JP2000279440A - 角膜手術装置 - Google Patents
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- A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
- A61F9/008—Methods or devices for eye surgery using laser
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- A61F9/00817—Beam shaping with masks
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ特性，レーザ照射方法，角膜形状等に
よって生じる切除領域周辺部の切除深度不足を補い、切
除後に起こる角膜の遠視化を防止する。 【解決手段】 レーザ光源からのレーザ光を照射光学系
によって患者眼角膜に導光して照射することにより、角
膜をアブレーションする角膜手術装置において、レーザ
光によるアブレーション後の角膜形状を定めるために必
要な手術条件を入力し、角膜上に照射されるレーザ光の
拡散特性に起因するエネルギ強度の不均一性と角膜上の
照射位置の違いに起因するアブレーション量の不均一性
との少なくとも一方を補償するために、入力された手術
条件に基づいてアブレーション領域内のレーザ照射密度
を変化させる。
よって生じる切除領域周辺部の切除深度不足を補い、切
除後に起こる角膜の遠視化を防止する。 【解決手段】 レーザ光源からのレーザ光を照射光学系
によって患者眼角膜に導光して照射することにより、角
膜をアブレーションする角膜手術装置において、レーザ
光によるアブレーション後の角膜形状を定めるために必
要な手術条件を入力し、角膜上に照射されるレーザ光の
拡散特性に起因するエネルギ強度の不均一性と角膜上の
照射位置の違いに起因するアブレーション量の不均一性
との少なくとも一方を補償するために、入力された手術
条件に基づいてアブレーション領域内のレーザ照射密度
を変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を患者眼
角膜に照射して角膜を切除（アブレーション）すること
によって患者眼の屈折矯正や病変部除去を行う角膜手術
装置に関する。
角膜に照射して角膜を切除（アブレーション）すること
によって患者眼の屈折矯正や病変部除去を行う角膜手術
装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より、希ガスハライド系エキシマレー
ザ（殊に波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ）等のレーザ光
を用いて患者眼角膜の上皮や実質を切除することによ
り、角膜の屈折力を変化させて近視，遠視，乱視等の屈
折異常を矯正したり、表在性の角膜混濁や顆粒状ディス
トロフィーなどの病変部を除去するレーザ角膜手術装置
が知られている。
ザ（殊に波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ）等のレーザ光
を用いて患者眼角膜の上皮や実質を切除することによ
り、角膜の屈折力を変化させて近視，遠視，乱視等の屈
折異常を矯正したり、表在性の角膜混濁や顆粒状ディス
トロフィーなどの病変部を除去するレーザ角膜手術装置
が知られている。
【０００３】この種の装置におけるレーザ光の照射方法
としては、特開平４−２４２６４４号にあるように、レ
ーザ光源から出射されたときのビーム垂直断面が矩形形
状であり、且つエネルギ強度分布が断面長手方向（水平
方向）では略均一でそれに直交する方向（垂直方向）で
はガウシアン分布となっているレーザ光を、ガウシアン
分布方向に重ね合わせながら並べて照射していく走査
（スリットスキャン）方式が提案されている。さらに、
特開平６−１１４０８３号にあるように、切除面をより
均一にするために、前述した矩形形状のレーザ光の走査
方向を１２０°等の所定角度間隔で回転させる方式も提
案されている。
としては、特開平４−２４２６４４号にあるように、レ
ーザ光源から出射されたときのビーム垂直断面が矩形形
状であり、且つエネルギ強度分布が断面長手方向（水平
方向）では略均一でそれに直交する方向（垂直方向）で
はガウシアン分布となっているレーザ光を、ガウシアン
分布方向に重ね合わせながら並べて照射していく走査
（スリットスキャン）方式が提案されている。さらに、
特開平６−１１４０８３号にあるように、切除面をより
均一にするために、前述した矩形形状のレーザ光の走査
方向を１２０°等の所定角度間隔で回転させる方式も提
案されている。
【０００４】また、他のレーザ照射方法としては、１発
の大きなレーザ光で角膜の切除領域をカバーするように
照射する一括照射方式や、集光レンズによってレーザ光
を小スポットに収束し、Ｘ，Ｙの２軸のガルバノミラー
でレーザ光を振って高速で走査するフライングスポット
（スポットスキャン）方式が提案されている。
の大きなレーザ光で角膜の切除領域をカバーするように
照射する一括照射方式や、集光レンズによってレーザ光
を小スポットに収束し、Ｘ，Ｙの２軸のガルバノミラー
でレーザ光を振って高速で走査するフライングスポット
（スポットスキャン）方式が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
光のビーム垂直断面方向のエネルギ強度分布は、レーザ
光の持つ拡散特性（ダイバージェンス）等の理由によ
り、レーザ出射時には略均一であったものが角膜上では
不均一になってしまうなど、設計上とは大きく異なって
しまうことがある。特に、前述した走査方式の場合、断
面長手方向のエネルギ強度分布は、出射時には略均一で
あるが角膜上では不均一になることがある。従って、こ
のようなレーザ光を走査しながら照射すると、切除領域
の中心部と比べて周辺部の切除深度が不足してしまう。
また、レーザ光の走査方向を回転させる方式の場合で
も、周辺部全体の切除深度が中心部の切除深度に比べて
不足してしまう。
光のビーム垂直断面方向のエネルギ強度分布は、レーザ
光の持つ拡散特性（ダイバージェンス）等の理由によ
り、レーザ出射時には略均一であったものが角膜上では
不均一になってしまうなど、設計上とは大きく異なって
しまうことがある。特に、前述した走査方式の場合、断
面長手方向のエネルギ強度分布は、出射時には略均一で
あるが角膜上では不均一になることがある。従って、こ
のようなレーザ光を走査しながら照射すると、切除領域
の中心部と比べて周辺部の切除深度が不足してしまう。
また、レーザ光の走査方向を回転させる方式の場合で
も、周辺部全体の切除深度が中心部の切除深度に比べて
不足してしまう。
【０００６】また、フライングスポット方式では、レー
ザ光は照射光学系の主光軸（基準光軸）に対して角度を
持つようにして角膜に照射されるので、その照射角度は
主光軸から離れるほど大きくなる。このため、やはり切
除領域の周辺部に比べて周辺部の切除深度が不足してし
まう。さらにまた、角膜形状によっても周辺部の切除深
度不足は起こり得、これは走査方式，一括照射方式，フ
ライングスポット方式の全てについて起こり得る。
ザ光は照射光学系の主光軸（基準光軸）に対して角度を
持つようにして角膜に照射されるので、その照射角度は
主光軸から離れるほど大きくなる。このため、やはり切
除領域の周辺部に比べて周辺部の切除深度が不足してし
まう。さらにまた、角膜形状によっても周辺部の切除深
度不足は起こり得、これは走査方式，一括照射方式，フ
ライングスポット方式の全てについて起こり得る。
【０００７】このように切除領域の周辺部の切除深度が
不足すると、切除領域の角膜曲率が大きくなってしま
い、術後の屈折力が術前の屈折力に比べて遠視化した
り、予想する術後の屈折力に比べて実際の術後の屈折力
が遠視気味になってしまうことがある。特に、病変部除
去のために角膜を均一に切除する治療的角膜表層切除術
（ＰＴＫ：phototherapeutic keratectomy）や近視性乱
視矯正では、その影響が大きい。
不足すると、切除領域の角膜曲率が大きくなってしま
い、術後の屈折力が術前の屈折力に比べて遠視化した
り、予想する術後の屈折力に比べて実際の術後の屈折力
が遠視気味になってしまうことがある。特に、病変部除
去のために角膜を均一に切除する治療的角膜表層切除術
（ＰＴＫ：phototherapeutic keratectomy）や近視性乱
視矯正では、その影響が大きい。
【０００８】また、設計上と大きく異なったエネルギ強
度分布のレーザ光を同一方向に重ね合わせて走査する
と、レーザ照射位置が同一位置に重なることにより、切
除面が予定したよりも不均一になってしまうことがあ
る。また、このようなレーザ光の走査方向を９０°，１
２０°，２４０°等の走査の重ね合わせが多くなる角度
で回転させることによっても、切除面が予定したよりも
不均一になってしまうことがある。
度分布のレーザ光を同一方向に重ね合わせて走査する
と、レーザ照射位置が同一位置に重なることにより、切
除面が予定したよりも不均一になってしまうことがあ
る。また、このようなレーザ光の走査方向を９０°，１
２０°，２４０°等の走査の重ね合わせが多くなる角度
で回転させることによっても、切除面が予定したよりも
不均一になってしまうことがある。
【０００９】本発明は、上記問題点を鑑み、レーザ特
性，レーザ照射方法，角膜形状等によって生じる切除領
域周辺部の切除深度不足を補い、切除後に起こる角膜の
遠視化を防止できる角膜手術装置を提供することを技術
課題とする。
性，レーザ照射方法，角膜形状等によって生じる切除領
域周辺部の切除深度不足を補い、切除後に起こる角膜の
遠視化を防止できる角膜手術装置を提供することを技術
課題とする。
【００１０】また、レーザ光のエネルギ強度分布が設計
上とは大きく異なった場合などでも切除面を均一にする
ことができる角膜手術装置を提供することを技術課題と
する。
上とは大きく異なった場合などでも切除面を均一にする
ことができる角膜手術装置を提供することを技術課題と
する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
【００１２】（１） レーザ光によって角膜をアブレー
ションする角膜手術装置において、レーザ光源からのレ
ーザ光を患者眼角膜に導光して照射するレーザ照射光学
系を持つレーザ照射手段と、レーザ光によるアブレーシ
ョン後の角膜形状を定めるために必要な手術条件を入力
する入力手段と、角膜上に照射されるレーザ光の拡散特
性に起因するエネルギ強度の不均一性と角膜上の照射位
置の違いに起因するアブレーション量の不均一性との少
なくとも一方を補償するために、前記入力手段によって
入力された手術条件に基づきアブレーション領域内のレ
ーザ照射密度を変化させる照射密度可変手段と、を有す
ることを特徴とする。
ションする角膜手術装置において、レーザ光源からのレ
ーザ光を患者眼角膜に導光して照射するレーザ照射光学
系を持つレーザ照射手段と、レーザ光によるアブレーシ
ョン後の角膜形状を定めるために必要な手術条件を入力
する入力手段と、角膜上に照射されるレーザ光の拡散特
性に起因するエネルギ強度の不均一性と角膜上の照射位
置の違いに起因するアブレーション量の不均一性との少
なくとも一方を補償するために、前記入力手段によって
入力された手術条件に基づきアブレーション領域内のレ
ーザ照射密度を変化させる照射密度可変手段と、を有す
ることを特徴とする。
【００１３】（２） （１）の角膜手術装置は、さら
に、レーザ光を一定の方向に走査する走査手段と、該走
査手段による走査方向を変更する走査方向変更手段と、
前記走査手段によって一定方向のアブレーションをした
後に走査方向を変更するように前記走査方向変更手段を
制御することによってアブレーションの重ね合わせを行
う重ね合わせ手段と、を有することを特徴とする。
に、レーザ光を一定の方向に走査する走査手段と、該走
査手段による走査方向を変更する走査方向変更手段と、
前記走査手段によって一定方向のアブレーションをした
後に走査方向を変更するように前記走査方向変更手段を
制御することによってアブレーションの重ね合わせを行
う重ね合わせ手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】（３） （２）の角膜手術装置において、
前記照射密度可変手段はレーザ光の走査速度がアブレー
ション領域の中心部に比べて周辺部で遅くなるように前
記走査手段を制御することを特徴とする。
前記照射密度可変手段はレーザ光の走査速度がアブレー
ション領域の中心部に比べて周辺部で遅くなるように前
記走査手段を制御することを特徴とする。
【００１５】（４） （２）の角膜手術装置において、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光は不均一なエネ
ルギ強度分布を持つレーザ光であり、前記走査手段は前
記レーザ光が持つ不均一なエネルギ強度分布の方向にレ
ーザ光を並進走査する手段であることを特徴とする。
前記レーザ光源から出射されるレーザ光は不均一なエネ
ルギ強度分布を持つレーザ光であり、前記走査手段は前
記レーザ光が持つ不均一なエネルギ強度分布の方向にレ
ーザ光を並進走査する手段であることを特徴とする。
【００１６】（５） （２）の角膜手術装置において、
前記走査方向変更手段はレーザ照射光軸回りに走査方向
を回転させる回転手段であり、前記重ね合わせ手段は１
スキャン終了毎に所定角度ずつ走査方向が回転するよう
にレーザ照射を制御し、重ね合わせの走査方向を放射状
に分散させることを特徴とする。
前記走査方向変更手段はレーザ照射光軸回りに走査方向
を回転させる回転手段であり、前記重ね合わせ手段は１
スキャン終了毎に所定角度ずつ走査方向が回転するよう
にレーザ照射を制御し、重ね合わせの走査方向を放射状
に分散させることを特徴とする。
【００１７】（６） （２）の角膜手術装置において、
前記レーザ光源はレーザ光をパルス発振するレーザ光源
であり、前記重ね合わせ手段はアブレーションの重ね合
わせによって走査方向が略同一方向と略逆方向との少な
くとも一方になるときは、角膜上に照射するレーザ光の
照射位置をずらすようにレーザ照射を制御することを特
徴とする。
前記レーザ光源はレーザ光をパルス発振するレーザ光源
であり、前記重ね合わせ手段はアブレーションの重ね合
わせによって走査方向が略同一方向と略逆方向との少な
くとも一方になるときは、角膜上に照射するレーザ光の
照射位置をずらすようにレーザ照射を制御することを特
徴とする。
【００１８】（７） （１）の角膜手術装置において、
前記レーザ光源はレーザ光をパルス発振するレーザ光源
であり、前記照射密度可変手段はレーザ光の照射間隔が
アブレーション領域の中心部に比べて周辺部で密になる
ようにレーザ出射を制御することを特徴とする。
前記レーザ光源はレーザ光をパルス発振するレーザ光源
であり、前記照射密度可変手段はレーザ光の照射間隔が
アブレーション領域の中心部に比べて周辺部で密になる
ようにレーザ出射を制御することを特徴とする。
【００１９】（８） レーザ光によって角膜をアブレー
ションする角膜手術装置において、レーザ光源からのレ
ーザ光を患者眼角膜に導光して照射するレーザ照射光学
系を持つレーザ照射手段と、レーザ光を一定の方向に走
査する走査手段と、該走査手段による走査方向をレーザ
照射光軸回りに回転させる回転手段と、１スキャン終了
毎に所定角度ずつ走査方向が回転するようにレーザ照射
を制御し、走査方向を放射状に分散させて重ね合わせる
重ね合わせ手段と、を有することを特徴とする。
ションする角膜手術装置において、レーザ光源からのレ
ーザ光を患者眼角膜に導光して照射するレーザ照射光学
系を持つレーザ照射手段と、レーザ光を一定の方向に走
査する走査手段と、該走査手段による走査方向をレーザ
照射光軸回りに回転させる回転手段と、１スキャン終了
毎に所定角度ずつ走査方向が回転するようにレーザ照射
を制御し、走査方向を放射状に分散させて重ね合わせる
重ね合わせ手段と、を有することを特徴とする。
【００２０】（９） （８）の角膜手術装置において、
前記重ね合わせ手段は１スキャン終了毎に所定角度ずつ
走査方向が回転するようにレーザ出射のタイミングを制
御することを特徴とする。
前記重ね合わせ手段は１スキャン終了毎に所定角度ずつ
走査方向が回転するようにレーザ出射のタイミングを制
御することを特徴とする。
【００２１】（１０） （８）の角膜手術装置におい
て、前記所定角度とは該所定角度と３６０°との最大公
約数が１となる１°以外の角度であることを特徴とす
る。
て、前記所定角度とは該所定角度と３６０°との最大公
約数が１となる１°以外の角度であることを特徴とす
る。
【００２２】（１１） （８）または（１０）の角膜手
術装置において、前記所定角度とは少ない走査方向変更
回数で角度の分散を大きくできる角度であることを特徴
とする。
術装置において、前記所定角度とは少ない走査方向変更
回数で角度の分散を大きくできる角度であることを特徴
とする。
【００２３】（１２） （８）の角膜手術装置におい
て、前記重ね合わせ手段は１スキャン終了毎に所定角度
ずつ走査方向が回転するように前記回転手段の回転を制
御することを特徴とする。
て、前記重ね合わせ手段は１スキャン終了毎に所定角度
ずつ走査方向が回転するように前記回転手段の回転を制
御することを特徴とする。
【００２４】（１３） レーザ光によって角膜をアブレ
ーションする角膜手術装置において、レーザ光源からの
パルスレーザ光を患者眼角膜に導光して照射するレーザ
照射光学系を持つレーザ照射手段と、レーザ光を一定の
方向に走査する走査手段と、走査方向が略同一と略逆方
向との少なくとも一方になるときは角膜上に照射するレ
ーザ光の照射位置をずらすように重ね合わせる重ね合わ
せ手段と、を有することを特徴とする。
ーションする角膜手術装置において、レーザ光源からの
パルスレーザ光を患者眼角膜に導光して照射するレーザ
照射光学系を持つレーザ照射手段と、レーザ光を一定の
方向に走査する走査手段と、走査方向が略同一と略逆方
向との少なくとも一方になるときは角膜上に照射するレ
ーザ光の照射位置をずらすように重ね合わせる重ね合わ
せ手段と、を有することを特徴とする。
【００２５】（１４） （１３）の角膜手術装置におい
て、前記重ね合わせ手段は角膜上に照射するレーザ光の
照射位置をずらすように前記走査手段を制御することを
特徴とする角膜手術装置。
て、前記重ね合わせ手段は角膜上に照射するレーザ光の
照射位置をずらすように前記走査手段を制御することを
特徴とする角膜手術装置。
【００２６】（１５） （１３）の角膜手術装置は、さ
らに、前記走査手段による走査方向をレーザ照射光軸回
りに回転させる回転手段を有することを特徴とする。
らに、前記走査手段による走査方向をレーザ照射光軸回
りに回転させる回転手段を有することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本実施形態である角膜手術
装置の光学系及び制御系概略図である。
に基づいて説明する。図１は本実施形態である角膜手術
装置の光学系及び制御系概略図である。
【００２８】１はレーザ光を患者眼角膜へ導光して照射
するための照射光学系である。２は波長１９３ｎｍのエ
キシマレーザ（ＡｒＦレーザ）光をパルス発振によって
出射するレーザ光源である。光源２から出射されるレー
ザ光のビーム垂直断面は矩形形状であり、そのエネルギ
強度分布は断面長手方向（Ｘ軸方向）では略均一な分布
Ｆ（Ｗ）であり、それに直交する方向（Ｙ軸方向）では
ガウシアン分布Ｆ（Ｈ）となっている（図２参照）。
するための照射光学系である。２は波長１９３ｎｍのエ
キシマレーザ（ＡｒＦレーザ）光をパルス発振によって
出射するレーザ光源である。光源２から出射されるレー
ザ光のビーム垂直断面は矩形形状であり、そのエネルギ
強度分布は断面長手方向（Ｘ軸方向）では略均一な分布
Ｆ（Ｗ）であり、それに直交する方向（Ｙ軸方向）では
ガウシアン分布Ｆ（Ｈ）となっている（図２参照）。
【００２９】３，４は平面ミラーであり、光源２から水
平に出射されたレーザ光はミラー３によって上方に９０
°偏向され、ミラー４によって再び水平に９０°偏向さ
れる。また、ミラー４は移動装置２１によって図１中の
矢印方向に平行移動され、レーザ光をガウシアン分布方
向へ走査する（詳しくは後述する）。
平に出射されたレーザ光はミラー３によって上方に９０
°偏向され、ミラー４によって再び水平に９０°偏向さ
れる。また、ミラー４は移動装置２１によって図１中の
矢印方向に平行移動され、レーザ光をガウシアン分布方
向へ走査する（詳しくは後述する）。
【００３０】５は照射光学系１の主光軸Ｌ１を中心にミ
ラー４によるレーザ光の走査方向を回転させるイメージ
ローテータであり、イメージローテータ５は回転装置２
２によって一定速度で一定方向に回転される（詳しくは
後述する）。
ラー４によるレーザ光の走査方向を回転させるイメージ
ローテータであり、イメージローテータ５は回転装置２
２によって一定速度で一定方向に回転される（詳しくは
後述する）。
【００３１】なお、移動装置２１や回転装置２２として
は、モータ、後述する制御装置２０によって制御されて
モータを駆動するドライバ、モータによってミラー４を
移動したりイメージローテータ５を回転させるためのカ
ム，ガイド，ホルダ等の機構などの周知のものを使用す
ることができる。
は、モータ、後述する制御装置２０によって制御されて
モータを駆動するドライバ、モータによってミラー４を
移動したりイメージローテータ５を回転させるためのカ
ム，ガイド，ホルダ等の機構などの周知のものを使用す
ることができる。
【００３２】６はレーザ光による切除領域を限定するた
めのアパーチャであり、その開口径は可変装置２３によ
って変化される（アパーチャ６は角膜Ｅｃの直前に配置
してもよい）。
めのアパーチャであり、その開口径は可変装置２３によ
って変化される（アパーチャ６は角膜Ｅｃの直前に配置
してもよい）。
【００３３】８は照射光学系１の主光軸Ｌ１と観察光学
系１０及び眼球位置検出光学系１５の光軸Ｌ２とを同軸
にするダイクロイックミラーであり、ダイクロイックミ
ラー８はエキシマレーザ光を反射し可視光及び近赤外光
を透過する。観察光学系１０は対物レンズ１１，ダイク
ロイックミラー１２，双眼の顕微鏡部１３，可視光源１
４によって構成されており、これによって術者が患者眼
Ｅを観察することができる。検出光学系１５は近赤外光
源１６，撮像レンズ１７，ミラー１８，近赤外光透過フ
ィルター１９ａ，近赤外用ＣＣＤカメラ１９ｂによって
構成されている。この検出光学系１５は患者眼Ｅと主光
軸Ｌ１（光軸Ｌ２）との上下左右方向（Ｘ，Ｙ軸方向）
のアライメントを容易にするために設けられており、こ
れによって患者眼Ｅに対する自動アライメントや自動ト
ラッキングを行うことができる。なお、この自動アライ
メント及び自動トラッキングについては、本発明と関係
が少ないのでその説明は省略する。詳しくは本出願人に
よる特開平９−１４９９１４号，特開平１０−１９２３
３３号等を参照されたい。また、観察光学系１０には前
後方向（Ｚ軸方向）のアライメントを行うための２本の
スリット指標を投影する指標投影光学系が配置されてい
るが（図示しない）、これも本発明とは関係が少ないの
でその説明は省略する。詳しくは本出願人による特開平
６−４７００１号を参照されたい。９は光軸Ｌ２上に配
置された固視灯である。
系１０及び眼球位置検出光学系１５の光軸Ｌ２とを同軸
にするダイクロイックミラーであり、ダイクロイックミ
ラー８はエキシマレーザ光を反射し可視光及び近赤外光
を透過する。観察光学系１０は対物レンズ１１，ダイク
ロイックミラー１２，双眼の顕微鏡部１３，可視光源１
４によって構成されており、これによって術者が患者眼
Ｅを観察することができる。検出光学系１５は近赤外光
源１６，撮像レンズ１７，ミラー１８，近赤外光透過フ
ィルター１９ａ，近赤外用ＣＣＤカメラ１９ｂによって
構成されている。この検出光学系１５は患者眼Ｅと主光
軸Ｌ１（光軸Ｌ２）との上下左右方向（Ｘ，Ｙ軸方向）
のアライメントを容易にするために設けられており、こ
れによって患者眼Ｅに対する自動アライメントや自動ト
ラッキングを行うことができる。なお、この自動アライ
メント及び自動トラッキングについては、本発明と関係
が少ないのでその説明は省略する。詳しくは本出願人に
よる特開平９−１４９９１４号，特開平１０−１９２３
３３号等を参照されたい。また、観察光学系１０には前
後方向（Ｚ軸方向）のアライメントを行うための２本の
スリット指標を投影する指標投影光学系が配置されてい
るが（図示しない）、これも本発明とは関係が少ないの
でその説明は省略する。詳しくは本出願人による特開平
６−４７００１号を参照されたい。９は光軸Ｌ２上に配
置された固視灯である。
【００３４】２０は光源２，移動装置２１，回転装置２
２，可変装置２３等を制御するＣＰＵ等の制御装置であ
る。２５は切除径（切除領域）や切除深度（切除量）な
どの手術条件を入力するための入力装置である。２６は
レーザ照射のためのトリガ信号を発信するフットスイッ
チである。
２，可変装置２３等を制御するＣＰＵ等の制御装置であ
る。２５は切除径（切除領域）や切除深度（切除量）な
どの手術条件を入力するための入力装置である。２６は
レーザ照射のためのトリガ信号を発信するフットスイッ
チである。
【００３５】次に、以上のような構成を有する装置にお
いて、その動作について説明する。なお、本実施形態で
は、治療的角膜表層切除術（ＰＴＫ）を例として説明す
る。
いて、その動作について説明する。なお、本実施形態で
は、治療的角膜表層切除術（ＰＴＫ）を例として説明す
る。
【００３６】まず、入力装置２５によって手術条件を入
力する。本実施形態であるＰＴＫの場合では、角膜Ｅｃ
に対する切除径（切除領域）や切除深度（切除量）など
を入力する。制御装置２０は入力された切除径に基づい
て可変装置２３を制御し、アパーチャ６の開口径を変化
させる。さらにまた、入力された切除深度に基づいてレ
ーザ光の走査数を決定する。なお、本実施形態の装置で
は、光源２から出射されるレーザパルスの繰返し周波数
を５〜５０Ｈｚの間で設定できる。
力する。本実施形態であるＰＴＫの場合では、角膜Ｅｃ
に対する切除径（切除領域）や切除深度（切除量）など
を入力する。制御装置２０は入力された切除径に基づい
て可変装置２３を制御し、アパーチャ６の開口径を変化
させる。さらにまた、入力された切除深度に基づいてレ
ーザ光の走査数を決定する。なお、本実施形態の装置で
は、光源２から出射されるレーザパルスの繰返し周波数
を５〜５０Ｈｚの間で設定できる。
【００３７】次に、術者は患者を図示なきベッドに仰向
けに寝かせ、患者に固視標９を固視させて患者眼Ｅを固
定する。そして、顕微鏡部１３から患者眼Ｅを観察し、
上下左右方向のアライメントを行う。また、指標投影光
学系を使用して前後方向のアライメントを行う。この
際、前述した検出光学系１５による自動アライメント及
び自動トラッキングを使用すると、患者眼Ｅと装置との
位置合わせを容易に行うことができる。この自動アライ
メント及び自動トラッキングの使用可否は、図示なきス
イッチによって選択することができる。
けに寝かせ、患者に固視標９を固視させて患者眼Ｅを固
定する。そして、顕微鏡部１３から患者眼Ｅを観察し、
上下左右方向のアライメントを行う。また、指標投影光
学系を使用して前後方向のアライメントを行う。この
際、前述した検出光学系１５による自動アライメント及
び自動トラッキングを使用すると、患者眼Ｅと装置との
位置合わせを容易に行うことができる。この自動アライ
メント及び自動トラッキングの使用可否は、図示なきス
イッチによって選択することができる。
【００３８】患者眼Ｅと装置との位置合わせが完了した
ら、フットスイッチ２６によってトリガ信号を発信す
る。制御装置２０は入力されたトリガ信号に基づき、光
源２を制御して設定された繰返し周波数でレーザパルス
を発振させる。また、制御装置２０は移動装置２１を制
御してミラー４を平行移動させ、設定された繰返し周波
数を踏まえた速度でレーザ光をガウシアン分布方向へ走
査する。また、制御装置２０は回転装置２２を制御し、
イメージローテータ５をレーザパルスと同期させて一定
速度（１パルスにつき１８０°）で回転させる。
ら、フットスイッチ２６によってトリガ信号を発信す
る。制御装置２０は入力されたトリガ信号に基づき、光
源２を制御して設定された繰返し周波数でレーザパルス
を発振させる。また、制御装置２０は移動装置２１を制
御してミラー４を平行移動させ、設定された繰返し周波
数を踏まえた速度でレーザ光をガウシアン分布方向へ走
査する。また、制御装置２０は回転装置２２を制御し、
イメージローテータ５をレーザパルスと同期させて一定
速度（１パルスにつき１８０°）で回転させる。
【００３９】ミラー４の移動によってレーザ光の１スキ
ャンが終了すると、制御装置２０は光源２を制御してレ
ーザ光の出射を一瞬遅らせ、先の１スキャンにおけるレ
ーザ光の走査方向に対して次の１スキャンにおけるレー
ザ光の走査方向を所定角度分回転させる。そして、再び
移動装置２１を介してミラー４を移動させレーザ光を走
査する。このようなレーザ光の走査と走査方向の回転と
を決定された走査数分繰り返して行うことにより、入力
された切除深度になるように角膜Ｅｃを切除することが
できる。
ャンが終了すると、制御装置２０は光源２を制御してレ
ーザ光の出射を一瞬遅らせ、先の１スキャンにおけるレ
ーザ光の走査方向に対して次の１スキャンにおけるレー
ザ光の走査方向を所定角度分回転させる。そして、再び
移動装置２１を介してミラー４を移動させレーザ光を走
査する。このようなレーザ光の走査と走査方向の回転と
を決定された走査数分繰り返して行うことにより、入力
された切除深度になるように角膜Ｅｃを切除することが
できる。
【００４０】ここで、レーザ光の走査と走査方向の回転
とについて詳しく説明する。レーザ光の断面長手方向の
エネルギ強度分布は、光源２から出射されたときには略
均一であるが（図２参照）、角膜Ｅｃ上ではレーザ光の
持つ拡散特性（ダイバージェンス）等の理由によって不
均一になる（図３参照）。従って、図４（ａ）に示すよ
うに、第１スキャン完了時の切除深度は中心部に比べて
周辺部が浅くなってしまい、角膜Ｅｃも一方向（走査方
向に直交する方向）で遠視化してしまう（図５（ａ）参
照）。また、図４（ｂ）〜（ｆ）に示すように、レーザ
光の走査方向を所定角度（図５では１２０°）毎に回転
させて第２，第３，第４スキャンと重ねていっても、中
心部に比べて周辺部全体が浅くなってしまい、角膜Ｅｃ
も全方向で遠視化してしまう（図５（ｂ）参照）。
とについて詳しく説明する。レーザ光の断面長手方向の
エネルギ強度分布は、光源２から出射されたときには略
均一であるが（図２参照）、角膜Ｅｃ上ではレーザ光の
持つ拡散特性（ダイバージェンス）等の理由によって不
均一になる（図３参照）。従って、図４（ａ）に示すよ
うに、第１スキャン完了時の切除深度は中心部に比べて
周辺部が浅くなってしまい、角膜Ｅｃも一方向（走査方
向に直交する方向）で遠視化してしまう（図５（ａ）参
照）。また、図４（ｂ）〜（ｆ）に示すように、レーザ
光の走査方向を所定角度（図５では１２０°）毎に回転
させて第２，第３，第４スキャンと重ねていっても、中
心部に比べて周辺部全体が浅くなってしまい、角膜Ｅｃ
も全方向で遠視化してしまう（図５（ｂ）参照）。
【００４１】そこで、本発明の装置では、１スキャンに
おけるミラー４の移動速度を変化させ、且つ走査方向を
所定角度毎に回転させることによって周辺部が浅くなる
ことを防いでいる。すなわち、設定された繰返し周波数
に基づいて一定間隔で出射されるレーザパルス（図６
（ａ）参照）に対し、１スキャンにおける走査開始後と
走査終了前のミラー４の移動速度を遅くし（図６（ｂ）
参照）、そこでのレーザ光の照射数を多くする（照射間
隔を密にする）。第１スキャン完了時の切除深度は中心
部と周辺部とでは一定にはならないが（図７（ａ）参
照）、走査方向を所定角度（図７では１３３°）毎に回
転させて第２，第３，第４スキャンと重ねていくことに
より（図７（ｂ）〜（ｄ）参照）、中心部と周辺部の切
除深度を略一定にすることができる（図７（ｅ）参
照）。なお、レーザ光がパルス発振でなく連続発振する
ものの場合でも、１スキャンにおけるミラー４の移動速
度を変化させ、１スキャンにおける走査開始後と走査終
了前のレーザ光の照射時間を長く（照射量を多く）すれ
ばよい。この場合は、１スキャン終了毎にイメージロー
テータ５を回転させ、回転の間はシャッタ等でレーザ光
を遮断する（レーザ光源自体を制御してもよい）。
おけるミラー４の移動速度を変化させ、且つ走査方向を
所定角度毎に回転させることによって周辺部が浅くなる
ことを防いでいる。すなわち、設定された繰返し周波数
に基づいて一定間隔で出射されるレーザパルス（図６
（ａ）参照）に対し、１スキャンにおける走査開始後と
走査終了前のミラー４の移動速度を遅くし（図６（ｂ）
参照）、そこでのレーザ光の照射数を多くする（照射間
隔を密にする）。第１スキャン完了時の切除深度は中心
部と周辺部とでは一定にはならないが（図７（ａ）参
照）、走査方向を所定角度（図７では１３３°）毎に回
転させて第２，第３，第４スキャンと重ねていくことに
より（図７（ｂ）〜（ｄ）参照）、中心部と周辺部の切
除深度を略一定にすることができる（図７（ｅ）参
照）。なお、レーザ光がパルス発振でなく連続発振する
ものの場合でも、１スキャンにおけるミラー４の移動速
度を変化させ、１スキャンにおける走査開始後と走査終
了前のレーザ光の照射時間を長く（照射量を多く）すれ
ばよい。この場合は、１スキャン終了毎にイメージロー
テータ５を回転させ、回転の間はシャッタ等でレーザ光
を遮断する（レーザ光源自体を制御してもよい）。
【００４２】なお、本実施形態の装置では、レーザ光の
走査方向は１スキャン毎に１３３°（イメージローテー
タ５の回転は１スキャン毎に６６．５°）ずつ一定方向
に回転されている。これにより、走査数が多くなっても
同じ走査方向（走査軌跡）になることがないので、より
均一な切除が可能となる（図８参照）。もちろん、走査
方向の回転は１３３°毎でなくてもよく、入力装置２５
の図示なきスイッチによって設定変更できるようにして
もよい。この走査方向の回転角度については、走査数が
多くなっても同じ走査方向（走査軌跡）になることがな
いような角度で、且つ少ない走査方向変更回数で角度の
分散を大きくできる角度にすることが好ましい。また、
単に、走査を多数回行った場合に重なり合う回数が少な
い角度であればよい。なお、走査方向を所定角度回転す
るためには、前述したようにレーザ出射のタイミングを
ずらす方法の他、イメージローテータ５の回転速度を変
化させるようにしてもよい。
走査方向は１スキャン毎に１３３°（イメージローテー
タ５の回転は１スキャン毎に６６．５°）ずつ一定方向
に回転されている。これにより、走査数が多くなっても
同じ走査方向（走査軌跡）になることがないので、より
均一な切除が可能となる（図８参照）。もちろん、走査
方向の回転は１３３°毎でなくてもよく、入力装置２５
の図示なきスイッチによって設定変更できるようにして
もよい。この走査方向の回転角度については、走査数が
多くなっても同じ走査方向（走査軌跡）になることがな
いような角度で、且つ少ない走査方向変更回数で角度の
分散を大きくできる角度にすることが好ましい。また、
単に、走査を多数回行った場合に重なり合う回数が少な
い角度であればよい。なお、走査方向を所定角度回転す
るためには、前述したようにレーザ出射のタイミングを
ずらす方法の他、イメージローテータ５の回転速度を変
化させるようにしてもよい。
【００４３】さらに、図９に示すように、レーザ光の走
査方向がほぼ逆の場合において、切除領域内でのレーザ
照射位置がずれるようにすると、さらに均一な切除が可
能となる（図９はレーザ光の走査方向の回転が１２０°
毎で走査速度が一定の場合の１スキャン目でのレーザ照
射位置５０と４スキャン目でのレーザ照射位置５１とを
示している）。例えば、図９のようにレーザ照射位置を
ずらす場合には、図１０に示すように１スキャン目と４
スキャン目のミラー４の移動を変えればよい。なお、レ
ーザ光の走査方向の回転が１３３°毎の場合は、１スキ
ャン目と５スキャン目とでレーザ照射位置がずれるよう
にする。また、同一方向に走査を重ね合わせる場合も照
射位置をずらすようにしてもよい。
査方向がほぼ逆の場合において、切除領域内でのレーザ
照射位置がずれるようにすると、さらに均一な切除が可
能となる（図９はレーザ光の走査方向の回転が１２０°
毎で走査速度が一定の場合の１スキャン目でのレーザ照
射位置５０と４スキャン目でのレーザ照射位置５１とを
示している）。例えば、図９のようにレーザ照射位置を
ずらす場合には、図１０に示すように１スキャン目と４
スキャン目のミラー４の移動を変えればよい。なお、レ
ーザ光の走査方向の回転が１３３°毎の場合は、１スキ
ャン目と５スキャン目とでレーザ照射位置がずれるよう
にする。また、同一方向に走査を重ね合わせる場合も照
射位置をずらすようにしてもよい。
【００４４】決定された走査数でのレーザ照射が完了す
ると、フットスイッチ２６を押し続けてもレーザ照射は
行われないので、術者は患者眼Ｅの切除状態を確認した
後、手術を終了する。
ると、フットスイッチ２６を押し続けてもレーザ照射は
行われないので、術者は患者眼Ｅの切除状態を確認した
後、手術を終了する。
【００４５】なお、本実施形態では、１スキャンにおけ
るミラー４の移動速度を変化させ、レーザ光の走査方向
を所定角度毎に回転させることによって周辺部が浅くな
ることを防いだが、１スキャンにおけるレーザパルス間
隔を変化させ、走査方向を所定角度毎に回転させること
によって周辺部が浅くなることを防ぐこともできる。こ
の場合は、一定速度で移動されるミラー４（図１１
（ｂ）参照）に対し、１スキャンにおける走査開始後と
走査終了前のレーザパルスの間隔を速く（短く）し（図
１１（ａ）参照）、そこでのレーザ光の照射数を多くす
る（照射間隔を密にする）。これを前述したように走査
方向を回転させて第２，第３，第４スキャンと重ねてい
くことにより、中心部と周辺部との切除深度を略一定に
することができる。
るミラー４の移動速度を変化させ、レーザ光の走査方向
を所定角度毎に回転させることによって周辺部が浅くな
ることを防いだが、１スキャンにおけるレーザパルス間
隔を変化させ、走査方向を所定角度毎に回転させること
によって周辺部が浅くなることを防ぐこともできる。こ
の場合は、一定速度で移動されるミラー４（図１１
（ｂ）参照）に対し、１スキャンにおける走査開始後と
走査終了前のレーザパルスの間隔を速く（短く）し（図
１１（ａ）参照）、そこでのレーザ光の照射数を多くす
る（照射間隔を密にする）。これを前述したように走査
方向を回転させて第２，第３，第４スキャンと重ねてい
くことにより、中心部と周辺部との切除深度を略一定に
することができる。
【００４６】また、１スキャンにおけるミラー４の移動
速度とレーザパルス間隔との両方を変化させ、周辺部が
浅くなることを防ぐこともできる。
速度とレーザパルス間隔との両方を変化させ、周辺部が
浅くなることを防ぐこともできる。
【００４７】なお、本実施形態では、治療的角膜表層切
除術（ＰＴＫ）における装置の動作について説明した
が、レーザ照射によって角膜を切除して角膜曲率を変化
させる屈折矯正手術（ＰＲＫ：photorefractive kerate
ctomy ）についても本発明が適用できることはいうまで
もない。
除術（ＰＴＫ）における装置の動作について説明した
が、レーザ照射によって角膜を切除して角膜曲率を変化
させる屈折矯正手術（ＰＲＫ：photorefractive kerate
ctomy ）についても本発明が適用できることはいうまで
もない。
【００４８】また、本実施形態では、説明を容易にする
ために、切除領域の中心部から周辺部にいくに従ってレ
ーザ照射を密にしていったが、本発明はこれに限るもの
ではなく、同様のものはこれに含まれるものとする。例
えば、摘出豚眼を使用しての本発明者の実験によると、
切除領域の中心部に対して周辺部のレーザ照射は密であ
るが、最も周辺の部分はそこよりも少し中心に近い部分
に比べレーザ照射を粗くすると、切除領域全体を最も均
一に切除することができる。
ために、切除領域の中心部から周辺部にいくに従ってレ
ーザ照射を密にしていったが、本発明はこれに限るもの
ではなく、同様のものはこれに含まれるものとする。例
えば、摘出豚眼を使用しての本発明者の実験によると、
切除領域の中心部に対して周辺部のレーザ照射は密であ
るが、最も周辺の部分はそこよりも少し中心に近い部分
に比べレーザ照射を粗くすると、切除領域全体を最も均
一に切除することができる。
【００４９】また、本実施形態では、走査方式によるレ
ーザ照射について説明したが、フライングスポット方式
の場合でもレーザ照射を切除領域の中心部に比べて周辺
部で密にすればよい。
ーザ照射について説明したが、フライングスポット方式
の場合でもレーザ照射を切除領域の中心部に比べて周辺
部で密にすればよい。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ特性，レーザ照射方法，角膜形状等によって生じ
る切除領域周辺部の切除深度不足を補い、切除後に起こ
る角膜の遠視化を防止することができる。また、レーザ
光のエネルギ強度分布が設計上とは大きく異なった場合
などでも切除面を均一にすることができる。
レーザ特性，レーザ照射方法，角膜形状等によって生じ
る切除領域周辺部の切除深度不足を補い、切除後に起こ
る角膜の遠視化を防止することができる。また、レーザ
光のエネルギ強度分布が設計上とは大きく異なった場合
などでも切除面を均一にすることができる。
【図１】本発明の実施形態である角膜手術装置の光学系
及び制御系概略図である。
及び制御系概略図である。
【図２】レーザ光の出射時のエネルギ強度分布を説明す
る図である。
る図である。
【図３】レーザ光の角膜上でのエネルギ強度分布を説明
する図である。
する図である。
【図４】従来の走査・回転方式について説明する図であ
る。
る。
【図５】従来の走査方式及び走査・回転方式によって起
こり得る角膜の遠視化について説明する図である。
こり得る角膜の遠視化について説明する図である。
【図６】本発明における走査・回転方式について説明す
る図である。
る図である。
【図７】本発明における走査・回転方式について説明す
る図である。
る図である。
【図８】レーザ光の走査方向の回転について説明する図
である。
である。
【図９】レーザ光の照射位置のずれについて説明する図
である。
である。
【図１０】レーザ光の照射位置をずらす方法について説
明する図である。
明する図である。
【図１１】本発明における走査・回転方式の変容例につ
いて説明する図である。
いて説明する図である。
１ 照射光学系 ２ レーザ光源 ４ 平面ミラー ５ イメージローテータ ６ アパーチャ ２０ 制御部 ２１ 移動装置 ２２ 回転装置 ２５ 入力装置
Claims (15)
- 【請求項１】 レーザ光によって角膜をアブレーション
する角膜手術装置において、レーザ光源からのレーザ光
を患者眼角膜に導光して照射するレーザ照射光学系を持
つレーザ照射手段と、レーザ光によるアブレーション後
の角膜形状を定めるために必要な手術条件を入力する入
力手段と、角膜上に照射されるレーザ光の拡散特性に起
因するエネルギ強度の不均一性と角膜上の照射位置の違
いに起因するアブレーション量の不均一性との少なくと
も一方を補償するために、前記入力手段によって入力さ
れた手術条件に基づきアブレーション領域内のレーザ照
射密度を変化させる照射密度可変手段と、を有すること
を特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項２】 請求項１の角膜手術装置は、さらに、レ
ーザ光を一定の方向に走査する走査手段と、該走査手段
による走査方向を変更する走査方向変更手段と、前記走
査手段によって一定方向のアブレーションをした後に走
査方向を変更するように前記走査方向変更手段を制御す
ることによってアブレーションの重ね合わせを行う重ね
合わせ手段と、を有することを特徴とする角膜手術装
置。 - 【請求項３】 請求項２の角膜手術装置において、前記
照射密度可変手段はレーザ光の走査速度がアブレーショ
ン領域の中心部に比べて周辺部で遅くなるように前記走
査手段を制御することを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項４】 請求項２の角膜手術装置において、前記
レーザ光源から出射されるレーザ光は不均一なエネルギ
強度分布を持つレーザ光であり、前記走査手段は前記レ
ーザ光が持つ不均一なエネルギ強度分布の方向にレーザ
光を並進走査する手段であることを特徴とする角膜手術
装置。 - 【請求項５】 請求項２の角膜手術装置において、前記
走査方向変更手段はレーザ照射光軸回りに走査方向を回
転させる回転手段であり、前記重ね合わせ手段は１スキ
ャン終了毎に所定角度ずつ走査方向が回転するようにレ
ーザ照射を制御し、重ね合わせの走査方向を放射状に分
散させることを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項６】 請求項２の角膜手術装置において、前記
レーザ光源はレーザ光をパルス発振するレーザ光源であ
り、前記重ね合わせ手段はアブレーションの重ね合わせ
によって走査方向が略同一方向と略逆方向との少なくと
も一方になるときは、角膜上に照射するレーザ光の照射
位置をずらすようにレーザ照射を制御することを特徴と
する角膜手術装置。 - 【請求項７】 請求項１の角膜手術装置において、前記
レーザ光源はレーザ光をパルス発振するレーザ光源であ
り、前記照射密度可変手段はレーザ光の照射間隔がアブ
レーション領域の中心部に比べて周辺部で密になるよう
にレーザ出射を制御することを特徴とする角膜手術装
置。 - 【請求項８】 レーザ光によって角膜をアブレーション
する角膜手術装置において、レーザ光源からのレーザ光
を患者眼角膜に導光して照射するレーザ照射光学系を持
つレーザ照射手段と、レーザ光を一定の方向に走査する
走査手段と、該走査手段による走査方向をレーザ照射光
軸回りに回転させる回転手段と、１スキャン終了毎に所
定角度ずつ走査方向が回転するようにレーザ照射を制御
し、走査方向を放射状に分散させて重ね合わせる重ね合
わせ手段と、を有することを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項９】 請求項８の角膜手術装置において、前記
重ね合わせ手段は１スキャン終了毎に所定角度ずつ走査
方向が回転するようにレーザ出射のタイミングを制御す
ることを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項１０】 請求項８の角膜手術装置において、前
記所定角度とは該所定角度と３６０°との最大公約数が
１となる１°以外の角度であることを特徴とする角膜手
術装置。 - 【請求項１１】 請求項８または１０の角膜手術装置に
おいて、前記所定角度とは少ない走査方向変更回数で角
度の分散を大きくできる角度であることを特徴とする角
膜手術装置。 - 【請求項１２】 請求項８の角膜手術装置において、前
記重ね合わせ手段は１スキャン終了毎に所定角度ずつ走
査方向が回転するように前記回転手段の回転を制御する
ことを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項１３】 レーザ光によって角膜をアブレーショ
ンする角膜手術装置において、レーザ光源からのパルス
レーザ光を患者眼角膜に導光して照射するレーザ照射光
学系を持つレーザ照射手段と、レーザ光を一定の方向に
走査する走査手段と、走査方向が略同一と略逆方向との
少なくとも一方になるときは角膜上に照射するレーザ光
の照射位置をずらすように重ね合わせる重ね合わせ手段
と、を有することを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項１４】 請求項１３の角膜手術装置において、
前記重ね合わせ手段は角膜上に照射するレーザ光の照射
位置をずらすように前記走査手段を制御することを特徴
とする角膜手術装置。 - 【請求項１５】 請求項１３の角膜手術装置は、さら
に、前記走査手段による走査方向をレーザ照射光軸回り
に回転させる回転手段を有することを特徴とする角膜手
術装置。
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