JP3881508B2 - レーザ治療装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を患部に照射し、光凝固を行うことにより治療を行うレーザ治療装置に関する。
【0002】
【従来技術】
光凝固を行うレーザ治療装置には、レーザ光源からのレーザ光を導光する光ファイバの出射端面像を眼底上の照射面(ターゲット)で結像させずにレーザ照射するデフォーカスタイプと、ターゲット上で出射端面像を結像させるパーフォーカルタイプがある。パーフォーカルタイプは、光ファイバの出射端面の強度分布が均一な場合、照射面の強度分布も均一になるので中央での強度分布が強いデフォーカスタイプより良いとされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パーフォーカルタイプは、照射面での強度分布が均一であっても組織反応は均一ではなく、熱が中央部に集中して中央部から焼けはじめる傾向があるため、均一な凝固斑にならないという問題があった。これは、特にレーザ照射のスポット径を大きくした場合に顕著に現れる。
【0004】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、凝固面においてより均一な凝固状態(凝固斑)を得ることができるレーザ治療装置を提供することを技術課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【0006】
(1) レーザ光源からのレーザ光を患者眼眼底に導光する導光光学系を備えるレーザ治療装置において、前記導光光学系は、レーザ光のエネルギ分布を略均一化するホモジェナイザ光学系と、該ホモジェナイザ光学系の出射端面像を眼底上にリレーするレンズを持つリレー光学系と、該リレー光学系と前記ホモジェナイザ光学系との間に配置される歪曲発生光学系であって,前記ホモジェナイザ光学系側から順に配置される第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズを備え前記第1短焦点距離レンズの焦点距離をF1、前記第2短焦点距離レンズの焦点距離をF2としたとき前記第1短焦点距離レンズから前記第2短焦点距離レンズの距離をF1+F2より長くしたことにより眼底上に結像する出射端面像に負の歪曲収差を発生させる歪曲発生光学系と、を備えることを特徴とする。
(2) (1)のレーザ治療装置において、前記第1短焦点距離レンズから前記第2短焦点距離レンズの距離は、負の歪曲発生の割合が所期する値となるように設定されていることを特徴とする。
(3) (1)のレーザ治療装置において、前記第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズとの間には、前記第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズとの光路長を可変にする光路長可変手段を配置し、該光路長可変手段は、前記第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズの間の光路外に配置されたビーム反射部材と、第1短焦点距離レンズを通過したビームを折り曲げた後に前記ビーム反射部材で反射したビームを再び第2短焦点距離レンズへ導くビーム折り曲げ部材と、該ビーム折り曲げ部材を前記第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズの間の光路に挿脱する挿脱手段と、を備えることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は患者眼の光凝固を行うレーザ治療装置の外観図を示した図である。
【0014】
1は装置本体であり、光凝固に使用する治療用のレーザ光源やエイミング光に使用する光源、エイミング光及び治療用レーザ光を光ファイバ2に入射させる光学系が収納されている。
【0015】
3はレーザ出力や照射時間等のレーザ照射条件や装置の必要な設定を行うコントロール部である。4は患者眼を観察しながらレーザ光を患者眼の患部に照射するスリットランプデリバリであり、光ファイバ2に導光されたレーザ光を照射するレーザ照射部5、患者眼をスリット照明する照明部6、双眼の顕微鏡部4aを備える。7はレーザ照射のトリガ信号を送出するフットスイッチである。
【0016】
レーザ照射部5には内部に設置されている第1プリズム23(図2参照)を光路上から挿脱させるための挿脱ツマミ5aと、患者眼眼底上に結像するレーザ光のスポット像(光ファイバの出射端面像)の径を変えるためのスポット径調節ツマミ5bが設けられている。スポット径調節ツマミ5bを使用することにより、レーザ光のスポット径を50μmから500μmまで変えることができる。
【0017】
図2は本装置の光学系を説明する図である。レーザ光源10からのレーザ光は集光レンズ12によりファイバ2の入射端面に集光され、ファイバ2内に入射する。集光レンズ12とレーザ光源10の間にはダイクロイックミラー11が配置され、エイミング用の光源15から出射された可視のレーザ光はコリメータレンズ16を介した後、ダイクロイックミラー11によりレーザ光源10からのレーザ光と同軸にされる。本形態で使用する治療用のレーザ光源10は、1064nmの基本波を発振するNd:YAG レーザから、その2倍波(532nm 直線偏光)である緑色光を得るものを使用している。またエイミング用の光源15には630nmの赤色光を発する半導体レーザを使用している。
【0018】
光ファイバ2によりレーザ光源10からのレーザ光はレーザ照射部5に導かれる。光ファイバ2の出射端面2aから出射されるレーザ光のエネルギ分布は、光ファイバ2を使用することで略均一化される。レーザ照射部5内部には光ファイバ2から出射されるレーザ光をターゲット(患者眼Eの眼底等)へ導光するための照射光学系20を備える。照射光学系20は光ファイバ2の出射端面の結像位置で負の歪曲を発生させる歪曲発生光学系21と、歪曲発生光学系21又は光ファイバ2からのレーザ光をターゲットへ伝搬するリレー光学系30にて構成されている。
【0019】
歪曲発生光学系21は、第1短焦点距離レンズ22、第1プリズム23、第2プリズム24、第2短焦点距離レンズ25を備える。第1プリズム23はラック&ピニオンの機構により、挿脱ツマミ5aを所定量回すことで矢印方向に移動して光路に挿脱される機構になっている。第1プリズム23が光路に挿入されているとき、円形の端面を持つ光ファイバ2の出射端面2aから出射したレーザ光は、第1短焦点距離レンズ22を通過すると、第1プリズム23によってその光路が曲げられ、第2プリズム24にて折り返されたた後、第1プリズム23へ向かう。そのレーザ光は第1プリズム23で再びその光路を曲げられ、第2短焦点距離レンズ25を通過する。
【0020】
本実施の形態では、このように第1プリズム23、第2プリズム24を使用することにより、省スペースで第1短焦点距離レンズ22,第2短焦点距離レンズ25間の光路長を確保できるようにしているが、これに限るものではなく、反射ミラー等を複数枚使用して必要な光路長が得られるようにすることもできる。
【0021】
リレー光学系30は、リレーレンズ31、ズームレンズ群32、対物レンズ33、レーザ光の出射方向を変えるための可動ミラー34を備え、ズームレンズ群32はスポット径調節ツマミ5bを使用することにより、光軸方向に移動し、レーザ光の結像倍率を変える。患者眼Eの眼底にはコンタクトレンズ35を介してレーザ光が照射される。
【0022】
照明部6には照明光源40が配置され、照明光源40からの照明光はコンデンサーレンズ41、スリット42、投影レンズ43を介した後、分割ミラー45a、45bで反射されて患者眼Eを照明する。44は分割ミラーで反射される照明光の光路長を補正する補正レンズである。また、双眼の顕微鏡部4aは対物レンズ50、変倍光学系51、保護フィルター52、正立プリズム群53、視野絞り54、接眼レンズ55を備える。
【0023】
次に、歪曲発生光学系21による負の歪曲発生について、図3を使用して説明する。なお、図3では、説明の便宜上、プリズム23,24を使用せず直線にて示し、ファイバの出射端面2aを矩形形状とした。
【0024】
図3(a)、(b)に示すように、出射端面2aから出射されるレーザ光のファーフィールドパターンの結像位置(無限遠から第1短焦点距離レンズ22を通過したときの集光位置)が第1短焦点距離レンズ22によりその焦点距離f1の位置F1に作られる。そして出射端面2aのニアフィールドの結像位置でのパターンは第2短焦点距離レンズ25の結像位置F2に作られる。第1短焦点距離レンズ22からF1までの距離をL1、F1から第2短焦点距離レンズ25までの距離をL2とする。
【0025】
ここで、図3(a)のように第1短焦点距離レンズ22から第2短焦点距離レンズ25までの距離が短く、第1短焦点距離レンズ22の焦点距離f1と第2短焦点距離レンズ25の焦点距離f2の和に等しいときは(すなわちL1+L2=f1+f2のときは)、結像位置F2に作られる像のパターンには負の歪曲は発生せず、結像状態は出射端面2aの形状Pとなる。
【0026】
一方、図3(b)のように、位置F1から第2短焦点距離レンズ25までの距離L2を焦点距離f2より長くすると(すなわちL1+L2>f1+f2にすると)、第2短焦点距離レンズ25による結像位置F2に作られる像のパターンには形状P′のような負の歪曲が発生する。
【0027】
歪曲収差はもともと像全体の形を歪ませる欠陥であり、負の歪曲の場合、実際の像高が理想像高よりも小さくなる。このため、負の歪曲が生じた結像位置F2でのニアフィールド像(パターン)のエネルギ強度分布は、中央部で凹となり周辺でピークがあるような分布になる。本発明では、この歪曲収差の特性を利用し、負の歪曲が生じたニアフィールド像を眼組織のターゲット上に結像させる。これにより、中央部への熱の集中を抑え、照射面全域において均一な凝固作用を得ることが可能となる。
【0028】
なお、結像位置F1から第2短焦点距離レンズ25までの距離L2は、ターゲット上において均一な凝固作用が得られるように、負の歪曲の発生割合に応じて設定される。本形態では第1短焦点距離レンズ22と第2短焦点距離レンズ25の焦点距離を同じにし、スポット径を500μmとしたときにターゲット面で発生する負の歪曲の発生割合が10%程度となるように、第1プリズム23、第2プリズム24を使用することで光路長を十分に長く伸ばすようにしている。また、負の歪曲を発生させると、ターゲット上においては像の周辺がぼけるが、負の歪曲の発生割合を10%程度にすることにより、凝固班の大きさをほぼスポット径の設定どおりの大きさにできる。
【0029】
次に、以上のような構成を備える装置において、その動作を説明する。
【0030】
術者は照明部6からの照明光によって照らされた眼底を、顕微鏡部4aを通して観察する。術者は眼底に照射されるエイミング光を観察しながら、スポット径調節ツマミ5bを使用して、所望するスポット径を設定する。ここでスポット径を比較的大きなサイズ(200〜500μm)にして光凝固を行うときは、第1プリズム23を光路に挿入したままとしておく。また、術者はレーザ光照射条件を決定させるため、コントロール部3の各種スイッチにて照射時間、出力、照射間隔時間等を設定する。これら設定条件は患者の患部の状態等により、術者の経験に基づいて決定される。
【0031】
次に、術者側に設けられたジョイスティック及び図示無きマニュピレータを操作して患部への位置合わせを行う。術者はエイミング光が眼底上で一番小さくなるように、すなわちパーフォカルとなるニアフィールドパターンの結像位置に合わせた後、フットスイッチ7を使用してレーザ照射を行う。レーザ光源10からのレーザ光は光ファイバ2によりレーザ照射部5に導かれ、歪曲発生光学系21によってターゲット面で負の歪曲がもたらされ、歪曲発生光学系21を経たレーザ光はリレー光学系30によりターゲット面患者眼眼底まで導光される。
【0032】
図4(a)は、第1プリズム23を光路内に挿入させて負の歪曲を発生させたときの、ターゲット上でのエネルギ強度分布を計算したものである。ここでは第1単焦点距離レンズから第2単焦点距離レンズまでの光路間の距離を200mm、レーザ光のスポット径を500μmとしている。また、横軸はスポット径の大きさを、縦軸はエネルギの強度を示している。
【0033】
図示するように、負の歪曲を発生させてレーザ光の照射を行った場合には、照射面の中央部の強度が低く、周囲の強度が高い状態となっている。このため、眼底上にレーザ光照射をする光凝固においては、中央部に熱が集まり難く、中央部から焼けはじめる等の傾向を抑えて、均一な焼け具合の凝固面が形成しやすくなる。
【0034】
また、従来通りターゲット上でのエネルギ強度を略均一にしてレーザ照射をする場合には、挿脱ツマミ5aを使用して第1プリズム23を光路から外しておき、第1短焦点距離レンズ22,第2短焦点距離レンズ25間の光路長を負の歪曲が発生しない光路長とした状態にてレーザ光を出射させる。例えば、緑内障治療時に小さなスポット径を用いて虹彩等に孔を開けて治療を施す場合には、従来通りエネルギ強度を略均一にしてレーザ照射をする。
【0035】
図4(b)は第1プリズム23を光路から外したときの、レーザ光の出射面上の強度分布を示したものである(スポット径は50μmとした)。この図に示すように強度分布が均一な状態となるため、レーザ光を均一に集光させることができ、効率よく虹彩に孔を開けることができる。
【0036】
また、スポット径が大きい場合であっても、挿脱ツマミ5aを使用して第1プリズム23を光路から外すことにより、図4(c)に示すように、出射面の強度が均一なレーザ光を得ることもできる(スポット径は500μm)。
【0037】
以上の実施の形態では、スポット径が200〜500μmのときに負の歪曲を発生させ、スポット径が200μm未満ときに負の歪曲を発生しないようにしたが、これに限るものではなく、スポット径が200μm未満でも負の歪曲を発生させてもよい。また、スポット径の大きさに応じて負の歪曲の形成状態を変化させることもできる。
【0038】
図5はスポット径の大きさに応じて負の歪曲の形成状態を変化させるための光学系の概略を示した図である。図中で示す前述した実施の形態と同符号のものは同機能を有する。
【0039】
図に示すように、スポット径調節ツマミ5bを使用してズームレンズ群13によるレーザ光のスポット径の大きさを変化させたとき、このズームレンズ群13の変化量に応じて第2プリズム24が矢印方向に移動するような機構としておく。例えば、スポット径調節ツマミ5bの操作信号はモータ等から構成される移動機構60に入力され、その操作信号の出力に応じて移動機構60が第2プリズム24を移動させる。第2プリズム24の移動位置は設定されるスポット径に応じ予め決定されている。第2プリズム24の移動はラック&ピニオンにてスポット径調節ツマミ5bの操作に応じて機械的に行う構成でも良い。
【0040】
このような機構とすることにより、スポット径調節ツマミ5bを使用することで、レーザ光のスポット径が変化し、このスポット径の変化量に応じてプリズム第2プリズム24が移動するため、第1短焦点距離レンズ22、第2短焦点距離レンズ25間の光路長が変化する。その結果、スポット径に応じた負の歪曲を有するニアフィールドの結像パターンを形成することが可能となる。
【0041】
このように、スポット径に応じた負の歪曲を有するニアフィールド像を形成することにより、さらに好ましい光凝固を行うことが可能となる。
【0042】
以上説明した実施形態では、何れも光ファイバ2を用いた例を説明したが、ミラー等でレーザ照射光学系20にレーザ光源10からのレーザ光を導く場合は、レーザ光源10とレーザ照射光学系20の間に光ファイバ2に代わるホモジェナイザ光学系を挿入することにより、本発明を同様に適用できる。
【0043】
また、本実施の形態ではレーザ光源に半導体レーザを使用しているが、これに限るものではなく、クリプトンレーザ等の眼底の光凝固治療に使用するレーザであれば適用することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザ光の結像面(ターゲット上)においてレーザ光の強度が中央部で凹となり、周辺でピークがあるような分布とすることができる。その結果、ターゲット上にて中央部から焼け始めるといった傾向が抑制され、良好な凝固状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態で使用するレーザ治療装置の外観を示した図である。
【図2】内部の光学系を示した図である。
【図3】負の歪曲収差を発生させるための光学配置を示した図である。
【図4】レーザ光の出射面の強度分布を示した図である。
【図5】レーザ光のスポット径の大きさに応じて負の歪曲収差の形成状態を変化させるための光学系を示した図である。
【符号の説明】
1 装置本体
2 光ファイバ
2a 出射端面
4 スリットランプデリバリ
4a 顕微鏡部
5 レーザ照射部
6 照明部
10 レーザ光源
20 照射光学系
21 歪曲発生光学系
22 第1短焦点距離レンズ
23 第1プリズム
24 第2プリズム
25 第2短焦点距離レンズ
30 リレー光学系
31 リレーレンズ
32 ズームレンズ群
Claims (3)
- レーザ光源からのレーザ光を患者眼眼底に導光する導光光学系を備えるレーザ治療装置において、前記導光光学系は、レーザ光のエネルギ分布を略均一化するホモジェナイザ光学系と、該ホモジェナイザ光学系の出射端面像を眼底上にリレーするレンズを持つリレー光学系と、該リレー光学系と前記ホモジェナイザ光学系との間に配置される歪曲発生光学系であって,前記ホモジェナイザ光学系側から順に配置される第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズを備え前記第1短焦点距離レンズの焦点距離をF1、前記第2短焦点距離レンズの焦点距離をF2としたとき前記第1短焦点距離レンズから前記第2短焦点距離レンズの距離をF1+F2より長くしたことにより眼底上に結像する出射端面像に負の歪曲収差を発生させる歪曲発生光学系と、を備えることを特徴とするレーザ治療装置。
- 請求項1のレーザ治療装置において、前記第1短焦点距離レンズから前記第2短焦点距離レンズの距離は、負の歪曲発生の割合が所期する値となるように設定されていることを特徴とするレーザ治療装置。
- 請求項1のレーザ治療装置において、前記第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズとの間には、前記第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズとの光路長を可変にする光路長可変手段を配置し、該光路長可変手段は、前記第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズの間の光路外に配置されたビーム反射部材と、第1短焦点距離レンズを通過したビームを折り曲げた後に前記ビーム反射部材で反射したビームを再び第2短焦点距離レンズへ導くビーム折り曲げ部材と、該ビーム折り曲げ部材を前記第1短焦点距離レンズと第2短焦点距離レンズの間の光路に挿脱する挿脱手段と、を備えることを特徴とするレーザ治療装置。
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