JP2983561B2 - レーザ光線を用いる生体組織の医療手術装置 - Google Patents

レーザ光線を用いる生体組織の医療手術装置

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Description

【発明の詳細な説明】 短かいレーザパルスを用いる公知の光分解 （Photozen）効果を利用して生体組織を切除すること
は、既に何度か提案されている。相応する論文は下記文
献に見出される： 1.“ヘルス・フイジクス（Health Physics）",第40巻,1
981年第677頁〜第683頁，タボダ（Taboda）等:"KrFエキ
シマレーザパルスに対する角膜上皮の応答"; 2.“アメリカン・ジヤーナル・オブ・オフタルモロジイ
（American Journal of Ophthalmology）96",1983年，
第710頁〜第715頁，トロケル（Trokel）等：“角膜のエ
キシマ手術"; 3.“オフタルモロジイ（Ophthalmology）",1985年，第7
41頁〜第748頁，プリアフイト（Puliafito）等：“角膜
および水晶体のエキシマレーザ剥離” 4.“アルキーフ・オフタルモロジイ（Arch.Ophthalmolo
gy103）",1985年，第1714頁，クリユガー（Krueger）お
よびトロケル（Trokel）：“紫外レーザ光による角膜剥
離の処置"; 5.“オフタルモロジイ（Ophthalmology）12",1985年，
第749頁〜第758頁，マーシヤル（Marshall）等:"193nm
のエキシマレーザにより誘発される角膜切開の超微構造
的研究"; 6.“アメリカン・ジヤーナル・オブ・オフタルモロジイ
（American Journal of Ophthalmology）",第103巻，第
713頁／第714頁，バーリン（Berlin）等：“縁内障濾光
手術におけるエキシマレーザの光剥離"; 7.“アメリカン・ジヤーナル・オブ・オフタルモロジイ
（American Journal of Ophthalmology）",第99巻，第4
83頁，第484頁，ペリン（Pellin）等:"エンドエキシマ
レーザ眼内剥離的光分解"; 8.“アルキーフ・オフタルモロジイ（Arch.Ophthalmolo
gy）",第104巻,1986年，第1825頁〜第1829頁、ナネビツ
（Nanevicz）：水晶体のエキシマレーザ剥離”。
さらに、眼におけるパルスレーザによる組織切除は、
米国特許第4686979号および同第4744360号の対象であ
る。
上記論文および特許には、なかんすく波長193nmおよ
び308nmのエキシマレーザを使用して角膜組織、水晶体
核、眼房隅角における強膜組織、硝子体組織または眼底
組織を、光剥離法によつて切開傷口の最小の熱壊死にお
いて、切除できることが記載されている。この波長領域
のエキシマレーザを用いると、エキシマレーザの短かい
波長に基づくだけでなく、論文に記載されたような域値
法（Schwellenprozess）でありかつ利用したレーザの波
長に依存して特定のエネルギ密度の上方ではじめて行な
われる、原則的に異なる作用方法の光分解に基づき、１
μｍと10μｍの間の波長領域のNd YAGまたはCO2レーザ
を用いるよりも、微細な切開が可能である。
レーザ光線を用いる生体組織の医療手術の場合には常
に、レーザ光線の波長を該波長が組織の吸収特性と重文
に一致するように選択するという困難が生じる。この一
致が与えられていない場合には、組織切除に必要なレー
ザ光線のエネルギ密度を高く選択しなければならず、こ
れから切開傷口に沿つて比較的大きい熱壊死帯が生じ
る。
この困難のため、異なる生体組織における外科手術の
ために、種々のレーザを使用するかないしは異なる波長
を用いて作業する傾向があり、このことは比較的大きい
費用を伴なう。
本発明の課題は、波長が処置すべき組織に最適に適合
した光線を必要とせず、それにも拘らず良好な能率を有
しかつ切開傷口に沿つて比較的小さい壊死帯を生じる、
レーザ光線を用いる生体組織の医療手術装置を提供する
ことである。
この課題は請求の範囲の請求項１の特徴部に記載され
た特徴により、レーザ光による照射の前またはその間に
働く、レーザの波長領域内の光を吸収する物質を組織に
供給する装置が設けられていることによつて解決され
る。
本発明は、除去すべき生体物質を、レーザの波長領域
内の光を吸収する物質で着色して、組織自体の吸収特性
とは十分独立に、第一に切除の過程に対する有効域値が
明らかに低下し、第二に、同様に驚異的に、適用された
レーザパルスあたりの剥離体積が明らかに増加するよう
にすることが可能であるという驚異的認識を利用する。
同時に、切開傷口における熱壊死帯が劇的に減少する。
これは、レーザ処置の前ないしはその間に吸収性物質を
添加した場合、よい有効な切除過程に基づき組織におけ
る温度上昇が僅かであるという結果である。
本発明による装置は、従来公知でありかつ関係論文に
推奨されているよりも明らかに小さい出力密度で作業す
ることができる。
本発明による装置は、眼の微細手術のためにとくに有
利に適用される。この場合、その波長が紫外スペクトル
域、たとえば308nmまたは193nmにあるレーザ光線が使用
される。この場合、組織切除は、光剥離法に従つて行な
われる。この場合に生じる光分解は、域値法であり、使
用したレーザ光線の波長に依存して、特定のエネルギ密
度、いわゆる有効域値の上方ではじめて行なわれる。レ
ーザ光線の波長領域内の光を吸収する物質の添加によつ
て、第一に有効域値を明らかに下げることができ、第二
に添加した物質が眼内での迷行性散乱光および螢光光線
を、白内障形成ないしは網膜損傷の危険が最小である程
度に減少する。
308nmの波長において作業する場合には眼の前部で作
業する場合には白内障誘発の危険があるか、ないしは硝
子体中で作業するかないしは水晶体を除去する場合に
は、網膜損傷の危険がある。それというのも水晶体を除
き眼媒質は308nmの波長に対して高度に透過性であるか
らである。308nmにおいて吸収する物質の添加は、処置
の際に眼内に生じる、レーザ波長の迷行性散乱光線を減
少する、つまりレーザ光は水晶体ないしは網膜から遠ざ
けられるので、損傷の危険は十分に減少している。
193nmの波長で作業する場合には、現時点では光線を
手術個所に伝達するための光フアイバーが存在しないと
いう欠点を甘受しなければならない。このため、眼の内
部での手術は容易には可能でない。しかし、193nmの波
長の使用は、308nmの波長に比して、本来切除すべき区
域のまわりの熱壊死域を1/20〜1/50に小さく保つことが
できるという利点を伴なう。
従来、この利点にも拘らず、眼における微細手術のた
めに193nmの波長は使用されなかつた。それというのも
散乱光によるかないしは処置中に反応しなかつたレーザ
の有効光によつて健康な組織区域が突然変異的に変質す
る危険があるからである。最近の研究で、角膜を193nm
の光線で照射すると、光切除とともに、光剥離法に基づ
き角膜の短波長の螢光発光ならびに放射線放射を惹起す
ることが判明した。レーザ光線エネルギ密度が有効域値
よりも高くなると、この螢光光線の短波長部分がスペク
トル中でより重要になる。殊に、その波長が290〜320nm
の範囲内に存在する放射線が出現する。角膜は300nm以
上では透過性であるので、これらの波長は角膜を透過
し、水晶体により吸収される。この波長領域内の放射線
は、明白に白内障形成能を有し、従つて水晶体にとつて
は殊に危険である。
本発明による装置を用いて手術個所に紫外線吸収性物
質が供給されると、眼内組織は、上述したように角膜を
193nmのレーザ光線を用いて光剥離する際に生じる有害
な波長の二次光線から遮蔽される。
本発明による装置は、放射線源として193nmで放射す
るレーザを、角膜の光剥離を惹起するために使用するこ
とがはじめて可能となり、その際生じる二次光線により
眼内組織が危険にさらされるのを甘受しなければならな
いこともない。
308nmのレーザ光線と関連して使用される紫外線吸収
性物質は、193nmのレーザ光線を使用する場合に必要な
遮蔽にも適当であることが判明した。
眼の微細手術には、193nmまたは308nmで放射するエキ
シマレーザを紫外領域において吸収する、たとえばスル
フイソミジンナトリウムのようなスルホンアミドまたは
スルフアセトアミドを紫外線吸収性成分として含有する
薬剤と共に使用するのがとくに有利であることが立証さ
れた。他の適当な紫外線吸収性物質群は次のものであ
る： スルホンアミド、テトラサイクリン、たとえば塩酸オ
キシプロカイン（oxybuprocain−HCl）、塩酸テトラカ
インのような局所麻酔薬、たとえば塩酸ビフノロール
（Befunolol−HCl）のようなβ作動神経遮断剤、たとえ
ばビタミンＢまたはビタミンＣのようなビタミン。
さらに、インドメタシン、アセタゾールアミド、パラ
・アミノ安息香酸、塩酸ピリドキシン、ピリメタミン、
葉酸のような物質ならびに“エバンス・ブルー（Evans
blue）”なる名称で公知の物質が上記目的に適当であ
る。これらすべての物質は、紫外線吸収を配慮する芳香
族環系を含有する。
使用される、レーザ光線の波長領域内の光を吸収する
物質は、照射された有機組織中への浸透を保証する担持
液に含有されていなければならなかつた。しかし良好な
浸透力は同時に、適用された吸収性物質が再び比較的迅
速に、外科手術の行なわれる範囲から拡散することを配
慮するので、間歇的に働くレーザを使用し、吸収性物質
をレーザパルス間の時間内に再三再四新たに供給するの
が有利である。これはたとえば、吸収性物質を計量装置
を介して、多数の手術の際にいずれにせよ必要な洗浄液
に添加することによつて行なうことができる。
このため、本発明による装置には有利に、計量ユニツ
トにより物質の添加を制御する電子装置が設けられてい
る。
さらに、レーザ処理の間、処理される個所の螢光ない
しは透過能を測定し、測定された値が、組織のできるだ
け少ない損傷に関して選択された所定の限界値を上廻る
かないしは下廻ると直ちに、レーザを遮断するのが有利
である。
次に本発明を、眼の微細手術に関する種々の実施例に
つき詳述する。添付図面の第１図〜第18図は個々に次の
ものを示す： 第１図は、本発明による装置の全体構造を示す概略原
理図であり； 第2a図、第2b図および第2c図は、使用したガラスフア
イバの端面の種々の実施例の拡大図であり； 第3a図は、硝子体切除に適当なハンドピースの、その
中に保持された光フアイバ３の軸に沿つた断面図であ
り； 第3b図および第3c図は、第3a図に示したハンドピース
の先端15の半径方向の断面図であり； 第４図は、水晶体剥離に適当なハンドピースの、その
中に案内された光フアイバの軸に沿つた断面図であり； 第５図は、眼前房穿刺に適当なハンドピースの、その
中に案内された光フアイバの軸に沿つた断面図であり； 第6a図は、第４図からのハンドピースを用いる水晶体
剥離の間、網膜の紫外線曝露を確かめるための実験装置
を示す概略原理図であり； 第6b図は、第３図からのハンドピースを用いる硝子体
剥離過程（硝子体手術）を示す概略原理図であり； 第6c図は、第５図からのハンドピースを用いる眼前房
剥離過程（眼前房隅角中のフイステル形成性縁内障手
術）を示す概略原理図であり； 第７図は角膜手術用の偏心マイクロマニピユレータと
結合せる本発明による装置を示す概略原理図であり； 第８図および第９図は、種々の吸収性物質の添加の有
無における角膜の剥離度が示されている線図であり； 第10図は、種々の紫外線吸収性物質の添加なしないし
は添加の際の角膜内の温度上昇を、使用したレーザの反
覆頻度と関連して示す線図であり； 第11図は、角膜を透過した308nmの放射線の、種々の
紫外線吸収性物質の滴の数への依存関係が示されている
線図であり； 第12図は、未処理ないしは種々の紫外線吸収性物質８
滴で処理した厚さ10μｍの角膜の透過スペクトル線図で
あり； 第13図は、紫外線吸収性物質で前処理した角膜の壊死
帯幅と適用した滴の数との関係が示されている線図であ
り； 第14図は、種々の紫外線吸収性物質を添加した際の、
角膜の切断深さの使用したレーザの繰返数への依存関係
が示されている線図であり； 第15図は、紫外線吸収性物質で前処理した角膜の壊死
帯の幅の、滴の適用とレーザ処理開始との間の時間への
依存関係が示されている線図であり； 第16図は、角膜の透過スペクトル線図であり； 第17a図は、角膜を193nmのレーザ光線で有効域値以下
で照射した際に生じ、眼の内部へ透過した螢光光線のス
ペクトル線図であり； 第17b図は、角膜を193nmのレーザ光線で有効域値以上
で照射した場合に生じ、眼の内部へ透過した螢光光線の
スペクトル線図であり； 第18図は、紫外線吸収剤で前処理した角膜を193nmの
光線で有効域値以上で照射した場合に生じ、眼の内部へ
透過した螢光光線のスペクトル線図である。
第１図による概略原理図に示した、レーザ光線を用い
る眼の手術装置はレーザ発振器として308nmの波長で放
射しかつ40ns〜100nsのパルス幅を供給する塩化キセノ
ン・エキシマレーザ発振器１を含有する。このレーザ発
振器１の光線は、半透過性ミラー２を経て案内され、石
英からなる光フアイバ３の端部に集束される。この光フ
アイバ３は、ハンドピース４に収容されており、その先
端５中に、眼に面したフアイバ３の端面が開口してい
る。
あとでなお記載するように、眼における異なる手術課
題を実施ことができるようにするため、種々のハンドピ
ース4/5が交換可能に設けられている。
半透過性ミラー２により反射される部分光路中には光
度計７が配置されている。この光度計７は眼から後方散
乱された光線、たとえばレーザ波長の散乱光線または螢
光光線を測定する。光度計７はレーザ発振器１と接続し
ていて、後方散乱された光線が所定の限界値を上廻るか
または下廻るときに、レーザ発振器１を遮断することが
できる。
ハンドピース４は吸込導管8aないしは洗浄導管8bの系
を介して、レーザ基本装置中の制御された吸込／洗浄装
置８と接続されている。さらに、吸込／洗浄装置８には
配量装置９が接続されていて、これにより貯蔵容器10内
に存在する紫外線吸収性物質の目的量を洗浄液に間歇的
に添加することができる。さらに、配量装置は、吸込／
洗浄装置８と同様に、制御導線ａないしｂを介してレー
ザ発振器１と、該レーザ発振器が吸収性質の添加の間遮
断され、所定の中断時間後に再び接続されるように接続
されている。別の実施形では、レーザ発振器、吸込／洗
浄装置８ならびに配量装置９をコンピユータないしはマ
イクロプロセツサにより制御することも可能である。
上述した装置ないしはそれを用いて実施される、適
用、縁内障手術、硝子体切除、水晶体核除去および屈折
的角膜手術を下記に記載する： 例 １ 眼房隅角におけるフイステル形成性縁内障手術 この手術方法を用いると、眼前房と眼内の結膜下空所
との間に通路が形成される。このため、スクレロトミー
（強膜切開術）なる表現も慣用されている。これに対す
る同義語は、この手術にエキシマレーザを使用する場合
には“ゴニオアプレーシヨン（眼前房切除術）”なる名
称も使用される。
この手術に使用されるハンドピース44は第５図に示さ
れている。このものは、その前端部が厚さ約1mmの金属
管45に移行する握り41からなる。この金属管45内には、
石英フアイバ３が取付けられ、洗浄路46が設けられてい
る。洗浄路46は、握り中の接続部47中へ開口し、他端で
は端面が金属管45から出る。
フアイバ３の端面305は集束作用を有し、このため第2
c図に示したように、凸面に丸くされている。これによ
つて、最高のエネルギ密度がフアイバ先端の前方約1mm
のところに局限されていることが保証されており、これ
が無接触切断を可能にする。これとは異なり、従来この
目的のために使用された平面の端面105を有するフアイ
バの場合（第2a図）、最高のエネルギ密度は直接フアイ
バの表面に集中されているので、実際に無接触切断は可
能でなく、フアイバ先端が早期に破壊する危険がある。
実際に、第2b図に示したようにフアイバ205の前にフー
ドを備えた凸レンズ206を取付けることにより、この問
題をさけることは既に提案されている。しかし、これに
よりフアイバ先端の直径が拡大し、多くの場合妨げとな
り、ハンドピースに嵌込むのが困難となる。
隔離されたブタおよびヒツジの乳仔での実験におい
て、石英フアイバを介して眼前房中へ入射された308nm
のエキシマレーザ光線により、肉柱（Trabekel）の範囲
内で、眼前房と結膜下の空所との間にフイステルを形成
することができ、この場合結膜を傷つけることもなかつ
た。眼内手術の間眼前房を保護するため、予備実験を眼
前房注入により実施し、この注入の際に縁（角膜と結膜
との連接部）への接近が行なわれた。この場合、眼前房
切開の際眼前房内を支配する圧力は、輸注びんの高さに
よつて変えた。第５図によるハンドピースを用いる前眼
房切開の実施は、第6c図による概略原理図に示されてい
る。針状刃を用いて縁で眼を切開した後、ハンドピース
44の先端45を眼前房中へ導入し、相対する眼の眼房隅角
中へ押込む。同時に微小圧をハンドピースに加える間、
レーザ発振器が接続され、レーザ光線はレンズ1aにより
石英フアイバ３の後端に集束される。レーザ光線の作用
によつて眼房隅角中に気泡が生じる。適当な操作の際、
強角膜の連接部の範囲における穿孔の瞬間に洗浄可能で
ある。ハンドピースを引戻した後、自動的に浸出パッド
が形成し、次いで眼前房穿刺の際に生じた気泡は眼前房
中へ上昇する。
眼前房の萎縮するのは、洗浄導管8bを介して吸込／洗
浄装置８に接続されているハンドピース44内の洗浄路に
よって阻止される。
上述した強膜切開は、エキシマレーザだけでなく、比
較実験のため488nmおよび514nmのアルゴンレーザならび
に1064nmの長いNd−YAGレーザを用いて実施した。手術
した眼の組織学的実験で、Nd−YAGレーザ（適用された
出力20〜40ワツト、パルス持続時間0.1秒）ならびにア
ルゴンレーザ（適用された出力0.3〜３ワツト、パルス
持続時間0.02〜１秒）に関しては、300μｍと700μｍの
間の壊死幅が生じることが判明した。これとは異なり、
波長308nmのエキシマレーザを用いてつくられたフイス
テル孔（パルスエネルギ2mJ〜10mJ、反覆数20Hz）は、
幅40〜60μｍの壊死帯を示す。
この壊死帯の幅は、洗浄液に紫外線吸収性薬剤をレー
ザを接続する前に添加した場合、1/5に減少することが
できる。同時に、必要なレーザパルスの数およびそれと
共に適用された全エネルギも半分に減少した。かかる薬
剤は、たとえばスルフイソミジンナトリウム1H2O114.4m
g/ml（スルフイソミジン1mlあたり100mgに相当）であ
る。下記に“物質A"と記載するこの薬剤は、ヨーロッパ
では点眼薬“アリスタミド（Aristamid）”なる市販名
で販売されている。
適当な紫外線吸収物質を含有する他の薬剤は、“ブル
フアミド・リキフイルム（Blephamid Liquifilm）”な
る市販名で販売される点眼薬である。下記に“物質B"と
記載するこの薬剤は、1mlあたりスルフアセタミドナト
リウム105mg、プレドニゾロン−21−アセテート2.20m
g、塩酸フエニルエフリン1.2mg、フエナンゾン（Phenan
zon）1.0mgおよび担持物質としてポリビニルアルコール
14.0mgから構成される。この中の有効な紫外線吸収性成
分はスルフアセタミドである。
例 ２ 硝子体切除：ガラスフアイバによるエキシマレーザを用
いる硝子体切除 この手術を実施するために、第3a〜ｃ図に示したハン
ドピースを使用した。このハンドピースは、第５図にお
ける眼前房切開用ハンドピースと類似に構成されてい
て、前端部で厚さ約1mmの薄い金属管12に移行する握り1
4を有する。ハンドピース14内の上下に存在する２つの
通路の１つにはガラスフアイバ３が嵌込まれており、他
方の通路16は吸込路として構成され、吸込接続部17中に
開口している。フアイバ３はハンドピース内に、その先
端が、吸込まれた組織とフアイバ表面との接触をさける
ために、吸込路16の開口に対して若干引込んでいるよう
に固定されている。さらに、ハンドピースの先端15の金
属管12は端面に遮蔽シヤツタ13を有する。このシヤツタ
13は、網膜をフアイバから軸方向に出るレーザ光線に対
して遮蔽するのに役立つ。
硝子体切除の場合には、硝子体を、シヤツタ13とフア
イバ３の端面との間の側方開口18によつて吸込み、ほぼ
吸込路中に存在するレーザフオーカスにより切断する。
切断された硝子体組織は、吸込路16によつて吸取られ
る。硝子体用吸込口は、切断された硝子体組織のみが吸
込まれるようにするため、フアイバ３から出るエキシマ
レーザの放射線よりも小さくなければならない。それと
いうのもさもないと吸込路の閉塞が生じるからである。
同時に、吸込路16ないしは硝子体切除の場合いずれに
せよ存在する注入口は、硝子体組織の切除域値を低下
し、その他の眼組織、殊に網膜を紫外線散乱光から遮蔽
する紫外線吸収性物質を間歇的に添加するのに役立つ。
最初の予備実験で、硝子体組織は308nmのエキシマレ
ーザおよび第３図に示したハンドピースを用いて切断し
うることを示すことができた。この場合、硝子体組織の
切除度の測定も実施した。摘出された硝子体はクベツト
中に取出して吸取つた。切除前後の試料の重量差から、
切除度を確かめた。この場合、硝子体切除の域値として
ほぼ5mJ/mm2の値が生じた。20Hzの繰返数（レーザのパ
ルス繰返数）において確かめられた切除度は、第３図に
よるハンドピースにおいて使用したような太さ600μｍ
のフアイバに対し、15mJのパルスエネルギの場合に200m
g/minの範囲内にある。
硝子体にあらかじめ紫外線吸収性物質を供給した場
合、切除度は1g/min以上の値に劇的に増加した。この硝
子体の紫外線吸収の増加によつて、硝子体切除の間の網
膜の有効な遮蔽も得られた。
硝子体切除を、第6b図による概略原理図に示したよう
に、内手術により実施する場合には、有利には該図に示
されているように折曲つたないしは湾曲した先端を有す
るハンドピースを用いて作業する。これにより、硝子体
着床部からの硝子体の除去が、水晶体背面に接触するこ
とによる白内障生成を誘発することなしに可能である。
この場合、紫外線吸収性薬剤の添加は、吸込／切断過
程に対し間歇的に硝子体切除用ハンドピース14の吸込路
16を通して行なわれる。これは、吸込／洗浄装置８を相
応に制御することによつて達成することができる。
例 ３ 石英フアイハを通るエキシマレーザを用いる嚢内水晶体
切除 この手術用ハンドピース24は第４図に示されている。
該ハンドピースは、吸込部27が取付けられているシリン
ダ状握り31からなる。該シリンダ31の後端部へは、套管
シヤフト21が嵌込まれ、この中へ洗浄ホース29が開口し
ている。套管シヤフト21の前端は内部に、内側洗浄路32
を外側吸込路26と分離する套管28を有する。吸引路26
は、内側套管28のまわりに同軸に設けられ、握り31の前
端に嵌込まれた第２の套管22によつて形成される。さら
に、洗浄路の内部にはガラスフアイバ３が保持され、握
り24の先端は該フアイバの丸くされた集束前端から約1m
m後方に引込んでいる。フアイバは、切除生成物をフア
イバ先端から遠ざけるために、不断に溶液で洗われる。
水晶体破片の吸取りは、洗浄路32のまわりに同心に案内
されている吸込路26を通して行なわれる。
このハンドピースを用いて、水晶体嚢の最小の損傷
で、嚢内水晶体切除に成功した。経過を明らかにするた
め、第6a図による原理図を指摘する。水晶体嚢6aの開放
は、文献に記載された方法に従い焼灼器を用いて行なつ
た。内部に組込まれた石英ガラスフアイバを有するハン
ドピース24を、この開口を通して水晶体6a中へ押込ん
だ。この場合、差当り核の前にある皮質を剥離し、吸取
つた。その後、核の剥離が行なわれた。核を完全に剥離
し、吸取つた後、皮質を通常どおりに吸取つた。結果の
対照のため、空の嚢に光学的に透明なゲル（メチルセル
ロース）を充填した。
網膜が水晶体切除の間紫外線でどれ位強く負荷された
かを明白にするために、摘出した牛の眼を用いる実験
で、網膜に到達する紫外線を手術内測定した。眼斑の範
囲内ないしは周縁網膜の範囲内に、太さ1mmの石英ガラ
スフアイバ101を配置し、該フアイバによりキヤツチさ
れた紫外線をガリレイ式望遠鏡102によつて集束し、レ
ーザ発振器１の308nmの波長のみを反射する２つの誘電
ミラー103aおよび103bを経てホトダイオード104上に結
像させた。ホトダイオード104は、校正されたエネルギ
測定装置と接続した。この構成によつて、手術用顕微鏡
のライトならびに水晶体切除の際に生じる水晶体の固有
螢光が一緒に測定されないことが保証された。
眼斑の範囲内ならびに周縁網膜中に、水晶体切除の間
に測定される全エネルギ密度は、波長308nmに対しては5
J/cm2にある網膜損傷の域値よりも明らかに小さい。網
膜上でのエネルギ密度のもう１つの劇的な低下は、洗浄
液中へ冒頭に記載した紫外線吸収性薬剤（物質Ａないし
は物質Ｂ）を間歇的に添加することによつて達成され
た。屠動物の眼（Schlachthofenauge）での実験で、む
しろ角膜に紫外線吸収性薬剤を点滴適用することによつ
て、眼の硝子体内に、網膜を波長308nmのレーザの散乱
光線から有効に遮蔽するのに十分な濃度が達成されるこ
とが判明した。
例 ４ ガラスフアイバを通る308nmのエキシマレーザを用いる
屈折的角膜手術 第７図による原理図によつて明らかになるこの手術に
は、付加的に偏心のマイクロマニピユレータの使用が設
けられており、該マニピユレータを用いて、切断経過の
立体曲線をプログラム入力した後、角膜の寸法形状を正
確に種々の切断方向に追従し、再現することができる。
かかるマイクロマニピユータは自体公知である。このも
のは、弧状案内51からなり、該弧上でホルダ52を案内
し、電気で駆動して位置定めすることができる。位置定
めのために、コンピユータ58ならびにこれに後接された
制御装置59が設けられている。ホルダ52内には、石英ガ
ラスフアイバ３および洗浄管、たとえば第５図に示した
ハンド・ピース44の先端45が固定されている。こうし
て、レンズ1aを経てフアイバ３中へ入射されるエキシマ
レーザ１の光線は、角膜湾曲に対して同心に、これに沿
つて移動させることができる。吸込／洗浄装置８は第１
図によるものと一致し、同様に配置装置９を介して、上
述した薬剤（物質Ａないし物質Ｂ）のいずれかが存在す
る貯蔵容器10と接続されている。洗浄導管8bは、薬剤添
加のほかに、角膜を生理的食塩水で手術内に給濕するの
に役立つ。さらに、光度計７が設けられていて、この光
学計は角膜から後方散乱され、フアイバ３により戻り伝
達される螢光光線を、半透過性ミラー２により遮断した
後に測定し、高すぎる螢光信号が角膜における紫外線吸
収性薬剤の不十分な濃度を指示する場合に、制御導線ｃ
によりレーザ発振器１を遮断する。剥離度を確かめるた
めにはブタないしはヒツジの角膜を穿孔するまで照射
し、このために必要なレーザパルスを数えた。角膜中心
部の厚さを電子ノギスならびに接眼レンズ目盛を有する
顕微鏡を用いて測定すれば、良好に再現可能に0.7mmの
角膜の厚さが生じ、これを実験の基礎にした。剥離度は
角膜の穿孔に必要なレーザパルスの数から確かめた。適
当な紫外線吸収性物質を使用して剥離度を測定する場
合、上述したすべての吸収剤は、、剥離域値を低下し、
剥離度を明瞭に増加させたことを立証することができ
た。このために、第８図および第９図による線図を指摘
する。第８図による線図は、ブタの角膜につき波長308n
mで測定し、第９図は紫外線吸収剤の有無でのヒツジの
角膜の剥離曲線を表わす。双方の場合に、剥離度（μm/
パルス）対フアイバ前方のレーザ光線のエネルギ密度
（mJ/mm2）がプロットされている。冒頭に記載した物質
ＡおよびＢの添加は、剥離度を劇的に、部分的には２倍
以上高め、さらに剥離域値、つまりそもそもはじめて剥
離が起きるエネルギ密度を低下することが認められる。
従つて、吸収性物質の添加は、僅かなエネルギ密度で作
業することを可能にし、これによつて眼の組織の紫外線
曝露が明らかに減少する。
パルス当りの切断深さは、パルス繰返数の関数であ
る。この関係は第14図に示されている。該図では100の
レーザーパルスにより惹起される角膜における切断深さ
がレーザの反覆頻度（Hz）に対する角膜の厚さの％でプ
ロツトされている。該図から、物質Ｂの高い有効性が認
められ、反覆頻度40Hzの場合100のレーザパルスを用い
て全角膜厚さの切断が切能である。
同時に、物質Ａならびに物質Ｂは、切断の間に生じる
角膜内での温度上昇を下げる。このことは、第10図によ
る線図から明瞭に認められ、該関には未処理ないしは質
Ｂおよび物質Ａの添加後、それぞれ５分間隔で１時間に
わたり、ヒツジの角膜に関する温度上昇率（ΔT/゜K）
対レーザの反覆頻度（Hz）がプロツトされている。
さらに、適用された紫外線吸収剤（たとえば物質Ａ、
物質Ｂ）によつて、水晶体は308nmの波長のレーザの放
射から有効に遮蔽される。この結果は定量的測定でも確
認された。この場合、厚さ1000μｍのフアイバを、眼の
後極からヒツジの眼の硝子体および水晶体を通過して眼
前房中へ押込んだ。第11図には物質ＡおよびＢで処理し
た角膜の、薬剤の滴の数に依存する、フアイバにより定
められた紫外線透過率がプロツトされている。該線図か
ら、角膜を透過した紫外線を検出限界値以下に下げるた
めには数滴で既に十分であることが読取れる。
この結果は、相応する薬剤で処理した厚さ10μｍの角
膜円板の相応する吸収スペクトルと良好に相関させるこ
とができる。このスペクトルは第12図に示されている。
約340nm以下の波長領域では物質Ａないしは物質Ｂで処
理した角膜の透過度は、未処理の角膜の透過度よりも明
らかに小さいことが認められる。
さらに、紫外線吸収剤によつて惹起される切断の質の
改善は、組織学的実験につき立証することができた。自
然の角膜における1J/cm2で実施されたレーザ切断の組織
学的切口は、切縁に直接幅約200μｍの壊死帯を生じ、
水胞も見出される。この壊死帯に、幅約500μｍの組織
潤軟帯が続く。域値以下の小さいエネルギ密度では、切
断は得られず、水胞を有する類似の壊死帯が生じるにす
ぎない。物質Ａで処理した眼を、同じエネルギ密度で照
射すれば、自然の角膜に対し域値エネルギ密度以下でも
再び、切縁での壊死帯が僅かに約２〜５μｍにすぎない
切断が生じる。
壊死幅の使用した薬剤の滴の数への依存性は、第13図
が示す。既に物質Ａの数滴で、壊死帯の幅は１桁以上低
下できる。これに対し、滴の数を３滴を越えて増加して
も、もはや劇的な変化は生じない。
滴の適用とレーザの接続との間の時間は長すきてはな
らない。それというのも角膜内の紫外線吸収剤の濃度は
眼の内部への拡散によつて待ち、時間の長い方へ減少す
るからである。これは有利には、薬剤を切断具（ハンド
ピース）内に組込まれた洗浄導管中へ入れて、薬剤を必
要に応じて配置することができるようにすることによつ
てさけることができる。これは、装置の間歇的作動を必
要とする。
薬剤添加とレーザ切断の開始との間の最大待ち時間
は、実験により定められることができる。このために、
薬剤添加から異なる時間間隔後に種々の切断を実施し、
それぞれの切断後の壊死帯の幅を確かめた。第15図によ
る線図はその結果を示す。15分以上の待ち時間の場合、
壊死帯の幅は再び増加する。それというのも紫外線吸収
剤（物質Ａ）は角膜から眼の内部へ拡散し去るからであ
る。
第４図につき説明した角膜手術は、193nmで放射する
エキシマレーザ、たとえばアルゴン・フッ化物レーザを
用いても実施できる。この波長は、現時点では光フアイ
バに通すことはできないので、第７図で使用したフアイ
バ３は、レーザ光源から発する光線を眼６の角膜上へ集
束する公知種類の光学系に代えねばならない。角膜上で
集束されたレーザスポットを動かす場合、レーザ発振器
を一緒に動かすこともできるし、またはレーザ光を運動
する光学系に追従させるミラー装置を設けておくことも
できる。
第17a図が示すように、角膜を193nmをレーザ光線で照
射する場合に螢光光線が発し、該光線が第16図の透過曲
線に従つて眼の内部へ到達する。第17a図とは異なり、
レーザ光線のエネルギ密度が有効域値を越えて増加して
光剥離が惹起されると、二次放射線の短波成分が、第17
b図が示すようにスペクトル中でより重要となる。角膜
は300nm以上では透明であるので、この短波放射線を通
過させ、水晶体によつて吸収される。実験で、290〜320
nmの波長は白内障誘発能に基づき水晶体にはとくに危険
であることが判明した。これらの波長における水晶体溷
濁の形成する域値は、600mJ/cm2である。
第18図はレーザ光線により照射された角膜に紫外線吸
収性物質、たとえばオキシプロカインが供給されている
場合の挙動を示す。これは、たとえば第７図の洗浄導管
8bによつて行なわれる。
第18図からは、290〜320nmの有害な二次光線がほとん
ど完全に吸収され、このためスペクトル中にはもはや出
現しないことが認められる。
従つて、角膜手術のために波長193nmのレーザ光線
を、眼内組織が有害な光線によつて損傷されることなし
に使用することができる。これは、308nmのレーザ光線
に比して拡大された剥離度の利点のほかに、熱壊死帯が
1/20〜1/50に縮小しうるという明白な利点を伴なう。ま
た、最適の切断精度を達成され、その際眼内組織は、19
3nmのレーザ光線を用いる角膜の光剥離の際に生じる、
有害な波長の二次光線から十分に遮蔽されている。
上記に本発明を眼における微細手術につき説明されて
いる。これは、本発明による装置の使用に関し何らの制
限を意味するものではない。この使用は一般的に、紫外
線放射性エキシマレーザのほかに、他の波長領域内で放
射するレーザも使用される生体組織の医療手術において
も存在する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61F 9/00 A61B 17/36

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザ光線を用いる生体組織の医療手術装
    置において、レーザ光線による照射前またはその間に、
    レーザ光線の波長領域内の光を吸収する物質を担持液を
    用いて組織に供給するために作動する装置が設けられて
    いることを特徴とするレーザ光線を用いる生体組織の医
    療手術装置。
  2. 【請求項２】レーザ光線を用いる生体組織の医療手術装
    置において、レーザ光線による照射前またはその間に、
    レーザ光線の波長領域内の光を吸収する物質を担持液を
    用いて組織に供給するために作動する装置が設けられて
    いて、その際吸収性物質は、レーザ光線により照射され
    た組織中への浸透を保証する薬剤中に含有されておりか
    つ薬剤が次の部類： −スルホンアミド −テトラサイクリン −局所麻酔剤 −β作動神経遮断剤 −ビタミン からの少なくとも１つの物質を含有することを特徴とす
    るレーザ光線を用いる生体組織の医療手術装置。
  3. 【請求項３】レーザ発振器（１）、 −手術野にレーザ光線を伝達するための装置（３）、 −レーザ光線により切除された組織を除去するための吸
    込ないしは洗浄装置（８）、 −吸込ないしは洗浄装置（８）と接続されている、レー
    ザ光線の波長領域内の光を吸収する物質を手術野に供給
    するための配量装置（９） を有するレーザ光線を用いる眼の微細手術装置。
  4. 【請求項４】−紫外領域の光を放射するエキシマレー
    ザ、 −手術野にレーザ光線を伝達するための光ファイバ
    （３）、 −レーザ光線により切除された組織を除去するための吸
    込ないしは洗浄装置（８）、その際吸込ないしは洗浄装
    置（８）の少なくとも１つの導管（8a,8b）および光フ
    ァイバ（３）の末端は適用ハンドピース（14,24,44）中
    にまとめられており、 −手術個所の範囲からの光線を測定しかつ測定値が所定
    の限界値を上廻るかないしは下廻ると直ちにレーザを遮
    断するための検出装置（７）、 −紫外領域の光を吸収する物質を手術野に供給するため
    の配量装置（９）および −レーザパルスの間の時間に吸収性物質を添加する電子
    装置 を有する、間欠的に作用させるレーザ光を用いる眼の微
    細手術装置。
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