JP2874842B2 - 角膜手術装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は角膜の屈折異常を矯正す
る角膜レ−ザ手術装置にかかわる。

【０００２】

【従来の技術】近年、レ−ザビ−ムで角膜の表面を切除
しその曲率を変えることによって眼球の屈折異常を矯正
しようとする手法（Photo-refractive Keratectomy）が
注目されている。しかし、現在行われているのは近視矯
正ばかりで、遠視矯正はほとんど行われていない。その
理由は次の点にある。近視矯正は図１に示すように角膜
中央部を深く、周辺部を浅く凸レンズ状に切除すれば良
いため、通常の円形可変アパ−チャを使用してレ−ザの
アブレ−ション領域を変えることにより比較的容易にで
きる。これに対して、遠視矯正は図２のように中央部を
浅く、周辺部を深くして、凹レンズ状に切除しなければ
ならないので、レ−ザビ−ム中央を円形のアパ−チャで
さえぎり、しかもその大きさを変えるという通常のアパ
−チャでは困難なことを行わなければならないからであ
る。

【０００３】この困難なアパ−チャ制御を行うため、現
在までにいくつかの方法が提案されてきた。特公平４−
３３２２０号（ＧＢ ８６０６８２１）「レ−ザを使用
する表面の整形」（出願人 サミット）には、特殊なマ
スクを使用して中央部より周辺部を深くアブレ−ション
し、凹レンズ状に切除する方法が示されている（図３参
照）。この方法で使用されるマスクはレ−ザ光に対して
予め定められた形状（プロファイル）に適する抵抗を持
ち、中央部で吸収が多く透過を少なくし、周辺部で吸収
が少なく透過が多くなるように形成されている。その抵
抗はマスク材料の厚さあるいは組織を変えることによっ
て作られている。このマスクを通して角膜にレ−ザビ−
ムを照射すると、レ−ザビ−ムの一部が選択的に吸収さ
れ、他の部分が角膜表面へ透過し、その表面を凹レンズ
状にアブレ−ションする。

【０００４】また、特開昭６４−８６９６８号（ＦＲ
８７０８９６３）「眼の角膜手術を行う装置」（出願人
ＩＢＭ）には、ロ−ブ状のアパ−チャを回転させなが
ら、レ−ザを照射する装置が示されている（図４参
照）。この方法で使用されるロ−ブ状のアパ−チャは所
定の形状になっており、このアパ−チャによるレ−ザビ
−ムのロ−ブ像を間欠的に多数重ね合わせて角膜切除を
行い、屈折矯正に必要な切除分をアブレ−ションして角
膜の曲率を変化させるというものである。遠視矯正のア
パ−チャは角膜中央部に対して角膜周辺部に相当する部
分は幅が広くなっているので、周辺部がより多くアブレ
−ションされる。

【０００５】上記の特開昭６４−８６９６８号と類似す
るものとして、特開平２−８４９５５（ＳＵ ４４５７
７７２）「眼の屈折異常を矯正するための装置」（出願
人メゾトラスレボイ・ナウチノ−テフ＝チェコスキ・コ
ムプレクス“ミクロヒルルギア・グラザ”）にもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
遠視矯正方法には以下のような欠点がある。前者の特殊
なマスクを使用する方法では、矯正を行う眼球の角膜曲
率と矯正度数によりマスクの形状が異なってくるため、
術前の角膜曲率、矯正度数に対し、各々違った形状のマ
スクが必要であり、多数のマスクの形状を用意しなけれ
ばならない。また、矯正の角膜切除量はマスク形状に左
右されるため、マスク形状の精度が重要な要素となるの
で、製造が難しくなるという欠点があった。

【０００７】また、後者のロ−ブ像を変位させる方法で
は、上と同様に矯正前の角膜曲率、矯正度数により、ロ
−ブ状のアパ−チャの形状が変わってくるため、アパ−
チャの種類が非常に多数になってしまうという欠点があ
る。本発明の目的は上記欠点に鑑み、多数のマスクやア
パ−チャを用意しなくても、簡単な構成で遠視矯正が可
能な屈折矯正用の角膜手術装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の装置は、次のような特徴を持つ。 （１） レ−ザ光源から出射したアブレ−ション用の紫
外のレ−ザビ−ムを角膜に導光する導光光学系と、この
レ−ザビ−ムの導光光学系に配置され、レ−ザビ−ムの
照射領域を制限するアパ−チャと、前記導光光学系の光
軸に対してレ−ザビ−ムを偏位させるビ−ム偏位手段
と、該ビ−ム偏位手段による各偏位位置でレ−ザビ−ム
を前記導光光学系の光軸回りに回転させて環状にアブレ
−ションするビ−ム回転手段と、アブレ−ション後の角
膜形状を定めるに必要な情報を入力する入力手段と、該
入力手段の入力情報に基づいて前記ビ−ム偏位手段の各
偏位位置でのレ−ザビ−ムによるアブレ−ション量を定
めるアブレ−ション量決定手段と、レ−ザビ−ムの各偏
位位置において該アブレ−ション量決定手段の定めるア
ブレ−ション量に基づいてレ−ザ光源及びビ−ム回転手
段の動作を制御する制御手段とを具備し、前記レ−ザビ
−ムにより手術眼の角膜をアブレ−ションして屈折異常
を矯正することを特徴とする。

【０００９】（２） （１）のアブレ−ション量決定手
段はレ−ザビ−ムの偏位量が大きくなるにしたがってア
ブレ−ション量を大きくする遠視矯正用のアブレ−ショ
ン量を定めることを特徴とする。

【００１０】（３） （１）のレ−ザ光源は、２００ｎ
ｍ以下の波長を持つエキシマレ−ザであることを特徴と
する。

【００１１】（４） （３）のレ−ザ光源から出射され
るレ−ザビ−ムはパルスレ−ザであって、この角膜手術
装置にはさらに前記ビ−ム回転手段により回転されるレ
−ザビ−ムの回転速度がパルス周波数に対応させて制御
される回転制御手段を持つことを特徴とする。

【００１２】（５） （１）の制御手段はレ−ザの照射
時間を制御することを特徴とする。

【００１３】（６） （１）の制御手段はレ−ザのパル
ス数を制御することを特徴とする。

【００１４】（７） （１）の角膜手術装置はさらに前
記ビ−ム偏位手段による各偏位位置におけるレ−ザビ−
ムのアブレ−ション量の比率を一定に維持しつつ、総ア
ブレ−ション量を変化させることにより遠視矯正度数を
変化させる手段を持つことを特徴とする。

【００１５】（８） （１）のアパ−チャはレ−ザビ−
ムの照射領域を可変できる手段を含むことを特徴とす
る。

【００１６】

【実施例１】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図５は本発明の装置の光学系及び制御系の概
略配置を示す図である。１はレ−ザ光源であり、実施例
では１９３ｎｍの波長を持つエキシマレ−ザを使用して
いる。好ましくは２００ｎｍ以下の波長のレ−ザ光が使
用される。レ−ザ光源１から出射されるエキシマレ−ザ
ビ−ムはパルス波であり、その代表的な形状は、図６に
示すように、ビ−ムの水平方向（ｘ軸方向）の強度分布
がほぼ均一な分布Ｆ（Ｗ）で、垂直方向（ｙ軸方向）の
強度分布がガウシアン分布Ｆ（Ｈ）となっている。

【００１７】２、３は平面ミラ−であり、レ−ザ光源１
から出射されたレ−ザビ−ムは、平面ミラ−２により上
方へ９０°偏向され、さらに平面ミラ−３で水平方向に
偏向される。４は平面ミラ−３を矢印方向に移動するミ
ラ−駆動装置であり、ミラ−駆動装置４はパルスモ−
タ、ギヤ及びカム等から構成される。平面ミラ−３は矢
印方向に移動することにより、レ−ザ光源１から出射さ
れたレ−ザビ−ムをガウシアン分布方向に平行移動さ
せ、ビ−ムの光軸をイメ−ジロ−テ−タ５の回転軸Ｌか
ら偏位させる。イメ−ジロ−テ−タ５はイメ−ジロ−テ
−タ駆動装置６により回転駆動され、偏位したレ−ザビ
−ムを回転させる。

【００１８】７は角膜１２のアブレ−ション領域を限定
する円形アパ−チャであり、アパ−チャ７はアパ−チャ
駆動装置８によりその開口径が変えられる。９は投影レ
ンズであり、アパ−チャ７を角膜１３の上に投影する。
投影倍率は約１／４である。１０は投影レンズ駆動装置
であり、投影レンズ９は投影レンズ駆動装置１０により
光軸方向に移動して、アパ−チャ７の投影像の大きさを
変える。平面ミラ−３により反射したレ−ザビ−ムは、
イメ−ジロ−テ−タ５を経て、アパ−チャ７及び投影レ
ンズ９を通り、平面ミラ−１１により９０°曲げられて
角膜１３に導光される。

【００１９】１２は双眼の手術顕微鏡の観察光学系であ
り、左右の観察光学系は平面ミラ−１１を挟むように位
置する。双眼の観察光学系は市販の種々のものが利用可
能であり、その構成自体は本発明と関係がないので、こ
れを省略する。１３は手術眼の角膜であり、手術に際
し、角膜１３は装置に対して所定の位置関係にくるよう
に予め位置決めされる（位置決め手段については、本発
明と関係が薄いので特に図示せず）。２０は装置全体を
制御する制御装置であり、２１は手術眼の屈折デ−タ等
を入力するデ−タ入力装置である。

【００２０】次に、装置の遠視矯正のための動作を説明
する。なお、以下の説明では、パルス当たりのアブレ−
ション量が角膜と既知の比であるポリメチルメタクリレ
−ト（以下ＰＭＭＡと略称する）の板材を角膜の代わり
に利用して説明する。

【００２１】まず、円環状のアブレ−ションについて説
明する。いま、ミラ−駆動装置４により平面ミラ−３を
移動させてレ−ザビ−ムの中心をイメ−ジロ−テ−タ５
の回転軸Ｌからずらした位置に置く。イメ−ジロ−テ−
タ５を回転させて、レ−ザの照射位置をずらしてアブレ
−ションを重ね合わせる。重ね合わされたアブレ−ショ
ン形状は、イメ−ジロ−テ−タ５の回転周波数と、レ−
ザ光源１から発射されるレ−ザパルスの繰り返し周波数
の組み合わせを変えることにより、多角形から円形に近
い形まで様々に変化させることができる（なお、ＣＷレ
−ザを使用する時はこのような考慮は不要となる）。両
者の組み合わせを選択することにより、アブレ−ション
形状をリング状にすることができる（図７参照）。図８
は、イメ−ジロ−テ−タ５の回転周波数を１０Ｈｚに固
定し、レ−ザパルスの繰り返し周波数を２Ｈｚ〜３１Ｈ
ｚで変化させて重ね合わせた場合の、各周波数における
アブレ−ション形状を上から見た図である。上記の組み
合わせの中から、以下の説明ではイメ−ジロ−テ−タ５
の回転周波数を１０Ｈｚ、レ−ザパルスの周波数を２３
Ｈｚを選択してこの組み合わせを利用するが、それは制
御が容易であるからであって、原理的には固定すること
は必要でないことは明らかである。

【００２２】平面ミラ−３の回転軸Ｌに対するずれ量と
アブレ−ションの深さ方向の関係を説明する。ビ−ム中
心の回転軸Ｌに対するずれ量は図９に示すように、１．
４ｍｍ〜１２．６ｍｍの間を１．４ｍｍステップで変化
するように９段階（ａ〜ｉ）に設定し、各シフト位置で
ＰＭＭＡ板にレ−ザをそれぞれ３０sec 間照射した結果
は図１０〜１３に示されている［なお、この例ではパル
ス当りの切除深さに対して照射パルス数が相対的に大き
いことを考慮して、単純に照射時間（照射時間により定
まるパルス数）により制御したが、全周をほぼ均一に照
射するのに必要な単位当りの照射時間（またはパルス
数）を１走査として、その走査数により制御してもよ
い］。レ−ザ照射時間が同じ場合には、回転軸Ｌに対す
るレ−ザビ−ム中心のずれ量が小さいと、アブレ−ショ
ンは中央部が深くなり、レ−ザビ−ム中心のずれ量が大
きくなるに従いアブレ−ション領域は中央部を残して外
側に向かい、その深さはアパ−チャ７によるビ−ムのけ
られが多くなるので、順次浅くなっている。

【００２３】上記のようにして形成される円環状のアブ
レ−ションを組み合わせ、レ−ザビ−ム中心のずれ量に
対するレ−ザ照射時間（ショット数）を変えることによ
り、ＰＭＭＡ板を凸レンズ状にアブレ−ションする。図
１４は、その組み合わせの一つを示したものである。こ
の組み合わせは図１０〜１３の断面形状の深さ分布に基
づいてあるパワ−の屈折力を得るために概算したもので
ある。この各位置におけるレ−ザ照射時間の時間（ショ
ット数）比の組み合わせを変えずに、照射時間の総時間
（総ショット数）を変えることにより異なるレンズパワ
−を得ることができる。レンズパワ−はレンズメ−タで
測定した。

【００２４】アブレ−ション条件群（１）は、投影レン
ズ９がアパ−チャを角膜上に結像する位置にある場合で
ある。アブレ−ション条件Ａ〜Ｄは、レ−ザの高圧電圧
を２７ＫＶに固定してレ−ザ照射時間を変化させた（図
１５参照）。アブレ−ション条件群（２）は、投影レン
ズ９を移動してアパチャ像の径をφ９に拡大したときの
結果である。レ−ザエネルギはレ−ザ出射端で１３０ｍ
Ｊになるように制御装置２０により制御されている。ア
ブレ−ション条件Ｅ〜Ｈのレ−ザ照射時間の設定は図１
５に示している。なお、アブレ−ション条件Ｆ〜Ｈでは
アパ−チャ７の径を小さくしてアブレ−ション径をφ
６．５としているので、シフトｉ位置でのレ−ザ照射は
省略している。

【００２５】以上のような条件設定でアブレ−ションし
たＰＭＭＡの各度数をレンズメ−タで測定した結果は図
１６に示され、図１７はこの結果をグラフにしたもので
ある。

【００２６】図１４より、レ−ザ照射時間以外の条件を
同一にしたアブレ−ション条件群（１）のＡ〜Ｄ及びア
ブレ−ション条件群（２）のＦ，Ｇ，Ｈにはそれぞれ相
関関係があることが判り、アブレ−ションするＰＭＭＡ
板の度数はレ−ザ照射時間（パルス数）の長さによりコ
ントロ−ルできる。

【００２７】このような度数のコントロ−ルは、パルス
当たりのアブレ−ション量がＰＭＭＡと既知の比にある
角膜の場合にも同様にいえる。したがって、一定の照射
条件におけるレ−ザ照射時間（パルス数）対する度数変
化のテ−ブル等を装置に記憶させ、これに基づいて装置
を制御することにより、所期する曲率の角膜を形成し遠
視眼を矯正することができる。

【００２８】なお、各シフト位置におけるレ−ザ照射時
間の組み合わせは、図１１に示したものに限られるもの
ではなく、この組み合わせを変えることができる。ま
た、レ−ザをショットし続けながらレ−ザビ−ムのずれ
量を制御し、中央付近では大きく動かし、周辺にいくに
したがって小さくしていっても同様に凸レンズ状にアブ
レ−ションできる。

【００２９】実際の屈折矯正手術は、図示しないアライ
メント機構により、術眼を装置に対して所定の位置に置
く。装置は、デ−タ入力装置２１に入力された術前の角
膜形状及び術後の角膜形状（矯正度数）等の入力情報に
基づき、レ−ザ照射時間（パルス数）対する度数変化の
テ−ブルにしたがって、ミラ−駆動装置４による平面ミ
ラ−３の移動及びレ−ザ照射時間の制御を行う。これに
より、術眼は所期する形状にアブレ−ションされ、遠視
矯正を含む屈折矯正が行なわれる。

【００３０】

【実施例２】以上、遠視矯正について説明したが、これ
は近視矯正についても応用できる。図１０を見てもわか
るように中央付近でビームを回転させると中央が深く、
周辺が浅くアブレ−ションされる。そこで、ビ−ムを中
央付近（図１０〜１２のシフト位置ｃぐらいまで）でそ
の位置と照射時間を制御し、凹球面になるようにアブレ
−ションすると、角膜は図１のようになり、近視矯正が
行われる。なお、矯正パワ−はレ−ザ照射時間（総ショ
ット数）を変えることにより遠視同様に制御できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で角膜を任
意の形状にアブレ−ションでき、遠視の矯正を行うこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】近視矯正のための被検眼角膜の切除部分を示す
図である。

【図２】遠視矯正のための被検眼角膜の切除部分を示す
図である。

【図３】遠視矯正のためのアパ−チャ制御を行った切除
方法の一例を示す図である。

【図４】遠視矯正のためのアパ−チャ制御を行った切除
方法の別例を示す図である。

【図５】実施例の装置の光学系及び制御系の概略配置を
示す図である。

【図６】エキシマレ−ザの出射ビ−ムの代表的な断面形
状を示す図である。

【図７】アブレ−ション形状をリング状にすることを示
す説明図である。

【図８】レ−ザパルスの繰り返し周波数を２Ｈｚ〜３１
Ｈｚで変化させて重ね合わせた場合の、各周波数におけ
るアブレ−ション形状を上から見た図である。

【図９】回転軸Ｌに対する平面ミラ−３のずれ量を示す
図である。

【図１０】図９に示した各位置でＰＭＭＡ板にレ−ザを
３０sec 間照射したアブレ−ション結果を示す図であ
る。

【図１１】図９に示した各位置でＰＭＭＡ板にレ−ザを
３０sec 間照射したアブレ−ション結果を示す図であ
る。

【図１２】図９に示した各位置でＰＭＭＡ板にレ−ザを
３０sec 間照射したアブレ−ション結果を示す図であ
る。

【図１３】図９に示した各位置でＰＭＭＡ板にレ−ザを
３０sec 間照射したアブレ−ション結果を示す図であ
る。

【図１４】ＰＭＭＡ板を凸レンズ状にアブレ−ションす
るための、各ずれ量に対するレ−ザ照射時間の組み合わ
せの一つを示す図である。

【図１５】アブレ−ション条件設定を示す図である。

【図１６】図１５の各アブレ−ション条件での度数をレ
ンズメ−タで測定した結果を示す図である。

【図１７】図１６の結果をグラフにした図である。

【符号の説明】

１ レ−ザ光源 ３ 平面ミラ− ４ ミラ−駆動装置 ５ イメ−ジロ−テ−タ ６ イメ−ジロ−テ−タ駆動装置 ７ アパ−チャ ２０ 制御装置

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レ−ザ光源から出射したアブレ−ション
   用の紫外のレ−ザビ−ムを角膜に導光する導光光学系
   と、このレ−ザビ−ムの導光光学系に配置され、レ−ザ
   ビ−ムの照射領域を制限するアパ−チャと、前記導光光
   学系の光軸に対してレ−ザビ−ムを偏位させるビ−ム偏
   位手段と、該ビ−ム偏位手段による各偏位位置でレ−ザ
   ビ−ムを前記導光光学系の光軸回りに回転させて環状に
   アブレ−ションするビ−ム回転手段と、アブレ−ション
   後の角膜形状を定めるに必要な情報を入力する入力手段
   と、該入力手段の入力情報に基づいて前記ビ−ム偏位手
   段の各偏位位置でのレ−ザビ−ムによるアブレ−ション
   量を定めるアブレ−ション量決定手段と、レ−ザビ−ム
   の各偏位位置において該アブレ−ション量決定手段の定
   めるアブレ−ション量に基づいてレ−ザ光源及びビ−ム
   回転手段の動作を制御する制御手段とを具備し、前記レ
   −ザビ−ムにより手術眼の角膜をアブレ−ションして屈
   折異常を矯正することを特徴とする角膜手術装置。
2. 【請求項２】 請求項１のアブレ−ション量決定手段は
   レ−ザビ−ムの偏位量が大きくなるにしたがってアブレ
   −ション量を大きくする遠視矯正用のアブレ−ション量
   を定めることを特徴とする角膜手術装置。
3. 【請求項３】 請求項１のレ−ザ光源は、２００ｎｍ以
   下の波長を持つエキシマレ−ザであることを特徴とする
   角膜手術装置。
4. 【請求項４】 請求項３のレ−ザ光源から出射されるレ
   −ザビ−ムはパルスレ−ザであって、この角膜手術装置
   にはさらに前記ビ−ム回転手段により回転されるレ−ザ
   ビ−ムの回転速度がパルス周波数に対応させて制御され
   る回転制御手段を持つことを特徴とする角膜手術装置。
5. 【請求項５】 請求項１の制御手段はレ−ザの照射時間
   を制御することを特徴とする角膜手術装置。
6. 【請求項６】 請求項１の制御手段はレ−ザのパルス数
   を制御することを特徴とする角膜手術装置。
7. 【請求項７】 請求項１の角膜手術装置はさらに前記ビ
   −ム偏位手段による各偏位位置におけるレ−ザビ−ムの
   アブレ−ション量の比率を一定に維持しつつ、総アブレ
   −ション量を変化させることにより遠視矯正度数を変化
   させる手段を持つことを特徴とする角膜手術装置。
8. 【請求項８】 請求項１のアパ−チャはレ−ザビ−ムの
   照射領域を可変できる手段を含むことを特徴とする角膜
   手術装置。