JP2009515654A

JP2009515654A - レーザー間接検眼鏡を用いたマルチスポット光医療処置

Info

Publication number: JP2009515654A
Application number: JP2008541299A
Authority: JP
Inventors: ダンイーアンダーセン; ディヴィッドエイチモードント
Original assignee: Optimedica Corp
Current assignee: AMO Development LLC
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2009-04-16
Also published as: EP1948003A4; US10912678B2; US20070121069A1; WO2007059189A2; AU2006315499A1; EP1948003A2; ES2542502T3; US20190167472A1; EP1948003B1; AU2006315499B2; WO2007059189A3

Abstract

光医療処置及び／又は診断用のレーザー間接検眼鏡（ＬＩＯ）装置が提示される。ＬＩＯ装置は、マルチスポット眼科手術を広範囲な患者位置で且つ現在利用可能な方法よりも侵入性が少なく実施することを可能にする。ＬＩＯ装置は、空間的及び／又は時間的分離により１つ又はそれ以上の光学ビームを発生させる分離又は統合ビームマルチプライヤと、１つ又はそれ以上の光学ビームを標的に対して調整及び配向し、パターンを形成する光学系とを利用する。ＬＩＯ装置は、ヘッドセットを含み、従って、ユーザ（例えば医師）が装着可能である。
【選択図】図２１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００５年１１月１６日に出願された米国特許シリアル番号６０／７３７，５４８の米国特許法１９条に基づく優先権の利益を主張し、当該特許全体が引用により本明細書に組み込まれる。

（従来技術）
本発明は、一般に、網膜組織のパターン化光熱処置に関し、詳細にはレーザー間接検眼鏡を用いたこのような処置に関する。

糖尿病性網膜症及び加齢に伴う黄斑変性などの疾患は、レーザー光による光凝固治療を受ける。この種類のレーザー光処置は、基礎疾患の損傷率の進行を遅らせるが、該レーザー光処置には一連の問題がある。例えば、処置は、長い時間期間（典型的には各パルスは１００ミリ秒程度である）にわたり目を多数のレーザー光パルスに曝す必要があるので、発生する熱により患者の感覚網膜に損傷を引き起こす可能性がある。処置中、熱は、感覚網膜の光受容体の直ぐ下にある網膜のメラニン含有層である網膜色素上皮（ＲＰＥ）中に主に発生する。可視光は主にＲＰＥに吸収されるが、この種の処置は、その上にある感覚網膜に不可逆的な損傷を与え、患者の視覚に悪影響を及ぼす。

細隙灯搭載レーザー伝送デバイスは、通常、この種のレーザー光処置に用いられる。このデバイスにおいて、細隙灯は、座っている患者の目の照明及び顕微鏡観察を容易にするように配置される。レーザー処置／手術で用いる細隙灯は、共通ピボットポイント上に搭載された高輝度照明器及び顕微鏡組立体を含む。この配置により、照明又は可視化領域を横方向に移動させることなく、顕微鏡及び照明器の観察角度を要求に応じてその都度変えることが可能となる。

細隙灯搭載レーザー伝送デバイスには欠点がある。具体的には、目の特定の部分は、この種のデバイスで処置することは困難である。例えば、網膜破裂の前面は、この前面が硝子体牽引を最も受ける区域であるので、密封すべき極めて重要な部分である。しかしながら、この区域は、細隙灯伝送レーザーシステムで完全にアクセス可能であるわけではない。同様に、細隙灯搭載レーザー伝送デバイスは、体の小さい幼児又は寝たきりの患者を処置するのにあまり適していない。更に、患者の頭部位置を細隙灯搭載システムに対して正しい方向に置くことは困難である。従って、これらのデバイスは、レーザー露光前にガス又は高密度流体を目に導入して剥離組織を固定している網膜剥離及び他の疾患の患者を処置する能力には限界があった。これらの疾患を処置するために、患者の頭部は、組織又はタンポナーデ材料を位置変更するように配向される。

図１は、細隙灯搭載レーザー伝送デバイスと併せて用いて、これらの欠点に対処することができるレーザー間接検眼鏡（ＬＩＯ）を示している。図示するように、ＬＩＯ１は、ヘッドセット２を用いて医師の頭部に装着され、特に仰臥位での処置を要する幼児又は成人において周辺部網膜疾患を処置するのに用いられる。ＬＩＯは、典型的には手術室又は臨床環境で用いられる。従来、ＬＩＯ１は、医師が装着する光ファイバー５を介してビーム伝送及び可視化システム４に取り付けられる光ファイバー結合光源３と共に用いて、１つずつ処置スポットを伝送し、医師は、自分の頭部及び／又は眼科用レンズを移動させて照準ビームを位置変更した後、処置光の別のスポットを伝送する。これは、患者及び医師の双方にとって困難で面倒である。

従って、既知の方法又は装置によって提供されない、ＬＩＯを用いた網膜光凝固術に対し柔軟且つ時間効率の良い手法に対しする必要性がある。

米国特許シリアル番号６０／７３７，５４８米国特許第４，８８４，８８４号米国特許第５，９２１，９８１号米国特許第６，０６６，１２８号米国特許第６，０９６，０２８号

本発明は、レーザー間接検眼鏡を利用した網膜組織のパターン化光熱処置のための改良されたデバイス及び方法である。

標的組織の光医療処置又は診断用装置は、光を発生させるための光源と、ユーザが装着するように設計され、光を受け取るための入力部と光を標的組織上に投射するための出力部とを含むヘッドセットと、光を空間的及び／又は時間的に分離して、これを標的組織上の出力部を介してパターンの形態で投射することにより、光を受け取るように且つ１つ又はそれ以上の光学ビームを発生させるように位置付けられたビームマルチプライヤとを含む。

標的組織を処置する方法は、光を発生させる段階と、光を受け取るための入力部と出力部とを有する頭部搭載可能なＬＩＯ装置に光を送る段階と、光を空間的及び／又は時間的に分離するビームマルチプライヤを用いてパターンの形態で１つ又はそれ以上の光学ビームに光を変換する段階と、１つ又はそれ以上の光学ビームのパターンを標的組織に投射する段階とを含む。

本発明の他の物体及び特徴は、本明細書、請求項及び添付図面を精査することによって明らかになるであろう。

マルチスポットレーザー治療は周知である。例えば、Ｒｅｉｓによる米国特許第４，８８４，８８４号では、種々の手段によって「ビーム増倍」を開示している。Ｂａｈｍａｎｙａｒ及びＪｏｎｅｓによる米国特許第５，９２１，９８１号では、マルチスポット処置用のみの細隙灯ベースの伝送デバイス及び眼内プローブを開示している。同じ発明者らによる米国特許第６，０６６，１２８号及び米国特許第６，０９６，０２８号では、眼内プローブのみを対象としている。しかしながら、マルチスポットレーザー療法は、上述の欠点を有する細隙灯伝送デバイス（図２に示す）を利用して実施されるので、用途が限定される。マルチスポットレーザー療法を実施する別の方法は、眼内に挿入されるプローブを利用するものである。しかしながら、プローブの使用は、侵入性の理由から望ましいものではない。

本発明は、レーザー間接検眼鏡（ＬＩＯ）を用いたマルチスポットレーザー療法に基づいている。ＬＩＯを用いることにより、侵入性プローブを挿入することなく、マルチスポットレーザー療法を実施することができるようになる。更に、ＬＩＯにより医師が仰臥位の患者を処置できるようになるので、本発明は、マルチスポットレーザー療法に柔軟性をもたらす。

図３は、本発明の第１の実施形態による光医療システム１００の概略図である。光医療処置又は診断に用いることができる光医療システム１００は、ＣＰＵ１２、電子入力／出力デバイス１４、光生成ユニット１５、及びＬＩＯ装置１６を含む。光生成ユニット１５は、ファイバーユニット４２によってＬＩＯ装置１６に光学的に結合される。医師などのユーザは、ＬＩＯ装置１６を装着して、眼科用レンズ１９を通して自分の目３４で標的を観察する。この場合、標的は、目１（すなわち患者の目）の網膜である。ユーザ３４は、直接又はグラフィカルユーザーインターフェイス３６などのスクリーンを通して目１を見ることができる。ＣＰＵ１２は、光生成ユニット１５に結合されて光生成を制御する。任意選択的に、ＣＰＵ１２はまた、ＬＩＯ装置１６を制御する。ＣＰＵ１２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又はあらゆる他の種類の好適な制御電子装置とすることができる。

光生成ユニット１５は、光源１０を含む。光源１０は、ダイオード励起固体レーザー、ガスレーザー、半導体レーザー、発光ダイオード、閃光ランプ、その他とすることができる。光源１０は、入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１４を介してＣＰＵ１２によって制御されて光学ビーム１１を生成し、この光学ビームの中心線は点線で示される。光学ビーム１１は、光源１０によって生成されると、ミラーＭ１に衝突し、該ミラーは、光学ビーム１１の第１の位置を光ダイオードＰＤ１に向ける。光ダイオードＰＤ１は、必要に応じて他の種類のセンサと置き換えることができる。光ダイオードＰＤ１は、安全の目的で光源のパワーをサンプリングし測定する役割を果たす。光ダイオードＰＤ１に向けられていないミラーＭ１からの光の第２の部分は、光学ビーム１１に対するゲートとして機能するシャッターＳに進む。シャッターＳは、光学ビーム１１を制御して、光学ビームの離散スポット又は連続供給をもたらし、所望のパターンを生成する手段として連続走査を提供する。シャッターＳが光を遮断する場合、光学ビーム１１はそれ以上進行しない。他方、シャッターＳが光の通過を許容する場合、光学ビーム１１は、ミラーＭ２及びミラーＭ３に進む。ミラーＭ２は反射ミラーであり、ミラーＭ３と併せて用いて、光学ビーム１１をファイバーユニット４２内に位置合わせすることができる。

マルチスポットレーザー療法は、処置ビームに加えて任意の照準ビームを用いて実施することができる。照準ビームは、標的組織１上のビームの場所を示すのに使用される。この照準ビームは、処置ビームと同時に起こるか、又は治療されることになる区域の輪郭（又は他の指標）を提供することができる。照準ビームが処置ビームに加えて用いられる場合、光源１０によって生成される光学ビーム１１は処置ビームであり、照準光源１７によって別個の照準ビームが生成される。照準光源１７は、光源１０とは異なる波長の光を生成するのが好ましい。処置ビームが照準ビームと位置合わせされると、該処置ビームは目の処置のために伝送される。照準ビーム及び処置ビームの各々は、光の単一スポット、複数の離散スポット、又は光の連続パターンを含むことができる。

照準ビーム及び光学ビームは、光ビームのオンオフをゲート制御することによってインターリーブすることができる。光の各スポットは、円形又は他のある形状を有することができる。照準ビーム及び処置ビームは同時に生成する必要はない。ミラーＭ３は、照準ビームを光学ビーム１１と組み合わせて、組み合わせた光をレンズＬ１を介してファイバーユニット４２内に向ける。レンズＬ１を用いて、光学ビーム１１を光ファイバーユニット４２に注入する。

照準ビームの使用は任意として企図されるが、本明細書の記載では、説明を簡単にするために光学ビーム１１に焦点を当てることにする。照準ビームが用いられる場合、光ファイバーユニット４２によって受け取られる光学ビーム１１は、照準ビームと処置ビームとの組み合わせである。

光源１０が、可視（又は他の照準品質）の光を生成する場合、この光源１０はまた、位置合わせパターンを生成し、別個の照準光源１７を不要にするために用いることができる。位置合わせパターンは、光学ビーム１１を用いて後で照明されることになる目１の部分と一致し、システムが、目１の標的部分に適切に位置合わせされるのを保証する。

光学ビーム１１は、光ファイバーユニット４２を介してＬＩＯ組立体１６に伝達される。レンズ１２が光学ビームを受け取るための光入力として機能し、ミラーＭ４が、標的組織上にビームを投射するための光出力として機能するパターン発生器組立体１８は、ＬＩＯ装置１６において光学ビーム１１を受け取り、該光学ビーム１１を標的、すなわち患者の目１の網膜Ｒに向ける。光学ビーム１１は、目１に合焦され、患者によって知覚される。パターン（これは予め設定することができる）は、患者の網膜Ｒに配置される。パターンの位置及び特徴は、入力デバイス２０（例えば遠隔制御パネル）又はグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）３６のような他のユーザーインターフェイスの使用によって制御することができる。光学ビーム１１の配置は、光医療システム１００の光学素子及び患者のあらゆる特定の疾患に応じたものである点は当業者であれば理解するであろう。光学ビーム１１の最終的配置に影響を及ぼす可能性がある特定の疾患は、とりわけ、白内障、網膜不均一性、及び眼内破片を含む。

パターン発生器組立体１８のレンズＬ２、Ｌ３、及びＬ４は、光学ビーム１１を患者の目１に対して調整し配向するよう機能する。光ファイバーユニット４２から出た光は、最初にレンズＬ２に衝突し、例えばコリメートされた後レンズＬ３に入る。レンズＬ３は、単一レンズ又は複合レンズとすることができ、パターンを含むビームの固有の大きさを調整するためにズームレンズとして構成することができる。レンズＬ３から出る光は、ビームマルチプライヤＢＭを通過してレンズＬ４に入る。ビームマルチプライヤＢＭは、マルチスポットのパターン又は走査パターンを生成する。

ミラーＭ４が小さいと、該ミラーＭ４は、あまり障害とならずに可視化経路３３に直接配置することができる。ミラーＭ４はまた、実質的に可視化を妨げることなく双眼結像装置の中心に配置することができる。レンズＬ４はまた、走査光学素子の光学的中点から１焦点距離だけ離れて配置され、眼科用レンズ１９の幾つかの選択肢によって最適性能に必要とされるようなテレセントリック走査を提供することができる。この場合、ミラーＭ４は、走査全体を包含するのに十分大きい必要があり、必要に応じて光源１０及び１７の出力にスペクトル的に一致した高反射器として作ることができる。目の標的ゾーンの可視化３４は、ミラーＭ４を通して観察することによって実施される。別の改良点は、光源１０が緑色光を生成するときに必要とされるように、ミラーＭ４上の緑色のノッチフィルター被膜を用いたときに、通過像が例えばピンクがかった色ではなくより自然な色に見えるようにするより複雑な光学被膜を用いることによって、ミラーＭ４の透過光のホワイトバランスを取り、明所視的に中間色にすることである。可視化システム９８は、ＬＩＯ組立体１６内に収容され、好ましくはユーザの両眼で患者の目１の網膜Ｒをユーザが可視化できるようにする。

幾つかの実施形態において、ＣＰＵ１２はまた、ミラーＭ４の移動を制御し、従って、標的組織１上のビーム／パターンの場所を制御する。パターンを形成するための光学式走査は、光源１０の移動、ミラーＭ４の移動、１つ又はそれ以上の回転ウェッジの使用、音響光学偏向器の使用、又はガルバノメータースキャナ、その他などによる、幾つかの様々な方法で生成することができる。好ましくは、ミラーＭ４は、すでに記載したように回転することができ、表面曲率（光パワー）を有するミラーの場合において、ミラーＭ４はまた、光学偏位を生成するように並進することができる。ミラーＭ４が光パワーを有する場合には、図示したような簡単な照明ではなく、結像するために補償光学素子（図示せず）を必要とする可能性がある。離散スポット及びスポット点滅の両方の知覚は、パターンの要素間で迅速に走査して、これらの中間スペースでユーザにより位置合わせされ観察される光の量を制限することで達成することができる。

また、パターンを用いて患者を凝視し、患者が、医師の可視化及び光伝送システムの光学軸から離れた固定位置で見るようにすることができ、これによって患者の目を依然として保持し、更に医師が網膜周辺部に直接光学的にアクセスするのを可能にする。パターンの小さな運動を用いて、依然として患者の注意を引きつけながら実際の目の移動を最小にすることができる。この技術は、目の僅かな移動を許容することができる汎網膜レーザー光凝固処置のような状況下で特に有用なものとすることができる。患者の注意を引くために中心位置の周りでパターンを僅かに移動させることにより、患者がパターンを凝視するのが容易になる。凝視を確保することは、黄斑グリッドレーザー光凝固処置などの処置中に特に重要であり、ここで中心視野への意図しないレーザー露光が回避されることになる。

眼科用レンズ１９は、ユーザ３４の網膜の可視化の助けとなり、場所ＩＰで網膜Ｒの拡大中間像を生成する。よって、眼科用レンズ１９は、網膜Ｒにビーム／パターンを中継するのを助ける働きをすることができる。従って、標的組織１に中継されたビームは、眼科用レンズ１９の拡大像を反転することによって拡大されることになる。眼科用レンズ１９は、コンタクトレンズ又は非コンタクトレンズとすることができ、また、レンズＬ４と併せて用いて共役瞳孔平面を提供し、走査が患者の虹彩の周りで枢動し、従って、システムの網膜走査範囲が最大になるようにすることができる。

図４Ａから４Ｉは、本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示している。１つのパターン内のスポットは、等しい放射照度、大きさ、及び離隔距離からなる。図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃは、直線配列（例えば、２ｘ１、３ｘ１、４ｘ１）を示し、図４Ｄから４Ｉは、二次元配列（例えば、２ｘ２、３ｘ２、４ｘ２、３ｘ３、４ｘ３及び４ｘ４）を示している。網膜裂傷を囲むのに用いることができる円形パターンのような、他のパターンも生成することができる。スポット間のエッジ間離隔距離は通常、スポット直径の０．５〜３倍にまで及ぶ。例えば、スポット直径の０．５倍の離隔距離は、網膜裂傷を囲むのに用いることができるが、スポット直径の３倍の離隔距離は、網膜格子様変性を処置するのに用いることができる。

ビームマルチプライヤＢＭがマルチスポットを生成することができる様々な方法がある。マルチスポットを生成する１つの方法は、図３に示すようにＬＩＯ組立体１６内にビームマルチプライヤＢＭを利用するものである。ＬＩＯ組立体１６は、従来の頭部搭載ハードウェアを用いてユーザ３４（例えば、医師、外科医）により装着される。ビームマルチプライヤＢＭは、能動及び／又は受動構成部品を収容することができる。ビームマルチプライヤＢＭは、ＣＰＵ１２（例えば、回折光学素子のような受動素子を用いることができる）によって制御されてもよく、又は制御されなくてもよい。従って、図３において、ビームマルチプライヤＢＭとシステムとの間の接続は、点線で示されている。ビームマルチプライヤは、スポットパターン及び／又はパターンの配向を変えるように変更又は調整することができる。ビームマルチプライヤＢＭを回転させ、パターンを再配向することができる。これは、ＣＰＵ１２を介して自動的に実施することができる。また、図示していないドーブプリズムのような追加の光学素子を用いて、パターン配向を回転させることができる。或いは、ビームマルチプライヤＢＭは、光生成ユニット１５に組み入れ、パターン発生器組立体１８に伝送することができる。

ビームを同時に増倍し又は走査して、伝送スポットのパターンを最終的に生成するか、又は両方を行うことができる。従って、本明細書で用いられるビームマルチプライヤＢＭによる「ビーム増倍」とは、同時ビーム増倍（例えば、ビームを複数のサブビームに分割する−すなわち空間的分離によって）、ビーム走査（例えば、ビームスポット又はパターンが順次的に投射又は形成される−すなわち時間的分離）、又はこの２つのあらゆる組み合わせに当てはまる。図５、６、７、及び１２は、主として走査によってパターンを発生させるビームマルチプライヤＢＭの実施形態を示している。図８、９、１０、１１、１３、及び１４は、主としてビームを複数サブビームに分割することによってパターンを発生させるビームマルチプライヤＢＭの実施形態を示している。図１５、１６、及び１７は、光生成ユニット１５に接続された複数ファイバーを用いてパターンを発生させる光医療システム１００の実施形態を示している。図２０は、アナモフィックにパターンを発生させる光医療システム１００の実施形態を示している。図５〜１４において、レンズＬ３は、必ずしも明確に示されていないが、レンズＬ３は、標的組織に対する光ビームの最終的な大きさを調整するために、場合によっては必要となることがある点は、当業者であれば理解するであろう。

図５は、ビームマルチプライヤＢＭの第１の実施形態の概略図である。この実施形態において、ビームマルチプライヤＢＭは、１つ又はそれ以上のミラーベースのガルバノメータースキャナのような能動構成部品で作られる。この第１の実施形態は、１対の直交軸ガルバノメータースキャナ６４ａ、６４ｂを含む。レンズＬ２は、光学ビーム１１を第２のスキャナ６４ｂに向ける第１のスキャナ６４ａに光学ビーム１１が入射する前に該光学ビーム１１を調節する。スキャナ６４ａが移動すると、該スキャナ６４ａは、光学ビーム１１を様々な方向に反射する。様々な方向に反射されたビームは、様々な場所で第２のスキャナ６４ｂに衝突し、第２の直交軸スキャナ６４ｂによってレンズＬ４上の様々な場所に反射される。レンズ６６は、例えば、収差を制御する目的でスキャナから出るビームを更に調節する働きをすることができるが、これは必須ではない。ビームは、様々な場所及び角度でレンズＬ４に到達する。スキャナ６４ａとスキャナ６４ｂとの間の中点がレンズＬ４から公称上１焦点距離だけ離れて配置されているテレセントリック走査の場合、ビームは、様々なポイントでミラーＭ４に到達し、図３に示す眼科用レンズ１９によって提供された標的組織の像に向かって反射される。レーザーパルスのタイミングが、スキャナ６４ａ及び６４ｂのミラーの角度位置と協働されたときに、別個のビーム（すなわちマルチスポット）が生成される。しかしながら、光源１０が連続的に動作するままにされていた場合には、同様の連続パターンを生成することができる。

図６は、ビームマルチプライヤＢＭの第２の実施形態の概略図である。この実施形態において、ビームマルチプライヤＢＭは、合焦能力を有する光学素子、具体的には光学軸に対して横方向に移動可能で且つ偏心して（すなわち光学軸の周りでなく）回転可能な軸外移動レンズ６８を含む。レンズ６８がスピンするにつれて、レンズＬ２からもたらされる光学ビーム１１はレンズ６８の様々な部分に達し、従って、レンズ６８のどの部分が衝突するかに応じて様々に屈折する。レンズＬ４は、レンズ６８から発する様々な角度でもたらされた光学ビーム１１をミラーＭ４上の様々なスポットに向ける。レンズ６８は、移動レンズ６８の様々な部分が様々な角度でビームを反射させることになる他の実施形態においてミラーと置き換えることができる。

図７は、ビームマルチプライヤＢＭの第３の実施形態の概略図である。この実施形態において、ビームマルチプライヤＢＭは、回転反射ポリゴンスキャナ７０及び反射要素７２を含む。回転ポリゴン７０は、様々なファセット上に様々な偏位角を提供するようにすることができる。ポリゴンが軸７１の周りで回転すると、レンズＬ２からもたらされる光学ビーム１１は、ポリゴン７０上の様々なポイントに衝突し、様々な角度でポリゴン７０から離れる。反射要素７２は、ポリゴン７０から光学ビーム１１を受け取り、該光学ビーム１１をレンズＬ４に向ける。レンズＬ４は、光学ビーム１１をミラーＭ４に転送する。光学ビーム１１が衝突するミラーＭ４上の位置は、ポリゴン７０のどの部分が光学ビーム１１を反射させるかに応じて異なる。

図８及び９は、ビームマルチプライヤＢＭの第４及び第５の実施形態のそれぞれの概略図である。第４及び第５の実施形態は回折素子を利用している。図８において、ビームマルチプライヤＢＭは、透過型回折素子７４を含み、該透過型回折素子は、例えば、音響光学偏向器、ホログラム、回折格子、フェーズアレイ、又は適応光学素子とすることができる。レンズＬ２からもたらされる光学ビーム１１は、透過型回折素子７４に達してサブビーム１１ａ、１１ｂに分割され、該サブビームは様々な場所及び／又は様々な入射角でミラーＭ４に衝突する。

図９において、ビームマルチプライヤＢＭは、反射回折素子７６と反射要素７８とを含む。レンズＬ２からもたらされる光学ビーム１１は、反射回折素子７６に達し、サブビーム１１ａ、１１ｂに分割される。反射サブビーム１１ａ、１１ｂは、反射要素７８の１つによってレンズＬ４に向け直される。最終的に、サブビーム１１ａ、１１ｂは、ミラーＭ４に衝突し、別個の経路に沿って目１に向けて伝播する。

ビームを偏位させるために回折又は屈折素子を用いることにより、様々な波長の様々な結果がもたらされる。この波長に対する感度は、異なる色の照準ビーム及びマルチスペクトル処置発生源の使用を複雑にする。従って、図９の場合のように１つよりも多い波長が用いられるときには、別の分散素子を用いて、結果の差違を補償することができる。また、適応光学素子を用いて、各波長での構成を更新することによって、処置及び照準光に適合するパターンを直接生成することができる。このようなデバイスはまた、パターンの簡単な調整を可能にし、同時及び／又は順次的なビーム増倍を提供し、更にビームを合焦するように構成されることになる。光学系内に配置されたレンズアレイ又は回折光学素子は、複数の同時スポットを提供する。

図１０及び１１は、ビームマルチプライヤＢＭの第６及び第７の実施形態のそれぞれの概略図である。第６及び第７の実施形態は、分散補償と共に透過型及び反射回折素子を利用する。図１０の実施形態は、図８の実施形態と実質的に類似し、分散補償要素８０を付加している。図１１の実施形態は、図９の実施形態と実質的に類似し、分散補償要素８２を付加している。分散補償要素８０、８２は、フリントガラス又はプラスチックから作られたような、高分散プリズム又は傾斜プレートとすることができる。

図５から図１１に記載された構成部品は、本明細書では明確に示していないあらゆる組み合わせで用いることができる。

図１２は、プリズム８４を含むビームマルチプライヤＢＭの第８の実施形態の概略図である。プリズム８４は、レンズＬ２からもたらされる光学ビーム１１が異なる入射角でプリズム８４に衝突して、プリズム８４にどのように衝突するかに応じて異なる屈折度を生じるように回転する（矢印で示す）。プリズムはまた、システムの光学中心線の周りで回転させて２次元パターンを生成するようにすることができる。屈折した光学ビーム１１は、レンズＬ４を通過してミラーＭ４に達する。

図１３及び図１４は、反射要素を利用したビームマルチプライヤＢＭの第９及び第１０の実施形態を示している。図１３において、ビームマルチプライヤＢＭは、ビームスプリッタ８６及びミラー８８を含む。光学ビーム１１は、第１のビームスプリッタ８６に達し、該第１のビームスプリッタは、光学ビーム１１のフラクション１／３をミラーＭ４に向け、該光学ビーム１１の残りの部分が第２のビームスプリッタ８６を通過させることを可能にする。次いで、第２のビームスプリッタ８６は、受け取ったビームのフラクション１／２をミラーＭ４に向ける。残りの光学ビーム１１は、ミラー８８によってミラーＭ４に向けて反射される。３ｘ１アレイパターンをもたらす図１３の実施例ではｎ＝３であるが、これは本発明を限定するものではなく、ｎはパターンを生成するあらゆる整数とすることができる。パターンのスポットの間の光パワーを均等に分配するために、個々のビームスプリッタ８６の反射率Ｒ_iは、ｍ＝ｎ−１のビームスプリッタ８６のアレイでは、関係式Ｒ_i＝（ｍ−ｉ＋２）^-1で与えられ、式中ｉは、アレイ中の個々のビームスプリッタの数であり、その直近の入射光はｉ＝１で始まる。勿論、この構成において最後のビームスプリッタの反射率は常に５０パーセントになる。レンズＬ２は、ビームをコリメートする機能を果たすことができ、従って、図３、５〜１２に図示されるレンズＬ４のような後続のレンズによってパターンの各素子を標的の平面上に合焦することが可能になる。

図１４は、ビームスプリッタ８６及びミラー８８が２次元配列パターンを生成するように配列されたビームマルチプライヤＢＭの実施形態を示している。この実施形態において、ｎ＝４であるがこれは本発明を限定するものではない。光学ビーム１１は、第１のビームスプリッタ８６に達し、該第１のビームスプリッタは、光学ビーム１１の約１／４をミラーＭ４に向け、該光学ビーム１１の残りの部分を第２のビームスプリッタ８６に通過させる。第２のビームスプリッタ８６は、光学ビーム１１の別の１／４をミラーＭ４に向ける。光学ビーム１１の残りの１／２は、２つのミラー８８から反射されて、光学ビーム１１がビームマルチプライヤＢＭに入った元の方向と反対側にあり且つ図１４の例図の平面から出る方向に進む。簡単にするために、図１４の例図は１つの平面で描かれている。この反対方向に進むと、光学ビーム１１は、もう１つのビームスプリッタ８６に衝突し、該ビームスプリッタは元の光学ビーム１１の約１／４をミラーＭ４に向け、最終的には別のミラー８８に向ける。この結果として２ｘ２マトリクスパターンが得られる。多くのこのような可能性は、他のパターンを生成する場合でも存在する。この場合も同様に、Ｒｉについて上述の同じ関係式が成り立つ。

図１５は、光ファイバー束４２がマルチスポットを順次的に伝送するのに用いられる光医療システム１００の第２の実施形態である。入力端部で分離された個々のファイバーを有するファイバー束は、ファイバー入力の前に位置付けられたスキャナを有し、該スキャナが光学ビーム１１を個々のファイバーに単独で向けて、最終的には個々のファイバー間で切り替えることによってスポットの順次的パターンを形成するようになる。或いは、ファイバー束４２は、一度に照明されるファイバーを１つよりも多く有し、同時スポットのグループ化を提供することができる。このような同時スポットの順次的走査も可能である。走査要素３０（例えば、ガルボ搭載ミラー）を用いて、所与のあらゆる時点で光をファイバー束の単一ファイバーに向ける。走査要素３０は、レンズＬ１から約１焦点距離だけ離れて配置して、テレセントリック走査条件を提供することができ、従って、全ファイバー内への光の注入が平行経路上にあるようにすることができ、束全体にわたって励進開口数を維持する。ファイバーのこのような束又はアレイは、単一軸走査を簡略化するために、その構成要素であるファイバーの入力端部をラインに沿って位置するようにすることができ（図示するように）、或いは、２次元アレイを２次元スキャナを用いてアクセス可能にすることができる。最終的にファイバー束のファイバーの出力端部の位置によりパターンが定められる。

図１６は、ファイバー束４２を用いてマルチスポットを同時に伝送する光医療システム１００の第３の実施形態を示している。光生成ユニット１５から出る光学ビーム１１は、ファイバー束内の個々のファイバーを同時に満たす。このファイバー束４２からの光出力は、同時スポットのパターンを標的組織１上に提供することになる。パターン発生器組立体１８の光学系は、ファイバー束の面を標的組織上に結像するようにすることができる（すなわち、眼科用レンズ１９によって生成された中間像を介して）。

図１７は、単一ファイバーがマルチスポットの伝送を提供するファイバーユニットの一部としてファイバーマルチプライヤと共に用いられる光医療システム１００の第４の実施形態である。受動ファイバースプリッタを用いて、光を複数のファイバー内に同時に分配することができ、又は能動ファイバースイッチを用いて、どのファイバーが光を導くかを順次的に変えることができる。このファイバーマルチプライヤは「ＦＭ」と表記され、該ファイバーマルチプライヤをＣＰＵ１２に接続する点線で示している。個々のファイバーの出力端部は、レンズＬ２の前に分配される。この分配は、標的組織上のスポットの最終配置において維持することができる。

図１８は、スポットパターンンの大きさ及び間隔を変更するために２ｘ２ファイバーマルチプライヤＦＭをどのように調整することができるかについての実施例を示している。図１８において、ウェッジ９０が内外に駆動されて異なるファイバー間隔が得られる。伝送パターンは、ウェッジ９０が内外に駆動された結果として移動又は変更される。同様に、単一の円錐要素をファイバー出力アレイの中心に駆動し、このようにして単一の調整だけで間隔を均一に変えることができる。

本発明のデバイスは、パルスが同時に又は順次的に伝送されるかに関わらず、伝送されたパルスの数にほぼ等しい分だけ処置時間を短縮することができる。同時伝送は、順次伝送よりも高速であるという利点があるが、ｎ倍の出力パワーを伝送できる光源を必要とし、ｎはパターン内の素子の数である。順次伝送は、同時伝送よりも低速であるが、光源のパワーに対して求められる要求は少なく、最終的な伝送パターンを柔軟に調整することができる。本発明のデバイスによる同時及び順次的伝送の両方では、現在従来的とされる手動技法と比較して、病変の処置時間及び配置精度が有意に軽減される。目は、約１秒間の静止を「凝視時間」と考えることができる。この凝視時間内に順次的に伝送することができるスポットの数は、これらのパルス幅に反比例する。

図１９Ａから１９Ｇは、光医療システム１００で形成することができるスポットの例示的な形状を示している。図示のように、形状には、１つ又はそれ以上のライン、矩形、１つ又はそれ以上の円弧、或いは大きな円弧区域が含まれる。これらのパターン／形状は、例えば、連続ビームを走査し、或いは調整可能な開口などのビーム整形デバイス又は液晶マトリクスなどの適応光学素子を設け、もしくは円筒型レンズなどのアナモフィック光学素子を使用して望ましい形状を即座に作成することによって生成することができる。

図２０は、光医療システム１００の第５の実施形態である。この実施形態において、ビームマルチプライヤＢＭは、アナモフィック素子ＡＣを含む。アナモフィック素子ＡＣは、光学ビーム１１をアナモフィックに調整し、元の光学ビーム１１のビーム形状とは異なる即時ビーム形状を標的組織上に設けることができる。例えば、元の光学ビーム１１が円形スポットを生成した場合でも、アナモフィック素子ＡＣは、図１９Ａ〜１９Ｇに示す形状を生成することが可能である。反対に、元の光学ビーム１１が非円形スポットを生成した場合でも、アナモフィック素子ＡＣは円形スポットを生成することが可能である。アナモフィック素子ＡＣは、適応可能光学素子、円環状光学素子、又は円筒型光学素子とすることができる。アナモフィック素子ＡＣが能動又は受動デバイスの何れかとすることができるので、該アナモフィック素子ＡＣは、点線でＣＰＵ１２に接続されて示されている。

図２１は、ＬＩＯ装置１６を示す光医療システム１００の概略図である。図示した実施形態において、ビームマルチプライヤＢＭは、ハウジング内に収容され、間接検眼鏡照明光（図示せず）を含む場合もあれば含まない場合もある。上述のように、ビームマルチプライヤＢＭは、幾つかの様々な手段によって同時又は順次的にマルチスポットを生成することができる。このデバイスは、ヘッドセット９２を用いて頭部に装着され、患者の眼底（図示せず）をヘッドセット９２から提供される照明（図示せず）を用いて可視化システム９８（典型的には双眼鏡組立体）を通して観察する。また、可視化照明に外部光源を用いることができる。また、処置ビームは光生成ユニット１５から光ファイバー接続４２によりヘッドセット９２に直接提供される。任意選択的に、光生成ユニット１５はまた、照準光１７を含み、スポット又はスポットのパターンが最終的に標的組織上に配置されることになる場所を表示することができる。或いは、パターン位置合わせ標的９６（オプションとして示すためにここでは点線で示している）は、可視化システム９８の光学経路で用いることができ、従って、医師だけが見ることができる。パターン位置合わせ標的９６は、様々なパターンを用いることができるように、取り外し可能又は交換可能にすることができる。各パターン位置合わせ標的９６は、処置パターンの正確な表現を提供するためにシステムによって認識される必要がある。医師は、自分の頭部及び／又は眼科用レンズ１９を移動させることによって、患者の眼底上へのビームの最終配置を調整することができる。

図２２は、ＬＩＯ装置１６を示す光医療システム１００の別の概略図である。図２１のＬＩＯ装置１６とは異なり、このＬＩＯ装置１６は、ファイバーユニット４２が順次及び／又は同時のスポット伝送をすることができるファイバーの束である実施形態を示している。ビームマルチプライヤは、説明を簡単にするために図２２には示していないが、上述のように、本デバイスは、ビームマルチプライヤを含む場合と含まない場合がある。

本明細書で定義された「パターン」は、図４Ａ−４Ｉ及び１９に示すような、複数のスポットの同時又は順次的伝送の何れかを含むものとする。同様に「スポット」は、本明細書では、静止ビーム又は移動（走査された）ビームによる何れかの照明を表すものとする。各ビームは円形である必要はなく、あらゆる形状のものとすることができる。例えば、結像システムに非円形断面の光ファイバーを用いて、同じ非円形断面のビームを標的組織上に提供することができる。更に、あらゆる望ましい形状を上述のようにアナモフィック的に、又はビーム走査によって生成することができる。本明細書に記載された、処置及び／又は照準ビーム発生及び制御技術の何れか、及び／又はビーム増倍及び／又は走査技術の何れかは、図２１及び２２に示す頭部搭載ＬＩＯヘッドセット９２と組み合わせて実装され、及び／又は該頭部搭載ＬＩＯヘッドセットの一部として組み込むことができる点に留意されたい。

上記の実施例を参照しながら本発明を説明したが、修正及び変更は本発明の精神及び範囲に包含される点は理解されるであろう。従って、本発明は、添付の請求項によってのみ限定される。

従来のレーザー間接検眼鏡（ＬＩＯ）を示す図である。従来の細隙灯伝送デバイスを示す図である。本発明の第１の実施形態によるビームマルチプライヤを用いた光医療システムの概略図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。本発明の光医療システムによって発生させることができるレーザースポットパターンの実施例を示す図である。ビームマルチプライヤＢＭの第１の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第２の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第３の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第４の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第５の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第６の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第７の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第８の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第９の実施形態の概略図である。ビームマルチプライヤＢＭの第１０の実施形態の概略図である。ファイバー束を用いてマルチスポットを伝送する光医療システムの第２の実施形態である。ファイバーユニットがファイバー束である光医療システムの第３の実施形態である。ファイバーユニットがファイバーマルチプライヤを含む光医療システムの第４の実施形態である。２ｘ２ファイバー構成を調節してスポットパターンの大きさ及び間隔を変更することができることを示す図である。光医療システムで形成することができるスポットの例示的形状を示す図である。光医療システムで形成することができるスポットの例示的形状を示す図である。光医療システムで形成することができるスポットの例示的形状を示す図である。光医療システムで形成することができるスポットの例示的形状を示す図である。光医療システムで形成することができるスポットの例示的形状を示す図である。光医療システムで形成することができるスポットの例示的形状を示す図である。光医療システムで形成することができるスポットの例示的形状を示す図である。アナモフィック素子ＡＣを用いた光医療システムの第５の実施形態の図である。ＬＩＯ装置を示す光医療システム１００の概略図である。ＬＩＯ装置を示す光医療システム１００の概略図である。

符号の説明

１５光生成ユニット
４２ファイバーユニット
９２ヘッドセット
９６パターン位置合わせ標的
９８可視化システム

Claims

標的組織の光医療処置又は診断用装置であって、
光を発生させるための光源と、
ユーザが装着するように設計され、光を受け取るための入力部と光を標的組織上に投射するための出力部とを含むヘッドセットと、
光を空間的及び／又は時間的に分離して、これを前記標的組織上の出力部を介してパターンの形態で投射することにより、光を受け取るように且つ１つ又はそれ以上の光学ビームを発生させるように位置付けられたビームマルチプライヤと、
を備える装置。
前記ビームマルチプライヤが、前記ヘッドセットによって支持される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、前記入力部から光を受け取るように位置付けられる、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記パターンが、前記標的組織上に１つ又はそれ以上の離散スポットを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記離散スポットの各々が、直線又は曲線である、
ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
第１の光学ビームの大きさを調整するために前記入力部と前記ビームマルチプライヤとの間に配置されたズームレンズを更に備える、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
１つ又はそれ以上の第２の光学ビームの大きさを調整するために、前記ビームマルチプライヤの後に配置されたズームレンズを更に備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記入力部と前記ビームマルチプライヤとの間に配置されたコリメートレンズを更に備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、光を屈折又は反射させるためのビームスキャナを備え、該ビームスキャナは、光の時間的分離によって前記光学ビームを発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、
光を第１の方向に偏向させるための第１のスキャナと、
光を前記第１の方向に垂直な第２の方向に偏向させるための第２のスキャナと、
を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、光を受け取る場所に応じた異なる角度で光を屈折させるように位置付けられた移動レンズを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記移動レンズが、中心外の軸の周りでスピンする、
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが回転プリズムを備え、該回転プリズムはその配向に応じて様々な角度で光を屈折するように位置付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、光を光学ビームに同時に分割することによって該光学ビームを発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、光を光学ビームに変換するための透過型回折素子を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、光を光学ビームに変換するための反射回折素子を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、分散補償要素を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、複数のビームスプリッタを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが適応光学素子である、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、アナモフィック補正要素を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記アナモフィック補正要素が、適応光学素子又は円筒型レンズである、
ことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが複数の光ファイバーを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、複数の光ファイバーの１つ又はそれ以上に光を順次的に伝送するための走査要素を更に備える、
ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、
第１の光ファイバーと、
複数の光ファイバーと、
前記第１の光ファイバーから光を受け取り、前記複数の光ファイバーに光を向けるためのファイバースプリッタと、
を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、
第１の光ファイバーと、
複数の光ファイバーと、
前記第１の光ファイバーから光を受け取り、前記複数の光ファイバーに光を順次的に向けるためのファイバースイッチと、
を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記光源を制御するためのコントローラを更に備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ビームマルチプライヤが、第２のビームが順次パルスであるように、時間的分離によって前記光学ビームを発生させるように位置付けられる、
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
前記順次パルスが、５０ミリ秒以下の持続時間を有する、ことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
前記ビームマルチプライヤが、光の形状と異なる形状を有する光学ビームを生成するための調整可能な開口を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
光と組み合わせた照準ビームを発生させるための第２の光源を更に備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記ファイバーマルチプライヤが、前記ファイバーの間隔を調整する手段を含む、
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
標的組織を処置する方法であって、
光を発生させる段階と、
光を受け取るための入力部と出力部とを有する頭部搭載可能なＬＩＯ装置に光を送る段階と、
光を空間的及び／又は時間的に分離するビームマルチプライヤを用いて、パターンの形態で１つ又はそれ以上の光学ビームに光を変換する段階と、
前記１つ又はそれ以上の光学ビームのパターンを標的組織に投射する段階と、
を含む方法。
前記光を変換する段階が、前記光を送る段階の前に実施される、
ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
前記光を送る段階が、前記光を変換する段階の後に実施される、
ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
前記変換する段階が、光を走査して前記パターンを生成する段階を含む、
請求項３２に記載の方法。
前記パターンが、前記標的上に１つ又はそれ以上の離散スポットを含む、
請求項３５に記載の方法。
前記変換する段階が、前記標的組織上に前記光学ビームを同時に衝突させるために光を光学ビームに分ける段階を含む、
ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。