JP2023535328A - 眼内の媒質混濁の視覚化及び治療 - Google Patents

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１は、眼内の媒質混濁を治療するための、コントローラ、視覚化モジュール、及びレーザモジュールを有するシステムの概略図である。 図２は、図１のシステムの一部の概略図である。 図３は、別の実施形態による、図１のシステムによって使用され得る視覚化モジュールの概略部分図である。 図４は、図１のシステムによって使用され得る例示的な空間光変調器の概略部分図である。 図５は、図１のコントローラによって実行可能な方法の概略フローチャートである。 図６は、図１のシステムによって実装される例示的なリアルタイム観察ウィンドウの概略図である。 図７は、更に別の実施形態による、図１のシステムによって使用され得る視覚化モジュールの概略部分図である。 図８は、図１のシステムによって使用され得る角膜接合部材の概略部分図である。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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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