JPH10501707A

JPH10501707A - 眼の上の点の精密な位置を提供する方法及び装置

Info

Publication number: JPH10501707A
Application number: JP7526074A
Authority: JP
Inventors: クリスティアンホーラ，; ステファンラン，; デイビッドアール．クロンツ，
Original assignee: カイロン／テクノラスゲーエムベーハーオプサルモロッギッシュシステム
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1998-02-17
Also published as: AU2305395A; CA2187373C; EP0754019A1; AU697055B2; CA2187373A1; WO1995027453A1

Abstract

(57)【要約】登録または照準レーザを含み、眼の上で次のレーザ切除ショットが打たれる精密な位置を与える眼トラッキングシステムにより、より精密な照準を行う方法及び装置。上記の方法及び装置は、眼の原点の位置決めの基準固定フレームを与える照準補助固定具を、さらに含む。

Description

【発明の詳細な説明】眼の上の点の精密な位置を提供する方法及び装置本出願は、1994年４月８日提出の米国特許出願第08／225,306号及び1994年９月22日提出の米国特許出願第08／310,656号に対して、優先権を主張する。発明の背景１．産業上の利用分野本発明は、エキシマレーザによる眼の手術システムと共に用いられる光学的照準システムの改良に関し、特に、そのような照準システムの、眼の上の点を位置決めする効率を改善する方法及び装置に関する。２．関連技術の説明エキシマレーザの出現は、所望の曲率に合うように眼自体の表面の形状を整え直す、非侵襲的な（non-invasive）技術を提供して、眼の手術に全く新しい可能性を開いた。このようなシステムは当該分野においてよく知られており、さらに、参照によってここに援用される本発明の発明者らのPCT特許出願PCT/EP93/0226 7号、及び米国特許第4,665,913号のようなL'Esperanceの様々な特許に、記載されている。これらのエキシマレーザ外科手術装置の正確さを向上させるために、エキシマレーザからの各ショットを所望の位置に精密に位置させることが好ましい。この目的を達成するために、多くの技術及び装置が開発されてきた。例えば、単純な固定化光がしばしば用いられる。患者は、その光を凝視して、ゆっくりとした眼の動きを概して少なくする。しかし、この技術は、眼の急速な動きを阻止することはない。さらに、固定化が一時的に止まると、その結果、意図したショット位置から離れた切除ショットとなる。別の方法として、物理的に眼に連結することにより眼を不動にし、それによって固定させる、物理的固定化装置が用いられている。より最近の技術は、コンピュータに補助された眼トラッキング装置の使用を含む。これらは、光学的或いは表面形状的（topographically）に眼の中心を位置決めしてトラッキングするために典型的にビデオカメラを用いる、光学的或いは表面形状的な位置決めシステム（location system）である。その場合、各ショットは、中心に対して眼のいかなる所望の位置にも与えられ得る。このようなシステムの例は、Sklarらの米国特許第5,098,426号、Fountainの米国特許第5,162, 641号、及びBilleの米国特許第4,848,340号に見い出される。これらのシステムは、眼の中心をトラッキングする様々な技術、例えば、ビデオカメラからのコンピュータマッピングされたディジタル画像を用いる。例えば、参照によってここに援用されるSklarらの米国特許第5,098,426号は、眼の三次元プロフィールを生成し、そのプロフィールの変化を示すことにより動きをトラッキングする、眼トラッキングシステムについて記載している。Sklar特許は、低速制御ループと高速制御ループとを使用する眼トラッキング装置（eye tracker）を示している。低速制御ループは、眼トラッキング装置がシステムの光学系構成部材に照準するために用いる表面形状情報を供給するために、ビデオカメラに依存する。別の眼トラッキングシステムが、また参照によってここに援用されるBilleの米国特許第4,848,340号に示されている。Bille特許は、眼に記された基準グリッドをトラッキングする、表面形状的ではなく完全に光学的に基づいたシステムを示している。眼の瞳孔を照射するために赤外線を用いる別の眼トラッキングシステムが、IS CAN，Inc.により発表されている。このシステムは、眼を照射するために赤外線を用いると記載されており、様々な応用分野、例えば、眼の動きを介したコンピュータ制御や眼の不自由な人々のための補助システムに、位置情報を与える。物体の位置決めのための様々な技術は、眼の中心の位置決めに容易に用いられ得る。しかし、このようなシステムの効率及び正確さを向上させることが望ましい。すなわち、エキシマレーザシステムと共に用いられる物***置決めシステムが与えられた場合に、これらのシステムの能力を向上させる他の改善をして、眼の中心を正確に位置決めしてパルスエキシマビームを眼に対して正確に照準するようにすることが望ましい。しかし、これらの眼トラッキングシステムに問題がないわけではない。第１に、光学系構成部材に位置合わせずれ（misalignment）があると、各エキシマレーザショットが実際に照射される箇所に、本来照射されるべき位置からのオフセットが生じる。例えば、サーボモータのキャリブレーションが少しでもずれると、このようなオフセットが起こる。従って、このようなキャリブレーションのずれによる影響を排除する方法及び装置を提供することが望ましい。第２に、これらのシステムは、Bille特許に示されるように、眼の上に実際の物理的なマーキングをすることを必要とする、或いは、Sklar特許に示されるように、眼の中心を位置決めするために非常に複雑な表面形状的な位置決めシステムと複数のフィードバックループとを必要とする、という意味で、侵襲的であるか或いは複雑になる傾向がある。従って、眼の中心に対する基準を提供する、より簡単な方法が望まれる。発明の要旨本発明によると、眼トラッキングシステムが眼の位置をより正確に登録できるように、眼トラッキングシステムに照準固定具が設けられる。本発明の様々な例において、照準固定具は、三角形状、六角形状、または他の規則的形状で提供される。さらに、好適には、取り付けリングが、取り付けリングの回転を決定するためにある点で登録を行うように構成される。さらに本発明によると、パルスエキシマビームの光路に沿って登録レーザが設けられ、眼トラッキングシステムが、次のエキシマレーザショットが眼の表面のどの位置に照射されるかを正確に決定することを可能にする。図面の簡単な説明以下の好適な実施態様の詳細な説明を以下の図面と共に考慮すると、本発明がより良く理解され得る。図１は、本発明による装置及び方法が用いられ得る典型的なエキシマレーザを用いた眼の手術システムを示す図である。図２は、本発明による照準レーザスポットからの登録ビームが、いかにして次のパルスエキシマショットのためにエキシマレーザシステムを精密に位置づけるために用いられ得るかを示す図である。図３は、図２に示す登録スポットを用いてエキシマレーザをより精密に照準するために、ソフトウェアが、いかにして眼トラッキングシステム及び切除プロフィールシステムと共に用いられ得るかを示すフローチャートである。図4A及び図4Bは、眼トラッキングシステムの性能を向上させる、本発明による照準固定具の平面図及び側面図である。図5A及び図5Bは、図4A及び図4Bの照準固定具の別の実施態様の平面図及び側面図である。図６は、図4A及び図4Bの照準固定具のさらに別の実施態様の平面図である。好ましい実施態様の詳細な説明図面に注目すると、図１は、本発明による方法及び装置が実行される、一般的な眼の外科手術システム10を示す。エキシマレーザ20は、光学構成部品26で反射した後に、ビームホモジナイザ24にパルスビーム22を提供する。ビームホモジナイザ24へのパルスビーム22の伝達をブロックするために、シャッタ28も設けられる。エキシマレーザ20は、当該分野で公知の一般的なエキシマレーザである。好ましくは、400mJ／パルスの最大パルスエネルギーを有する193nmの波長のビームを提供する。エキシマレーザ20は、好ましくは、10Hzのパルス周波数及び18nsのパルス長で、治療部位において１Ｗの最大平均パワーを提供する。もちろん、その他の種々のエキシマレーザが使用可能であり、且つ、本発明による装置及び方法は、エキシマレーザ以外のレーザが使用されるアプリケーションにおいても適用可能である。例として、レーザからの光の波長は、発熱が低減された状態で望ましい切除処理が行えるため、400nm未満が好ましい。更に、例えば200mJ／パルスまで小さい範囲で、反復レートが一般的に60から100パルス毎秒であり、パルス長が一般的に10から30nsであるような、その他のパルスエネルギーも適用可能である。繰り返すと、これらは全て単なる一般的数値であり、本発明による装置及び方法の精神から逸脱すること無しに変更可能である。このようなレーザシステムの更なる例は、「眼科外科手術のための方法」という名称で1987年５月19日発行の米国特許第4,665,913号、及び「眼科レーザ外科手術を行うための装置」という名称で1988年３月８日発行の米国特許第4,729,372号に見い出すことができる。ビームホモジナイザ24は、好ましくは、ビームの光学的ミキシングとビームの回転との双方に基づく、通常のホモジネーション及び焦点合わせハードウェアを備える。一般的なビームホモジネーションハードウェアの例としては、「角膜の曲率の修正のための形状変更装置」という名称で1990年３月27日発行の米国特許第4,911,711号を参照されたい。ビームホモジナイザ24を出たパルスビーム22は、光学構成部品30で反射される。光学構成部品30は、照準レーザ32からの照準ビームも通過させる。この照準レーザ32は、好ましくは、パワーが１mW/cm²未満の 633nm赤色ヘリウムネオンレーザである。照準レーザ32からの照準ビームもまた、シャッタ33によってブロックされ得る。照準レーザ32は、その光学的経路がパルスビーム22と一致するように位置決めされる。照準レーザ32は、パルスビーム 22のレーザショットの中央軸と一致する照準ビームスポットを提供する。登録レーザ35もまた、光学構成部品34で反射される登録ビームを提供する。登録レーザ35は、好ましくは波長が約950nm或いは近赤外であり、好ましくは１mW/ cm²未満と低パワーである。登録レーザ35からの登録ビームのサイズは、好ましくは直径が0.5mm未満と小さい。この登録ビームは、図２及び図３の説明に関連して以下に説明されるように、パルスビーム22の正確な照準を提供する。個別の照準レーザ32と登録レーザ 35とが開示されているが、システムのそれ以降の光学的構造によっては、これらは単一の照準／登録ビームとして提供されるように、組み合わされ得る。照準レーザ32からの照準ビームと登録レーザ35からの登録ビームとは、好ましくは、双方ともパルスビーム22と同軸的に位置決めされる。開示されている実施態様では、登録レーザ35と照準レーザ32とは分離している。なぜならば、以下で説明されるように、照準レーザ32が外科医に可視光のスポットを提供する一方で、この光は、イメージングシステムでフィルタによって除去されるからである。外科医らは、例えば、彼らが治療上の外科手術（therapeu tic surgery）をマニュアルで行うとき、或いは彼らが眼の中心をマニュアルで位置決めするときなど、マニュアルの外科手術中に、眼44を直接に観察する必要がある。その際に、可視光が必要である。例えば、イメージングシステムが可視光を除去しない他の実施態様では、照準レーザ32と登録レーザ35とは、一つ且つ同一とし得る。光学構成部品30を出たパルスビーム22（照準レーザ32からの照準ビーム及び登録レーザ35からの登録ビームと同軸的に位置決めされている）は、その後、調節可能絞り36を通過し、最後の光学構成部品に入射する以前のパルスビーム22のビームサイズの調節が可能となる。調節可能絞り36に続いて、焦点合わせレンズ40がパルスビーム22を走査ミラー 42の上へ導き、走査ミラー42は、ビーム22を患者の眼44の上へ反射する。走査ミラーは、好ましくは、ビームを眼44の表面において5000mm/secで移動させることができる。焦点合わせレンズ40は、眼44が最適位置にある時にパルスビーム22が眼44の上へ正しく焦点合わせされるように、光の焦点を合わせる。これらの種々のレンズとミラーとは、このように組み合わされて、エキシマビームを角膜に提供する光学システムを形成する。光学システムは角膜上にレーザスポットを形成し、スポットのサイズは、その位置と共に調節可能である。そのようなビームを光学的に提供するために種々の異なるシステムが使用可能であることが、容易に理解され得る。例えば、アパーチャの代わりにレンズを使用してスポットサイズを調節することができ、走査ミラーの代わりに、患者或いは患者の眼44を物理的に動かして、眼44の上の異なる位置にショットを提供することができる。焦点合わせレーザ46もまた、本発明によるシステムに設けられ、そのビームもまた、シャッタ48によってブロックされ得る。焦点合わせレーザ46は、好ましくは、波長が535nmでパワーが１mW未満の緑色ヘリウムネオンレーザである。焦点合わせレーザ46からのビームは、光学構成部品50を通過し、ある角度でもって眼 44の上を照射する。眼の外科手術システム10から眼44までの距離は、照準レーザ 32からのビームと焦点合わせレーザ46からのビームとの双方が眼44の表面の同じ位置に当たるように調節される。クリーンガスパージユニット54は、システム内の光学構成部品とビームとが、いかなる浮遊片からもフリーであることを保証する。顕微鏡56が、眼44の表面の切除中にその進行を医師が観察できるように設けられる。顕微鏡56は、好ましくは、3.4、5.6及び9.0倍の倍率を有するZEISS OPMI" PLUS"パート番号3033119910である。領域照明が、図示されていない冷光源、好ましくはSchott KL1500 Electronic，ZEISSパート番号417075によって提供される。この顕微鏡56は、走査ミラー42を通して焦点が合わされ、また分割ミラー58 を通して焦点が合わされる。分割ミラーは更に、眼44の図をビデオカメラ60へ提供する。ビデオカメラ60は、好ましくは可視光と赤外光との双方に対して感度があり、好ましくは、400,000ピクセルで毎秒50フレームを生成する高解像度S-VHS カメラであるが、毎秒60フレーム・レートのNTSCカメラを含む種々のその他のカメラ又は検出グリッドでも良い。ビデオカメラ60は、好ましくは、捕獲ビデオスクリーン62及び制御ユニット64にイメージ出力を提供する。ビデオカメラ60は、好ましくは、制御ユニット64へ提供されるデジタル出力を生成することが可能である。好ましくは、赤外光のみを通過させる赤外フィルタ66が、ビデオカメラ60への光をフィルタリングする。これにより、例えば、登録レーザ35からの登録ビームによって形成されるスポットがビデオカメラ60によって知覚されることが可能となる。従って、ビデオカメラ60と赤外フィルタ66とが組合わさって、赤外感知ビデオユニットを形成する。可視光に加えて、眼44は、赤外光源68によっても照明される。赤外光源68は、好ましくは10個のLEDアレイからなる880nmの拡散光源であるが、適切なフィルタを有するハロゲンランプ等、その他の多くの公知の光源でも良い。赤外光源68は、好ましくは、登録レーザ35からの登録ビームよりも強度が低く、あらゆる場合において、１mW/cm²未満である。赤外光源68は、好ましくは制御ユニット64によって制御され、固定された或いは調節可能な大きさの赤外光照明を、眼44に対して提供する。赤外光源68によって照明された眼44のイメージが赤外フィルタ66を通してビデオカメラ60によっても知覚可能なことが、理解されるであろう。赤外フィルタ66と関連した赤外光源68の使用により、いかなる強度の可視光が眼44に投射されようと、眼44の輪郭のコントラストが向上されることが見出された。制御ユニット64は、さらに赤外光源68を制御し、ビデオカメラ60に対して望ましいコントラストを提供する。こうすることで、制御ユニット64と可動ミラー 42との照準機能が、眼44への可視光の変化によって影響されない。例えば、外科医がより多くの照明を必要とすると、赤外光源68が制御ユニット64の制御下に残される一方で、彼は可視光源を調節することができる。このように、赤外光源68 を設けることによりコントラストが向上し、眼の外科手術システム10と共に使用される眼トラッキング装置の性能が向上する。赤外フィルタ66が省略されると、この向上されたコントラストはいっそう明らかとなる。制御ユニット64は、通常、IBM社のIBM PCと互換性を有する高性能コンピュータであり、好ましくは、シャッタ28、34及び48、絞り36、スポットモードレンズ 38、走査ミラー42、及び赤外光源68を含む、眼の外科手術システム10の全ての構成部品を制御する。切除プロフィールソフトウェアは、本発明者によるPCT出願P CT/EP93/02667で述べられている切除ソフトウェアのように、制御ユニット64の上を走る。当該技術分野で知られている様々なタイプの切除ソフトウェアは、全て、本発明により提供される向上した照準及び登録による利益を得る。制御ユニットは、好ましくは、眼トラッキングシステム70も含む。ある実施態様では、眼トラッキングシステム70は、Parsytech，GmbH社製のTransputer Fram e Grabber^TMと共に使用されるINMOS Limited社製のひとつのTransputer^TM上で走る、カイロンビジョン／テクノラス（Chiron Vision/Technolas）社のために開発された同社所有のソフトウェアシステムであり得る。眼トラッキングシステム 70は、好ましくは、ビデオカメラ60からのデジタル化された出力を受け取り、プリセットされた原点に対するビデオイメージ上の眼の中心位置の座標を提供する。更に、眼トラッキングシステム70は、登録レーザ35によって形成される眼44の上の赤外スポットの座標を提供すべきである。これらの座標は、その後、制御ユニット64において切除プロフィールソフトウェアによって使用され、エキシマレーザ20からの次のショットのために、走査ミラー42の照準を合わせる。他の実施態様において同様の効果を有するように使用できる他の眼トラッキングシステムが、当該技術分野において知られており、それらには、ISCAN社によって販売される装置と共に、Sklarによる特許及びBilleによる特許で述べられているものが含まれる。図２は、登録レーザ35からの登録ビームが、眼トラッキングシステム70及び制御ユニット64と共に使用された場合に、いかにして正確な照準を提供するかを示す。眼44は、例えば、その中に典型的なレーザ切除プロフィールが形成される治療領域100を含む。そのようなプロフィールの生成は当該技術分野では公知であり、軸上（on-axis）切除と軸外（off-axis）切除との双方を必要とすることができる。更に、そのような治療は、パルスレーザ20からの大きいビームサイズ及び小さいビームサイズの双方を使用することができる。眼トラッキングシステム70は、眼トラッキングシステム70がどのような操作方法を使用するかに基づいて、中心点又は原点102の治療領域100に対する座標を提供する。例えば、Bille特許による眼トラッキングシステムが使用されるとすると、図示されていない基準マークが原点102の位置決めに使用されることになる。同様に、Sklar特許による眼トラッキングシステムが使用されるとすると、原点102は、そのシステムによって収集された表面形状データを使用して、位置決めされることになる。制御ユニット64の内部で走る切除プロフィールソフトウェアは、原点102に対する所望の目標点104の座標を計算し、その座標は、眼44へのエキシマレーザ20 からの次の所望のエキシマパルスの中心を示す。原点102がビデオイメージ上で位置する絶対座標を眼トラッキングシステム70から受け取ることにより、切除プロフィールソフトウェアは、目標点104の絶対座標を認識する。その後、ビデオカメラ60からのイメージにより、眼トラッキングシステム70が、登録レーザ35からの登録ビームが眼44に照射する登録スポット106の絶対座標を位置決めして提供することが可能となる。この登録スポット106は、ショットが直ちに発射される場合に、エキシマレーザ20からの次のパルスが眼の上に照射する領域の中心点を示す。図２では、この点は、おそらく眼44の干渉的な動きのために、所望の目標点104と一致していない。従って、図３と共に以下で説明されているように、パルスビーム22の照準は、登録スポット106が目標点104と一致するように修正される。この位置関係は、その後再びチェックされ、許容範囲にある場合にエキシマレーザ20が発射される。この技術の有利な点は、登録レーザ35からの登録ビームがパルスエキシマレーザ20からのパルスビーム22と位置合わせされていることである。可動ミラー42がキャリブレーションされずとも問題とはならない。なぜなら、エキシマレーザ20 からの次のショットが何処へ行くかが、常に分かるからである。更に、光軸に沿ったビデオカメラ60の位置合わせずれも、同様に重要ではない。なぜなら、制御ユニット64は、ビデオカメラ60を使用して、パルスエキシマレーザ20からの次のショットが原点102に対して何処に当たるかを、常に決定することができるからである。更に、登録レーザ35の若干の位置合わせずれも、同様に重要ではない。なぜなら、その位置合わせずれは、結果として、パルスビーム22の中心からの固定されたオフセットとなるからである。単純なキャリブレーションソフトウェアによってこのオフセットを決定することができ、エキシマレーザ20からの次のショットの中心が登録スポット106に対して何処に当たるかを決定する際に、このオフセットを修正することができる。赤外フィルタ66が省略される場合、登録レーザ35と照準レーザ32とを組み合わすことができることが理解される。そうすれば、登録スポット106はこれらの組み合わされたレーザによって生成され、組み合わせレーザが赤外スポットを生成したのか可視光スポットを生成したのかが、ビデオカメラ60で認識される。その場合、組み合わせレーザは、外科医が顕微鏡56を通して観察可能となるように、好ましくは可視光スポットを形成する。図３は、登録レーザ35の照準機能を実行するために制御ユニット64内で切除プロフィールソフトウェアによって使用されるべき、登録ビーム使用ルーチン（a use registration beam routine）USE_REGBEAM 200を示すフローチャートである。切除プロフィールソフトウェアは、エキシマレーザ20から各ショットが発射される前に、USE_REGBEAMルーチン200を呼び出す。USE_REGBEAMルーチン200は、好ましくは３つのパラメータを切除プロフィールソフトウェアから受け取る。第１に、ORIG_COORDパラメータは、デジタル化されたビデオイメージ中の原点102の絶対座標を含む。これは、もちろん、切除プロフィールソフトウェアによって眼トラッキングシステム70のために位置決めされたものである。第２に、REG_C OORDパラメータは、デジタル化されたビデオイメージ内での、同じく眼トラッキングシステム70によって位置決めされた、登録スポット106の中心の絶対座標を含む。最後に、SHOT_VECTパラメータは、原点102に対する目標点104の座標を含む。これは、切除プロフィールソフトウェアによって計算される。原点102は、好ましくは眼の視覚軸である一方て、切除プロフィールソフトウェアによって要求されるその他の任意の「原点」にセットすることもできることに留意されたい。眼トラッキングシステム70は、以前にその所望の点を原点102 として指定しており、その原点102をいつでも位置変更することができる。結局、これが眼トラッキングシステム70の働きである。例えば、一連の治療が開始される前に医師によってマニュアルで設定されて、眼トラッキングシステム70は、その特定の原点102に「ロックオン」する。ステップ202に進むと、USE_REGBEAMルーチン200は、登録ベクトルREG_VECTを、原点102からの登録スポット106のオフセットに等しく設定する。これは、REG_ COORDを標準化することによって行われる。すなわち、ORIG_VECTがREG_COORDから減算されてREG_VECTを得る。これは登録スポット106の絶対位置ではなく、登録スポット106の原点102に対する位置である。これは、原点102からのベクトルオフセットとして保存される。切除プロフィールソフトウェアが目標点104の原点102に対する座標を提供するとき、SHOT_VECTは既に標準化されていることに留意されたい。ステップ204に進むと、USE_REGBEAMルーチン200は、修正ベクトルCORR_VECTを、SHOT_VECTからREG_VECTを減算したものに等しく設定する。CORR_VECTは、ここでは走査ミラー42によって登録スポット106を所望の目標点104と位置合わせするために、エキシマレーザの照準が調節されねばならない量に対応する。ステップ206に進むと、USE_REGBEAMルーチン200は、CORR_VECTの大きさを決定し、それが定数或いは変数のどちらかであるMAXERR未満であるかどうかを決定する。MAXERRは、システムがエキシマレーザのショットの発射を許可する、所望の目標スポット104からの最大許容オフセットである。例えば、MAXERRは、切除プロフィールソフトウェアによって決定される次のエキシマレーザショットの半径の10％に設定することができ、或いは、50ミクロンのように任意の大きさに設定することもできる。ステップ206において、CORR_VECTがMAXERR未満であると決定されると、USE_RE GBEAMルーチン200はステップ208へ進み、変数ONTARGETを真に設定して、切除プロフィールソフトウェアヘ戻る。これにより、切除プロフィールソフトウェアは、登録スポット106が目標点104と適切に位置合わせされていることを認識する。そうすると、切除プロフィールソフトウェアはエキシマレーザ20を発射し、次の所望の目標点の処理へと進む。しかし、ステップ206でCORR_VECTの大きさがMAXERR未満ではないと決定されると、登録スポット106は目標点104と適切に位置合わせされていないことになる。この場合、USE_REGBEAMルーチン200はステップ210へ進み、ONTARGETを偽に設定して切除プロフィールソフトウェアヘ戻り、CORR_VECTも切除プロフィールソフトウェアへ戻される。その後、切除プロフィールソフトウェアは、好ましくは走査ミラー42とCORR_VECTの値とを使用してシステムを再照準し、再びUSE_REGBEAM ルーチン200を呼び出す。好ましくは、これらのステップは、ONTARGETが真に戻り、エキシマレーザ20から次のショットを発射するのが適切であることが示されるまで、繰り返される。切除プロフィールソフトウェアは、走査ミラー42の再照準時に、登録スポット106をCORR_VECTに対応する量だけ動かすのに必要な量だけ、走査ミラー42を動かす。登録レーザ35及び眼トラッキングシステム70と共にUSE_REGBEAMルーチン200を使用することによって、切除プロフィールソフトウェアは、パルスビーム22を次のショットの発射のために正確に位置決めできる。上記のように、走査ミラー42 が幾分か予想可能なように反応する限り、USE_REGBEAMルーチン200は、走査ミラー42がキャリブレーションされていなくても、その影響を受けない。照準ミラーの反応性は、登録スポット106がキャリブレーションミラーの任意の調節に反応してどれだけ動くかを見る等の、キャリブレーションルーチンを通じて初期に決定され得る。この反応性は、１つ以上の方向において異って決定され得る。同様に、登録レーザ35からのビームとパルスビーム22とが若干ずれる場合、所定のオフセットがステップ202においてREG_VECTへ加えられ得る。そのオフセットは一定であるので、USE_REGBEAMルーチン200に影響を与えない。図4A及び図4Bは、本発明による円形照準補助固定具300を示す。図4Aは平面図であり、図4Bは側面図である。図5A及び図5Bは、円形照準補助固定具300の代替的な実施態様である正方形照準補助固定具400の平面図及び側面図を示す。参照符号302及び404で囲まれた領域は、治療領域の外縁を示す。このように、円形照準補助固定具300と正方形照準補助固定具400とは、この領域の外部にあることが好ましい。このことにより、エキシマレーザ20が実際にこれらの固定具に照射されることが阻止される。円形照準補助固定具300と正方形照準補助固定具400とは、眼トラッキングシステム70によるより正確な登録を行うようにビデオカメラ60の「視界」領域内で眼に固定される、周知の形状の装着可能な固定具である。言うまでもなく、これらの固定具は、他のいかなる形状を有していてもよい。コントラストが高く、且つ眼の残りの領域に関して所定のプロフィールを有していることが、単に好適なだけである。これにより、これらの固定具は、眼トラッキングシステム70が、光、赤外線、または表面形状のいずれに基づいたものであるかに関わらず、眼トラッキングシステム70が原点102に「ロックオン」されるための信頼性が高く且つ容易に感知される基準を与える。光学に基づいたシステムにおいては、固定具は、蛍光性であることが好ましい。赤外線に基づいたシステムにおいては、固定具は赤外線吸収型であることが好ましいが、赤外線反射型であってもよい。表面形状に基づいたシステムにおいては、固定具は、図７及び図8A〜図8Cを参照して以下に述べるように、一定の高さ持ち上げられたプロフィールを有することが好ましい。固定具は、好適には、上記の望ましい特性を有するプラスチックでコーティングされた、軽量且つ耐腐食性の合金により形成される。しかし、固定具は、他の軽量の材料、例えばプラスチック単独または金属単独によって、形成されてもよい。固定具は、眼44の動きを慣性力により妨げることがなく、且つ、眼44の急速な動きの間に眼44を変形させることがないように、十分に軽量でなければならない。すなわち、固定具は、眼44の動きを自由にトラッキングできるほど十分に軽量でなければならない。例えば、固定具は、当該分野で知られた、手術中に眼が動かないように保持するために従来用いられていた眼保持リングほど、重くてはならない。固定具は、吸着（例えば、低圧ラインと吸着リングによる）、摩擦、接着剤の使用、または小さな「フック」の使用のような、多くの手段のいずれによっても眼に固定され得る。このようなフックを、正方形の照準補助固定具400の上にフック402として示す。接着剤は、例えば結合を分解するために眼に安全な溶剤を必要とするような、永続的なものでないことが好ましい。吸着のために固定具に取り付けるいかなるものも、感知できるほどに眼の動きを妨げたり、眼が動いている間に眼を変形させたりしてはならない。これらの取り付け方法は、当該分野において当業者には明らかである。照準補助機能を与えるために、他の形状も用いられ得ることは明らかである。例えば、多角形または星形も同様に用いられ得る。さらに、例えば乱視の場合のように、非円形の切除パターンのためには、治療領域を囲む楕円形のものでもよい。最後に、完全に閉じた形状でなくてもよい。図６は、照準補助固定具のさらに他の実施態様の平面図である。円形照準補助固定具500はさらに、回転型登録プロング502を含む。眼トラッキングシステム70 は、眼の回転を補償するために、回転型登録プロング502に依存し得る。他のタイプの回転型登録点も用いられ得る。図4A、4B、5A、5B及び６において、原点102は照準補助固定具の中心に示されているが、これは説明のためのみである。照準補助固定具は、所望の原点102がその中心に厳密にあるように置かれる必要はない。医師が原点102の位置を選択すると、それが照準補助固定具の中心にない場合でも、眼トラッキングシステム 70は、固定具に対する原点102の位置を知る。固定具は、原点102を「ロックオン」するための、固定されて且つ高く観察可能な基準フレームを与える。図７は、円形照準補助固定具300をさらに規定する、図5A及び図5Bの断面図である。図示するように、壁600が治療領域302の周囲を囲っている。特に、壁600 の周縁は、図4A及び図5Aに示すように、実質的に閉じた形状を形成する。図4A及び図5Aにおいて、閉じた形状はそれぞれ円形及び正方形である。壁600の断面図は、プロフィール602を示す。プロフィール602は、プロフィール幅604とプロフィール高さ606を有する。プロフィール602はまた、ベース608を有する。ベース6 08は、この実施態様においては、眼の曲面に合うように湾曲形状を有する。最後に、壁600の内側は最小直径610を有する。最小直径610は、好適には治療領域302より大きい。図5Aの実施態様において、最小直径610は、正方形照準補助固定具400の最小幅になる。例えば、7.00mmの治療領域302に対して、最小直径610は例えば8.00mmであり得る。しかし、最小直径 610は、眼トラッキングシステム70の観察領域を越えるほど大きくてはならない。プロフィール高さ606とプロフィール幅604とは、好適には最小直径610よりも大幅に小さい。例えば、8.00mmの最小直径610に対して、プロフィール高さ606は約1.00mmであり得、プロフィール幅604は好適には約0.50mmである。この小さなプロフィール602は、２つの目的を達成する。第１に、円形照準補助固定具300は、眼44が動くときに瞼に接触しないほど小さい。第２に、円形照準補助固定具30 0の全体の重量が減少する。プロフィール602の形状は様々であり得る。例えば、図8A〜図8Dは、プロフィール602の別のプロフィールを示す。これらは、三角形状のプロフィール700、半円環面体状のプロフィール702、湾曲したベース706を有する凹形状のプロフィール704、及び円形プロフィール708を含む。本発明の精神から逸脱することなく、他の多くのプロフィールが選択され得ることは、明らかである。さらに、プロフィールは、固定具全体で同一形状である必要はない。眼トラッキングシステムが眼をトラッキングし、全手術システムがショットを正確に照射することを、本発明による方法及び装置のすべてが補助することが明らかである。照準補助固定具により、より容易に検出可能な基準フレームが供給され、登録ビームはより正確な照準を与え、そして赤外線照射とフィルタリングとにより、コントラストが向上し且つ可視光の変化に対する影響がなくなる。以上の本発明の開示及び記述は、本発明を図示し且つ説明するものであり、サイズ、形状、材料、構成要素、回路要素、配線接続及びコンタクト、そして図示した回路、構成、及び動作方法の詳細についての様々な改変が、本発明の精神から逸脱することなく可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者クロンツ，デイビッドアール. アメリカ合衆国テキサス 77057，ヒューストン，ベリングナンバー15 2505

Claims

【特許請求の範囲】１．パルスレーザビームに平行な登録レーザビームと、該パルスレーザビームと該登録レーザビームとの眼の上における照準を調整するための照準システムと、該眼の上の固定点をトラッキングし、該眼の中心点の中心点座標を与え、該登録レーザビームが該眼を照射する場所の登録座標を与える眼トラッキング装置と、該パルスレーザビームの次のパルスが出射されるべき該眼の上の場所の該眼の該中心点に対する次ショット座標を計算するコントローラ操作切除プロフィールソフトウェアと、を備えたシステムにおいて、該パルスレーザビームを該眼の上に正確に照準する方法であって、該次ショット座標を計算するステップと、該登録座標と該次ショット座標とを比較することにより、エラーベクタを生成するステップと、該生成されたエラーベクタに応答して、該照準システムを用いて、該パルスレーザビームと該登録レーザビームとの該照準を調整するステップと、該調整ステップの後に該パルスレーザビームのパルスを出射するステップと、を包含する方法。２．前記眼トラッキング装置が、前記眼の上の前記固定点を原点として確立し、且つ該原点に対して正規化された前記中心点座標と前記登録座標とを与え、前記次ショット座標を計算するステップが、該原点に対して正規化された次ショット座標を計算するステップをさらに包含し、前記エラーベクタを生成するステップが、該登録座標を該原点に対して正規化するステップと、該正規化された次ショット座標から該正規化された登録座標を減算することにより該エラーベクタを生成するステップと、をさらに包含する、請求項１に記載の方法。３．前記眼トラッキング装置が、前記眼の上の前記固定点を原点として確立し、且つ該原点に対して正規化された前記中心点座標と前記登録座標とを与え、前記次ショット座標を計算するステップが、該中心点座標に対して正規化された次ショット座標を計算するステップをさらに包含し、前記エラーベクタを生成するステップが、該登録座標を該中心点座標に対して正規化するステップと、該正規化された次ショット座標から該正規化された登録座標を減算することにより該エラーベクタを生成するステップと、をさらに包含する、請求項１に記載の方法。４．前記出射ステップの実行に先立って、前記エラーベクタが所定の閾値より下の大きさを有するまで、前記比較ステップと前記調整ステップとを繰り返すステップをさらに包含する、請求項１から３のいずれかに記載の方法。５．前記パルスレーザビームと前記登録レーザビームとが互いから変位されていて、前記比較ステップが、前記エラーベクタに、該登録レーザビームからの該パルスレーザビームの変位に対応するオフセットベクタを加えるステップをさらに包含する、請求項１から４のいずれかに記載の方法。６．前記照準調整ステップが、前記エラーベクタに直接に比例する量だけ該照準を調整するステップをさらに包含する、請求項１から５のいずれかに記載の方法。７．周囲の可視光及び赤外光が前記眼に照射され、前記登録レーザビームが赤外ビームであり、該眼の赤外イメージが前記眼トラッキングシステムによる使用のために生成されるように、非赤外光をフィルタリングするステップをさらに包含する、請求項１から６のいずれかに記載の方法。８．前記パルスレーザビームがエキシマレーザにより供給され、前記パルス出射ステップが、該パルスレーザビームのエキシマパルスを出射するステップをさらに包含する、請求項１から７のいずれかに記載の方法。９．眼に照射される登録照準レーザビームの登録座標に応答して、該眼の上におけるパルスレーザビームの照準を調整するシステムであって、該登録座標は、該眼の上の固定点をトラッキングする眼トラッキングシステムにより与えられ、該システムは、該パルスレーザビームを供給するパルスレーザと、該パルスレーザビームに平行な登録レーザビームを供給する登録レーザと、コントローラであって、該眼の上の次の所望のショット位置を該眼の中心位置に対して計算する手段と、該次の所望のショット位置と該登録座標とに応答してエラーオフセットを生成する手段と、を含むコントローラと、該コントローラに接続され且つ該エラーオフセットに応答して、該パルスレーザビームと該登録レーザビームとを照準する手段と、を備えるシステム。 10．前記照準手段が、前記エラーオフセットに直接に比例させて、前記パルスレーザビームと前記登録レーザビームとの照準を調整する手段をさらに備える、請求項９に記載のシステム。 11．前記エラーオフセット生成手段が、前記エラーオフセットに、前記パルスレーザビームと前記照準レーザビームとの位置合わせずれに対応するミスアライメントオフセットを加算する手段をさらに備える、請求項９または10に記載のシステム。 12．前記登録レーザビームが赤外ビームであって、周囲の可視光及び赤外光が前記眼に照射され、該眼の赤外イメージが前記眼トラッキングシステムによる使用のために生成されるように、非赤外光をフィルタリングするステップをさらに備える、請求項９から１１のいずれかに記載のシステム。 13．前記パルスレーザがエキシマレーザである、請求項９から12のいずれか記載のシステム。