JP2004528894A - 眼科用レーザーシステム - Google Patents

Abstract

網膜光凝固術やレーザー線維柱帯形成術などの処置を行なうための眼用レーザーシステム（１）は、デリバリーモジュール（２）とコンソールモジュール（３）とからなる。コンソールモジュールは、治療用レーザーと、治療レーザーからの出力を光ファイバー（１６）へと指向させる光学部品とを含み、光ファイバーはデリバリーモジュールの内部に実質的に包含されている。デリバリーモジュールは、細隙灯タワー（６）と、観察顕微鏡（４）と、光ファイバーからの出力を患者の治療部位へと指向及び集束させるアライメント光学部品とを含む。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、網膜光凝固術、広範囲網膜光凝固術、黄斑変性症の光凝固術、レーザー線維柱帯形成術などの処置を行なう眼科医による使用のために設計された治療用レーザー器具に関する。本発明は、特に、内蔵された光学要素を有し且つ繊維光学ビームデリバリーを使用する眼科用レーザーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科手術でレーザーを使用することは十分に確立されている。治療されるべき眼の部分に治療用レーザービームを指向させるデリバリーシステムは絶え間なく変形及び改良されている。眼の敏感さ及び手術の難しさのため、高い位置決め精度が要求されている。通常のアプローチは、眼を検査するときに外科医によって使用される従来の細隙灯顕微鏡、照準用レーザー、及びその照準用レーザーと一致するように配置された治療用レーザーを含んだ器具を使用することである。
【０００３】
治療用レーザービームは、種々のシナリオに従って伝達されうる。初期の手法は、細隙灯の照明パスを通して治療用レーザービームを伝達することであった。この手法は、カールツァイス財団（Ca rl-Zeiss-Stiftung）に譲渡された米国特許第４７６５３３６号に記述されている。同じ原理に基づく変形は、ハーグシュトライト社（Haag-Streit）に譲渡された米国特許第５０００５６０号、興和株式会社及びコヒーレント社（Coherent Incorporated）に譲渡された米国特許第５４２５７２９号に見出せる。この手法の問題点は、治療用レーザービームの位置が細隙灯の位置と一緒になって動くことである。治療用レーザービームを細隙灯と完全に独立して調整する外科医の技量を制限するため、それは望ましいことでない。
【０００４】
第２の手法は、観察顕微鏡の対物レンズの前に配置された二色性のビームスプリッタを通して治療用レーザービームを伝達することである。この手法について説明する言及は、ニデック社（Nidek Co Ltd）に譲渡された米国特許第５２２６９０３号及び第５９５４７１１号に含まれている。これらの特許のどちらにも、治療用レーザービーム及び照準用ビームを観察顕微鏡まで導くために繊維光学デリバリーシステムを使用することが記述されている。一般にこの種のシステムは、通常後付け部品として細隙灯顕微鏡の上部に取り付けられる外部付属品である。この構成では、ビームスプリッタの位置のせいで細隙灯対物レンズと患者の眼との間の作動距離が短くなってしまう。ビームスプリッタはまた、観察パス及び照明パスに非点収差を招き、観察領域の鮮明度を低下させ、使用可能なレーザー波長を制約し、変色を加え、コストを増大させる。加えて、デリバリーシステムは付属品としてユーザによって取り付けられるため、正確な動作は、デリバリーシステムを正しく調整するユーザの技量に依存する。また、細隙灯顕微鏡のハウジングの外側に別の光学面を導入するということによって、塵埃、傷、光学部品の破損、ゴースト反射といった問題が生じるおそれは大いに増す。ファイバーケーブルは過屈曲や破損の可能性にもさらされる。
【０００５】
波長の制限及び非点収差は、ステレオ観察顕微鏡の左右両側の観察パスの間に配置されると広帯域ミラーを通して治療用レーザービームを伝達することによって最小にすることができる。このような構成は、ローデンストック社（G Rodenstock Instruments GmbH）に譲渡された米国特許第５００２３８６号に記述されている。その構成は、先に挙げた残る欠点には対処していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の眼科用レーザーシステムには先に述べたようにそれぞれ一以上の短所がある。繊維光学デリバリーシステムを使用することは利点をもたらすものであるが、ファイバーが外部に位置することによってレーザーが損傷を受けるおそれがある。そのため、より良い構成が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一形態では、それが唯一あるいは実際に最も広い形態である必要はないが、本発明は、治療用レーザー及び光学要素を内部に含み、治療用レーザーからの出力を光ファイバーへと指向させるコンソールモジュールと、細隙灯アセンブリと観察顕微鏡と光ファイバーからの出力を治療部位へと指向及び集束させるアライメント光学部品とを含むデリバリーモジュールとを備え、デリバリーモジュールの内部に前記光ファイバーが実質的に包含されている眼科用レーザーシステムにある。
【０００８】
コンソールモジュールはまた、照準用レーザー、電源、安全及び制御モジュールを適宜に含む。
光学要素は、好ましくは、コンソールモジュール内の光学ベンチ上に配置される。光学ベンチは、治療用レーザー及び照準用レーザーからの出力を光ファイバーへとつなげる手段を含んでもよい。
【０００９】
デリバリーモジュールは、観察顕微鏡を支持する顕微鏡支持アームを適宜に含む。光ファイバーは、実質的、好ましくは完全に顕微鏡支持アームの内部に包含されている。
アライメント光学部品は、ピボットアーム上に設けられたレンズを備えたマイクロマニピュレータを含んでもよく、光軸周りでの前記レンズの旋回運動は、治療部位での光ファイバーの集束出力の運動へと変換される。
【００１０】
アライメント光学部品はまた、観察顕微鏡の観察パスに隣接して配置される可倒式ミラーを含んでもよく、前記可倒式ミラーは、光ファイバーからの出力を観察顕微鏡の対物レンズへと指向させる。
【００１１】
観察顕微鏡は倍率切換器を含んでもよい。
光ファイバーの第１端は、デリバーモジュールの内部にて固定されていることが好ましく、第２端は、コンソールモジュール上の連結部と適宜に連結可能である。
【００１２】
コンソールモジュールとデリバーモジュールとの間には一つの光学的連結及び一つの電気的連結が適宜に存在する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、そこには符合１で示される眼科用レーザーシステムが図示されている。そのシステムは、デリバリーモジュール２とコンソールモジュール３とに素早く分解して二つのキャリーケースに詰め込むことによって簡単に持ち運べるように設計されている。
【００１４】
デリバリーモジュール２は、支持アーム５上に設けられたステレオ観察顕微鏡４を有している。支持アーム５の背後には従来型の細隙灯タワー６が設けられており、細隙灯タワー６の背後には患者支持部７が配置されている。図示しないレーザー間接検眼鏡（ＬＩＯ）がデリバリーモジュール２の代わりに用いられてもよい。
【００１５】
細隙灯タワー６は、スリット幅及び回転を調節する標準的な調節部、照明用の開口部、フィルタ選択部を有している。照度は、細隙灯のベース部分にてノブ１０ａで調整される。
【００１６】
支持アーム５は、ノブ１１で調節される倍率切換器と、ノブ１２で調節される光学ズームと、レバー１３で調節されるビームマイクロマニピュレータを内包している。後で図２を参照しながらこれらのデバイスをより詳しく説明する。
【００１７】
デリバリーモジュール２は、ＸＹＺジョイスティック１４を用いてコンソールモジュール３に対し位置決めされる
治療用ビームの出力パワー及び継続時間（デュレーション）は、ノブ８，９を使ってそれぞれ調整される。照準用ビームの強度は、ノブ１０ｂで調整される。
【００１８】
デリバリーモジュール２の光学レイアウトは、図２に概略的に示されている。レーザー放射１５はファイバーケーブル１６によって光学レイアウトまで伝達される。光ファイバーの第１端は、デリバリーモジュールの内部にて固定されており、第２端はコンソールモジュール上の連結部に連結可能となっている。レーザー放射は、以下に述べる治療用レーザービーム及び照準レーザービームを含む。
【００１９】
光学ズーム１７は、ファイバーから発散される光を集めて、符合１８にて示す患者の眼の治療部位において所望のスポットサイズを得られるように光ビームのパラメータを調節する。ノブ１２は、ファイバーの端部に対するレンズ（後述）の相対的な位置を変更することによって光ズーム１７を調節する。ファイバー開口部の位置は、製造時に整列させるために調節可能である。
【００２０】
符合１８において合成された治療用及び照準用ビームは、支持アーム５の前部にて防塵ブートから突き出るレバー１３の動きによって、焦平面内で観察顕微鏡４の視野中心の周りの狭い領域に位置決めされる。レバー１３は、可倒式ミラー２０によって指向し直されるより前に、旋回点の周りでマイクロマニピュレータレンズ１９の位置を回転させる。マイクロマニピュレータレンズ１９は、光軸を横切る軸線の周りでレバー１３により操作される。この操作は、観察顕微鏡４の視野のうちの直径６ｍｍの中心部分の範囲内において治療部位における集束ビームスポットのＸＹ調節に変換される。指掛け１３ａは、疲労を減らし且つ微細な位置決めを助けるために操作アームの上方に設けられている。
【００２１】
ダンパー機構は、マイクロマニピュレータレンズの自動調心を提供して手先の振動を取り除く。ダンパー機構は、両軸方向におけるアームの動きに対して等しい抵抗力を与えるように構成されている。
【００２２】
後で図７及び図８を参照しながらこれらのデバイスをより詳しく説明する。
可倒式ミラー２０は、照準用ビーム及び治療用レーザービームの最終的な集束を、対物レンズ２１を通じて患者の眼へと指向させる。可倒式ミラーアセンブリは、ビームがユーザの視軸と同軸で尚かつ対物レンズ２１を通じてシステムから出射するように、ビームを９０度で反射する。図３及び図４にて最もよくわかるように、可倒式ミラー２０は、狭小であって尚かつ両眼の視軸の間の中ほどに置かれることによって、顕微鏡の視野を邪魔しないように配置されている。可倒式ミラー２０は、観察顕微鏡４のステレオ観察パス２２ａ，ｂの間に位置決めされている。
【００２３】
図２に示すように、安全フィルタ２３は、観察顕微鏡の観察パス内に配置されている。観察顕微鏡の倍率は、倍率切換器２４を回転させることによって変更することができる。
図５にはコンソールモジュール３の機能ブロック図が示されている。コンソールモジュール３は、レーザーシステムの動作に必要とされる全電力を供給するスイッチモード電源２５を備えている。前記レーザーシステムには、光学ベンチ２８上の治療用レーザーモジュール２６及び照準用レーザー２７と、レーザー制御モジュール２９と、安全監視モジュール３１と、システム制御モジュール３２とが含まれる。
【００２４】
スイッチモード電源モジュール２５、レーザー制御モジュール２９、治療用レーザーモジュール２６、光学ベンチ２８、安全監視モジュール３１及びシステム制御モジュール３２は全て、残りの構成部品に対して影響することなく簡単に分離及び取り外しすることのできる交換式の部品である。
【００２５】
治療用レーザーモジュール２６は、５３２ｎｍにおいて１ワットを上回る平均電力の光を治療用ビーム中に生じさせるダイオード励起型固体レーザーである。治療用ビームの電力レベルは、３０ｍＷから最大電力の間で段階的に調節することができる。治療用ビームのスポットサイズは、５０μｍから１０００μｍの間で連続的に変えることができる。眼科用レーザーシステムは、１０ミリ秒から４秒の範囲の選択可能なパルス幅を有するパルスにて治療用レーザーの電力を伝達する。自動反復モードでは、パルス同士の間隔は、１００ミリ秒から１秒の間で選択されうる。
【００２６】
照準用レーザー２７は、波長６３５ｎｍで発振する赤色半導体レーザーである。治療用レーザーモジュール及び照準用レーザーは、光学ベンチ２８上で連結されている。
システム制御モジュール３２は、マイクロプロセッサ基板を備えている。マイクロプロセッサ基板は、ディスプレイ３３ａと、キーパッド３３ｂ上の六つのユーザ操作ボタンとに接続されている。マイクロプロセッサは、レーザー制御モジュール２９及び安全監視モジュール３１とシリアル通信してレーザーシステムに関する機能を監視及び制御する。システム制御モジュール３２はまた、レーザー放射及びそれに連動する動作を警告する音響式の表示器と、レーザー放射を示す視認式の表示器と、準備状態及び待機状態を表示する視認式の表示器とを備える。
【００２７】
安全監視モジュール３１は、電源２５、デリバリーモジュール２、システム制御モジュール３２、レーザー制御モジュール２９、連動式外部安全装置３４、足踏み式スイッチ３５、照準用レーザー２７、電力モニタ３７、ファン３８、及び周囲温度センサ３９と接続している。遠隔ディスプレイ４７は、主要な治療用パラメータを遠隔監視するために設けられている。遠隔ディスプレイのポートはまた、診断用の目的で閲覧可能となっている。
【００２８】
図６には安全監視モジュール３１の機能ブロック図が示されている。安全監視モジュール３１には、レーザーシステムの動作の集中制御部がある。第１のＰＬＣ（プログラム可能な論理制御器）５０は全てのシグナルを処理し、システム制御モジュール３２へのインターフェースを制御する。第２のＰＬＣ５１は、二重の安全監視回路を提供する。安全監視モジュール３１の第２のＰＬＣは、システム制御モジュール３２とは独立して全ての治療用ビームの発射を監視する。そして、第２のＰＬＣは、危険な状態が確認されたときにレーザー制御モジュール２９を停止する役割を担う。
【００２９】
図６をさらに参照すると、安全監視モジュール３１の安全ブレーカー回路５２、連動式安全論理ユニット５３及びエラー検出ユニット５４のうちのいずれか一つあるいはそれらの組み合わせは、そのような危険な状態を確認しうる。安全ブレーカー回路５２は、ユーザがキーパッド３３ｂを使って設定することのできるプリセットの電力レベルを超えて、レーザー制御モジュール２９に電力が供給されるのを防止する。連動式安全論理ユニット５３は、連動式安全装置の出力を所望の設定値と比較し、あらゆる異常を第２のＰＬＣ５１に通信する。エラー検出ユニット５４は電力モニタ３７から入力を受けて、電力レベルに関するあらゆるエラーを第２のＰＬＣ５１に通信する。安全監視モジュール３１はさらに、照準用レーザー強度制御ユニット５５及びファン制御ユニット５６を備える。
【００３０】
レーザー制御モジュール２９は、治療用レーザーモジュール２６を制御し、システム制御モジュール３２が治療用レーザービームのパラメータの設定とオンオフの切り替えを行えるようにシステム制御モジュール３２と通信している。レーザー制御モジュール２９は、デリバリーヘッドの電気部品に接続されており、ディスプレイ、及びコントロールパネル１０上に設けられたユーザーインターフェースの制御部品を含む。
【００３１】
図７及び図８は、上述のマイクロマニピュレータの動作原理を示す。レバー１３は、スライドシャフト４４及び球状軸受け４３を介してピボットアーム４０へと動きを伝達するべく、トーションバーとして働くダンパー機構４２を曲げる。ピボットアーム４０は、マイクロマニピュレータレンズ１９を支えており、デリバリーモジュール２の光軸に対して横断するＸＹ方向において回動点４１の周りでレンズ１９を移動させる。マイクロマニピュレータレンズ１９の横方向の変位は、デリバリーモジュールの出力ビームのＸＹ方向におけるチルトに変換され、それによって、治療部位１８における集束レーザースポットは直径６ｍｍの範囲内で移動させられる。ダンパー機構４２は、両軸方向におけるレバー１３の動きに対して等しい抵抗力を与えるように構成されている。ダンパー機構によって、マイクロマニピュレータレンズ１９には自動調心機能が与えられ、手先の振動が取り除かれる。これらのアセンブリは、支持アーム５の内部においてブラケット４５上に支持されている。
【００３２】
これまでの説明から明らかなように、特に図２に関して、光ファイバーケーブル１６及びアライメント光学部品は、支持アーム５の内部に完全に収容されている。これによって、光ファイバーの損傷という従来技術の問題点は克服される。さらに、デリバリーモジュール２及びコンソールモジュール３は、光学上の接続及び電気的な接続を切り離して分離することができる。マイクロマニピュレータによって、治療用レーザーのスポット位置は、細隙灯又は観察顕微鏡の位置と独立して正確に調節することができる。
【００３３】
前述の構成によれば、外付けのビームスプリッタを必要としないため、対物レンズと患者の眼との間の最大作動距離が保たれる。また、非点収差、レーザー波長の制約、変色といった問題も無くなる。光ファイバーを含めたレーザーデリバリーシステムが顕微鏡の支持アームの内部に完全に包含されているため、アライメントの潜在的な問題や損傷もまた避けられる。眼科医にとって好都合なこととしては、治療部位をよりクリアに観察できること、患者の眼に手術用コンタクトレンズを配置させる際に広いスペースが確保できること、コンパクトで頑丈尚かつ信頼性の高い器具であることが挙げられる。
【００３４】
さらに、眼科用レーザーシステムは、二つのケースに詰め込むるように二つのモジュールに簡単に分解されうる。再組み立ては、簡単かつ迅速な手順である。眼科用レーザーシステムは、精密で、持ち運びに便利で、尚かつ使い勝手がよい。
【００３５】
本明細書を通じて意図するところは、いずれかの実施形態あるいは特徴の特定の集合にも本発明が限定されることなく記述されることにある。特定の実施形態からの変形例がやはり本発明の範囲内に包含されることは、当業者には十分理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】眼科用レーザーシステムの全体図。
【図２】デリバリーモジュールの一部の概略側面図。
【図３】デリバリーモジュール内の光学レイアウトの概略平面図。
【図４】デリバリーモジュール内の光学レイアウトの概略側面図。
【図５】コンソールモジュールのブロック図。
【図６】安全監視モジュールのブロック図。
【図７】マイクロマニピュレータ機構の概略側面図。
【図８】マイクロマニピュレータ機構の概略正面図。

Claims (15)

1. 治療用レーザー及び光学要素を内部に含み、治療用レーザーからの出力を光ファイバーへと指向させるコンソールモジュールと、
   細隙灯アセンブリと、観察顕微鏡と、光ファイバーからの出力を治療部位へと指向及び集束させるアライメント光学部品とを含むデリバリーモジュールとを備え、
   デリバリーモジュールの内部に前記光ファイバーが実質的に包含されている眼科用レーザーシステム。
2. コンソールモジュールはさらに照準用レーザーを含む請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
3. コンソールモジュールはさらに電源を含む請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
4. コンソールモジュールはさらに安全監視モジュールを含む請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
5. コンソールモジュールはさらに制御モジュールを含む請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
6. 前記光学要素は、前記コンソールモジュール内の光学ベンチ上に配置されている請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
7. 前記光学ベンチは、治療用レーザー及び照準用レーザーからの出力を光ファイバーへとつなげる手段を含む請求項６に記載の眼科用レーザーシステム。
8. デリバリーモジュールは、観察顕微鏡を支持する顕微鏡支持アームを備える請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
9. 前記光ファイバーは顕微鏡支持アームの内部に実質的に包含されている請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
10. 前記光ファイバーは顕微鏡支持アームの内部に完全に包含されている請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
11. 前記アライメント光学部品はマイクロマニピュレータを含み、そのマイクロマニピュレータはピボットアーム上に設けられたレンズを備え、光軸周りでの前記レンズの旋回運動は、治療部位での光ファイバーの集束出力の運動へと変換される請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
12. 前記アライメント光学部品は、観察顕微鏡の観察パスに隣接して配置される可倒式ミラーを含み、前記可倒式ミラーは、光ファイバーからの出力を観察顕微鏡の対物レンズへと指向させる請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
13. 観察顕微鏡は倍率切換器を含む請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
14. 光ファイバーの第１端は、デリバーモジュールの内部にて固定されており、第２端は、コンソールモジュール上の連結部と連結可能である請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。
15. コンソールモジュールとデリバーモジュールとの間には一つの光学的連結及び一つの電気的連結が存在する請求項１に記載の眼科用レーザーシステム。

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