JP2013248304A - 眼科用レーザ手術装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ光源から出射されたレーザ光のスポット位置を3次元的に移動させる移動光学系を有するレーザ照射光学系120と、術眼の断層像を取得する断層像取得ユニット300と、れた断層像に基づいて手術部位を設定する手術部位設定ユニット420と、断層像に含まれる特徴部分に対応するレーザ照射光学系の制御情報を基準照射制御情報として取得する基準照射制御情報取得ユニット200と、レーザ光源内にレーザ光エネルギを調整するレーザ光エネルギー調整ユニット100を備える。。
【選択図】図1
Description
該レーザ光源から出射されたレーザ光をターゲット位置に照射させるレーザ照射光学系であってレーザ光を集光する集光光学系と集光されたスポット位置を3次元的に移動させる移動光学系とを有するレーザ照射光学系と、
術眼の断層像を取得する断層像取得ユニットと、
前記断層像取得ユニットで取得された断層像に基づいて手術部位を設定する手術部位設定ユニットと、
前記断層像に含まれる少なくとも1つの特徴部分に対応する前記レーザ照射光学系の制御情報を基準照射制御情報として取得するための基準照射制御情報取得ユニットと、
レーザ光源又はレーザ照射光学系内にてレーザ光エネルギを調整するレーザ光エネルギー調整ユニットを備え,前記基準照射制御情報取得ユニットによって取得された基準照射制御情報を基に前記手術部位設定ユニットで設定された手術部位にレーザ照射するための前記レーザ照射光学系とレーザ光エネルギ調整ユニットの制御情報を生成する照射制御情報生成ユニットと、
前記照射制御情報生成ユニットで生成された制御情報に基づいて前記移動光学系とレーザ光エネルギ調整ユニットを制御して所定の手術部位にレーザ光を照射して手術する照射制御ユニットと、
を備える、ことを特徴とする。
(2) (1)に記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記基準照射制御情報取得ユニットは、
前記レーザ照射光学系を共用し、
前記基準照射制御情報取得用の第2光源と、
該第2光源から出射された光の術眼内における集光スポット位置からの光を受光する受光素子と、
を備え、
前記移動光学系を用いて前記第2光源から出射された光の術眼内における集光スポット位置を移動させながら取得した前記受光素子からの受光信号に基づいて基準照射制御情報を得る、ことを特徴とする。
(3) (2)に記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記レーザ光源は、レーザ光のスポット位置でブレイクダウンを発生させるパルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源であって,前記第2光源として共用され、
前記レーザ光エネルギー調整ユニットにより、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が集光されたスポット位置で,実質的にブレイクダウンを発生させないようにレーザ光のエネルギを調整する、
ことを特徴とする。
(4) (1)〜(3)に記載の何れかの眼科用レーザ手術装置において、
前記基準照射情報取得ユニットは、前記断層像に含まれる特徴部分に対応する所定の範囲を算出し,算出された所定の領域内において前記基準照射制御情報を取得する、
ことを特徴とする。
(5) (2)〜(4)に記載の何れかの眼科用レーザ手術装置において、
前記手術部位設定ユニットは、
術眼の断層像を表示するモニタと、
該モニタに表示された術眼の断層像上で手術部位を設定するための信号を入力する入力手段或いは手術部位を確認する確認手段と、
を備える、ことを特徴とする。
(6) (2)〜(5)に記載の何れかの眼科用レーザ手術装置において、
前記基準照射制御情報取得ユニットは、前記受光素子の受光部とレーザ光のスポット位置が共役となる共焦点光学系を備える、
ことを特徴とする。
(7) (6)に記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記基準照射制御情報取得ユニットは、レーザ光のスポット位置と共役な位置に,スポット位置から以外の光が前記受光素子に入射することを制限する共焦点開口板を備える、もしくは受光素子自体がこのような開口絞りとなる、
ことを特徴とする。
(8) (3)〜(7)の何れかに記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記レーザ光エネルギ調整ユニットは、レーザ光のスポット位置で眼球組織に多光子吸収を起こさせ、スポット位置で蛍光発光又は反射を起こすようにエネルギを調整し、
前記受光素子は、スポット位置で起こった蛍光又は反射光を受光する、
ことを特徴とする。
(9) (1)〜(8)に記載の何れかの眼科用レーザ手術装置において、
前記断層像取得ユニットは、位置の異なる少なくとも2枚の断層像を取得し、
前記基準照射制御情報取得ユニットは、前記少なくとも2枚の断層像に対応した方向の照射位置情報を取得する、ことを特徴とする。
(10) (9)に記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記断層像取得ユニットは、前記レーザ照射光学系の光軸を含んだ互いに直交する2つの断層像を取得する、ことを特徴とする。
装置の構成の概略を説明する。本装置は、術眼(患者眼)Eの眼球組織(水晶体LE)に手術用のレーザ光(レーザビーム)を照射し、水晶体の切断・破砕を行う眼科用レーザ手術装置である。
レーザ照射ユニット100は、手術用のパルスレーザ光(レーザビーム)を出射するレーザ光源ユニット110と、レーザ光を導光するための光学部材を含むレーザデリバリ120と、眼球を固定するための眼球固定ユニット160と、を備えている。レーザデリバリ(レーザ照射光学系)120は、レーザスポットをZ方向に沿って移動させるためのビームエキスパンダユニット130、レーザスポットをXY方向に移動させる走査部140、レーザ光をレーザスポットとしてターゲット位置に集光させる集光光学系(集光光学系)としての対物レンズ150、レーザ光を導光するための各種光学部材、を備えている。
このようにして、エキスパンダ130と走査ユニット140によって、レーザスポットが、術眼Eの眼球組織内(ターゲット内)で3次元的(XYZ方向)に移動される。エキスパンダ130と走査ユニット140によって移動光学系が構成される。エキスパンダ130が走査ユニット140より上流に配置されることにより、レーザ光がXY方向に振られた後でエキスパンダ130を通過することがない。このため、エキスパンダ130の光学部材の有効径、サイズを小さくできる。ここでは、レンズ131を小さくできることで、レーザスポットのZ方向の移動を早くできる。
位置検出ユニット200は、制御ユニット70と連携し、後述する断層像に含まれる少なくとも1つの特徴部分(組織)に対応するレーザ照射光学系120の制御情報を基準照射制御情報として取得するための基準照射制御情報取得ユニットとしての役割を担う。位置検出ユニット200は、術眼Eに対するレーザ照射ユニット100(レーザ照射光学系120)の制御情報を生成するために術眼Eの位置情報を取得する。位置検出ユニット200は、術眼Eの特徴部分とレーザ照射光学系120の位置関係を検出するための機能を有する。位置検出ユニット200は、位置検出のための光学系を備えており、本実施形態では、共焦点光学系となっている。位置検出光学系210は、レーザ照射光学系120と一部を共用している。位置検出光学系210の光軸L2は、ホールミラー201によって、レーザ照射光学系120の光軸L1と合波されている。位置検出ユニット200は、さらに、ホールミラー201、集光レンズ211、開口板212、受光素子213、を備えている。開口を有した全反射ミラーであり、レーザ光源ユニット110から出
ホールミラー201は、中央に射されたレーザ光を透過させ、術眼Eで反射されたレーザ光を光軸L2へと反射する。レンズ211は、ホールミラー201で反射されたレーザ光を開口板212の開口に集光する役割を持つ。開口板212は、中央に開口を持つ共焦点開口板である。すなわち、開口板212の開口は、レンズ211等によって、術眼Eにおけるレーザスポットの位置と共役(共焦点関係)な位置に配置されている。受光素子213は、フォトダイオード、フォトマルチプライヤ等の受光素子であり、開口板212の開口と通過したレーザ光を受光する。受光素子213は、受光したレーザ光の強度に応じた受光信号を発し、制御ユニット70へと送る。
観察・撮影ユニット300は、術眼Eの断層像を取得するOCTユニット310と、術眼Eの正面像を取得する正面像取得ユニット350と、を備えている。観察・撮影ユニット300は、ビームコンバイナ301によって、レーザ光軸L1と同軸とされる。観察・撮影ユニット300の光軸L3とされる。光軸L3はビームコンバイナ302により、OCTユニット310の光軸L4に分けられる。ビームコンバイナ302は、ダイクロイックミラーであり、OCTユニット310の測定光を反射し、正面観察ユニット350用の照明光(の反射光)を透過する特性を有している。
光干渉断層像撮影ユニット(OCTユニット)310は、レーザ照射光学系120と対物レンズ150を共用し、術眼E(の前眼部)の断層像を撮影するための干渉光学系(OCT光学系)320を備えている(図2参照)。
正面観察ユニット350は、術眼Eの前眼部の正面像を取得する機能を有する。本実施形態では、正面観察ユニット350は、可視光又は赤外光により照明された術眼Eの前眼部像を撮影し、後述するモニタに表示する。前眼部像は、フレームレートとして30ms程度でモニタに表示される。正面観察ユニット350は、観察光学系(正面像観察光学系)360を備え、2次元の撮像素子を備えるカメラユニット362と、観察像をリレーするためのリレーレンズ362を備える。正面像観察ユニット350は、レーザ照射光学系120と対物レンズ150を共用している。また、術眼Eの前方周辺には、可視照明光又は赤外光を発光する照明光源390が配置されている。カメラ361は、照明光源390からの照明光により照明された術眼Eの前眼部の正面像を撮影する。撮影された正面像は、制御ユニット70へと送られる。
操作ユニット400は、レーザ照射ユニット100から治療レーザ光を出射させるトリガ信号を入力するためのトリガスイッチ410、術眼Eの断層像、前眼部像を表示したり、手術条件を表示する表示手段であるモニタ420、を備える。モニタ420は、タッチパネル機能を有し、手術条件の設定、断層像上での手術部位(レーザ照射位置)の設定を行う入力手段を兼ねる。なお、ポインティングデバイスであるマウス、数値、文字等を入力するため入力デバイスであるキーボード、等を入力手段として用いることもできる。
装置500全体を統括・制御する制御ユニット70は、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。制御ユニット70には、レーザ光源ユニット110、駆動部135、第1光スキャナ141及び第2光スキャナ144、受光素子213、測定光源321、参照光学系323、測定光学系324、検出器325、光スキャナ330、カメラ361、操作ユニット400(トリガスイッチ410、モニタ420)、が接続される。また、制御ユニット70には、手術条件、照射パターン(レーザスポットを移動させるパターン)等を記憶するメモリ71が接続される。また、制御ユニット70には、作業終了、警告等を術者に報知するためのブザー72が接続される。眼球固定ユニット160、照明光源390は、個別に駆動される。
次に、レーザ手術の流れを説明する。図3は、レーザ手術の流れを示すフローチャートである。以下、フローチャートを参照しながら、装置500の動作、制御ユニット70の演算処理を説明する。なお、手術部位の設定とレーザ照射の対応付けの具体例については、図4、図5にて後述する。
次に、モニタ上での手術部位の指定と画像処理について説明する。図4は、モニタ420の表示画面を示した図である。図5は、位置補正を説明する図である。ここでは、スイッチ421が操作された後の処理を説明する。
次に、術眼Eの特徴部分に対する移動光学系の基準照射制御情報の取得と、レーザ光源ユニット110、移動光学系の制御情報の生成について説明する。図5は、基準照射制御情報に対して手術部位を対応させる処理を示す模式図である。ここでは、基準照射制御情報は、術眼Eの特徴部分の位置(レーザ照射光学系120に対する)としている。
110 レーザ光源ユニット
120 レーザ照射光学系
130 ビームエキスパンダユニット
140 走査ユニット
200 位置検出ユニット
300 観察・撮影ユニット
310 OCTユニット
400 操作ユニット
420 モニタ
440 OCT像表示部
500 眼科用レーザ手術装置
Claims (10)
- 手術用のレーザ光を出射するレーザ光源と、
該レーザ光源から出射されたレーザ光をターゲット位置に照射させるレーザ照射光学系であってレーザ光を集光する集光光学系と集光されたスポット位置を3次元的に移動させる移動光学系とを有するレーザ照射光学系と、
術眼の断層像を取得する断層像取得ユニットと、
前記断層像取得ユニットで取得された断層像に基づいて手術部位を設定する手術部位設定ユニットと、
前記断層像に含まれる少なくとも1つの特徴部分に対応する前記レーザ照射光学系の制御情報を基準照射制御情報として取得するための基準照射制御情報取得ユニットと、
レーザ光源又はレーザ照射光学系内にてレーザ光エネルギを調整するレーザ光エネルギ調整ユニットを備え,前記基準照射制御情報取得ユニットによって取得された基準照射制御情報を基に前記手術部位設定ユニットで設定された手術部位にレーザ照射するための前記レーザ照射光学系とレーザ光エネルギ調整ユニットの制御情報を生成する照射制御情報生成ユニットと、
前記照射制御情報生成ユニットで生成された制御情報に基づいて前記移動光学系とレーザ光エネルギ調整ユニットを制御して所定の手術部位にレーザ光を照射して手術する照射制御ユニットと、
を備える、ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項1に記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記基準照射制御情報取得ユニットは、
前記レーザ照射光学系を共用し、
前記基準照射制御情報取得用の第2光源と、
該第2光源から出射された光の術眼内における集光スポット位置からの光を受光する受光素子と、
を備え、
前記移動光学系を用いて前記第2光源から出射された光の術眼内における集光スポット位置を移動させながら取得した前記受光素子からの受光信号に基づいて基準照射制御情報を得る、ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項2に記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記レーザ光源は、レーザ光のスポット位置でブレイクダウンを発生させるパルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源であって,前記第2光源として共用され、
前記レーザ光エネルギー調整ユニットにより、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が集光されたスポット位置で,実質的にブレイクダウンを発生させないようにレーザ光のエネルギを調整する、
ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項1〜3に記載の何れかの眼科用レーザ手術装置において、
前記基準照射情報取得ユニットは、前記断層像に含まれる特徴部分に対応する所定の範囲を算出し,算出された所定の領域内において前記基準照射制御情報を取得する、
ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項2〜4に記載の何れかの眼科用レーザ手術装置において、
前記手術部位設定ユニットは、
術眼の断層像を表示するモニタと、
該モニタに表示された術眼の断層像上で手術部位を設定するための信号を入力する入力手段或いは手術部位を確認する確認手段と、
を備える、ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項2〜5に記載の何れかの眼科用レーザ手術装置において、
前記基準照射制御情報取得ユニットは、前記受光素子の受光部とレーザ光のスポット位置が共役となる共焦点光学系を備える、
ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項6に記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記基準照射制御情報取得ユニットは、レーザ光のスポット位置と共役な位置に,スポット位置から以外の光が前記受光素子に入射することを制限する共焦点開口板を備える、もしくは受光素子自体がこのような開口絞りとなる、
ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項3〜7の何れかに記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記レーザ光エネルギ調整ユニットは、レーザ光のスポット位置で眼球組織に多光子吸収を起こさせ、スポット位置で蛍光発光又は反射を起こすようにエネルギを調整し、
前記受光素子は、スポット位置で起こった蛍光又は反射光を受光する、
ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項1〜8に記載の何れかの眼科用レーザ手術装置において、
前記断層像取得ユニットは、位置の異なる少なくとも2枚の断層像を取得し、
前記基準照射制御情報取得ユニットは、前記少なくとも2枚の断層像に対応した方向の照射位置情報を取得する、ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。 - 請求項9に記載の眼科用レーザ手術装置において、
前記断層像取得ユニットは、前記レーザ照射光学系の光軸を含んだ互いに直交する2つの断層像を取得する、ことを特徴とする眼科用レーザ手術装置。
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