JP2003210514A - 眼科手術装置 - Google Patents
眼科手術装置Info
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Abstract
た際に、組織内に残るボイドを少なくし、白濁の程度を
軽減する。 【解決手段】 眼内組織にアブレーションを引き起こす
10フェムト秒〜100ピコ秒のパルス幅の超短パルス
レーザ光を発生するレーザ光源と、該レーザ光源からの
レーザ光を所定位置に置かれた眼球の組織に導光し、眼
組織内部で0.5〜5μmのスポットサイズに集光する
集光光学系を持つ導光手段と、レーザ光のスポットを走
査する光学系を持つ走査手段と、レーザ光により眼組織
内に生じたボイドをその後に照射したスポット側に移動
すべく、レーザ光のスポットが繋がるように前記走査手
段を駆動させる制御手段と、を備える。
Description
による眼内組織をアブレーションする眼科手術装置に関
する。
ェムト秒領域(〜10-13秒)の超短パルスレーザ光
を、材料内部に集光させ、多光子吸収によりエネルギ密
度の高い部分のみで内部改質及び蒸散(アブレーショ
ン)加工を行う方法が知られている。この超短パルスレ
ーザ光を用いれば、角膜の内部までレーザ光を透過させ
ることができ、光を集光した部分だけ選択的に蒸散加工
できる。眼科分野においては、現在のところLASIK手術
(Laser in Situ Keratomileusis)におけるフラップの
形成に超短パルスレーザ光が応用されている。LASIK手
術は、角膜上皮から実質に至る厚さ150μmほどの部
分を層状に切開してフラップを形成した後、エキシマレ
ーザ光により矯正量分のアブレーションし、再びそのフ
ラップを戻すものである。超短パルスレーザ光を角膜組
織内の一定の深さで焦点を結ぶように照射すると、焦点
周辺で小さな穴(泡や空洞)ができる。この小さな穴を
点在させてメッシュ状にすることにより、角膜の表面が
皮のようにめくれるフラップが形成される。フラップを
形成した後は、エキシマレーザ光により矯正量分のアブ
レーションし、再びそのフラップを戻す処置で屈折矯正
を行う。
いての超短パルスレーザ光の使用はフラップを形成する
までであり、超短パルスレーザ光で屈折矯正量分を蒸散
加工することは行われていない。これは、超短パルスレ
ーザ光による角膜組織内部の蒸散では、加工部にボイド
と称する気泡状の白濁が出現し、このボイド消失までの
期間手術後の見え具合が悪いという問題があるためであ
る。角膜組織内部で蒸散した微細片及びボイドは生体に
何れ吸収されるが、白濁したボイドが吸収されるのは時
間が掛かる。
超短パルスレーザ光により眼内組織を蒸散した際に、組
織内に残るボイドを少なくし、白濁の程度を軽減できる
眼科手術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。 (1) 眼内組織にアブレーションを引き起こす10フ
ェムト秒〜100ピコ秒のパルス幅の超短パルスレーザ
光を発生するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ
光を所定位置に置かれた眼球の組織に導光し、眼組織内
部で0.5〜5μmのスポットサイズに集光する集光光
学系を持つ導光手段と、レーザ光のスポットを走査する
光学系を持つ走査手段と、レーザ光により眼組織内に生
じたボイドをその後に照射したスポット側に移動すべ
く、レーザ光のスポットが繋がるように前記走査手段を
駆動させる制御手段と、を備えることを特徴とする。 (2) (1)の眼科手術装置において、前記走査手段
はレーザ光のスポットを3次元的に走査する手段である
ことを特徴とする。 (3) (1)の眼科手術装置において、角膜表面曲率
を変えるためのアブレーションデータを入力する入力手
段を備え、前記制御手段はアブレーションデータに基づ
いてレーザ光のスポットを3次元的に移動するように前
記走査手段を制御することを特徴とする。 (4) (1)の眼科手術装置において、前記導光手段
は患者眼の角膜表面に当接させるプレートであって、レ
ーザ光を透過する透明部材のプレートを持ち、前記集光
光学系とプレートとの間に屈折率調節液を介在させたこ
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
の構成を説明する図である。図1において、1は超短パ
ルスレーザ光を発するレーザ光源である。代表的なレー
ザ光は波長約800nmのチタンサファイヤレーザであ
る。レーザ光のパルス幅は10フェムト秒〜数十ピコ秒
が好ましい。本形態のレーザ光源1はパルス幅130フ
ェムト秒、周波数1KHzのレーザ光を出力する。周波
数はこれに限るものではない。レーザ光源1は装置本体
100に収納されている。装置本体100にはアーム1
10が接続されており、アーム110は水平方向及び上
下に移動可能とされている。
れ、そのレーザ光は導光光学系により患者眼の角膜内部
組織に導光される。導光光学系は、ミラー2,3、直交
する2次元方向にレーザ光を走査する2つのリニアスキ
ャンミラー4,6、ミラー6で反射されたレーザ光をさ
らに2次元的に揺動するスキャンミラー8、スキャンミ
ラー8の下方に配置さた集光光学系10、患者眼の角膜
表面に当接させるプレート15、を備える。リニアスキ
ャンミラー4,6は、駆動ユニット5,7によりそれぞ
れ直交する2方向に移動され、レーザ光を2次元的に並
進走査する。スキャンミラー8はレーザ光を反射し、観
察用の可視光を透過する特性を持つ。また、スキャンミ
ラー8は駆動ユニット9により揺動され、レーザ光を2
次元的にスキャンする。このスキャンミラー8は揺動方
向が直交する2つのガルバノミラーで構成することがで
きる。集光光学系10、プレート15は照射端ユニット
120に取り付けられている。
しか図示していないが、アーム110内でレーザ光を反
射するミラーやレーザ光の光束径を整形するビームエキ
スパンダレンズ等の光学系が適宜配置される。また、図
1では各スキャンミラー4,6,8の移動方向を模式的
に描いている。
図である。照射端ユニット120の先端部には、下面が
平坦の透明プレート15が保持されている。プレート1
5はレーザ光及び可視光を透過する。プレート15の下
面を角膜Ecに当接させることにより、レーザ照射の位
置決めと患者眼の固定が行える。なお、角膜Ecに当接
させるプレート15の下面を角膜表面カーブに略沿わせ
る形状とすれば、角膜の変形を抑えることが可能であ
る。また、位置合わせを容易とするために、プレート1
5は照射端ユニット120に対して水平方向に相対的に
移動可能な構成としても良い。
わせてNA(開口数)を高くすることにより、微小な光
スポットを得るようにする。本実施形態では、集光光学
系10を、球面と平面からなる第1集光レンズ10a、
両面非球面の第2集光レンズ10bにより構成してい
る。集光光学系10はレンズホルダ11に取り付けられ
ている。レンズホルダ11は、レーザ照射の基準光軸L
1方向に微小移動可能に、照射端ユニット120に保持
されている。集光光学系10の微小移動はピエゾ素子等
で構成されるレンズ移動ユニット13により行われる。
には、屈折率調節液16を介在させている。屈折率調節
液16は、レンズ10a及びプレート15を構成する材
質と略同じ屈折率の液体とすることにより、さらにレー
ザ光の集光点でのNAを高くしやすくし、同時に反射ロ
スを低減し、集光位置の調節を容易にする。集光光学系
10により、プレート15下に位置する角膜Ecの内部
にレーザ光が集光される。集光点でのスポットサイズは
0.5〜5μmであり、好ましくは1μmほどである。
NA=0.5のとき、スポットサイズを1μmほどにす
ることができる。
観察光学系を構成する双眼の顕微鏡20が配置されてい
る。術者は顕微鏡20によりプレート15等を通して患
者眼を観察する。30は制御ユニットであり、レーザ光
源1、スキャンミラー駆動ユニット5,7,9、レンズ
移動ユニット13を制御する。制御ユニット30にはデ
ータ入力手段を持つコンピュータ31が接続されてお
り、コンピュータ31は入力された屈折矯正データから
アブレーションデータを算出する。
の動作を説明する。コンピュータ31により屈折矯正デ
ータを入力する。例えば、近視矯正の場合は、図3
(a)に示すように、術前の角膜曲率200が術後にそ
れより大きな角膜曲率201となるようにする。この場
合、斜線202で示す容積に相当する分だけ、角膜内部
組織から取り除けば良い。すなわち、図3(b)に示す
容積部分210をアブレーションする。アブレーション
データは術前の角膜曲率(平均曲率)と矯正量(ディオ
プタ)を入力し、これと切除領域のサイズを決めること
により求められる。アブレーションにより改質した微細
片は生体内に何れ吸収され、図3(c)のように、角膜
表面は大きな角膜曲率201となる。
cに当接させ、顕微鏡20により患者眼を観察しなが
ら、顕微鏡20に配置された図示なきレチクルと患者眼
の瞳孔中心を所定の関係に合わせる。このとき、吸引手
段を持つサクションリングにより患者眼を固定すると良
い。プレート15はサクションリングの開口から突出す
る角膜に当接させる。
30は、コンピュータ31から入力されたアブレーショ
ンデータに基づき、リニアスキャンミラー4,6と回転
スキャンミラー8の移動、及び集光光学系10の移動を
制御する(リニアスキャンミラー4,6と回転スキャン
ミラー8の移動は、レーザ光が集光光学系10の主点を
概略通るように同期して行う)。例えば、図3(b)に
示した容積部分210をアブレーションするように、レ
ーザ光の集光スポットを3次元的に走査する。ここで、
集光スポットの移動は点から点へ飛び越し走査するので
はなく、図4に示すように、順次一筆書きでスポットが
繋がるように走査する。集光スポットの位置では角膜組
織のアブレーションによりボイドが発生するが、スポッ
トを繋げることで、ボイドは次に照射したスポット側に
引っ張られるように移動する。スポットの繋ぎは、次の
スポットを3割以上重ね合わせるようにすると良い。
よりボイドが移動することを実験により確認した。実験
は、シリカガラスのプレートを用意し、その表面から深
さ300μmに超短パルスレーザを照射した。シリカガ
ラス内部には0.9μmのボイドが生じていた。次に、
ボイドに合わせた集光スポットが繋がるように、光軸方
向へ連続的に移動させながらレーザ照射した。その結
果、集光スポットの移動距離とほぼ同じく、ボイドが光
軸方向に5μm移動しているのが確認できた。ボイドが
移動した軌跡(レーザ光のスポットを移動させた跡)は
構造上の変性が起きていることが観察された。
的に行う。その走査パターンは螺旋パターンやラスタパ
ターンであっても良い。また、光軸方向(深さ方向)へ
走査するパターンでも良い。集光スポットを繋がるよう
に走査することで、ボイドはある程度集合させることが
でき、個々に存在するよりも角膜組織内の白濁の程度を
軽減できる。このとき、視覚に影響しやすい中心部には
ボイドを残さない方が良いので、アブレーション領域の
周辺にボイドを引きずるように集合させることが好まし
い。また、順次滑らかに走査を行うことでアブレーショ
ンを平滑なものに仕上げることが可能となる。アブレー
ションした部分は組織改質が起きており、改質部分及び
ボイドは生体内に何れ吸収される。改質した組織が生体
内に吸収された後は、図3(b)に示したアブレーショ
ン部分210が消失し、その結果、図3(c)のように
角膜表面の曲率が変えられ、屈折矯正が達成される。
は、回転スキャンミラー8の代わりに集光光学系10を
プレート15と平行に2次元的に移動する構成でも良
い。この場合、集光光学系10の移動とリニアスキャン
ミラー4,6の移動を同期させるように制御する。
眼内組織内に残るボイドの分布を少なくでき、術後の白
濁の程度を軽減した手術が行える。このため、術後の見
え具合の回復期間を短くする、超短パルスレーザ光によ
る屈折矯正が可能となる。
である。
る。
する図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 眼内組織にアブレーションを引き起こす
10フェムト秒〜100ピコ秒のパルス幅の超短パルス
レーザ光を発生するレーザ光源と、該レーザ光源からの
レーザ光を所定位置に置かれた眼球の組織に導光し、眼
組織内部で0.5〜5μmのスポットサイズに集光する
集光光学系を持つ導光手段と、レーザ光のスポットを走
査する光学系を持つ走査手段と、レーザ光により眼組織
内に生じたボイドをその後に照射したスポット側に移動
すべく、レーザ光のスポットが繋がるように前記走査手
段を駆動させる制御手段と、を備えることを特徴とする
眼科手術装置。 - 【請求項2】 請求項1の眼科手術装置において、前記
走査手段はレーザ光のスポットを3次元的に走査する手
段であることを特徴とする眼科手術装置。 - 【請求項3】 請求項1の眼科手術装置において、角膜
表面曲率を変えるためのアブレーションデータを入力す
る入力手段を備え、前記制御手段はアブレーションデー
タに基づいてレーザ光のスポットを3次元的に移動する
ように前記走査手段を制御することを特徴とする眼科手
術装置。 - 【請求項4】 請求項1の眼科手術装置において、前記
導光手段は患者眼の角膜表面に当接させるプレートであ
って、レーザ光を透過する透明部材のプレートを持ち、
前記集光光学系とプレートとの間に屈折率調節液を介在
させたことを特徴とする眼科手術装置。
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