JP2014519888A - 目の外科的治療のためのシステム及び方法、並びにこの種のシステムを較正する方法 - Google Patents

Abstract

目の外科的治療に適した波長及び繰り返し周波数を有する光を放出するように適合されたレーザー装置（１２）を含む、目の外科的治療のためのシステム（１０）。システム（１０）はさらに、レーザー装置（１２）の光を照射する物体（２６）の温度を記録するように適合された温度記録装置（１４）を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、目の外科的治療のための、特に、高い繰り返し周波数を有するレーザー光を用いるシステム及び方法に関する。本発明はさらに、目の外科的治療のためのこの種のシステムを較正する方法に関する。

視力障害を治療するための、角膜のフォトアブレーションによる目の屈折力手術には、現在、通例１９３ｎｍの波長を有する紫外線を放出するアルゴン−フッ素エキシマレーザーが用いられる。角膜はこの波長範囲内で高い吸光を示すため、隣接する組織層に与える負荷を最小化し、角膜組織を正確に切除することができる。切除深度、すなわちレーザーによって切除される角膜組織層の厚さは、この場合パルスエネルギーの適切な制御によって制御されている。これに関連して、パルスエネルギーのモニタリングは、切除される角膜組織に隣接する組織の変化による患者への害悪を確実に防ぐことができるような方法で行わなければならない。

現在使用されているエキシマレーザーシステムは、２００Ｈｚから７５０Ｈｚの繰り返し周波数で作動する。しかし、レーザーの周波数を上げることで治療の持続時間を短くすることができ、これによって合併症や手術中の角膜の脱水を最小限に抑えることができる。したがって、繰り返し周波数が１０５０Ｈｚにまで増加したエキシマレーザーシステムを目の屈折力手術に使用するための努力が行われている。そうすれば治療される目の損傷を確実に排除できるため、パルスエネルギーの制御にレーザーシステムの周波数の上昇を考慮しなければならない。

本発明の目的は、レーザーを用いて切除される組織層に隣接する組織層の望ましくない変化を防ぐことを可能にするような、目の外科的治療のためのシステム及び方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、目の外科的治療のためのこの種のシステムを較正する方法を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する目の外科的治療のためのシステム、請求項６の特徴を有する目の外科的治療のための方法、及び請求項１１の特徴を有する目の外科的治療のためのシステムを較正する方法によって達成される。

本発明の目の外科的治療のためのシステムは、目の外科的治療に適した波長及び繰り返し周波数を有する光を放出するように適合されたレーザー装置を有する。レーザー装置は、たとえばエキシマレーザー、特に１９３ｎｍの波長を有する紫外線を放出するアルゴン−フッ素エキシマレーザーを含むことができる。このレーザー装置の場合、原則として、２００Ｈｚから７５０Ｈｚの繰り返し周波数で作動する従来のレーザー装置とすることができる。しかしレーザー装置は、上昇させた、たとえば１０５０Ｈｚ以上の繰り返し周波数を実現できることが好ましい。

さらに、この治療システムは、レーザー装置の光が照射される物体の温度を記録するように適合された温度記録装置を有する。温度記録装置は、レーザー装置の光が照射される物体の温度を記録することができる任意の測定装置とすることができる。物体は治療される患者の目とすることができるが、後に詳説するように、目の外科的治療のためのシステムを較正する目的でレーザー装置の光を照射することができる試験物体とすることもできる。温度記録装置を用いて記録される温度は、レーザー装置の光が照射される前の、レーザー装置の光が照射される物体の温度であってもよく、レーザー装置の光を照射している最中の、レーザー装置の光が照射される物体の温度であってもよい。

本発明の治療システムは、物体にレーザー装置の光を照射している最中に、レーザー装置の光が照射される物体の温度を、有利な方法で考慮に入れることを可能にする。たとえば、本発明のシステムを用いることによって、レーザー装置の光の目又は試験物体への照射の最中に、照射される目又は試験物体の最初の温度、すなわちレーザー装置から光を照射する前に目又は試験物体が示す温度を考慮に入れることができる。これに代わって、又はこれに加えて、本発明の治療システムは、レーザー装置の光が照射される物体の温度にレーザー装置の光が及ぼす影響を記録することを可能にする。特に、温度記録装置を用いて、レーザー装置の光の照射による物体の温度上昇を記録することができる。

結果として、本発明の治療システムを用いて治療される目に過剰な温度によって引き起こされる損傷を、たとえば最小化する、又は防ぐことができる。したがって目の外科的治療中に存在する合併症のリスクを低減することができる。レーザー装置の繰り返し周波数が高くなれば、レーザー装置の光が照射される物体の温度上昇が大きくなるため、目の外科的治療のためのシステムに温度記録装置を設けることは、高い繰り返し周波数、たとえば１０５０Ｈｚの光を放出することができるレーザー装置をシステムが含む場合に特に理にかなっている。しかし温度記録装置は、たとえば２００Ｈｚから７５０Ｈｚの繰り返し周波数を有する従来のレーザー装置を備える治療システムにおいても、治療される目の熱損傷を防いで治療方法を最適化するために有利に使用されることができる。

本発明の治療システムの温度記録装置は、レーザー装置の光を物体に照射する前に、レーザー装置の光が照射される物体の温度を記録するように適合されてもよい。言い換えると、温度記録装置は、レーザー装置の光が照射される物体の最初の温度を測定するように適合されてもよい。これに加えて、又はこれに代わって、温度記録装置は、レーザー装置の光を物体に照射している最中に、レーザー装置の光が照射される物体の温度を記録するように適合されてもよい。特に、温度記録装置は、レーザー装置の光を物体に照射している最中に、レーザー装置の光が照射される物体の温度の連続的な記録を行うように適合されてもよい。

温度記録装置は、好ましくは非接触的に作動するような、レーザー装置の光が照射される物体の温度を記録するためのセンサーを含んでもよい。代わりに、レーザー装置の光が照射される物体からの紫外線逆反射を記録し、それをもとにしてレーザー装置の光が照射される物体の温度の推定が可能な装置を温度記録装置に設けることも考えられる。しかし、温度記録装置は、サーマルイメージングカメラを備えることが好ましい。

サーマルイメージングカメラはレーザー装置の光の物体への照射を弱めず、困難を伴わず実時間で温度を記録することを可能にするため、サーマルイメージングカメラは、レーザー装置の光を物体に照射している最中のレーザー装置の光が照射される物体の温度を記録するために温度記録装置が使用される際に、特に有利である。レーザー装置の光が照射される物体から放出される赤外線放射は、直接サーマルイメージングカメラに伝達されてもよい。しかし所望の場合、又は必要な場合には、レーザー装置の光が照射される物体から放出される赤外線放射のビーム路中に、少なくとも１つの偏向装置、たとえば偏向ミラーなどを設置することもできる。

本発明の目の外科的治療のためのシステムは、さらに、温度記録装置によって出力された温度信号を受信し、レーザー装置をこの温度信号の関数で制御するように適合された制御装置を有することが好ましい。たとえば、制御装置は、レーザー装置の光が照射される物体の、たとえば２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさの所定の領域上の平均温度の特性を示す温度信号を受信するように適合されてもよい。制御装置は、レーザー装置の光を物体に照射する前に測定した、レーザー装置の光が照射される物体の最初の温度の関数でレーザー装置を制御するように適合されてもよい。たとえば制御装置は、レーザー装置の光が照射される物体の、測定された最初の温度に対してレーザー装置のパルスエネルギーを調整するように適合されてもよい。しかしこれに代わって、又はこれに加えて、制御装置は、レーザー装置の光を物体に照射している最中に、温度記録装置によって出力された温度信号の関数でレーザー装置を制御するように適合されてもよい。

特に、制御装置は、温度記録装置によって記録されたレーザー装置の光を照射する物体の温度が所定の限界値を超えた場合、レーザー装置のパルスエネルギーを減少させるように、又は後に再び切除領域に向けるように適合されることができる。所望すれば、又は必要であれば、制御装置は、温度記録装置によって記録されたレーザー装置の光を照射する物体の温度が所定の限界値を超えた場合にレーザー装置のスイッチを切るように適合されることもできる。本発明の治療システムのそのような構成によって、望ましくない温度上昇によって引き起こされる、治療される目の損傷を低減する、又は完全に防ぐことができる。結果的に患者を、たとえば、治療される目の表面全体にレーザービームを誘導する１つのスキャナー又は両方のスキャナーの不具合によって引き起こされる目の損傷から保護することができる。

目の外科的治療のための方法中では、目の外科的治療に適した波長及び繰り返し周波数を有する光がレーザー装置から目に照射される。レーザー装置から放出される光は、たとえば、１９３ｎｍの波長を有する紫外線でもよい。レーザー装置の繰り返し周波数は２００Ｈｚから７５０Ｈｚとすることができるが、明確により高くてもよく、たとえば約１０５０Ｈｚ又はそれ以上とすることもできる。さらに、目の外科的治療のための方法中で、レーザー装置の光を照射する目の温度が記録される。

レーザー装置の光を照射する目の温度は、温度記録装置を用いて、レーザー装置の光を目に照射する前及び／又は照射している最中に記録することができる。温度の記録を、レーザー装置の光を目に照射する前に行う場合、すなわち目の最初の温度が測定される場合、必要ならば、レーザー装置の光を照射する目の温度を特定の温度に調節するための方法を取ることができる。たとえば、レーザー装置の光を照射する前に目、特に目の角膜を冷却して温度を下げることができる。

レーザー装置の光を照射する目の温度は、サーマルイメージングカメラを用いて非接触的に記録することが好ましい。

目の外科的治療のための方法の好ましい実施態様では、レーザー装置は温度記録装置によって出力された温度信号の関数で制御される。たとえば、レーザー装置の光を照射する目の、測定された最初の温度によってレーザー装置の制御を調節することができる。これに加えて、又はこれに代わって、レーザー装置を、目の外科的治療の最中に、すなわち目にレーザー装置の光を照射している最中に、温度記録装置によって出力された温度信号の関数で制御することができる。

特に、レーザー装置の光を照射する目の、記録された温度が所定の限界値を超えた場合、レーザー装置のパルスエネルギーを減少させる、又は後に再び切除領域に向けることができる。結果的に、過剰な温度によって治療される目に引き起こされる損傷を最小化する、又は完全に防ぐことができる。レーザー装置の光を照射する目の記録された温度が所定の限界値を超えた場合、必要ならば、レーザー装置のスイッチを完全に切ることもできる。

目の外科的治療のためのシステムを較正する方法では、目の外科的治療に適した波長及び繰り返し周波数を有する光がレーザー装置から試験物体に照射される。レーザー装置から放出される光は、たとえば、１９３ｎｍの波長を有する紫外線であってもよい。レーザー装置の繰り返し数は２００Ｈｚから７５０Ｈｚとすることができるが、明確により高くてもよく、たとえば約１０５０Ｈｚ又はそれ以上とすることもできる。さらに、レーザー装置の光を照射する試験物体の温度が記録される。試験物体は、たとえば、レーザー装置から放出された光を高度に吸収する特徴を有するプラスチック材料、特にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるものとすることができる。

レーザー装置の光を照射する試験物体の温度は、レーザー装置の光を試験物体に照射する前及び／又は照射している最中に記録することができる。言い換えると、目の外科的治療のためのシステムを較正する方法中では、試験物体の最初の温度及び／又はレーザー装置の光を照射している最中の試験物体の温度を考慮することができる。

レーザー装置の光を照射する試験物体の温度は、サーマルイメージングカメラを用いて非接触的に記録されることが好ましい。

試験物体の指定された切除深度を、レーザー装置の光を照射する試験物体の最初の温度の関数で調節することができる。

目の外科的治療の最中にレーザー装置をモニターするモニタリングプログラムのためのパラメーターのセットを、温度記録装置によって出力される温度信号の関数として作ることが好ましい。たとえば、モニタリングプログラムのためのパラメーターのセットを、温度記録装置によって出力されて試験物体の最初の温度の特性を表わす温度信号の関数として作ることができる。これに加えて、又はこれに代わって、モニタリングプログラムのためのパラメーターのセットを作る際に、温度記録装置によって出力されてレーザー装置の光を照射している最中の試験物体の温度の特性を表わす温度信号を考慮に入れることができる。

特に、目の外科的治療の最中にレーザー装置をモニターするためのモニタリングプログラムの中で、所望の治療結果を達成するために必要なレーザー装置のパルスエネルギーは温度記録装置によって出力される温度信号の関数で決定される。たとえば、所望の切除深度、すなわちレーザー装置の光によって切除される組織層の所望の厚さを達成するために必要なレーザー装置のパルスエネルギーを、モニタリングプログラム中に保存しておくことができる。このために、治療システムを較正する方法の範囲内で、レーザー装置の出力と得られる切除深度の相関関係を温度の関数として決定することができ、結果的に、これらのデータの修正を、試験物体及び目の治療される部分、たとえば目の角膜の物質特性を考慮に入れた上で行うことができる。

以下で、添付した模式図に基づき、本発明の実施態様の好ましい例についてより詳細に説明する。

本発明の目の外科的治療のためのシステムを示す図である。 目の外科的治療のためのシステムを較正する方法及び目の外科的治療のための方法の工程を示すフローチャートである。

図１に示される目の外科的治療のためのシステム１０は、１９３ｎｍの波長を有する紫外線を放出するアルゴン−フッ素エキシマレーザーを備えたレーザー装置１２を含む。レーザー装置１２は１０５０Ｈｚの繰り返し周波数で作動する。しかし、より低い、たとえば２００Ｈｚから７５０Ｈｚの繰り返し周波数を有するレーザー装置をシステム１０において作動させることもできる。

さらに、システム１０は温度記録装置１４を備える。温度記録装置１４は、供給される赤外線放射に基づいて非接触的に温度測定を行うことが可能なサーマルイメージングカメラ１６を含む。さらに、温度記録装置１４はサーマルイメージングカメラ１６に伝達された赤外線放射を偏向するための偏向装置１８を含む。図１に示される目の外科的治療のためのシステム１０の実施態様では、偏向装置１８は、サーマルイメージングカメラ１６に伝達される赤外線放射のビーム路中に設置され、銀、アルミニウム又は金によって被覆された鏡からなる。

レーザー装置１２はレーザー装置１２の動作、特にレーザー装置１２のパルスエネルギーを制御する制御装置２０を含む。さらに、制御装置２０は２つの偏向軸を有するスキャナー２２を制御する。スキャナー２２はレーザー装置１２から放出される光、すなわちレーザービームＬを、レーザー装置１２の光、すなわちレーザービームＬを照射する物体２６の表面全体に動かす役割を担う。

以下では、図１に示される目の外科的治療のためのシステム１０の較正及び動作について説明する。図２に示すように、システム１０を起動した後、最初にシステム１０の較正が必要かどうかのチェックが行われる。たとえば、システム１０のスイッチが最初に入れられたとき、システム１０によって所定の回数の治療が行われた後、又はシステム１０を作動させて所定の時間が経った後にはシステム１０の較正が必要だとみなされる。さらに、システム１０によって障害メッセージが出力されたときもシステムの較正が必要になることがある。最終的には、システム１０の操作者がシステム１０の較正を行うことを決定できると考えられる。

もし上記の試験工程の中で、システム１０の較正が必要であるとされれば、次に説明する較正工程が実行される。本発明の較正方法の範囲内では、まず、試験物体の最初の温度がサーマルイメージングカメラ１６を用いて記録される。試験物体としては、たとえばプラスチック材料、特にポリメチルメタクリレートからなる試験物体を利用することができる。続いて試験物体にレーザー装置１２からのレーザービームＬが照射される。試験物体にレーザービームＬを照射している最中、試験物体の温度はサーマルイメージングカメラ１６を用いて連続的に記録される。

試験物体の最初の温度の記録は、試験物体へのレーザービームＬの照射中の試験物体の温度の連続的な記録と同様に、たとえば２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさの所定の領域上で行われる。各温度測定において、たとえば５秒の間隔で、たとえば０．５秒間の測定を３回行い、測定された値を平均する。この３回の測定から求めた平均値を、各場合の試験物体の温度の値とする。

さらに、試験物体において得られた切除深度がレーザー装置１２のパルスエネルギーの関数として記録され、これらの値と試験物体の温度の測定値の相関関係が示される。最終的に、試験物体の温度を考慮して、レーザー装置１２のパルスエネルギーと試験物体の切除深度との相関関係に基づいてレーザー装置１２をモニターするモニタリングプログラムのためのパラメーターのセットを作るために較正測定が利用される。言い換えると、所望の切除深度を達成し、同時に治療される目の所望の最高温度を超えないようにレーザー装置１２を、すなわち特にレーザー装置１２のパルスエネルギーを制御することを可能にするパラメーターのセットが作られる。パラメーターを作る際には、較正測定の範囲内で記録された試験物体についてのデータを、試験物体及び目の治療される部分、たとえば目の角膜の物質特性を考慮した上で修正しなければならないと考えられる。システム１０の較正の結果、レーザービームＬを照射する目の温度へのレーザービームＬの影響をすでに考慮に入れ、所望の切除深度を得るために必要なレーザー装置１２のパルスエネルギーを制御することを可能にする、パラメーターのセットが得られる。

図２の右側に示される、目の外科的治療のための方法が実行される際、まず、治療される目の最初の温度、すなわち特に目の角膜の最初の温度が記録される。この温度測定はサーマルイメージングカメラ１６を用いて行われる。所望の場合、又は必要な場合、目の最初の温度は、たとえば目又は目の角膜を冷却することによって下げられ、調節される。

続いて、目にレーザービームＬを照射しながら、レーザービームＬをレーザー装置１２から目に照射している最中の目の温度を、サーマルイメージングカメラ１６を用いて連続的に記録する。レーザー装置１２のパルスエネルギーは、この場合、上記した較正方法の範囲内で作られたパラメーターのセットによって制御される。さらに、目の温度が所定の限界値を超えた場合、レーザー装置１２のパルスエネルギーは制御装置２０によって減少させられるか、又は後に再び切除領域に向けられる。このようにして目の熱損傷が確実に防がれる。

Claims (16)

1. 目の外科的治療に適した波長及び繰り返し周波数を有する光を放出するように適合されたレーザー装置（１２）を有する、目の外科的治療のためのシステム（１０）であって、
   前記レーザー装置（１２）の光が照射される物体（２６）の温度を記録するように適合された温度記録装置（１４）を有することを特徴とするシステム。
2. 前記温度記録装置（１４）は、前記物体（２６）に前記レーザー装置（１２）の光を照射する前に及び／又は照射している最中に、前記レーザー装置（１２）の光が照射される前記物体（２６）の温度を記録するように適合されたものであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記温度記録装置（１４）がサーマルイメージングカメラ（１６）を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシステム。
4. 前記温度記録装置（１４）によって出力された温度信号を受信し、前記レーザー装置（１２）を前記温度信号の関数で制御するように適合された制御装置（２０）を有することを特徴とする請求項１から請求項３に記載のシステム。
5. 前記制御装置（２０）は、前記温度記録装置（１４）によって記録された前記レーザー装置（１２）の光が照射される前記物体（２６）の温度が所定の限界値を超えた場合、レーザー装置（１２）のパルスエネルギーを減少させるように、又は後に再び切除領域に向けるように適合されたものであることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 目の外科的治療の方法であって、
   目の外科的治療に適した波長及び繰り返し数を有する光をレーザー装置（１２）から物体（２６）に照射する工程を含み、前記レーザー装置（１２）の光を照射する前記物体（２６）の温度を記録することを特徴とする方法。
7. 前記レーザー装置（１２）の光が照射される前記物体（２６）の温度を、目に前記レーザー装置（１２）の光を照射する前及び／又は照射している最中に記録することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記レーザー装置（１２）の光が照射される前記物体（２６）の温度を、サーマルイメージングカメラ（１６）を用いて記録することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の方法。
9. 前記レーザー装置（１２）を、温度記録装置（１４）によって出力された温度信号の関数で制御することを特徴とする請求項６から請求項８に記載の方法。
10. 前記レーザー装置（１２）の光が照射される物体（２６）の、前記記録された温度が所定の限界値を超えた場合、前記レーザー装置（１２）のパルスエネルギーを減少させる又は増加させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 目の外科的治療のためのシステムを較正する方法であって、
    目の外科的治療に適した波長及び繰り返し数を有する光をレーザー装置（１２）から試験物体に照射する工程を含み、前記レーザー装置（１２）の光が照射される前記試験物体の温度を記録することを特徴とする方法。
12. 前記レーザー装置（１２）の光が照射される前記試験物体の温度を、前記試験物体に前記レーザー装置（１２）の光を照射する前及び／又は照射している最中に記録することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記レーザー装置（１２）の光が照射される前記試験物体の温度を、サーマルイメージングカメラ（１６）を用いて記録することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
14. 前記試験物体の指定された切除深度を、前記レーザー装置（１２）の光が照射される前記試験物体の最初の温度の関数で調節することを特徴とする請求項１１から請求項１３に記載の方法。
15. 目の外科的治療の最中に前記レーザー装置（１２）をモニターするモニタリングプログラムのためのパラメーターのセットを、温度記録装置（１４）によって出力される温度信号の関数として作ることを特徴とする請求項１１から請求項１４に記載の方法。
16. 前記パラメーターのセットの中で、所望の治療結果を得るために必要とされる前記レーザー装置（１２）のパルスエネルギーを、前記温度記録装置（１４）によって出力される温度信号の関数で決定することを特徴とする請求項１５に記載の方法。

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