JP2005511204A

JP2005511204A - レーザー・ブレイクダウン・プラズマ生成を用いて透明な物体内の物質を除去している間に生成した廃棄物を除去するための方法

Info

Publication number: JP2005511204A
Application number: JP2003550707A
Authority: JP
Inventors: シュヴァイツァー、ディートリッヒ; ハンマー、マルティン
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2005-04-28
Also published as: US20050090813A1; WO2003049656A2; DE10162166A1; EP1453444A1

Abstract

レーザー・ブレイクダウンを用いて、透明な物体内の物質を除去する際に生成した廃棄物を除去するための方法。
課題は、レーザーによる物質の処置の際に物体内部で生成した固体、液体または気体の廃棄物を迅速かつ安全に除去することである。
本発明によると、ブレイクダウンによって生成した廃棄物を、物体からの自由にまたは強制的に排出するために、好ましくは毛細直径を有する少なくとも１つの管が、レーザーの物質の処置の切除領域と物体の外部の間に形成または開放される。
この方法は、特に視覚欠陥回復のための眼の角膜の組織の基質内切除の際に、透明な物質内部のレーザーによる物質の処置に使用される。

Description

本発明は、レーザー・ブレイクダウン・プラズマ生成を用いて透明な物体内の物質を除去している間、特に視覚欠陥矯正のために眼の角膜組織の基質内を切除する間に生成した廃棄物を除去するための方法をカバーしている。

物体、特に眼の角膜に、その形状の点で処置するためにレーザー・ブレイクダウンによって物質を除去することは、一般に周知である。（Ｔ．ユハス（Ｊｕｈａｓｚ）、Ｆ．Ｈ．ローゼル（Ｌｏｅｓｅｌ）、Ｒ．Ｍ．クルツ（Ｋｕｒｔｚ）他“ＣｏｒｎｅａｌＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＳｕｒｇｅｒｙｗｉｔｈＦｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄＬａｓｅｒｓ”、ＩＥＥＥＪ．Ｓｅｌｅｃｔ．ＴｏｐｉｃｓＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ．５（４），２０００，９０２９１０；Ｋ．Ｒ．スレッテン（Ｓｌｅｔｔｅｎ）、Ｋ．Ｇ．イェン（Ｙｅｎ）、Ｓ．サーイグ（Ｓａｙｅｇｈ）他、“Ａｎｉｎｖｉｖｏｍｏｄｅｌｏｆｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒｉｎｔｒａｓｔｒｏｍａｌｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｓｕｒｇｅｒｙ”、ＯｐｈｔｈａｌｍｉｃＳｕｒｇＬａｓｅｒｓ３０（９），１９９９，７４２−９；Ｈ．ルバチョフスキ（Ｌｕｂａｔｓｃｈｏｗｓｋｉ）、Ｇ．マーツ（Ｍａａｔｚ）、Ａ．ハイスターカンプ（Ｈｅｉｓｔｅｒｋａｍｐ）他、“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｓｈｏｒｔｌａｓｅｒｐｕｌｓｅｓｆｏｒｉｎｔｒａｓｔｏｒｏｍａｌｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｓｕｒｇｅｒｙ”ＧｒａｅｆｅｓＡｒｃｈＣｌｉｎ．Ｅｘｐ．Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ．２３８（１），２０００，３３−９、Ｇ．マーツ（Ｍａａｔｚ）、Ａ．ハイスターカンプ（Ｈｅｉｓｔｅｒｋａｍｐ）、Ｈ．ルバチョフスキ（Ｌｕｂａｔｓｃｈｏｗｓｋｉ）他“Ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｓｉｄｅｅｆｆｅｃｔｓａｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｓｈｏｒｔｌａｓｅｒｐｕｌｓｅｓｆｏｒｉｎｔｒａｓｔｒｏｍａｌｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｓｕｒｇｅｒｙ”、Ｊ．Ｏｐｔ．Ａ；ＰｕｒｅＡｐｐｌ．Ｏｐｔ２，２０００，５９−６４；Ａ．フォーゲル（Ｖｏｇｅｌ）、Ｊ．ノアク（Ｎｏａｃｋ）、Ｋ．ハーヘン（Ｈａｈｅｎ）他“Ｌａｓｅｒ−Ｉｎｄｕｃｅｄｂｒｅａｋｄｏｗｎｉｎｔｈｅｅｙｅａｔｐｕｌｓｅｄｕｒａｔｉｏｎｓｆｒｏｍ
８０ｎｓｔｏ１００ｆｓ”、ＳＰＩＥ−ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＶｏｌ．３２５５，１９９８、“ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｓｈｏｒｔｐｕｌｓｅｌａｓｅｒｓｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅａｎｄＢｉｏｌｏｇｙ”ｐｐ．３４−４８。特にレーザーを用いて眼の角膜の表面から物質を除去することは痛みを伴い、処置された光学活性表面上に部分的に不均質部が残る。また、部分的に傷ついた組織が形成される結果、角膜の屈折特性が変化する。除去されたり局所的に折り曲げられた角膜上皮が完全に再生されてその元の位置を回復するかどうかはまだ不確実である。このような危険性を回避または抑制するために、角膜の表面領域は通常、たとえば４分の３円で切開され、レーザーによって、角膜の内部の物質を意図的に切除する目的で折り曲げられる。物質が除去された後、折り曲げられた表面が元の位置に戻される。これによって、目の中央部分で角膜の外部との少なくとも機械的な干渉なしに、角膜の厚さおよび曲率を変更することが可能になる。それにもかかわらず、角膜内の切開は、恒久的な、大規模な損傷を残す。フラップの折り曲げの誤差は、達成可能な視覚欠陥矯正の品質を著しく左右する。角膜の切開は、角膜の機械的特性を大きく変更する。このことによって、通常の圧平眼圧測定による眼圧の測定値を、全体的に悪くする可能性がある。Ｃ．クナップ（Ｋｎａｐｐ）、Ｈ．ミッテルビーホイス（Ｍｉｔｔｅｌｖｉｅｆｈａｕｓ）の：“Ｎｅａｒ−ｂｌｉｎｄｎｅｓｓａｆｔｅｒＬＡＳＩＫ”ａｎｔｈｅ９９^ｔｈＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅＧｅｒｍａｎＯｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｉｃＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、
ベルリン（Ｂｅｒｌｉｎ）Ｓｅｐｔ．２９−Ｏｃｔ．２，２００１は、緑内障がそれによって見落とされ、重篤な眼障害に至った場合に言及している。

透明な物質に処置するとき、外科医はレーザーを、処置される物体の表面上ではなく、物体内深くにフォーカスした後、ブレイクダウン（プラズマ生成）を用いて内部の物質を切除する。しかし、この場合の問題点は、プラズマの再結合および凝結の際に生成される廃棄物の除去である。スレッテン（Ｓｌｅｔｔｅｎ）他（Ｋ．Ｒ．スレッテン（Ｓｌｅｔｔｅｎ）、Ｋ．Ｇ．イェン（Ｙｅｎ）、Ｓ．サーイグ（Ｓａｙｅｇｈ）他“Ａｎｉｎｖｉｖｏｍｏｄｅｌｏｆｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒｉｎｔｒａｓｔｏｒｏｍａｌｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｓｕｒｇｅｒｙ”、ＯｐｈｔｈａｌｍｉｃＳｕｒｇＬａｓｅｒｓ３０（９），１９９９，７４２−９）は、フェムト秒のレーザー・パルスを基質内に作用させることによって、ウサギの角膜の厚さおよび曲率半径を変更する基本的な可能性を示した。しかし、これらの著者によって示された拡散による廃棄物の除去は、完全ではなく、信頼性の高い量的予測が可能であるわけでもない。結果として得られるものは、長い時間にわたって不安定である物体の形状であり、この理由のみのため、眼の角膜の処置をオコナウことはほとんど不可能である。しかし、眼の角膜の形状を変更するために、別の手法では、角膜の表面を（たとえば４分の３円で）再び切開し、レーザーで機械的に切除された物質を除去する必要性がある。しかし、ここでも、角膜への大規模な損傷は問題となる。

外科用レーザーの適用によって生じた煙を吸引することは一般に公知である。しかし、これは、処置された組織の近くの外側で達成することが可能であるだけであり、処置された物体の内部から廃棄物を摘出することは可能でない。

要約すれば、現在の最新技術は、処置された物体の内側から直接、レーザー処置中に生成した廃棄物を明確に除去することは可能ではない、あるいは工程中の大規模な損傷という不利点を受け入れなければならない。
ＩＥＥＥＪＳｅｌｅｃｔ. ＴｏｐｉｃｓＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ，５（４）２０００、９０２９１０ＯｐｈｔｈａｌｍｉｃＳｕｎｇＬａｓｅｒｓ３０（９）、１９９９、７４２〜９ＧｒａｅｆｅｓＡｒｃｈＣｌｉｎ．Ｅｘｐ．Ｏｐｔｈａｌｍｏｌ、２３８」（１）、２０００、３３〜９Ｊ．Ｏｐｔ．Ａ.ＰｕｒｅＡｐｐｌ．Ｏｐｔ２、２０００、５９〜６４ＳＰＩＥ−Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、Ｖｏｌ．３２５５、１９８８、３４〜４８

したがって、本発明の目的は、透明な物体のレーザー・ブレイクダウンの際に生成したすべての廃棄物を、物体から可能な限り迅速かつ安全に除去することである。

本発明は、物体の内側の、レーザーによって処置される物体の切除領域と物体の外側の間に、好ましくは毛細直径を有する少なくとも１つの管を形成または開放し、それによって、ブレイクダウンに関連して生成した固体、液体または気体の廃棄物を確実に、自由にまたは強制的に物体から排出する。このことは、物体を更に機械的に損傷することなく、ブレイクダウンの際に生成した廃棄物を物体の内部から摘出するために、物体またはその表面に作用する毛細寸法の少なくとも１つの管が意識的に受け入れられることを意味して
いる。このことは、眼の角膜のために特に重要である。たとえばレーザービームによって、または毛細管の機械的な切開によって生じるこの物体への比較的小さな影響は、上記で述べた角膜の切除などの物体への避けがたい重大な損傷に反して、処置される物体の機能に対してかなり無視できるため、通常処理が可能である。このことによって、上記の実用的な理由で使用されなかった、レーザーによる物質処置の提案を、透明な物体の内部で再現可能な方式で、物体に大きな損傷を生じさせることなく、また長期間不安定な状態にすることなく、実行する可能性が出てきた。眼の角膜の処置については、このことは特に、角膜の形状を変更するために角膜の表面上を機械的に処置する必要がないこと、および、除去される物質を破壊することによってある物質を切除し、それによって、角膜の大きな領域を切開せずに廃棄物を自由にまたは強制的に排出することが角膜自体の中で可能であることを意味している。この毛細管は、そのうちの少なくとも１つは存在するべきであるが、眼の周辺に配置されるので、処置された眼の視界に影響を与えず、または少なくとも顕著には影響を与えない。廃棄物を除去するためには、小寸法の最低限の流出管で十分である。廃棄物の強制的な排出は、たとえば、角膜上への機械的な圧力によって補強し得る。他の可能性は、たとえば、吸引および洗浄システムの使用、または排出気体の使用、またはそれらの組合せである。

廃棄物を除去するための最小限の１つの管のほかに、排出気体または洗浄流体などの薬剤を物体の切除領域内に導入するために、少なくとも１つの他の管（これも小さい寸法のものである）を備えることは特に有利である。

少なくとも１つの排出管を設けるまたは開放する前に薬剤がこのような管を介して導入される場合、処置される物体の内部の圧力が増大し、個別の液体または局所化された気泡などの気体の廃棄物の組合せを、物体の切除領域内のある一様な空間内に導き、それによって、最小限の１つの排出管が生成または開放された後の廃棄物のほぼ全体的な除去が促進され、または容易になる。また、圧力増加のため、および処置される物体の特性（弾性）により、物体の組織は、薬剤による圧力作用の終了後、残りの廃棄物を排出するために処理される物体自体によって及ぼされる機械的な作用の結果膨張し、このこともまた除去を促進する。

不連続であるが、廃棄物がその除去のためにそれを通って外部へ拡散する拡散区画から、少なくとも１つの排出管を形成することも可能である。
図面に示した例示的な実施形態を使用して、本発明をより詳細に説明する。

眼の角膜１の基質内処置の際、角膜が、焦点レンズ３に対して特定された焦点表面を得るために最初に圧力板２で平板化される。焦点レンズを通って、角膜１の基質内で処置レーザー４のパルスが、１０^１０Ｗ／ｃｍ^２以上の放射強度を使用してプラズマを発生させ、それによってアブレーション泡５が発生する。

アブレーション泡５への流入管６が、適切な手段、たとえば毛細管の機械的切開を用いて作成され、それ（図１で矢印７で示す）を通って、排出気体が、障害が生じた角膜の領域内へ押圧される。そこで、排出気体が、まだ残存している細胞結合を破ることによって個々のアブレーション泡５の結合を誘発する。図１で矢印８で示した排出気体の圧力（ｐ_Ｇａｓ）のため、アブレーション泡５と角膜１の結合によって作成された空洞（角膜の形状の変化は、鎖線９によって示されている）は、成長した空洞の体積が、たとえばこれも毛細管の機械的切開を用いて処置前に角膜１内に導入された排出管１０の端部に到達するまで、処置中膨張する。

この瞬間から、レーザー処置中に生成した廃棄物を含む、強制的に流入した排出気体は
、この排出管１０を通って流出する（矢印１１）。強制的な流入圧力（排出ガス）が止まった後、角膜１の弾性が眼の眼圧（図１で矢印１２で示されている）と相俟って、排出管１０を通る廃棄物の継続した排出を容易にする。

圧力下での薬剤の導入および廃棄物を含む薬剤の排出による眼の角膜内での基質内プラズマ生成中の廃棄物の除去を示す図。

Claims

特に眼の視覚欠陥の矯正のときに、レーザー・ブレイクダウンを用いて透明な物体内の物質を除去する際に生成した廃棄物を除去するための方法であって、レーザーを、該物体の選択された深さで除去される物質上にフォーカスして、精密に位置合わせされたプラズマをそこで発生させて物質除去を行う際、好ましくは毛細直径を有する少なくとも１つの管が、該切除領域と該物体の外部との間に形成または開放されて、固体、液体または気体の廃棄物が物体から自由にまたは強制的に排出されることを特徴とする方法。
少なくとも１つの管が、レーザー放射の、好ましくはフェムト秒レーザーの作用によって形成または開放されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
最低限の１つの管が、穿孔または切削などによる機械的な切開を用いて形成または開放されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記固体、液体または気体の廃棄物が、自由な流出によって前記最低限の１つの管を介して前記物体の前記切除領域から排出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記固体、液体または気体の廃棄物が、強制的な流出を用いて前記最低限の１つの管を介して前記物体の前記切除領域から排出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記強制的な流出が、前記物体に機械的圧力を及ぼすことによって実施されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記強制的な流出が、前記最低限の１つの管と接続された、またはその中に誘導された吸引装置を通じて実施されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記強制的な排出が、前記最低限の１つの管と接続された、またはその中に誘導された洗浄装置によって実施されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記強制的な排出が、排出気体を使用して実施されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記強制的な排出が、前記廃棄物の除去のための請求項６から９に記載の方法のいくつかを使用することによって実施されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
いくつかの管が形成または開放され、少なくとも１つの管が、前記固体、液体または気体の廃棄物の除去のために使用され、少なくとも１つの別の管が、該廃棄物の強制的な排出のための、前記物体の切除領域内への排出気体または洗浄流体などの薬剤の導入に使用されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
レーザー処置の際、前記廃棄物が生成するまたは生成するであろう前記物体の切除領域での圧力増加のために、場合に応じて、該切除領域の弾性膨張の目的で、１つ以上の薬剤を導入するための少なくとも１つの別の管が最初に形成または開放され、該切除領域内で局所的に生成した個別の廃棄物と結合した後にのみ、少なくともそれらの結合および完全な除去のための１つの管が形成または開放されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
レーザー処置中、前記廃棄物が生成するまたは生成するであろう前記物体の切除領域内の圧力増加のために、場合によっては、該切除領域の弾性膨張の目的で、１つ以上の薬剤が
圧力下で導入されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記最低限の１つの管が、連続する管として形成されず、前記廃棄物がそれらの除去のために外部へ向かって拡散する拡散区画であることを特徴とする請求項１に記載の方法。