JP2023535328A - 眼内の媒質混濁の視覚化及び治療 - Google Patents
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Abstract
眼の硝子体媒質における媒質混濁を治療するためのシステムは、1つ以上の観察ビームを介して、眼の一部の視覚化データを提供するように適合された視覚化モジュールを含む。システムは、媒質混濁を破壊するために、媒質混濁に向けて方向付けられる治療ビームを選択的に生成するように適合されたレーザモジュールを含む。レーザモジュール及び視覚化モジュールは、治療ビーム及び1つ以上の観察ビームを眼に向けて導くための共有開口を有し、共有開口は中心軸を中心に配置されている。コントローラは、媒質混濁の1つ以上の定義パラメータを取得し、且つ媒質混濁がリアルタイム観察ウィンドウの所定のターゲットゾーン内にあるときを判定するように構成されている。媒質混濁は、媒質混濁が所定のターゲットゾーン内にあるときに、治療ビームを用いて治療される。
Description
本開示は、概して、眼内の1つ以上の媒質混濁の視覚化及び治療に関する。
人間は、5つの基本的な感覚、即ち、視覚、聴覚、嗅覚、味覚、及び触覚を有している。視覚は、我々の周りの世界を視覚化する能力を我々に与え、我々を我々の周囲に結び付けている。世界中の多くの人々が、自身の視力の質に問題を抱えている。視力の質に影響を与える状態の1つは、眼の硝子体液における、浮遊物と呼ばれることもある媒質混濁の存在である。媒質混濁は、患者の視野に浮いているように見える様々な形状の斑点又は影として現れる場合があり、眼に入る光を散乱させる。媒質混濁の原因は、硝子体液内の微細なコラーゲン繊維であり得る。媒質混濁の治療には、硝子体切除術又はレーザ硝子体溶解術が含まれ得る。硝子体腔及び網膜は、角膜及び水晶体などの前部組織よりも深くにあるため、媒質混濁の効果的な視覚化及び治療の提供は、多くの場合困難である。
本明細書に開示されているのは、眼の硝子体媒質における媒質混濁を治療するためのシステムである。システムは、1つ以上の観察ビームを介して、眼の一部の視覚化データを提供するように適合された視覚化モジュールを含む。システムは、媒質混濁を切開、気化、又は破壊するために、媒質混濁に向けて方向付けられる治療ビームを選択的に生成するように適合されたレーザモジュールを含む。レーザモジュール及び視覚化モジュールは、治療ビーム及び1つ以上の観察ビームを眼に向けて導くための共有開口を有し、共有開口は中心軸を中心に配置されている。
コントローラは、視覚化モジュール及びレーザモジュールと通信し、コントローラは、プロセッサ、及び命令が記録されている有形の非一時的メモリを有する。プロセッサによる命令の実行により、コントローラに、視覚化データに少なくとも部分的に基づいて媒質混濁の1つ以上の定義パラメータを取得させ、1つ以上の定義パラメータは、媒質混濁の形状及びサイズを含む。コントローラは、1つ以上の定義パラメータに少なくとも部分的に基づいて、媒質混濁の閾値部分がリアルタイム観察ウィンドウの所定のターゲットゾーン内にあるときを判定するように構成されている。いくつかの実施形態では、定義パラメータは、媒質混濁の深度を含む。治療ビームは、媒質混濁の閾値部分が所定のターゲットゾーン内にあるときに、媒質混濁に向けて方向付けられる。
いくつかの実施形態では、センサは、コントローラと通信し、患者の動きを検出するように構成されている。コントローラは、患者の動きがセンサによって検出されると、治療ビームを無効化するように構成されている。コントローラは、治療ビームから生じる散乱光のスペックルパターンを取得するように構成することができ、散乱光は、治療ビームの波長程度のサイズである。いくつかの実施形態では、システムは、コントローラと通信し、且つ視覚化モジュールの深度選択を可能にするように構成されたジョイスティックユニットを含み得る。
治療ビームは、複数の超短レーザパルスを含み得る。複数の超短レーザパルスは、フェムト秒程度~約50ピコ秒のそれぞれの持続時間を定義することができる。治療ビームは、中心軸に対して平行な方向に進むことができる。いくつかの実施形態では、治療ビームは、中心軸から軸外角度で進むことができ、軸外角度は25度以上である。
いくつかの実施形態では、角膜接合部材を眼の角膜にすぐ近くに配置することができ、角膜接合部材は、治療ビームの被写界深度を低減するように構成されている。視覚化モジュールは、眼に当たる前に1つ以上の光学デバイスから反射された電磁放射を使用するように構成されてもよく、1つ以上の光学デバイスは、斜め光線のみが眼に当たり、且つ中心光線がブロックされるように配置されている。
いくつかの実施形態では、視覚化モジュールは、光源、ミラーユニット、第1の偏光子、及び第2の偏光子を含み、第2の偏光子は、第1の偏光子に対して90度に配向されている。第1の偏光子は、光源からの少なくとも1つの入射ビームを偏光して直線偏光波を生成するように適合されている。ミラーユニットは、直線偏光波を眼の上に方向付けるように適合されている。第2の偏光子は、眼を出る反射ビームが第2の偏光子上に投影されるように配置されている。視覚化モジュールは、直線偏光波が眼に当たる前に直線偏光波を遮断するように構成された複屈折プリズムを更に含むことができる。複屈折プリズムは、反射ビームが第2の偏光子上に投影される前に反射ビームを遮断するように構成されている。
いくつかの実施形態では、視覚化モジュールは、1~5ミリ秒の応答時間を有する電子制御液体レンズを含む。システムは、眼を出る1つ以上の観察ビームにおける眼球収差を判定するように構成された波面センサを含むことができる。変形可能ミラーは、波面センサによって判定された眼球収差に部分的に基づいて、治療ビームの波面を成形するように構成されている。システムは、1つ以上の観察ビームのそれぞれの位相及びそれぞれの振幅のうちの少なくとも1つを成形するように適合された空間光変調器を含むことができる。空間光変調器は、中心軸に対して同軸に配置され得る。空間光変調器は、中心軸に対して軸外で回転可能であり得る。
本明細書に開示されているのは、視覚化モジュール、レーザモジュール、並びにプロセッサ、及び命令が記録されている有形の非一時的メモリを備えたコントローラを有するシステムを用いて、眼内の媒質混濁を治療するための方法である。方法は、媒質混濁に向けて方向付けられる治療ビームを選択的に生成するためにレーザモジュールを適合させることと、視覚化モジュールを介して眼の視覚化データを取得することと、を含む。方法は、視覚化データに少なくとも部分的に基づいて、媒質混濁の1つ以上の定義パラメータを取得及び記憶することを含む。定義パラメータは、媒質混濁の形状及びサイズを含む。方法は、コントローラを介して、1つ以上の定義パラメータに少なくとも部分的に基づいて、媒質混濁の閾値部分が所定のターゲットゾーン内にあるときを判定することを更に含む。媒質混濁を破壊するために、媒質混濁の閾値部分が所定のターゲットゾーン内にあるときに、レーザモジュールを介して治療ビームが媒質混濁に向けて方向付けられる。
本開示の上記の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、本開示を実施するための最良の態様の以下の詳細な説明を添付の図面と併せて読めば容易に明らかとなる。
図面を参照すると、同様の参照番号は同様の構成要素を指し、図1は、視覚化モジュール12、レーザモジュール14、及び手術用カメラ15を有するシステム10を概略的に示している。以下に説明するように、視覚化モジュール12は、立体光学視覚化システムである。システム10は、ターゲット部位を画像化して治療するように構成されている。示される実施形態では、ターゲット部位は、患者18の眼16である。図1を参照すると、視覚化モジュール12及びレーザモジュール14は、少なくとも部分的に筐体アセンブリ22のヘッドユニット20に配置され、ヘッドユニット20は、眼16に向かって少なくとも部分的に方向付けられるように構成されている。ヘッドユニット20は、患者18の様々な位置に対応するようにセットアップされ得る。例えば、患者18は、眼の処置の間、直立した座位にある場合がある。図1を参照すると、拡大又はズーム、焦点、及び他の特徴などの特定の特徴を選択するために、セレクタ24がヘッドユニット20上に取り付けられ得る。
ここで図2を参照すると、システム10の一部の概略図が示されている。図2に示されているように、システム10は、眼16の少なくとも1つの媒質混濁26を治療するように構成されている。第1の媒質混濁26A、第2の媒質混濁26B、及び第3の媒質混濁26C(図2を参照)によって示されているように、媒質混濁26は、硝子体媒質28内の様々な位置に存在し得る。以下に説明するように、システム10は、媒質混濁26の治療を最適化するために、視覚化データとビーム送達パラメータとの両方を活用する。システム10は、同時の視覚化、画像化、及び媒質混濁26への治療提供のための共有開口30を組み込む。
図2を参照すると、レーザモジュール14は、レーザ源34を介して媒質混濁26に向けて方向付けられる少なくとも1つの治療ビーム32を選択的に生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、治療ビーム32は、複数の超短レーザパルスを含み、各々が、フェムト秒程度(10-15秒)~約50ピコ秒(50×10-12秒)の持続時間を有する。治療ビーム32は、媒質混濁26を少なくとも部分的に切開、気化、破壊、分解、又は低減するように最適化されている。
図1及び図2を参照すると、システム10は、少なくとも1つのプロセッサP、及び図5に示されて図5に関して後述される方法300を実行するための命令が記録され得る少なくとも1つのメモリM(又は有形の非一時的コンピュータ可読記憶媒体)を有するコントローラCを含む。メモリMは、コントローラ実行可能命令セットを記憶することができ、プロセッサPは、メモリMに記憶されたコントローラ実行可能命令セットを実行することができる。
視覚化モジュール12は、外科医が診断を行い、ターゲット部位を選択し、レーザ硝子体溶解エネルギーを導く際に案内する。視覚化モジュール12は、眼16の視覚化データを取得するように適合されている。後述するように、視覚化モジュール12は、図4に示される空間光変調器200を使用するデジタルプログラム可能な落射照明顕微鏡法を含む、コントラストを生成するための様々な技術を使用することができる。図1を参照すると、コントローラCは、ディスプレイ36上でブロードキャストするために視覚化モジュール12からの信号を処理するように構成され得る。ディスプレイ36は、高解像度テレビ、超高解像度テレビ、スマートアイウェア、プロジェクタ、1つ以上のコンピュータ画面、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータを含み、タッチスクリーンを含むことができるが、これらに限定されない。
図1を参照すると、コントローラCは、外科医又は手術チームの他のメンバーによって操作可能なユーザインターフェース38との間の信号を処理するように構成され得る。一例では、ユーザインターフェース38は、ジョイスティックユニット38である。一実施形態では、視覚化モジュール12は、ジョイスティックユニット38を介して制御可能な深度選択を有する立体光学顕微鏡である。正確な深度制御は、図2に示される眼の水晶体40及び網膜42を保護するのに役立つ。
視覚化モジュール12及びレーザモジュール14は、コントローラCと通信する統合プロセッサ又はデバイスコントローラを含み得る。例えば、図1を参照すると、視覚化モジュール12は、モジュールプロセッサ44を含むことができ、レーザモジュール14は、レーザプロセッサ46を含むことができる。モジュールプロセッサ44及びレーザプロセッサ46は、コントローラCと通信する別個のモジュールであってもよい。或いは、モジュールプロセッサ44及びレーザプロセッサ46は、コントローラCに組み込まれてもよい。
手術用カメラ15は、コントローラC、及びディスプレイ36などのシステム10の他の構成要素に通信可能に結合され得る。手術用カメラ15は、プロセッサ、メモリ、及び画像処理ユニットを有する統合制御ユニット48を含み得る。図1を参照すると、可視光照明源49は、手術用カメラ15の照明源として使用することができる。可視光照明源49は、キセノン光源、白色LED光源、又は他の任意の適切な可視光源を含み得る。手術用カメラ15は、眼16から反射された光を検出し、且つ検出された光に対応する信号をコントローラC又は統合制御ユニット48に送信するように構成された、1つ以上のセンサを含み得る。センサは、相補型金属酸化物半導体(CMOS)センサ、電荷結合素子(CCD)センサ、又は当業者に利用可能な他のセンサであってもよい。眼16のデジタル画像は、ディスプレイ36上に示され得る。手術用カメラ15は、デジタルカメラ、HDRカメラ、3Dカメラ、又はそれらの組み合わせであってもよい。手術用カメラ15は、モノクロカメラでもカラーカメラであってもよい。手術用カメラ15は、手術用カメラ15のオプトメカニカルフォーカス、ズームの変更、及び作動距離の変更のために、当業者に利用可能なそれぞれのアセンブリ(図示せず)を利用することができる。
図1を参照すると、システム10は、コントローラCと通信し、且つ患者18の動きを検出するように構成された、動きセンサ50を含み得る。一例では、動きセンサ50は、ヘッドレストなどの、患者18を支持する構造部材52と接触している。別の例では、動きセンサ50は、患者18の額と接触している。コントローラCは、患者18の動きがセンサ50によって検出されると、治療ビーム32を無効化するように構成され得る。
図1に示されているように、システム10の様々な構成要素は、ネットワーク54を介して通信するように構成され得る。ネットワーク54は、例えばローカルエリアネットワークの形態のシリアル通信バスなどの種々な方法で実装されたバスであってもよい。ローカルエリアネットワークは、コントローラエリアネットワーク(CAN)、コントローラエリアネットワークウィズフレキシブルデータレート(Controller Area Network with Flexible Data Rate、CAN-FD)、イーサネット、blue tooth、WIFI、及び他のデータの形態を含み得るが、これらに限定されない。他の種類の接続が使用されてもよい。システム10は、リモートサーバ及び/又はクラウドユニットとの間で情報を送受信するための通信インターフェース56を更に含み得る。
視覚化モジュール12は、1つ以上の観察ビームV(図1を参照)を介して眼16の視覚化データを提供するように適合されている。後述するように、視覚化モジュール12は、眼16に当たる前に、1つ以上の光学デバイスから反射している電磁放射を使用するように構成されている。視覚化モジュール12の例示的な実施形態が図1に示されているが、視覚化モジュール12は、当業者に利用可能な他のタイプの画像化デバイスを含むことができることを理解されたい。図1を参照すると、視覚化モジュール12は、電磁スペクトルの可視範囲内の光を放出する光源60を含む。図1に示されているように、第1の観察ビームB1及び第2の観察ビームB2は、光源60から発生し、コリメーションユニット62を通過することができる。コリメーションユニット62は、様々な視野及び開口ダイヤフラム、並びに当業者に利用可能な他の光学デバイスを含むことができる。
第1の観察ビームB1及び第2の観察ビームB2はそれぞれ、第1の反射デバイス64及び第2の反射デバイス66を介して眼16に向けて方向付けられる。第1の反射デバイス64及び第2の反射デバイス66は、選択された距離に配置され、特定の所望の波長の光を選択的に反射するように構成され得る。第1の反射デバイス64及び第2の反射デバイス66は、ミラー、コーナーキューブ、又は後述する空間光変調器200であり得る。第1の反射デバイス64及び第2の反射デバイス66からの反射光はそれぞれ、第1の曲面ミラー68及び第2の曲面ミラー70に向かって進む。図1を参照すると、第1の曲面ミラー68及び第2の曲面ミラー70は、第1の観察ビームB1及び第2の観察ビームB2をそれぞれ、第1の斜め光線O1及び第2の斜め光線O2として、眼16の一部上に斜め入射角で方向付ける。図1に示される実施形態では、通常はターゲット部位及びその周囲を通過する中心光はブロックされ、全ての方位角からの斜め光線のみが眼16であるターゲット部位に当たることができる。この環状照明は、ゼロ次又は非散乱光を除去し、眼16によって散乱された高次回折強度から形成された画像をもたらす。したがって、画像化されている眼16の一部は、暗い背景とは対照的に明るく見える。
図1を参照すると、第1の斜め光線O1及び第2の斜め光線O2は、それぞれ中空の円錐状の光から構成され得る。第1の斜め光線O1及び第2の斜め光線O2は、眼16に当たる。硝子体の視覚化は、光源及び画像化/視覚化光学系がターゲット部位の同じ側にあるという点で、反射顕微鏡(落射照明)と類似している。しかしながら、硝子体の視覚化/画像化は、視覚化データのソースが、硝子体媒質28内の媒質混濁26などの位相物体を通過する網膜42及び/又は強膜71から反射された光であるという点で異なる。本質的に、光源は、ターゲット部位の後方にある。図1を参照すると、(網膜42及び/又は強膜71からの)反射ビームRは、硝子体媒質28内の媒質混濁26(図2を参照)によって回折、反射、及び/又は屈折される。反射ビームRは、対物レンズ72及びチューブレンズ74を通って戻る。
図1を参照すると、対物レンズ72及びチューブレンズ74のうちの少なくとも1つは、電子制御液体レンズであってもよい。いくつかの実施形態では、電子制御液体レンズは、柔軟な外膜で密封された光学流体を含むコアを含み得る。電子制御液体レンズの焦点距離は、例えば電流制御ボイスコイルを介して、柔軟な外膜流体の曲率を変化させることによって変更することができる。一例では、電子制御液体レンズは、1ミリ秒の応答時間を有する。
反射ビームRは、ある既知の基準点に対して、又は互いに対して、眼16内の複数の反射点の位置を符号化する。図1を参照すると、符号化は、検出器76によってキャプチャされ、モジュールプロセッサ44及び/又はコントローラCを介して処理され得る。一例では、検出器76は、電気デバイスに結合された受光器を含む。しかしながら、検出器76には、当業者に利用可能な他のタイプの受容体デバイスが含まれ得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、光ファイバを使用して、第1の観察ビームB1及び第2の観察ビームB2を搬送及び/又は案内し、それを眼16内の適切な関心領域に当てるように方向付けることができる。システム10内で様々なビームを搬送及び/又は案内するために、当業者に利用可能な他の方法を使用してもよい。加えて、システム10は、光学的観察及び電子視覚化を含むことができる。
図1を参照すると、視覚化モジュール12は、第1の観察ビームB1及び/又は第2の観察ビームB2を操縦するための操縦ユニット78を含み得る。一実施形態では、操縦ユニット78は、多軸ガルバノメータ又は単軸ガルバノメータを含む。単軸ガルバノメータは、電気制御下で軸上を前後に揺動することができ、それによって、1つの軸に沿って反射された光の経路の反射方向を変更する、小型軽量ミラーである。
第1の反射デバイス64及び第2の反射デバイス66は、空間光変調器200を含むことができ、その例が図4に示されている。図4を参照すると、空間光変調器200は、ゼロ電圧電極層204に隣接するカバー層202を含み得る。カバー層202は、シリコーン、ガラス、又は他の適切な材料から構成され得る。液晶変調器206は、ゼロ電圧電極層204と、第1~第4の画素電極E1、E2、E3及びE4を含む画素電極208のアレイとの間に配置されている。
空間光変調器200は、画素ごとに、入射光210のそれぞれの位相及びそれぞれの振幅のうちの少なくとも1つを成形するように適合されている。図4を参照すると、画素電極208のアレイの各々は、ゼロ電圧電極層204に対して異なる電位差を印加するように構成され得る。画素電極208の電位差は、コントローラCによって直接的又は間接的に選択され得る。したがって、反射光212(第1の波面部分W1、第2の波面部分W2、第3の波面部分W3、及び第4の波面部分W4を含む)は、空間次元において可変の振幅及び/又は位相で形作ることができる。空間光変調器200は、位相のみ、振幅のみ、又は結合された位相及び振幅変調モードを含み得る。図示の例では、第3の画素電極E3によって最大の電位差が印加されている。回折損失を低減するために、液晶変調器206と画素電極208のアレイとの間に誘電体ミラー214が配置されてもよい。
媒質混濁26のより良い視覚化は、正確且つ効果的なレーザ硝子体分解に対して重要である。空間光変調器200は、各画素においてプログラム可能な位相及び/又は振幅シフトを提供し、眼16に入るカスタム設計された波面の生成を可能にする。光の位相及び/又は振幅を空間的に選択制御することにより、周囲の硝子体媒質28に対する媒質混濁26の境界又は縁部をより正確に識別及び視覚化することができる。その結果、空間光変調器200は、患者18の治療の全体的な改善をもたらす。空間光変調器200は、中心軸Aに対して斜め又は同軸であり得る。空間光変調器200は、照明及び/又は視路に配置されてもよい。システム10は、(例えば、光路長差及び/又は局所屈折率による)局所位相の微小変動を、画像コントラストの差として視覚化され得る、対応する輝度変化に変換するために、様々な他の光学機構及び光学デバイスを使用することができる。
別の実施形態によれば、視覚化モジュール112が図3に示されている。視覚化モジュール112は、第1の偏光子165及び第2の偏光子175などの偏光デバイスを含む。図3を参照すると、第1の入射ビームI1及び第2の入射ビームI2は、光源160から発生し、コリメーションユニット162を通過することができる。第1の入射ビームI1及び第2の入射ビームI2は、ミラーユニット164がそれらを対物レンズ172に方向付ける前に、第1の偏光子165によって偏光され得る。直線偏光波は眼16上に集束され、対物レンズ172内に反射して戻される。眼16からの戻り経路上で、第1の反射ビームR1及び第2の反射ビームR2は、第1の偏光子165に対して90度に配向されている第2の偏光子175に遭遇する。脱偏光された波面のみが第2の偏光子175を通過してチューブレンズ174及び検出器176に到達することができ、コントラストを改善する。
任意選択的に、図3を参照すると、視覚化モジュール112は、第1の偏光子165及び第2の偏光子175に加えて、複屈折プリズム185(仮想線で示されている)を含み得る。複屈折プリズム185は、対物レンズ172の上方に配置され、表面レリーフが存在する眼16の領域において横方向変位を生じるように構成されている。複屈折プリズム185は、(第1の偏光子165を通過した)偏光波面を、眼16に向かう途中で2つの直交偏光ビームに分割する。これにより、表面でのわずかな高低差を視覚化することが可能になる。第1の入射ビームI1又は第2の入射ビームI2が当たるプロファイルが完全に平坦である場合、特徴は観察されない。プロファイルに表面変動が含まれる場合、第1の入射ビームI1又は第2の入射ビームI2のうちの1つがより長く、この経路差が割り当てられている経路を進む必要がある。
図3を参照すると、対物レンズ172及び複屈折プリズム185を通過した後の戻り経路上で、第1の反射ビームR1及び第2の反射ビームR2は、(チューブレンズ174及び検出器176に遭遇する前に)第2の偏光子175を通過し、そこで干渉が中間像を生成する。検出器176は、経路差を画像上で識別可能なコントラストに変換するために、光受容体及び他の電子部品を含むことができる。視覚化モジュール112は、図示されていない追加の構成要素、アクセサリ、及び回路を含み得る。
ここで図2を参照すると、角膜接合部材80は、眼16のすぐ近くに配置され得る。角膜接合部材80は、患者18の以前の角膜手術に起因して生じ得る角膜非球面性を排除するように適合されている。レーザ送達用の被写界深度を低減することにより、角膜接合部材80は、治療ビーム32を高度に収束させ、高い空間コヒーレンスを可能にする。角膜接合部材80は、眼16の角膜82の上方に直接装着されるプラノコンタクトレンズの形態であってもよい。角膜接合部材80は、送達ユニット500によって支持されるプラノコンタクトレンズの形態であってもよく、その一例が図8に示されている。図8を参照すると、送達ユニット500は、第1の端部504において角膜接合部材80を支持している中空フレーム502を含み得る。レンズ506は、送達ユニット500の反対側の端部508に配置され得る。いくつかの実施形態では、高粘度チキソトロピック接触流体の表面処理を角膜接合部材80上に適用して、摩擦を増大させる。角膜接合部材80は、高粘度チキソトロピック接触流体と大きな表面積とを最小の接触力で組み合わせることによって、サッカード速度を低減するように構成され得る。
図1~図2を参照すると、レーザ源34は、フェムト秒レーザ又はピコ秒レーザであってもよく、約1,050nmの波長を有する光を放出することができる。レーザ設定の非限定的な例は、10ミリジュールである。一例では、レーザ源34は、約700~1220nmの波長である、赤外線放射を送達するように構成される。レーザモジュール14は、治療ビーム32における複数の超短レーザパルスを媒質混濁26に正確に向けるように構成されている。一実施形態では、レーザ源34は、半導体可飽和吸収体ミラー(SESAM)によって受動的にモードロックされたイッテルビウムドープシングルモードファイバレーザを備えた、主発振器電力増幅器(MOPA)構成で構築される。レーザ源34は、フェムト秒ファイバレーザで構築することができ、これは、コスト、サイズ、耐久性、及び安定性の観点から技術的利点を有する。一実施形態では、レーザモジュール14は、フォトニクス結晶ファイバ及びSESAMを使用するMOPAアーキテクチャを含み得る。MOPAを使用するファイバベースのフェムト秒レーザは、(YAGレーザによって提供されるような)頻繁でない短いパルスの代わりに、外科医による連続的な操作を可能にする、KHz-MHzの繰り返しレートを有する。
図2を参照すると、治療ビーム32の方向は、目前の用途に基づいて変更することができる。例えば、第1の治療ビーム32Aは、共有開口30によって定義される中心軸Aに対して平行な方向に進むことができる。図2を参照すると、共有開口30は、中心軸Aを中心とし、中心軸Aに対して垂直である。図2を参照すると、第2の治療ビーム32Bは、治療ビーム32Bと基準線83との間の軸外角度84で、軸外方向に方向付けられている。基準線83は、中心軸Aに対して平行である。いくつかの実施形態では、軸外角度84は、25度以上である。軸外角度84は、45度以上であってもよい。いくつかの実施形態では、レーザモジュール14は、中心軸Aに対して回転可能であり得る。レーザモジュール14のレーザ源34は、図1の例では、視覚化モジュール12の光源60に対して非同軸であるように示されているが、光源60に対するレーザ源34の位置は、変更され得ることを理解されたい。例えば、レーザ源34の位置及び配向は、光源60と同軸になるように変更されてもよい。
図2を参照すると、治療ビーム32は、様々なビーム変更目的のために、変調デバイス86と相互作用することができる。例えば、変調デバイス86は、レーザ源34によって放出された治療ビーム32の位相を変調するように構成され得る。変調デバイス86は、治療ビーム32のエネルギーを分配して、その焦点平面に複数の衝突点を生成するように構成され得る。変調デバイス86は、中心軸Aに対して同軸に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、変調デバイス86は、中心軸Aに対して軸外で回転可能である。
いくつかの実施形態では、図2に示されているように、変調デバイス86は、変形可能なミラー88である。変形可能ミラー88の表面は、光学収差の補正を達成するために、アクチュエータ90のアレイによって変形又は屈曲させることができる。
変形可能ミラー88は、波面センサ92(図2を参照)と組み合わせて使用することができる。このアプローチは、多焦点及び拡張焦点深度の眼内レンズを有する患者における焦点ぼけ及び収差を低減する際に有利である。波面センサ92は、眼16を出る反射ビームR(図1を参照)における眼球収差を判定するように構成されている。一例では、波面センサ92は、統合型検出器に結合されたレンズレットのアレイを有するシャックハルトマン波面センサである。レンズレットのアレイは、スポットを検出器上に集束させ、次いでこれらのスポットの位置が計算され、基準ビームからの基準スポットの位置と比較され得る。第1の観察ビームB1及び第2の観察ビームB2(図1を参照)は、波面センサ92用の基準ビームとして使用され得る。コントローラCは、波面センサ92を介して反射ビームRの波面における局所位相誤差を取得し、その位相誤差を使用して波面を数値的に再構築するように構成され、位相誤差は次いで、変調デバイス86を介して局所位相誤差を補正するために使用され得る。コントローラCは、当業者であれば理解されるように、開ループ又は閉ループ補正を介して波面誤差を補正することができる。
ここで図5を参照すると、図1のコントローラCによって実行可能な方法300のフローチャートが示されている。方法300は、本明細書に記載された特定の順序で適用される必要はなく、いくつかのブロックが省略されてもよい。メモリMは、コントローラ実行可能命令セットを記憶することができ、プロセッサPは、メモリMに記憶されたコントローラ実行可能命令セットを実行することができる。
図5のブロック302によれば、コントローラCは、視覚化モジュール12を介して眼16の視覚化データを取得するように構成されている。視覚化モジュール12からの画像ストリームは、画像ストリームを準備するように構成され得る、モジュールプロセッサ44及び/又はコントローラCに送信され得る。コントローラCは、ビデオ及び/又は立体視ビデオ信号をビデオファイルに記憶し、メモリMに記憶するように構成され得る。
図5のブロック304によれば、コントローラCは、ブロック302からの視覚化データに部分的に基づいて、媒質混濁26の1つ以上の定義パラメータを取得するように構成されている。定義パラメータには、媒質混濁26の各々のそれぞれの形状及びそれぞれのサイズが含まれる。言い換えると、コントローラCは、媒質混濁26の形状及びサイズなどの構造的特徴を抽出するように構成されている。各媒質混濁26には、定義パラメータの別個のセットが含まれる。いくつかの実施形態では、定義パラメータは、予め選択された基準平面からの、中心軸Aに沿った媒質混濁26の深度d(図2を参照)を含み得る。また、ブロック304によれば、コントローラCは、媒質混濁26の複数のものに関連する定義パラメータを記憶するように構成されている。
図5のブロック306によれば、コントローラCは、媒質混濁26の閾値部分がリアルタイム観察ウィンドウ352の所定のターゲットゾーン350内にあるときを判定するように構成されている。図6は、リアルタイム観察ウィンドウ352及び所定のターゲットゾーン350の概略例である。リアルタイム観察ウィンドウ352は、視覚化モジュール12からの視覚化データをリアルタイムで反映するように構成されている。一例では、閾値部分は50%である。コントローラCは、ブロック304からの定義パラメータに部分的に基づいてこの識別を行う。リアルタイム観察ウィンドウ352及び所定のターゲットゾーン350のそれぞれの形状は、長方形又は円形であってもよく、必要に応じて変更されてもよい。
図6を参照すると、リアルタイム観察ウィンドウ352は、フォーカス、及び透明組織の近くの可視性を改善するのを支援するために、交差したレーザ線354を含むことができる。一例では、交差したレーザ線354は、緑色を発する。いくつかの実施形態では、コントローラCは、媒質混濁26のリアルタイム位置を追跡し続けず、所定のターゲットゾーン350内の媒質混濁26の閾値部分の検出時のみに依存する。
媒質混濁26が所定のターゲットゾーン350内にある場合、方法300は、ブロック308に進み、そこで媒質混濁26を切開するために、治療ビーム32が媒質混濁26に向けて方向付けられる。コントローラCは、信号をレーザモジュール14に送信して、治療ビーム32のフォーカスを媒質混濁26に正確に向けるように構成され得る。媒質混濁26が所定のターゲットゾーン内にない場合、方法300は、ブロック306にループバックする。
治療ビーム32からのレーザパルスは、媒質混濁26よりも小さくても又は大きくてもよい特定の治療体積内に均一に向けられてもよい。治療ビーム32は、目前の用途に基づいて様々なパターンで送達され得る。例えば、治療ビーム32は、単一平面内に直線的に分散されたスポットのアレイとして送達されてもよい。治療ビーム32は、いくつかのタイプの媒質混濁26(例えば、ワイスリング)に対して、小角度パターン又は円形パターンとして送達されてもよい。レーザ設定には、シングルバースト、マルチバースト、又は連続送達が含まれ得る。上記のように、レーザモジュール14は、フォトニクス結晶ファイバ及びSESAMを使用するMOPAアーキテクチャを含み得る。MOPAアーキテクチャにおけるKHz範囲のパルスレートは、外科医には連続的に見える。レーザパルスエネルギー、スポットのヒット位置、及び治療体積は、気泡の形成及び拡散、レーザ露光、眼16の後方への近接、及び処置時間などの様々な要因を最小化しながら、媒質混濁26を分解する最大の効果を達成するように最適化され得る。
ブロック308から、方法300は、ブロック310に進み、1つ以上の終了条件が満たされているかどうかを評価する。例示的な終了条件は、媒質混濁26が最小許容サイズに達したことであり得る。終了条件が満たされた場合、方法300は終了する。そうでない場合、方法300は、ブロック302にループバックする。
いくつかの実施形態では、コントローラCは、治療ビーム32から生じる散乱光のスペックルパターンを取得するように構成されてもよく、散乱光は、治療ビーム32の波長程度のサイズである。媒質混濁26は、治療ビーム32がそれに向けて方向付けられると、光を散乱させる。散乱光は、眼16内の様々な位置から生じ、異なる長さで進み、建設的及び破壊的な干渉をもたらす。干渉は、空間内でランダムに変化し、スペックルと呼ばれるランダムに変化する強度パターンを生成する。言い換えると、スペックルは、異なる位相と振幅で散乱されたコヒーレント光線間の干渉により発生する。散乱光は、散乱材料を照明するレーザ光の波長オーダーのサイズであり得る材料の不規則性を引き起こす。
レーザモジュール14は、他の動作モードを含むことができる。例えば、レーザモジュール14は、外科医がピッチ、ヨー及び深度で媒質混濁26を手動で識別し、視覚化モジュール12を介してトリガを押して媒質混濁26の画像をキャプチャし、レーザモジュール14を作動させる手動モードを含み得る。媒質混濁26又は眼16の動きが検出されない場合、レーザモジュール14が発光する。手動モードには、閉ループ追跡が含まれ得る。
代替実施形態では、視覚化モジュール12は、光機械スリットとは対照的に、ローリングシャッタを備えた赤外光を使用するスリットベースの共焦点画像化モジュールを組み込むことができる。スリット共焦点画像化では、共焦点点光源よりも必要とする光が少ない。共焦点画像化により、硝子体の視覚化に有利な被写界深度を低減し、散乱光を減少させ、それによって信号対雑音比を改善する。システム10は、反射光を使用する空間光変調器200を備えたスリット走査共焦点立体視覚化オプションを含み得る。いくつかの実施形態では、視覚化モジュール12は、当業者に利用可能な環状フェーズドアレイ3D超音波ユニットを使用することができる。
図7を参照すると、更に別の実施形態による視覚化モジュール412が示されている。視覚化モジュール412は、第1の反射器424及び第2の反射器426と相互作用するそれぞれのビームを生成するスリットランプ422を有する同軸照明ユニット420を含む。第1の反射器424及び第2の反射器426のうちの少なくとも1つは、空間光変調器200(図4に示されている)を含む。第1の反射器424及び第2の反射器426は、図1の中心軸Aに対して同軸であり得る。図7を参照すると、視覚化モジュール412は、反射器434と相互作用するそれぞれのビームを生成するスリットランプ432を有する斜め照明ユニット430を含む。反射器434は、空間光変調器200(図4に示されている)を含む。斜め照明ユニット430は、筐体428に取り付けられたスイベルアーム438を介して、ターゲット部位又は眼16に対して回転可能であってもよい。言い換えると、反射器434は、中心軸Aに対して軸外で回転可能であってもよい。同軸照明ユニット420及び斜め照明ユニット430は、光集束用の様々なレンズ420、422、及び拡大及び操縦用の他のアクセサリ(図示せず)を含むことができる。
一実施形態で説明された異なる特徴は、互いに独立して使用されてもよく、又は他の実施形態からの1つ以上の所望の特徴と組み合わされてもよいことが理解されよう。例えば、空間光変調器200は、(レーザ硝子体分解を伴わない)視覚化のみの用途のための適応光学アプローチにおいて使用することができる。空間光変調器200は、角膜接合部材80の有無にかかわらず使用することができる。空間光変調器200は、同軸照明経路若しくは斜め照明経路、及び/又は立体/眼科外科医視覚化経路において使用することができる。
図1のコントローラCは、レーザモジュール14及び視覚化モジュール12、112と統合された他のコントローラの一体部分又は動作可能に接続された別個のモジュールであり得る。図1のコントローラCは、コンピュータによって(例えば、コンピュータのプロセッサによって)読み取られ得るデータ(例えば、命令)を提供することに関係する非一時的(例えば、有形)媒体を含む、コンピュータ可読媒体(プロセッサ可読媒体とも称する)を含む。そのような媒体は、不揮発性媒体及び揮発性媒体を含むが限定されない多くの形態をとり得る。不揮発性媒体としては、例えば、光ディスク又は磁気ディスク及び他の永続的メモリが挙げられ得る。揮発性媒体としては、例えば、主記憶装置を構成し得るダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)が挙げられ得る。このような命令は、コンピュータのプロセッサに結合されたシステムバスを備える配線を含む、同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバを含む1つ以上の伝送媒体によって伝送され得る。コンピュータ可読媒体のいくつかの形態としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、若しくは他の磁気媒体、CD-ROM、DVD、若しくは他の光媒体、パンチカード、紙テープ、若しくは他の孔のパターンを有する物理媒体、RAM、PROM、EPROM、フラッシュEEPROM、若しくは他のメモリチップやカートリッジ、又は他のコンピュータが読み取り可能な媒体が挙げられる。
本明細書中に説明するルックアップテーブル、データベース、データリポジトリ、又は他のデータストアは、階層型データベース、ファイルシステム内の一式のファイル、独自形式のアプリケーションデータベース、リレーショナルデータベース管理システム(RDBMS)等を含む、様々な種類のデータを記憶、アクセス、及び取得するための様々な種類の機構を含んでいてもよい。それぞれのかかるデータストアは、上述したようなコンピュータオペレーティングシステムを採用するコンピューティングデバイス内に含まれてもよく、様々な方法のうちの1つ以上でネットワークを介してアクセスされてもよい。ファイルシステムは、コンピュータオペレーティングシステムからアクセス可能であってもよく、様々な形式で記憶されるファイルを含んでいてもよい。RDBMSは、上述のPL/SQL言語などのストアドプロシージャを作成、保存、編集、及び実行するための言語に加えて、構造化照会言語(Structured Query Language、SQL)を採用してもよい。
詳細な説明及び図面又は各図は、本開示をサポートし、説明するものであるが、本開示の適用範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義される。特許請求の範囲に記載された開示を実施するための最良の態様及び他の実施形態の幾つかを詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲において定義された開示を実施するための様々な代替的な設計及び実施形態が存在する。更に、図面に示された実施形態又は本明細書で言及された様々な実施形態の特徴は、必ずしも互いに独立した実施形態として理解されるべきではない。むしろ、ある実施形態の例のうちの1つにおいて説明された特性のそれぞれは、他の実施形態からの1つ以上の他の望ましい特性と組み合わせることが可能であり、その結果、言葉で説明されていない、又は図面を参照することによって説明されていない、他の実施形態を得ることができる。したがって、かかる他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の枠組み内に含まれる。
Claims (15)
- 眼の硝子体媒質における媒質混濁を治療するためのシステムであって、
1つ以上の観察ビームを介して、前記眼の一部の視覚化データを提供するように適合された視覚化モジュールと、
前記媒質混濁を破壊するために、前記媒質混濁に向けて方向付けられる治療ビームを選択的に生成するように適合されたレーザモジュールと、を備え、
前記レーザモジュール及び前記視覚化モジュールが、前記治療ビーム及び前記1つ以上の観察ビームを前記眼に向けて導くための共有開口を有し、前記共有開口が中心軸を中心に配置されている、システム。 - 前記視覚化モジュール及び前記レーザモジュールと通信し、プロセッサ、及び命令が記録されている有形の非一時的メモリを有する、コントローラを更に備え、
前記プロセッサによる前記命令の実行により、前記コントローラに、前記視覚化データに少なくとも部分的に基づいて前記媒質混濁の1つ以上の定義パラメータを取得させ、前記1つ以上の定義パラメータが、前記媒質混濁の形状及びサイズ、並びに前記媒質混濁の深度を含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記コントローラが、
前記1つ以上の定義パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記媒質混濁の閾値部分が所定のターゲットゾーン内にあるときを判定し、
前記媒質混濁の前記閾値部分が前記所定のターゲットゾーン内にあるときに、前記治療ビームを前記媒質混濁に向けて方向付ける、ように構成されている、請求項2に記載のシステム。 - 前記コントローラと通信し、患者の動きを検出するように構成されたセンサを更に備え、
前記コントローラが、前記患者の動きが前記センサによって検出されると、前記治療ビームを無効化するように構成されている、請求項2に記載のシステム。 - 前記コントローラが、前記治療ビームから生じる散乱光のスペックルパターンを取得するように構成されており、前記散乱光が、前記治療ビームの波長程度のサイズである、請求項2に記載のシステム。
- 前記治療ビームが、複数の超短レーザパルスを含み、前記複数の超短レーザパルスが、フェムト秒程度~約50ピコ秒のそれぞれの持続時間を定義する、請求項1に記載のシステム。
- 前記治療ビームが、前記中心軸に対して平行な方向に進む、請求項1に記載のシステム。
- 前記治療ビームが、前記中心軸から軸外角度で進み、前記軸外角度が25度以上である、請求項1に記載のシステム。
- 前記眼の角膜にすぐ近くに配置された角膜接合部材を更に備え、前記角膜接合部材が、前記治療ビームの被写界深度を低減するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記視覚化モジュールが、前記眼に当たる前に1つ以上の光学デバイスから反射された電磁放射を使用するように構成されており、前記1つ以上の光学デバイスが、斜め光線のみが前記眼に当たり、且つ中心光線がブロックされるように配置されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記視覚化モジュールが、光源、ミラーユニット、第1の偏光子、及び第2の偏光子を含み、前記第2の偏光子が、前記第1の偏光子に対して90度に配向されており、
前記第1の偏光子が、前記光源からの少なくとも1つの入射ビームを偏光して直線偏光波を生成するように適合されており、
前記ミラーユニットが、前記直線偏光波を前記眼の上に方向付けるように適合されており、
前記第2の偏光子が、前記眼を出る反射ビームが前記第2の偏光子上に投影されるように配置されており、
前記視覚化モジュールが、前記直線偏光波が前記眼に当たる前に前記直線偏光波を遮断するように構成された複屈折プリズムを更に含み、前記複屈折プリズムが、前記反射ビームが前記第2の偏光子上に投影される前に前記反射ビームを遮断するように構成されている、請求項1に記載のシステム。 - 前記視覚化モジュールが、1~5ミリ秒の応答時間を有する電子制御液体レンズを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記眼を出る前記1つ以上の観察ビームにおける眼球収差を判定するように構成された波面センサと、
前記波面センサによって判定された前記眼球収差に部分的に基づいて、前記治療ビームの波面を成形するように構成された変形可能ミラーと、を更に備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記1つ以上の観察ビームのそれぞれの位相及びそれぞれの振幅のうちの少なくとも1つを成形するように適合された空間光変調器を更に備え、前記空間光変調器が、前記中心軸に対して同軸に配置されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記1つ以上の観察ビームのそれぞれの位相及びそれぞれの振幅のうちの少なくとも1つを成形するように適合された空間光変調器を更に備え、前記空間光変調器が、前記中心軸に対して軸外で回転可能である、請求項1に記載のシステム。
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