KR20120090941A

KR20120090941A - 안과 수술 측정 시스템

Info

Publication number: KR20120090941A
Application number: KR1020127003784A
Authority: KR
Inventors: 잭 티 홀라데이; 토마스 디 패드릭; 리차드 제이 마이클스
Original assignee: 웨이브텍 비젼 시스템스, 인크.
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-08-17
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: EP2453823A1; CN104367299B; US20140132931A1; CN102497833A; JP5837489B2; ES2542903T3; US9259149B2; WO2011008609A1; JP2012533343A; KR101730675B1; US8545023B2; CN102497833B; US20110013141A1; CN104367299A; EP2453823B1; EP2453823A4

Abstract

본 발명은 안과 수술 측정 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 장치의 광축에 대해 제 1 비-제로 각에서 제 1 빛줄기를 환자의 눈으로 보내기 위해 구성되고, 상기 제 1 빛줄기가 눈 내에서 목표 영역에 전파하고, 제 1 빛줄기의 일부가 목표 영역에 의해 분산되는 제 1 레이저; 목표 영역에 의해 분산된 빛을 수신하기 위해 배치되고, 장치에서 광축을 정의하는 이미징 광학; 이미징 광학이 목표 영역으로부터 분산된 빛을 감광성 요소로 보내는 감광성 요소; 및 감광성 요소에 의해 수신된 빛의 적어도 일부에 기반해 눈의 각막 및 눈 내의 목표영역 사이의 거리를 결정하기 위해 구성되는 프로세서;를 포함하는 안과 장치에 관한 것이다.
본 발명은 추가적으로 눈의 수술중 특징의 측정, 상기 수술중 특징은 눈의 선택된 제 1 및 제 2 일부 사이의 거리를 포함하는 점; 및 측정된 수술중 특징의 적어도 일부에 기반해 안구내 렌즈의 광출력을 결정하는 것을 포함하는 눈에 이식되는 안구내 렌즈의 광출력을 결정하는 방법과 장치의 광축은 눈의 각막을 가로지르며, 환자 눈 위의 미리 결정된 위치에 안과 장치의 위치잡기; 하나 또는 그 이상의 레이저들로부터의 빛 줄기가 눈 내부의 목표영역에 의해 분산되도록 빛을 장치의 광축 근처에 위치한 하나 또는 그 이상의 레이저들로부터 눈으로 보내기; 목표영역에 의해 분산된 빛줄기를 광축을 정의하는 이미징 광학을 사용하는 감광성 요소에 보내기; 하나 또는 그 이상의 목표점들은 목표 영역에 의해 분산된 각각 하나 또는 그 이상의 레이저들에 대응하며, 감광성 요소에 하나 또는 그 이상의 목표점들을 형성하기; 하나 또는 그 이상의 목표점들의 위치에 적어도 부분적으로 기반한 눈의 각막 및 목표 영역 사이의 거리를 계산하기;를 포함하는 안과 장치를 사용하는 방법에 관련된다.

Description

안과 수술 측정 시스템{OPHTHALMIC SURGERY MEASUREMENT SYSTEM}

본 발명의 실시예는 일반적으로 안과의 측정을 위한 시스템 및 방법들에 관한 것이다. 특히, 몇몇 실시예들은 예를 들어 각막 표면(corneal surface)과 무수정체 눈(aphakic eye)의 수정체 낭(capsular bag)의 후벽(posterior wall) 사이의 거리와 같은 환자의 공간 거리를 측정하는데 사용될 수 있다.

다양한 안과의 절차들은 눈의 수치 또는 눈의 특정 부분들의 수치 측정, 선택된 부분들 또는 눈의 특정부분들 사이의 거리의 측정을 포함하는 환자들의 눈 내에서 공간적 거리의 측정들을 포함한다. 예를 들어, 그러한 측정들은 전방 깊이(anterior chamber depth)(ACD), 렌즈 두께, 및 눈의 축 길이의 측정이 될 수 있다. 이러한 측정들의 특정 방식을 만드는 기술들은 초음파(ultrasonic) 측정 및 광 간섭성 단층촬영기술(optical coherence tomography)(OCT)을 포함한다.

다양한 안과의 응용들에서 이러한 기술들의 성공에도 불구하고, 눈 내에서 공간 거리들을 측정하기 위한 기술 및 시스템들의 개선이 끊임없이 요구된다.

다양한 실시예들이 여기에 안과의 장치들을 포함하여 공개된다. 상기 안과 장치들은 상기 장치들의 광축에 대해 제 1 비-제로(non-zero) 각에서 환자의 눈으로 빛의 제 1 빔을 직접 설정하는 제 1 레이져를 포함할 수 있어서, 빛의 제 1 빔이 눈내의 대상영역으로 전파되고, 빛의 제 1 빔의 일부가 대상영역에 의해 분산된다. 상기 장치는 대상영역에 의해 분산된 빛을 수용하기 위해 위치한 이미징 광학(imaging optics)을 포함할 수 있으며, 상기 이미징 광학은 장치의 광축을 정의할 수 있다. 상기 장치는 이미징 광학이 대상영역에서 감광성의 요소로 직접 빛이 분산되는 점에서 감광성의 요소를 포함할 수 있다. 상기 장치는 눈의 각막과 감광성의 요소에 의해 수용된 빛의 적어도 일부분을 기반으로 한 눈 내에서의 대상영역 사이의 거리를 결정하기 위해 설정된 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.

눈에 이식된 안구내의 렌즈에 대한 광 출력(optical power)을 결정하는 방법을 포함하는 다양한 실시예들이 여기에 공개된다. 상기 방법은 눈의 수술중의(intraoperative) 특징의 측정을 포함할 수 있다. 상기 수술중의 특징은 선택된 눈의 제 1 및 제 2 일부들 사이의 거리를 포함할 수 있다. 상기 방법은 적어도 측정된 수술중의 특징의 일부에 기반을 둔 안구내의 렌즈의 광출력을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

안과 장치를 사용하는 방법을 포함하는 다양한 실시예들이 여기에 공개된다. 상기 방법은 장치의 광축이 눈의 각막을 가로지르는 점에서 환자의 눈의 미리결정된 위치에 안과 장치를 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 눈으로 장치의 광축 근처에 위치한 하나 또는 그 이상의 레이저로부터의 빛을 쏘는 것을 포함할 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 레이저들로부터의 빛은 눈 안의 대상영역에 의해 분산된다. 상기 방법은 광 축을 정의하는 이미징 광학을 사용하는 감광성을 요소에 대상영역에 의해 분산된 빛의 일부를 쏘는 것을 포함한다. 상기 방법은 감광성을 요소에 하나 또는 그 이상의 대상점들을 형성하는 것을 포함하고, 하나 또는 그 이상의 대상점들은 대상 영역에 의해 분산된 각각 하나 또는 그 이상의 레이저들로부터의 빛에 대응할 수 있다. 상기 방법은 또한 눈의 각막과 하나 또는 그 이상의 대상 점들의 위치들의 적어도 일부에 근거한 대상영역 사이의 거리를 계산하는 것을 포함한다.

본 발명에 따라 안과 수술에 있어 환자의 눈의 특징들을 보다 정확하게 측정하는 안과 장치와 환자에 적절한 광 출력을 결정하는 방법을 제공한다.

도 1은 예를 들면 각막과 무수정체 눈의 수정체 낭의 후벽 사이의 거리와 같은 것을 포함하는 환자의 눈의 또는 환자의 눈에서의 수치를 측정하기 위한 안과 측정 시스템의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 안과 측정 시스템에 의해 생산된 보기 이미지이다.
도 3은 예를 들어, 각막과 유수정체 눈에 있는 수정체의 전면 사이의 거리를 포함하는 환자의 눈의 또는 환자의 눈에서 측정을 위한 안과 측정 시스템의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 4는 도 3의 안과 측정 시스템에 의해 생산된 보기 이미지이다.
도 5는 도 1 및 도 3과 유사하지만 하나의 레이저를 가진 안과 측정 시스템에 의해 생산된 보기 이미지이다.
도 6은 도 1 및 도 3과 유사하지만 네 개의 레이저를 가진 안과 측정 시스템에 의해 생산된 보기 이미지이다.
도 7a은 도 1 및 도 3과 유사하지만 두 개의 레이저가 눈의 각막에서 교차하지 않도록 레이저 빛 빔들을 생산하도록 맞춰진 때의 안과 측정 시스템에 의해 생산된 보기 이미지이다.
도 7b는 눈의 각막에서 크로스(cross)되지 않는 두 개의 레이저를 사용하는 환자의 눈의 또는 환자의 눈에서 수치를 측정하는 안과 측정 시스템의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 8은 정렬 시스템 및 수술 현미경에 장착되는 측정 시스템을 포함하는 안과 장치의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 9는 파면 수차계(wavefront aberrometer), 측정 시스템 및 환자의 눈에 바람직한 위치에 파면 수차계 및 측정 시스템이 위치할 수 있도록 하는 정렬 시스템의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 10은 안과 측정 시스템에 사용하기 위한 광학, 환자의 눈에 의해 분산된 빛을 모으는 광학 및 검출기로 빛을 쏘는 광학의 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 11은 측정 단계 동안 환자의 눈의 광학 모형과 서로 작용하는 도 8의 안과 장치로부터의 빛을 개략적으로 보여준다.
도 12는 주어진 환자의 눈에 삽입하기 위한 안구내 렌즈(ILO)의 파워(power)를 결정하는 방법의 보기 실시예를 보여주는 플로우차트(flowchart)이다.

전형적인 안구내 렌즈(intraocular lens)(IOL) 주입 수술에서, 의사는 환자의 환자의 눈으로부터 수정체(crystalline lens)를 제거하고 그 자리에 IOL이 이식된다. IOL 이식 수술은 예를 들어 백내장으로 고통 받는 환자에 수행될 수 있다. 적절한 파워를 가진 IOL을 선택함으로써, 수술 하기 전의 눈이 예를 들어 근시, 원시 및/또는 난시가 정시안의 상태로 회복될 수 있다. IOL의 적절한 파워를 계산할 때 1)각막 표면으로부터 망막까지 측정된 눈의 축 길이; 2)각막의 총 광 파워; 3)외과 수술 후의 바람직한 광 파워(예를 들어, 정시안을 위한 0.0 디옵터)와 같은 다양한 요소들 및 이해될 수 있는 IOL의 효과적인 렌즈 위치(effective lens position)(ELP) 예를 들어 각막 표면으로부터 수술후의 IOL의 위치가 고려될 수 있다. 눈의 축 길이는 수술전(예를 들어, 환자가 반듯이 누운 위치로 수술대에 위치하기 전)에 예를 들어 초음파 장치 또는 빛 단층 촬영(Optical Coherence Tomography)(OCT)에 의해 측정될 수 있다. 상기 각막의 광 파워는 수술전에 각막계에 의해 측정된 눈의 각막 곡률도(curvature value)(Ks)로 부터 추정될 수 있다. 그렇지 않으면, 또는 게다가, 각 막 곡률 및 눈의 축 길이의 기능을 하는 무수정체 눈의 총 굴절력은 수술중에 측정될 수 있고 IOL 파워 계산에 사용될 수 있다.

상기 IOL의 ELP는 전통적으로 결정하기 어려운 것이었다. 상기 IOL의 ELP는 수술전의 데이터를 기반으로 추정될 수 있지만 이런 추정들의 정확성에는 한계가 있다. 상기 수술중 데이터에 기반해 추정된 ELP의 제한된 정확성은 적어도 일부분에서는, 자연적인 수정체와 다르게 수정체 낭에 위치한 이식된 IOL 때문일 수 있다. 상기 수정체 위치의 수술 전 측정은 IOL의 실제 수술 후 위치와 항상 연관되는 것은 아니다. 백내장에 걸린 수정체는 개인별로 형태 및 크기에 있어서 다양하다. 어떤 환자에게는, 수술 전 측정(예를 들어, 각막 표면으로부터 앞 렌즈 표면까지 거리에 렌즈 두께의 반을 더한 것으로 이해되는 ADC)은 합리적인 추정을 제공할 수 있지만, 환자들의 백내장 렌즈들의 다른 형태 때문에 다른 환자들의 경우에는 그렇지 않다.

축 길이 및 환자의 눈의 각막 곡률의 직접 측정과 같은 수술 전 정보를 기반으로 IOL의 ELP를 추정하는 공식이 약간의 노력으로 개발되었다. 상기 공식들은 Holladay 1, SRK/T, Hoffer Q, Holladay 2, 및 Hagis 공식들을 포함한다. 일반적으로, 상기 공식들은 눈의 수술전 특성과 수술 결과 사이의 관계의 통계적 회귀 분석에 기반을 둔다. 상기 공식들은 때때로 특히 정상 범위 밖의 축 길이를 갖는 환자들의 경우 정확하지 않은 IOL의 ELP 추정을 낳게 되며, 예를 들어, 환자의 눈이 정시안 상태로 회복되지 않는 것과 같은 최적이 아닌 수술 결과를 초래하게 된다. 상기 공식들은 모두 ELP를 추정하기 위해 큰 인구의 평균으로부터 개별 환자들이 어떻게 다양한지를 결정하기 위해 시도한다. 특정 환자의 ELP를 추정하기 위한 상기 공식들에 의해 사용된 요소들은 상기 렌즈 위치에 직접 관련된 요소들이 아니다.

IOL의 ELP의 추정과 수술 전 측정된(예를 들어, 각막 곡률, 축 길이 등) 눈의 특성 사이의 관계의 때때로 불충분한 수준을 감안할 때, 눈의 수술중의 눈의 특성과 같이 ELP와 보다 밀접하게 관련된 눈의 특성들에 기반을 둔 IOL을 위한 ELP를 추정하는 것이 바람직하게 된다. 눈의 수술중의 특성 하나는 눈 내에서 무수정체 수정체 낭의 위치이다(예를 들어, 앞쪽 각막 정점으로부터 무수정체 수정체 낭의 후벽까지의 종방향 거리). 상기 무수정체 수정체 낭의 위치는 IOL의 ELP를 추정하는 Holladay 1 , SRK/T, Hoffer Q, Holladay 2, 및 Hagis 공식들로부터의 눈의 수술 전 특성보다 IOL의 ELP와 더 밀접하게 관련되어 있다고 믿어지는 눈의 수술중 특성의 예이다. 이것은 적어도 부분적으로 각막으로부터 수정체낭의 후벽까지의 거리의 무수정체 측정이 백내장 렌즈의 비정상적인 크기 및 형태 때문에 오염되지 않은 사실 때문이다. 회귀 분석은 무수정체 수정체 낭과 수술후의 IOL의 위치 사이의 관계를 정립하는데 사용될 수 있다. 무수정체 수정체 낭의 위치가 ELP와 밀접하게 관련된다고 믿어지기 때문에, 무수정체 수정체 낭의 위치 측정은 ELP 계산의 복잡성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 상기 ELP는 각막으로부터 무수정체 수정체 낭의 후벽까지 측정된 거리로 부터 상수를 제거함으로써 계산될 수 있으며, 상기 상수는 수술 후의 IOL 렌즈 위치의 회귀적 분석 또는 다른 결과 분석에 의해 결정된다.

일부 실시예에서, 안과 장치는 환자의 눈의/내에서 공간 거리의 수술 중 측정을 수행하기 위해 제공된다. 예를 들어, 수술중 측정은 환자의 무수정체 눈의 측정들이 될 수 있다. 상기 수술중 측정들은 IOL의 ELP의 향상된 추정을 계산하는데 사용될 수 있으며, 상기 향상된 추정은 수술 전 측정과 IOL의 ELP의 사이보다 수술 중 측정과 IOL의 ELP의 사이가 더 밀접한 관계가 되는 결과이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 상기 안과 장치는 각막과 무수정체 수정체 낭 사이의 거리를 측정한다. 상기 거리는 선택된 위치 또는 각막의 일부와 선택된 위치 또는 무수정체 수정체 낭의 일부 사이의 거리가 될 수 있다. 상기 각막의 선택된 일부는 예를 들어, 눈의 시각적 축이 각막 표면을 가로지르는 각막 표면위의 위치 또는 각막 표면이 시각적 축에 대하여 수직인 위치가 될 수 있다. 상기 각막의 선택된 일부는 각막 정점과 같은 다른 위치들이 될 수 있다. 상기 수정체 낭의 선택된 일부는 예를 들어, 수정체 낭의 후벽의 전체 또는 일부, 수정체 낭의 전벽의 전부 또는 일부가 될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 안과 장치는 무수정체 눈에서 눈의 각막으로부터 수정체 낭의 후 또는 전면까지의 거리로서 이해될 수 있는 무수정체 수정체 낭의 깊이를 측정한다. 무수정체 눈은 눈의 렌즈가 없는 눈이며, 반면에 수정체 눈은 거기에 포함된 천연 수정체를 가진다. 상기 안과 장치는 눈으로부터 천연 수정체가 제거된 후에 IOL 이식 수술이 진행되는 동안 사용될 수 있다. 상기 측정된 무수정체 수정체 낭의 깊이는 수술 과정 동안 IOL이 이식되기 위한 적절한 파워(power)를 보다 정확하게 계산하는 의사에 따르는 전통적인 방법보다 훨씬 더 정확성을 가지는 IOL의 수술 후 위치를 예측하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 실제 IOL 수술후 위치는 IOL이 이식된 후에 측정될 수 있고(예를 들어, OCT 또는 초음파 장치를 사용하여), 그 데이터는 무수정체 수정체 낭 깊이와 수술 후 IOL 위치 사이의 상관관계를 개선하기 위해 사용될 수 있다.

도 1은 환자의 눈(102)의 또는 환자의 눈(102)안에서 수치를 측정하기 위한 안과 측정 시스템(100)의 실시예를 개략적으로 보여준다. 도 1에서, 안과 측정 시스템(100)은 눈(102)의 각막 표면(104)과 수정체 낭(106)의 후벽 사이의 거리(y1)를 측정하기 위해 설정되어 보여진다. 일부 실시예에서, 상기 눈은 무수정체이며, 상기 천연 수정체는 IOL 이식 수술 과정 동안과 같이 사전에 눈으로부터 제거된다. 상기 측정은 예를 들어, 상기 글로브(globe) 및 수정체 낭이 부풀려지기 전 또는 후 수술중에 수행될 수 있다.(예를 들어, 기본 식염수 또는 점 탄성재료(visco-elastic material)와 함께)

편의를 위해, 3차원 좌표계가 환자의 눈(102)의 시각적 축에 평행한 y-축을 가지는 것으로 정의될 수 있고, x-축, z-축은 상호 y-축에 대해 직각이 되어, x-축, z-축은 눈의 시각적 축에 수직인 평면을 정의한다. 3차원 좌표계의 맥락에서, 안과 측정 시스템(100)의 측면 위치는 안과 측정 시스템의 x 및 z 좌표에 상응하며, 반면에 종방향 위치는 안과 측정 시스템(100)의 y 좌표에 상응한다. 상기 서술된 좌표계는 단지 목적들을 보여주기 위한 것이고 다른 좌표계 및 다른 구성들이 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 상기 y축은 환자의 눈(102)의 광축에 평행해 질 수 있고, 상기 x-축, z-축은 환자의 눈(102)의 광축에 대해 수직인 평면을 정의할 수 있다.

상기 안과 측정 시스템(100)은 측정 단계 동안 눈(102)에 의해 분산된 빛을 모으고, 쏘고 및/또는 집중하는 광학 시스템(112)을 포함할 수 있다. 상기 광학 시스템(112)은 상기 안과 측정 시스템(100)의 광축(114)을 정의할 수 있다. 일부 실시예에서, 안과 측정 시스템(100)은 환자의 눈(102)에 대해 미리 결정된 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 안과 측정 시스템(100)은 눈의 동공을 통해 중심에 위치하도록 측면에 배치할 수 있고, 상기 광축(114)은 실질적으로 상기 눈(102)의 시각적 또는 광축과 동일직선상에 놓인다. 상기 안과 측정 시스템(100)은 종방향으로 배치될 수 있어 상기 눈(102)으로부터 미리 결정된 거리에 위치된다. 자세히 아래에서 설명한대로, 상기 안과 측정 시스템(100)은 원하는 위치에 상기 안과 측정 시스템(100)을 정확히 배치하기 위한 포지셔닝 시스템(positioning system)(도 1에 미도시)과 함께 사용될 수 있다.

상기 안과 측정 시스템(100)은 환자의 눈에 빛을 쏘기 위해 지향하는 한 쌍의 레이저(108, 110)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 레이저(108, 110)는 가시 스펙트럼의 외부에 있는 빛을 생산한다(예를 들어 적외선). 예를 들어, 밀피타스의 블루 스카이 리서치(Blue Sky Research of Milpitas. CA.)로부터 제공된 것과 같은 780nm 자유 공간 레이저(free space lasers)가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 레이저(108, 110)는 이 범위를 벗어나는 폭이 사용될 수도 있지만, 적어도 약 200 미크론 및/또는 약 1000 미크론보다 작은 폭을 가지는 빛줄기를 생산한다. 상기 레이저(108, 110)는 상기 광축(114)의 반대쪽 면에 배치될 수 있고, 거리(x2)에 의해 분리될 수 있다. 상기 레이저(108, 110)의 일부 구성들은 배치되고 상기 광축(114)은 요구되지는 않지만 실질적으로 상기 레이저들(108, 110) 사이의 중간지점에 배치된다. 일부 실시예에서, 이 범위 밖의 거리들이 이용될 수 있지만 상기 레이저(108, 110)는 적어도 60nm 및/또는 약 80nm 보다 작은 거리에 의해 분리된다.

일부 실시예에서, 상기 눈(102)에 대하여 원하는 위치에 배치될 때, 상기 레이저들(108, 110)은 눈의 각막 표면으로부터의 거리(y2)에 위치된다. 일부 실시예에서, 상기 레이저들(108, 110)은 이 범위 밖에 거리들이 이용될 수 있지만, 각막 표면(104)으로부터 적어도 약 100nm 및/또는 약 150nm 보다 작은 거리에 배치될 수 있다. 실시예에서, 상기 레이저들(108, 110)은 상기 눈(102)의 각막 표면(104)으로부터 약 128nmdp 배치된다. 다른 실시예에서, 한 레이저(예를 들어, 108)는 다른 레이저(예를 들어, 110)보다 눈(102)에 더 가깝게 배치된다.

일부 실시예에서, 상기 레이저들(108, 110)은 맞춰질 수 있고(예를 들어, 미리결정된 거리(y2)에 기반한) 레이저(108)에 의해 방출된 빛줄기(116)가 눈의 시각적 축이 각막 표면을 가로지르는 위치에 눈(102)의 각막 표면(104)을 가로지르는 경로를 따라 쏘아지고, 레이저(110)에 의해 방출된 빛줄기(118)는 눈의 시각적 축이 각막 표면을 가로지르는 각막 위치에 눈의 각막을 가로지르는 경로를 따라 쏘아진다. 따라서, 상기 레이저들(108, 110)에 의해 방출된 빛줄기들(116, 118)은 눈(102)의 각막 표면(104)의 중심에서 교차할 수 있다. 상기 레이저들(108, 110)은 상기 광축(114)에 대해 비-제로각(θ)에 빛줄기(116, 118)를 방출하기 위해 맞춰질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 빛줄기들(116, 118)은 이 범위 밖의 각도들이 이용될 수도 있지만 적어도 약 13°및/또는 17°이하의 각도에 의해 광축(114)으로부터 벗어나게 된다. 일부 실시예에서, 레이저들(108, 110)에 의해 방출된 빛줄기(116, 118)은 각 줄기 및 광축(114) 사이의 각도가 동일하지 않아도 되지만 실질적으로 같은 양이지만 실질적으로 반대 방향에서 광축(114)으로 부터 벗어난다. 일부 실시예에서, 광축으로부터 벗어나는 빛줄기(116, 118)에 의한 각도는 10°,5°,3°,2°,1°또는 각각 보다 작은 범위내가 된다.

빛줄기들(116, 118)이 각막 표면(104)에 눈(102)으로 들어가기 때문에, 각막 표면(104)에 의해 빛의 일부가 분산되고, 빛의 일부가 각막을 통해 눈(102)으로 전파된다. 빛줄기(116)는 제 1 위치(120)에서 수정체 낭(106)의 후벽을 치며, 빛줄기(116)의 일부는 수정체 낭(106)의 후벽에 의해 분산된다. 유사하게, 빛줄기(118)는 제 2 위치(122)에서 수정체 낭(106)의 후벽을 치며, 제 2 빛줄기(118)의 일부는 수정체 낭(106)의 후벽에 의해 분산된다.

상기 광학 시스템(112)은 분산된 빛의 일부를 모을 수 있고 탐지기(124)에 모아진 빛을 쏠 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광학 시스템(112)은 탐지기(124)에 분산된 빛을 집중시키기 위해 구성된다. 상기 광학 시스템(112)은 탐지기(124)에 이미지를 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광학 시스템(112)은 상기 탐지기(124) 및 수정체 낭(106)의 후벽이 공액면(conjugate planes)에 위치하는 것과 같이 디자인된다. 아래에 자세히 논의될 바와 같이, 상기 광학 시스템(112)은 거울, 렌즈, 필터, 조리개 및 빔 스플리터와 같은 다양한 광학 요소들을 포함할 수 있다. 상기 광축(114)은 광학 시스템(112)내의 다양한 광학 요소들에 의해 구부려지는것처럼 안과 측정 시스템(100)내의 전체 광학 경로를 따라 일직선일 필요는 없다고 이해되어야 한다. 상기 탐지기(124)는 전하 결합 소자(charge-coupled device)(CCD) 또는 감광성 요소의 다른 방식을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 탐지기(124)는 빛이 픽셀을 치는 것을 보여주는 전기적 신호를 만들어내기 위해 구성된 빛에 민감한 픽셀들의 2차원 배열을 포함한다. 예를 들어, 다른 구성도 가능하다 하더라도 16mm×16mm를 측정하고 500×500픽셀의 2차원 배열을 가지는 CCD 센서가 이용될 수 있다.

상기 탐지기(124)는 프로세서(126)에 전기적 신호를 제공할 수 있다. 상기 프로세서(126)는 이하에 서술되는 것처럼 탐지기(124)로부터 수신된 데이터를 처리하기 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 프로세서(126)는 축적된 데이터를 저장하기 위한 적합한 메모리(128), 프로세서(126)에 의해 실행되는 명령, 환자의 눈(102)에 관련된 파라미터 또는 다른 데이터와 전기적 통신 상태에 놓일 수 있다. 상기 프로세서(126)는 사용자가 환자의 눈에 관련된 정보(예를 들어, 무수정체 또는 유수정체), 측정되는 거리에 관련된 정보 또는 다른 정보를 입력하는 것을 허용하는 사용자 인터페이스(142)와 전기적 통신 상태에 놓일 수 있다.

도 2는 측정 단계 동안 탐지기(124)에 형성될 수 있는 보기 이미지(130)를 보여준다. 도 2는 도 1에서 보여진 좌표계와 유사한 좌표계를 포함한다. 도 2가 x-z 평면에 있는 탐지기(124)에 형성된 이미지(130)를 보여줄지라도 상기 탐지기(124)는 다르게 맞춰질 수 있다. 상기 이미지(130)는 각막 표면(104)에 분산된 빛에 대응하는 중심점(132), 제 1 위치(120)에 의해 분산된 빛줄기(116)에 대응하는 제 1 목표점(134) 및 제 2 위치(122)에 의해 분산된 빛줄기(118)에 대응하는 제 2 목표점(136)을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 광학 시스템(112)은 중심점(132) 및 두 목표점(134, 136)들이 탐지기(124)에 날카로운 초점을 제공하기 위해 초점에 있을 수 있을 만큼 충분히 큰 필드(field)의 깊이를 제공하기 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광학 시스템은 하나 또는 그 이상의 점들(132, 134, 136)이 초점안에 있고, 하나 또는 그 이상의 점들(132, 134, 136)이 눈에 띄게 초점 밖에 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 상기 중심점(132)은 목표점들(134, 136)이 초점 안에 있을 때 눈에 띄게 초점 밖에 있다. 상기 프로세서(126)는 탐지기(124)로 부터 수신된 데이터를 분석하고 예를 들어, 거리(y1)의 측정으로부터 결정을 하기 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 분석은 측정 단계 및 둘 또는 그 이상의 점들(132, 134, 136) 사이의 거리를 결정하는데 이용되기 위해 하나 또는 그 이상의 점들(132, 134, 136)의 중심에 위치하는 것을 포함한다.

상기 프로세서(126)는 탐지기(124)로 부터 수신된 데이터의 적어도 일부에 기반한 각막 표면(104)으로부터 수정체 낭(106)의 후벽까지의 거리(y1)를 계산하기 위해 구성될 수 있다. 상기 프로세서(126)는 상기 이미지(130)에서의 목표점(134, 136)의 위치에 기반한 위치들(예를 들어, 상기 점들의 중심)사이의 거리(x1)를 계산할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(126)는 목표점들(134, 136) 사이의 픽셀의 수를 결정할 수 있고 목표점들(134, 136)에 의해 나타난 위치들(120, 122) 사이의 실세계 거리를 계산하는 알고리즘을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 알고리즘은 광학 시스템(112)에 의해 제공된 배율에 대해 설명할 수 있다. 일부 실시예에서, 눈에 들어갈 때 및 눈 내에서 다양한 광학 변화를 통해 통과할 때 빛줄기들(116, 118)의 굴절은 무시될 수 있으며, 각각의 빛줄기(116, 118)는 광축(114)에 대해 비-제로 각(θ)과 동일한 각에서 각막 표면(104)으로부터 수정체 낭(106)의 후벽까지 전파되는 것처럼 처리될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 거리(y1) 아래에 제공된 방정식(1)을 이용하여 계산될 수 있다.

(1)

일부 실시예에서, 상기 각(θ)은 알 수 없으나, 상기 레이저들(108, 110) 사이의 분리 거리(x2) 및 상기 레이저들로부터 각막 표면(104)까지의 거리(y2)는 알려진다. 상기 거리(y1)는 아래 제공되는 방정식(2)을 이용하여 계산될 수 있다.

(2)

그렇지 않으면, 일부 실시예에서, 상기 거리(y2) 및 거리(x2)는 상기 각(θ)의 제 1 결정을 위해 이용될 수 있으며, 방정식(1)이 적용될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 거리(y1)를 결정하기 위한 계산은 빛줄기들이 눈으로 들어갈 때 및/또는 빛줄기가 눈 내에서 다양한 굴절 지수 변환을 통해 전파할 때 빛줄기의 굴절을 설명하기 위해 맞춰질 수 있다.

위에 설명된 일부 실시예들은 무수정체 눈에서 후 수정체 낭의 측정을 설명한다고 해도, 일부 실시예들은 유수정체 눈에서 각막에서부터 수정체의 전면까지의 거리로 이해될 수 있는 전방 깊이(anterior chamber depth)(ACD)와 같은 환자의 눈의 또는 환자의 눈안의 다른 수치적 공간적 관계를 측정하는데 이용될 수 있다. 상기 거리는 선택된 위치 또는 각막의 일부 및 선택된 위치 또는 천연 수정체의 일부 사이가 될 수 있다. 상기 선택된 수정체의 일부는 예를 들어, 렌즈의 전면의 전부 또는 일부 등이 될 수 있다. 상기 전면의 일부는 예를 들어, 전면의 가장 앞쪽 부분, 시각적 축의 위치 또는 전면을 가로지르는 눈의 광축 등이 될 수 있다.

도 3은 예를 들어, 유수정체 눈(202)의 전방 깊이(ACD)를 포함하는 환자의 눈의 또는 환자의 눈에서 수치들을 측정하기 위한 안과 측정 시스템(200)을 개략적으로 보여준다. 상기 안과 측정 시스템(200)은 일부 차이점들이 아래에 설명되지만, 위에서 설명한 안과 측정 시스템(100)과 일부 면에서 유사할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 예를 들어, 상기 안과 측정 시스템(200)은 구성에서 수정이 있거나 또는 없이 무수정체 눈에서 후 수정체 낭 깊이를 측정하기 위해 동일한 안과 측정 시스템(100)이 될 수 있다.

상기 안과 측정 시스템(200)은 각막 표면(204)를 통해 환자의 눈(202)에 각가 빛줄기들(216, 218)을 쏘기 위해 구성된 레이저들(208, 210)을 포함할 수 있다. 상기 빛줄기(216, 218)는 각막 표면(204)에 의해 분산된 각 빛줄기(216, 218)로부터의 빛의 일부인 각막 표면(204)에서 교차할 수 있다. 상기 제 1 빛줄기(216)는 빛의 일부를 분산시키는 수정체(206)의 전면에 있는 제 1 위치(220)에 전파할 수 있다. 유사하게, 상기 제 2 빛줄기(218)는 빛의 일부를 분산시키는 수정체(206)의 전면에 있는 제 2 위치(222)에 전파할 수 있다. 상기 각막 표면(204)에 의해 분산된 빛의 일부 및 제 1 및 제 2 위치들(220, 222)은 광학 시스템(212)에 의해 수집될 수 있고 탐지기(224)에 쏘아진다. 일부 실시예에서, 광학 시스템(212) 또는 탐지기(224)는 수정체(206)로부터 반사된 빛을 사용하도록 특별히 구성된다. 예를 들어, 상기 광학 시스템(212)은 다른 목적 거리에 맞게 조정하는 무수정체 눈의 후 수정체 낭 깊이를 측정하기 위해 사용되는 광학 시스템(112)보다 다르게 빛을 모을수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 동일한 광학 시스템(112) 및 탐지기(124)는 무수정체 눈에서 후 수정체 낭 깊이 및 유수정체 눈에서 ACD를 측정하는데 조정을 하거나 할 필요없이 이용될 수 있다.

도 4는 측정 단계 동안 탐지기(224)에 형성된 보기 이미지(230)을 보여준다. 도 4는 도 2에서 보여진 좌표계와 유사한 좌표계를 포함한다. 상기 이미지(230)는 각막 표면(204)에 분산된 빛에 대응하는 중심점(232), 수정체(206)에 있는 제 1 위치(220)에 의해 분산된 빛에 대응하는 제 1 목표점(234) 및 수정체(206)에 있는 제 2 위치(222)에 의해 분산된 빛에 대응하는 제 2 목표점(236)을 포함한다. 상기 프로세서(226)는 위에 기술된 것과 유사한 방법으로 점들(232, 234, 236)의 위치에 기반한 거리(y1`)를 계산하도록 구성될 수 있다. 상기 목표점들(234, 236)은 목표점들(134, 136)보다 서로 약간 더 가까우며, 상기 이미지(230)에 의해 측정된 거리(y1`)는 이미지(130)에 의해 측정된 거리(y1)보다 짧다는 것을 기억해야 한다.

환자 눈의 다른 거리들은 유사하게 측정될 수 있다. 예를 들어, 전 무수정체 수정체 낭 깊이가 측정될 수 있다. 상기 거리는 예를 들어, 각막 표면과 무수정체 수정체 낭의 전면 사이의 거리로서 이해될 수 있다. 상기 측정은 예를 들어, 천연 수정체가 제거된 후에 그러나 글로브 및 수정체 낭이 부풀려지기 전 또는 후(예를 들어, 기본 식염수 또는 점 탄성재료(visco-elastic material)와 함께) 수행될 수 있다. 상기 거리는 예를 들어, IOL을 위한 ELP의 계산을 위해 후 무수정체 수정체 낭 깊이와 분리되어 또는 함께 이용될 수 있다. 예를 들어, 수정체 낭에 삽입된 IOL의 경우에, 추정된 ELP는 상기 두 거리들 사이의 방법의 일부가 되도록 선택될 수 있다. 수정체 낭의 IOL의 추정된 ELP에 대한 상기 두 개의 거리들에 관련된 다른 관계들이 가능하고 아래에서 설명되는 회귀 분석에 의해 결정될 수 있다. 게다가, 전 수정체 낭 깊이 측정은 홈 렌즈(sulcus lens)의 예측된 위치를 계산하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 홈 렌즈의 추정된 ELP는 측정된 거리로부터 경험적으로 파생된 상수를 빼는 것에 의해 각막 표면으로부터 수정체 낭의 전면까지의 거리와 관련될 수 있다. 홈 렌즈의 추정된 ELP와 관련된 거리의 다른 관계가 역시 가능하고 아래 기술되는 회귀 분석에 의해 결정될 수 있다.

또한, 각막 표면(204) 및 수정체 낭의 후벽 사이의 거리는 빛줄기들(216, 218)이 수정체 낭의 후벽을 치는 위치들(238, 240)의 의해 분산된 빛을 이용하여 유수정체 눈(202)에서 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 탐지기(224)에 형성된 이미지(230)는 도 4에서 보여진 것 보다 많은 점을 포함한다. 예를 들어, 상기 이미지는 수정체 낭의 후면에 있는 위치들(238, 240)에 의해 또는 눈 내에서 다른 구조들에 의해 분산된 빛에 대응하는 점들을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 프로세서(226)는 원하는 측정에 관련된 점들을 확인하고 이미지 안에서 다른 점들은 무시하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(224)는 원하는 측정에 대한 실현 가능한 범위 밖의 점들을 무시하거나 단지 충분히 초점 안에 있거나 또는 충분히 밝은 점들만을 고려한다. 일부 실시예에서, 상기 광학 시스템(212)은 비교적 짧은 깊이의 필드를 가질 수 있고 단지 원하는 측정에 대한 실현 가능한 범위 내에있는 점들에 초점을 맞추기 위해 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 프로세서(226)은 계산, 광학 시스템(212) 또는 환자의 눈(202) 또는 수행된 측정에 관련된 사용자 인터페이스(242)를 통해 수신된 정보에 기반한 다른 안과 측정 시스템(200)의 다른 구성요소들에 조정될 수 있다. 예를 들어, 무수정체 눈의 굴절력이 대응하는 유수정체 눈의 굴절력과 다르기 때문에 일부 실시예에서, 상기 측정 시스템(200)은 눈이 유수정체로 측정되는지 또는 무수정체로 측정되는지에 의존하는 카메라의 초점 길이를 변화시키기 위해 광학 시스템(212)에 조정될 수 있다(예를 들어, 렌즈의 위치를 조정함으로써). 상기 조정들은 유수정체 또는 무수정체 눈이 눈에서 나가기 전에 수렴되거나 또는 갈라지고 광학 시스템(112)에 의해 수집되는 빛(예를 들어, 천연 렌즈의 전면으로부터 또는 무수정체 수정체낭의 후면으로부터)을 분산시키는 다양한 범위를 보상하기 위해 이용될 수 있다.

도 1 및 도 3에서 보여진 시스템에 대한 많은 변화들이 가능하다. 예를 들어, 상기 레이저들은 눈으로부터 다른 종방향 거리들에 배치될 수 있거나 또는 광학 시스템에 의해 정의된 광축으로부터 다른 거리에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 레이저들은 광학 시스템에 의해 정의된 광축에 대해 다른 각도들에 맞춰질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 레이저들은 눈의 시각적 축에 의해 교차되지 않는 각막의 위치에서 교차하거나 또는 원하는 측정에 관련된 눈의 다른 구조에서 교차할 수 있도록 배치된다.

상기 서술된 측정 시스템이 두 개의 레이저를 이용하였지만, 다른 수의 레이저들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하나의 레이저가 사용될 수 있다. 도 5는 도 1 및 도 3의 안과 측정 시스템과 유사하지만 하나의 레이저를 가지는 탐지기에 형성된 보기 이미지(330)을 보여준다. 도 5는 도 2에 관련된 좌표계와 유사한 좌표계를 포함한다. 상기 이미지(330)는 예를 들어, 눈의 각막 표면에 분산된 빛에 대응하는 중심점을 포함한다. 상기 이미지는 또한 예를 들어, 무수정체 눈에 있는 수정체 낭의 후벽에 의해 분산된 빛에 대응하는 목표점(334)을 포함한다. 각막 표면과 수정체 낭의 후벽 사이의 거리(y1")(도 1에 나타난 y1으로서의 거리와 동일할 수 있는)는 점들(332, 334)의 위치에 일부 근거하여 결정된다. 예를 들어, 거리(y1")는 아래에 제공되는 방정식(3)을 이용하여 각막 표면 및 빛이 분산되고 들어오는 수정체 낭에 있는 위치 사이의 거리의 x 방향 성분 x1" 및 빛줄기의 각(θ)로 부터 계산된다.

(3)

일부 실시예에서, 네 개의 레이저들은 광축 근처에 위치되고 네 개의 빛줄기가 각막 표면에서 동일한 위치에 교차되도록 맞춰진다. 도 6은 도 1 및 도 3과 유사하지만 네 개의 레이저가 있는 안과 측정 시스템의 탐지기에 형성되는 보기 이미지(430)를 보여준다. 도 6은 위의 도 2에 기술된 좌표계와 유사한 좌표계를 포함한다. 상기 중심점은 눈의 각막 표면에 분산된 빛에 대응한다. 상기 네 개의 목표 점(434, 435, 436, 437)은 수정체 낭의 후벽에 분산된 각각 네 개의 빛줄기로부터의 빛에 대응한다. 각막 표면과 수정체 낭의 후벽 사이의 거리는 제 1 목표점(434) 및 제 3 목표점(436) 사이의 거리 및 제 2 목표점(435) 및 제 4 목표점(4370 사이의 거리에 일부 근거하여 결정된다. 네 개의 레이저의 이용은 도 6에서 보여지는 것처럼 일부 실시예에서 직각인 두개의 축을 따라 원하는 측정에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 만약 제 1 및 제 3 목표점(434, 436) 사이의 거리가 제 2 및 제 4 목표점(435, 437) 사이의 거리보다 작을 경우 제 1 및 제 3 목표점들(434, 436)에 의해 측정된 축을 따라 측정된 거리는 제 2 및 제 4 목표점들(435, 437)에 의해 측정된 축을 따라 측정된 거리보다 짧다는 것을 알려줄 수 있다.

일부 실시예에서, 추가적인 레이저들은 측정된 표면에 관련된 추가적인 데이터를 모으는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 8, 12 16 그리드(grid) 또는 다른 수의 레이저들은 각막 표면으로부터 눈의 시각적 축으로부터 다양한 거리들에서 측정된 표면까지의 거리를 측정하는데 이용될 수 있다. 따라서 측정 시스템은 예를 들어, IOL의 수술후 위치의 정확한 예측 및 IOL 파워의 보다 정확한 선택을 허용하는 수정체 낭의 후벽의 표면의 보다 완벽한 맵핑(mapping)을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 그리드 안에서 다양한 레이저들의 세트에 의해 수행되는 측정들은 탐지기에 목표지점이 덮이는 것을 방지하기 위해 다른 시간에 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 레이저들은 움질일 수 있고(예를 들어, 짐벌(gimbals) 및 선형 슬라이드를 이용하여) 상대적으로 철저한 표면의 맵핑이 작은 수의 레이저들을 이용하여 얻어질 수 있도록 여러 위치들로부터의 측정들을 할 수 있도록 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 프로세서(예를 들어, 126, 226)는 상기 안과 측정 시스템(예를 들어, 100, 200)이 측정 시스템의 탐지기에 형성된 점들에 일부 근거한 환자의 눈에 대한 바람직한 위치에 적절히 배치되었는지를 결정할 수 있다. 도 7A는 도 1 및 도 3과 유사하지만 레이저들(예를 들어, 108, 110, 208, 210)이 환자의 각막 표면에서 빛줄기들(예를 들어, 116, 118, 216, 218)이 가로지르지 않도록 맞춰지는 안과 측정 시스템에서 탐지기에 형성된 보기 이미지(530)를 보여준다. 도 7A는 위의 도 2와 관련되어 기술된 좌표계와 유사한 좌표계를 포함한다. 상기 이미지(530)는 상기 측정 시스템이 배치되어 환자 눈으로부터의 종방향 거리(예를 들어,y2, y2')가 원하는 종방향 거리보다 크거나 작게 되고, 눈의 각막의 앞 또는 뒤의 위치에서 가로지르는 레이저들에 의해 방출되는 빛줄기를 유발하는 경우에 형성될 수 있다. 빛줄기들이 각막에 도달하기 전 또는 도달한 후 가로지르기 때문에 빛줄기들은 두 개의 다른 위치들에서 각막을 치게 된다. 상기 이미지(530)는 눈의 각막위 제 1 위치에서 분산된 제 1 빛줄기로부터의 빛에 대응하는 제 1 중심점(532)을 포함한다. 상기 이미지(530)의 제 2 중심점(533)은 눈의 각막위 제 2 위치에서 분산된 제 2 빛줄기로부터의 빛에 대응할 수 있다.

상기 이미지(530)는 위에서 기술된 것처럼 측정된 눈에서의 표면에 의해 분산된 빛에 대응하는 목표점들(534, 536)을 포함할 수 있다. 그러나, 빛줄기들이 눈의 각막 표면에서 가로지르지 않기 때문에 목표 지점들(534, 536)사이의 거리는 제대로 보상되지 않을 경우 부정확한 측정을 할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 상기 프로세서는 탐지기에 의해 제공된 데이터 및 단지 두 개의 중심점들(532, 533)이 예를 들어, 도 2의 보기 이미지(130)에서 보여진 것처럼 하나의 중심점을 형성하기 위해 실질적으로 덮었을 때 측정 목적들을 위해 받은 데이터들을 분석하기 위해 구성될 수 있다. 따라서, 측정 시스템은 포지셔닝 시스템(또는 사용자)이 눈의 측정들을 수행하기 전 또는 수행하는 중 바람직한 작업 거리(y2, y2')에서 측정 시스템을 적절히 배치하는 것을 확실히 하는 기능을 할 수 있다. 두 개의 중심점들(532, 533)의 형성은 또한 하나 또는 두 개의 레이저가 부적절하게 맞춰지거나 또는 오작동이 일어났다는 것을 알려줄 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 측정 시스템(예를 들어, 100, 200)은 자동 정렬 시스템 또는 사용자에게 위치 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 다른 중심점들(532, 533)의 결과로 인한 작업거리(y2, y2')에 장치가 배치될 때. 상기 프로세서는 하나의 중심 도트(dot)가 형성될 때까지 눈에 대하여 종방향으로 장치를 움직이게 할 수 있다. 상기 프로세서는 측정 시스템 탐지기에 단일 중심점을 형성하는 눈에 가장 높은 위치에 장치를 체계적으로 이동하여 눈의 정점에 대해 장치를 정렬하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 측정 시스템(예를 들어 100, 200)은 종방향의 위치가 눈으로부터 바람직한 종방향 거리보다 크거나 작은지에 대해 결정할 수 있다. 예를 들어, 만약 중심점들(532, 533)이 측정 시스템을 눈에 가까이 가져갈수록 모이거나 또는 측정 시스템이 눈에서 멀어질수록 갈라지는 경우, 눈의 각막 표면에 도달하기 전에 레이저들이 교차한다는 것을 알려줄 수 있다. 거꾸로 말하면, 만약 중심점들(532, 533)이 측정 시스템이 눈에 가까워질수록 갈라지거나 또는 측정 시스템이 눈에서 멀어질수록 모이게 된다면, 눈의 각막 표면을 통해 통과한 후 레이저들이 교차한다는 것을 알려줄 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 레이저들은 다른 크기들을 가지고, 다른 빛의 진동수를 가지거나, 시간 또는 주파수 변조 등을 가지게 되어 상기 시스템은 어떤 레이저에 어떤 중심점이 대응하는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 만약 이미지(530)의 오른쪽 면에 있는 중심점(532)이 제 1 레이저로부터 방출된 빛에 대응하고 이미지(530)의 왼쪽 면에 있는 중심점(533)이 제 2 레이저로부터 방출된 빛에 대응하는 경우, 상기 시스템은 각막 표면에 도달하기 전에 레이저들이 교차되는지를 결정할 수 있다. 만약 중심점들(532, 533)의 위치들이 교환된다면, 상기 시스템은 레이저들이 각막 표면을 통해 통과한 후 교차하는 것을 결정할 수 있다.

도 7B는 눈(502)의 각막에서 교차하지 않는 두 개의 레이저들(508, 510)을 사용하여 환자의 눈(502)의 또는 환자의 눈에서 수치들을 측정하기 위한 안과 측정 시스템(500)의 실시예를 개략적으로 보여준다. 상기 레이저들(508, 510)은 눈(502)의 각막 표면 전 포인트(504)에서 교차하는 빛줄기들(516, 518)을 방출한다. 상기 빛줄기들(516, 518)은 각각 위치(503) 및 위치(505)에서 눈의 각막 표면을 치고, 눈을 통해 전파하며 각각 위치(520) 및 위치(522)에서 무수정체 수정체 낭(506)의 후면을 친다. 각각의 위치(503, 505, 520, 522)에서 빛의 일부는 각막 또는 수정체 낭에 의해 분산된다. 이미지(도 7A에서 보여진 이미지(530)와 같은)는 두 개의 중심점들(532, 533) 및 두 개의 목표점들(534, 536)을 가지는 탐지기(524)에 형성된다. 상기 탐지기(534)는 적합한 메모리(538) 및 사용자 인터페이스(542)에 연결될 수 있는 프로세서(526)에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 프로세서(526)는 상기 탐지기(524)로부터 수신된 데이터에 부분적으로 기반한 각막 표면으로부터 무수정체 수정체 낭의 후벽까지의 거리(y1"')를 계산하기 위해 구성될 수 있다. 상기 프로세서(526)는 이미지(530)내의 중심점들(532, 533)의 위치들에 적어도 일부에 기반한 빛줄기들(516, 518)이 눈(502)의 각막을 교차하는 위치들(503, 505) 사이의 거리(x2"')를 계산하기 위해 구성될 수 있다. 유사하게, 상기 프로세서(526)는 목표점들(534, 536)의 위치들에 적어도 일부에 기반한 무수정체 수정체 낭(506)의 후면에 있는 위치들(520, 522) 사이의 거리(x1"')를 계산하기 위해 구성될 수 있다. 만약 상기 시스템(500)이 빛줄기들(516, 518)이 각막 표면에 도달하기 전에 교차한다면, 상기 거리(y1"')는 아래에 제공된 방정식(4)을 이용하여 정의될 수 있으며, y3"'은 빛줄기들(515, 518)이 무수정체 수정체 낭의 후벽에 교차하는 위치(504)로부터의 거리이며, y2"'는 빛줄기들(516, 518)이 눈(502)의 각막 표면에 교차하는 위치로부터의 거리이다.

(4)

일부 실시예에서, 눈으로 들어갈 때 및 눈 내에서 변화를 통해 전파될 때 빛줄기들(516, 518)의 굴절을 무시될 수 있으며, 빛줄기들(516, 518)은 각막 표면에서 광축(514)에 대해 동일한 비-제로 각(θ"')에서 수정체 낭(506)의 후벽으로 전파되는 것처럼 취급된다. 본 실시예에서, 상기 거리들(y3"' 및 y2"')은 아래에 제공된 방정식(5)을 이용하여 계산될 수 있다.

(5)

(6)

방정식(4)은 아래에 제공된 방정식(7)으로 다시 써질 수 있다.

(7)

만약 상기 시스템(500)이 각막 표면을 통과한 후에 빛줄기들(516, 518)이 교차하는 것을 결정한다면, 상기 거리(y1"')는 아래에 제공된 방정식(8)을 이용하여 계산될 수 있다.

(8)

게다가, 일부 실시예에서, 정렬 시스템(예를 들어, 예를 들어, 여기 기술되는 608과 같은)은 도 7B에 보여진 거리를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 정렬 시스템은 y2"'를 결정하는데 이용될 수 있다. 위에서 언급한 것처럼, 일부 실시예에서, 여기 공개된 계산들은 눈으로 들어갈 때 빛줄기들(516, 518)의 굴절 및/또는 빛이 눈(502)내에서의 다양한 변화를 통해 전파될 때 굴절을 설명하기 위해 변경될 수 있다.

도 8은 측정 시스템(606), 정렬 시스템(608) 및 수술 현미경(602)에 장착되는 파면 수차계(wavefront aberrometer)(610)를 포함하는 안과 장치(600)의 실시예를 개략적으로 보여준다. 상기 장치(600)는 수술 현미경(602)에 부착되는 보조 모듈(auxiliary module)(604)을 포함할 수 있다. 상기 보조 모듈(604)은 측정 시스템(606), 정렬 시스템(608) 및 수술 현미경(602)에 장착되는 파면 수차계(610)를 포함할 수 있다. 상기 측정 시스템(606)은 예를 들어, 수정체 낭의 전 또는 후 또는 ACD를 측정하는데 이용될 수 있다. 상기 정렬 시스템(608)은 환자의 눈에 대해 바람직한 위치에서 상기 안과 장치(600)를 횡방향 또는 종방향으로 위치시키는데 이용될 수 있다. 상기 파면 수차계(610)는 예를 들어, 수술중 환자 눈의 굴절력 측정을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 환자의 무수정체 눈의 총 굴절력의 수술중 측정은 수술전 각막 곡률 및 축 길이 측정들을 대신하여 또는 추가적으로 IOL 파워의 계산에 이용될 수 있다.

측정 시스템(606), 정렬 시스템(608) 및 파면 수차계(610)들이 단일 모듈(604)로서 보여지지만, 다른 구성들이 가능하다. 예를 들어, 측정 시스템(606), 정렬 시스템(608) 및 파면 수차계(610)들은 두 개 또는 세 개의 분리된 모듈로서 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 측정 시스템(606) 및 파면 수차계(610)는 단단하게 기계적으로 및/또는 광학적으로 서로 연결된다. 상기 정렬 시스템(608)은 또한 단단하게 기계적으로 측정 시스템(606)에 연결된다. 일부 실시예에서, 상기 보조 모듈(604)은 하나 또는 그 이상의 잠금장치(616)에 의해 수술 현미경(602)에 제거 가능하게 부착된다.

도 8은 참조를 위한 도 1 및 도 3의 죄표계들과 유사한 x-y-z 좌표계를 보여준다. 편리함을 벗어나서 상기 y축은 환자의 눈의 시각적 축에 나란히 배열되고 x축 및 z 축은 상호 y축에 대해 직각을 이룬다.

상기 정렬 시스템(608)은 여기 참조에 의해 통합된 미국 특허 공개 번호 2009/0103050에 기술된 정렬 시스템과 유사하게 될 수 있다. 정렬 시스템의 다른 유형도 역시 이용할 수 있다. 위에서 설명한 것처럼, 일부 실시예에서, 상기 측정 시스템(606)은 위치 정보를 제공하는데 사용될 수 있고, 상기 측정 시스템(606)은 환자(614)의 눈(612)에 대해 장치(600)를 위치시키기 위해 정렬 시스템(608)을 대신해 또는 함께 사용될 수 있다.

상기 파면 수차계(610)는 예를 들어, 미국 특허 번호 6,736,510에 기술된 파면 수차계와 같은 탈봇-모아(Talbot-Moire) 간섭계형(interferometer-type) 파면 수차계가 될 수 있다. 다른 타입의 파면 수차계 역시 이용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 상기 파면 수차계(610)는 생략될 수 있으며 또는 다른 안과 기구(예를 들어, 케라토미터(keratometer), 각막 토포그래퍼(corneal topographer), 또는 광간섭 단층 영상기(opptical Coherence Tomography)OCT 시스템) 수행되는 절차에 따라 파면 수차계(110)에 추가로 또는 대신하여 이용될 수 있다.

상기 수술 현미경(602)은 적합한 스타일 또는 종래 기술의 구성 또는 아직 고안되지 않은 것이 될 수 있다. 상기 보조 모듈(604) 및 특별히 잠금장치(616)는 다양한 수술 현미경들에 단단히 부착하기 위해 구성될 수 있다. 상기 수술 현미경(602)은 외눈 또는 두 눈으로 될 수 있고, 의사가 눈(612)의 영역을 볼 수 있도록 하는 접안렌즈(618)를 포함할 수 있다. 상기 수술 현미경(602)은 환자의 눈(612)을 비추는 광원(620), 수술 현미경(602)의 초점을 조정하는 초점 조절 나사(622) 및 환자의 눈(612)으로부터 빛을 모으는 대물렌즈(624)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 수술 현미경(602)은 조절 가능한 붐(boom)에 의해 환자의 눈위에 지지된다.

일부 실시예에서, 측정 시스템(606) 및/또는 파면 수차계(610)는 비-가시 파장을 이용하여 작동한다. 따라서, 예를 들어, 적외선 영역에 가까운, 보조 모듈내에 동봉된 측정 시스템(606) 및/또는 파면 수차계(610)에 대해 될 수 있는 반사되는 빛이 측정 시스템(606) 및/또는 파면 수차계(610)에 의해 사용되는 때 가시 광선을 통해 대물렌즈(624)로 통과하는 파장 선택 거울(626)을 포함할 수 있다. 상기 보조 모듈(604)은 거울, 렌즈, 빔 스플리터, 필터 등과 같은 추가적인 광학 구성품을 포함할 수 있다고 언급한다.

도 9는 측정 시스템(606), 정렬 시스템(608) 및 파면 수차계(610)의 실시예를 개략적으로 보여준다. 도 9는 위 참조를 위해 기술된 좌표계와 유사한 x-y-z 좌표계를 보여준다. 도 9는 개략적인 도식이며, 반드시 장치(600)에서 사용되는 실제 위치와 방향을 표시하는 것이 아니라는 점을 유의해야 한다. 예를 들어, 광학 경로 중 일부는 적어도 z 방향에서 적어도 일부에 쏘아질 수 있지만 단순화를 위해 x-y 평면에 위치하게 광학경로들이 보여진다.

도 9에서 보여지는 실시예에서, 상기 파면 수차계(610)는 제 1 빔 스플리터(630) 및 환자의 눈(612)으로의 파장 선택 거울(626)에 의해 지시된 평면 파면을 가지는 얇은 빛줄기를 발생시키는 레이저(628)를 포함한다. 상기 레이저 빛은 환자의 각막 및 동공을 통해 지나고 망막에 영향을 준다. 상기 레이저 빛은 망막으로 부터 분산시키고 눈(612)의 각막을 통해 다시 전파되며 파장 선택 거울(626)을 향한다.

각막의 형태를 포함하는 눈(612)의 특징들은 산란된 빛의 평면 파면을 변경하며, 따라서, 각막의 형태 및 변경된 파면에 있는 눈의 굴절력에 대한 정보를 인코딩한다. 변경된 파면은 파장 선택 거울(626)에 의해 반사되고, 제 1 빛 스플리터(630)을 통해 통과하며, 제 2 빔 스플리터(632)에 의해 반사되고, 제 1 렌즈 더블릿(634)를 통해 통과하며, 제 1 및 제 2 릴레이 거울(636, 638)에 의해 다시 지시되며, 제 2 렌즈 더블릿(640)을 통해 통과한다. 한 쌍의 레티클들(reticles) 또는 그레이팅들(gratings)(642, 644)은 제 2 렌즈 더블릿(638)과 수차계 탐지기(646) 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 다른 탐지기들이 이용될 수 있다고 하더라도 수차계 탐지기(646)는 전하 결합 소자(charge-coupled device)(CCD)가 될 수 있다. 상기 레티클들(642, 644)은 탐지되고 미국 특허 번호 6,736,510에 기술된 방법으로 변경된 파면의 형태를 결정하는데 사용되는 수차계 탐지기(646)에 프린지 패턴(fringe patterns)을 발생시킬 수 있다. 상기 대체 파면의 형태는 예를 들어, 구면 능력, 원통형 능력 및 환자 눈의 원통형 축을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

상기 측정 시스템(606)은 하나 또는 그 이상의 레이저들(648)을 포함할 수 있고, 단순화를 위해 단지 그 중 하나만이 보여지며, 위에서 기술된 것처럼 눈에 빛을 쏘기 위해 맞춰진다. 일부 실시예에서, 상기 레이저들(648)은 보조 모듈(604)와 함께 결합된 하우징의 외부 또는 환자의 눈(612)을 향하는 하우징에서 입구를 통해 쏘아진 레이저 빛과 같은 하우징의 내부에 단단하게 부착된다. 일부 실시예에서, 상기 레이저들(648)은 고정된 각을 가지고 부착될 수 있다.

적절히 배치될 때, 레이저 빛은 눈(612)의 각막 표면(650)을 통해 눈으로 들어갈 수 있으며 목표 표면(652)(예를 들어, 수정체 낭의 후벽)에 영향을 준다. 빛은 눈 내에서 각막 표면(650) 및 목표 표면(652)에 의해 분산될 수 있다. 상기 분산된 빛은 파장 선택 거울(626)에 의해 반사될 수 있고, 제 1 빔 스플리터(630) 및 제 2 빔 스플리터(632)를 통해 통과하며, 제 4 렌즈 더블릿(660)을 통해 및 측정 시스템 탐지기(662)를 향해 통과한다. 위에 서술된 것처럼, 탐지기(662)에 의해 수신된 빛은 눈(612) 내에서 각막 표면(650)과 목표 표면(652) 사이의 거리를 결정하는데 이용될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 장치의 광축(676)은 측정 시스템(606)의 광학 및/또는 파면 수차계(610)에 의해 정의된다. 일부 실시예에서, 상기 측정 시스템(606) 및 파면 수차계(610)들은 일반적인 거리에서 작동되도록 디자인되며 상기 장치(600)가 바람직한 횡방향 및 종방향 위치에서 적절히 정렬되는 때 정확한 데이터를 수집할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 측정 시스템(606)의 레이저들(648)은 파면 수차계(610)의 레이저(628)로서 동일한 빛의 파장(예를 들어, 780nm)을 사용할 수 있다. 따라서 파장 선택 거울(626)은 파면 수차계(610) 및 측정 시스템(606)으로부터의 빛을 제 2 빔 스플리터(630)을 향해 보내는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 측정들은 측정 시스템(606)에 의해 수행되고 상기 파면 수차계(610)는 다른 시간에 수행될 수 있어 하나의 시스템으로부터의 빛이 다른 것에 의해 얻어진 측정에 영향을 미치지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 레이저들(648)은 레이저(628)와 다른 파장을 사용할 수 있고, 측정들은 파면 수차계(610)를 사용하여 얻어진 측정들과 동시에 측정 시스템(606)을 사용하여 얻어질 수 있고, 수술 과정동안 기다리는 시간이 줄어들게 된다. 상기 실시예에서, 파장 선택 거울(626)은 파장들의 빛을 제 2 빔 스플리터(632)로 보내기 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 장치(600)는 한 파장의 빛을 수차계 탐지기(646)로 다른 파장의 빛을 측정 시스템 탐지기(662)로 보내기 위해 사용될 수 있다.

상기 정렬 시스템(608)은 발광 다이오드(LEDs)(664, 666)와 같은 하나 또는 그 이상의 광원을 포함할 수 있다. 상기 LEDs(664, 666)는 예를 들어, 장치의 광축 주변 및 파면 수차계(610)의 입력창(668) 근처에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 LEDs(664, 666)는 레이저들(648, 628)과 다른 파장의 빛을 사용한다. 예를 들어, 상기 LEDs는 다른 파장의 빛이 사용된다고 하더라도 880nm의 파장을 가지는 빛을 사용할 수 있다. 상기 정렬시스템(608)은 또한 정렬 광학(670) 및 정렬 탐지기(672)를 가지는 정렬 카메라를 포함한다. 상기 정렬 광학(670)은 눈(612)의 각막을 교차하는 정렬 광축(674)을 정의할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 정렬 광축(674)은 장치(600)가 환자의 눈(612)에 대해 바람직한 위치에 배치될 때 눈의 각막 표면에서 측정 시스템(606)의 광학 및/또는 파면 수차계(610)에 의해 정의된 광축을 교차한다.

상기 LEDs(664, 666)로부터 방출된 빛은 눈(612)의 각막을 향해 전파하고 빛의 일부는 일반적으로 정렬 광축(674)를 따라 각막에 의해 반사되며 예를 들어 CCD센서가 될 수 있는 정렬 탐지기(672)에 LEDs(664, 666)의 이미지를 만드는 정렬 광학(670)을 통해 지나간다. LEDs(664, 666)의 이미지들의 위치잡기(positioning)는 일반적으로 장치(600)의 공간적 위치잡기 및 환자 눈의 각막 곡률에 의존할 것이다. 일부 실시예에서, 참조 위치는 환자 눈(612)의 각막 곡률 및 눈(612)에 대해 바람직한 장치(600)의 위치에 기반하여 탐지기(672)에 정의될 수 있다. 미국 특허2009/0103050에 자세하게 기술된 것처럼, 참조 위치와 관련된 LEDs(664, 666)의 이미지 및 LEDs(664, 666)의 선명도/초점으로부터, 상기 정렬 시스템(608)은 눈(612)에 관련된 바람직한 위치에 장치(600)를 위치시키기 위한 정렬 정보를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 포지셔닝 시스템(608)은 환자 눈(612)에 관련된 바람직한 위치의 1mm, 500㎛, 300㎛, 또는 150㎛ 내까지 위치할 수 있다.

상기 장치(600)는 측정 시스템 탐지기(662), 파면 수차계(610) 및 정렬 탐지기(672)와 전자 통신상태에 놓일 수 있는 프로세서(676)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 메모리 모듈(678) 뿐만 아니라 비디오 모니터(680) 또는 사용자에게 정보를 전달하기 위한 디스플레이 장치와 전자 통신 상태에 놓일 수 있다. 상기 프로세서(676)는 여기 설명된 대로 탐지기들(646, 662, 672)로부터의 데이터를 수신하고 처리할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 프로세서(676)는 위치정보를 생산하는 것과 같은 기능을 수행하기 위해 탐지기들(656, 662, 672) 중 하나 이상으로부터의 데이터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 위에 설명된 것처럼, 일부 실시예에서, 측정 시스템(606)으로부터의 데이터는 위치 정보를 생산하기 위해 정렬 시스템(608)과 함께 사용될 수 있다.

상기 장치(600)는 위치 정보에 기반한 장치(600)의 위치에 자동적으로 조절하기 위한 작동기(actuators)(미도시)를 포함한다. 상기 장치(600)는 제공된 위치 정보 예를 들어, 비디오 모니터(680)에 따라 장치의 위치를 조절하는 제어장치(미도시)를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 안과 측정 시스템(606) 및 파면 수차계(610)는 동일한 탐지기를 사용할 수 있다. 도 10은 안과 측정 시스템(606) 및 파면 수차계9610)로부터 눈(752)에 의해 분산된 빛을 수집하고 공유된 탐지기(762)에 빛을 보내는 안과 측정 시스템(예를 들어, 100, 200, 606)의 광학 시스템(700)의 실시예를 개략적으로 보여준다. 분산된 빛의 일부는 파장 선택 거울(726)(도 8의 626)에 의해 제 1 렌즈(754)를 향해 분산된 빛의 일부를 전달하는 빔 스플리터(730)로 반사된다. 상기 파장 선택 거울(726)은 예를 들어 측정 시스템(606) 및 파면 수차계(610)에 의해 반사된 적외선이 사용될 때 수술 현미경으로 가시 광선을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 상기 빔 스플리터(730)는 예를 들어, 레이저(도 8의 628)로부터의 빛줄기의 일부를 파면 수차계(610)에 의해 사용하기 위한 눈으로 보내기 위해 사용될 수 있다.

상기 제 1 렌즈(754)는 렌즈 더블릿(lens doublet)이 될 수 있고 분산된 빛에 광학 전원으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈(754)는 분산된 빛을 모게 행동할 수 있고 제 2 거울(758)에 빛을 반사하는 제 1 거울(756)에 분산된 빛을 쏜다. 상기 제 2 거울(758)은 분산된 빛을 공간 조리개(spatial aperture)(759)를 통해 더블릿 렌즈(doublet lens)가 될 수 있고 분산된 빛에 광학 전원으로 작동할 수 있는 제 2 렌즈(760)에 보낼 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈(760)는 탐지기(762)에 실제 이미지를 형성하기 위해 분산된 빛을 더 모으기 위해 행동할 수 있다. 상기 광학 시스템의 광학 구성요소는 많은 다른 선택 및 레이아웃이 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 상기 광학 시스템(700)은 상기 렌즈(760) 및 공유된 탐지기(762) 사이에 배치된 한 쌍의 그레이팅들(gratings)(도 10에서 보여진)을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 광학 시스템(700)의 광학 요소들의 위치들은 고정된다. 일부 실시예에서, 광학 시스템(700)의 일부 광학 요소들은 이동될 수 있다. 예를 들어, 실시되는 측정(예를 들어, 후 또는 전 무수정체 수정체 낭 깊이 또는 ACD), 측정되는 눈의 특성(예를 들어, 유수정체 또는 무수정체), 측정 시스템(606)이 사용되는지 파면 수차계(610)가 사용되는지 등에 의존해 광학 시스템(700)의 효과적인 초점 길이를 조절하기 위해 상기 렌즈(760) 및/또는 상기 렌즈(754)는 이동할 수 있다. 따라서, 상기 광학 시스템(700)은 다양한 응용에 대해 탐지기(762)에 선명하고 초점이 잡힌 이미지를 형성하기 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 그레이팅들은 이동할 수 있어 파면 수차계가 사용될 때 광학 경로에 위치될 수 있고, 측정 시스템(606)이 사용될 때 광학 경로로부터 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 그레이팅들은 측정 시스템(606)이 사용될 때 광학 경로에 남아 있을 수 있다.

도 10은 y축이 눈의 시각적 축과 나란하고 x 및 z 축이 상호 y 축에 직각인 x-y-z 좌표계를 포함한다. 다른 좌표계가 사용될 수 있으며, 도 10에서 보여진 광학 요소들은 도 10에서 보여진 것과 다른 방향으로 맞춰진다.

도 11은 도 8의 안과 장치로부터의 빛이 측정 단계 동안 환자 눈(800)의 광학 모델과 상호작용하는 것을 개략적으로 보여준다. 도 11은 y축이 눈의 시각적 축과 나란하고 x 및 z 축이 상호 y 축에 직각인 x-y-z 좌표계를 포함한다. 다른 좌표계가 사용될 수 있다.

제 1 빛줄기(802)는 각막 표면(806)에서 눈(800)의 각막(804)에 접촉한다. 점선(807)으로 도 11에 보여진 것처럼, 빛(802)의 일부는 각막 표면에서 분산된다. 제 1 빛줄기(802)는 각막(804), 수양액(aqueous humor)(808) 등을 포함하는 다양한 눈의 구조를 통해 지나간다. 상기 제 1 빛줄기(802)는 눈(800)으로 들어갈 때 및 다양한 눈의 구조를 지나 전파될 때 굴절된다. 상기 제 1 빛줄기(802)는 결국 빛(802)의 일부가 분산되고(점선으로 보여진 812) 빛(802)의 일부가 수정체 낭을 통해 지나가며 눈(800)으로 더 전파되는 수정체 낭(810)의 후벽에 영향을 미치게 된다. 상기 분산된 빛(812)은 눈 내에서 다양한 변화에 의해 굴절될 수 있고 또한 눈(800)에서 나올 때 굴절될 수 있다. 기술분야의 기술에 의해 이해될 때, 도 11에서 보여진 빛의 흔적은 단순화된 빛의 흔적이며, 편의상 상대적으로 적은 빛의 광선을 보여준다. 예를 들어, 하나로 보여지는 빛줄기(예를 들어, 802)는 실제로 작동하는 때 상기 빛줄기는 인식할 수 있는 두께를 가질 수 있다.

제 2 빛줄기(814)는 각막 표면(806)을 통해 눈(800)으로 들어갈 수 있다. 제 2 빛줄기의 일부는 역시 각막 표면에 의해 분산된다(상기 분산된 빛은 도 11에서 점선(807)에 의해 보여진다). 제 2 빛줄기는 제 1 빛줄기(812)와 유사하게 눈(800)으로 들어갈 때 및 수정체 낭(810)의 후벽에 전파될 때 굴절된다. 제 2 빛줄기의 일부(814)는 수정체 낭(802)에 의해 분산될 수 있다(상기 분산된 빛은 도 11에서 점선(816)으로 보여진다). 상기 분산된 빛(816)은 눈(800)내에서 변화들을 통해 전파할 때 및 눈(800)에서 나올 때 굴절된다. 상기 분산된 빛(807, 812, 816)은 탐지기로 보내질 수 있고 각막 표면(806)에서부터 수정체 낭(810)의 후벽까지의 거리를 결정하는데 사용될 수 있다.

제 3 빛줄기(818)는 각막 표면(806)을 통해 눈(800)으로 보내지며 망막(미도시)에 전파되고 망막에 의해 분산된다. 일부 실시예에서, 제 3 빛줄기(818)는 파면 수차계(610)의 프로브 빔(probe beam)에 대응한다. 망막으로부터의 분산된 빛은 파면 수차계(610)에 의해 눈의 광 파워를 측정하기 위해 사용될 수 있다.

도 12는 백내장 수술읠 일부로서 환자 눈에 이식되는 IOL을 위한 적당한 광파워를 결정하는 방법(900)의 실시예를 보여주는 플로우차트이다. 902블럭에서, 사용자는 환자의 눈 위에 미리 결정된 바람직한 위치에 안과 장치(600)를 배치할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 바람직한 위치는 장치 옆에 될 수 있으며 측정 시스템의 광축은 실질적으로 눈의 시각적 축과 나란하게 되고, 종방향으로 측정 시스템의 레이저들은 눈의 각막 표면에서 교차한다. 일부 실시예에서, 사용자는 수술 현미경을 장치(600) 위치에 조잡하게 사용할 수 있다. 일부 적용들 동안, 정렬 시스템(608)을 사용하여 장치(600)의 위치를 약간 조정하는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 정렬 시스템(608)은 파면 수차계 및/또는 위치 정보를 만들어내는 공간 측정 시스템(예를 들어, 100, 200, 606)과 함께 사용될 수 있다. 장치의 위치 잡기는 프로세서 및 작동기 또는 사용자에게 제공되는 제어장치를 사용하는 매뉴얼을 사용하여 자동적으로 수행된다. 상기 방법(900)이 장치(600)와 관련해 설명되었다고 하더라도, 다른 안과 장치가 사용될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 초음파 또는 광 간섭 단층촬영 측정 장치가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 초음파 또는 광 간선 단층촬영 측정 장치는 수술 현미경 또는 수차계에 장착될 수 있으나 공간적 제약으로 인해 장착되는 측정 장비는 제한된다. 상기 장치는 사용되는 측정 장치의 타입에 따라 환자의 눈에 대해 다르게 배치된다.

904 블럭에서, 상기 장치(600)는 무수정체 눈의 후 수정체 낭 깊이와 같은 적어도 하나의 눈의 수술중 특징을 측정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 눈으로부터 천연 수정체를 제거하는 추가적인 단계는 눈을 무수정체 눈으로 변환시키기 전에 수행될 수 있다. 게다가, 천연 수정체가 제거된 후에 글로브(globe) 및 수정체 낭은 부풀려진다(예를 들어, 기본 식염수 또는 점 탄성재료와 함께). 일부 실시예에서, 안과 측정 시스템(예를 들어, 100, 200, 606)은 후 수정체 낭 깊이를 측정하는데 사용될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 레이저(예를 들어, 108, 110, 208, 210)로부터의 빛 은 각막 표면을 통해 눈으로 보내지며 레이저들로부터의 빛은 각막 표면에 의해 분산되고 또한 눈 내에서 수정체 낭에 의해 분산된다. 상기 분산된 빛은 수집될 수 있고 빛이 분산되었던 위치에 대응하게 점들이 형성되는 탐지기에 보내질 수 있다.프로세서는 탐지기에 형성된 점들의 위치에 적어도 부분적으로 기반한 무수정체 눈의 후 수정체 낭 깊이를 결정하기 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 후 수정체 낭 깊이는 초음파 기술 또는 광 간섭 단층촬영을 이용하여 측정될 수 있다. 눈의 다른 수술중 특징들은 후 수정체 낭 깊이에 추가적으로 또는 대신하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 전 무수정체 수정체 낭 깊이가 측정될 수 있다. 상기 길이는 예를 들어, 수정체 낭 자체의 내부보다는 수정체 낭의 앞(예를 들어, 홈 렌즈)에 위치되는 IOL의 수술 후 위치를 예측하기 위해 사용될 수 있다. 상기 거리는 또한 후 무수정체 수정체 낭 대신에 또는 함께 수정체 낭에서 IOL의 수술 후 위치를 예측하기 위해 사용될 수 있다. 눈의 다른 수술 중 특징들도 또한 측정될 수 있다.

906 블럭에서, 상기 장치(600)는 무수정체 눈의 광 파워를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 파면 수차계(610)는 여기 설명된 것처럼 무수정체 눈의 광 파워를 측정하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 무수정체 눈의 광 파워는 다른 방법들에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 무수정체 눈의 광 파워는 각막의 곡률 및 눈의 축 길이로부터 추정된다.

908 블럭에서, 예측된 수술 후 IOL의 위치는 측정된 적어도 하나의 눈의 수술 중 특징(예를 들어, 눈의 무수정체 수정체 낭 깊이)에 적어도 부분적으로 기반하여 계산될 수 있다. 일부 실시예에서, 예측된 수술 후 IOL의 위치는 추가적인 눈의 측정 없이 측정된 후 무수정체 수정체 낭 깊이에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, IOL의 ELP는 측정된 후 무수정체 수정체 낭 깊이로부터 상수를 제거함으로써 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 각막의 곡률, 눈의 축 길이 등과 같은 무수정체 눈의 측정된 광 파워 또는 다른 요소들은 수술 후 IOL 위치를 예측하기 위해 고려될 수 있다. 기술분야의 기술에 의해 이해될 때, 무수정체 수정체 낭 깊이와 수술 후 IOL 위치 사이의 상호관계는 무수정체 수정체 낭 깊이가 측정되었던 환자들의 실제 수술 후 IOL 위치를 측정하는 것, 충분한 샘플링, 통계학적 회귀 알고리즘 또는 무수정체 수정체 낭 깊이와 수술 후 IOL 위치 사이의 관계를 발생시키는 유사한 것이 사용되는 것에 의해 확립될 수 있다. 일부 실시예에서, 수정체 낭 내부의 수술 후 IOL의 위치는 예측될 수 있다. 다른 위치들(예를 들어, 홈 렌즈에 대해)에서 IOL의 위치 또한 예측될 수 있다.

910 블럭에서, 환자 눈에 이식될 IOL의 능력은 적어도 부분적으로 상기 예측된 수술 후 IOL 위치를 이용하여 계산될 수 있다. 무수정체 눈의 광 파워, 눈의 축 길이 등과 같은 다른 요소들이 고려될 수 있다. 수술 후 IOL 위치를 정확하게 예측하여, 적합한 IOL의 능력이 보다 정확하게 선택될 수 있고, 정시안 상태로 회복하는 환자의 눈에 보다 효과적일 수 있는 유연하고 우수한 수술 결과가 될 수 있다.

실시예들은 첨부된 도면들에 관련되어 기술되었다. 그러나, 상기 도면들은 스케일(scale)로 그려진 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 거리들, 각도들 등느 단지 보여주기 위한 것이며 실제 수치 및 보여진 장치의 레이아웃 사이의 정확한 관계를 나타낼 필요가 없다. 게다가, 선행하는 실시예들은 당업자들이 장치, 시스템 등을 만들고 이용할 수 있을 정도 수준으로 기술되었다. 다양한 변형이 가능하다. 구성품들, 요소들 및/또는 단계들은 변경되고, 추가되고, 제거되고 또는 재배열된다. 추가적으로, 처리단계들은 추가되고, 제거되고 또는 재정리된다. 어떤 실시예들이 명시적으로 기술될 때, 다른 실시예들은 이 공개에 기반한 기술분야의 일반적 기술의 실시예로서 나타난다.

상기 선행하는 공개는 설명의 편의를 위해 여러개의 구성요소들 또는 모듈들에 장치들 및 시스템들을 분할한다. 그러나 하나 또는 그 이상의 구성품들 또는 모듈들은 하나의 유닛으로서 작동하는 것으로 이해되어야 한다. 거꾸로 말하면, 하나의 구성품 또는 모듈은 하나 또는 그 이상의 하위 구성요소 또는 일부 모듈을 포함한다. 게다가, 구성부품들과 모듈들 사이의 통신(communication)은 하드웨어 구현(예를 들어, 네트워크 또는 인터널 버스를 통해), 소프트웨어 구현 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합과 같은 다양한 방식으로 일어난다. 상기 통신들은 다양한 신호, 프로토콜, 시스템 구조 및 예를 들어 라디오 신호 및 네트워크와 같은 표준들을 사용할 수 있다. 여기 공개된 모듈들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 전기 및 광학 요소들을 포함할 수 있다.

여기 기술된 시스템들 및 방법들의 일부 관점들은 예를 들어, 컴퓨터 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어, 하드웨어 및 펌웨어의 어떤 조합을 사용하여 유리하게 제공될 수 있다. 소프트웨어 모듈들은 여기 기술된 기능을 수행하기 위한 컴퓨터 실행 코드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 실행 코드는 하나 또는 그 이상의 일반 목적 컴퓨터들에 의해 실행된다. 그러나 숙련된 기술자는 이 공개에 비추어, 일반 목적 컴퓨터에서 실행되는 소프트웨어를 사용하여 적용되는 어떤 모듈이 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어의 다른 조합을 사용하여 적용될 수 있다고 이해할 것이다. 예를 들어, 그러한 모듈은 하드웨어에서 집적회로들의 조합을 이용하여 완전하게 적용될 수 있다. 그렇지않으면 또는 추가적으로, 그러한 모듈은 일반 목적 컴퓨터에 의한 것이 아니라 여기 기술된 특별한 기능들을 수행하기 위해 디자인된 전문화된 컴퓨터들을 이용하여 완전하게 또는 부분적으로 적용될 수 있다.

숙련된 기술자는 이 공개에 비추어, 여러 개의 분포된 컴퓨팅 장치들이 여기에 보여진 컴퓨팅 장치를 대체할 수 있다고 이해할 것이다. 그러한 분포된 실시예에서, 일부 기능은 각 분산된 컴퓨팅 장치에서 수행되는 하나의 컴퓨팅 장치의 기능(예를 들어, 네트워크에 걸쳐)을 통해 배포된다.

어떤 실시예가 명시적으로 기술될 때, 다른 실시예들은 상기 공개를 기반으로 기술분야의 일반적 기술의 실시예로서 나타날 것이다. 따라서, 발명의 범위는 청구항을 참조 및 단순하지 않게 명시적으로 기술된 실시예들에 의해 정의되는 것으로 의도된다.

Claims

장치의 광축에 대해 제 1 비-제로 각에서 제 1 빛줄기를 환자의 눈으로 보내기 위해 구성되고, 상기 제 1 빛줄기가 눈 내에서 목표 영역에 전파하고, 제 1 빛줄기의 일부가 목표 영역에 의해 분산되는 제 1 레이저;
목표 영역에 의해 분산된 빛을 수신하기 위해 배치되고, 장치에서 광축을 정의하는 이미징 광학;
이미징 광학이 목표 영역으로부터 분산된 빛을 감광성 요소로 보내는 감광성 요소; 및
감광성 요소에 의해 수신된 빛의 적어도 일부에 기반해 눈의 각막 및 눈 내의 목표영역 사이의 거리를 결정하기 위해 구성되는 프로세서;를 포함하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 상기 프로세서는 눈의 각막 표면 및 눈 내의 목표 영역 사이의 거리를 계산하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 상기 프로세서는 장치의 광축이 교차하는 각막에서의 위치 및 눈 내의 목표 영역 사이의 거리를 계산하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 상기 목표 영역은 눈의 수정체 낭의 후벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 4항에 있어서, 상기 목표 영역은 무수정체 눈의 수정체 낭의 후벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 상기 목표 영역은 무수정체 눈의 수정체 낭의 전면을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 상기 장치의 광축은 눈의 시각적 축과 실질적으로 동일한 위치에서 눈의 각막 표면을 가로지르는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 7항에 있어서, 장치의 광축은 눈의 시각적 축에 대해 실질적으로 동일직선상에 있는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서,
장치의 광축에 대해 제 2 비-제로 각에서 눈으로 제 2 빛줄기를 보내기 위해 맞춰지고, 상기 제 2 빛줄기가 눈 내에서 목표 영역으로 전파하고, 상기 제 2 빛줄기의 일부가 목표 영역에 의해 분산되는 제 2 레이저;
상기 목표 영역에 의해 분산된 제 1 빛줄기의 일부분은 감광성 요소에 제 1 목표점을 형성하고 상기 목표 영역에 의해 분산된 제 2 빛줄기의 일부분은 감광성 요소에 제 2 목표점을 형성하는 점; 및
상기 프로세서는 제 1 및 제 2 목표 영역들의 위치의 적어도 일부에 기반한 눈의 각막 및 눈 내의 목표 영역 사이의 거리를 계산하기 위해 구성되는 점;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 9항에 있어서, 상기 프로세서는 적어도 제 1 및 제 2 목표 영역들 사이의 거리에 기반한 눈의 각막 및 눈 내의 목표 영역 사이의 거리를 계산하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 레이저들은 제 1 및 제 2 빛줄기들이 모두 눈의 각막 표면에 위치에서 실질적으로 눈으로 들어갈 수 있게 맞춰지고, 제 1 및 제 2 빛줄기들의 일부가 각막 표면에서 분산되고 감광성 요소에 의해 수신되며, 각막 표면에 의해 분산된 제 1 빛줄기의 일부는 감광성 요소에 제 1 중심점을 형성하고 각막 표면에 의해 분산된 제 2 빛줄기의 일부는 감광성 요소에 제 2 중심점을 형성하며, 제 1 및 제 2 중심점들은 상기 장치가 미리 결정된 위치에 배치될 때 실질적으로 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 9항에 있어서, 제 1 및 제 2 레이저들은 상기 장치의 광축의 반대편에 배치되는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 12항에 있어서, 제 1 및 제 2 레이저들은 상기 장치의 광축으로부터 실질적으로 등거리 간격이 되는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 13항에 있어서, 제 1 및 제 2 비-제로 각들은 실질적으로 동일한 값을 가지며 상기 장치의 광축으로부터 실질적으로 반대 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 제 1 레이저는 눈의 각막을 통해 제 1 빛줄기가 눈으로 들어갈 수 있도록 맞춰지고, 제 1 빛줄기의 일부는 각막 표면에서 분산되며, 이미징 광학에 의해 수신되고, 각막 표면에서 분산된 제 1 빛줄기의 일부는 감광성 요소에 참조점을 형성하고, 목표 영역에 의해 분산된 제 1 빛줄기의 일부는 감광성 요소에 목표점을 형성하고, 상기 프로세서는 참조점에 대응하는 목표점의 위치의 적어도 일부에 기반해 눈의 각막 및 눈 내의 목표 영역 사이의 거리를 계산하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 눈에 대응하는 미리 결정된 위치에 장치를 배치하기 위한 정렬 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 16항에 있어서, 제 1 빛줄기가 눈의 각막 표면의 중심에서 눈으로 들어가는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 상기 비-제로 각은 약 10도에서 약 20도 사이인 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 수술 현미경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 1항에 있어서, 파면 수차계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
제 20항에 있어서, 상기 파면 수차계는 탈봇-모아 간섭계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과 장치.
눈의 수술중 특징의 측정, 상기 수술중 특징은 눈의 선택된 제 1 및 제 2 일부 사이의 거리를 포함하는 점; 및
측정된 수술중 특징의 적어도 일부에 기반해 안구내 렌즈의 광출력을 결정하는 것을 포함하는 눈에 이식되는 안구내 렌즈의 광출력을 결정하는 방법.
제 22항에 있어서, 상기 눈은 무수정체인 것을 특징으로 하는 방법.
제 23항에 있어서, 상기 수술중 특징은 눈의 각막으로부터 무수정체 눈의 수정체 낭의 후벽까지의 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24항에 있어서, 각막으로부터 수정체 낭의 후벽까지의 측정된 거리의 적어도 일부에 기반한 안구내 렌즈의 예측된 수술 후 렌즈 위치의 결정; 및
예측된 수술 후 렌즈 위치의 적어도 일부에 기반한 안구내 렌즈의 광출력 계산을 포함하는 안구내 렌즈의 광출력을 결정하는 방법.
제 22항에 있어서,
무수정체 눈의 굴절력 측정;및
무수정체 눈의 굴절력에 적어도 일부에 기반한 안구내 렌즈의 광출력을 결정하는 것을 더 포함하는 방법.
장치의 광축은 눈의 각막을 가로지르며, 환자 눈 위의 미리 결정된 위치에 안과 장치의 위치잡기;
하나 또는 그 이상의 레이저들로부터의 빛 줄기가 눈 내부의 목표영역에 의해 분산되도록 빛을 장치의 광축 근처에 위치한 하나 또는 그 이상의 레이저들로부터 눈으로 보내기;
목표영역에 의해 분산된 빛줄기를 광축을 정의하는 이미징 광학을 사용하는 감광성 요소에 보내기;
하나 또는 그 이상의 목표점들은 목표 영역에 의해 분산된 각각 하나 또는 그 이상의 레이저들에 대응하며, 감광성 요소에 하나 또는 그 이상의 목표점들을 형성하기;
하나 또는 그 이상의 목표점들의 위치에 적어도 부분적으로 기반한 눈의 각막 및 목표 영역 사이의 거리를 계산하기;를 포함하는 안과 장치를 사용하는 방법.
제 27항에 있어서, 상기 장치의 광축이 눈의 시각적 축과 실질적으로 동일직선상에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레이저들로부터의 빛이 각막 표면의 동일한 위치에 눈으로 들어가는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레이저들로부터의 빛이 장치의 광축에 대해 비-제로 각에 눈으로 들어가는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레이저들로부터의 빛이 눈의 시각적 축에 대해 비-제로 각에 눈으로 들어가는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27항에 있어서, 상기 눈은 무수정체 눈인 것을 특징으로 하는 방법.
제 27항에 있어서, 상기 목표영역은 눈의 수정체 낭의 후벽인 것을 특징으로 하는 방법.