JP2003116906A - 眼科装置及び角膜手術装置 - Google Patents
眼科装置及び角膜手術装置Info
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Abstract
が行え、また、手術時間の短縮を図る。 【解決手段】 切除量を決定する要因となる術眼の測定
データ及び切除領域のサイズデータを入力するデータ入
力手段と、入力された測定データ及び切除領域のサイズ
データに基づいて術眼の収差改良が含まれる切除量を決
定する切除量決定手段であって、切除領域を所期する大
きさの中央領域とその外周領域とに分割すると共に、中
央領域は非球面にしない切除量とし、外周領域の少なく
とも一部は収差改良が含まれる非球面の切除量として決
定する切除量決定手段と、を備えることを特徴とする。
Description
角膜を切除する角膜手術装置及びその切除量を決定する
眼科装置に関する。
ン)し、角膜の形状を変えることによって眼の屈折異常
を矯正する角膜手術装置が知られている。この種の装置
による所期する領域を切除する方法としては、照射光軸
に垂直なビーム断面が大円形(大スポット)のレーザビ
ームを一括照射する方法(ラージビームone shot方
式)、ビーム断面が矩形のレーザビームを少なくとも1
方向に走査して照射する方法(slit scan方式)、ビー
ム断面が小円形(小スポット)のレーザビームを二次元
的に走査して照射する方法(spot scan方式)等があ
る。
非球面(本明細書では球面及びトーリック面でない回転
対称成分及び線対称成分と、非対称成分のことを言う)
の切除を必要とする。この切除方法としては、ラージビ
ームone shot方式やslit scan方式では、特開平9−2
66925号等にあるように、円形や矩形の小アパーチ
ャ等によってビーム断面が円形や矩形の小領域に制限さ
れたレーザビームを照射する方法が提案されている。
の切除をしようとした場合、小領域に制限されたレーザ
ビームを照射する方法では時間が掛かるという欠点があ
る。照射時間が長くなると眼に対して位置合わせした照
射軸が偏心しやすくなり、収差改良の誤差発生が多くな
る。これは特に中心部での影響が大きい。
心照射に対する影響を少なくした屈折矯正を行うことが
でき、また、手術時間の短縮を図ることができる角膜手
術装置、及びそのための切除量を求める眼科装置を提供
することを技術課題とする。
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。
角膜手術装置のための角膜切除量を得る眼科装置におい
て、切除量を決定する要因となる術眼の測定データ及び
切除領域のサイズデータを入力するデータ入力手段と、
入力された測定データ及び切除領域のサイズデータに基
づいて術眼の収差改良が含まれる切除量を決定する切除
量決定手段であって、切除領域を所期する大きさの中央
領域とその外周領域とに分割すると共に、中央領域は非
球面にしない切除量とし、外周領域の少なくとも一部は
収差改良が含まれる非球面の切除量として決定する切除
量決定手段と、を備えることを特徴とする。 (2) (1)の切除量決定手段は、前記中央領域の大
きさを入力する手段を含むことを特徴とする。 (3) (1)又は(2)の何れかの眼科装置におい
て、前記中央領域の大きさは明所視での術眼の瞳孔サイ
ズを基に定められた大きさであることを特徴とする。 (4) (1)の切除量決定手段は、前記外周領域をさ
らに第1外周領域とその外側の第2外周領域とに分割す
ると共に、第2外周領域は非球面にしない切除量とし、
第1外周領域は収差改良が含まれる非球面にする切除量
として決定することを特徴とする。 (5) (4)の眼科装置において、前記切除量決定手
段は第1外周領域の内側及び外側の大きさを入力する手
段を含むことを特徴とする。 (6) (4)又は(5)の何れかの眼科装置におい
て、前記第1外周領域の内側の大きさは術眼の明所視で
の瞳孔サイズを基に定め、外側の大きさは暗所視での瞳
孔サイズより小さなサイズに定められていることを特徴
とする。 (7) (4)又は(5)の何れかの眼科装置におい
て、前記第1外周領域は瞳孔中心を中心にして3〜6m
mの幅に定められていることを特徴とする。 (8) 術眼の角膜に非球面の切除を施す角膜手術装置
において、(1)〜(7)の何れかの眼科装置を備える
ことを特徴とする角膜手術装置。 (9) 術眼の角膜に非球面の切除を施す角膜手術装置
において、切除量を決定する要因となる術眼の測定デー
タに基づいて求められた術眼の収差改良を含む切除量デ
ータを入力するデータ入力手段と、入力された切除量デ
ータを補正する切除量決定手段であって、切除領域を所
期する大きさの中央領域とその外周領域とに分割すると
共に、中央領域は非球面にしない切除量とし、外周領域
の少なくとも一部は収差改良が含まれる非球面の切除量
として決定する切除量決定手段と、を備えることを特徴
とする。 (10) (9)の切除量決定手段は、前記外周領域を
さらに第1外周領域とその外側の第2外周領域とに分割
すると共に、第2外周領域は非球面にしない切除量と
し、第1外周領域は収差改良が含まれる非球面にする切
除量として決定することを特徴とする。
に基づいて説明する。図1は本発明に係る角膜手術装置
システムの構成ブロック図である。
1は角膜形状を測定する装置であり、角膜切除量を決定
するための要因となる術眼の測定データを得る。屈折力
測定装置100は特開平10−108837号公報に示
したものを使用でき、回転セクタにより走査されるスリ
ット光束を術眼眼底に投影する光学系と、スリット光束
のスリット方向に対応した経線方向で角膜に略共役な位
置に光軸を挟んで対称に配置された受光素子を複数対持
つ検出光学系とを有し、スリット光束と受光素子とを光
軸回りに同期して回転することにより、受光素子の各々
の位相差信号出力に基づいて経線方向で変化する屈折力
を広い範囲で得る。角膜形状測定装置は101、被検眼
角膜に多数の円環状のプラチドリングを投影し、そのリ
ング像を検出することにより広い範囲にわたって角膜曲
率の分布を得て、角膜形状を得る。
演算装置であり、演算部151と入力部152、ディス
プレイ等の表示部153、データ出力部154等を備え
る。これらは市販のパーソナルコンピュータが使用でき
る。測定装置100、101で得られた測定データは、
ケーブル通信やフロッピー(登録商標)ディスク等の記
憶媒体を介して入力部152により入力する。また、切
除領域のデータ等を入力部152により入力する。表示
部153には切除量の演算結果が図形表示される。
る角膜手術装置であり、角膜切除量演算装置150で得
られた切除量のデータを、ケーブル通信やフロッピーデ
ィスク等の記憶媒体を入力する手段を有する。
構成を説明する図である。210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210から水平方向に出射されたレーザビーム
は、ミラー211、212により反射され、平面ミラー
213でさらに90度方向に反射される。平面ミラー2
13はミラー駆動部214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4−242644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。
ージローテータ駆動部216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。217はミラーである。218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219によりその開口径が変えられる。22
0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221に
より開口幅とスリット開口の方向が変えられる。22
2、223はビームの方向を変えるミラーである。22
4は円形アパーチャ218およびスリットアパーチャ2
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。
222との間の光路には、分割アパーチャ板260が挿
脱可能に配置され、分割アパーチャ板260は分割シャ
ッタ265との組み合わせにより、レーザビームの長手
方向を選択的に分割するようになっている。この分割ア
パーチャ板260と分割シャッタ265は、角膜の非対
称成分をアブレーションするときに使用する。分割アパ
ーチャ板260を光源210側から見ると、図3に示す
ように、同じ大きさの円形小アパーチャ261が6個並
んでいる。これらの円形小アパーチャ261を分割シャ
ッタ265が持つシャッタ板266によって選択的に開
閉することにより、矩形レーザビームの長手方向を選択
的に分割して照射することができる。なお、各円形小ア
パーチャ261には、その開口を通過したレーザビーム
の強度分布を補正する補正光学系が設けられている。こ
の補正光学系により、角膜に照射される円形スポットの
レーザビームのエネルギ分布は、中心部が高く、周辺が
低くなるように補正される。そのエネルギ分布は、好ま
しくはガウシアン分布とされる。また、分割アパーチャ
板260及び分割シャッタ265は駆動部268によ
り、レーザ光軸の垂直な平面内で移動可能となってい
る。
ムを反射して可視光及び赤外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224を経たレ
ーザビームはダイクロイックミラー225により90°
偏向されて角膜Ecへと導光される。
視灯226、対物レンズ227、顕微鏡部203が配置
される。230は顕微鏡部203の双眼光路の間(対物
レンズ227の光軸上)に配置されたミラーであり、ミ
ラー230の反射側光路には結像レンズ231、ミラー
232、赤外透過フィルタ235、CCDカメラ233
が配置されている。対物レンズ227、ミラー230、
ミラー232、赤外透過フィルタ235、CCDカメラ
233は患者の前眼部を撮像し、眼球の位置を検出する
光学系を構成する。CCDカメラ233の出力はコンピ
ュータ209に接続されている。
照明部204内に配置されるスリット投影光学系240
a,240bが、対物レンズ227の光軸を挟んで左右
対称に配置されている。各スリット投影光学系240
a,240bは、可視光を発する照明ランプ241a,
241b、コンデンサレンズ242a,242b、十字
スリットを持つスリット板243a,243b、投影レ
ンズ244a,244bから構成される。スリット板2
43a,243bは投影レンズ244a,244b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227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、246a,246b
は前眼部照明用の赤外光源である。
制御する制御部である。また、制御部250にはフット
スイッチ208、各種の操作スイッチやレーザ照射光学
系が配置されたアームを移動するコントローラ206、
コンピュータ209が接続されている。コンピュータ2
09は手術条件の入力を行う入力手段、モニタを備え、
レーザ照射制御データの演算や表示、記憶等を行う。
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。ア
イトラッキング機能のための眼球位置検出には、CCD
カメラ233の出力を利用する。
の動作を説明する。測定装置100、101で得られた
測定データを、ケーブル通信やフロッピーディスク等の
記憶媒体を介して切除量演算装置150に入力部152
により入力する。また、切除領域のデータと、その切除
領域内を非球面にしない切除を行う領域と非球面の切除
を行う周辺領域とに分割するサイズのデータを入力す
る。
する図である。まず、切除領域としてオプチカルゾーン
のサイズd1を入力する。サイズd2は一般に7mmの
サイズが使用されるので、これを予め設定しておいても
良いが、好ましくは術眼の暗所視での瞳孔サイズより大
きなサイズにする。これは、暗所視での屈折力測定時又
は測定前後に前眼部像を撮像し、その撮像画像から瞳孔
サイズを計測しても良い。
0のサイズd2を入力する。このサイズも2mm〜3m
mとして予め設定しておいても良いが、好ましくは明所
視での瞳孔サイズとする。このサイズは、明所視での角
膜形状測定時又はその測定前後に前眼部像を撮像して瞳
孔サイズを計測して得ることもできる。中央領域160
は昼間視力を確保する領域とされる。中央領域160の
サイズを入力することにより、その外周領域161が非
球面の切除を施して眼の収差を改良する領域として分割
される。この外周領域161は夜間視力を確保するのに
使用される。なお、さらに切除領域の外側(外周領域1
61より外側)には、切除領域と非切除領域を滑らかに
繋ぐトランジションゾーンが設けられるが、図4ではそ
の図示を略している。
て角膜切除量を求める。まず、測定した角膜曲率から角
膜三次元形状を求め、スネルの法則を用いて、角膜屈折
力に変換する。次に、測定された眼屈折力分布のデータ
を角膜位置での眼屈折力分布のデータに変換する。これ
らにより、収差をも矯正して正視眼(もしくは特定の屈
折力を持つ無収差眼)とするに必要な屈折力を角膜屈折
力の形式で表した値を求める。この屈折力の分布データ
を、スネルの法則を用いて角膜曲率の分布データ、すな
わち、角膜の三次元形状データに変換する。そして、切
除領域(オプチカルゾーンd1)のデータを与え、角膜
形状測定による角膜曲率から求まる三次元形状に対し
て、屈折力分布を変換した角膜曲率分布から求まる三次
元形状データを差引くことにより、切除領域全体を正視
とする切除量の分布データが算出される。
ついては、非球面にしない切除(球面又はトーリック面
の切除)を施すように、中央領域160の切除量の分布
データを平均化した値に補正する。または、中央領域1
60についてのみ術前の角膜曲率半径及び屈折力分布を
初めから平均値を用いて、上記の演算を行ってその切除
量を求めても良い。一方、残りの外周領域161につい
ては、上記の演算により、非対称成分等の眼の収差改良
が含まれる非球面の切除量のままとして求める。なお、
中央領域160と外周領域161の接続部分が不連続に
なるときは、滑らかに繋ぐ切除データとすることが好ま
しい。
として求められる他、角膜手術を効率良く行えるように
するために、球面切除を行う回転対称成分、柱面切除を
行う線対称成分、及び非対称成分に分割して求められ
る。各切除量は鳥瞰図等の3次元形状で表示部153に
図形表示される。図5はその表示例である。図形表示1
71は切除量全体の切除量マップを示す。図形表示17
2は回転対称成分のみを抽出した切除量マップを示し、
図形表示173は線対称成分のみを抽出した切除量マッ
プを示し、図形表示174は残りの非対称成分の切除量
マップを示す。
る術眼の測定データとして屈折力分布を求める装置10
0を使用するものとしたが、これは波面収差分布を測定
するものでも良い(USP.6,086,204に示された測定)。
屈折力分布は波面収差の形に置きかえることができるの
で、両者は等価と言える。切除量の算出は、単に波面収
差データからでも求められるが、角膜形状の測定データ
との関係で求める方がより精度が確保される。
る。切除量演算装置150で得られた切除データを出力
部154から出力し、角膜手術装置200側のコンピュ
ータ209に入力する。データ転送は、ケーブル通信又
は記憶媒体を介して行うことができる。コンピュータ2
09は転送データを受け取った後、切除量データを基に
角膜手術装置200が持つ照射光学系の各駆動部を制御
する制御データを求め、その制御データを制御部250
に出力する。
て説明する。ここでは、近視矯正を行うものとする。術
者は顕微鏡部203を介して図示なきレチクルと瞳孔中
心とが所定の関係になるようにして、術眼の瞳孔中心と
レーザ照射の基準軸のアライメントを行う。また、作動
距離のアライメントはスリット投影光学系240a,2
40bから投影されるスリット像を観察し、両者のスリ
ット像が中心で重なるようにする。アライメントを完了
させた後にフットスイッチ208が押されると、制御部
250は回転対称成分、線対称成分及び非対称成分の制
御データに基づいて、次のように各駆動部を制御して角
膜の切除を行う。
非球面切除の場合、制御部250は円形アパーチャ21
8によりレーザビームを制限し、平面ミラー213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スキャンするごとに、イ
メージローテータ215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、120度間隔の3方向)、
円形アパーチャ218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218の開
口領域の大きさを順次変えるごとに行う。そして、中央
領域160の範囲では球面切除を行うように円形アパー
チャ218の開口を制御し、外周領域161の範囲では
非球面の切除を行うように円形アパーチャ218の開口
を制御する。
0は円形アパーチャ218の開口領域の大きさはオプチ
カルゾーンに合わせて固定し、スリットアパーチャ22
0の開口幅を変えていく。また、スリットアパーチャ2
20はそのスリット開口幅が強主経線方向に変化するよ
うに駆動部221によりスリット開口の方向を調整して
おく。レーザビームの照射は、前述の球面切除の場合と
同様に、平面ミラー213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し、レーザビームを1スキ
ャンするごとに、イメージローテータ215の回転によ
りレーザビームの移動方向を変更して、スリットアパー
チャ220により制限された領域を略均一にアブレーシ
ョンする。そして、スリットアパーチャ220の開口幅
を順次変えながら、これを繰り返すことにより柱面切除
が行える。
アパーチャ板260を光路に配置し、不正乱視成分の切
除データに基づき分割アパーチャ板260が持つ円形小
アパーチャ261の位置を調整すると共に、分割シャッ
タ265の駆動により円形小アパーチャ261を選択的
に開放・遮蔽する。平面ミラー213の移動によるレー
ザビームをスキャンさせることにより、開放された円形
小アパーチャ261を通過する小領域のレーザビームの
みが角膜上に照射されるようになる。各位置での切除量
は照射時間又はスキャン数を制御することにより行う。
この切除は外周領域161のみに行われる。
4に示した中央領域160については球面又はトーリッ
ク面の切除が施され、周辺領域161についてのみ収差
を僅少にする非球面の切除が施される。中央領域160
には非球面の切除が施されないので、照射ズレに対して
の影響度が少ない。また、眼の収差の改善は主に周辺に
依存するので、眼の中央領域については収差改善を目的
とした非球面切除を行わなくても、屈折力の矯正をほぼ
精度良く行うことができる。また、中央領域160には
小領域のレーザビームによる部分的な切除を施さないよ
うにしたため、トータルの手術時間を短縮して効率良く
手術を行うことができるようになる。
例を図6により説明する。この例では、先に示した図4
の外周領域161をさらに第1外周領域161aとその
外側の第2外周領域161bに分割し、第1外周領域1
61aのリング領域に非球面の切除を施す。
てのオプチカルゾーンのサイズとする。サイズd2で示
される中央領域160は先の例の図4と同じく、非球面
の切除にしない領域であり、昼間視力を確保する領域と
なる。また、サイズd3〜d1の間の第2外周領域16
1bについても非球面の切除にしない領域とする。これ
は瞳孔の拡大により主に夜間時にも使用される領域とさ
れる。
域161aは、やや暗いときに使用される領域である。
第1外周領域161aの内側サイズd2(すなわち中央
領域のサイズd2)サイズd2は、好ましくは明所視で
の瞳孔サイズとする。その外側サイズd3は、暗所視で
の瞳孔サイズより小さくすることが好ましい。なお、一
般的には、このサイズd2〜d3を3〜6mmの範囲と
しても良い。
101で得られた測定データを入力すると共に、上記の
サイズd1、d2、d3のデータを入力する(又は予め
設定された値がメモリから呼び出され、自動的に入力さ
れる)。演算部151は前述と同様な演算により、中央
領域160及び第2外周領域を非球面の切除を施さない
切除量として求め、その間の領域の外周領域161aを
非球面の切除を施す切除量として求める。そして、求め
られた切除量データ角膜手術装置200側に入力するこ
とにより、外周領域161aの範囲に非球面の切除が施
され、その他の中央領域160、第2外周領域161b
には非球面にしない切除が施される。
面の切除を施すパターンは、部分的な収差改良を目的と
すものであるが、小領域のレーザビームによる部分的な
切除が少ないので、その照射時間をより少なくでき、手
術時間の短縮化を図ることができる。また、照射ずれに
対する影響も軽減できる。
0の構成では、アパーチャ制御によりアブレーションを
行う装置を例にとって説明したが、小スポットのレーザ
ビームを2次元的に走査するタイプ(one shot方式)の
装置であっても本発明を適用できる。
200とは別の装置150により行うものとしたが、こ
の算出機能は角膜手術装置200が持つコンピュータ2
09で行っても良い。あるいは、切除量算出装置150
は眼の全体の収差を改良する切除量データを求めるもの
とし、中央領域160、外周領域161に分割した切除
量は、コンピュータ209側で求めるようにしても良
い。すなわち、切除量算出装置150で得られたデータ
をコンピュータ209に入力すると共に、中央領域16
0等のサイズデータを入力する。コンピュータ209は
前述のように、切除量全体のデータを中央領域160と
その外周領域161に分割したデータに補正して切除量
を決定する。変更パターンでの領域161a、161b
についても同じである。
照射ずれに対する影響を少なくした屈折矯正を行うこと
ができ、また、手術時間の短縮を図ることができる。
ック図である。
する図である。
する図である。
る。
に変更した例を説明する図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 術眼の角膜に非球面の切除を施す角膜手
術装置のための角膜切除量を得る眼科装置において、切
除量を決定する要因となる術眼の測定データ及び切除領
域のサイズデータを入力するデータ入力手段と、入力さ
れた測定データ及び切除領域のサイズデータに基づいて
術眼の収差改良が含まれる切除量を決定する切除量決定
手段であって、切除領域を所期する大きさの中央領域と
その外周領域とに分割すると共に、中央領域は非球面に
しない切除量とし、外周領域の少なくとも一部は収差改
良が含まれる非球面の切除量として決定する切除量決定
手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。 - 【請求項2】 請求項1の切除量決定手段は、前記中央
領域の大きさを入力する手段を含むことを特徴とする眼
科装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2の何れかの眼科装置にお
いて、前記中央領域の大きさは明所視での術眼の瞳孔サ
イズを基に定められた大きさであることを特徴とする眼
科装置。 - 【請求項4】 請求項1の切除量決定手段は、前記外周
領域をさらに第1外周領域とその外側の第2外周領域と
に分割すると共に、第2外周領域は非球面にしない切除
量とし、第1外周領域は収差改良が含まれる非球面にす
る切除量として決定することを特徴とする眼科装置。 - 【請求項5】 請求項4の眼科装置において、前記切除
量決定手段は第1外周領域の内側及び外側の大きさを入
力する手段を含むことを特徴とする眼科装置。 - 【請求項6】 請求項4又は5の何れかの眼科装置にお
いて、前記第1外周領域の内側の大きさは術眼の明所視
での瞳孔サイズを基に定め、外側の大きさは暗所視での
瞳孔サイズより小さなサイズに定められていることを特
徴とする眼科装置。 - 【請求項7】 請求項4又は5の何れかの眼科装置にお
いて、前記第1外周領域は瞳孔中心を中心にして3〜6
mmの幅に定められていることを特徴とする眼科装置。 - 【請求項8】 術眼の角膜に非球面の切除を施す角膜手
術装置において、請求項1〜7の何れかの眼科装置を備
えることを特徴とする角膜手術装置。 - 【請求項9】 術眼の角膜に非球面の切除を施す角膜手
術装置において、切除量を決定する要因となる術眼の測
定データに基づいて求められた術眼の収差改良を含む切
除量データを入力するデータ入力手段と、入力された切
除量データを補正する切除量決定手段であって、切除領
域を所期する大きさの中央領域とその外周領域とに分割
すると共に、中央領域は非球面にしない切除量とし、外
周領域の少なくとも一部は収差改良が含まれる非球面の
切除量として決定する切除量決定手段と、を備えること
を角膜手術装置。 - 【請求項10】 請求項9の切除量決定手段は、前記外
周領域をさらに第1外周領域とその外側の第2外周領域
とに分割すると共に、第2外周領域は非球面にしない切
除量とし、第1外周領域は収差改良が含まれる非球面に
する切除量として決定することを特徴とする角膜手術装
置。
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