JP2003339757A - 角膜レーザ手術装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の小型軽量化が可能で、また、ガルバノ
ミラーを使わずに角膜上でレーザ光を走査可能にする。 【解決手段】 角膜レーザ手術装置は、角膜に対してア
ブレーションを引き起こすレーザ光を発するレーザ光源
と、該レーザ光源からのレーザ光を導光する光ファイバ
と、該光ファイバの出射端側が取り付けられ光ファイバ
から出射するレーザ光を所定サイズのスポットビームに
形成して角膜に照射する照射光学系を持つ照射ユニット
と、前記光ファイバから出射するレーザ光の位置を前記
照射光学系の光軸に対して変位させる変位手段と、角膜
を所期する形状にするための切除量データに基づいて前
記変位手段を制御する制御手段と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を角膜に
照射し、角膜を切除（アブレーション）する角膜レーザ
手術装置に関する。

【０００２】

【従来技術】エキシマレーザに代表される紫外レーザ光
を角膜に照射し、角膜の曲率を変化させることにより、
屈折異常を矯正する角膜レーザ手術装置が知られてい
る。従来の角膜レーザ手術装置においては、レーザ光源
が配置された装置本体から延びる大型のアーム内に複数
のミラーによる導光光学系が配置されており、そのアー
ムの先端に術眼を観察するための顕微鏡が取り付けられ
ていた。

【０００３】また、角膜上の任意の位置にレーザ光を照
射する構成としては、Ｘ軸とＹ軸の１組のガルバノミラ
ーを使用し、ガルバノミラーの向きを変えてレーザ光を
スキャニングする方式のものがある。ガルバノミラーは
レーザ装置本体から延びるアーム内に配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アーム内に多
数のミラーを用いた導光光学系を配置した構成は、装置
が大型化、重量化する問題があった。また、ガルバノミ
ラーは温度変化によるミラーの向きの微少な移動、ミラ
ーコートの反射角度による反射率の違い等の問題があっ
た。

【０００５】本発明は、上記従来装置の問題点に鑑み、
装置の小型軽量化が可能で、また、ガルバノミラーを使
わずに角膜上でレーザ光を走査できる角膜レーザ手術装
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。 （１） レーザ光を角膜に照射し角膜をアブレーション
する角膜レーザ手術装置において、角膜に対してアブレ
ーションを引き起こすレーザ光を発するレーザ光源と、
該レーザ光源からのレーザ光を導光する光ファイバと、
該光ファイバの出射端側が取り付けられ光ファイバから
出射するレーザ光を所定サイズのスポットビームに形成
して角膜に照射する照射光学系を持つ照射ユニットと、
前記光ファイバから出射するレーザ光の位置を前記照射
光学系の光軸に対して変位させる変位手段と、角膜を所
期する形状にするための切除量データに基づいて前記変
位手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とす
る。 （２） （１）の照射ユニットは、前記レーザ光源が配
置されたレーザ装置本体とは分離された手術顕微鏡装置
に着脱自在に設けられていることを特徴とする。 （３） （１）の変位手段は、前記光ファイバの出射端
を前記照射光学系の光軸に直交する方向へ移動する出射
端移動手段であることを特徴とする。 （４） （３）の出射端移動手段は、前記照射光学系の
光軸と一致する第１軸を中心に回転する第１円筒部材
と、該第１円筒部材に保持され前記第１軸に対して偏心
量ｄで偏心した第２軸を中心に回転する第２円筒部材で
あって、前記第２軸に対して前記偏心量ｄと同じ偏心量
で偏心した位置で前記光ファイバの出射端を保持する第
２円筒部材と、前記第１円筒部材を第１軸を中心に回転
させる第１回転駆動手段と、前記第２円筒部材を前記第
２軸を中心に回転させる第２回転駆動手段と、を備える
ことを特徴とする。 （５） （１）の角膜レーザ手術装置において、前記光
ファイバは出射端が束ねられたバンドル型ファイバであ
り、前記変位手段は前記バンドル型ファイバを構成する
各ファイバ線の入射端に、前記レーザ光源からのレーザ
光を選択的に入射させるレーザ光入射手段を含むことを
特徴とする。 （６） （５）のレーザ光入射手段は、前記レーザ光源
からのレーザ光を反射させるミラーと、該ミラーで反射
されたレーザ光を集光して各ファイバ線の入射端に入射
させる集光レンズと、少なくとも前記ミラーを各ファイ
バ線の入射端に対して移動する移動機構と、を備えるこ
とを特徴とする。 （７） （５）の角膜レーザ手術装置において、角膜に
照射される所定サイズのスポットビームが角膜上の所定
の照射領域に分布すべく、前記バンドル型ファイバの各
ファイバ線の出射端が束ねられていることを特徴とす
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は第１実施形態の角膜レーザ
手術装置の構成を示す図である。図１において、１はレ
ーザ装置本体であり、レーザ装置本体１には角膜に対し
てアブレーションを引き起こすレーザ光を発するレーザ
光源２が設けられている。角膜に対してアブレーション
を引き起こすレーザ光は、波長２４０ｎｍ以下の紫外レ
ーザ光が好ましく、Ｎｄ：ＹＡＧの基本波１０６４ｎｍ
からその第５高調波である波長２１３ｎｍを発生する固
体レーザ光源、波長１９３ｎｍのエキシマレーザ光を発
生するアルゴンフッ素のレーザ光源が使用できる。レー
ザ光源２からはパルスレーザが出射される。

【０００８】３はミラー、４は集光レンズである。レー
ザ光源２からのレーザ光は集光レンズ４により光ファイ
バ５に入射する。光ファイバ５はレーザ光源２からの紫
外レーザ光を導光する。光ファイバ５のコア径は、好ま
しくは０．１〜１．０ｍｍである。光ファイバ５は図示
なき吊下げ部材により吊下げられており、その出射端側
は手術顕微鏡装置３０側まで延びている。

【０００９】手術顕微鏡装置３０は、図示なきスタンド
から延びるアーム３１に取り付けられた双眼の顕微鏡部
３２を備え、レーザ装置本体１とは分離されている。手
術顕微鏡装置３０は市販のものが使用できるので、詳細
は省略する。顕微鏡部３２の下部には、着脱機構３５に
より照射ユニット２０が着脱自在に取り付けられてい
る。この照射ユニット２０にレーザ装置本体１から延び
る光ファイバ５が導かれている。着脱機構３５は、例え
ば、アーム３１に設けられたアリ溝機構（凹部）と照射
ユニット２０が持つアリ機構（凸部）とにより構成する
ことができる。眼科医院等に設置されている既存の手術
顕微鏡装置３０に照射ユニット２０を装着する場合、そ
の手術顕微鏡装置３０に合わせて着脱機構３５を構成す
れば良い。

【００１０】照射ユニット２０の内部には、光ファイバ
５の出射端を２次元的に移動する（ＸＹ移動）する走査
ユニット２１、光ファイバ５の出射端から出射したレー
ザ光を角膜に照射するための投影レンズ２２とダイクロ
イックミラー２３とからなる照射光学系２４が備えられ
ている。投影レンズ２２は光ファイバ５から出射したレ
ーザ光を所定の距離に位置する角膜上で小スポットビー
ムに形成すべく、光ファイバ５の出射端５ａを１／２等
の縮小倍率で投影する。投影を縮小倍率にすると、角膜
上のエネルギ密度を上げることができる。ダイクロイッ
クミラー２３はレーザ光を反射し可視光を透過する。ダ
イクロイックミラー２３により反射したレーザ光が患者
眼の角膜Ｅｃに向けられる。また、術者はダイクロイッ
クミラー２３を通して、図示無き照明光源に照明された
術眼を顕微鏡部３２により観察する。

【００１１】図１において、１０はレーザ装置本体１の
制御部であり、レーザ光源２や移動ユニット２１が持つ
駆動部の動作を制御する。制御部１０には入力部である
コンピュータ１１が接続されている。図２は、走査ユニ
ット２１の構成を説明する図である。図２（ａ）は照射
光学系２４の光軸方向に沿った断面図、図２（ｂ）は光
軸方向からみた概略図である。走査ユニット２１は、照
射光学系２４の光軸に直交するＸ，Ｙ方向に光ファイバ
５の出射端５ａを移動（走査）する。図２の（ａ）、
（ｂ）に示すように、２重に偏心した円筒２１０、２２
０を個々に回転することにより、光ファイバ５の出射端
５ａをＸ，Ｙ方向の任意の位置に位置決めする。第１の
円筒２１０は、照射ユニット２０に固定された保持部材
２００に、ベアリング２０１を介して軸ＰＶ１を中心に
回転可能に保持されている。保持部材２００にはモータ
２０３が固定されている。モータ２０３の回転軸に取り
付けられたギヤ２０５は、円筒２１０の後端（図２
（ａ）の左端）に形成されたギヤ２１１に螺合してお
り、モータ２０３の回転が円筒２１０に伝達される。

【００１２】第２円筒２２０は、軸ＰＶ１より距離ｄだ
け偏心した軸ＰＶ２を中心としてベアリング２１３を介
して第１円筒２１０に回転可能に保持されている。第１
円筒２１０にはモータ２１５が固定されており、モータ
２１５の回転軸にはギヤ２１６が取り付けられている。
ギヤ２１６は、第２円筒２２０の前側（図２（ａ）の右
側）に形成されたギヤ２１２に螺合している。そして、
光ファイバ５は第２円筒２２０の内部に挿通されて保持
されており、光ファイバ５の出射端５ａの中心は軸ＰＶ
２から距離ｄだけ偏心した位置とされている。好ましく
は、光ファイバ５もベアリングを介して第２円筒２２０
に回転可能に保持させる。

【００１３】このような走査ユニット２１の構成によ
り、光ファイバ５の出射端５ａはモータ２１５の駆動に
より軸ＰＶ２を中心に回転する。一方、第２円筒２２０
の回転中心である軸ＰＶ２はモータ２０３の駆動により
軸ＰＶ１を中心に回転する。したがって、モータ２０
３，２１５の回転を制御することにより、軸ＰＶ２を中
心にした半径（ｄ×２）の範囲で出射端５ａを任意の位
置に位置させることができる。

【００１４】なお、軸ＰＶ２は照射光学系２４の光軸
（投影レンズ２２の光軸）と一致しており、照射光学系
２４の光軸に直交する方向の任意の位置に変化する出射
端５ａの像が、投影レンズ２２に術眼の角膜ＥＣに投影
される。また、モータ２０３，２１５は制御部１０と電
気的に接続されており、その駆動は制御部１０により制
御される。

【００１５】以上のような構成の角膜レーザ手術装置に
おいて、手術時には照射ユニット２０を手術顕微鏡装置
３０に予め装着しておく。術眼を顕微鏡部３２により観
察し、照射ユニット２０に対して術眼を所定の位置関係
に置く。照射ユニット２０を所定の状態に装着したとき
は、顕微鏡部３２の対物レンズの光軸と照射光学系２４
の光軸とが同軸とされている。

【００１６】術眼を矯正するための角膜の切除量データ
をコンピュータ１１に入力する。切除量データは屈折矯
正量のデータ、術前の角膜形状データから術後に予定す
る角膜形状を算出することにより求められる。これは、
コンピュータ１１で演算することもできる。コンピュー
タ１１は切除量データを基に光ファイバ５の出射端５ａ
の移動データと各移動位置でのレーザ照射時間の制御デ
ータを求める。そして、図示なきスイッチを押してレー
ザ照射の開始信号を制御部１０に入力すると、制御部１
０は制御データに基づきモータ２０３，２１５の回転駆
動を制御する。モータ２０３，２１５の回転により、光
ファイバ５の出射端５ａから出射するレーザ光の位置が
照射光学系２４の光軸に対して変位し、投影レンズ２２
により角膜に投影されるレーザスポットが角膜上で走査
される。こうして角膜にレーザ光が照射され、予め定め
られた角膜上の領域が切除される。切除形状は小スポッ
トビームの位置と照射時間によってコントロールされ
る。

【００１７】角膜に照射するスポットビームのエネルギ
分布は、ガウシアン分布のように、中心が強く周辺が弱
い分布が好ましい。角膜の切除時には、そのエネルギ分
布の強度に応じて重ね合わせることにより、レーザスポ
ット間の繋がりを滑らかにし、均一な切除を可能にする
ことができる。このようなエネルギ分布を持つレーザ光
の形成は、光ファイバ５をグレートインデックス型で構
成することにより可能になる。また、光ファイバ出射端
５ａからのレーザ光が、所望するエネルギ分布になると
ころを仮想アパーチャとし、そのところを投影レンズ２
２により角膜へ投影することによっても可能になる。角
膜に投影されるレーザスポットのエネルギ分布に基づ
き、レーザスポットの重ね合わせ量を定め、走査ユニッ
ト２１による光ファイバ出射端５ａの位置をコントロー
ルする。なお、走査ユニット２１の構成は、上記に限ら
ず、出射端５ａをＸ方向、Ｙ方向にそれぞれリニア移動
させる機構とすることもできる。

【００１８】図３は第２実施形態の角膜レーザ手術装置
の構成図である。第１実施形態の装置と同様な構成要素
には同じ符号を付し、その説明は省略する。図３におい
て、３００はバンドル型光ファイバであり、光ファイバ
線３０１が多数本束ねられたものである。各光ファイバ
線３０１のコア径は、好ましくは０．１〜１．０ｍｍで
ある。各光ファイバ線３０１の入射端は、ライン状に分
離されている。レーザ光源２からのレーザ光は、ミラー
３０３で反射され、集光レンズ３０４により光ファイバ
線３０１の入射端に入射される。移動機構部３０５は、
ミラー３０３及び集光レンズ３０４を、ファイバ線３０
１の入射端が並べられたライン方向に移動機構部３０５
により移動する。各ファイバ線３０１の入射端に対し、
レーザパルスに同期させてミラー３０３及び集光レンズ
３０４を移動することにより、任意の光ファイバ線３０
１に選択的にレーザ光を入射させることができる。

【００１９】バンドル型光ファイバ３００の出射端側
は、手術顕微鏡装置３０側に着脱自在に取り付けられた
照射ユニット２０まで延びている。バンドル型光ファイ
バ３００の出射端では、図４に示すように、各光ファイ
バ線３０１の出射端３０１ａが均一に分布するように円
形に束ねられている。出射端３０１ａは、投影レンズ２
２により角膜に照射される小スポットビームが角膜上で
直径１０ｍｍ程の照射領域に対応して分布するように配
置されている。また、各出射端３０１ａの配置位置とレ
ーザ装置本体１側の入射端位置とは予め対応付けられて
いる。

【００２０】出射端３０１ａから出射したレーザ光は、
照射光学系２４（投影レンズ２２、ダイクロイックミラ
ー２３）により角膜ＥＣに照射される。投影レンズ２２
は所定の距離に位置する角膜上で小スポットビームに形
成すべく、各出射端３０１ａに投影する。このとき、投
影レンズ２２による投影を縮小倍率にすると、角膜上で
のエネルギ密度を上げることができる。また、角膜に照
射するレーザスポットのエネルギ分布を中心が強く周辺
が弱い分布にするときは、前述と同じように、各光ファ
イバ線３０１から出射するレーザ光が所望するエネルギ
分布になるところを仮想アパーチャとし、そのところを
投影レンズ２２により角膜へ投影する。角膜上に投影さ
れるレーザスポットのエネルギ分布を予め適切に設定し
ておくことにより、レーザスポット間の繋がりを滑らか
にし、均一な切除を可能にすることができる。レーザス
ポットのエネルギ分布は、投影レンズ２２又はファイバ
３００の出射端全体を照射光軸方向に移動する機構を設
けることにより、コントロールすることもできる。

【００２１】コンピュータ１１は入力された切除量デー
タを基に、レーザ光を入射させる光ファイバ線３０１の
位置データと各位置でのレーザ照射時間の制御データを
求める。制御部１０は制御データに基づきミラー３０３
及び集光レンズ３０４を移動する移動機構部３０５を制
御し、光ファイバ線３０１に選択的にレーザ光を入射さ
せる。これにより、バンドル型ファイバ３００から出射
するレーザ光の位置が照射光学系２４に対して変位し、
角膜上で所定サイズのレーザスポットが走査される。図
３に示したバンドル型ファイバ３００の装置において
は、レーザ出射端側にレーザ光を走査する移動機構部を
設けなくて済むので、照射ユニット２０をより小型にで
きる。照射ユニット２０は手術顕微鏡装置３０へ図１の
装置と同様に、着脱機構３５により着脱自在に装着され
る。

【００２２】なお、集光レンズ３０４は各光ファイバ線
３０１の入射端に対応してそれぞれ固定配置し、ミラー
３０３の移動のみによってレーザ光を各光ファイバ線３
０１に入射させることでも良い。また、図３に示したバ
ンドル型光ファイバ３００を使用した装置においても、
束ねられた出射端側を照射光学系２４の光軸に対して直
交するＸ方向、Ｙ方向に移動する機構を組み合わせても
良い。この場合、レーザスポットの位置を微小移動する
ようにできるので、レーザスポットの量ね合わせを精度
良く行える。またさらに、各光ファイバ線３０１を束ね
る数を少なくしつつ、角膜上の必要とするレーザ照射領
域をカバーすることが可能になる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置の小型軽量化が可能になり、手術顕微鏡装置への付
加が容易にできる。また、ガルバノミラーを使わずに角
膜上でレーザ光を走査する装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の角膜レーザ手術装置の構成図で
ある。

【図２】図１の装置における走査ユニットの構成を説明
する図である。

【図３】第２実施形態の角膜レーザ手術装置の構成図で
ある。

【図４】バンドル型光ファイバにおおいて、ファイバ出
射端を束ねた状態の例を示す図である。

【符号の説明】

１ レーザ装置本体 ２ レーザ光源 ５ 光ファイバ １０ 制御部 １１ コンピュータ ２０ 照射ユニット ２１ 走査ユニット ２４ 照射光学系 ３０ 手術顕微鏡装置 ３００ バンドル型光ファイバ ３０１ 光ファイバ線 ３０３ ミラー ３０４ 集光レンズ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を角膜に照射し角膜をアブレー
   ションする角膜レーザ手術装置において、角膜に対して
   アブレーションを引き起こすレーザ光を発するレーザ光
   源と、該レーザ光源からのレーザ光を導光する光ファイ
   バと、該光ファイバの出射端側が取り付けられ光ファイ
   バから出射するレーザ光を所定サイズのスポットビーム
   に形成して角膜に照射する照射光学系を持つ照射ユニッ
   トと、前記光ファイバから出射するレーザ光の位置を前
   記照射光学系の光軸に対して変位させる変位手段と、角
   膜を所期する形状にするための切除量データに基づいて
   前記変位手段を制御する制御手段と、を備えることを特
   徴とする角膜レーザ手術装置。
2. 【請求項２】 請求項１の照射ユニットは、前記レーザ
   光源が配置されたレーザ装置本体とは分離された手術顕
   微鏡装置に着脱自在に設けられていることを特徴とする
   角膜レーザ手術装置。
3. 【請求項３】 請求項１の変位手段は、前記光ファイバ
   の出射端を前記照射光学系の光軸に直交する方向へ移動
   する出射端移動手段であることを特徴とする角膜レーザ
   手術装置。
4. 【請求項４】 請求項３の出射端移動手段は、前記照射
   光学系の光軸と一致する第１軸を中心に回転する第１円
   筒部材と、該第１円筒部材に保持され前記第１軸に対し
   て偏心量ｄで偏心した第２軸を中心に回転する第２円筒
   部材であって、前記第２軸に対して前記偏心量ｄと同じ
   偏心量で偏心した位置で前記光ファイバの出射端を保持
   する第２円筒部材と、前記第１円筒部材を第１軸を中心
   に回転させる第１回転駆動手段と、前記第２円筒部材を
   前記第２軸を中心に回転させる第２回転駆動手段と、を
   備えることを特徴とする角膜レーザ手術装置。
5. 【請求項５】 請求項１の角膜レーザ手術装置におい
   て、前記光ファイバは出射端が束ねられたバンドル型フ
   ァイバであり、前記変位手段は前記バンドル型ファイバ
   を構成する各ファイバ線の入射端に、前記レーザ光源か
   らのレーザ光を選択的に入射させるレーザ光入射手段を
   含むことを特徴とする角膜レーザ手術装置。
6. 【請求項６】 請求項５のレーザ光入射手段は、前記レ
   ーザ光源からのレーザ光を反射させるミラーと、該ミラ
   ーで反射されたレーザ光を集光して各ファイバ線の入射
   端に入射させる集光レンズと、少なくとも前記ミラーを
   各ファイバ線の入射端に対して移動する移動機構と、を
   備えることを特徴とする角膜レーザ手術装置。
7. 【請求項７】 請求項５の角膜レーザ手術装置におい
   て、角膜に照射される所定サイズのスポットビームが角
   膜上の所定の照射領域に分布すべく、前記バンドル型フ
   ァイバの各ファイバ線の出射端が束ねられていることを
   特徴とする角膜レーザ手術装置。