治療角膜切開術（ＰＴＫ）、レーザーインサイチュ角膜曲率 形成術（ＬＡＳＩＫ）などのレーザー切開手順中またはその直後に角膜の切開さ れた領域のシルエット像を生成するのに特に有用である。シルエット像は、切開 プロセスをヒトの眼の実際の切開特性に適合するように調整することでレーザー 切開手順を改善するために使用できる角膜の切開プロフィールを含む。 視覚異常を矯正するための角膜の外部表面の眼科手術を行う紫外線および赤外 線レーザー・ベースのシステムおよび方法が知られている。これらの手順は一般 に紫外線または赤外線レーザーを使用して角膜から前面支質組織の微小な層を除 去してその屈折力を変える。紫外線レーザー切開手順では、照射によって隣接組 織および基礎組織を熱損傷しない光分解の形で角膜組織が切開される。照射され た表面の分子は残りの基質を加熱することなしにより小さい揮発性の断片に分解 される。切開の機構は光化学的である、すなわち、分子間結合を直接破壊する。 近視、遠視、ならびに乱視の矯正などの様々な目的のために切開は角膜の支質内 部に侵襲してその輪郭を変化させる。 そのようなレーザー・ベースのシステムおよび方法では、照射された束密度お よび角膜のレーザー照射への曝露時間は角膜の望ましい最終的な表面変化を達成 する角膜の表面彫刻を行うように調整される。そのために、角膜から一定の深さ の組織を切開するために加える必要がある近似エネルギー密度を決定する切開ア ルゴリズムが開発されてきた。例えば、紫外線波長の場合、１ジュール／ｃｍ² のエネルギー密度を、約１００〜４００ミリジュール／ｃｍ²の連続したパルス で加えると、角膜組織は通常約１ミクロンの深度まで切開される。したがって、 切開アルゴリズムは個々の屈折異常を矯正するのに必要な角膜組織の切開の量と 形状によって手順ごとに調整される。 このレーザー切開アルゴリズムは比較的正確ではあるが、これらのアルゴリズ ムの多くは組織切開が治療内の照射量に一様に関係するという前提に立つ。しか しながら、ＰＲＫ後の角膜トポグラフィの最近の研究では、いくつかの例で角膜 の大きい直径領域が一様なレーザー照射に曝露される場合に、「中央アイランド 」と呼ばれる低矯正の中央の領域が存在することがあると判断された。「中央ア イランド」という用語は一般に周囲の切開された領域よりも平坦でないように見 える角膜切開の中央領域として定義される。中央アイランドとは対照的に、ＰＲ Ｋ手順後の切開ゾーン内で中央が過矯正で周辺部が低矯正の場合も報告されてい る。例えば、Ｌｉｎ ＤＤＴＣ他のＣｏｒｎｅａｌ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ Ｆ ｏｌｌｏｗｉｎｇ Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｋｅｒ ａｔｅｃｔｏｍｙ ｆｏｒ Ｍｙｏｐｉａ．Ｊ．Ｃａｔａｒａｃｔ Ｒｅｆｒａ ｃｔ．Ｓｕｒｇ．（１９９３）１９：１４９−１５４を参照されたい。中央のト ポグラフィのゆるやかな変化は視機能に大きな影響を与えない場合もあるが、臨 床的に有意な中央アイランドを有する患者の一部は最良矯正視力の低下、単眼の 複視、および像ゴーストなどの視覚異常を経験する。 研究者は患者の視機能の質と術後の角膜表面を改善する方法としての修正切開 アルゴリズムを研究してきた。Ｓｅｉｌｅｒ Ｔ．他、Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏ ｎｓ ｏｆ Ｍｙｏｐｉｃ Ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｋｅｒａｔｅｃ ｔｏｍｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ、Ｏｐｈｔｈａｌｍ ｏｌ．（１９９４）１０１：１５３−１６０を参照されたい。一部の一般的な表 面の異常（中央アイランドなどの）は少なくとも切開アルゴリズムを変更する ことで部分的に矯正できると考えられている。例えば、切開アルゴリズムを変更 して、レーザー・パルスを中心部にさらに照射して中央アイランドの影響を打ち 消すことができる。 現在、修正切開アルゴリズムの精度は実験的な切開データおよび治癒した角膜 表面のトポグラフィ測定に基づく術後の臨床データから決定されている。ただし 、治癒した角膜は涙液膜および平均の厚みが５０μｍの上皮層で覆われている。 したがって、レーザー切開手順後の治癒した角膜前面のトポグラフィ測定は角膜 切開の真の形状を正確には示していない可能性がある。その結果、レーザー切開 アルゴリズムの変更が切開された角膜形状に与える影響を理解するには、切開さ れた角膜表面の直接測定が（必要でないとしても）極めて望ましい。 フォトケラトスコープまたはビデオケラトスコープを用いた角膜トポグラフィ 分析はＰＲＫ、ＰＴＫなどの切開手順後の治癒した角膜前面の質の客観的な尺度 を提供する。ビデオケラトスコープまたは角膜スコープと呼ばれる現在の測定装 置は、知られている大きさの輝く物体を角膜に反射するいくつかの同心のリング または多数の離散的な光源を通常使用する。次いで、この物体の角膜に反射する 像のサイズが、角膜形状を理論上の球面形状と比較する写真または光電子記録方 法で測定される。例えば角膜が球面の場合、これらのリング状の物体の反射像は 均等の間隔で並んだ、連続的な同心のリング状のパターンである。角膜表面に欠 損があるか正確には球面でない場合、結果として得られるリングの像はより均等 の間隔でないか、異なる形状、例えば楕円形状を有する。 トポグラフィ分析の多数の現在の方法の欠点の１つは、これらの方法が通常角 膜を凸形の球面の近似として扱い、鏡のように反射する表面を必要とすることで ある。角膜は正確には球面ではないので、測定結果は一般に非球面の角膜の測定 がどこで行われたかによって異なる。さらに、角膜表面はＰＲＫなどのレーザー 切開手順の直後には鏡のように反射することはない。別の欠点はビデオケラトス コープが実際の角膜トポグラフィを測定せず、単に「平均」半径しか測定しない という点である。光学的に極めて重要な角膜の中央部の数ミリがこれらの装置で は直接に評価できない。これらの方法の別の欠点は、角膜前面の極めて小さい、 例えば２０ミクロン以下の程度の表面の変化を正確に測定できないことである。 ただし、レーザー手順での組織切開の一様でない空間的分散は一般に約５〜１０ ミクロン以下程度（すなわち、意図された切開深度の約１０〜２０パーセント） である。したがって、現在のトポグラフィ分析方法は組織切開の空間的変動の測 定については期待するほど正確ではない。 切開手順中およびその直後の（すなわち、角膜組織が治癒し、上皮層が再生す るまでの）角膜の切開された領域の形状を正確に測定することも望ましい。これ によって涙液膜や上皮層が測定の精度を低下させることなく切開した表面の直接 測定が可能である。さらに、これによって医師チームは、切開された角膜のプロ フィールの特徴を記述して外科手順中の組織切開量の空間的変動を決定でき、こ の結果、医師へのその場でのフィードバックを提供する機会が与えられる。 残念ながら、現在の技法で外科手順中またはその直後に切開された角膜表面を 正確に測定することは極めて困難である。この困難さの１つの理由は、拡散角膜 表面支質を露出するためにＰＲＫの前に角膜から上皮が除去されることにある。 この結果、反射に基づく角膜曲率測定法は適していない。さらに、ビデオケラト グラフィを用いた角膜トポグラフィは人工涙を点眼すればＰＲＫの直後に実行で きるが、測定されるのは涙液膜の形状であって切開された角膜ではない。さらに 、角膜トポグラフィ技法を使用してＰＲＫ切開の急峻な形状を評価すると、結果 的に曲率の突然の変化によってこれらの計器は表面を正確に測定できなくなる。 ＰＡＲ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｎｅａｌ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ（米国特許第４，９９５，７１６号）などのラスターステレオグ ラフィック画像法を用いる投影手順が、上皮を除去され、切開されたばかりの角 膜に使用されてきた。これらのラスターステレオグラフィック・システムは角膜 上にグリッドを投影し、次いで角膜がビデオ・カメラによって撮影され、ディジ タル化され分析されて角膜直径に対する角膜高さの表が作成される。角膜は光を 拡散しない透明な器官であるが、角膜上に投影されたグリッドは十分に見えない 。したがって、タルカム・パウダーまたは蛍光染料の液体膜などの拡散物質が通 常角膜に塗布され、像を視覚化できる表面が提供される。測定されるのはパウダ ーまたは膜の形状であるので（角膜ではなく）、これらのパウダーまたは膜は測 定精度を低下させる。 したがって、必要なものは、眼の外部プロフィールを測定する改良された方法 および装置である。特に、これらの方法および装置は、組織切開量の空間的変動 を評価するために角膜切開の深度を約５．０〜１０．０μｍ以下程度まで直接測 定することが可能でなければならない。さらに、これらの方法および装置がレー ザー切開手順中またはその直後に切開された角膜領域を直接測定できるとすれば （この表面に液体膜またはパウダーを加えることなしに）、特に望ましいであろ う。そのような情報を用いて理論上の切開プロフィールと直接測定された切開プ ロフィールとの差に基づいて切開アルゴリズムを修正することができる。 発明の概要 本発明は、角膜の前面など、眼の像を生成するシステム、方法、および装置に 関する。本発明の方法および装置は、光学的角膜屈折矯正手術（ＰＲＫ）、光線 治療角膜切開術（ＰＴＫ）、レーザーインサイチュ角膜曲率形成術（ＬＡＳＩＫ ）などのレーザー切開手順中またはその直後に角膜の切開された領域のプロフィ ールを直接撮影するのに特に有用である。これらの方法および装置によれば、医 師は眼の外側縁部を正確に撮影して、切開された角膜のプロフィールの特徴を記 述し、外科手順中の組織切開量の空間的変動を決定することができる。本発明の 例示的な一実施態様では、角膜の切開された領域のプロフィールを示す１つまた は複数の像を生成する方法および装置が提供される。プロフィールは、切開前プ ロフィールと整合され、眼の切開特性に関するフィードバックが与えられる。こ のフィードバックによって、眼の測定された切開特性に基づくレーザー切開アル ゴリズムを用いてこのレーザー・システムをプログラミングすることが可能にな る。 本発明の一態様では、眼に隣接した表面または眼の付近の表面に光を投影して 眼の前部領域を通る（横切る）ように表面から光を反射させる方法が提供される 。反射光の一部は電荷結合素子（ＣＣＤ）などの光検出器によって受光され、そ れに対応する信号が処理されて眼の前部領域の高コントラストのシルエット像が 生成される。シルエット像は角膜によってさえぎられる光を表す暗い部分と、眼 を横切って行く光を表す明るい部分とを含む。明るい部分と暗い部分は角膜のプ ロフィールを表すその間の高コントラストの線を決める。眼の前面縁部の直接の シルエット像を与えることによって、反射した光のパターンの測定に基づいて角 膜プロフィールを近似する以前の方法と比較して解像度が改善される。例えば、 本発明によって生成されるシルエット像は線の平滑化または線の近似を最小にす るのに十分なデータ・ポイントを有し、これによって角膜前面の高解像度プロフ ィールが提供される。さらに、本発明の方法によって、角膜表面に物質を塗布せ ずに眼の直接の像を生成でき、これによって測定精度を改善できる。 特定の実施態様では、投影された光は患者の鼻の外側表面で直接反射するか、 眼と患者の鼻の外側表面との間に配置された反射器で反射する。眼の前部領域を 通って反射して行き、眼を「裏から照らす」ように選択された角度でこの表面に 導かれる。この方法は光が眼を斜めに通過するのを鼻が邪魔するという潜在的な 問題を克服する。さらに、この方法によって、直接眼を通過する光の量を最小に しながら、光学系を直接眼の前に置かずに眼を測定することができる。好ましく は、部分的に環形状を有する光のパターンが、患者の鼻に取り付けられた焼いた エナメルまたは白い物質のような拡散反射器に対して投影される。この部分的に 環形状は本発明の形状の端部が三日月のようにある一点に向かって細くなってい くことはないという点を除いて、三日月の形状に似ている。この部分的に環形状 をした光のパターンによってプロフィールの縁部で散乱する光は減少し、像のコ ントラストは増大し、解像度は改善される。 シルエット像は通常、眼の光学軸に対して平行でない（好ましくは眼の光学軸 に垂直またはほぼ垂直な）角度の眼の単一の経線または平面を含む。角膜の外部 プロフィール全体を正確に撮影するために、異なる経線の複数のシルエット像が 生成され、組み合わされて眼の２次元または３次元像を形成する。これらの個別 の像は眼を異なる位置に動かし、それぞれの位置で眼を撮影するか、それぞれの 像が光学軸に対する異なる角度から生成されるように光学系を動かすことによっ て作成できる。 本発明の別の態様では、光学的角膜屈折矯正手術（ＰＲＫ）、光線治療角膜切 開術（ＰＴＫ）、レーザーインサイチュ角膜曲率形成術（ＬＡＳＩＫ）などの外 科手順中またはその直後の眼の切開された角膜表面の直接の像を生成するシステ ムおよび方法が提供される。ＰＲＫのためのレーザー切開手順中、上皮が除去さ れてその下の角膜のＢｏｗｍａｎ層が露出される。ＬＡＳＩＫ手順では、上皮、 Ｂｏｗｍａｎ膜、ならびに支質前部の一部が支質から部分的に切開されて折り返 され、支質がレーザーに曝される。紫外線または赤外線レーザーを用いて支質組 織前部の微細な層が角膜から除去されてその屈折力が変えられる。 本発明の別の態様によれば、角膜の切開プロフィールの１つまたは複数の直接 の像が生成される。次いで直接の像は角膜の１つまたは複数の切開前プロフィー ルと整合され、切開された角膜のプロフィールの特徴が記述され、外科手順中の 組織切開量の空間的変動が決定される。次いでこの情報を用いて眼の実際の特性 に基づいてレーザー治療が生成され、将来のレーザー切開手順の精度が向上する 。あるいは、この情報をその場で用いて手順中に切開アルゴリズムを修正して切 開プロフィールに則って空間的変動を補正することができる。一部の実施態様で は、角膜上でいくつかの切開の副次的治療が実施され、それぞれの副次的治療は レーザー治療全体が角膜の所望の形状と深度を切開するように選択された形状と 深度を有する。これらのそれぞれの副次的治療の切開プロフィールの直接の像が 生成されてレーザー治療が計算される。例示的な一実施態様では、各副次的治療 は、組み合わされて副次的治療を形成する複数のレーザー・パルスをさらに含む 。この実施態様では、各レーザー・パルスの角膜プロフィールを計算してレーザ ー治療全体を決定できるように、各レーザー・パルスの照射後に切開されたプロ フィールの直接の像が生成される。 一実施態様では、異なるヒトの眼の複数の切開プロフィールの直接の像が生成 され、平均的なヒトの眼の切開特性を表す平均的切開プロフィールに基づいてレ ーザー治療が計算される。別の実施態様では、個々の眼のレーザー治療がその特 定の個々の眼の１つまたは複数の切開プロフィールに基づいて計算される。次い で角膜はその特定の眼のために新たに計算されたレーザー治療に基づいて別の切 開治療を受ける。さらに別の実施態様では、本発明は同じレーザーで複数の切開 プロフィールの直接の像を生成し、その特定のレーザーの切開特性に基づいてレ ーザー治療を計算する方法を提供する。図面の簡単な説明 第１図は、本発明の光学システムの一般的な光学機械構成要素と電気構成要素 の機能的な関係を示すブロック図である。 第２図および第３図は、本発明による角膜の所望の形状を切開するレーザー治 療アルゴリズムを計算するステップを示す流れ図である。 第４図および第５図はそれぞれ、本発明による眼の前部領域のシルエット像を 生成する方法を示す第１図の光学システムの正面図と等角図である。 第６図は、本発明の一実施形態の反射器に投影された部分的な環形状を示す第 １図の光学システムの拡大図である。 第７図および第８図は、本発明の光学システムおよび方法によって生成される ヒトの眼の切開された角膜表面の像を示す。 第９図はレーザー切開手順中に切開された角膜表面の像を生成する方法を示す 。 第１０図は、中央アイランドがある場合（破線）とない場合（実線）の角膜部 位に対する切開深度の理論上のプロフィールである。 第１１図は、切開アルゴリズムが本発明の角膜プロフィールからのフイードバ ックを用いて変更された第１０図の切開に似た切開を示す。 第１２Ａ図から第１６図は、本発明から利益を得る代替の所望の切開プロフィ ール（破線）および実際の切開プロフィール（実線）を示す。 好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、角膜の前面など、患者の眼の前部領域のプロフィールを生成するシ ステム、方法、および装置に関する。本発明は、角膜の光学的に有用な領域の前 面を撮影するのに特に有用である。便宜を考えて、残りの開示は具体的に、Ｂｏ ｗｍａｎ層および／または支質の前面（上皮の除去されない部分も）としばしば 呼ばれる上皮の下にある角膜領域のプロフィールを生成するシステムおよび方法 に関する。Ｂｏｗｍａｎ層および支質は角膜の輪郭の永続的な変化に対応できる 層である。ただし、このシステムおよび方法は角膜の上皮またはその他の領域な どの眼の内部の他の組織構造を含む手順にも同様に適用できることが理解されよ う。 本発明は反射した光が眼の前部領域を通るように反射器に光を投影する光投影 アセンブリを使用し、光を受光してこの前部領域の直接のシルエット像を生成す る画像生成アセンブリを使用する。本発明が作成するシルエット像は通常、角膜 前部領域の輪郭またはプロフィールの２次元表現を含む。輪郭は、角膜がより明 るい背景に対して輪郭がはっきりしたより暗い領域によって示され、角膜の縁部 で鋭いコントラストを与えるように適切に処理される。シルエット像は通常、眼 の光学軸に対して平行でない角度の眼の単一の経線または平面を含む。通常、光 は眼の光学軸に対して約７０〜１１０度の角度で眼を通過して反射し、好ましく は光はこの軸に対してほぼ垂直に眼を通過する。角膜の外部プロフィール全体を 正確に撮影するために、異なる経線の複数のシルエット像が生成され、次いで組 み合わされて眼の２次元または３次元のプロフィールを形成する。これらの個別 の像は患者が眼を異なる知られている位置に動かし／回転し、各位置で眼を撮影 できるようにすることで作成できる。これらの位置は、例えば、患者にシステム の光学軸に対して異なる角度に配置された離散的な光源を順次見せることで確立 される。あるいは、眼を固定位置に保持し、各像が光学軸に対して異なる角度か ら生成されるように光学系を動かすことができる。 角膜の前縁部の直接のシルエット像を提供することで、反射した光のパターン に基づいて角膜プロフィールを近似する以前の方法と比較して、解像度が向上す る。例えば、本発明によって生成されるシルエット像は角膜前面での曲線の平滑 化または近似を最小にするのに十分なデータ・ポイントを有し、これによって角 膜前面の高解像度プロフィールが得られる。通常、像は２０ミクロン未満、好ま しくは１０ミクロン未満、さらに好ましくは３ミクロン未満の程度の表面輪郭の 変化を正確に描く。 さらに、本発明の方法によって、角膜表面に物質を塗布せずに眼の直接の像を 生成できる。これとは対照的に、角膜上にグリッドを投影し、次いで角膜がビデ オ・カメラによって撮影されるラスターステレオグラフィック・システムはこの 表面を視覚化するために角膜表面にタルカム・パウダーまたは液体膜の塗布を必 要とする。これらのシステムでは角膜ではなく液体膜またはタルカム・パウダー が測定される。 光は、好ましくは角膜表面から散乱する光の量を最小にするような角度で眼の 前部領域を通過するように反射する。一実施形態では、光は患者の鼻の外側表面 に直接反射するか、眼と患者の鼻の外側表面との間に配置された反射板に反射す る。代替実施形態では、光は直接眼を通過して光検出器に投影されるか、鏡に投 影されて眼から離れた光検出器に光を反射する。例えば、これは光源、アパーチ ャならびに映写レンズを配置して眼に平行な光を投影することで達成できる。光 は角膜表面から散乱する光の量を最小にし、生成された像をさえぎるような角度 で眼の前部領域を通過する。さらに、反射器と光検出器の間には好ましくはアパ ーチャが設けられ、平行でない光がアパーチャを通して検出器に到達するのを防 止している。この結果、像をさえぎることがある角膜表面から散乱する光がさら に最小にされるか妨げられる。 本発明の方法および装置は、光学的角膜屈折矯正手術（ＰＲＫ）、光線治療角 膜切開術（ＰＴＫ）、レーザーインサイチュ角膜曲率形成術（ＬＡＳＩＫ）など のレーザー切開手順中またはその直後の角膜の切開された領域のプロフィールを 生成するのに特に有用である。これらの方法および装置によれば、医師は眼の外 側縁部を正確に撮影して、切開された角膜のプロフィールの特徴を記述し、外科 手順中の組織切開量の空間的変動を決定することができる。したがって、シルエ ット像は好ましくは角膜が治癒する前、また上皮が再生する前（すなわち、ＰＲ ＫおよびＰＴＫ手順）の、または上皮が角膜に再び取り付けられる前（ＬＡＳＩ Ｋ手順）の、角膜の切開直後に生成される。これらの像を切開手順が完了した後 で作成でき、または手順中に、例えば、レーザー・パルスの間に作成して各パル スの切開プロフィールを捉えることができる。前者の場合、プロフィールを用い て眼の切開特性に関するフィードバックを提供することができる。次いでこのフ ィードバックを用いて切開アルゴリズムをさらに調整または変更でき、後続の治 療の前に変更された切開アルゴリズムをレーザー・システム内にプログラミング することができる。後者の場合、このフィードバックを用いて外科手順中にその 場で切開アルゴリズムを変更することができる。 第１図を参照すると、本発明による眼の前部部分の像を生成する光学システム ２が示されている。光学システム２はアパーチャ９および映写レンズ８を通して 反射器１０に単一または複数の光線６を向ける光源４を含む。光線６は角膜１２ の外部表面を通して反射器１０に反射し、結像レンズ１４に達する。結像レンズ １４はアパーチャ１８を通して光検出器２０上に反射光１６の焦点を合わせて測 定可能な光学像を形成する。信号スイッチ２２、フレーム・グラバー２４、なら びにコンピュータ２６はビデオ画像をディジタル化して、例えば、角膜プロフィ ールを決定する縁部検出プログラムでこれらの像を処理する光検出器２０と電気 的に通信している。 光源４は電源２８によって動作して、光線６をアパーチャ９と映写レンズ８と を通過させ、反射器１０上にアパーチャ９を結像する。光源４は１つまたは複数 の光源、例えば、アルゴン、ヘリウムネオン、ダイオード、色素、またはその他 の光源、例えば、ハロゲン光源、発光ダイオード、光ファイバなどのレーザーを 含むことがある。一実施形態では、光源は約７００〜９００ナノメートルの赤か ら近赤外線までの波長を有する光を放射する。この波長範囲は多数の検出器で最 高の感度を有し、これを用いて光学系は紫外線または赤外線レーザーや、顕微鏡 観察用の光または手術室からの光などの他の光源からの光（通常、４００〜７０ ０ナノメートルの範囲）をフィルタリングできる。光源は、そのような波長だけ を直接放射するように構成できる。これには例えば、赤から近赤外線までの波長 だけを透過するフィルタリングされたハロゲン光源がある。 映写レンズ８は好ましくはアパーチャ９を反射器１０上に結像するような構造 である。下記のように、レンズ８は通常、患者の頭の脇に配置され、反射器１０ は通常、角膜と患者の鼻の間に配置される（第４図および第５図を参照）。した がって、レンズ８の焦点距離は、患者に対する光学系の好ましい位置に依存する 。アパーチャ９は角膜前面とほぼ同じ部分的に環形状を有する開口部を含む（第 ６図を参照）。開口部の部分的に環形状は好ましくはいずれの端部にも先細のポ イントがない三日月の形状に似ている。開口部は眼の外側部分を照明するのに十 分な幅を有する部分的に環形状をした光のパターンがそれを通過できるような形 状である。通常、投影されたアパーチャの幅は約６から１２ｍｍ、好ましくは約 ８から１０ｍｍである。部分的に環形状をした光のパターンは像の暗い領域と明 るい領域の境の線または曲線の解像度を向上させる。眼は光を背景にした暗い物 体として見えるので、眼の表面から散乱し、検出器上に結像する光によって眼の 上縁部は暗くなく明るく見える。背後から眼を照明することで、この減少したコ ントラストを最小にすることができる。この照明は検出器から見て眼の前面に当 たる光の量を最小にし、それによって、像のコントラストとプロフィールの解像 度を高める。上記の照明は眼に平行な光を投影するか、眼を通過し結像レンズに 達する光線がほぼ平行になるように眼の十分にはるか背後に部分的な輪を投影す ることで達成される。この照明のために、比較的少ない光線が検出器から見える 眼の部分の前面を照明する。輪は、検出器から見て眼の前面に当たる散乱光の量 を最小にするので、眼の背後の拡散表面に投影する好ましい形状である。 反射器１０は、患者の鼻に取り付けられた白いテープまたは眼の後ろの反射鏡 に取り付けられた焼いたエナメルなどの、一様でない光の散乱を最小にする何ら かの拡散表面を含むことができる。もちろん、光を患者の鼻に直接反射すること ができる。ただし、鼻は一様に光を散乱する表面ではないので、一様に光を散乱 する表面を有する反射器１０が好ましい。反射器１０は、散乱した光が結像レン ズ１４の前で眼の前面によってさえぎられるように、光源４と映写レンズ８に対 して配置される。この投影システムは、鼻が眼への光の透過をさえぎるおそれが あるという潜在的な問題を克服する。さらに、このシステムを用いて眼を直接通 過する光の量を最小にしながら、また光学系を直接眼の前に置く必要なしに眼を 測定することができる。 代替実施形態では、反射器１０は、眼を通るように光を斜めに反射させて光検 出器２０に入射させるのに適したように設計され配置された鏡（図示せず）を含 むことができる。この実施形態では、映写レンズ８は平行な光を鏡に当てて眼に 投影するように構成される。鏡は平行な光を反射させて眼を横切って光検出器に 入射させる働きをする。さらに別の代替実施形態では、光源４、アパーチャ９な らびにレンズ８は眼に直接光を投影するように配置されている。この実施形態で は、光源は、光信号を処理して像を生成する光検出器に眼を通して光を投影する １つまたは複数の発光ダイオード（例えば、三日月または部分的に環状のアレイ に配列された）を含むことができる。 反射した光線１６は結像レンズ１４を通過し、結像レンズ１４はアパーチャ１ ８を通して光線の焦点を合わせ、光検出器２０の感光面に眼の像を形成する。例 示的な一実施形態では、結像レンズ１４は像の歪みと収差を最小にするように構 成されている。さらに、結像レンズ１４は一定の倍率を保ち視野の深度が増した テレセントリック（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）・レンズを含むことができる。好 ましい態様では、本発明は投影された光６の焦点を反射器１０に合わせ、反射し た光１６の焦点を光検出器２０に合わせる自動フォーカス・システムをさらに使 用できる。 アパーチャ１８は約１ｍｍの直径を有し、好ましくは結像レンズ１４の焦点距 離に配置されて改善された視野の深度を与え、眼の縁部でコントラストを低下さ せるスプリアス光を除去する。アパーチャ１８はレンズ１４の光学軸に平行また はほぼ平行に伝播する光だけがアパーチャ１８を通過することを効果的に保証す る。さらに、二色性の鏡やビーム・スプリッタなどのフィルタを光トレーン内に 含めてスプリアス光をフィルタリングすることができる。これらのフィルタは光 源の波長の放射を透過するがその他の波長の放射を反射し、したがって、反射器 １０に投影された光線６を手術室の他の光源から効果的に分離する。 光検出器２０が生成する電気出力信号は信号スイッチ２２によってフレーム・ グラバー２４に向けられ、フレーム・グラバー２４はレンズ１４が形成するエネ ルギーと像の空間的分散を表す一連の時間シーケンス電気信号を生成する。これ らの電気信号は表示装置３０で実時間ビデオ画像として表示できる。別法として 、またはこれに加えて、電気信号はコンピュータ２６による分析のために、かつ ／または表示装置３０に供給されるために、フレーム・グラバー２４によってデ ィジタル形式で記憶される。コンピュータ２６はプロセッサと、眼の縁部を決定 して角膜プロフィールの解像度を高める縁部検出プログラムなどの適当なソフト ウェアを含む。角膜プロフィールの計算、切開されたプロフィールの角膜の切開 前プロフィールとの整合などのために特別なアルゴリズムをコンピュータ２６に 記憶することができる。これらのアルゴリズムのいくつかを以下に詳述する。 光検出器２０は光電陰極およびビデオ・コンタクト画像を有する従来の光検出 装置を含むことができる。あるいは、光検出器２０は電荷結合素子（ＣＣＤ）な どの離散的な検出器のアレイを含むことができる。通常、検出器は約６．６×８ ．７ｍｍの使用可能なアパーチャの寸法を有するＣＣＤアレイを含み、光源４が 発する光を感知する。検出器アレイに適当な数の解像素子を選択することでシス テムの解像度を変更できる。例えば、所望の解像度３μｍを得るために、撮影シ ステムは眼の高さにおいて少なくとも６μｍあたり１ピクセルとするように構成 される。ピクセル素子間を補間することで３μｍの解像度が得られる。９７２× １１３４の検出器素子のアレイを提供するＥｌｅｃｔｒｉｍ ＥＤＣ １０００ Ｕ（Ｅｌｅｃｔｒｉｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ、Ｎ．Ｊ ．）などの多数の適した検出器が市販されている。このカメラで、検出器に６． ６ｍｍの大きさに撮影される眼の５．８ｍｍの部分は眼の高さで６μｍあたり１ ピクセルを提供する。所望の場合、実質的に素子の数がより多い検出器を使用で きる． 第２図を参照しながら、角膜上に所望の形状を切開するレーザー治療アルゴリ ズムを計算する方法について説明する。医師は初期患者評価２００を実行して患 者の角膜がレーザー切開手順に適しているか否かを決定し、矯正する屈折異常、 例えば近視、遠視、遠視性乱視、近視性乱視、混合乱視などを決定する。この評 価が完了すると、患者パラメータ情報２０２が収集される。例えば、屈折異常の 性質とサイズが決定されて患者の角膜に適用される所望の切開形状が計算される 。この情報は患者の眼鏡またはコンタクトの処方箋、あるいは角膜トポグラフィ 分析（角膜曲率測定法、フォトケラトスコープ法および／またはビデオケラトグ ラフィ）による患者の角膜の曲率および屈折力の測定から得ることができる。次 いで患者パラメータに関する情報を用いて角膜上で所望の矯正形状を切開する１ つまたは複数の切開アルゴリズムまたはレーザー治療２０４が作成される。 患者パラメータ情報２０２に加えて、実験切開データ２０６もレーザー治療ア ルゴリズム２０４の計算で使用することができる。この実験切開データ２０６は とりわけ角膜上で所望の矯正形状を切開するのに必要なレーザー・パルスの空間 的および時間的分散を含む。切開アルゴリズムを術後臨床切開データ２０８に基 づいて変更することもできる。臨床データ２０８は通常、レーザー切開手順が完 了した後の患者のフォローアップ検査２１８中に得られる。この臨床データ２０ ８は例えば中央アイランドなどの理論上の切開プロフィールと測定された切開プ ロフィールの差を含む。 さらに、上記の因子に基づいて角膜上で所望の形状を切開するための治療プロ グラム２１０が特定の手術について決定される。第３図は治療プログラム例２１ ０の流れ図であるが、様々な他の治療プログラムを使用できることが理解されよ う。図示のように、特定の患者のレーザー治療は評価され２４０、一連の副次的 治療に分割される２４２。例えば、−６Ｄの切開が望ましい場合、レーザーをプ ログラミングして一連の−ＩＤの切開を行うことができる。次いでこれらの副次 的治療は一連の離散的なレーザー・パルスにさらに細分化され２４４、ここでレ ーザーは各パルスの前に所望の状態に構成される。角膜上に所望の形状を形成す るために、次いで副次的治療２４２を個々に修正でき２４６、あるいは副次的治 療の加重２４８を設計して所望の形状を形成できる。最後に、所望の治療がビデ オ・ディスプレイ２５０または同様のディスプレイ装置に表示される。 再度第２図を参照すると、レーザー治療が計算された後で、ステップ２２０で 、事前プログラミングされた形状が患者の角膜上で切開される。ステップ２２２ で、第４図および第５図に関して以下に説明するように、この切開中またはその 直後に、切開された角膜のプロフィールが直接測定される。この測定は、実際の 眼にレーザー照射を行って組織の切開の空間的変動を測定することが可能な角膜 切開プロフィールを提供する。次いでこの測定をフィードバック２２４として用 いて、将来の手順でのレーザー治療の切開アルゴリズムを修正することができる 。通常、いくつかの異なる手順について測定が実行され、正規化されて「平均的 な」眼の切開プロフィールが決定される。この正規化切開プロフィールを用いて より正確なレーザー治療プログラムが提供される。あるいは、実際の切開プロフ ィールが所望のプロフィールに密接に近づくように、フィードバック２２４をそ の場で用いて切開アルゴリズムを修正し、レーザー・ビームを変調することなど が可能である。 角膜切開プロフィールの測定は治療全体が施行された後で、副次的治療の間で 、かつ／またはそれぞれの離散的なレーザー・パルスの間で可能である。後者の 場合、それぞれの副次的治療および／または手順中のレーザー・パルスの切開プ ロフィールに基づいて、いくつかのレーザー治療をカスタム生成することができ る。例えば、−１０Ｄの切開が望ましい場合、一連の−１Ｄ切開または副次的治 療を実行するようにレーザーをプログラミングして、それぞれの−１Ｄ切開の間 に測定を行うことができる。次いで各測定は切開前プロフィールと整合され、各 副次的治療の実際の形状および深度が決定される。 レーザー治療は、角膜の切開前プロフィールを生成し、この切開前プロフィー ルをメモリに記憶し、切開されたプロフィールを切開前プロフィールと整合させ て、角膜領域の組織の切開の空間的変動を決定することで計算される。好ましい 実施形態では、切開前プロフィールは選択された切開領域よりも大きく、したが って、角膜の切開された領域の周辺部を含む。直接の像はこれらの周辺領域も含 み、したがって、切開前および切開後プロフィールは直接の像の周辺領域を切開 前プロフィールの周辺領域に位置合わせすることで整合できる。 第４図および第５図を参照すると、患者の眼Ｅの前部領域の像を生成するのに 用いる光学システムの例５０が例示され、描かれている。図示のように、光学シ ステム５０は好ましくは患者の頭の側に向けて配置され、患者の眼に光を投影し て、像に干渉するおそれがある散乱光を最小限にする。さらに、この構成によっ て、外科手順中に用いられるレーザー装置および／または外科顕微鏡で干渉を最 小限にする（第９図を参照）。このように、患者の頭の側から光を投影し、眼に 反射する光を測定することなく像を生成することで、手術中に像を生成すること ができる。したがって、例えば、レーザー切開手順中またはその直後の直接のシ ルエット像を生成でき、その結果、Ｂｏｗｍａｎ層または支質の実際の切開され た表面のプロフィールを得ることができる（すなわち、涙液膜も再生した上皮層 もなしに）。 光学システム５０は、患者の眼を３次元空間内の所望の位置に配置するための 知られている設計の適した患者ステーション（図示せず）を含むことができる。 眼はその前部に焦点が合い、像検出器に対してセンタリングするように配置され る。眼がレーザー治療とプロフィール測定の両方に適した位置にあるように、撮 影システムはレーザーと位置合わせされている。この位置合わせによって、眼を 側面計と位置合わせするために治療を中断することなしに、外科手順中に眼の測 定を行うことができる。 第４図および第５図に示すように、光源４からの光がアパーチャ９およびレン ズ８を通って投影され、患者の鼻の上の反射器１０に当たる。好ましくは、光は 眼の背後のポイントにある眼の水平軸Ａに対して鋭角に当たり、反射光１６が一 般に軸Ａに平行に眼を通過する。鼻の外側表面と角膜との距離は個人によって異 なるので、光源４、アパーチャ９ならびにレンズ８は反射器１０に対して垂直に 移動できる。好ましくは、投影光６と反射光１６がなす角度はこの距離にかかわ らずほぼ一定である（通常約１〜１０°）。したがって、光源４、アパーチャ９ および／またはレンズ８は水平軸Ａに対して垂直に調整され、反射器１０上に結 像されるアパーチャ９は直接に角膜の対象領域に反射する。光源４は手動で、ま たはコンピュータ２６によって制御可能な適した駆動モーターで移動できる。 反射光１６は角膜の前部領域を通り越して結像レンズ１４に到達する。上記の ように光１６の一部が角膜によってさえぎられる。次いでアパーチャ１８を通し て平行な光の焦点が合わされ、光検出器２０上に結像される。ほぼ平行ではない 反射光線はアパーチャ１８によってさえぎられる。像はフレーム・グラバー２４ およびコンピュータ２６で処理される。投影光６は好ましくは角膜の外部輪郭に ほぼ対応する部分的に環形状を有し、角膜の外部表面のいずれかの側に延びた２ 次元のシルエット像を作成するのに十分な幅を有する。これによって通常角膜の 単一の経線の高コントラストの像が作成される。高コントラストの像は角膜の外 縁部またはプロフィールを表す線または曲線を含む。通常、この線は２０ミクロ ン未満、好ましくは１０ミクロン未満、さらに好ましくは３ミクロン未満の程度 の表面輪郭の変化を正確に描く。 眼が正しく位置合わせされていることを確認することで、生成された像を用い て基準点と角膜の外部表面との距離が正確に測定できる。したがって、この像を 例えば角膜の切開前プロフィールと整合させることで、切開プロフィールを計算 することができる。そのために、反射器１０に投影された光線６のサイズは通常 切開領域全体を通り越し、角膜の切開されていない領域の一部（切開された領域 の上または下、あるいは左右いずれかの側）に当たるサイズである。角膜の切開 されていない領域のプロフィールを用いて切開後プロフィールを切開前プロフィ ールと整合させることができる。本発明のシステムおよび方法に従って生成でき るヒトの眼のシルエット像の例が第７図および第８図に示されている。 第９図を参照して、外科手順中またはその直後の角膜前面の直接のシルエット 像を生成する方法について以下に説明する。本発明は眼の様々な外科手順に関連 して使用でき、特に、光学的角膜屈折矯正手術（ＰＲＫ）、光線治療角膜切開術 （ＰＴＫ）、レーザーインサイチュ角膜曲率形成術（ＬＡＳＩＫ）などのレーザ ー切開手順に関して有用である。そのような手順では、特定の手順のための計算 されたビーム送達パラメータ、例えば角膜表面上の電力レベルおよび空間的位置 に従って適当な放射を送達するレーザーが用意される。ＰＲＫまたはＰＴＫ手順 では、上皮が完全に除去されて支質前部領域が露出する。ＬＡＳＩＫ手順では、 上皮、Ｂｏｗｍａｎ膜、ならびに支質前部の一部が支質から部分的に切開されて 折り返され、支質がレーザーに曝露される。レーザー・ビームは通常、眼の角膜 領域上に放射され、角膜内部で所定の切開形状を形成するように制御される。使 用のため選択されたレーザーは好ましくは紫外線の形で、すなわち、ほぼ４００ ．０ｎｍ未満の波長で放射する。 便宜のために、所定のパルス・エネルギー密度と反復速度で１９３．０ｎｍの 紫外線放射を生成するアルゴン・フッ化エキシマ・レーザーを用いたレーザー光 切開法（ＰＲＫ）の適用される方法について説明する。例示的実施形態では、Ｖ ＩＳＸ ＳＴＡＲ Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ^TM（カリフィル ニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＶＩＳＸ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから発売 ）を切開に使用できる。このシステムは１９３．０ｎｍの出力を生成し、６．０ Ｈｚの周波数で動作し、直径６．０ｍｍの切開ゾーンで１６０．０ミリジュール ／ｃｍ²の一様な滑らかさとして送ることができる。本発明に使用するのに適し た他のレーザー・システムはＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＴ−ＰＲＫ^Rスキャニングおよびトラッキング・ レーザー、Ｓｕｍｍｉｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．製のＳＶＳ Ａｐｅ ｘレーザー、Ｃｈｉｒｏｎ Ｖｉｓｉｏｎ製のＫｅｒａｃｏｒ^TM １１７スキャ ニング・レーザーなどである。 第９図に示すように、レーザー送達システム１０２と付属の電源制御システム （図示せず）を用いた代表的な光切開レーザー手術装置およびシステム１００は 眼Ｅの角膜上にレーザー・ビーム１０６を案内する。レーザー・ビームと一致す る観察経路を備えた顕微鏡１２０を用いてレーザー・ビームを眼の光学軸と位置 合わせし、レーザー切開手順を観察することができる。プルームが表面から上昇 する際にこれを吸引する吸引器（図示せず）を切開領域の上に配置できる。ＰＲ Ｋ切開アルゴリズムを通常用いて、レーザー・パルスの空間的および時間的な分 散を制御できる。本発明に使用するのに適したアルゴリズムは、Ｍｕｎｎｅｒｌ ｙｎ、Ｃ．Ｒ．他「Ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｋｅｒａｔｅｃｔｏｍｙ ：Ａ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｆｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｓｕ ｒｇｅｒｙ．Ｊ．Ｃａｔａｒａｃｔ Ｒｅｆｒａｃｔ．Ｓｕｒｇ．（１９８８） １４：４６−５２」に記載されている。本発明の理解にとって必要ではないレー ザー手術システム１００の付属装置は、冗長を避けるために割愛した。レーザー 切開手順を施行するための適したシステムおよび方法の詳細は、譲受人を共通と する米国特許第４，６６５，９１３号、第４，６６９，４６６号、第４，７３２ ，１４８号、第４，７７０，１７２号、第４，７７３，４１４号、第５，２０７ ，６６８号、第５，１０８，３８８号、第５，２１９，３４３号ならびに第５， １６３，９３４号に記載されており、その完全な開示を参照として本明細書に組 み込む。 レーザー切開手順中またはその直後に、光学システム５０を用いて角膜の切開 された部分のシルエット像を生成できる。上記のいくつかの理由によって、本発 明を用いてこれらの像をレーザー切開プロセスにほぼ干渉することなしに、また は医師の現場での監督なしに生成できることが理解されよう。切開プロフィール を決定するために、放射が角膜に送られる前に切開前の像が生成されて１つまた は複数の基準像が確立される。これらの基準像は次いで切開後の像と整合されて 角膜全体の切開形状が測定される。眼のわずかな量の動きが測定された切開の誤 差を生むことがあるので、角膜プロフィールの整合の前に、角膜プロフィールが 各プロフィールの切開されていない部分を用いて調整される。 上記のように、各像は通常角膜の最大の高さに対応する角膜の単一の経線を示 す。ただし、眼に凹凸がある場合、測定された角膜の最大の高さは意図された経 線からずれることがある。したがって、異なる経線のいくつかの像を得て角膜の ２次元または３次元像を生成できる。これを達成する１つの方法は、眼の前にＬ ＥＤなどの点光源１５０のアレイを用意することである。点光源１５０は順次点 灯する。患者がアレイ１５０内の各点光源１５２を見ると、角膜の像が生成され る。あるいは、撮影処理中に眼の位置を自動的に追跡するアイ・トラッキング・ システム（eye tracking system）を使用することもできる。アイ・トラッキン グ・システムはこの情報をコンピュータに入力し、したがって、像ごとに眼の位 置が決定できる。適当なアイ・トラッキング・システムが市販されている。 切開手順が完了した後で像を生成して組織切開量の形状を決定し、ＰＲＫ中に レーザー・パルスの分散を修正することの実現可能性を評価できる。あるいは、 レーザー・パルス間に像を生成してレーザー治療の進行に従って切開形状を決定 することができる。この方法によって、情報が処理されて切開アルゴリズムに取 り入れられ、切開アルゴリズムを修正するためのフィードバックが与えられる。 この情報を即座に用いて現在の手順をその場で改善したり、この情報を分析して 使用することで将来の治療のために切開アルゴリズムを修正することができる。 例えば、レーザー・パルスで中央アイランドが形成されていることが像によって 示される場合、第１０図から第１６図を参照して分かるように、コンピュータは 切開アルゴリズムを変更して角膜の中央領域の組織をさらに切開することができ る。この反復プロセスによって、医師は特定の手順の切開の適当な深度をその場 で、または後の治療で生成することができる。 あるいは、組織切開量が予期した以上に大きい場合、プログラミングされたレ ーザー治療を減らして過矯正を回避できる。例えば、−１０Ｄの切開が望ましい 場合、一連の−１Ｄの切開を行うようにレーザーをプログラミングし、それぞれ の−１Ｄの切開の間に測定を行う。９回の−１Ｄの切開後に、側面計が−９．５ Ｄの切開を示すことがある。この結果、レーザーは１０回目の切開で−５Ｄを切 開するようにプログラミングされて改善された結果が達成される。 本発明を用いて、いくつかの異なる眼から生成した像の情報をコンパイルする ことで「平均的な」ヒトの眼の切開特性を決定することができる。あるいは、各 人の眼の切開特性には個人の差が存在することを発明者は認識してきた。したが って、本発明を用いて、個々の眼について切開アルゴリズムをカストマイズでき るように個々の眼の切開特性を決定することができる。さらに別の実施形態では 、同じレーザーで得た複数の切開プロフィールをコンパイルして、その個々のレ ーザーの切開特性に基づいてレーザー治療を計算することができる。 さらに、本発明は固定レーザー・システムと併用するように一般的に記述して いるが、本発明はこのタイプのシステムに限定されないことを明確に理解しなけ ればならないことに留意されたい。例えば、本明細書に記載したシステムおよび 方法は、Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ製のＴ−ＰＲＫ^Rスキャニングおよびトラッキング・レーザーまたはＣｈ ｉｒｏｎ Ｖｉｓｉｏｎ製のＫｅｒａｃｏｒ^TM １１７スキャニング・レーザー ・システムなどのスキャニング・レーザー・システムと併用できる。スキャニン グ・レーザー・システムを用いて、手順の終了後または手順中に像を生成できる 。例えば後者の場合、角膜のすでにスキャンした部分の像を生成でき、その間に レーザーは角膜の残りの部分の切開を終了している。また、個別のレーザーの知 られているレーザー特性を用いて、同種の構成の他のレーザー、特にメーカーと 型が同じ他のレーザーを修正することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 マナーリン，チャールズ・アール アメリカ合衆国・95138・カリフォルニア 州・サン ホゼ・マルセイユ コート・ 1731

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．患者の角膜を所望の形状に切開するレーザー治療を行う方法であって、 角膜内の領域を選択的に切開し、整形するステップと、 切開された領域の直接のプロフィールを生成するステップと、 領域の切開されたプロフィールに基づいて患者の角膜上で所望の形状を切開す るレーザー治療を計算するステップを含む方法。 ２．選択的に切開するステップの前に角膜の前記領域の切開前プロフィールを 生成するステップと、 切開前プロフィールをメモリに記憶するステップと、 切開されたプロフィールを切開前プロフィールと整合させて角膜の前記領域の 組織切開の空間的変動を決定するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。 ３．組織切開の前記変動に基づいてレーザー治療を計算するステップをさらに 含む請求項２に記載の方法。 ４．生成ステップが、 眼に隣接した表面または眼の付近の表面に光を投影するステップと、 眼の前部領域を横切って表面から光を反射させるステップと、 投影光を受光して眼の切開されたプロフィールの直接の像を生成するステップ をさらに含む請求項１に記載の方法。 ５．角膜の切開されていない領域の切開前プロフィールを生成するステップで あって、前記切開されていない領域が角膜の切開された領域の周辺部分を含み、 直接のプロフィールが前記周辺部分を含むステップと、 直接のプロフィールの周辺部分を切開前プロフィールに位置合わせすることで 切開前プロフィールを切開後プロフィールと整合させるステップをさらに含む請 求項１に記載の方法。 ６．異なるヒトの眼の複数の切開プロフィールを生成するステップと、平均的 なヒトの眼の切開特性を表す平均的切開プロフィールに基づいてレーザー治療を 計算するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。 ７．個々の眼の１つまたは複数の切開プロフィールに基づいて前記個々の眼の レーザー治療を計算するステップと、計算ステップ後に前記角膜の前記領域を選 択的に切開して成形するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。 ８．同じレーザーで複数の切開プロフィールの直接のプロフィールを生成する ステップと、前記レーザーの切開特性に基づいてレーザー治療を計算するステッ プをさらに含む請求項１に記載の方法。 ９．選択的に切開して成形するステップが副次的深度および副次的形状をそれ ぞれ有する前記領域でいくつかの切開の副次的治療を実行するステップを含み、 各副次的治療の間に前記領域の直接のプロフィールを生成するステップと、各切 開の副次的治療の副次的レーザー治療を計算するステップをさらに含む請求項１ に記載の方法。 １０．各副次的治療が、特定のレーザー・パルスについて副次的深度と副次的 形状で領域を切開するように設計された複数のレーザー・パルスをさらに含み、 レーザー・パルス間に前記領域の直接のプロフィールを生成するステップと、レ ーザー・パルスの後に切開プロフィールに基づいて副次的レーザー治療を計算す るステップをさらに含む請求項９に記載の方法。 １１．術後臨床データに基づいてレーザー治療を計算するステップをさらに含 む請求項１に記載の方法。 １２．実験的切開データに基づいてレーザー治療を計算するステップをさらに 含む請求項１に記載の方法。 １３．個々の患者パラメータ基づいてレーザー治療を計算するステップをさら に含む請求項１に記載の方法。 １４．患者の眼の前部領域のプロフィールを生成する方法であって、 眼に隣接した表面または眼の付近の表面に光を投影するステップと、 眼の前部領域を通るように表面から光を反射させるステップと、 投影光を受光して眼の前部領域の直接のプロフィールを生成するステップを含 む方法。 １５．上皮、Ｂｏｗｍａｎ層、ならびに支質前部の一部が除去されるか切開さ れ、支質の表面領域が露出され、前記表面領域の直接のプロフィールを生成する ステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。 １６．前記角膜表面に物質を塗布することなく周囲環境に直接露出された角膜 表面の直接のプロフィールが生成される請求項１４に記載の方法。 １７．光を光検出器上に結像するステップと、 光検出器からの信号を処理して角膜前面の少なくとも一部の２次元シルエット 像を生成するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。 １８．反射光の第１の部分が角膜によってさえぎられ、反射光の第２の部分が 眼を横切って光検出器によって受光され、反射光の第１の部分を表す暗い部分と 反射光の第２の部分を表す明るい部分を有するシルエット像を生成するステップ をさらに含む請求項１４に記載の方法。 １９．像の暗い部分と明るい部分が角膜のプロフィールを表すその間の線を形 成する請求項１８に記載の方法。 ２０．直接のプロフィールが２０．０μｍ未満の表面変化を示す角膜プロフィ ールを含む請求項１４に記載の方法。 ２１．反射光の焦点をアパーチャに合わせて像の視野の深さを増大するステッ プをさらに含む請求項１４に記載の方法。 ２２．プロフィールが角膜の単一の経線を含む請求項１４に記載の方法。 ２３．表面が一様に散乱する表面を有し、眼と患者の鼻の外側表面との間に配 置された反射器である請求項１４に記載の方法。 ２４．投影ステップが部分的に環形状の光のパターンを表面に投影することで 実行される請求項１４に記載の方法。 ２５．第１のプロフィールが眼の第１の位置で生成され、 眼を第１の位置から第２の位置に動かすステップと、 光を前記表面に投影するステップと、 眼の前部領域を横切って表面から光を反射させるステップと、 反射光を受光して第２の位置で眼の前部領域の第２のプロフィールを生成する 請求項１４に記載の方法。 ２６．第１および第２のプロフィールがそれぞれ異なる経線を含む請求項２５ に記載の方法。 ２７．光が約７００〜９００ナノメートルの波長を有する請求項１４に記載の 方法。 ２８．角膜内の組織構造を切開するステップと、切開ステップの直後に切開さ れた組織構造の下の角膜表面の直接のプロフィールを生成するステップをさらに 含む請求項１４に記載の方法。 ２９．眼の前部領域の直接のプロフィールに基づいて、患者の角膜上で所望の 形状を切開するレーザー治療を計算するステップをさらに含む請求項１４に記載 の方法。 ３０．ヒトの眼に外科手順を実行する方法であって、 角膜内の組織構造を切開するステップと、 切開ステップ中またはその直後に、露出した角膜表面の直接のプロフィールを 生成するステップを含む方法。 ３１．角膜前面を周囲環境に露出するステップと、角膜前面に物質を塗布する ことなく角膜前面の直接のプロフィールを生成するステップをさらに含む請求項 ３０に記載の方法。 ３２．切開ステップが角膜上に紫外線放射を投影して角膜前面の光学的に有用 な部分で組織構造を切開するステップを含む請求項３０に記載の方法。 ３３．角膜が上皮、Ｂｏｗｍａｎ層、ならびに支質を含み、上皮およびＢｏｗ ｍａｎ層の少なくとも一部を角膜前部領域から除去して、Ｂｏｗｍａｎ層および ／または支質の選択した領域を露出させるステップと、選択した領域内でＢｏｗ ｍａｎ層および／または支質の一部を切開するステップをさらに含む請求項３０ に記載の方法． ３４．上皮が除去された後、新しい上皮層が再生する前にＢｏｗｍａｎ層およ び／または支質の切開された部分の直接のプロフィールを生成するステップをさ らに含む請求項３３に記載の方法。 ３５．直接のプロフィールが、角膜が治癒する前に生成される請求項３０に記 載の方法。 ３６．直接のプロフィールが、切開ステップが完了してから約４８時間未満以 内に生成される請求項３０に記載の方法。 ３７．直接のプロフィールが、切開ステップが完了してから約４時間未満以内 に生成される請求項３０に記載の方法。 ３８．生成ステップが眼の前部領域に光を投影して前記前部領域のシルエット 像を作成するステップを含み、反射光の第１の部分が角膜によって阻害され、反 射光の第２の部分が眼を横切って光検出器によって受光され、反射光の第１の部 分を表す暗い部分と反射光の第２の部分を表す明るい部分を有するシルエット像 を生成するステップをさらに含む請求項３０に記載の方法。 ３９．像の暗い部分と明るい部分が角膜のプロフィールを表すその間の線を形 成し、プロフィールが２０．０μｍ未満の表面変化を示す請求項３８に記載の方 法。 ４０．眼に隣接した表面または眼の付近の表面に光を投影するステップと、 眼の前部領域を横切って表面から光を反射させるステップと、 反射光を受光して眼の前部領域のシルエット像を生成するステップをさらに含 む請求項３０に記載の方法。 ４１．切開ステップの前に角膜の選択した領域の前面の基準プロフィールを生 成するステップと、切開されたプロフィールを基準プロフィールと整合させて切 開ステップ中に達成される組織切開深度を決定するステップをさらに含む請求項 ３２に記載の方法。 ４２．眼に隣接して、または眼の付近に配置するように構成された反射器と、 少なくとも光の一部が眼の前部領域を横切って反射するように反射器に光を投 影する光源と、 反射光を受光して眼の前部領域の直接のプロフィールを生成する画像生成シス テムを含む光学システム。 ４３．画像生成システムが、反射器からの反射光を受光して反射光を光検出器 上に結像するような位置にある光検出器およびレンズを含む請求項４２に記載の 光学システム。 ４４．画像生成システムが、光検出器からの信号を処理し、前記信号に対応す る眼の前部領域のプロフィールを生成する手段をさらに含む請求項４３に記載の 光学システム。 ４５．光源と反射器の間の光の経路に沿って配置されたアパーチャをさらに含 み、アパーチャが部分的に環形状の光のパターンを反射器に投影する部分的に環 形状の開口部を有する請求項４２に記載の光学システム。 ４６．光源が約７００〜９００ナノメートルの波長を有する光を発する請求項 ４２に記載の光学システム。 ４７．レンズと光検出器の間に配置されたアパーチャをさらに含み、レンズが 投影光の焦点をアパーチャに合わせて像の視野の深さを増大する請求項４２に記 載の光学システム。 ４８．反射器が、患者の眼と患者の鼻の外側表面との間に配置された一様に散 乱する表面を有する請求項４２に記載の光学システム。 ４９．像が角膜を表す暗い領域と明るい領域を含み、生成システムが角膜のプ ロフィールを表す暗い領域と明るい領域の間の線を決定する縁部検出ソフトウェ アを有するプロセッサをさらに含み、線が２０．０μｍ未満の表面高さの変化を 示す請求項４２に記載の光学システム。 ５０．眼の選択した領域の位置と向きを決定する目位置決めアセンブリをさら に含む請求項４２に記載の光学システム。 ５１．目位置決めアセンブリが眼に対して所定の位置にある点光源のアレイを 含む請求項５０に記載の光学システム。 ５２．角膜前面の選択した領域に放射を投影して、前記選択した領域の切開を 一定の深度まで実行するレーザー・アセンブリと、 選択した領域の前面を横切って光を投影する映写アセンブリと、 前記選択した領域の切開中またはその直後に角膜の選択した領域の直接のプロ フィールを生成する画像生成アセンブリを含む光学システム。 ５３．表面領域に物質を塗布することなく周囲環境に直接露出された表面領域 の直接のプロフィールが生成される請求項５２に記載の光学システム。 ５４．処理アセンブリ、選択した領域の切開前プロフィールを記憶するメモリ 、ならびに切開プロフィールを切開前プロフィールと整合させて選択した領域内 の組織切開の実際の深度を決定する請求項５２に記載の光学システム。 ５５．処理アセンブリが切開プロフィールを基準切開プロフィールと比較する 手段と、切開プロフィールと基準切開プロフィールの差に基づいてレーザー切開 アルゴリズムを計算する請求項５４に記載の光学システム。