(62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US99/23209 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO00/19918 PCT Gazette nr 15/00 (13) B1 (51) Int.Cl. G02C 7/04 ( ) A61F 9/01 ( ) A61F 9/013 ( ) A61B 3/103 ( ) A61B 3/107 ( ) G06T 17/20 ( ) (54) Sposób wytwarzania modelu powierzchni rogówki, wykorzystywany do wytwarzania soczewek kontaktowych (30) Pierwszeństwo: ,US,60/102,813 (73) Uprawniony z patentu: SCIENTIFIC OPTICS, INC.,New York,US (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 06/02 (72) Twórca(y) wynalazku: David M. Lieberman,New York,US Jonathon Grierson,Atwater,US (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/08 (74) Pełnomocnik: Sierpińska Urszula, PATPOL Sp. z o. o. PL B1 (57) Sposób wytwarzania modelu powierzchni rogówki, wykorzystywany do wytwarzania soczewek kontaktowych, w którym analizowanie rogówki oka przeprowadza się za pomocą układu komputerowego wykorzystującego komputerowy program modelowania przestrzennego, który wyznacza model powierzchniowy, reprezentujący powierzchnię rogówki, z wykorzystaniem próbkowych punktów na rogówce, dla których są znane współrzędne w stosunku do płaszczyzny odniesienia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wyznacza się brzeg (26) obszaru roboczego modelu rogówki poprzez przecięcie pomiędzy modelem powierzchniowym a cylindrem (106) o wstępnie wyznaczonej średnicy, którego oś jest prostopadła do płaszczyzny odniesienia i przechodzi przez punkt (H) na modelu powierzchniowym, zwany PUNKTEM WYSOKIM, który stanowi punkt na powierzchni rogówki najbardziej odległy od płaszczyzny odniesienia, następnie wyznacza się LOKALNĄ OŚ Z jako linię prostopadłą do pochylonej płaszczyzny przechodzącej przez PUNKT WYSOKI H, która zawiera brzeg (26) obszaru roboczego modelu rogówki, po czym wyznacza się liczne krzywe charakterystyczne, z których każda jest wyznaczona przez przecięcie z modelem powierzchniowym płaszczyzny zawierającej LOKALNĄ OŚ Z, przy czym ta płaszczyzna znajduje się w innych położeniach obrotowych wokół LOKALNEJ OSI Z dla przynajmniej dwóch krzywych...

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania modelu powierzchni rogówki, wykorzystywany do wytwarzania soczewek kontaktowych. Najpowszechniejsze defekty wzroku ludzkiego są spowodowane przez niezdolność oka do właściwego ogniskowania. Przykładowo, oko krótkowzroczne ogniskuje obraz przed siatkówką zamiast na siatkówce, oko dalekowzroczne ogniskuje obraz za siatkówką, zaś oko astygmatyczne przesuwa względem siebie wzdłuż osi optycznej płaszczyzny ogniskowe dla przekrojów głównych, przez co oko odbiera część obszaru obrazu jako niewyraźny. Okuliści modelują rogówkę jako część elipsoidy wyznaczonej przez prostopadłe do siebie osie główne większą i mniejszą. Bieżące procedury chirurgiczne korygujące ostrość widzenia są zwykle skierowane na zmniejszanie lub zwiększanie krzywizny powierzchni rogówki, nadając jej kształt zbliżony do sferycznego. W związku z nowoczesnymi zabiegami takimi jak chirurgiczne usuwanie rogówki i w innych zastosowaniach klinicznych, stosowane są kamery o dużej rozdzielczości dla uzyskania cyfrowego układu nieciągłych danych punktowych na powierzchni rogówkowej. Jednym z takich układów wyposażonych w kamerę przydatną do wyznaczania mapy rogówki jest układ topografii rogówkowej PAR (PAR CTS) dostępny z PAR Vision Systems. Stosowane tu określenie usuwanie rogówki obejmuje głównie usuwanie jej zewnętrznej, wierzchniej warstwy. Układ PAR CTS odwzorowuje mapę topologii powierzchni rogówki w dwuwymiarowej przestrzeni kartezjańskiej, to jest wzdłuż współrzędnych x i y, i lokuje linię widzenia, która jest następnie wykorzystywana przez lekarza dla planowania zabiegu chirurgicznego. Linia widzenia stanowi odcinek linii prostej z punktu odniesienia do środka źrenicy. Jak opisano szczegółowo przez Mandell'a w artykule Locating the Corneal Sighting Center from Videokeratography, J. Refractive Surgery, tom 11, strony (lipiec/sierpnień 1995), promień światła kierowany w stronę punktu na źrenicy z punktu odniesienia jest załamywany przez rogówkę i ciecz wodnistą, i przechodzi przez odpowiadający punkt na źrenicy dla ewentualnego dotarcia do siatkówki. Punkt na rogówce, w którym linia widzenia przecina powierzchnię rogówkową, stanowi wierzchołek rogówki. Jest to główny punkt odniesienia dla chirurgii refrakcyjnej, ponieważ zwykle reprezentuje on środek obszaru przeznaczonego do usunięcia podczas chirurgicznego usuwania rogówki. Linia widzenia była zaprogramowana konwencjonalnie w układzie sterowania laserem dla nadzorowania chirurgii wycinania rogówki. Jednakże niektórzy chirurdzy preferują zastosowanie osi źrenicy jako linii odniesienia. Doświadczeni lekarze stosują rozmaite techniki lokowania wierzchołka rogówki. Według jednej techniki, do obliczania położenia wierzchołka rogówki w stosunku do osi źrenicy (optycznej) stosuje się tzw. kąt lambda, to znaczy kąt pomiędzy osią źrenicy a linią widzenia poprowadzoną przez środek otworu źrenicy. W obecnych procedurach usuwania rogówki, usunięciu ulega część powierzchni rogówki. Wykorzystuje się zgromadzone dane dotyczące wypiętrzenia dla kierowania urządzeniem usuwającym takim jak laser tak, aby selektywnie usuwać powierzchnię rogówkową dla dokładniejszego przybliżenia kulistej powierzchni o odpowiednim promieniu dookoła linii widzenia w obrębie strefy usuwania. Wykorzystanie linii widzenia jako linii odniesienia dla zabiegów może redukować krótkowzroczność lub w inny sposób korygować dysfunkcję przed zabiegiem. Jednakże w wyniku tych zabiegów można otrzymać bardziej nieregularnie ukształtowaną rogówkę, co może powodować lub zwiększać astygmatyzm w leczonym oku. Może to skomplikować wszystkie następne potrzebne korekcje widzenia. Ponadto, jakiekolwiek wytworzone znaczące nieregularności powierzchniowe mogą spowodować rozbudowywanie blizny lub miejscowe gromadzenie osadów łzowych, co może ujemnie oddziaływać na zdolność widzenia. Podstawowym założeniem przy wykorzystaniu linii widzenia lub osi źrenicy jako osi odniesienia dla zabiegów chirurgicznych jest założenie, że rogówka jest symetryczna dookoła osi źrenicy oka. Jednakże rogówka stanowi powierzchnię asymetrycznie sferyczną. Określenie sferyczna oznacza, że promień krzywizny wzdłuż jakiegokolwiek rogówkowego południka nie jest stały ( południk może być uważany za krzywą utworzoną przez przecięcie powierzchni rogówkowej i płaszczyzny zawierającej oś źrenicy oka). Krzywizna rogówkowa ulega stopniowemu spłaszczeniu od środka geometrycznego do obwodu. Określenie asymetryczny oznacza, że południki rogówkowe nie wykazują symetrii dookoła ich środków. Stopień w jakim rogówka jest asferyczna i/lub asymetryczna różni się pomiędzy pacjentami i dla każdego oka u tej samej osoby.

3 PL B1 3 Pomiary kliniczne wykonane za pomocą aparatury PAR CTS, zanalizowane według sposobu przedstawionego w opisie patentowym USA nr 5,807,381 ujawniają, że powierzchnia rogówki wykazuje przechylenie, zwykle przednie i tylne w stosunku do powierzchni oka. To przechylenie może wynosić nawet 6, zaś średnio jest pomiędzy 1 i 3. Jednakże zabieg usuwania rogówki, który jako oś odniesienia wykorzystuje linię widzenia lub oś źrenicy, powoduje nadmierne usunięcie jednych części rogówki i niedostateczne usunięcie innych części rogówki. Jednocześnie, zabieg taki zmienia relację geometryczną pomiędzy rogówką a resztą oka. Tym samym, jakikolwiek zabieg usuwania rogówki nie uwzględniający jej pochyłości nie może prowadzić do uzyskania pożądanego jej kształtowania i z tego względu jego efekt jest nieprzewidywalny. Analiza pomiarów klinicznych sposobem według opisu patentowego USA Nr 5,807,381 ujawnia również, że dla usuwania rogówki punkt na powierzchni rogówki, najbardziej odległy od płaszczyzny odniesienia układu PAR CTS (nazywany poniżej jako PUNKT WYSOKI) jest daleko bardziej skutecznym punktem odniesienia niż środek rogówki. W szczególności, jak zademonstrowano w tym opisie patentowym, usuwanie laserowe dookoła osi przechodzącej przez PUNKT WYSOKI powoduje otrzymywanie znacznie bardziej regularnie ukształtowanej rogówki i usuwanie znacznie mniejszej ilości materiału rogówkowego niż ta sama operacja dokonywana dookoła osi bliskiej środka oka, takiej jak oś źrenicy. Jakkolwiek uwzględnienie przechylenia rogówkowego i wykorzystywanie PUNKTU WYSOKIEGO prowadzi do lepszych i bardziej trwałych rezultatów w przypadku chirurgicznego usuwania rogówki, to jednak ciągle występuje nadmiernie wysoki stopień nieprzewidywalności efektu kształtowania rogówki. Przykładowo, bieżące analizy pomiarów klinicznych ujawniły, że pooperacyjna rogówka zaczyna zmieniać swój kształt krótko po zabiegu usuwania rogówki. Tak więc, rogówka pooperacyjna o prawie idealnym kształcie w trakcie upływu czasu będzie powracała do kształtu asferycznego i asymetrycznego. Zaproponowano zastosowanie żelu kolagenowego jako nośnika do ułatwienia wygładzenia pofałdowań rogówkowych (patrz: Ophthalmology Times, Slick Start, Clear Finisz, 1995, str. 1 i 24 (19-25 czerwiec, 1995) i Review of Ophthalmology, News and Trends: Researchers Unveil New Ablatable Mask, str (czerwiec 1995). Kolagen typu 1 jest formowany pomiędzy soczewką kontaktową a przednią powierzchnią rogówki dla utworzenia maski żelowej. Chirurg może uregulować zakrzywienie pooperacyjnej rogówki przez wybranie według potrzeby soczewek bardziej płaskich lub bardziej wypukłych. Maska żelowa nie ulega przesuwaniu pod wpływem oddziaływania wiązki laserowej. Z tego względu, zamiast selektywnego usuwania wstępnie określonych miejsc rogówki, pokryta maską rogówka może być usunięta na jednolitą głębokość, tym samym dostosowywując zarys powierzchniowy rogówki do soczewki. Otrzymuje się gładką rogówkę pooperacyjną i korekcję refrakcji. Jednakże tego rodzaju zabieg usuwania rogówki jest dokonywany wzdłuż osi optycznej rogówki lub wzdłuż osi źrenicy i nie uwzględnia przechylenia rogówki, przez co zoperowane oko może wykazywać kształt nieregularny lub może być usunięta większa niż potrzebna ilość materiału rogówkowego. Celem wynalazku jest opracowanie sposobu modelowania powierzchni rogówki, który pozwoli na uniknięcie jednego lub większej liczby powyższych problemów, a mianowicie pozwoli na otrzymywanie przewidywalnych rezultatów chirurgicznego usuwania rogówki i który pozwoli na uzyskanie korekcji zdolności widzenia w odniesieniu do szczególnej topologii oka pacjenta. Sposób wytwarzania modelu powierzchni rogówki, wykorzystywany do wytwarzania soczewek kontaktowych, w którym analizowanie rogówki oka przeprowadza się za pomocą układu komputerowego wykorzystującego komputerowy program modelowania przestrzennego, który wyznacza model powierzchniowy, reprezentujący powierzchnię rogówki, z wykorzystaniem próbkowych punktów na rogówce, dla których są znane współrzędne w stosunku do płaszczyzny odniesienia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wyznacza się brzeg obszaru roboczego modelu rogówki poprzez przecięcie pomiędzy modelem powierzchniowym a cylindrem o wstępnie wyznaczonej średnicy, którego oś jest prostopadła do płaszczyzny odniesienia i przechodzi przez punkt na modelu powierzchniowym, zwany PUNKTEM WYSOKIM, który stanowi punkt na powierzchni rogówki najbardziej odległy od płaszczyzny odniesienia, następnie wyznacza się LOKALNĄ OŚ jako linię prostopadłą do pochylonej płaszczyzny przechodzącej przez PUNKT WYSOKI, która zawiera brzeg obszaru roboczego modelu rogówki, po czym wyznacza się liczne krzywe charakterystyczne z których każda jest wyznaczona przez przecięcie z modelem powierzchniowym płaszczyzny zawierającej LOKALNĄ OŚ, przy czym ta płaszczyzna znajduje się w innych położeniach obrotowych wokół LOKALNEJ OSI dla przynajmniej dwóch krzywych charakterystycznych, a następnie modyfikuje się kształt tych przynajmniej dwóch krzywych charakterystycznych tak, że odpowiadający promień krzywizny ulega zmianie zgodnie

4 4 PL B1 z wymaganą korekcją zdolności skupiającej oka przy przynajmniej dwóch krzywych charakterystycznych, określoną uprzednio z badania refrakcji oka, i wyznacza się skorygowany model powierzchniowy rogówki, w którym część powierzchni ograniczona przez brzeg obszaru roboczego jest dopasowana do przynajmniej dwóch zmodyfikowanych krzywych charakterystycznych i zmienia się równomiernie pomiędzy nimi. Modyfikowanie kształtu obejmuje podstawianie dla jednej z tych przynajmniej dwóch krzywych charakterystycznych łuku kolistego, który ma promień równy średniemu promieniowi krzywizny jednej krzywej charakterystycznej. Wyznaczanie skorygowanego modelu powierzchniowego rogówki obejmuje wytwarzanie powierzchni wytyczanej krzywą pomiędzy parą przynajmniej dwóch zmodyfikowanych krzywych charakterystycznych z wykorzystaniem jako wytycznej części brzegu leżącego pomiędzy nimi obszaru roboczego. Korzystnie wykorzystuje się dwie krzywe charakterystyczne, których usytuowanie względem LOKALNEJ OSI odpowiada usytuowaniu dwóch osi danych uzyskanych w konwencjonalnym badaniu refrakcji oka, przy czym etap modyfikowania przeprowadza się tak, aby ulegała zmianie według żądania krzywizna każdej krzywej charakterystycznej poprzez korekcję zdolności skupiającej, wskazaną przez konwencjonalne badanie refrakcji oka dla odpowiadającej osi, względnie wykorzystuje się cztery krzywe charakterystyczne, wszystkie rozciągające się pomiędzy PUNKTEM WYSOKIM a brzegiem obszaru roboczego, przy czym wybrane dwie z tych krzywych odpowiadają części modelu powierzchniowego mającej największą krzywiznę i odpowiednio, części modelu mającej najmniejszą krzywiznę, zaś każda z dwóch pozostałych krzywych charakterystycznych stanowi kontynuację jednej z wybranych krzywych, przechodzącą poprzez PUNKT WYSOKI do brzegu obszaru roboczego. Korzystnie wykorzystuje się liczne krzywe charakterystyczne, wszystkie przechodzące pomiędzy PUNKTEM WYSOKIM a brzegiem obszaru roboczego, przy czym etap modyfikowania obejmuje nadawanie każdej krzywej charakterystycznej odpowiedniej wartości wielkości korekcji zdolności skupiającej, wskazanej przez badanie refrakcji oka. Po wyznaczeniu skorygowanego modelu powierzchniowego rogówki korzystnie wyświetla się model powierzchniowy rogówki lub skorygowany model powierzchniowy rogówki na urządzeniu wyświetlającym, zawartym w układzie komputerowym, dla umożliwienia wzrokowej analizy, i/lub przekształca się informację reprezentującą ten skorygowany model powierzchniowy rogówki w sygnał sterujący, który podaje się na sterujące wejście lasera stosowanego do usuwania rogówki, i/lub wytwarza się sygnał sterujący obejmujący skorygowany model powierzchniowy rogówki, który podaje się na sterujące wejście lasera stosowanego do usuwania rogówki, dla dopasowania jej do tego skorygowanego modelu powierzchniowego. Chirurgiczne usuwanie rogówki dawało dotychczas nieprzewidywalne efekty ze względu na występowanie stanów zapalnych. Konwencjonalnie skupiano się na kształcie rogówki, spodziewając się, że gładka kulista rogówka będzie optymalizowała zdolność widzenia. Jednakże oko ludzkie stanowi układ złożony, który zawiera liczne komponenty optyczne poza przednią powierzchnią rogówki (na przykład tylko powierzchnia rogówki, soczewka i ciecz wodnista), które wszystkie mają wpływ na widzenie. Ponadto, nie można ignorować środowiska mechanicznego oka. Przykładowo, bieżące analizy pomiarów klinicznych pokazują, że powieki oczne wywierają znaczne ciśnienie na rogówkę, powodując jej spłaszczenie w pobliżu jej górnego obrzeża i tworzenie obniżenia w pobliżu jej dolnego obrzeża. Uważa się, że środowisko mechaniczne oka zależy w dużej części od jego kształtu. Wyjaśnia to również, dlaczego doskonale kulista rogówka pooperacyjna po upływie czasu powróci do asferycznego kształtu asymetrycznego. Operacje usuwania rogówki oka przeprowadzane z wykorzystaniem sposobu według wynalazku nie zakłócają naturalnego kształtu rogówki lub jej ukierunkowania względem pozostałej części oka, ale odpowiednio zmieniają krzywiznę jej powierzchni dla uzyskania żądanej korekcji widzenia. Poniżej opisano trzy zalecane rozwiązania sposobu według wynalazku, które modelują rogówkę z rozmaitymi stopniami dokładności. Po uzyskaniu modelu rogówki, krzywizna powierzchni zostaje zmodyfikowana dla uzyskania żądanego stopnia korekcji refrakcji, określonego poprzez badanie zdolności widzenia oka pacjenta. Następnie zmodyfikowany model rogówki jest wykorzystywany do kontrolowania usuwania materiału z powierzchni rogówki podczas operacji usuwania rogówki. W pierwszym rozwiązaniu, rogówka jest modelowana jako elipsoida obrotowa mająca większą i mniejszą oś główną, które są prostopadłe do siebie. Są to osie, które zostały uznane przy konwencjonalnych badaniach oczu jako właściwe do korekcji refrakcji. Na modelu rogówki opracowanym według opisu patentowego USA nr 5,807,381, są wyznaczone płaszczyzny prostopadłe, które zawierają

5 PL B1 5 LOKALNĄ OŚ Z i są obrócone dookoła tej osi o kąt określony poprzez badanie refrakcji oka. Wzajemne przecięcie każdej z tych płaszczyzn z modelem powierzchniowym wytwarza krzywą w kształcie łuku. Każda z tych krzywych jest następnie przybliżana przez łuk kolisty, który przybliża aktualny promień zakrzywienia oka pacjenta przy każdej osi. Następnie jest określany łuk zmodyfikowany, który dostarcza żądaną korekcję zdolności skupiającej przy każdej osi. W końcowym etapie wytwarzany jest model rogówki pooperacyjnej przez dokonywanie równomiernej interpolacji od jednego z łuków do drugiego. W takim modelu powierzchnia rogówkowa jest reprezentowana jako powierzchnia elipsoidy, która ma skorygowane promienie krzywizny przy dwóch osiach prostopadłych, właściwych do korekcji przy konwencjonalnych badaniach oczu. W drugim rozwiązaniu, rogówka jest modelowana w taki sposób, aby zachować jej asymetrię. W tym celu, na modelu powierzchniowym rogówki wykonuje się dużą liczbę obwodowo rozstawionych południków. Odległość wzdłuż każdego południka jest mierzona z PUNKTU WYSOKIEGO do obwodu obszaru roboczego rogówki, zaś krzywe o największym i najmniejszym średnim promieniu krzywizny są przybliżone przez łuk kolisty. Następnie dopełniające krzywe odpowiadające dwóm krzywym początkowym (to jest krzywym odchodzącym od PUNKTU WYSOKIEGO średnicowo przeciwlegle do odpowiadającej krzywej) są również przybliżone przez łuki koliste, po czym reguluje się krzywiznę każdego z tych czterech łuków kolistych dla uzyskania pożądanego stopnia korekcji zdolności widzenia przy każdym łuku. Następnie jest wytwarzany model rogówki pooperacyjnej poprzez kątową interpolację pomiędzy parami czterech takich łuków i uzyskiwanie wygładzenia rozbieżności pomiędzy dwiema powierzchniami częściowymi przy każdym z czterech początkowych łuków kolistych. Trzecie rozwiązanie sposobu według wynalazku zmierza najbliżej do zachowania początkowego kształtu rogówki. Początkowo na modelu powierzchniowym wytwarza się dużą liczbę rozstawionych kątowo południków, przykładowo 72. Krzywe wyznaczające południki, które odchodzą od PUNKTU WYSOKIEGO do brzegu obszaru roboczego rogówki, są przybliżone przez łuk kolisty. Każdy z tych łuków jest następnie skorygowany pod względem zakrzywienia dla uzyskania pożądanej korekcji zdolności skupiającej przy odpowiednim łuku. Następnie jest przybliżona pooperacyjna powierzchnia rogówkowa przez wytworzenie najlepiej dopasowanej powierzchni, odpowiadającej wszystkim skorygowanym łukom. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ilustrujący sposób laserowego usuwania rogówki, fig. 2 - schemat ilustrujący widok z góry sieci punktów uzyskanych z układu wychwytywania obrazu rogówkowego, fig. 3 - schematyczny widok z góry podobny do fig. 2, przedstawiający liczne rzędy wyznaczone przez liczne punkty danych i sposób w jaki są one połączone poprzez punkty danych w siatce punktów, fig. 4 - perspektywiczny widok powierzchni dopasowanej do rogówki, ilustrujący sposób w jaki są konstruowane krzywe charakterystyczne, fig. 5 - widok z góry w płaszczyźnie pochylonej, ilustrujący w jaki sposób powierzchnia dopasowana do rogówki jest modyfikowana dla uzyskania korekcji widzenia według pierwszego rozwiązania sposobu według wynalazku, fig. 6 - widok z góry w płaszczyźnie pochylonej, ilustrujący w jaki sposób powierzchnia dopasowana do rogówki jest modyfikowana dla uzyskania korekcji widzenia według drugiego rozwiązania sposobu według wynalazku, fig. 7 - blokowy schemat funkcjonalny, ilustrujący w jaki sposób przeprowadza się kształtowanie rogówki przy zastosowaniu formowalnej maski i jednolitego usuwania rogówki, a fig. 8 - przekrojowy widok z boku przedstawiający zastosowanie soczewki kontaktowej dla utworzenia formowalnej maski podczas przeprowadzania jednolitego usuwania rogówki. Na fig. 1 przedstawiono schemat blokowy laserowego usuwania rogówki z wykorzystaniem sposobu według wynalazku. Sposób ten wykorzystuje układ wychwytywania obrazu rogówkowego 610, program analizy wypiętrzenia 620, wspomagany komputerowo układ projektowania 630, procesor sterujący 640 i układ kształtowania rogówki 650. Układ wychwytywania obrazu rogówkowego 610 w połączeniu z programem analizy wypiętrzenia 620 wytwarza trójwymiarową mapę topograficzną rogówki pacjenta. Wspomagany komputerowo układ projektowania 630 jest stosowany jako pomoc w edycji lub modyfikowaniu topograficznych danych dotyczących rogówki, dla wytworzenia modelu powierzchniowego, zaś dane dotyczące modelu są przesyłane do układu kształtowania rogówki 650 poprzez procesor sterujący 640. Procesor sterujący 640 wykorzystuje dane topograficzne opisujące powierzchnię rogówki przeznaczonej do ukształtowania ze wspomaganego komputerowo układu projektowania 630 dla wytworzenia sekwencji rozkazów/sygnałów kontrolnych wymaganych przez układ kształtowania rogówki 650. Układ kształtowania rogówki 650 akceptuje z procesora sterującego 640 sekwencje rozkazów, które opisują trójwymiarowe ruchy układu kształtowania rogówki (może być

6 6 PL B1 zastosowany jakikolwiek układ współrzędnych, np. współrzędne kartezjańskie, biegunowe lub sferyczne) dla ukształtowania rogówki. Układ przechwytywania obrazu rogówkowego 610 i program analizy wypiętrzenia 620 stanowią korzystnie komponenty układu topografii rogówkowej PAR ( Układ PAR ), dostępnego z PAR Vision Systems. Program analizy wypiętrzenia 620 jest sterowany przez procesor, na przykład PC kompatybilny z IBM. Program analizy wypiętrzenia 620 wytwarza sygnał współrzędnej Z reprezentującej odległość od płaszczyzny odniesienia wewnątrz oka dla każdego z licznych punktów próbkujących na powierzchni rogówki, mierzonych przez układ wychwytywania obrazu rogówkowego 610. Każdy punkt jest określony poprzez jego współrzędne X-Y jako naniesiony na płaszczyznę odniesienia, zaś jego współrzędna Z jest określona na podstawie jasności tego punktu. Jednym ze sposobów obliczenia wypiętrzenia każdego punktu, to jest współrzędnej Z, jest porównanie wartości X-Y i jasności, mierząc od rogówki pacjenta 14 ze współrzędnymi i jasnością powierzchni odniesienia o znanym wypiętrzeniu, np. kuli 12 o znanym promieniu. Wartości odniesienia mogą być zgromadzone wstępnie. Wyjściowy sygnał ostateczny programu analizy wypiętrzenia 620 stanowią współrzędne X-Y-Z dla rozlicznych punktów próbkujących, znanych jako siatka punktów na powierzchni rogówki 14. Można tu zastosować dowolny sposób, który pozwala na otrzymanie współrzędnych X-Y-Z dotyczących danych rogówki związanych zarówno z usytuowaniem jak i informacją dotyczącą wypiętrzenia dla punktów na powierzchni rogówkowej z pożądaną dokładnością. W rozwiązaniu zalecanym, rozstawia się względem siebie około 1500 punktów według wzoru siatkowego, patrząc w płaszczyźnie X-Y, tak że wysunięcie punktów w płaszczyźnie X-Y wynosi około 200 μm. Sygnał wyjścia danych X-Y-Z z programu analizy wypiętrzenia 620 może być sformatowany w dowolną liczbę dobrze znanych formatów specyficznych dla maszyny. Korzystnie, dane te są sformatowane w standardowym formacie akt wymiany danych. Zbiór DXF stanowi zbiór danych ACSII, który może być odczytany przez większość wspomaganych komputerowo układów projektowych. Na fig. 2 i 3 pokazano siatkę punktów 100, która pojawia się po obserwowaniu płaszczyzny odniesienia wzdłuż osi Z (to jest jako wysuniętą w płaszczyznę X-Y). Każdy punkt odpowiada szczególnemu położeniu na rogówce pacjenta. Dane te są zwykle wytwarzane z ograniczonego obszaru około 10 mm x 10 mm rogówki, zwanego obszarem roboczym. Tak więc, może występować nawet 50 rzędów punktów danych. Powierzchnia 108 (patrz fig. 4), która modeluje lub dopasowywuje się do topografii powierzchni rogówki pacjenta, jest wytwarzana przez wspomagany komputerowo układ projektowania 630 z punktów danych wytwarzanych przez program analizy wypiętrzenia 620. W rozwiązaniu zalecanym, wspomagany komputerowo układ projektowania 630 stanowi program Anvil 5000, dostępny z Manufacturing Consulting Services, Scottsdale, Arizona. Powierzchnia 108 dopasowana do rogówki jest korzystnie wytwarzana najpierw przez tworzenie licznych rzędów 102, każdy wyznaczony przez liczne punkty danych siatki punktów 100. Wytworzenie rzędu, który przecina liczne punkty danych (to jest punktów węzłowych), może być realizowane przez program Anvil 5000 TM, gdy tylko zostaną wprowadzone dane wejściowe. Dla większej ilości informacji dotyczącej wytwarzania modelu powierzchniowego należy wykorzystać wskazówki w opisie patentowym USA nr 5,807,381. W rozwiązaniu zalecanym jest stosowana znana jednorodna niewymierna funkcja B-sklejana dla wytworzenia licznych rzędów, jednakże mogą one też być wytwarzane poprzez inne dobrze znane funkcje matematyczne, takie jak funkcja sklejana sześcienna lub jednorodna wymierna funkcja B-sklejana. Jak przedstawiono na fig. 3, w rozwiązaniu zalecanym każdy z rzędów 102 leży w płaszczyźnie, która jest równoległa do osi X i Z i zawiera rząd punktów z siatki 100 na fig. 3. Powierzchnia 108, która jest dopasowana do powierzchni rogówkowej analizowanego oka, jest następnie wytwarzana z rzędów 102. Istnieje wiele dobrze znanych wzorów matematycznych, które mogą być zastosowane do wygenerowania powierzchni z licznych rzędów 102. W rozwiązaniu zalecanym, dla wytworzenia powierzchni rogówkowej z rzędów 102 stosuje się dobrze znane równanie powierzchni z krzywych NURB. W tym rozwiązaniu, ponieważ analizowany obszar oka wynosi około 10 mm x 10 mm, powstaje około 50 rzędów 102. Jak przedstawiono na fig. 3, wytwarza się segment powierzchni 104 dla małej liczby (np. pięciu) sąsiadujących rzędów. Sąsiednie segmenty powierzchni 104 dzielą wspólny rząd graniczny. Tak więc, z siatki punktów wytwarza się około 10 segmentów powierzchni, które następnie są wprowadzane razem przez program Anvil 5000 dla wytworzenia pojedynczej złożonej powierzchni 108. Ani oryginalne punkty danych, ani punkty węzłowe rzędów 102 nie muszą leżeć na powierzchni 108, ze względu na matematyczne wyznaczenie powierzchni przy stosowaniu wzoru równania powierzchni

7 PL B1 7 z krzywych NURB. Jednakże powierzchnia 108 jest wyznaczona przez te punkty w zakresie wstępnie określonej tolerancji. Teraz zostaje określony PUNKT WYSOKI H (to jest punkt mający największą wartość Z) na wyznaczonej powierzchni 108 dopasowanej do rogówki. Następnie na rogówkową powierzchnię 108 dopasowaną wzdłuż osi równoległej do osi Z i przechodzącą przez PUNKT WYSOKI H jest nasunięty cylinder 106 o wstępnie określonej średnicy. Cylinder 106 korzystnie ma średnicę 4 mm-7 mm, zwykle 6 mm, a zamknięty kontur utworzony przez przecięcie cylindra 106 z powierzchnią 108 rozciąga się jako okrąg 106' w płaszczyźnie X-Y. Na dopasowanej powierzchni 108 ten kontur wyznacza zewnętrzny brzeg 26 obszaru roboczego rogówki. Rogówka jest najbardziej symetryczna i kulista w pobliżu PUNKTU WYSOKIEGO H, i zatem w tym punkcie zapewnia najlepszą zdolność widzenia. Zewnętrzny brzeg 26 musi być dopasowany w obrębie siatki punktów 100, tak że powierzchnie rogówki mogą być formowane bazując na zmierzonych danych dotyczących rogówki. Wspomagany komputerowo układ projektowania 630 może następnie zilustrować okrąg 106' (w płaszczyźnie X-Y) w stosunku do siatki punktów, przykładowo na ekranie monitora, tak że operator może upewnić się, czy okrąg 106' przypada w obrębie siatki punktów 100. Dodatkowo, można ustawić układ projektowania 630 dla określenia czy okrąg 106' mieści się w obrębie siatki punktów 100 i czy nie przypada całkowicie wewnątrz siatki punktów 100, dla zawiadomienia użytkownika o konieczności manipulowania okręgiem, to jest uruchamiania punktu środkowego i/lub zmiany promienia okręgu, tak aby okrąg 106' leżał w obrębie siatki punktów 100 danych rogówkowych. W najgorszym przypadku, jeżeli z analizowanego oka dostępna jest niewystarczająca ilość danych, wówczas oko powinno być ponownie zanalizowane, dla zapewnienia dokładnego dopasowania rogówki. Alternatywnie, obszar siatki punktów 100 może być większy. Należy uwzględnić, że okrąg 106' jest okręgiem jedynie w widoku z płaszczyzny X-Y (to jest patrząc wzdłuż osi Z). W rzeczywistości, brzeg 26 jest w przybliżeniu eliptyczny i leży w płaszczyźnie, która jest pochylona w stosunku do płaszczyzny odniesienia. Linia prostopadła do tej pochylonej płaszczyzny, która przechodzi przez PUNKT WYSOKI, będzie określana jako LOKALNA OŚ Z, zaś przechylenie pochylonej płaszczyzny względem płaszczyzny odniesienia będzie określane poprzez kąt pochylenia obszaru roboczego rogówki. Rogówka ma grubość około 600 μm. W większości zabiegów usuwania rogówki, usuwana jest warstwa o grubości mniej niż 100 μm, ponieważ po przekroczeniu grubości 100 μm niebezpieczeństwo uszkodzenia za pomocą typowo stosowanych laserów wzrasta. Przykładowo, usunięcie warstwy rogówki już o grubości 120 μm zwykle powoduje uszkodzenie, jednakże istnieje możliwość zredukowania tego niebezpieczeństwa uszkodzenia rogówki w przypadku konieczności usunięcia grubszych warstw rogówki poprzez terapię lekarstwami przed lub równocześnie z zabiegiem laserowym. Wielkość pofałdowań rogówkowych wynosi zwykle około 50 do 20 μm od szczytu wzgórza do dna doliny i może wynosić nawet około 30 μm. Proponowane zastosowanie żelu kolagenowego, przykładowo kolagenu typu 1 dla uformowania gładkiej powierzchni kulistej na rogówce z zastosowaniem tymczasowej maski umożliwia jednorodne usunięcie rogówki do kształtu kulistego wyznaczonego przez maskę. Jednakże konwencjonalne soczewki nie są osadzone przewidywalnie dookoła szczególnego punktu na oku, zatem polegająca na nich procedura usuwania będzie powodowała nieutrzymanie pochylenia rogówki lub właściwego ukierunkowania, ponieważ w takim przypadku nie uwzględniono potrzeby zorientowania soczewek tak, aby utrzymać pochylenie rogówki dla umieszczenia środka optycznego oka w PUNKCIE WYSOKIM rogówki i dla utrzymania właściwego ukierunkowania obrotowego. Dla potrzeb obecnego wynalazku zaleca się wykonanie zmodyfikowanej postaci badania refrakcji oka. W tej zmodyfikowanej postaci badania refrakcji, okulista ustawia foropter przy szeregu równo rozstawionych kątów, przykładowo co 15 od poziomu, i otrzymuje optymalną refrakcję przy każdym kącie. Zwykle, im więcej kątów zostanie zmierzone, tym lepsze są rezultaty. Jednakże z tego względu, że pomiary refrakcji mogą być czasochłonne, zatem przyrosty o 15 (co daje całkowite 12 odczytów), wydają się być liczbą rozsądną. Sposób stosowania zmodyfikowanego badania refrakcji będzie opisany szczegółowo poniżej. Poniżej zostanie opisana technika wytwarzania krzywych charakterystycznych na powierzchni 108. Najpierw wytworzona zostaje płaszczyzna 110, która zawiera LOKALNĄ OŚ Z (patrz fig. 4). Przecięcie pomiędzy płaszczyzną 110 i płaszczyzną 108 wyznacza pierwszą krzywą charakterystyczną 112. Następnie płaszczyzna 110 jest obracana dookoła LOKALNEJ OSI Z, przykładowo przeciwnie do ruchu wskazówek zegara z przyrostem co 5, jak reprezentuje linia 114, a jej przecięcie z powierzchnią 108

8 8 PL B1 wyznacza drugą krzywą charakterystyczną 116, która jest przedstawiona jako przerywana linia 104 na fig. 4. Ta procedura jest kontynuowana przy ustalonych przyrostach obrotowych dookoła LOKALNEJ OSI Z, przykładowo co każde 5, aż płaszczyzną 110 ogarnie 360 dla wytworzenia całkowitego zestawu krzywych charakterystycznych (w tym przypadku siedemdziesiąt dwa ). Według pierwszego rozwiązania sposobu według wynalazku, zabieg usuwania rogówki jest przeprowadzany tak aby spowodować korekcję widzenia wyszczególnioną, w konwencjonalnym badaniu refrakcji oka. Zabieg ten wymaga wytworzenia dwóch krzywych charakterystycznych jak opisano powyżej. Pierwsza krzywa charakterystyczna jest otrzymana przez zbudowanie płaszczyzny, która zawiera LOKALNĄ OŚ Z i tworzy kąt c z osią X, to jest kąt obrotowy pierwszej osi w stosunku do poziomu, otrzymany w konwencjonalnym badaniu refrakcji. Pierwsza krzywa charakterystyczna jest utworzona przez przecięcie tej płaszczyzny z powierzchnią 108. Druga krzywa charakterystyczna jest otrzymana przez zbudowanie płaszczyzny, która zawiera LOKALNĄ OŚ Z i jest prostopadła do pierwszej płaszczyzny. Przecięcie drugiej płaszczyzny z powierzchnią 108 wyznacza drugą krzywą charakterystyczną. Na fig. 5 przedstawiono widok z góry pochylonej płaszczyzny okręgu 106' ilustrującego pochodzenie tych dwóch krzywych charakterystycznych. Okrąg 106' jest obrzeżem obszaru roboczego rogówki, który pojawia się w pochylonej płaszczyźnie. Płaszczyzna 20 zawiera LOKALNĄ OŚ Z i dlatego PUNKT WYSOKI H jest również prostopadły do pochylonej płaszczyzny okręgu 106'. Płaszczyzna 20 tworzy kąt c z osią X w pochylonej płaszczyźnie. Przecięcie płaszczyzny 20 i powierzchni 108 wyznacza krzywą charakterystyczną 22, która dotyka okręgu 106' w dwóch punktach i przechodzi przez PUNKT WYSOKI H. Płaszczyzna 25 jest zbudowana tak, aby była prostopadła do płaszczyzny 20 i aby zawierała LOKALNĄ OŚ Z. Z tego względu płaszczyzna 20 również zawiera PUNKT WYSOKI H i jest prostopadła do płaszczyzny okręgu 106'. Przecięcie płaszczyzny 25 i powierzchni 108 wyznacza drugą krzywą charakterystyczną 26, która dotyka okręgu 106' w dwóch punktach i przechodzi przez PUNKT WYSOKI H. Każda z krzywych charakterystycznych może być przybliżona przez najlepiej dopasowany łuk kolisty. Jednym sposobem wykonania tego jest po prostu dobór łuku kolistego, który przechodzi przez trzy znane punkty na każdej krzywej (to jest punkty, przy których dotyka on okręgu 106 i PUNKTU WYSOKIEGO H). Przy określonym promieniu krzywizny każdej krzywej charakterystycznej, formuła soczewki Zeissa dostarcza wartości zdolności skupiającej dla każdej krzywej charakterystycznej, gdzie a stanowi korekcję zdolności skupiającej przy pierwszej osi, a b stanowi dodatkową korekcję zdolności skupiającej przy drugiej osi prostopadłej. Następnie wartość zdolności skupiającej a jest dodawana do wartości zdolności skupiającej dla pierwszej krzywej charakterystycznej 22, a wartość zdolności skupiającej a+b jest dodawana do wartości zdolności skupiającej dla drugiej krzywej charakterystycznej 26. Wartości a i b mogą być dodatnie lub ujemne. Po określeniu korygujących wartości zdolności skupiających dla krzywych 22 i 26, zasada konstrukcji soczewki Zeissa dostarcza skorygowany średni promień krzywizny dla tych dwóch krzywych, które są następnie zastępowane łukami kolistymi mającymi takie promienie krzywizny. Następnie jest wytwarzany skorygowany model powierzchniowy 108' rogówki w obrębie ograniczonego okręgu 106' przez wytworzenie powierzchni wyznaczonej przez krzywą, która jest interpolowana od łuku kolistego dla krzywej 22 do łuku kolistego dla krzywej 26, wzdłuż konturu okręgu 106'. Wyznaczanie powierzchni wyznaczanych przez krzywe charakterystyczne stanowi cechę dostępną w większości programów CAD/CAM. W efekcie otrzymuje się powierzchnię obrotową, która jest ograniczona przez kontur okręgu 106' i jest wykonana z kontinuum łuków kolistych, wycentrowanych dookoła PUNKTU WYSOKIEGO H w zakresie od łuku dla krzywej 22 do łuku dla krzywej 26. Z powyższego opisu można zauważyć, że skorygowana powierzchnia rogówkowa 108' jest precyzyjnie dopasowana do specyfikacji badania refrakcji testu załamania w dwóch płaszczyznach 20 i 25, i jest równomiernie zróżnicowana pomiędzy nimi. Ponieważ wszystkie zabiegi były dokonane dookoła PUNKTU WYSOKIEGO H i w stosunku do LOKALNEJ OSI Z, zatem zostaje utrzymane pochylenie rogówki w stosunku do oka, tak jak jego ogólna geometria. Tylko niewielki obszar w obrębie konturu okręgu 106' miał zmieniony kształt dla uzyskania pożądanego stopnia korekcji. Według drugiego rozwiązania, obszar powierzchni 108 ograniczony przez kontur okręgu 106' ma zmodyfikowany kształt w sposób pozwalający na utrzymanie asymetrii występującej oryginalnie w rogówce. W sposób opisany powyżej, otrzymuje się liczne, korzystnie 72 krzywe charakterystyczne (południki), dookoła PUNKTU WYSOKIEGO H w obrębie konturu okręgu 106'. Zostaje określony średni promień krzywizny każdej krzywej charakterystycznej, a następnie zostają znalezione krzywe

9 PL B1 9 o największych i najmniejszych promieniach krzywizny (odpowiednio krzywe 30 i 32 na fig. 6). Następnie są wytworzone przedłużenia krzywych 30 i 32 w stronę przeciwległych obrzeży konturu okręgu 106, dla wyznaczenia krzywych 30' i odpowiednio 32'. Na fig. 6 pokazano rzut okręgu 106' i krzywych 30, 30', 32 i 32' na pochyloną płaszczyznę okręgu 106'. W każdym przypadku, zamiast wykorzystania średniego promienia krzywizny dla krzywej, krzywa może być przybliżona przez łuk kolisty, który przechodzi przez PUNKT WYSOKI, przecięcie krzywej z zarysem okręgu 106' i punkt, który na fig. 6 znajduje się w połowie drogi pomiędzy tymi dwoma punktami (przykładowo, punkt 34 na krzywej 30). Wyznaczywszy promień krzywizny dla każdej z czterech krzywych, jest teraz możliwe wytworzenie skorygowanych średnich promieni krzywizny. W tym celu wykorzystuje się rezultaty opisanego powyżej zmodyfikowanego badania refrakcji. W każdym przypadku, korekcja zdolności skupiającej dla danej krzywej jest przeprowadzana dla pomiaru łuku, który znajduje się najbliżej niej w zmodyfikowanym badaniu refrakcji. Następnie, każda z krzywych 30, 30', 32 i 32' jest zastępowana łukiem kolistym, mającym skorygowany średni promień krzywizny, i wyznaczane są cztery powierzchnie ćwiartkowe wytyczane przez krzywe. Przykładowo, górna prawa powierzchnia ćwiartkowa jest wytwarzana przez zataczanie kolistego łuku dla krzywej 32 do kolistego łuku dla krzywej 30 wzdłuż konturu okręgu 106' jako wytycznej. Powoduje to wyznaczenie wytyczonej przez krzywą powierzchni ćwiartkowej, mającej obwód konturu okręgu 106', który ma kształt gładko przechodzący z łuku dla krzywej 32 w łuk dla krzywej 34. Trzy dodatkowe powierzchnie ćwiartkowe są wyznaczane podobnie, a powierzchnie pośrednie pomiędzy tymi powierzchniami są wyrównane dla wytworzenia wykończonego skorygowanego modelu powierzchniowego 108' ograniczonego przez kontur okręgu 106'. Należy zauważyć, że poprzednia konstrukcja skorygowanego modelu powierzchniowego 108' może być wykonana nawet wówczas, gdy jedynymi dostępnymi rezultatami badań są dane pochodzące z konwencjonalnego badania refrakcji. Pożądana korekcja przy każdej z krzywych 30, 30', 32 i 32' będzie następnie określana przez interpolację. Przykładowo, przy założeniu łuku krzywej 30 przedłużonego o 20 poza c (kąt badania refrakcji), interpolowana korekcja zdolności skupiającej d 30 dla łuku krzywej 30, może być obliczona jako: 20 d 30 = a + b. 90 Pozostałe korekcje zdolności skupiających mogą być określone podobnie poprzez interpolację. Skorygowany model powierzchniowy 108' może być następnie wytworzony w ten sam sposób, jak opisano powyżej w stosunku do fig. 6. Model powierzchniowy 108' uzyskuje pożądaną korekcję wzdłuż czterech odmiennych osi, przy bardziej ścisłym dopasowaniu do oryginalnego kształtu rogówki niż model z fig. 5. W szczególności, utrzymał on oryginalną asymetrię rogówki. Według trzeciego rozwiązania, pożądana korekcja widzenia jest uzyskana przez modyfikowanie krzywizny rogówki przy utrzymaniu jej całkowitego kształtu oryginalnego. Dla tego rozwiązania zalecane będzie wykonanie zmodyfikowanego badania refrakcji przy licznych kątach i wytworzenie krzywych charakterystycznych przy tych samych licznych kątach. Jednakże procedurę tę można przeprowadzić z zastosowaniem rezultatów konwencjonalnej refrakcji, jak będzie wyjaśnione poniżej. Korzystnie, krzywe charakterystyczne i pomiary refrakcji są pobierane przy każdych 5, tak że będą wyznaczone łącznie 72 krzywe charakterystyczne. Podobnie jak w przypadku drugiego rozwiązania, określany jest średni promień krzywizny, i do każdej krzywej jest zastosowana pożądana korekcja zdolności skupiającej, dla uzyskania skorygowanego średniego promienia krzywizny. Każda krzywa charakterystyczna jest następnie zastąpiona łukiem kolistym, mającym skorygowany średni promień krzywizny, a skorygowany model powierzchniowy 108' jest wytwarzany przez interpolację pomiędzy wszystkimi skorygowanymi łukami kolistymi. Następnie stosuje się wygładzenie powierzchni dla wytworzenia skorygowanego modelu powierzchniowego w obrębie ograniczającego konturu okręgu 106'. Ten model powierzchniowy będzie zawierał nie tylko pożądaną korekcję zdolności skupiającej, ale również będzie ściśle przybliżał oryginalny kształt rogówki. Procedura obecna może być przeprowadzona nawet wówczas, gdy jedyne dostępne rezultaty badań dla korekcji zdolności widzenia stanowią wyniki konwencjonalnego badania refrakcji. Jak było przeprowadzone dla drugiego rozwiązania, korekcja zdolności skupiającej przy każdym z 72 łuków może być obliczona przez interpolację pomiędzy konwencjonalnym pomiarem a i b z badania refrakcji. Procedura jest następnie kontynuowana jak już opisano. Gdy tylko otrzyma się pożądany skorygowany model powierzchniowy 108' w obrębie konturu okręgu 106', wówczas wspomagany komputerowo układ projektowania dostarcza informację do sterującego

10 10 PL B1 procesora 640, który umożliwi wytworzenie odpowiednich sygnałów sterujących dla uruchomienia układu kształtowania rogówki 650. Korzystnie, układ formowania maski 670 wytwarza informację, która reprezentuje różnice pomiędzy modelami powierzchniowymi 108 i 108', tak że może być usunięta odpowiednia ilość materiału. Zwykle, przy wykonywaniu selektywnego usuwania rogówkowego, układ kształtowania rogówki 650 będzie zawierał stanowisko, w którym głowa i oczy pacjenta są utrzymywane w sposób ustalony, zaś wysokiej dokładności laser jest utrzymywany w precyzyjnym ustawieniu względem rogówki tak, aby wykonać precyzyjny ruch zapewniający kontrolowany stopień usunięcia materiału rogówki. Korzystnie, laser stanowi laser plamkowy, który jest przesuwany do dokładnych położeń pod nadzorem sterującego procesora 640, a następnie jest precyzyjnie kontrolowany do uzyskiwania w każdym położeniu pożądanego stopnia usunięcia materiału. Komponenty stosowane do realizacji procesu pokazanego na fig. 1 mogą być kosztowne i wykraczające poza możliwości budżetu przeciętnego gabinetu lekarskiego. Dlatego ważne jest, aby kształtowanie rogówki mogło alternatywnie być przeprowadzane poprzez jednolite usuwanie materiału rogówki z zastosowaniem maski wygładzającej. Jak będzie wyjaśnione poniżej, maska jest ukształtowana przez tylną powierzchnię soczewki kontaktowej, która została uformowana dla dopasowania do skorygowanej powierzchni 108'. Jednolite usunięcie do maksymalnej grubości maski za pomocą niekosztownego lasera będzie następnie powodowało odpowiednie kształtowanie obszaru roboczego rogówki. Ponadto, proces ten jest przeprowadzany za pomocą niekosztownego lasera o szerokiej wiązce i może być przeprowadzany stosunkowo powolnie tak, aby wyeliminować potrzebę zachowania skrajnej dokładności. Należy również uwzględnić, że przy przeprowadzaniu jednolitego usuwania, jedyne etapy przeprowadzane przez lekarza przed usunięciem będą polegały na testowaniu oka. Następnie pacjent będzie przekazany do laboratorium, gdzie znajduje się całość wyposażenia przedstawionego na fig. 1. W laboratorium zostaną opracowane i dostarczone lekarzowi precyzyjne soczewki kontaktowe do uformowania maski, zaś w gabinecie lekarskim następuje jednolite usunięcie rogówki. Z poprzedniego opisu można zauważyć, że w przypadku jednolitego usunięcia rogówki, schemat blokowy z fig. 1 jest zmodyfikowany jak przedstawiono na fig. 7. Oznacza to, że elementy z fig. 7 reprezentują zawartość układu kształtowania rogówki 650. Blok 650' stanowi układ kształtowania soczewki. Układy do wytwarzania zwykłych soczewek kontaktowych są dobrze znane. W tym przypadku, soczewki kontaktowe powinny być wyposażone w odpowiednie oznaczenia dla naprowadzania lekarza na właściwe orientowanie soczewek. Alternatywnie, soczewki mogą mieć wykonaną zwykłą obwodową część osłonową dla zapewnienia samoorientowania na rogówce pacjenta we wstępnie określonym położeniu i ukierunkowaniu. Tego rodzaju soczewki i sposób ich wytwarzania są ujawnione w opisie patentowym USA nr 5,502,518. Tuż po wytworzeniu skorygowanego rogówkowego modelu powierzchniowego 108', można wytworzyć soczewkę kontaktową 72 (patrz fig. 8) mającą tylną powierzchnię 76 ukształtowaną dla dostosowania do skorygowanej powierzchni rogówkowej 108'. Jednolite usunięcie można przeprowadzić przez osadzenie formowalnej maski 70 na rogówce 18 (blok 660 na fig. 7) i umieszczenie tylnej powierzchni 76 soczewki 72 ponad formowalną maską 70 przy prawidłowym ukierunkowaniu obrotowym i tak, że środek optyczny 74 soczewki 72 jest ustawiony w jednej linii z WYSOKIM PUNKTEM H. Formowalna maska 70 jest następnie formowana na kształt tylnej powierzchni 76 soczewki, a soczewka jest w nią wciskana (blok 650 na fig. 7). Obecnie zalecanym materiałem na maskę 70 jest kolagen typ 1A. Maska kolagenowa jest ogrzewana do temperatury około 42 C do 45 C tak, że nabiera lepkości syropopodobnej. Ogrzany kolagen jest osadzany jako folia na rogówce, gdzie bezpośrednio zaczyna stygnąć do temperatury ciała (37 C), przy której to temperaturze przyjmuje konsystencję żelopodobną. Przed ochłodzeniem, na folii kolagenowej jest umieszczona soczewka 72 jak wyjaśniono powyżej i przedstawiono na fig. 7. Gdy tylko żel kolagenowy ochłodzi się i zestali, wówczas umieszczone soczewki 72 uformują kolagen w powierzchnię mającą pożądany skorygowany kształt rogówki. Następnie soczewki 72 można wyrzucić. Rogówka plus żel kolagenowy mają powierzchnię gładką i pozbawioną pofałdowań. Jednolite usunięcie zamaskowanej przedniej powierzchni rogówki (blok 680 na fig. 7) może następnie być prowadzone przez usuwanie zamaskowanej rogówki na głębokość wystarczającą dla usunięcia całego żelu, w sposób znany fachowcom z tej dziedziny. Ponieważ kolagen i rogówka są usuwane z tą samą szybkością (są one w rzeczywistości materiałami podobnymi, stąd wybór tego materiału), zatem jednolite usuwanie spowoduje otrzymanie gładkiej powierzchni rogówki o pożądanym kształcie. Z przyczyn już wyjaśnionych, maska kolagenowa jest korzystnie formowana na szerokość 6 mm, zaś obszar przejściowy posiada wargę 1 mm. Ten obszar przejściowy może być uformowany w etapie

11 PL B1 11 oddzielnym, lub też tylna powierzchnia soczewki kontaktowej może być zeszlifowana tak aby posiadała właściwie ukształtowaną wargę przejściową. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania modelu powierzchni rogówki, wykorzystywany do wytwarzania soczewek kontaktowych, w którym analizowanie rogówki oka przeprowadza się za pomocą układu komputerowego wykorzystującego komputerowy program modelowania przestrzennego, który wyznacza model powierzchniowy, reprezentujący powierzchnię rogówki, z wykorzystaniem próbkowych punktów na rogówce, dla których są znane współrzędne w stosunku do płaszczyzny odniesienia, znamienny tym, że wyznacza się brzeg (26) obszaru roboczego modelu rogówki poprzez przecięcie pomiędzy modelem powierzchniowym a cylindrem (106) o wstępnie wyznaczonej średnicy, którego oś jest prostopadła do płaszczyzny odniesienia i przechodzi przez punkt (H) na modelu powierzchniowym, zwany PUNKTEM WYSOKIM, który stanowi punkt na powierzchni rogówki najbardziej odległy od płaszczyzny odniesienia, następnie wyznacza się LOKALNĄ OŚ Z jako linię prostopadłą do pochylonej płaszczyzny przechodzącej przez PUNKT WYSOKI H, która zawiera brzeg (26) obszaru roboczego modelu rogówki, po czym wyznacza się liczne krzywe charakterystyczne, z których każda jest wyznaczona przez przecięcie z modelem powierzchniowym płaszczyzny zawierającej LOKALNĄ OŚ Z, przy czym ta płaszczyzna znajduje się w innych położeniach obrotowych wokół LOKALNEJ OSI Z dla przynajmniej dwóch krzywych charakterystycznych, a następnie modyfikuje się kształt tych przynajmniej dwóch krzywych charakterystycznych tak, że odpowiadający promień krzywizny ulega zmianie zgodnie z wymaganą korekcją zdolności skupiającej oka przy przynajmniej dwóch krzywych charakterystycznych, określoną uprzednio z badania refrakcji oka, i wyznacza się skorygowany model powierzchniowy (108') rogówki, w którym część powierzchni ograniczona przez brzeg (26) obszaru roboczego jest dopasowana do przynajmniej dwóch zmodyfikowanych krzywych charakterystycznych i zmienia się równomiernie pomiędzy nimi. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że modyfikowanie kształtu obejmuje podstawianie dla jednej z tych przynajmniej dwóch krzywych charakterystycznych łuku kolistego, który ma promień równy średniemu promieniowi krzywizny jednej krzywej charakterystycznej. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyznaczanie skorygowanego modelu powierzchniowego (108') rogówki obejmuje wytwarzanie powierzchni wytyczanej krzywą pomiędzy parą przynajmniej dwóch zmodyfikowanych krzywych charakterystycznych z wykorzystaniem jako wytycznej części brzegu (26) leżącego pomiędzy nimi obszaru roboczego. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykorzystuje się dwie krzywe charakterystyczne, których usytuowanie względem LOKALNEJ OSI Z odpowiada usytuowaniu dwóch osi danych uzyskanych w konwencjonalnym badaniu refrakcji oka, przy czym etap modyfikowania przeprowadza się tak, aby ulegała zmianie według żądania krzywizna każdej krzywej charakterystycznej poprzez korekcję zdolności skupiającej, wskazaną przez konwencjonalne badanie refrakcji oka dla odpowiadającej osi. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykorzystuje się cztery krzywe charakterystyczne, wszystkie rozciągające się pomiędzy PUNKTEM WYSOKIM (H) a brzegiem (26) obszaru roboczego, przy czym wybrane dwie z tych krzywych odpowiadają części modelu powierzchniowego mającej największą krzywiznę i odpowiednio, części modelu mającej najmniejszą krzywiznę, zaś każda z dwóch pozostałych krzywych charakterystycznych stanowi kontynuację jednej z wybranych krzywych, przechodzącą poprzez PUNKT WYSOKI (H) do brzegu (26) obszaru roboczego. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykorzystuje się liczne krzywe charakterystyczne, wszystkie przechodzące pomiędzy PUNKTEM WYSOKIM (H) a brzegiem (26) obszaru roboczego, przy czym etap modyfikowania obejmuje nadawanie każdej krzywej charakterystycznej odpowiedniej wartości korekcji zdolności skupiającej, wskazanej przez badanie refrakcji oka. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po wyznaczeniu skorygowanego modelu powierzchniowego (108') rogówki wyświetla się model powierzchniowy rogówki lub skorygowany model powierzchniowy (108') rogówki na urządzeniu wyświetlającym, zawartym w układzie komputerowym, dla umożliwienia wzrokowej analizy. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po wyznaczeniu skorygowanego modelu powierzchniowego (108') rogówki, przekształca się informację reprezentującą ten skorygowany model