JP2002065719A - 角膜手術装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 角膜切除による矯正精度を向上させ、より適
切に手術を行える角膜手術装置を提供すること。 【解決手段】 レーザ光によって角膜を切除する角膜手
術装置において、被検眼の屈折異常に基づいて角膜の切
除量を演算し，かつ切除量を複数回のステップに分割し
各ステップでの切除量を求める演算手段と、各切除量に
基づいて各ステップでの装置の制御データを決める制御
データ決定手段と、角膜形状測定用の指標を角膜上に結
像する結像光学系，角膜に形成された指標像を撮像する
撮像光学系，及び撮像された画像を処理して指標像を検
知して角膜の形状を得る形状演算手段とを有する角膜形
状測定手段と、該角膜形状測定手段を使ってあるステッ
プのレーザ照射終了後に測定された角膜形状に基づいて
そのステップでの実切除量と予定切除量を対比し，その
対比に基づいて次のステップの制御データを補正する補
正手段と、を備える。
切に手術を行える角膜手術装置を提供すること。 【解決手段】 レーザ光によって角膜を切除する角膜手
術装置において、被検眼の屈折異常に基づいて角膜の切
除量を演算し，かつ切除量を複数回のステップに分割し
各ステップでの切除量を求める演算手段と、各切除量に
基づいて各ステップでの装置の制御データを決める制御
データ決定手段と、角膜形状測定用の指標を角膜上に結
像する結像光学系，角膜に形成された指標像を撮像する
撮像光学系，及び撮像された画像を処理して指標像を検
知して角膜の形状を得る形状演算手段とを有する角膜形
状測定手段と、該角膜形状測定手段を使ってあるステッ
プのレーザ照射終了後に測定された角膜形状に基づいて
そのステップでの実切除量と予定切除量を対比し，その
対比に基づいて次のステップの制御データを補正する補
正手段と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光により患
者眼角膜を切除（アブレーション）して患者眼の屈折矯
正を行う角膜手術装置に関する。
者眼角膜を切除（アブレーション）して患者眼の屈折矯
正を行う角膜手術装置に関する。
【０００２】
【従来技術】エキシマレーザを用いて患者眼角膜を切除
し、角膜の屈折力を変化させて近視、遠視、乱視等の屈
折異常を矯正するレーザ角膜手術装置が知られている。
この屈折矯正手術では、角膜上皮を剥いだ後にレーザ照
射を行うＰＲＫ手術（photorefractive keratectomy）
と、角膜上皮から実質に至る部分を層状に切開してフラ
ップを形成し、その後にレーザ照射によって実質を切除
し、再びそのフラップを戻すＬＡＳＩＫ手術（laser as
sisted in-situ keratomileusis）が行われている。
し、角膜の屈折力を変化させて近視、遠視、乱視等の屈
折異常を矯正するレーザ角膜手術装置が知られている。
この屈折矯正手術では、角膜上皮を剥いだ後にレーザ照
射を行うＰＲＫ手術（photorefractive keratectomy）
と、角膜上皮から実質に至る部分を層状に切開してフラ
ップを形成し、その後にレーザ照射によって実質を切除
し、再びそのフラップを戻すＬＡＳＩＫ手術（laser as
sisted in-situ keratomileusis）が行われている。
【０００３】また、この種の装置による屈折矯正では、
手術段階に入る前の角膜形状、矯正屈折力、光学領域の
大きさ等の屈折矯正に関するデータから切除量が設定さ
れ、その切除量に基づいてレーザ照射が行われる。角膜
形状の測定には、一般に、プラチドリングを角膜に投影
し、角膜での鏡面反射光を検出することで角膜形状を測
定する装置が用いられており、この測定装置は手術装置
とは分離されたものである。
手術段階に入る前の角膜形状、矯正屈折力、光学領域の
大きさ等の屈折矯正に関するデータから切除量が設定さ
れ、その切除量に基づいてレーザ照射が行われる。角膜
形状の測定には、一般に、プラチドリングを角膜に投影
し、角膜での鏡面反射光を検出することで角膜形状を測
定する装置が用いられており、この測定装置は手術装置
とは分離されたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鏡面反
射光を利用した角膜形状測定では、レーザ照射直前（Ｐ
ＲＫでは角膜の上皮を剥いだ後、ＬＡＳＩＫではフラッ
プを形成した後）、及びレーザ照射直後の形状を測定す
ることができず、設定された切除量通りに角膜が切除さ
れているか否かを知ることができなかった。このため、
従来は、手術前後で屈折力測定を行うことで手術の適否
を判断し、所期する矯正が行われていない場合は、患者
眼の回復を待って再手術を行っていた。これは患者にと
って負担となる。
射光を利用した角膜形状測定では、レーザ照射直前（Ｐ
ＲＫでは角膜の上皮を剥いだ後、ＬＡＳＩＫではフラッ
プを形成した後）、及びレーザ照射直後の形状を測定す
ることができず、設定された切除量通りに角膜が切除さ
れているか否かを知ることができなかった。このため、
従来は、手術前後で屈折力測定を行うことで手術の適否
を判断し、所期する矯正が行われていない場合は、患者
眼の回復を待って再手術を行っていた。これは患者にと
って負担となる。
【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
角膜切除による矯正精度を向上させ、より適切に手術を
行える角膜手術装置を提供することを技術課題とする。
角膜切除による矯正精度を向上させ、より適切に手術を
行える角膜手術装置を提供することを技術課題とする。
【０００６】
【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。
【０００７】（１） レーザ光によって角膜を切除する
角膜手術装置において、被検眼の屈折異常に基づいて角
膜の切除量を演算し，かつ切除量を複数回のステップに
分割し各ステップでの切除量を求める演算手段と、各切
除量に基づいて各ステップでの装置の制御データを決め
る制御データ決定手段と、角膜形状測定用の指標を角膜
上に結像する結像光学系，角膜に形成された指標像を撮
像する撮像光学系，及び撮像された画像を処理して指標
像を検知して角膜の形状を得る形状演算手段とを有する
角膜形状測定手段と、該角膜形状測定手段を使ってある
ステップのレーザ照射終了後に測定された角膜形状に基
づいてそのステップでの実切除量と予定切除量を対比
し，その対比に基づいて次のステップの制御データを補
正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
角膜手術装置において、被検眼の屈折異常に基づいて角
膜の切除量を演算し，かつ切除量を複数回のステップに
分割し各ステップでの切除量を求める演算手段と、各切
除量に基づいて各ステップでの装置の制御データを決め
る制御データ決定手段と、角膜形状測定用の指標を角膜
上に結像する結像光学系，角膜に形成された指標像を撮
像する撮像光学系，及び撮像された画像を処理して指標
像を検知して角膜の形状を得る形状演算手段とを有する
角膜形状測定手段と、該角膜形状測定手段を使ってある
ステップのレーザ照射終了後に測定された角膜形状に基
づいてそのステップでの実切除量と予定切除量を対比
し，その対比に基づいて次のステップの制御データを補
正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】（２） （１）の角膜手術装置において、
前記角膜形状測定用の指標はスリット光による指標であ
り、前記角膜形状測定手段は結像光学系を角膜に対して
距離方向に所定ステップで移動させる手段と、各移動位
置で角膜に形成されたスリット指標を前記撮像光学系に
より撮像する手段を備えることを特徴とする。
前記角膜形状測定用の指標はスリット光による指標であ
り、前記角膜形状測定手段は結像光学系を角膜に対して
距離方向に所定ステップで移動させる手段と、各移動位
置で角膜に形成されたスリット指標を前記撮像光学系に
より撮像する手段を備えることを特徴とする。
【０００９】（３） （１）の角膜手術装置において、
前記角膜形状測定用の指標を格子パターンとしたことを
特徴とする。
前記角膜形状測定用の指標を格子パターンとしたことを
特徴とする。
【００１０】（４） （１）の角膜手術装置において、
前記結像光学系は角膜に対する装置の距離方向をアライ
メントするためのアライメント光学系として兼用される
ことを特徴とする。
前記結像光学系は角膜に対する装置の距離方向をアライ
メントするためのアライメント光学系として兼用される
ことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図１はレーザビームにより角膜の屈
折矯正を行う角膜手術装置の外観図である。
基づいて説明する。図１はレーザビームにより角膜の屈
折矯正を行う角膜手術装置の外観図である。
【００１２】１は手術装置本体であり、エキシマレーザ
光源等が内蔵されている。エキシマレーザ光源からのレ
ーザ光は後述する本体１内のレーザ照射用光学系を通
り、アーム部２に導かれる。アーム部２の内部はレーザ
光の光路を持ち、ミラー等の光学素子が配置されてい
る。アーム部２のアーム先端部５には、患者眼を観察す
るための双眼の顕微鏡部３、照明部４等が設けられてい
る。
光源等が内蔵されている。エキシマレーザ光源からのレ
ーザ光は後述する本体１内のレーザ照射用光学系を通
り、アーム部２に導かれる。アーム部２の内部はレーザ
光の光路を持ち、ミラー等の光学素子が配置されてい
る。アーム部２のアーム先端部５には、患者眼を観察す
るための双眼の顕微鏡部３、照明部４等が設けられてい
る。
【００１３】アーム部２は、図２に示すように、Ｘ方向
アーム駆動部５１により図１の方向（術者に対して左右
方向）に、Ｙ方向駆動部５２によりＹ方向（術者に対し
て前後方向）に移動可能である。また、アーム先端部５
はＺ方向先端駆動部５３によりＺ方向（上下方向）に移
動可能である。各駆動部５１，５２，５３はモータやス
ライド機構から構成される。
アーム駆動部５１により図１の方向（術者に対して左右
方向）に、Ｙ方向駆動部５２によりＹ方向（術者に対し
て前後方向）に移動可能である。また、アーム先端部５
はＺ方向先端駆動部５３によりＺ方向（上下方向）に移
動可能である。各駆動部５１，５２，５３はモータやス
ライド機構から構成される。
【００１４】６はコントローラであり、アーム部２をＸ
Ｙ方向に駆動するための信号を与えるジョイスティック
７や、Ｚ方向のアライメントを行うためのフォーカス調
整スイッチ６ａ、角膜形状の測定を開始するスイッチ６
ｂ等の操作スイッチを備える。８はレーザ照射信号を送
るためのフットスイッチ、９は必要な手術条件の各種デ
ータ入力やレーザ照射制御データの演算、表示、記憶等
を行うコンピュータである。コンピュータ９は、本体９
０、モニタ９１、キーボード９２、マウス９３等により
構成される。
Ｙ方向に駆動するための信号を与えるジョイスティック
７や、Ｚ方向のアライメントを行うためのフォーカス調
整スイッチ６ａ、角膜形状の測定を開始するスイッチ６
ｂ等の操作スイッチを備える。８はレーザ照射信号を送
るためのフットスイッチ、９は必要な手術条件の各種デ
ータ入力やレーザ照射制御データの演算、表示、記憶等
を行うコンピュータである。コンピュータ９は、本体９
０、モニタ９１、キーボード９２、マウス９３等により
構成される。
【００１５】手術装置本体１の光学系及び制御系の概略
構成を図３に基づいて説明する。１０は１９３ｎｍの波
長を持つエキシマレーザを出射するレーザ光源である。
レーザ光源１０から水平方向に出射されたレーザビーム
は、ミラー１１、１２により反射され、平面ミラー１３
でさらに９０度方向に反射される。平面ミラー１３はミ
ラー駆動部１４により図における矢印方向に移動可能で
あり、レーザビームをガウシアン分布方向に平行移動し
て対象物を均一に切除できる。この点は、特開平４−２
４２６４４号に詳細に記載されているので、詳しくはこ
れを参照されたい。
構成を図３に基づいて説明する。１０は１９３ｎｍの波
長を持つエキシマレーザを出射するレーザ光源である。
レーザ光源１０から水平方向に出射されたレーザビーム
は、ミラー１１、１２により反射され、平面ミラー１３
でさらに９０度方向に反射される。平面ミラー１３はミ
ラー駆動部１４により図における矢印方向に移動可能で
あり、レーザビームをガウシアン分布方向に平行移動し
て対象物を均一に切除できる。この点は、特開平４−２
４２６４４号に詳細に記載されているので、詳しくはこ
れを参照されたい。
【００１６】１５はイメージローテータであり、イメー
ジローテーター駆動部１６により中心光軸を中心にして
回転駆動され、レーザビームを光軸周りに回転させる。
１７はミラーである。
ジローテーター駆動部１６により中心光軸を中心にして
回転駆動され、レーザビームを光軸周りに回転させる。
１７はミラーである。
【００１７】１８はアブレーション領域を円形に制限す
る可変円形アパーチャであり、アパーチャ駆動部１９に
よりその開口径が変えられる。２０はアブレーション領
域をスリット状に制限する可変のスリットアパーチャで
あり、アパーチャ駆動部２１により開口幅とスリット開
口の方向が変えられる。２２、２３はビームの方向を変
えるミラーである。２４は円形アパーチャ１８およびス
リットアパーチャ２０を患者眼の角膜Ｅｃ上に投影する
ための投影レンズである。
る可変円形アパーチャであり、アパーチャ駆動部１９に
よりその開口径が変えられる。２０はアブレーション領
域をスリット状に制限する可変のスリットアパーチャで
あり、アパーチャ駆動部２１により開口幅とスリット開
口の方向が変えられる。２２、２３はビームの方向を変
えるミラーである。２４は円形アパーチャ１８およびス
リットアパーチャ２０を患者眼の角膜Ｅｃ上に投影する
ための投影レンズである。
【００１８】２５は１９３ｎｍのエキシマレーザビーム
を反射して可視光を通過する特性を持つダイクロイック
ミラーであり、投影レンズ２４を経たレーザビームはダ
イクロイックミラー２５により９０°偏向されて角膜Ｅ
ｃへと導光される。
を反射して可視光を通過する特性を持つダイクロイック
ミラーであり、投影レンズ２４を経たレーザビームはダ
イクロイックミラー２５により９０°偏向されて角膜Ｅ
ｃへと導光される。
【００１９】ダイクロイックミラー２５の上方には固視
灯２６、対物レンズ２７、顕微鏡部３が配置される。３
０は顕微鏡部３の双眼光路の間に配置されたミラーであ
り、ミラー３０の反射側光路には結像レンズ３１、ミラ
ー３２、ＣＣＤカメラ３３が配置されている。ＣＣＤカ
メラ３３の出力は画像解析部３４に接続されており、角
膜形状の解析結果はコンピュータ９に入力される。
灯２６、対物レンズ２７、顕微鏡部３が配置される。３
０は顕微鏡部３の双眼光路の間に配置されたミラーであ
り、ミラー３０の反射側光路には結像レンズ３１、ミラ
ー３２、ＣＣＤカメラ３３が配置されている。ＣＣＤカ
メラ３３の出力は画像解析部３４に接続されており、角
膜形状の解析結果はコンピュータ９に入力される。
【００２０】ダイクロイックミラー２５の下方には、照
明部４内に配置されるスリット投影光学系４０ａ，４０
ｂが、対物レンズ２７の光軸を挟んで左右対称に配置さ
れている。このスリット投影光学系４０ａ，４０ｂは、
アライメント光の投影光学系として使用する他、角膜形
状測定用の指標を投影する測定光学系として兼用され
る。各スリット投影光学系４０ａ，４０ｂは、可視光を
発する照明ランプ４１ａ，４１ｂ、コンデンサレンズ４
２ａ，４２ｂ、十字スリットを持つスリット板４３ａ，
４３ｂ、投影レンズ４４ａ，４４ｂから構成される。ス
リット板４３ａ，４３ｂは、特に十字スリットでなく他
形状のスリットでも良い。スリット板４３ａ，４３ｂは
投影レンズ４４ａ，４４ｂに対して角膜Ｅｃと共役な位
置関係にあり、その十字スリットの像は対物レンズ２７
の光軸上のピント位置に常に結像するようになってい
る。また、ＣＣＤカメラ３３の撮像面も結像レンズ３１
により対物レンズ２７の光軸上のピント位置と共役にさ
れており、ＣＣＤカメラ３３はスリット投影像の検出光
学系として使用される。
明部４内に配置されるスリット投影光学系４０ａ，４０
ｂが、対物レンズ２７の光軸を挟んで左右対称に配置さ
れている。このスリット投影光学系４０ａ，４０ｂは、
アライメント光の投影光学系として使用する他、角膜形
状測定用の指標を投影する測定光学系として兼用され
る。各スリット投影光学系４０ａ，４０ｂは、可視光を
発する照明ランプ４１ａ，４１ｂ、コンデンサレンズ４
２ａ，４２ｂ、十字スリットを持つスリット板４３ａ，
４３ｂ、投影レンズ４４ａ，４４ｂから構成される。ス
リット板４３ａ，４３ｂは、特に十字スリットでなく他
形状のスリットでも良い。スリット板４３ａ，４３ｂは
投影レンズ４４ａ，４４ｂに対して角膜Ｅｃと共役な位
置関係にあり、その十字スリットの像は対物レンズ２７
の光軸上のピント位置に常に結像するようになってい
る。また、ＣＣＤカメラ３３の撮像面も結像レンズ３１
により対物レンズ２７の光軸上のピント位置と共役にさ
れており、ＣＣＤカメラ３３はスリット投影像の検出光
学系として使用される。
【００２１】５０はレーザ光源１０や各駆動部等を制御
する制御部である。また、制御部５０にはコンピュータ
９、フットスイッチ８、コントローラ６が接続されてい
る。
する制御部である。また、制御部５０にはコンピュータ
９、フットスイッチ８、コントローラ６が接続されてい
る。
【００２２】なお、実施形態では図示を省略したが、装
置にはアイトラッキング機能（アライメント中やレーザ
照射中に患者眼が動いた場合に、その動きを追尾してレ
ーザ照射位置を合せる機能）を搭載することが好まし
い。これは本出願人による特開平９−１４９９１４号公
報に記載したものを使用できる。
置にはアイトラッキング機能（アライメント中やレーザ
照射中に患者眼が動いた場合に、その動きを追尾してレ
ーザ照射位置を合せる機能）を搭載することが好まし
い。これは本出願人による特開平９−１４９９１４号公
報に記載したものを使用できる。
【００２３】次に、本発明に係る装置の動作を説明す
る。ここでは近視の球面矯正を行うものとして説明す
る。
る。ここでは近視の球面矯正を行うものとして説明す
る。
【００２４】まず、矯正屈折力や切除領域の大きさ等の
手術条件をコンピュータ９に入力する。コンピュータ９
は入力されたデータに基づいて角膜切除量データを算出
する。また、ＰＲＫ手術を行う場合、術者はレーザ照射
前に患者眼の角膜上皮を剥いでおく処置を行う。
手術条件をコンピュータ９に入力する。コンピュータ９
は入力されたデータに基づいて角膜切除量データを算出
する。また、ＰＲＫ手術を行う場合、術者はレーザ照射
前に患者眼の角膜上皮を剥いでおく処置を行う。
【００２５】術者は、顕微鏡部３により患者眼の前眼部
像を観察しながら、ジョイスティック７を操作してアー
ム部２を移動して図示なきレチクルと瞳孔とが所定の関
係になるようにＸＹ方向のアライメントを行い、フォー
カス調整スイッチ６ａを操作してアーム先端部５を上下
に移動し、Ｚ方向のアライメントを行う。
像を観察しながら、ジョイスティック７を操作してアー
ム部２を移動して図示なきレチクルと瞳孔とが所定の関
係になるようにＸＹ方向のアライメントを行い、フォー
カス調整スイッチ６ａを操作してアーム先端部５を上下
に移動し、Ｚ方向のアライメントを行う。
【００２６】Ｚ方向のアライメントは、スリット投影光
学系４０ａ，４０ｂによって投影されるスリット像を観
察して、次のように行う。図３上の左側のスリット投影
光学系４０ａからのスリット光の大部分は角膜Ｅｃを通
過するが、その一部は角膜Ｅｃで散乱して顕微鏡部３を
介して図４（ａ）の円弧状のスリットライン７１ａとし
て観察される。また、右側のスリット投影光学系４０ｂ
からのスリット光も同様に、図４（ａ）の円弧状のスリ
ットライン７１ｂとして観察される。７２は、スリット
ライン７１ａ、７１ｂの中心で直交するクロスラインで
ある。いま、角膜Ｅｃの頂点が顕微鏡部３のピント位置
にあると、左からのスリットライン７１ａと右からのス
リットライン７１ｂは、図４（ａ）のように角膜頂点位
置で重なる。しかし、角膜Ｅｃがピント位置より遠い側
にあると、図４（ｂ）のように２本のスリットライン７
１ａ，７１ｂは離れて見える。また角膜Ｅｃが図２の上
側、つまり近い側にあるときには図４（ｃ）のように２
本のスリットライン７１ａ，７１ｂが交差して見える。
従って、図４（ｂ）のように見えるときには、アーム先
端部５を下降させ、図４（ｃ）のように見えるときに
は、反対に、アーム先端部５を上昇させる。このように
して、図４（ａ）の状態になるように装置と角膜Ｅｃと
の距離を調整することによって、角膜Ｅｃ上に顕微鏡部
３のピントを合わせることができる。
学系４０ａ，４０ｂによって投影されるスリット像を観
察して、次のように行う。図３上の左側のスリット投影
光学系４０ａからのスリット光の大部分は角膜Ｅｃを通
過するが、その一部は角膜Ｅｃで散乱して顕微鏡部３を
介して図４（ａ）の円弧状のスリットライン７１ａとし
て観察される。また、右側のスリット投影光学系４０ｂ
からのスリット光も同様に、図４（ａ）の円弧状のスリ
ットライン７１ｂとして観察される。７２は、スリット
ライン７１ａ、７１ｂの中心で直交するクロスラインで
ある。いま、角膜Ｅｃの頂点が顕微鏡部３のピント位置
にあると、左からのスリットライン７１ａと右からのス
リットライン７１ｂは、図４（ａ）のように角膜頂点位
置で重なる。しかし、角膜Ｅｃがピント位置より遠い側
にあると、図４（ｂ）のように２本のスリットライン７
１ａ，７１ｂは離れて見える。また角膜Ｅｃが図２の上
側、つまり近い側にあるときには図４（ｃ）のように２
本のスリットライン７１ａ，７１ｂが交差して見える。
従って、図４（ｂ）のように見えるときには、アーム先
端部５を下降させ、図４（ｃ）のように見えるときに
は、反対に、アーム先端部５を上昇させる。このように
して、図４（ａ）の状態になるように装置と角膜Ｅｃと
の距離を調整することによって、角膜Ｅｃ上に顕微鏡部
３のピントを合わせることができる。
【００２７】アライメントを完了させたら、コントロー
ラ６のスイッチ６ｂを押して、レーザ照射前に角膜形状
の測定を行う。好ましくは、図４（ａ）の状態を装置が
検出して自動的に測定を開始するようにする。角膜上に
形成されたスリットライン７１ａ，７１ｂはＣＣＤカメ
ラ３３に撮像され、その画像は画像解析部３４に入力さ
れる。また、制御部５０の制御によってアーム先端部５
がアライメント位置を基準として所定量づつ上方向及び
下方向に順次移動され、各移動毎にＣＣＤカメラ３３に
撮像された画像が画像解析部３４に入力される。
ラ６のスイッチ６ｂを押して、レーザ照射前に角膜形状
の測定を行う。好ましくは、図４（ａ）の状態を装置が
検出して自動的に測定を開始するようにする。角膜上に
形成されたスリットライン７１ａ，７１ｂはＣＣＤカメ
ラ３３に撮像され、その画像は画像解析部３４に入力さ
れる。また、制御部５０の制御によってアーム先端部５
がアライメント位置を基準として所定量づつ上方向及び
下方向に順次移動され、各移動毎にＣＣＤカメラ３３に
撮像された画像が画像解析部３４に入力される。
【００２８】角膜上に形成されたスリットライン７１
ａ，７１ｂによって角膜形状を測定する方法を説明す
る。いま、スリット投影光学系４０ａ，４０ｂからのス
リットを平板上に投影したとする。平板が基準高さ位置
（ピント位置）にあるときには、図５（ａ）のように２
本のスリットライン７１ａ，７１ｂは中心軸線Ｌｏ上で
一致する。平板が基準高さ位置より下方にあるときに
は、図５（ｂ）のように２本のスリットライン７１ａ，
７１ｂは中心軸線Ｌｏから離れる。このとき、中心軸線
からの各スリットライン７１ａ，７１ｂの距離Ｑａ，Ｑ
ｂは高さ方向の基準高さ位置からの高低差に比例して変
化する。
ａ，７１ｂによって角膜形状を測定する方法を説明す
る。いま、スリット投影光学系４０ａ，４０ｂからのス
リットを平板上に投影したとする。平板が基準高さ位置
（ピント位置）にあるときには、図５（ａ）のように２
本のスリットライン７１ａ，７１ｂは中心軸線Ｌｏ上で
一致する。平板が基準高さ位置より下方にあるときに
は、図５（ｂ）のように２本のスリットライン７１ａ，
７１ｂは中心軸線Ｌｏから離れる。このとき、中心軸線
からの各スリットライン７１ａ，７１ｂの距離Ｑａ，Ｑ
ｂは高さ方向の基準高さ位置からの高低差に比例して変
化する。
【００２９】このスリットを略球面である角膜上に投影
すると、その形状は図６のように曲線となる。図６にお
いて、中心軸線Ｌｏとスリットライン７１ａの内側エッ
ジとの間隔Ｑｘを順次検出すれば、このときの形成され
たスリットライン７１ａ上の多数の点における角膜高さ
情報が得られる。そして、角膜に対するスリット投影位
置を上下させれば、先の図４（ｂ）及び（ｃ）で示した
如く、スリットライン７１ａ，７１ｂの座標位置が変わ
るので、角膜上の各点での高さ情報を得ることが可能と
なる。なお、この算出においてはスリット投影位置を上
下させるためのアーム先端部５の移動量分を補正する。
すると、その形状は図６のように曲線となる。図６にお
いて、中心軸線Ｌｏとスリットライン７１ａの内側エッ
ジとの間隔Ｑｘを順次検出すれば、このときの形成され
たスリットライン７１ａ上の多数の点における角膜高さ
情報が得られる。そして、角膜に対するスリット投影位
置を上下させれば、先の図４（ｂ）及び（ｃ）で示した
如く、スリットライン７１ａ，７１ｂの座標位置が変わ
るので、角膜上の各点での高さ情報を得ることが可能と
なる。なお、この算出においてはスリット投影位置を上
下させるためのアーム先端部５の移動量分を補正する。
【００３０】このような原理を用い、画像解析部３４で
スリット画像が解析された後、コンピュータ９によって
各座標の角膜高さ情報から角膜形状が求められる。な
お、撮影画像には虹彩で散乱するスリット画像も含まれ
るが、角膜で散乱するスリット像との位置関係や輝度等
の違いを基に画像処理により区別する。
スリット画像が解析された後、コンピュータ９によって
各座標の角膜高さ情報から角膜形状が求められる。な
お、撮影画像には虹彩で散乱するスリット画像も含まれ
るが、角膜で散乱するスリット像との位置関係や輝度等
の違いを基に画像処理により区別する。
【００３１】角膜形状の測定後、フットスイッチ８を押
してレーザ照射を行う。近視矯正では、円形アパーチャ
１８によりレーザビームを制限し、平面ミラー１３を順
次移動してレーザビームをガウシアン分布方向に移動す
る。そして、レーザビームが１面を移動し終わる（１ス
キャンする）ごとに、イメージローテータ１５の回転に
よりレーザビームの移動方向を変更して（例えば、１２
０度間隔の３方向）、円形アパーチャ１８により制限さ
れた領域を略均一にアブレーションする。これを円形ア
パーチャ１８の開口径の大きさを順次変えるごとに行う
ことにより、角膜の曲率半径を大きくする近視矯正が行
える（特開平６−１１４０８３号公報を参照）。
してレーザ照射を行う。近視矯正では、円形アパーチャ
１８によりレーザビームを制限し、平面ミラー１３を順
次移動してレーザビームをガウシアン分布方向に移動す
る。そして、レーザビームが１面を移動し終わる（１ス
キャンする）ごとに、イメージローテータ１５の回転に
よりレーザビームの移動方向を変更して（例えば、１２
０度間隔の３方向）、円形アパーチャ１８により制限さ
れた領域を略均一にアブレーションする。これを円形ア
パーチャ１８の開口径の大きさを順次変えるごとに行う
ことにより、角膜の曲率半径を大きくする近視矯正が行
える（特開平６−１１４０８３号公報を参照）。
【００３２】ここで、本実施形態の装置では、レーザ照
射を２段階に分けて行うようプログラムされている。例
えば、１回目のレーザ照射は総予定切除量（矯正量）の
内の７割を行うように設定されている。１回目のレーザ
照射が終了したら、アライメントを行った後にスイッチ
６ｂを押して、上記と同様に角膜形状を測定する。コン
ピュータ９はレーザ照射後の角膜形状を得ると、レーザ
照射前の角膜形状からレーザ照射後の角膜形状を差引く
ことで１回目のレーザ照射による実際の切除量（実切除
量）を求める。そして、１回目のレーザ照射で予定する
切除量と実切除量とを比較し、その比較に基づいて２回
目のレーザ照射で設定すべき予定切除量を算出する。こ
のデータに基づいて２回目のレーザ照射の制御データが
補正される。
射を２段階に分けて行うようプログラムされている。例
えば、１回目のレーザ照射は総予定切除量（矯正量）の
内の７割を行うように設定されている。１回目のレーザ
照射が終了したら、アライメントを行った後にスイッチ
６ｂを押して、上記と同様に角膜形状を測定する。コン
ピュータ９はレーザ照射後の角膜形状を得ると、レーザ
照射前の角膜形状からレーザ照射後の角膜形状を差引く
ことで１回目のレーザ照射による実際の切除量（実切除
量）を求める。そして、１回目のレーザ照射で予定する
切除量と実切除量とを比較し、その比較に基づいて２回
目のレーザ照射で設定すべき予定切除量を算出する。こ
のデータに基づいて２回目のレーザ照射の制御データが
補正される。
【００３３】２回目のレーザ照射における予定切除量の
算出について説明する。総予定切除量をＳｔ、１回目の
レーザ照射時の予定切除量をＳ１、その実切除量をＳ１
´とすると、１回目のレーザ照射による切除誤差比Ｋ
は、 Ｋ＝Ｓ１´／Ｓ１ で表される。
算出について説明する。総予定切除量をＳｔ、１回目の
レーザ照射時の予定切除量をＳ１、その実切除量をＳ１
´とすると、１回目のレーザ照射による切除誤差比Ｋ
は、 Ｋ＝Ｓ１´／Ｓ１ で表される。
【００３４】２回目のレーザ照射で切除されるべき量は
Ｓｔ−Ｓ１´であり、２回目のレーザ照射でも同じ切除
誤差比Ｋで誤差が発生するものとすれば、２回目に設定
すべき予定切除量Ｓｘは、 Ｓｘ＝（Ｓｔ−Ｓ１´）／Ｋ となる。
Ｓｔ−Ｓ１´であり、２回目のレーザ照射でも同じ切除
誤差比Ｋで誤差が発生するものとすれば、２回目に設定
すべき予定切除量Ｓｘは、 Ｓｘ＝（Ｓｔ−Ｓ１´）／Ｋ となる。
【００３５】このようにして２回目のレーザ照射での予
定切除量Ｓｘが得られた後、再びフットスイッチ８を押
すと、予定切除量Ｓｘを切除するための補正された制御
データがコンピュータ９から制御部５０に送られ、制御
部５０によりレーザ光源１０及び各駆動部が制御され
る。レーザ照射の制御は、予定切除量Ｓｘから屈折力に
換算して円形アパーチャ１８の開口径をコントロールす
る方法で行う。あるいは、予定切除量Ｓｘから各点の切
除深度を調べ、それを円形アパーチャ１８の開口径でコ
ントロールする方法で行うこともできる。２回目のレー
ザ照射は、１回目のレーザ照射の誤差分を考慮している
ので、設定した総予定切除量により近い手術を行うこと
ができる。
定切除量Ｓｘが得られた後、再びフットスイッチ８を押
すと、予定切除量Ｓｘを切除するための補正された制御
データがコンピュータ９から制御部５０に送られ、制御
部５０によりレーザ光源１０及び各駆動部が制御され
る。レーザ照射の制御は、予定切除量Ｓｘから屈折力に
換算して円形アパーチャ１８の開口径をコントロールす
る方法で行う。あるいは、予定切除量Ｓｘから各点の切
除深度を調べ、それを円形アパーチャ１８の開口径でコ
ントロールする方法で行うこともできる。２回目のレー
ザ照射は、１回目のレーザ照射の誤差分を考慮している
ので、設定した総予定切除量により近い手術を行うこと
ができる。
【００３６】２回目のレーザ照射後、再度アラメントを
して角膜形状の測定を上記と同方法で行う。その結果を
モニタ９１に表示することにより、手術の出来栄えを確
認することができる。ここで切除量（矯正量）が不足し
ていれば、続けてレーザ照射を実行するようにしても良
い。
して角膜形状の測定を上記と同方法で行う。その結果を
モニタ９１に表示することにより、手術の出来栄えを確
認することができる。ここで切除量（矯正量）が不足し
ていれば、続けてレーザ照射を実行するようにしても良
い。
【００３７】以上の矯正手術においては、レーザ照射を
２回より多くの段階に分割して行っても良く、その場合
はある段階でのレーザ照射後に角膜形状の測定を行い、
上記と同様な方法で次ぎの段階でのレーザ照射制御デー
タを補正していく。
２回より多くの段階に分割して行っても良く、その場合
はある段階でのレーザ照射後に角膜形状の測定を行い、
上記と同様な方法で次ぎの段階でのレーザ照射制御デー
タを補正していく。
【００３８】以上、近視矯正にいて説明したが、乱視矯
正、遠視矯正についても同様な考えで行うことができ
る。
正、遠視矯正についても同様な考えで行うことができ
る。
【００３９】また、上記ではＰＲＫについて説明した
が、ＬＡＳＩＫ手術の場合もフラップを剥いだ後のレー
ザ照射前後の角膜形状を上記同様に測定し、次のレーザ
照射にフィードバックさせることができる。
が、ＬＡＳＩＫ手術の場合もフラップを剥いだ後のレー
ザ照射前後の角膜形状を上記同様に測定し、次のレーザ
照射にフィードバックさせることができる。
【００４０】また、上記の実施形態での角膜形状測定光
学系は、対物レンズ２７の光軸回りにスリット投影光学
系４０ａ，４０ｂを回転する機構を設け、スリット投影
の角度を所定ステップで順次変えながらスリット像を撮
影することで角膜の全体形状を測定するようにしても良
い。
学系は、対物レンズ２７の光軸回りにスリット投影光学
系４０ａ，４０ｂを回転する機構を設け、スリット投影
の角度を所定ステップで順次変えながらスリット像を撮
影することで角膜の全体形状を測定するようにしても良
い。
【００４１】また、角膜形状測定光学系は、アライメン
ト光の投影光学系４０ａ，４０ｂと兼用せずに専用に設
けても良く、次のようにすることできる。図７におい
て、１００は指標投影光学系で、１０１は細かな格子パ
ターン（ドット状の格子パターンも含む）が形成された
指標板であり、背後の照明光源１０２から指標板１０１
を照明し、投影レンズ１０３によって対物レンズ２７の
光軸上のピント位置に格子パターンを結像する。指標検
出用のＣＣＤカメラ１０５は、対物レンズ２７の光軸を
挟んで指標投影光学系１００と対称な光軸上に配置され
ており、角膜上に投影された格子パターンを撮影する。
画像解析部３４はＣＣＤカメラ１０５で撮影した格子パ
ターン間の距離の変化を検出することで角膜形状を測定
する。こうした測定光学系では角膜の全面を１回の撮影
画像から測定できる。また、図示を略したアライメント
のスリット光がノイズとならないようにするために、測
定時にはスリット投影光学系４０ａ，４０ｂの照明ラン
プ４１ａ，４１ｂを消灯する。あるいは、照明光源１０
２を赤外光源とし、ＣＣＤカメラ１０５の前に可視光を
カットするフィルタを設けて、赤外光での格子パターン
を検出する構成としても良い。
ト光の投影光学系４０ａ，４０ｂと兼用せずに専用に設
けても良く、次のようにすることできる。図７におい
て、１００は指標投影光学系で、１０１は細かな格子パ
ターン（ドット状の格子パターンも含む）が形成された
指標板であり、背後の照明光源１０２から指標板１０１
を照明し、投影レンズ１０３によって対物レンズ２７の
光軸上のピント位置に格子パターンを結像する。指標検
出用のＣＣＤカメラ１０５は、対物レンズ２７の光軸を
挟んで指標投影光学系１００と対称な光軸上に配置され
ており、角膜上に投影された格子パターンを撮影する。
画像解析部３４はＣＣＤカメラ１０５で撮影した格子パ
ターン間の距離の変化を検出することで角膜形状を測定
する。こうした測定光学系では角膜の全面を１回の撮影
画像から測定できる。また、図示を略したアライメント
のスリット光がノイズとならないようにするために、測
定時にはスリット投影光学系４０ａ，４０ｂの照明ラン
プ４１ａ，４１ｂを消灯する。あるいは、照明光源１０
２を赤外光源とし、ＣＣＤカメラ１０５の前に可視光を
カットするフィルタを設けて、赤外光での格子パターン
を検出する構成としても良い。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
角膜切除による矯正精度を向上させることができ、より
適切に手術を行える。
角膜切除による矯正精度を向上させることができ、より
適切に手術を行える。
【図１】本発明の実施形態である角膜手術装置の外観図
である。
である。
【図２】Ｘ、Ｙ方向アーム駆動部、Ｚ方向先端駆動部の
機構を示す図である。
機構を示す図である。
【図３】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４】アライメント状態におけるスリットラインを説
明する図である。
明する図である。
【図５】平板上に投影したスリットラインを説明する図
である。
である。
【図６】角膜上に投影したスリットラインを説明する図
である。
である。
【図７】角膜形状測定光学系の別の例を示す概略図であ
る。
る。
１ 手術装置本体 ３ 顕微鏡部 ９ コンピュータ ３３ ＣＣＤカメラ ３４ 画像解析部 ４０ａ，４０ｂ スリット投影光学系 ５０ 制御部 ５３ Ｚ方向先端駆動部 ７１ａ，７１ｂ スリットライン １００ 指標投影光学系 １０５ ＣＣＤカメラ
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ光によって角膜を切除する角膜手
術装置において、被検眼の屈折異常に基づいて角膜の切
除量を演算し，かつ切除量を複数回のステップに分割し
各ステップでの切除量を求める演算手段と、各切除量に
基づいて各ステップでの装置の制御データを決める制御
データ決定手段と、角膜形状測定用の指標を角膜上に結
像する結像光学系，角膜に形成された指標像を撮像する
撮像光学系，及び撮像された画像を処理して指標像を検
知して角膜の形状を得る形状演算手段とを有する角膜形
状測定手段と、該角膜形状測定手段を使ってあるステッ
プのレーザ照射終了後に測定された角膜形状に基づいて
そのステップでの実切除量と予定切除量を対比し，その
対比に基づいて次のステップの制御データを補正する補
正手段と、を備えることを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項２】 請求項１の角膜手術装置において、前記
角膜形状測定用の指標はスリット光による指標であり、
前記角膜形状測定手段は結像光学系を角膜に対して距離
方向に所定ステップで移動させる手段と、各移動位置で
角膜に形成されたスリット指標を前記撮像光学系により
撮像する手段を備えることを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項３】 請求項１の角膜手術装置において、前記
角膜形状測定用の指標を格子パターンとしたことを特徴
とする角膜手術装置。 - 【請求項４】 請求項１の角膜手術装置において、前記
結像光学系は角膜に対する装置の距離方向をアライメン
トするためのアライメント光学系として兼用されること
を特徴とする角膜手術装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000268437A JP4021136B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 角膜手術装置 |
| US09/940,935 US6669684B2 (en) | 2000-08-31 | 2001-08-29 | Corneal surgery apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000268437A JP4021136B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 角膜手術装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002065719A true JP2002065719A (ja) | 2002-03-05 |
| JP2002065719A5 JP2002065719A5 (ja) | 2005-05-12 |
| JP4021136B2 JP4021136B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=18755221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000268437A Expired - Fee Related JP4021136B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 角膜手術装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6669684B2 (ja) |
| JP (1) | JP4021136B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2003092565A1 (fr) * | 2002-04-30 | 2003-11-13 | Nidek Co., Ltd. | Procede d'ablation utilisant un faisceau laser, et dispositif d'ablation |
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| US7281799B2 (en) * | 2005-07-21 | 2007-10-16 | Bausch & Lomb Incorporated | Corneal topography slit image alignment via analysis of half-slit image alignment |
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