JP2002505133A - オフセット・イメージングを使用して老眼をレーザ治療するための方法およびシステム - Google Patents
オフセット・イメージングを使用して老眼をレーザ治療するための方法およびシステムInfo
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Abstract
Description
明は、角膜組織について光除去(ablative photodecompo
sition)を行わせ、老眼および/またはその他の視覚異常を矯正するため
にレーザを利用する眼科手術技法を提供する。
晶体は、この眼が遠方視用に矯正されている場合に近くの物体に焦点を合わせる
能力を失う。
部分は遠方視用に矯正され、またレンズの別の部分は近方視用に矯正される。2
焦点メガネの下側を見ることにより、使用者はレンズの近方視用に矯正された部
分を通して物を見る。遠方の物体を見るとき、使用者は上側の、2焦点メガネの
遠方視用に矯正された部分を通して見る。
治療への努力が払われてきた。その例としては、多焦点コンタクト・レンズなど
がある。しかしながら、角膜に装着した2焦点または多焦点レンズで老眼を矯正
する場合、使用者は近方視用および遠方視用に矯正されたレンズを通して同時に
物を見る。この結果、使用者は物を見るとき焦点の合った像と焦点の外れた像を
同時に見ることになる。焦点の合った像と焦点の外れた像が重ね合わされること
により、低コントラストの物体を見るときに、まぶしさや視力の低下を起こす可
能性がある。
一方の眼を遠方視用に矯正してきた。この技法は単眼視覚(monovisio
n)として知られている。単眼視覚では、患者は一方の眼を用いて遠方の物体を
見、またもう一方の眼を用いて近くの物体を見る。しかしながら単眼視覚では、
患者はこの中間に位置するような物体は明瞭に見ることができない。それは両眼
ともに物体の焦点が外れているからである。また、患者は一方の眼のみで物を見
ることに困難を感ずることがある。
異常を矯正するため角膜に対する眼科手術を可能にする。角膜の前側表面の形状
を変化させると、眼の光学的特性が変化することになる。これら光除去のシステ
ムおよび方法により、角膜に対する紫外レーザ放射のフラックス密度および照射
時間を制御し、角膜に対する所望の表面変化を達成しこれにより光学的異常を矯
正する。
れてきた。たとえば、近視の状態は、角膜表面を曲率が低下するようにレーザに
より彫刻することにより矯正することができる。乱視の状態は、通常、曲率の円
柱成分(cylindrical component of curvatu
re)(角膜が一般に球面の曲率からずれること)により特徴付けられ、円柱切
除(cylindrical ablation)により矯正することができる
。角膜表面を曲率が上昇するようにレーザ彫刻することにより遠視の状態を矯正
することができる。
くことであるが、本明細書では融除と呼ぶことにする。)しようとする角膜表面
の光学的に機能する領域はオプティカル・ゾーンと呼ばれる。所望する光学的矯
正の性状に従って、そのオプティカル・ゾーンは、瞳孔または前側角膜表面の頂
点を中心とする場合と中心としない場合がある。遠視異常矯正のためオプティカ
ル・ゾーンの曲率を増加させるための技法の1つは、曲率を増加させた本質的に
球状の表面プロファイルを作成するために、レーザビーム放射にさらされる角膜
の領域を選択的に変化させることを含む。レーザビームのこの照射領域を選択的
に変化させる方法としてはさまざまな方法がある。たとえば、オプティカル・ゾ
ーンを、(そのオプティカル・ゾーンと比較して)小さな断面積を有するレーザ
ビームを用いて、融除深度が所期の融除中心からの距離に従って増加するように
スキャンすることがある。この結果、前側角膜表面に対して、オプティカル・ゾ
ーンの最外側境界で最大深度のカットとなる実質的に球形のプロファイルが得ら
れる。オプティカル・ゾーンを彫刻するための別の技法では、複数のアパーチャ
を有する回転可能なマスクを利用する。このアパーチャは、順次レーザビーム経
路に導入され、所望のプロファイルを形成するため、累進的にレーザビーム形状
を変化させる。
の1つは、瞳孔の縁と隣接する角膜の下側部分領域を融除することによって近方
視を可能にすることである。このように融除が偏った位置で行われた場合、その
近方視用レンズの中心は瞳孔からそれる。このため、瞳孔の収縮により近方視用
レンズが遮られることがある。瞳孔の収縮は照明に対する眼の自然な反応であり
、またこの方法は潜在的に近方視を阻害する可能性がある。
すること(直径3.5mmを超えないこと)、あるいは階段状融合ゾーンで取り
囲まれた近方視用中心レンズを融除し、次いで周辺遠方視用レンズを融除するこ
と(いずれも角膜の光学的に利用されている部分内にある)などがある。
かつ融除ゾーンとこれを取り囲む治療されない角膜の間の急峻な不連続を排除す
るための努力がなされてきた。これらの努力としては、コンピュータにより動作
させるビームの回転またはスキャン・メカニズムを利用し、シグモイド形その他
のプロファイルを達成するようにトランジション・ゾーンをプログラムにより融
除させるものである。これらの努力は、幾分は効果的であるが、適当な光学的特
性を有する回転自在の偏軸ミラーや回転プリズムなどの光学要素を必要とし複雑
化はまぬがれない。
特許および米国特許出願で開示されており、これらの開示の全体を参照によって
本明細書に統合する。その開示とは、米国特許第5,395,356号(199
5年3月7日公布)による「Correction of Presbyopi
a by Photorefractive Keratectomy」、米国
特許第5,533,997号(1996年7月9日公布)による「Appara
tus and Method for Performing Presby
opia Correction」および米国特許第5,314,422号(1
994年5月24日公布)による「Equipment for the Co
rrection of Presbyopia by Remodeling
the Corneal Surface by Means of Pho
toablation」である。
れており、これらの開示の全体を参照によって本明細書に統合する。その開示と
は、米国特許第4,665,913号(1987年5月19日公布)による「M
ethod for Ophthalmical Surgery」、米国特許
第4,669,466号(1987年6月2日公布)による「Method a
nd Apparatus for Analysis and Correc
tion of Abnormal Refractive Errors o
f the Eye」、米国特許第号4,732,148号(1988年3月2
2日公布)による「Method for Performing Ophth
almic Laser Surgery」、米国特許第4,770,172号
(1988年9月13日公布)による「Method of Laser Sc
ulpture of the Optically Used Portio
n of the Cornea」、米国特許第4,773,414号(198
8年9月27日公布)による「Method of Laser Sculpt
ure of the Optically Used Portion of
the Cornea」、米国特許出願第07/109,812号(1987
年10月16日出願)による「Laser Surgery Method a
nd Apparatus」、米国特許第5,163,934号(1992年1
1月17日公布)による「Photorefractive Keratect
omy」、米国特許第5,556,395号(1996年9月17日公布)によ
る「Method and System for Laser Treatm
ent of Refractive Error Using an Off
set Image of a Rotatable Mask」、米国特許出
願第08/368,799号(1995年1月4日出願)による「Method
and Apparatus for Temporal and Spat
ial Beam Integration」、米国特許出願第08/058,
599号(1993年5月7日出願)による「Method and Syst
em for Laser Treatment of Refractive
Errors Using Offset Imaging」、米国特許第5
,683,379号(1997年11月4日公布)による「Apparatus
for Modifying the Surface of the Ey
e Through Large Beam Laser Polishing
and Method of Controlling the Appar
atus」および米国特許第5,827,264号(1998年10月27日公
布)による「Method of Controlling Apparatu
s for Modifying the Surface of the E
ve Through Large Beam Laser Polishin
g」である。
特許出願で開示されており、これらの開示の全体を参照によって本明細書に統合
する。その開示とは、米国特許第5,835,192号(1998年11月10
日公布)による「Contact Lens and Method of F
itting a Contact Lens」、米国特許第5,485,22
8号(1996年1月16日公布)による「Multifocal Ophth
almic Lens Pair」および米国特許第5,864,379号(1
999年1月26日公布)による「Contact Lens and Pro
cess for Fitting」である。
ンを融除することによって、最小の視覚劣化で老眼を緩和および/または防止す
ることである。本発明の別の目的は、角膜を融除し、老眼を矯正する非球面オプ
ティカル・ゾーンを伴う治療角膜を得ることである。一つの実施の態様では、本
発明は、角膜の治癒(レーザ照射後の癒着)に伴う角膜形状の変化を考慮して、
所望の形状に角膜を融除する。別の実施の態様では、本発明は、老眼と、近視、
遠視、乱視など別の屈折矯正とを同時に矯正する。さらに別の実施の態様では、
本発明は、その非球面オプティカル・ゾーンを、瞳孔の大きさと整合させるよう
に拡大縮小する。さらに別の実施の態様では、本発明は、オプティカル・ゾーン
の外部のトランジション・ゾーンを融除することを含んだ老眼を治療するための
方法を提供する。
する重大な困難の1つに、オプティカル・ゾーンと未治療領域の間の境界の性状
がある。角膜の前側表面の曲率を増加させるように彫刻する場合、オプティカル
・ゾーンの外側境界の位置で最大融除深度とする。この外側境界と角膜の隣接す
る未治療の前側表面部分の間にある概してリング状の領域は通常、光融除終了後
に急峻な壁を形成する。手術後、眼は、同時進行する上皮細胞の増殖およびコラ
ーゲンの沈着による角膜固有質細胞の再形成を伴う治癒反応により、これらの急
峻な壁を除去しようと作用する。その結果、急峻な壁をつくる領域が組織で満た
され角膜の平滑化が起こる。この自然な治癒反応は、不連続性を排除するように
作用し、このため急峻な壁をつくる領域内およびオプティカル・ゾーンの外側部
分を覆うように組織が集積する。このような現象は、光線治療角膜融除術(ph
ototherapeutic keratectomy)では「遠視的シフト
(hyperopic shift)」と呼ばれることがあり、所与の手術処置
の精度の欠如および予見性の低下を引き起こし、この種処置の屈折矯正処置の有
益な効果を打ち消し、これによりこの処置の施行を見込めそうな患者の当該処置
に対する信頼性が下がることになる。
よう、輪郭形状とする。本発明により、治癒した角膜を最終の形状にさせるファ
クタを補償するようその融除を調整することができる。これらのファクタとして
は、角膜の治癒や融除の空間的変動などがある。均一のレーザビーム・パルスで
融除される組織の形状は、レーザビーム・スポットの大きさおよび形状に依存す
ることになる。全体としての融除の空間的変動はまた、融除された角膜の形状に
変動を生じさせる。たとえば、球状融除を生じさせることを意図する遠視用の融
除により、オプティカル・ゾーンの中心近くでより大きな急峻さを示すことがあ
る。この増加した中心の曲率により、老眼を矯正する非球状表面が形成されうる
。
側角膜のフラップによって覆われる。このため、角膜の前側表面の最終形状は、
融除形状と異なる形状でありうる。手術の結果としての屈折の変化を決定するの
は角膜の前側表面の形状の最終的変化であって、融除時の表面ではない。したが
って、角膜の前側表面の最終の目的形状とは異なる形状に角膜を融除することが
望ましいことがある。たとえば、オプティカル・ゾーンは、遠視の矯正のため実
質的に球形の形状になるように融除されることがある。この融除表面は、次いで
治癒して老眼を矯正する非球状表面になる。
面または別の角膜表面を正確に彫刻し、比較的大きな領域で対称性または非対称
性の屈折矯正および老眼の矯正を同時に実施するような、角膜表面の光除去を実
施するための方法およびシステムを含む。本発明は、総治療領域と比較してより
小さいビーム・サイズをもつレーザビームを利用することが好ましい。
ように融除できる。老眼の患者では、その最大瞳孔径は通常、約5mmである。
したがって、本発明の実施の態様の1つは、融除されるオプティカル・ゾーンが
約5mmの直径を有し、かつ術者により(この融除システム使用者によって)3
ないし7mmの直径の範囲で選択可能なものとする。オプティカル・ゾーンは、
治癒後に非球状表面を形成するように融除されることが好ましい。オプティカル
・ゾーンの中心部分は近方視矯正を、またオプティカル・ゾーンの周辺部分は遠
方視矯正を行うものとすることが好ましい。
できる。この非球状表面の寸法設定により、瞳孔内での近方視矯正と遠方視矯正
の間で適切なバランスを取ることが可能となる。たとえば、5mmの瞳孔径をも
つ患者は直径2.5mmの近方視用に矯正されたゾーンを有し、3mmの瞳孔径
をもつ患者は直径1.5mmの近方視用に矯正されたゾーンを有することができ
る。非球面レンズの寸法設定は、瞳孔および/または非球状表面の面積によって
異なる。
ョン・ゾーンを融除することができる。融除されるトランジション・ゾーンのこ
の位置決めにより、この角膜が治癒した後に最適の結果が得られることになる。
トランジション・ゾーンの融除により、治癒過程に対する制御をより高めること
ができ、また隣接するオプティカル・ゾーン内での治癒後表面の形状の制御をよ
り高めることができる。トランジション・ゾーンは、隣接する治癒後表面の形状
を制御するために融除されるので、このトランジション・ゾーンは近方視用ある
いは遠方視用のいずれも矯正しない角膜形状を生じうる。このため、トランジシ
ョン・ゾーンは瞳孔の外部に位置させることが好ましい。さらに、トランジショ
ン・ゾーンは、角膜の治癒が隣接するオプティカル・ゾーン内で制御可能である
ような大きさとすることが好ましい。トランジション・ゾーンの最適な大きさは
、融除されるオプティカル・ゾーンの外側縁から放射方向外方に約2mmの広が
りをもつリング状の領域とする。直径5mmで融除されるオプティカル・ゾーン
および最適な大きさとした融除されるトランジション・ゾーンを有する融除では
、角膜の差し渡しで約9mmの広がりをもつ。別の大きさをもつトランジション
・ゾーンをオプティカル・ゾーンの外部で融除することもできる。オプティカル
・ゾーンから放射方向外方に広がりをもつトランジション・ゾーンの寸法は、約
1ないし3mmの範囲であり、好ましくは約1.5ないし2.5mmの範囲であ
る。
するための方法を提供する。この前側表面は老眼の矯正のため、初期形状から多
焦点の非球面形状に再プロファイルされる。この方法は、レーザ・システムと眼
とを整列させることを含む。このレーザ・システムは角膜に対し融除放射を行う
ことが可能である。選択的に角膜にあてることにより所望の形状に融除する。こ
の場合、オプティカル・ゾーンが瞳孔の全領域をカバーする広がりをもち、かつ
トランジション・ゾーンが瞳孔にかからない態様で配置されるような形状に融除
される。融除表面は被覆され、最終の非球面の前側角膜表面が作成される。
覆うように上皮層を再生させることを含むことになる。別の実施形態では、この
被覆のステップは、フラップまたはその下に位置する角膜組織のいずれかの一部
分を融除し終えた後に角膜のフラップを眼の上に整復することを含むことになる
。
めの所望の非球面形状を形成するために、眼の角膜表面の選択的融除を実施する
ための眼科手術システムを提供する。このシステムはレーザビームをある経路に
沿って導くための手段を備える。また、この手段は、ビームをプロファイルして
、中心をもつプロファイルされたビーム(profiled beam)を作成
する。プロファイルされたビームの中心を角膜表面のある領域にわたって変位さ
せるための手段は、一般に、プロファイル手段と結合されることになる。コンピ
ュータによって、所望の領域にわたってそのビーム中心の位置を制御し、かつ複
数の連続レーザビーム・パルスを発生させる。この複数のパルスの位置は、瞳孔
の寸法に合わせて寸法が定められるレーザ治療用テーブルにより決定される。
眼科手術方法を提供する。角膜組織は、眼の角膜の前側表面上に初期融除形状を
作成するように融除される。融除を受けた眼は治癒し、また治癒後の眼は初期融
除形状とかなり異なる治癒後の前側表面形状を有する。この治癒後の形状により
、実質的に、またいくつかの場合では完全に、眼の屈折異常が矯正される。
択的に融除することを含むレーザ眼科手術方法を提供する。この屈折異常として
は近視、遠視、および乱視を含む。この融除のステップにより、同時に屈折異常
を矯正しかつ眼の老眼を緩和するために、角膜の一部分が除去される。
する。この眼は瞳孔を有し、またこの方法は、眼から角膜組織を選択的に融除す
ることを含む。この角膜表面はオプティカル・ゾーンを有し、またこのオプティ
カル・ゾーンを取り囲むトランジション・ゾーンを有する。角膜表面のこのオプ
ティカル・ゾーンにより、老眼を緩和するための非球面形状が規定され、またオ
プティカル・ゾーンの寸法は暗順応状態での瞳孔の寸法と実質的に一致する。
る。この眼は瞳孔を有し、またこの方法は、オプティカル・ゾーンを有しかつこ
のオプティカル・ゾーンを取り囲むトランジション・ゾーンを有するような角膜
表面を作成するために、眼から角膜組織を選択的に融除することを含む。角膜表
面のこのオプティカル・ゾーンにより、老眼を緩和するための非球面形状が規定
される。このトランジション・ゾーンは瞳孔の外部に配置される。
て以下の詳細な説明を参照されたい。
である。角膜200は、眼の屈折力の大部分を担っている前側表面を有する。角
膜200の初期の前側表面205はすでに所望の治癒後プロファイルに再形成さ
れている。この所望の治癒後プロファイルは、前側光学表面210および前側ト
ランジション表面215を備える。前側光学表面210は、中心を近方視用に矯
正し、周辺を遠方視用に矯正した多焦点性の非球面形状を有する。
述するが、本発明の恩恵はこれらの特定の処置のみに限定されるものではないこ
とを理解すべきである。これらの老眼治療技法は、他のいかなる屈折矯正(屈折
矯正以外の老眼に対する矯正、緩和および/または阻止を除く)も望ましくない
場合にも使用される。本治療を遠視のほか、近視、乱視、不正屈折収差その他の
1つまたは複数に対する治療と併用することができる。本発明のさらに別の実施
の態様は、再上皮化に適応しかつこれを調整する方法およびシステムを含んでお
り、広範でさまざまな眼科的処置において利用法を見いだすことができる。
が可能になるので有利である。前側トランジション表面215は、角膜の前側表
面であるか、前側光学表面210と角膜の初期(治療前)の前側表面205を保
持する部分との間で形状が階段状に変化している。前側光学表面の外側境界21
2は、虹彩220によって区切られた瞳孔の端から端までの全体の広がりをもつ
ことが好ましく、かつこの瞳孔と実質的に同一の広がりをもつのが理想的である
。前側トランジション表面215を通過する光線は、前側光学表面210により
形成される像に寄与しない。したがって、前側トランジション表面215は瞳孔
の外部に位置させることが望ましい。この前側トランジション表面215の位置
により、前側トランジション表面215を通過する光線は虹彩220によって実
質的に遮蔽される。この遮蔽により患者の視力が改善される。その理由は、画像
形成に寄与せず、かえって像のコントラストを低下させることになる光線が阻止
されるためである。
後の前側光学表面210までの前側角膜表面の変化に由来する。前側光学的矯正
は、初期の前側表面205をマイナスした術後の前側光学表面210である。融
除プロファイルは、組織の除去過程の終了直後に起こる、照射表面プロファイル
の変化である。したがって、融除プロファイルは、この組織の除去過程の終了直
後の照射表面プロファイルから初期照射表面プロファイルを差し引いたものであ
る。本明細書で使用する場合、「融除形状」は、融除により誘発される角膜の表
面上の表面トポグラフィの変化、または融除後の角膜の表面トポグラフィのいず
れかの意味となり得る。同様に、「治癒後の形状」は、治癒が完了した後の最終
角膜トポグラフィ、または初期トポグラフィから治癒が完了した後の最終角膜ト
ポグラフィまでの角膜トポグラフィの変化のいずれかの意味となり得る。この2
つの形状を患者が十分知覚できるほどの違いである場合、治癒後の形状は、融除
形状とかなり異なる。治癒すると言う場合、融除表面の輪郭の初期被覆、または
融除表面の輪郭の初期被覆に続く角膜の組織構造の変化のいずれかの意味となり
得る。
初期融除表面202は、融除されたオプティカル・ゾーン211および融除され
たトランジション・ゾーン216を備える。融除されたオプティカル・ゾーン2
11は、近方視の矯正のための融除された中心オプティカル・ゾーン231と、
遠方視の矯正のための融除された周辺オプティカル・ゾーン241と、近方視と
遠方視の中間視の矯正のための融除された中間オプティカル・ゾーン236とを
備える。融除された中心オプティカル・ゾーン231は、融除表面202が被覆
され角膜200が前側光学表面210を形成するよう治癒されたとき、前側中心
光学表面230が適正に形成されるような形状とされる。融除された中間オプテ
ィカル・ゾーン236は、融除表面202が被覆され角膜200が治癒したとき
に前中間光学表面235が形成されるような形状とする。融除された周辺オプテ
ィカル・ゾーン241は、融除表面202が被覆され角膜200が治癒したとき
に前周辺光学表面240が適正に形成されるような形状とする。トランジション
・ゾーン216は、前側光学表面210での角膜の治癒の影響を最小にするよう
に融除する。
の前側光学表面210の最終形状を、融除されたオプティカル・ゾーン211と
異ならせている。本発明のこの実施形態は、「Corneal Ablatio
n Profilometry and Steep Central Isl
ands」(Journal of Refractive Surgery,
Vol.13,pp.235−45,1997)に十分に開示され、ここに本明
細書に統合する。
ーン216と近接することにより、前側周辺光学表面240は、その下に位置す
る融除された周辺オプティカル・ゾーン241と異なる形状となることがある。
しかし、前側光学表面210の前側中心光学表面230は、融除されたトランジ
ション・ゾーン216から離れた位置にある。したがって前側中心光学表面23
0の形状は、融除された中心オプティカル・ゾーン231の形状と高い精度で一
致する。ある実施形態では、この被覆は、ボーマン(Bowman)膜および隣
接する固有質層の融除に続いて起こる上皮層の再生を含む。また、別の実施形態
では、この被覆は、角膜の融除部分を米国特許第4,903,695号(199
0年2月27日公布)による「Method and Apparatus f
or Performing a Keratomileusis or th
e Like Operation」に記載されるように置き換えることを含む
。この実施形態では、この融除部分は上皮層を含む。被覆に関するさらに別の実
施形態では、ティア・フィルムが上皮層を覆って形成され角膜200が完全に治
癒したときに前側表面を形成する。前側光学表面210の最終形状は、角膜の光
学的特性を実質的に決定することになる。したがって、前側光学表面210の形
状と異なる形状で融除されたオプティカル・ゾーン211を形成するように角膜
200を融除することが望ましい。
心オプティカル・ゾーン231および融除された周辺オプティカル・ゾーン24
1を備える。融除された周辺オプティカル・ゾーン241と融除された中心オプ
ティカル・ゾーン231とを、互いに境を接するように広がりをもたせることに
より、融除された中間オプティカル・ゾーン241に代えることができる。融除
された中心オプティカル・ゾーン231により約0.5ないし4D(好ましくは
約2ないし3D)の範囲で、直径が約1.0から3.5mmまで(好ましくは約
2ないし3mm)で、約2.5Dの近方視矯正ができる。融除された周辺オプテ
ィカル・ゾーン241は、遠方視矯正を提供するように融除され、またその大き
さは、融除された中心オプティカル・ゾーン231の外側境界から放射方向外方
に、約直径3ないし7mm(好ましくは約4ないし6mm)範囲で、約5mmま
での広がりをもつようにする。融除されたトランジション・ゾーン216は、融
除されたオプティカル・ゾーン211の外側境界から放射方向外方に、直径約6
ないし11mm(好ましくは約7ないし10mm)範囲で、約9mmまでの広が
りをもつ。融除されたオプティカル・ゾーン211を被覆することにより、前側
中間光学表面240が融除された中心オプティカル・ゾーン231と融除された
周辺オプティカル・ゾーン241の境界の上に形成される。前側中心光学表面2
30は、融除された中心オプティカル・ゾーン231を覆って形成されることに
なる。前側周辺光学表面240は、融除された周辺オプティカル・ゾーン241
を覆って形成されることになる。したがって、前側光学表面210は、融除され
たオプティカル・ゾーン211内で2つのオプティカル・ゾーンのみを融除する
ことにより、角膜200上に多焦点の非球状表面として形成される。
屈折力をグラフとしたものを図3に示す。屈折力は中心から周辺に向かうに従っ
て低下する。角膜200の前側中心光学表面230は、近方視に対する矯正をす
る約1ないし4D(好ましくは約2から3D)の相対屈折力を有する。この中心
表面は、直径が約1ないし3mm(好ましくは直径が約1.5から2.5mm)
の範囲である。前側周辺光学表面240は、遠方視に対する矯正をする。この周
辺表面は、直径が約2から4mmの内側境界および、図1に示すような瞳孔の外
側境界に一致する寸法の外側境界212を有する。外側境界212は、直径が約
3ないし7mmとなるようにスケーリングすることができる。前側中間光学表面
235は、連続的に変化させた屈折力を有する。この領域により、近位置と遠位
置の中間に適切に位置させた物体に対して焦点を合わせられるので望ましい。
された中間オプティカル・ゾーン236および融除された周辺オプティカル・ゾ
ーン241は、瞳孔の寸法と整合させて寸法が定められる。この定められる寸法
としては、瞳孔の面積、瞳孔の直径、半径、その他がある。たとえば、融除され
たオプティカル・ゾーン211は、直径4mmの瞳孔をもつ患者に対しては、直
径を約5mmから4mmまで約20%だけ減少させる。この場合では、融除され
た中心オプティカル・ゾーン231、融除された中間オプティカル・ゾーン23
6および融除された周辺オプティカル・ゾーン241をそれぞれ約20%だけ減
少させる。この寸法設定により、瞳孔の大きさが変動しても、近方視、中間視お
よび遠方視の比が一定とできるので望ましい。融除されたトランジション・ゾー
ン216の内側境界は、融除されたオプティカル・ゾーン211の外側境界の境
を定めるように寸法が定められる。融除されたオプティカル・ゾーン211をス
ケーリングする際に、融除されたトランジション・ゾーン216の外側境界は融
除されたオプティカル・ゾーン211の寸法設定と整合するように寸法が定めら
れる。別法として、融除されたトランジション・ゾーン216の内側境界は可変
とするが、融除されたトランジション・ゾーン216の外側境界は一定の値に固
定してもよい。
図に示すように、パーソナル・コンピュータ(PC)ワークステーション10は
、レーザ手術ユニット20の組み込みコンピュータ21に第1のバス接続11に
よって結合されている。PCワークステーション10は有形媒体12および治療
用テーブル14を備える。レーザ治療用テーブル14は、角膜融除中のレーザビ
ームの座標基準値の一覧を含む。レーザ手術ユニット20のサブ・コンポーネン
トは、周知のコンポーネントであり、好ましくは、VISX(Incorpor
ated of Santa Clara,California)より入手で
きるVISX STARTM EXCIMER LASER SYSTEMの要素
やSTAR S2TM Systemの要素を備える。図4のレーザ手術システム
20は全体として参照番号22を付した複数のセンサを含む。これらのセンサ2
2は、虹彩用モータ23、像回転機構24、乱視用モータ25および乱視角度モ
ータ26により駆動される各要素、すなわちこのレーザ光学システムの可動の機
械的および光学的コンポーネントからフィードバック信号を取り出すために使用
されている。センサ22からのこのフィードバック信号は、適当な信号導体を介
して組み込みコンピュータ21に出力される。この組み込みコンピュータ21は
参照番号23ないし26の各要素を動作させるため全体として参照番号27で示
すモータ駆動装置を制御する。さらに、組み込みコンピュータ21はエキシマ(
excimer)レーザ28の動作を制御する。このエキシマ・レーザは、全体
として参照番号29で示され、また図9に示すレーザ供給システム光学系を介し
て、患者の眼30の角膜にレーザ光を照射するものである。このレーザ光として
は、1平方センチメートルあたり160ミリジュールの、フィードバックにより
安定化されたフルエンスを有する、193ナノメートルの波長出力をもつアルゴ
ン・フッ素レーザであることが好ましい。適切な波長を有する他のレーザを使用
して、眼から組織を除去するだけの融除エネルギーをつくることもある。たとえ
ば、基本波長の第5高調波を発生させるイットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト(YAG)レーザなどの半導体レーザを用いて融除エネルギーを生成する。レ
ーザ手術システム20の、本発明の理解にとって必要がないその他の補助コンポ
ーネント、たとえば高分解能顕微鏡、顕微鏡用のビデオ・モニター、患者の眼の
保定(retention)システム、融除フルエンス用の排出/ろ過装置、並
びに気体供給(gas delivery)システムなどについては、煩雑とな
るのを避ける目的で省略してある。同様に、キーボード、ディスプレイ、および
従来のPCサブシステム・コンポーネント(たとえば、フレキシブル・ディスク
駆動装置やハードディスク駆動装置、メモリ基板その他)については、PCワー
クステーション10の表示から除いてある。所望であれば、組み込みコンピュー
タ21をPCワークステーション・コンポーネントで構成し、レーザ手術システ
ム20内に造り込むことができる。この場合には、組み込みコンピュータ21は
PCワークステーション10の代わりとなる。
るために使用される。乱視用モータ25は、プラットフォーム38上に取り付け
られ、かつ矢印40、41の方向に双方向並進運動可能な一対の円筒状ブレード
35、36の間の離隔距離を制御するために使用される。プラットフォーム38
は、第2のプラットフォーム(図示せず)上に回転自在に取り付けられると共に
、スリット軸(図5では鉛直方向で示す)を患者の眼の対応する座標軸と一致さ
せることができるように、乱視角度モータ26により従来の方法で回転駆動され
る。虹彩32は、虹彩の開口直径を完全に開いた位置(図5に示す位置)からア
パーチャが0.8mmの最小直径となる完全に閉じた位置まで変化させるため、
虹彩用モータ23によって周知の方法で駆動される。可変直径の虹彩32および
円筒状ブレード35、36は、レーザ28の出力に対して、患者の眼30の角膜
表面が照射される手前でビームを遮断させるように位置させることに留意された
い。この例の目的では、虹彩32および円筒状ブレード35、36は、図4に示
すようにレーザ供給システム光学系サブユニット29の一部を構成するようにし
てもよい。
乱視性その他の異常の矯正を実施するために使用される。オプティカル・ゾーン
の外側縁と未治療の角膜の表面の間に平滑なトランジション・ゾーンを形成し、
また所望であれば表面平滑化を行うことができる。上記のレーザビームの領域プ
ロファイルを除く別の技法を用いて、眼の表面上で所望の大きさおよびエネルギ
ー分布となるようにレーザビームをプロファイルすることができる。たとえば、
その全体の開示を参照により本明細書と統合する米国特許第4,718,418
号に記載されているように、適当な小さな面積および所望のエネルギー・プロフ
ァイルまでそのビームを収斂させることにより、アパーチャから出るビームをプ
ロファイルするためにレンズを用いることが可能である。また、その全体の開示
を参照により本明細書と統合する、米国特許出願第09/015,841号(1
998年1月29日出願)による「Laser Delivery Syste
m and Method with Diffractive Optic
Beam Integration」と題する同時出願に記載されているように
、眼の表面上でのレーザビームのエネルギー・プロファイルを調節するために回
折用光学系を用いることができる。
で、ある可変の量だけ軸52から側方にオフセットされている。レンズ51は、
図4のレーザ供給システム光学系29にある既存の結像用レンズであることが好
ましい。軸52は、レンズ51の回転中心に対応する軸である。軸52(レーザ
ビームの軸に対応する場合と対応しない場合がある)から放射方向に離れるよう
にレンズを並進させてレンズ51を変位させることにより、アパーチャ53の像
54を関連をもたせて変位させる。図7に示すように、レンズ51をさらに軸5
2の周りで中心をずらした様式で回転させることにより、アパーチャ53の変位
した像54を軸52の周りでスキャンすることができる。このスキャンはあらか
じめ選択した経路により、以下に記載する遠視の矯正処置の場合には軸52の周
りのリング状経路による。レンズのオフセット、レンズの回転、スリット幅、ス
リットの回転および虹彩の直径を制御する方式によって、さまざまなタイプの融
除矯正が実施できる。これらの矯正としては、老眼矯正、遠視異常矯正、遠視性
乱視の矯正、その他の視覚異常矯正、並びに平滑なトランジション・ゾーンを形
成させるための同時または継続的エッジ輪郭形成がある。
て屈折異常矯正を実施するときの、所期の融除中心に対して位置決めされたアパ
ーチャを示す。この図では、R2はブレード35と36の間のスリットの半幅、
Riは虹彩32の半径、rはアパーチャにより覆われる円の半径、sは回転中心
52に対するスリット・アパーチャの像の中心の放射方向オフセット、またθは
半径rの円がアパーチャにより覆われる半角である。融除される所期のオプティ
カル・ゾーンは、円61により囲まれた中心領域であり、また融除される所期の
トランジション・ゾーンは、円61と円62で囲まれたリング状の領域である。
矯正のタイプにより異なる。遠視の矯正の場合では、切削プロファイルC(r)
を作成するために固定の屈折矯正値が用いられる。所与の固定値の遠視屈折矯正
の場合、その全体の開示を参照によってここに統合する、Munnerlynら
により著された「Photorefractive Keratectomy:
A Technique for Laser Refractive Sur
gery」(J.Cataract Refract.Surg.Vol.18
,46〜52ページ(1988年1月))に記載されている遠視用レンズの方程
式を満足させるように、そのアパーチャの順序付けを実施する。また、欧州特許
庁公開第EP0628298A1(1994年12月14日公開)により、遠視
を矯正するためのアパーチャの順序付けが開示されており、その全体を参照によ
りここに統合する。
しい。切削プロファイルC(r)は、この表面に沿って漸増させた切削プロファ
イルを計算することにより求めることができる。次いで、この漸増させた各切削
プロファイルを合計し、全体の切削プロファイルC(r)を求める。漸増させた
各切削プロファイルは、上記の遠視レンズの方程式、所望の除去された屈折矯正
および非球面レンズの中心からの位置を用いて計算することができる。
癒も考慮に入れるための寸法設定ファクタを用いて除去される物質の量である。
切削プロファイルを計算し終えた後、アパーチャの各寸法およびパルスの順序を
計算する。アパーチャの各寸法の順序は、手術処置中の全体を通してスリットの
幅および虹彩32の直径を制御することにより作成される。アパーチャの各寸法
の順序および各位置は、レーザ治療用テーブル内に保持されることが好ましい。
ロファイルの変動を吸収できるように調整される。たとえば、組織融除の空間的
変動により、虹彩32並びに円筒状ブレード35および36の像に隣接する融除
の縁の位置で、単一レーザ・パルスによる組織融除の幾何学的形状がより深くな
る。ある単独のレーザ・パルスでは、融除の縁の近くでのこの増加した融除深度
は、その中心融除深度より50%大きい。したがって、各レーザ・パルスで均一
な組織層が除去されると仮定される、所期の遠視融除が4Dである場合、融除さ
れたオプティカル・ゾーン211の中心の近くで約6Dの矯正の融除となる。臨
床的には、発明者らは上記の3ないし4Dの遠視用の融除アルゴリズムで治療を
受けた患者が、さらに老眼治療にも成功したことを観察したことがある。しかし
、+2D矯正では、老眼の矯正は部分的のみである。したがって、老眼と遠視を
矯正するためには、+2D矯正を非球面融除と組み合わせることが望ましい。こ
の場合、その非球面矯正は、屈折異常のない眼に対して融除する場合の非球面矯
正の約半分である。
うにスケーリングされる。この寸法設定は遠視レンズの方程式に代入する屈折矯
正を適切にさまざまな値とすることにより達成できる。たとえば、5mmの瞳孔
に対する融除寸法の設定を、4mmの瞳孔の場合と比較する。非球状表面が、5
mmの瞳孔に対して非球面レンズの中心から1.25mmで1.5Dの除去曲率
を含むならば、この1.5Dの曲率は、4mmの瞳孔上では非球面レンズ中心か
ら1.0mmの融除となる。この寸法設定は、瞳孔の大きさの個々のバラツキを
吸収することにより近方視矯正と遠方視矯正のバランスを保つ。切削プロファイ
ルC(r)のスケーリングにより、融除オプティカル・ゾーンの寸法設定はレー
ザ治療用テーブル内に組込まれる。
ト(s)およびスリット幅(2×R2)に対する補正値を作成し、ブレード35
の内側縁を、(中心から約0.6mmの位置を始点とする)除去中心の近くから
、約2.5mmの位置の矯正オプティカル・ゾーンの縁まで、段階的に移動でき
るようにする。R(虹彩の半径)はあらかじめ定めた値(ある具体的な処置の場
合は3mm)に固定され、またsおよびR2は、融除縁を半径が約5mmの所期
のトランジション・ゾーンの外側縁に固着されるように選択する。内側縁の連続
する各々の位置に対するパルス数を遠視レンズの方程式から計算し所望の深度を
与える。最小のパルス数を必要とする処置に対しては、その治療はアパーチャの
内側縁が矯正されたオプティカル・ゾーンの境界に達した時点で終了させる。当
初は、そのスリット幅は最大値となるようセットし、また結像用レンズ51は回
転軸52の側方に位置させることにより、スリットの内側縁がオプティカル・ゾ
ーンの中心から最小距離の位置にくるようにし、かつ虹彩絞り32とスリット外
側縁の交点が所期のトランジション・ゾーンの外側縁を覆うような位置となるよ
うにする。
うになる。いくつかの異なるスキャン手順が可能であるが、次の手順は実際に実
施され効果的な結果が得られている。オプティカル・ゾーンに沿った放射方向位
置は、一連の離散的で、等距離とした(通常0.1mm間隔の)ノードに分割さ
れる。内側スリットの縁と隣接するあるノードの位置で、組織を切削深度C(r
)まで融除するのに必要となるパルス数は、次式を用いて計算できる。 n=(π*δC(rn)/θi(rn)*d) ここでnはパルス数、δC(rn)は直前のパルスによる実際の除去深度とその ノードの位置での所望の融除深度との差、θi(rn)は上で定義したrnのとき のアパーチャの半角範囲である。直前のパルスによる放射方向の融除プロファイ
ルは、式1に記載したように各ノードでの直前の位置およびパルスによる融除深
度の総計を求めることにより計算される。初期位置に対しては、δC(rn)= C(r)である。内側円筒状ブレードと隣接する各ノードに対して、各後続ノー
ドで必要となるパルス数を、このブレードをオプティカル・ゾーンの縁の方向に
移動させながら計算する。各ノード位置で補正パルス数を決定することで、治療
は円滑に行われ、治療は正しくかつ収差がないことが保証されるはずである。
ように、レーザ28からのビームは第1のミラー71および第2のミラー72に
より反射され、空間インテグレータ73に入り、ここでビームの断面積が変更さ
れる。その全体を参照により本明細書と統合する。同時係属の米国特許出願第0
9/015,841(1998年1月29日出願)による「Laser Del
ivery System and Method with Diffrac
tive Optic Beam Integration」と題する出願に記
載されるようにこのレーザビームの断面積を変更するためには、回折用光学系が
使用される。空間インテグレータ73から出たこの変更されたビームは、ミラー
74および75により反射され、ドーブ・プリズム76を通過し、上記した可変
幅のスリットおよび可変直径の虹彩を包含する虹彩/スリット・メカニズム78
に入射する。ユニット78を出たプロファイルされたビームは、ミラー79によ
り反射され、結像用レンズ51を包含する像オフセット制御ユニット80に入射
する。ユニット80を出たオフセットを受けたプロファイル像はミラー82によ
り反射され患者の眼にあたる。ビーム領域全体でビーム・エネルギーの変動を平
滑し除くため、ドーブ・プリズム76は回転自在に取り付けられており、また通
常はビームの発生中は連続的にまたはパルスの間でのいずれかで回転を受ける。
矯正要件に対応するようシステムのプログラムを組むことが可能である。このた
め、さまざまなタイプの矯正実施に関し大きな柔軟性を与えることができる。可
変のスリット幅/可変直径の虹彩の配置は、老眼、遠視、遠視性乱視および不正
屈折収差の同時治療での使用に特に適応できる。老眼、遠視および遠視性乱視の
同時治療に関しては、除去の幾何学的形状は放射方向の変位およびアパーチャ像
の回転中心の周りの角度位置の関数として解が求められる。さらに、融除ゾーン
の周辺位置でトランジション・ゾーンの平滑化を必要とするすべての処置では、
虹彩の直径は、スリット幅の変動と同様に、あらかじめ定めた範囲にわたり可変
とする。老眼性かつ屈折性収差に対しては、空間的分解された屈折計あるいはト
ポグラフィ装置またはこの両者などの装置を用い、角膜の不整な表面輪郭をマッ
ピングし、必要とする正確な表面矯正を決定することができる。しかる後、その
スリット幅および虹彩の直径を、角膜を彫刻することにより所望の非球状表面形
状が治癒後の角膜上に形成されるようにプログラムすることができる。別法とし
ては、波面センサを用いて眼の不正屈折収差をマッピングすることがある。こう
した波面センサに関する適当な一実施例としては、その開示の全体を参照により
本明細書に統合する、米国特許第5,777,719号に記載されている、Ha
rtmann−Shackセンサがある。
れる。この治療用テーブルは、前側角膜表面の対応する部分にわたって像をスキ
ャンするために必要となる、光学機械式要素の放射方向および角度方向の離散的
位置のすべてに関する値を包含している。このテーブルはまた、各位置毎のレー
ザ・パルスの数を包含している。代表的な治療用テーブルでは、約500種類の
入力項目を有する。
れた特別な機能を取り入れることができる。たとえば、いくつかの処置(たとえ
ば、遠視と老眼の同時矯正)では、オプティカル・ゾーン上の中心に小さなゾー
ンを未治療のままに残すことが有益である。これは、この小さなゾーンの範囲内
の遮蔽を保証するよう内側円筒状ブレードの移動を制限することにより実行でき
る。この未治療ゾーンの直径は、約0.1ないし1.5mm(好ましくは約0.
5ないし1.0mm、さらに理想的には約0.7ないし0.9mm)の範囲であ
る。また、特定の処理(たとえば遠視の矯正)に対してはさまざまなジオプトリ
ー矯正値に対応した標準テーブルを作成することができ、これらの標準テーブル
は格納し組み合わせておき、所与のジオプトリー矯正を実施するため1つまたは
複数の標準テーブルを複数回繰り返し活用することができる。たとえば、近方視
矯正用に1/4、1/2および1ジオプトリーの値に対する標準テーブルが作成
されることがある。これらのテーブルを使用して、3.75ジオプトリーの矯正
の手順は、標準の1ジオプトリーの矯正を3回実施し、引き続き1/2ジオプト
リーの矯正と1/4ジオプトリー矯正を実施する。
を用いて、角膜のさまざまな部分の治療も可能である。たとえば、光屈折角膜融
除術(photorefractive keratectomy)で通常実施
されるように、擦過(scraping)により上皮を機械的に除去することが
でき、次いで露出した表面を除去することができる。さらに、本発明はまた、角
膜から除去された角膜表層に対するレーザ角膜曲率形成術(laser ker
atomileusis)にも利用できる。この処置は、米国特許第4,903
,695号(1990年2月27日公布)による「Method and Ap
paratus for Performing a Keratomileu
sis or the Like Operation」に記載されている。
部分のいずれかが)角膜から物理的に除去される。この際、除去される部分の大
きさは通常、幅が約8ないし10mmの範囲であり、厚さは400マイクロメー
トルまで可変である。組織よりなるこのフラップは通常、マイクロケラトーム(
microkeratome)を使用して除去される。次に、このフラップを前
側表面を下に向けて適当な固定具(通常は凹面を有する要素)内に配置する。し
かる後、このフラップの露出した逆の表面に対して必要とする除去を実施し、そ
の後除去を加えたフラップを角膜上に再度取り付けられる。別法としては、フラ
ップを角膜から除去した後、露出した眼の固有質組織を本発明により除去し、そ
の後フラップをこの新たに除去した固有質組織を覆うように再び付着させる。
した融除プロファイル、所期の光学的矯正および計測した前側角膜表面の光学的
矯正を表している。融除の空間的変動が融除形状に与える影響を図10に示す。
計測した融除形状を、融除されたオプティカル・ゾーンの全体にわたって放射方
向位置の関数としてグラフで表している。この図は、各レーザビーム・パルスで
均一な組織層が融除されると仮定している除去アルゴリズムを使用して、融除さ
れたオプティカル・ゾーンを示したものである。所期の光学的矯正は、+3Dの
光学的矯正410である。しかし、図示した融除されたオプティカル・ゾーン4
20はかなり異なる。融除されたオプティカル・ゾーン420は中心融除ゾーン
422で約100%の過矯正を受けている。また、融除されたオプティカル・ゾ
ーン420は周辺融除ゾーン424で約60%の過矯正を受けている。融除され
たオプティカル・ゾーン420の初期形状は、治癒後の前側表面形状とかなり異
なり、また治癒後の形状により、眼の遠視性の初期屈折異常を実質的に矯正する
。
前側角膜表面の光学的矯正の間の差が減少する。計測した前側角膜表面の光学的
矯正を、融除されたオプティカル・ゾーンの全体にわたって放射方向位置の関数
としてグラフで表している。治癒後の角膜の前側光学矯正430は、所期の+3
Dの球状光学的矯正410とより高度に一致する。しかし、所期の光学的矯正4
10と前側表面光学的矯正430の間の誤差は存在したままである。この中心前
側光学的矯正432は、所期の+3Dの球状光学的矯正410と比較して過矯正
を受けている。中心光学矯正432のこの過矯正は、所期の+3Dの光学的矯正
に対して約25%であり、2mmのところで0.75Dの近方視矯正に相当する
。しかし、周辺前側光学的矯正434の方は、所期の+3Dの光学的矯正に対し
てやや過小矯正を受けている。周辺前側光学的矯正434に対するこの矯正によ
り、遠方視矯正が適正に得られる。したがって、前側光学矯正430は多焦点性
であり、また老眼に対して何らかの矯正が得られることになる。この多焦点性の
効果が得られるのは、この融除形状により角膜の治癒に伴う角膜の形状の変化が
補償されるからである。周辺の融除されたオプティカル・ゾーンは過矯正され治
癒後の角膜で遠方視が得られる。中心オプティカル・ゾーンは過矯正され治癒後
の角膜で近方視が得られる。市販の角膜トポグラフィ・システムにより、治癒後
の前側角膜表面が計測できる。こうしたシステムの例としては、Humphre
y Instruments(San Leandro,California
)より入手可能なAtlas Corneal Topography Sys
temTMやPAR Vision Systems Corporation(
New Hartford,New York)より入手可能なPAR CTS
SystemTMなどがある。
2に示す。この図は、角膜の前側表面上の融除形状と最終前側光学的矯正の形状
の差を表したものである。図12では、この形状の差を治癒により誘発される変
化440として示している。この治癒により誘発される変化440は、+3Dの
遠視を治療した患者に対するものである。融除形状は被覆および治癒により部分
的に埋め合わされて前側光学的矯正が形成される。しかし、この部分的な埋め合
わせは融除されたオプティカル・ゾーンの全体にわたり一定ではない。融除され
たオプティカル・ゾーンの中心部は周辺オプティカル・ゾーンより埋め合わせが
小さい。周辺オプティカル・ゾーンは約50%埋め合わされるが、中心オプティ
カル・ゾーンでは約30%の埋め合わせである。周辺の埋め合わせ444は中心
の埋め合わせ442より大きい。融除されたトランジション・ゾーンに接近して
いるため、周辺光学表面はその下に位置する融除された周辺オプティカル・ゾー
ンと形状が異なる。しかし、前側中心光学表面は融除されたトランジション・ゾ
ーンから離れた位置にある。したがって、前側中心光学表面の形状は融除された
中心オプティカル・ゾーンの形状とより密接に整合する。上記の治癒の差により
、遠視を矯正するため実質的に球形の形状に融除されるオプティカル・ゾーンは
、治癒して老眼を矯正する非球面形状となる。
13に示した所望の前側角膜表面の形状および治癒により誘発される変化より導
き出される。たとえば、+3Dの遠視に対する矯正と+3Dの近方視矯正を提供
する中心ゾーンを有する老眼矯正をする所望の前側表面矯正450を考えてみる
。図13に、この所望の前側表面矯正450を示す。初期融除表面形状460は
治癒により誘発される変化440および所望の前側表面矯正450から計算され
る。所望の前側表面矯正450に対する初期の融除形状460を図13に示す。
初期の融除形状460は、所望の前側表面矯正に対して過矯正を受ける。初期の
融除形状460は、所望の前側表面矯正450と治癒後の形状430に対する融
除形状420の比とを乗ずることにより計算される。プロセッサを用いてシステ
ムのオペレータによる所望の矯正入力に応じて融除形状が作成される。この際、
レーザ・ワークステーションに組み込みのコンピュータ、PCワークステーショ
ン、および/または外部のコンピュータのプログラミングやハードウェアを利用
するのが普通である。
を制限(すなわち縮小)させることがある。相対的な制限の直径は、約0.1な
いし2mmであり、好ましくは約0.2ないし1mm、さら理想的には約0.3
ないし0.7mmである。例示的な一実施形態では、この制限は図14に示すよ
うに約0.5mmである。融除された角膜表面のフィーチャ(たとえば老眼矯正
)を被覆し角膜を治癒させた後、前側表面矯正は融除表面のフィーチャの初期融
除寸法を超える広がりとなりうる。基準線480上の融除された中心ゾーン47
0は、中心融除ゾーンの差し渡しで寸法472を含む。融除された中心ゾーン4
70はまた、基準線480に対して高さ474を含む。基準線480は、前側光
学表面あるいは融除表面上の球形基準表面などの適当な基準線である。融除され
た中心ゾーン470の被覆および角膜の治癒により、中心前側光学表面490が
形成されることになる。中心前側光学表面490は、中心前側光学表面の差し渡
しで寸法492を含み、基準線480に対して高さ494を含む。融除された中
心ゾーン470の差し渡しを1.5mmの寸法472とすると、通常中心前側光
学表面490の差し渡しで2mmの寸法492の広がりとなる。したがって、2
mmの中心前側光学表面を形成するためには、融除する中心ゾーンは相対量で約
0.5mmだけ制限することが好ましい。また、融除されたフィーチャの高さ4
74も、上記の相対量だけ増加させることが望ましい。たとえば、治癒後の角膜
の前側表面上で基準線480に対する表面の高さ494を4μmとするよう意図
した融除をする場合、基準線480に対する表面の高さ474が8μmとして過
融除を受ける。この融除フィーチャの過矯正は、相対量で4μmとなる。相対過
矯正の値は、約1ないし25μmの範囲である。3Dで近方視矯正するための前
側表面上の所望の最終的な直径2mmのゾーンは、通常約4μmの高さを有する
。このような治癒後の形状を用いて老眼を矯正するためには(換言すると、治癒
後の角膜の前側表面上で約2mmの直径および約4μmの高さを有する中心ゾー
ンを作成するためには)、約1.5mmの制限をした直径および約8μmの過矯
正を受けた高さを有する中心除去ゾーンを露出した角膜の表面上で除去する。「
直径」という用語は、(この出願の全体において)これらのフィーチャの横方向
の寸法を示しているが、これらのフィーチャは必ずしも円形であるとは限らない
ことに留意すべきである。
未治療のままに残すことにより老眼を治療することが望ましい。融除された角膜
のオプティカル・ゾーン502の中心に位置する小さな未治療ゾーン500は、
未治療ゾーンの差し渡しの寸法504を有する。この未治療ゾーン504は、角
膜を被覆し治癒させることにより平滑化され、老眼を矯正する中心前側光学表面
の形成に寄与する。
算することもできる。これらの技法は、眼の乱視、近視および不正屈折収差の治
療に用いられる初期融除形状を計算するために使用することができる。たとえば
、不正屈折収差の高次の収差項を融除された角膜表面上で過矯正し、治癒後の角
膜上に高次の収差項に対する所望の光学的矯正をもった前側表面を形成させるこ
とができる。
眼の矯正を向上させるため、患者の両眼に対し適用することができる。老眼の矯
正は、約3Dの範囲をカバーできることが好ましい。しかし、両眼視により、各
眼を多焦点の光学的矯正が3Dの全範囲以下の老眼矯正を有するように治療して
も、この約3Dの範囲の老眼矯正の治療ができる。この場合には、両眼のうちの
各々の平均屈折は異なり、3Dの全範囲を超える明瞭な視力を提供できる。第1
の眼は、近方視用に矯正され、また第2の眼は遠方視用に矯正される。多焦点の
前側光学表面により近方視および遠方視の中間にある物体に対する焦点あわせを
改善する。たとえば、一方の眼は1.5Dの多焦点の焦点範囲で、平均屈折が−
0.75Dとなるように治療する。この眼は、0から−1.5Dまでの実効焦点
を有する。もう一方の眼は、1.5Dの多焦点の焦点範囲で、平均屈折が−2.
25Dとなるように治療する。この眼は、−1.5Dから−3Dまでの実効焦点
を有する。この両眼を合わせた実効焦点範囲は、約3Dである。片眼に対する多
焦点の範囲は、約0.5ないし2.0Dであり、また好ましくは約1.0ないし
1.5Dである。両眼の平均屈折の差の範囲は、約0.5ないし2.5Dであり
、また好ましくは約1ないし2Dである。
ざまな修正形態、代替構成および等価構成を適用可能である。たとえば、本発明
は図4から図9までのシステムを特に参照しながら記載してきたが、所望により
他のシステムを利用することも可能である。さらに、所望であり、効果的であれ
ば、レーザ28以外の適正な波長をもつレーザを使用することもできる。また、
電磁波スペクトルの赤外部分にあたる波長を有するレーザなどの熱的融除の原理
に基づき動作するレーザ・システムを用いて本発明を具現化することもできる。
さらに、プロファイルされたビームの放射方向および角度方向の位置決めは、好
ましい実施例では結像用レンズ51により実施されるが、所望であれば他の光学
スキャン用の要素、たとえば回転するミラーやプリズムを利用することもできる
。したがって、上記の記載および例示は本発明を限定していると解釈すべきでは
なく、本発明は添付の特許請求の範囲によって規定されるものである。
ある。
した平面概略図である。
表した図である。
正を表した図である。
ある。
を表した図である。
。
た図である。
Claims (49)
- 【請求項1】 老眼を矯正するために眼の角膜の前側表面を初期形状から多
焦点の非球面形状に再プロファイルするための方法であって、 (i)放射を角膜に付与するよう動作可能なレーザ・システムと眼を整列させ
ること、 (ii)角膜に放射を選択的に付与することにより取り除いて角膜の表面を所
望の形状にし、トランジション・ゾーンを瞳孔を越えて(瞳孔の外方に)配置さ
せてオプティカル・ゾーンが瞳孔全体に広がりをもつようにすること、 (iii)取り除いた表面を被覆し、最終の非球面の前側角膜表面を作成する
こと を含む方法。 - 【請求項2】 前記被覆ステップで、前記取り除きステップで生成された表
面と異なる形状を有する前側角膜表面を作成する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記取り除きステップで作成された前記オプティカル・ゾー
ンが実質的に球状の表面を備える、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記取り除きステップで作成された前記オプティカル・ゾー
ンが多焦点の非球状表面を備える、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 さらに、瞳孔の寸法に合わせて前記オプティカル・ゾーンを
スケーリングすることを含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 前記オプティカル・ゾーンがさらに近方視用に矯正されたゾ
ーンを備え、かつ前記スケーリングステップがさらに近方視用に矯正されたゾー
ンをスケーリングすることを含む、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記オプティカル・ゾーンがこのオプティカル・ゾーンを中
心とする微小な未治療ゾーンを備える、請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 前記微小未治療ゾーンの差し渡し寸法が、約0.1ないし1
.5mmである、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 前記寸法が約0.5ないし1.0mmである、請求項8に記
載の方法。 - 【請求項10】 前記寸法が約0.7ないし0.9mmである、請求項9に
記載の方法。 - 【請求項11】 老眼を矯正するために瞳孔を有する眼の角膜の前側表面を
初期形状から多焦点の非球面形状に再プロファイルするための方法であって、 (i)放射を角膜に付与するように動作可能なレーザ・システムと眼とを整列
させること、 (ii)角膜に放射を選択的に付与して部分的に取り除くこと、および近方視
用に矯正されたゾーンおよびオプティカル・ゾーンを中心とする微小未治療ゾー
ンを備える多焦点の非球状表面を備えるオプティカル・ゾーンで瞳孔を満たすこ
とにより角膜の表面を所望の形状にすること、 (iii)前記近方視用に矯正されたゾーンを瞳孔の寸法に合わせてスケーリ
ングすること、 (iv)トランジション・ゾーンを瞳孔外に配置すること、 (v)取り除いた表面を被覆し、前記取り除きステップの間に生成された表面
と異なる形状を有する最終の非球面の前側角膜表面を作成すること を含む方法。 - 【請求項12】 未矯正の表面形状を有する眼から選択的に角膜組織を取り
除き、角膜表面上に初期取り除き形状を作成すること、 上記取り除きを行った眼を治癒させ、治癒した眼が治癒後の前側表面形状を有
し、この治癒後表面形状が初期取り除き形状と有意に異なり、これにより治癒後
の眼の屈折異常を実質的に矯正すること を含むレーザ眼科手術法。 - 【請求項13】 前記治癒後の前側表面形状は多焦点性であり、かつ老眼を
矯正する、請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 前記初期取り除き形状が、近方視のための中心取り除きゾ
ーンおよび遠方視のための周辺取り除きゾーンを備え、かつ前記治癒後の前側表
面形状が、近方視のための中心前側表面および遠方視のための周辺前側表面を備
える、請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 さらに中心取り除きゾーンを中心前側表面と比較して過矯
正させる、請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 前記過矯正のステップが約1ないし25μmの相対量を備
える、請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 中心取り除きゾーンの差し渡し寸法を中心前側表面と比較
して制限することをさらに含む、請求項14に記載の方法。 - 【請求項18】 前記制限するステップが約0.1ないし2.0mmの相対
量を備える、請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 前記周辺前側表面が周辺取り除きゾーンと異なる形状であ
り、かつ前記中心前側表面の形状が中心取り除きゾーンの形状とより密接な整合
をする、請求項14に記載の方法。 - 【請求項20】 前記取り除きステップがトランジション・ゾーンを部分的
に取り除くことをさらに含み、前記周辺光学表面がトランジション・ゾーンに対
して接近しており、かつ前記中心光学表面がトランジション・ゾーンと離れてい
る、請求項19に記載の方法。 - 【請求項21】 所望の前側表面形状を計算すること、治癒により誘発され
る前側表面の変化を評価すること、および所望の形状および治癒変化から選択的
除去のステップに先立って初期取り除き表面形状を導き出すことをさらに含む、
請求項12に記載の方法。 - 【請求項22】 屈折異常が、近視、遠視、乱視および不正収差により構成
される群より選択される、請求項21に記載の方法。 - 【請求項23】 前記治癒後の前側表面形状は多焦点性であり、かつ老眼を
矯正する、請求項22に記載の方法。 - 【請求項24】 前記初期取り除き形状が、近方視のための中心取り除きゾ
ーンおよび遠方視のための周辺取り除きゾーンを備え、かつ前記治癒後の前側表
面形状が、近方視のための中心前側表面および遠方視のための周辺前側表面を備
える、請求項23に記載の方法。 - 【請求項25】 さらに中心取り除きゾーンを中心前表面と比較して過矯正
させる、請求項24に記載の方法。 - 【請求項26】 前記過矯正のステップが約1ないし25μmの相対量を備
える、請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 中心取り除きゾーンの差し渡し寸法を中心前側表面と比較
して制限することをさらに含む、請求項24に記載の方法。 - 【請求項28】 前記制限するステップが約0.1ないし2.0mmの相対
量を備える、請求項27に記載の方法。 - 【請求項29】 前記取り除きステップで、同時に眼の老眼を緩和するよう
に角膜の一部を除去する、請求項28に記載の方法。 - 【請求項30】 近視、遠視、乱視および不正収差により構成される群より
選択される第1の屈折異常を有する眼から角膜組織を選択的に取り除くことであ
って、この取り除きステップで同時に眼の老眼を緩和するように角膜の一部を除
去するレーザ眼科手術法。 - 【請求項31】 瞳孔を有する眼の老眼を治療するための方法であって、こ
の方法はこの眼から角膜組織を選択的に取り除き瞳孔と隣接するオプティカル・
ゾーンおよびこのオプティカル・ゾーンを取り囲むトランジション・ゾーンを有
する角膜表面を作成することを含み、この角膜表面のオプティカル・ゾーンは老
眼を緩和するための非球面形状を規定し、かつオプティカル・ゾーンの寸法は瞳
孔の寸法と実質的に整合する方法。 - 【請求項32】 瞳孔を有する眼の老眼を治療するための方法であって、こ
の方法はこの眼から角膜組織を選択的に取り除き、オプティカル・ゾーンおよび
このオプティカル・ゾーンを取り囲むトランジション・ゾーンを有する角膜表面
を作成することを含み、この角膜表面のオプティカル・ゾーンは老眼を緩和する
ための非球面形状を規定し、かつこのトランジション・ゾーンはこの瞳孔の外部
に配置される方法。 - 【請求項33】 老眼を矯正するために眼の角膜の前側表面を初期形状から
多焦点の非球面形状に再プロファイルするための方法であって、 (i)放射を角膜に付与するように動作可能なレーザ・システムを眼と一致さ
せること、 (ii)角膜を放射に選択的に曝露させる選択的に取り除くことにより角膜の
表面を所望の形状にすることであって、この取り除きにおいて該取り除かれたオ
プティカル・ゾーンでこの瞳孔を満たすことを含むように取り除くこと、 (iii)取り除かれた表面を被覆し、前記取り除きステップの間に生成され
た表面と異なる形状を有する最終の非球面の前側角膜表面を作成すること を含む方法。 - 【請求項34】 前記最終の非球面前側表面が中心光学表面および周辺光学
表面を備え、かつ前記取り除かれたオプティカル・ゾーンが中央の取り除かれた
オプティカル・ゾーンおよび周辺の取り除かれたオプティカル・ゾーンを備える
、請求項33に記載の方法。 - 【請求項35】 前記周辺光学表面が周辺オプティカル・ゾーンと異なる形
状であり、かつ前記中心光学表面の形状が中央の取り除かれたオプティカル・ゾ
ーンの形状とより密接な整合をする、請求項34に記載の方法。 - 【請求項36】 前記取り除きステップがトランジション・ゾーンを選択的
に取り除くことをさらに含み、前記周辺光学表面がトランジション・ゾーンに対
して接近しており、かつ前記中心光学表面がトランジション・ゾーンと離れてい
る、請求項35に記載の方法。 - 【請求項37】 老眼矯正のための所望の非球面形状を治癒後の角膜の前側
光学表面上に生成するために曝露させた眼の角膜表面を選択的に取り除くための
眼科手術システムであって、 (i)レーザビームを1つの経路に沿って導くための手段と、 (ii)前記ビームをプロファイルし、中心をもつプロファイルされたビーム
を作成するための手段と、 (iii)プロファイルされたビームの中心を角膜表面のある領域にわたって
変位させるための手段と、 (iv)この領域にわたって前記中心の位置を制御し、かつ複数の連続レーザ
ビーム・パルスを生成するためのコンピュータであって、この複数のパルスの位
置は、照射表面を取り除き前側光学表面の形状と異なる形状のオプティカル・ゾ
ーンを形成するためのレーザ治療用テーブルにより決定される、コンピュータと
を備える眼科手術システム。 - 【請求項38】 前記治療用テーブルを瞳孔の寸法に合わせてスケーリング
する、請求項37に記載のレーザ・システム。 - 【請求項39】 前記オプティカル・ゾーンは使用者により選択可能である
、請求項37に記載のレーザ・システム。 - 【請求項40】 前記オプティカル・ゾーンが近方視用に矯正されたゾーン
を備え、かつ前記近方視用に矯正されたゾーンが瞳孔の寸法に合わせて寸法を定
められる、請求項37に記載のレーザ・システム。 - 【請求項41】 前記オプティカル・ゾーンが近方視用の中心ゾーンを備え
、前記前側光学表面が近方視用の中心光学表面を備え、かつ前記レーザ治療用テ
ーブルで中心表面と比較して中心ゾーンを過矯正させる、請求項37に記載のレ
ーザ・システム。 - 【請求項42】 前記オプティカル・ゾーンが近方視用の中心ゾーンを備え
、前記前側光学表面が近方視用の中心光学表面を備え、かつ前記レーザ治療用テ
ーブルで中心表面と比較して中心ゾーンの差し渡し寸法を制限する、請求項37
に記載のレーザ・システム。 - 【請求項43】 老眼矯正のための所望の非球面形状を治癒後の角膜の前側
光学表面上に生成するために曝露させた眼の角膜表面の選択的取り除きを実施す
るための眼科手術システムであって、前記前側光学表面は近方視用の中心光学表
面を備え、このシステムは、 (i)レーザビームを1つの経路に沿って導くための手段と、 (ii)前記ビームをプロファイルし、中心をもつプロファイルされたビーム
を作成するための手段と、 (iii)プロファイルされたビームの中心を角膜表面のある領域にわたって
変位させるための手段と、 (iv)この領域にわたって前記中心の位置を制御し、かつ複数の連続レーザ
ビーム・パルスを生成するためのコンピュータであって、この複数のパルスの位
置は、曝露させた表面を取り除き近方視用に矯正されたゾーンを備える取り除き
処置が施されたオプティカル・ゾーンを形成するためのレーザ治療用テーブルに
より決定され、このオプティカル・ゾーンは使用者により選択が可能でありかつ
前側光学表面の形状と異なる形状であり、このレーザ治療用テーブルは瞳孔の寸
法に合わせて寸法が定められると共に中心表面と比較して中心ゾーンを過矯正さ
せ、このレーザ治療用テーブルによりさらに中心表面と比較して中心ゾーンの差
し渡し寸法を制限するコンピュータと を備える眼科手術システム。 - 【請求項44】 老眼矯正のための所望の非球面形状を治癒後の角膜の前側
光学表面上に生成するために曝露させた眼の角膜表面の選択的取り除きを実施す
るための眼科手術システムであって、 (i)レーザビームを1つの経路に沿って導くための手段と、 (ii)前記ビームをプロファイルし、中心をもつプロファイルされたビーム
を作成するための手段と、 (iii)プロファイルされたビームの中心を角膜表面のある領域にわたって
変位させるための手段と、 (iv)この領域にわたって前記中心の位置を制御し、かつ複数の連続レーザ
ビーム・パルスを生成するためのコンピュータであって、この複数のパルスの位
置は、瞳孔の寸法に合わせて寸法が定められるレーザ治療用テーブルにより決定
される、コンピュータと を備える眼科手術システム。 - 【請求項45】 老眼矯正のための所望の非球面形状を治癒後の角膜の前側
光学表面上に生成するために曝露させた眼の角膜表面の選択的取り除きを実施す
るための眼科手術システムであって、 (i)レーザビームを1つの経路に沿って導くための手段と、 (ii)前記ビームをプロファイルし、中心をもつプロファイルされたビーム
を作成するための手段と、 (iii)プロファイルされたビームの中心を角膜表面のある領域にわたって
変位させるための手段と、 (iv)この領域にわたって前記中心の位置を制御し、かつ複数の連続レーザ
ビーム・パルスを生成するためのコンピュータであって、この複数のパルスの位
置は、老眼と、近視、遠視、乱視および不正屈折よりなる群より選択される屈折
異常とを同時矯正させるためのレーザ治療用テーブルにより決定される、コンピ
ュータと を備える眼科手術システム。 - 【請求項46】 眼の角膜を初期形状から、老眼を緩和するための多焦点の
非球面形状に再彫刻するための方法であって、 (i)放射を角膜に供給するように動作可能なレーザ・システムを眼と一致さ
せること、 (ii)瞳孔をオプティカル・ゾーンで満たすために角膜表面を前記放射に選
択的に曝露させることにより選択的に取り除き角膜の表面を所望の形状にし、こ
のオプティカル・ゾーンから放射状に広がるトランジション・ゾーンが瞳孔を越
えるように配置されること、 (iii)前記取り除き処置がなされた角膜表面を被覆し、角膜に多焦点の非
球面形状を示させ、かつ老眼を緩和すること を含む方法。 - 【請求項47】 角膜を所望に再整形させるための眼科手術システムであっ
て、 角膜を取り除くエネルギーをもつビームを発生させるレーザと、 ビームの経路内で角膜の全体にわたりビームを操作する光学的トレインと、 前記光学的トレインと動作可能に結合され、前記光学的トレインに信号を送信
し前記光学的トレインが前記ビームを操作し再整形できるようにするプロセッサ
であって、この再整形は角膜の形状が治癒に伴い変化することによる所望の再整
形とは異なる、プロセッサと を備える眼科手術システム。 - 【請求項48】 前記プロセッサは前記所望の再整形に応答して治癒に伴う
形状の変化を生じさせる、請求項47に記載のシステム。 - 【請求項49】 前記治癒に伴う形状の変化が角膜の特異的治療を含む、請
求項47に記載のシステム。
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