JP6556750B2 - 走査パターンの蛍光撮像を用いるレーザシステム及びトモグラフィシステムの自動較正 - Google Patents
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Description
本出願は、当該引用によって本明細書にその内容全体が組み込まれる2014年3月24日出願の米国仮特許出願第61/969,688号に対する優先権を主張するものである。完全なパリ条約上の優先権が、これにより明示的に保持される。
眼科処置においては、長年をかけて、外科レーザシステムが手動外科ツールに置き換わっている。実際に、様々な異なる処置における応用により、外科レーザシステムは、眼科手術において定着した。
(0003)
例えば、LASIK(レーザ支援原位置角膜曲率形成術)として知られる公知の処置では、近視又は遠視のような屈折病状を矯正するために角膜の前面を切除して再成形するため、紫外放射線を使用するレーザ眼手術システムが使用される。LASIK中の切除の前に、角膜床の下層部分を紫外レーザビームでその後に切除して再成形することができるように当該部分を露出させるフラップを生成するべく、非紫外超短パルスレーザビームを使用する別の外科レーザシステムを用いて、角膜が切開される。その後に、治療された部分は、フラップで覆われる。
(0004)
レーザ眼手術システムは、白内障処置に向けても開発されている。これらのシステムは、例えば、(1)角膜を再成形するために角膜内又は角膜輪部内に1又は2以上の切開部を生成する段階、(2)白内障手術器具のためのアクセスを与えるために、及び/又は眼内水晶体の埋め込みのためのアクセスを与えるために角膜内に1又は2以上の切開部を生成する段階、(3)白内障水晶体を除去するためのアクセスを与えるに前水晶体嚢を切開する段階(前嚢切開)、(4)白内障水晶体をセグメント化及び/又は断片化する段階、及び/又は(5)様々な白内障関連の処置に向けて後水晶体嚢を切開する段階(後嚢切開)、を含む様々な外科処置に向けて使用することができる。
〔実施の態様〕
(1) 治療空間を用いてレーザシステムを較正する方法であって、
前記レーザシステムの治療空間への該レーザシステムのカメラ内に含まれたセンサ面の位置のマッピングを与える段階と、
前記レーザシステムの走査システムを用いて、該レーザシステムの電磁放射線ビームを該電磁放射線ビームの伝播方向に対して移動することによって前記治療空間に配置された蛍光材料の一連の走査位置に対して該電磁放射線ビームを走査する段階と、
前記カメラを用いて、前記走査された電磁放射線ビームに応答して、前記蛍光材料の前記一連の位置から放出された光を捕捉する段階と、
前記捕捉された一連の位置と前記治療空間への前記センサ面位置の前記マッピングとによって該治療空間を用いて前記走査システムを較正する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
(2) 多項式フィッティング又はルックアップテーブルを用いて前記カメラセンサ面を前記治療空間にマッピングする段階を更に含むことを特徴とする実施態様1に記載の方法。
(3) 前記カメラを用いて、既知の距離に該カメラに対して位置決めされ前記治療空間内の離散した既知の位置を定める較正板を観察し、かつ
前記較正板によって定められた前記位置に基づいて前記カメラの歪みを除去する、
ことにより、前記カメラを較正する段階、を更に含むことを特徴とする実施態様1に記載の方法。
(4) 前記較正板は、較正グリッドを含み、
グリッド交点が、治療空間内の前記離散した既知の位置を定める、
ことを特徴とする実施態様3に記載の方法。
(5) 前記較正板は、電磁放射線を通すための複数の貫通孔を含み、
前記複数の貫通孔は、治療空間内の前記離散した既知の位置を定める、
ことを特徴とする実施態様3に記載の方法。
(6) 前記走査システムは、xy走査デバイスを含み、
当該方法は、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを前記蛍光材料の前記一連の走査位置に対して走査するように前記走査システムの前記xy走査デバイスのための制御パラメータを定める段階と、
前記治療空間を前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする段階と、
を更に含むことを特徴とする実施態様1に記載の方法。
(7) 前記治療空間は、多項式フィッティング又はルックアップテーブルを用いて前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングされる
ことを特徴とする実施態様6に記載の方法。
(8) 前記治療空間は、前記多項式フィッティングを用いて前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングされ、
前記多項式フィッティングは、z焦点深度に依存しない、
ことを特徴とする実施態様7に記載の方法。
(9) 前記xy走査デバイスの前記制御パラメータは、直線グリッド又は正方形格子の位置に対して前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを走査するように定められることを特徴とする実施態様6に記載の方法。
(10) 前記走査システムは、前記治療空間内の前記電磁放射線ビームの収束深度を変化させるように構成されたz走査デバイスを含み、
当該方法は、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを一連の深度位置に集束させるように前記z走査デバイスのための制御パラメータを定めることによって前記走査システムの当該z走査デバイスを較正する段階と、
前記カメラ又は共焦点検出器を用いて、前記電磁放射線ビーム集束に応答して、前記一連の深度位置で前記蛍光板から放出された光を捕捉する段階と、
前記治療空間を前記z走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする段階と、
を更に含む、
ことを特徴とする実施態様1に記載の方法。
(11) 前記蛍光材料を支持するジャッキを用いて前記レーザシステムと当該蛍光材料との間の深度を変化させる段階を更に含み、
前記ジャッキは、前記レーザシステムと前記蛍光材料との間の前記深度を設定するように構成される、
ことを特徴とする実施態様10に記載の方法。
(12) レーザシステムであって、
ビームを治療空間に向けてビーム経路に沿って出力するように構成された電磁放射線ビーム源と、
前記ビーム経路に沿って配置され、前記出力されるビームを前記治療空間内の複数の位置に向けるように構成された走査システムと、
前記治療空間の画像を捕捉するカメラと、
前記走査システム及び前記カメラに結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、前記走査システムを用いて、前記治療空間に配置された蛍光材料の一連の走査位置の間で前記電磁放射線ビームの伝播方向に対して直角に前記レーザシステムの当該電磁放射線ビームを走査し、
前記カメラを用いて、前記走査された電磁放射線ビームに応答して、前記蛍光材料の前記一連の位置から放出された光を捕捉し、かつ
前記カメラが捕捉した一連の位置毎に前記治療空間を用いて前記走査システムを較正する、
ことにより、前記走査システムを較正するように構成されている
ことを特徴とするレーザシステム。
(13) 前記カメラは、各ピクセルがピクセル位置を有するピクセルのアレイを有するセンサを含み、
前記プロセッサは、カメラピクセル位置を前記治療空間にマッピングするように更に構成される、
ことを特徴とする実施態様12に記載のレーザシステム。
(14) 前記プロセッサは、前記カメラを用いて、既知の距離で前記カメラに対して直角に位置決めされた較正板を観察することにより、カメラピクセル位置を前記治療空間にマッピングする
ことを特徴とする実施態様13に記載のレーザシステム。
(15) 前記較正板は、電磁放射線を通すための較正グリッド又は複数の貫通孔を含むことを特徴とする実施態様14に記載のレーザシステム。
(16) 前記走査システムは、xy走査デバイスを含み、
前記プロセッサは、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを前記蛍光材料の前記一連の走査位置に対して走査するように前記xy走査デバイスのための制御パラメータを定め、かつ
前記治療空間を前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする、
ことにより、前記走査システムを較正する
ことを特徴とする実施態様12に記載のレーザシステム。
(17) 前記治療空間は、多項式フィッティングを用いて前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングされ、
前記多項式フィッティングは、z焦点深度に依存しない、
ことを特徴とする実施態様16に記載のレーザシステム。
(18) 前記プロセッサは、直線グリッド又は正方形格子の位置に対して前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを走査するように、前記xy走査デバイスの前記制御パラメータを定める
ことを特徴とする実施態様16に記載のシステム。
(19) 前記走査システムは、前記治療空間内の前記電磁放射線ビームの収束深度を変化させるように構成されたz走査デバイスを含み、
前記プロセッサは、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを一連の深度位置に集束させるように前記z走査デバイスのための制御パラメータを定め、
前記カメラ又は共焦点検出器を用いて、前記電磁放射線ビーム集束に応答して、前記一連の深度位置で前記蛍光板から放出された光を捕捉し、かつ
前記治療空間を前記z走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする、
ことにより、前記走査システムを較正する、
ことを特徴とする実施態様12に記載のシステム。
(20) 前記蛍光材料を支持するためのジャッキを更に含み、
前記ジャッキは、前記レーザシステムと前記蛍光材料の間の深度を設定するように構成される、
ことを特徴とする実施態様19に記載のシステム。
(21) 非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体であって、
治療空間を用いてレーザシステムを較正するための1組のコンピュータ実行可能命令、
を含み、
コンピュータプロセッサによる前記命令の実行が、当該プロセッサをして、
前記レーザシステムのカメラ内に含まれたセンサ面位置を前記治療空間にマッピングする段階と、
前記レーザシステムの走査システムに、当該走査システムを用いて当該レーザシステムの電磁放射線ビームを蛍光材料の一連の走査位置に対して該電磁放射線ビームの伝播方向に対して直角に移動することによって該電磁放射線ビームを走査する命令を含む走査命令を送る段階と、
前記走査された電磁放射線ビームに応答して前記蛍光材料の前記一連の位置から放出された光のカメラデータを受信する段階と、
前記カメラが捕捉した一連の位置とセンサ面位置の前記治療空間への前記マッピングとによって該治療空間を用いて前記走査システムを較正する段階と、を実施させる、
ことを特徴とする媒体。
(22) 前記コンピュータプロセッサによる前記命令の実行が、当該プロセッサをして、
既知の距離で前記カメラに対して直角に位置決めされ、前記治療空間内の離散した既知の位置を定める較正板のカメラデータを受信し、かつ
前記較正板によって定められた前記位置に基づいて前記カメラの歪みを除去する、
ことにより、前記カメラを較正する段階を更に実施させる、
ことを特徴とする実施態様21に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。
(23) 前記走査システムは、xy走査デバイスを含み、
前記プロセッサは、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを前記蛍光材料の前記一連の走査位置に対して走査するように前記xy走査デバイスのための制御パラメータを定め、かつ
前記治療空間を前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする、
ことにより、前記走査システムを較正する
ことを特徴とする実施態様21に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。
(24) 前記プロセッサは、直線グリッド又は正方形格子の位置に対して前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを走査するように、前記xy走査デバイスの前記制御パラメータを定める
ことを特徴とする実施態様23に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。
(25) 前記走査システムは、前記治療空間内の前記電磁放射線ビームの収束深度を変化させるように構成されたz走査デバイスを含み、
前記プロセッサは、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを一連の深度位置に集束させるように前記z走査デバイスのための制御パラメータを定め、
前記電磁放射線ビーム集束に応答して、前記一連の深度位置で前記蛍光板から放出された光のカメラデータ又は共焦点検出器データを受信し、かつ
前記治療空間を前記z走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする、
ことにより、前記走査システムを較正する、
ことを特徴とする実施態様21に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。
(26) 前記コンピュータプロセッサによる前記命令の実行が、該プロセッサをして、
前記レーザシステムと前記蛍光材料との間の深度を、当該レーザシステムと当該蛍光材料との間の当該深度を設定するように構成されて該蛍光材料を支持するジャッキに起動命令を送ることによって、変化させる段階
を更に実施させる
ことを特徴とする実施態様25に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。
Claims (23)
- 治療空間を用いてレーザシステムを較正する方法であって、
前記レーザシステムの治療空間への該レーザシステムのカメラ内に含まれたセンサ面の位置のマッピングを与える段階と、
前記レーザシステムの走査システムを用いて、該レーザシステムの電磁放射線ビームを該電磁放射線ビームの伝播方向に対して移動することによって前記治療空間に配置された蛍光材料の一連の走査位置に対して該電磁放射線ビームを走査する段階と、
前記カメラを用いて、走査された前記電磁放射線ビームに応答して、前記蛍光材料の前記一連の位置から放出された光を捕捉する段階と、
捕捉された前記一連の位置と前記治療空間への前記センサ面の位置の前記マッピングとによって該治療空間を用いて前記走査システムを較正する段階と、
を含み、
前記走査システムは、前記治療空間内の前記電磁放射線ビームの収束深度を変化させるように構成されたz走査デバイスを含み、
当該方法は、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを一連の深度位置に集束させるように前記z走査デバイスのための制御パラメータを定めることによって前記走査システムの当該z走査デバイスを較正する段階と、
前記カメラ又は共焦点検出器を用いて、前記電磁放射線ビームの集束に応答して、前記一連の深度位置で前記蛍光材料から放出された光を捕捉する段階と、
前記治療空間を前記z走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする段階と、
を更に含む、方法。 - 多項式フィッティング又はルックアップテーブルを用いて前記カメラのセンサ面を前記治療空間にマッピングする段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記カメラを用いて、既知の距離に該カメラに対して位置決めされ前記治療空間内の離散した既知の位置を定める較正板を観察し、かつ
前記較正板によって定められた前記位置に基づいて前記カメラの歪みを除去する、
ことにより、前記カメラを較正する段階、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記較正板は、較正グリッドを含み、
グリッド交点が、前記治療空間内の前記離散した既知の位置を定める、請求項3に記載の方法。 - 前記較正板は、電磁放射線を通すための複数の貫通孔を含み、
前記複数の貫通孔は、前記治療空間内の前記離散した既知の位置を定める、請求項3に記載の方法。 - 前記走査システムは、xy走査デバイスを含み、
当該方法は、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを前記蛍光材料の前記一連の走査位置に対して走査するように前記走査システムの前記xy走査デバイスのための制御パラメータを定める段階と、
前記治療空間を前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする段階と、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記治療空間は、多項式フィッティング又はルックアップテーブルを用いて前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングされる、請求項6に記載の方法。
- 前記治療空間は、前記多項式フィッティングを用いて前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングされ、
前記多項式フィッティングは、z焦点深度に依存しない、請求項7に記載の方法。 - 前記xy走査デバイスの前記制御パラメータは、直線グリッド又は正方形格子の位置に対して前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを走査するように定められる、請求項6に記載の方法。
- 前記蛍光材料を支持するジャッキを用いて前記レーザシステムと当該蛍光材料との間の深度を変化させる段階を更に含み、
前記ジャッキは、前記レーザシステムと前記蛍光材料との間の前記深度を設定するように構成される、請求項1に記載の方法。 - レーザシステムであって、
ビームを治療空間に向けてビーム経路に沿って出力するように構成された電磁放射線ビーム源と、
前記ビーム経路に沿って配置され、出力される前記ビームを前記治療空間内の複数の位置に向けるように構成された走査システムと、
前記治療空間の画像を捕捉するカメラと、
前記走査システム及び前記カメラに結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
前記走査システムを用いて、前記治療空間に配置された蛍光材料の一連の走査位置の間で前記電磁放射線ビームの伝播方向に対して直角に前記レーザシステムの当該電磁放射線ビームを走査し、
前記カメラを用いて、走査された前記電磁放射線ビームに応答して、前記蛍光材料の前記一連の位置から放出された光を捕捉し、かつ
前記カメラが捕捉した一連の位置毎に前記治療空間を用いて前記走査システムを較正する、
ことにより、前記走査システムを較正するように構成されており、
前記走査システムは、前記治療空間内の前記電磁放射線ビームの収束深度を変化させるように構成されたz走査デバイスを含み、
前記プロセッサは、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを一連の深度位置に集束させるように前記z走査デバイスのための制御パラメータを定め、
前記カメラ又は共焦点検出器を用いて、前記電磁放射線ビームの集束に応答して、前記一連の深度位置で前記蛍光材料から放出された光を捕捉し、かつ
前記治療空間を前記z走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする、
ことにより、前記走査システムをさらに較正する、レーザシステム。 - 前記カメラは、各ピクセルがピクセル位置を有するピクセルのアレイを有するセンサを含み、
前記プロセッサは、前記カメラのピクセル位置を前記治療空間にマッピングするように更に構成される、請求項11に記載のレーザシステム。 - 前記プロセッサは、前記カメラを用いて、既知の距離で前記カメラに対して直角に位置決めされた較正板を観察することにより、前記カメラのピクセル位置を前記治療空間にマッピングする、請求項12に記載のレーザシステム。
- 前記較正板は、電磁放射線を通すための較正グリッド又は複数の貫通孔を含む、請求項13に記載のレーザシステム。
- 前記走査システムは、xy走査デバイスを含み、
前記プロセッサは、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを前記蛍光材料の前記一連の走査位置に対して走査するように前記xy走査デバイスのための制御パラメータを定め、かつ
前記治療空間を前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする、
ことにより、前記走査システムを較正する、請求項11に記載のレーザシステム。 - 前記治療空間は、多項式フィッティングを用いて前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングされ、
前記多項式フィッティングは、z焦点深度に依存しない、請求項15に記載のレーザシステム。 - 前記プロセッサは、直線グリッド又は正方形格子の位置に対して前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを走査するように、前記xy走査デバイスの前記制御パラメータを定める、請求項15に記載のシステム。
- 前記蛍光材料を支持するためのジャッキを更に含み、
前記ジャッキは、前記レーザシステムと前記蛍光材料の間の深度を設定するように構成される、請求項11に記載のシステム。 - 非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体であって、
治療空間を用いてレーザシステムを較正するための1組のコンピュータ実行可能命令、
を含み、
コンピュータプロセッサによる前記命令の実行が、当該プロセッサをして、
前記レーザシステムのカメラ内に含まれたセンサ面位置を前記治療空間にマッピングする段階と、
前記レーザシステムの走査システムに、当該走査システムを用いて当該レーザシステムの電磁放射線ビームを蛍光材料の一連の走査位置に対して該電磁放射線ビームの伝播方向に対して直角に移動することによって該電磁放射線ビームを走査する命令を含む走査命令を送る段階と、
前記走査された電磁放射線ビームに応答して前記蛍光材料の前記一連の位置から放出された光のカメラデータを受信する段階と、
前記カメラが捕捉した一連の位置と前記センサ面位置の前記治療空間への前記マッピングとによって該治療空間を用いて前記走査システムを較正する段階と、を実施させ、
前記走査システムは、前記治療空間内の前記電磁放射線ビームの収束深度を変化させるように構成されたz走査デバイスを含み、
前記プロセッサは、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを一連の深度位置に集束させるように前記z走査デバイスのための制御パラメータを定め、
前記電磁放射線ビームの集束に応答して、前記一連の深度位置で前記蛍光材料から放出された光のカメラデータ又は共焦点検出器データを受信し、かつ
前記治療空間を前記z走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする、
ことにより、前記走査システムをさらに較正する、媒体。 - 前記コンピュータプロセッサによる前記命令の実行が、当該プロセッサをして、
既知の距離で前記カメラに対して直角に位置決めされ、前記治療空間内の離散した既知の位置を定める較正板のカメラデータを受信し、かつ
前記較正板によって定められた前記位置に基づいて前記カメラの歪みを除去する、
ことにより、前記カメラを較正する段階を更に実施させる、請求項19に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。 - 前記走査システムは、xy走査デバイスを含み、
前記プロセッサは、
前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを前記蛍光材料の前記一連の走査位置に対して走査するように前記走査システムの前記xy走査デバイスのための制御パラメータを定め、かつ
前記治療空間を前記xy走査デバイスの前記制御パラメータにマッピングする、
ことにより、前記走査システムを較正する、請求項19に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。 - 前記プロセッサは、直線グリッド又は正方形格子の位置に対して前記レーザシステムの前記電磁放射線ビームを走査するように、前記xy走査デバイスの前記制御パラメータを定める、請求項21に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。
- 前記コンピュータプロセッサによる前記命令の実行が、該プロセッサをして、
前記レーザシステムと前記蛍光材料との間の深度を、当該レーザシステムと当該蛍光材料との間の当該深度を設定するように構成されて該蛍光材料を支持するジャッキに起動命令を送ることによって、変化させる段階
を更に実施させる、請求項19に記載の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体。
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