JP4863584B2

JP4863584B2 - 眼科レーザ手術装置

Info

Publication number: JP4863584B2
Application number: JP2001274169A
Authority: JP
Inventors: 一男坪田
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2021-09-10
Also published as: JP2003079656A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームにより患者眼の強膜をアブレーションすることによって老視矯正を行う眼科レーザ手術装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
老視の古典的な調節理論では、毛様筋が収縮するとチン小体が緩み、水晶体が膨らみ調節力が増加するとされていた。これに対して、米国特許5,465,737等では次のような老視矯正の方法が開示されている。すなわち、チン小体は水晶体の赤道部では少し内側を摘むようにする。水晶体は周辺を摘まれることにより中央部は逆に膨らみ、屈折力が増強する。毛様体のある部分の強膜を切開又はプラスチック片を挿入することにより、その直径を拡大してやると、チン小体が引っ張られる空間が増大し調節力が回復するというのものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような老視の矯正理論は疑問視される。手術としても、プラスチック片を挿入する方法は患者眼に負担を強いる。強膜を切開する方法は、強膜の直径が変化するまで深く（強膜の９０％を）切開しなければならず、眼球の強度維持という点で問題が残る。また、切開創は時間と共に癒着しやすいので、老視矯正効果の維持にも問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑み、レーザビームにより患者眼の強膜をアブレーションし老視矯正を可能にする眼科レーザ手術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。
（１）強膜に対してアブレーションを引き起こすレーザビームを発するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザビームを強膜に導光する導光光学系と、患者眼の角膜輪部より０．５〜５ｍｍの範囲に強膜の厚みを減じるための所期する形状のアブレーション領域を設定する設定手段と、前記導光光学系によってレーザビームを前記アブレーション領域に照射し、前記アブレーション領域の強膜の厚みを均一な切除量で１０〜５０％減じさせるレーザ制御手段と、を備え、強膜の厚みを減じることにより老視を矯正することを特徴とする。
（２）（１）の眼科レーザ手術装置において、前記設定手段は前記アブレーション領域の強膜の厚みを減じるための切除深度データを入力する入力手段を備え、前記レーザ制御手段は前記アブレーション領域及び切除深度データに基づいて前記導光光学系の動作を制御してレーザビームを強膜に照射し、強膜の厚みを均一な切除量で１０〜５０％減じさせることを特徴とする。
【０００６】
先に述べたように、老視の古典的な調節理論では、毛様筋１が収縮するとチン小体３が緩み、水晶体４が膨らむことによ調節力が増加するとされている。これに対して、本発明者は、チン小体３が緩むことにより水晶体４の膨らみを調節するという点では古典的な理論と同じであるが、老視は主として強膜５が硬くなることにより、その内側にある毛様体２が収縮できなくなると考えている。この考えに基づき、本発明の老視矯正はレーザビームにより強膜５をアブレーションし、強膜５を薄くしてその剛性を弱めてやることで、調節力の回復を可能にする。
【０００７】
レーザビームの照射は毛様体２が分布している部分の範囲内で行う。その範囲は、好ましくは角膜輪部８より４つの直筋（上直筋、下直筋、外直筋、内直筋）９の付いている手前までである。寸法的には角膜輪部８より０．５ｍｍ〜５ｍｍまでの範囲内が好ましい。その範囲内における形状は特に限定されないが、屈折変化を起こさない形状を選ぶのが良い。例えば、図２（ａ）に示すように眼の中心（角膜中心Ｏ）を中心にしたリング状、又は図２（ｂ）に示すようなリングの一部とする複数のリング切片であっても良い。斜線領域５０がアブレーション領域を示し、径方向の幅と分布位置は上記の範囲内で適宜設定すれば良い。リングの一部の形状とする場合、屈折変化を起こさない形状とするためには、角膜中心Ｏを中心に等角度で分布させるのが好ましい。図２（ｂ）に示すようにアブレーション領域を９０度毎に回転させた４箇所、６０度毎に回転させた６箇所、等である。
【０００８】
切除する厚み（深さ）は強膜５の強度が弱まる程度を考慮して決めるが、強膜５の厚みの５０％減までとするのが良い。一般的に機械的な強度は厚みの３乗に比例するので、強膜５の厚みの１０〜２０％程度薄くすることでも調節力の回復が可能となる（厚み１０％減で強度７３％、厚み２０％減で強度５１％となる）。
【０００９】
図３、図４は、本発明に係る眼科レーザ手術装置の構成を説明する図である。図３は光学系及び制御系の概略構成を示す。１０はレーザ光源である。生体組織のアブレーションを引き起こすレーザとしては、代表的には１９３ｎｍのエキシマレーザ、２９４０ｎｍのＥｒ：ＹＡＧレーザ、１０６００ｎｍのＣＯ₂レーザ（炭酸ガスレーザ）等のパルスレーザが好適に用いられる。強膜は場所により出血があるので、熱作用により凝固も同時に行えるＣＯ₂レーザが特に好適である。レーザ光源１０はこれらに限定されるものではなく、強膜に対してアブレーションを引き起こすものであれば良い。
【００１０】
レーザ光源１０からは平行なレーザビームが出射され、そのレーザビームは２つのガルバノミラー１３，１５からな走査光学系により高速に走査される。ガルバノミラー１５で反射したレーザビームは、さらにダイクロイックミラー１７で反射されて患者眼の強膜に導光される。１１はレーザ光源１０からのレーザビームを遮断するシャッタである。
【００１１】
なお、レーザ光源１０からガルバノミラー１３に至る光路の光学系は図示していないが、ビームを反射させるミラーの他、使用するレーザビームに応じてビーム形状を円形スポットに整形する光学系、そのエネルギ分布を補正する補正光学系が適宜配置される。さらに、レーザ光源１０からのビームの大きさを照射対象物上で変える必要がある場合には、ガルバノミラー１３までの光路に集光レンズが配置される。この装置でのレーザビームのスポットサイズは照射対象物上で１ｍｍ程度にして使用すると良い。また、患者眼の強膜にはレーザビームが重ね合わせて照射されるように、ガルバノミラー１３，１５の走査が制御されるので、スポット内のエネルギ分布は中心部が高く、周辺が低くなるように補正される。エネルギ分布は、好ましくはガウシアン分布である。
【００１２】
ダイクロイックミラー１７を挟んで患者眼と対向する側には双眼の顕微鏡２０が配置されており、ダイクロイックミラー１７はレーザ光源１０からのレーザビームを反射すると共に、観察用の可視光を透過する。術者は顕微鏡２０により患者眼を観察する。顕微鏡２０の対物レンズ２０ａの光軸上には固視灯２１が配置されており、患者眼には固視灯２１を固視させるこにより、レーザ照射の基準軸Ｌ１に患者眼を固定することが可能になる。
【００１３】
また、顕微鏡２０とダイクロイックミラー１７との間にはビームスプリッタ２２が配置され、その反射側には患者眼を撮像する撮像カメラ２４が配置されている。撮像カメラ２４の出力は本装置の各要素を制御する制御部３０に接続され、その撮影像はモニタ３１に表示される。３２はスイッチやキーボード等を持つ入力部である。制御部３０は撮像カメラ２４により撮像された前眼部像や入力部３２からの指示に従い強膜のアブレーション領域を設定する。その設定データに基づきガルバノミラー１３，１５の駆動部１４，１６を制御する。また、制御部３０は手術中の撮像カメラ２４からの映像信号により患者眼の動きを監視し、患者眼が許容範囲を超えて動いた場合はシャッタ１１を閉じて患者眼へのレーザ照射を止める。
【００１４】
図４は本装置の全体構成を示す図であり、装置本体４０にはレーザ光源１０が配置される。レーザ光源１０からのレーザビームはアーム４１の先端に取り付けられたレーザ照射端ユニット４２に導光される。レーザ照射端ユニット４２には、図３に示したガルバノミラー１３，１５の走査光学系が配置され、その上に顕微鏡２０が備えられている。アーム４１は本体４０に対して前後左右方向に移動し、レーザ照射端ユニット４２は上下に移動する。４５はコントローラであり、各種のスイッチの他、アーム４１、レーザ照射端ユニット４２を移動するための操作レバーが配置されている。操作レバーの操作により、顕微鏡下に置かれた患者眼に対してレーザ照射の基準軸Ｌ１のアライメントとフォーカス方向のアライメントを行う。
【００１５】
次に、このようなレーザ装置による強膜アブレーションを説明する。患者眼には開瞼器をかけた後、結膜を切開し、４直筋９が見えるくらいまで強膜部分を露出させる。顕微鏡２０により患者眼Ｅを観察し、顕微鏡２０に配置されたリング状のレチクルマーク（図示せず）と角膜輪部８とが同心円になるようにし、角膜輪部８の中心がレーザ照射の基準軸Ｌ１に合うようにアライメントする。また、患者眼の瞳孔のピントが合うようにフォーカスする。なお、フォーカス方向のアライメントは、フォーカス指標を患者眼に投影し、その情報を利用するとさらに精度良く行える。
【００１６】
アライメントができたところで、コントローラ４５のスイッチを押して撮像カメラ２４により前眼部像の静止画像を得る。制御部３０は撮影画像を処理して角膜輪部８のサイズと角膜輪部８から４直筋９までの距離を求め、角膜輪部８より０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内（４直筋の手前の範囲内）でリング形状又はリングを分割した形状のアブレーション領域を設定する。これは、術者がモニタ３１上に表示された前眼部像に対して術者がポイント指定することにより、所望する領域が定められるようにしても良い。また、これはサイズを数値入力する方法でも良い。なお、アブレーション形状をリング状とするかリングを分割した形状とするかは、予め選択しておく。アブレーション領域はモニタ３１上の撮影画像に重ねてグラフィック表示され、これにより領域の大きさの適否を確認できる。
【００１７】
図示なきフットスイッチを押すと、レーザ光源１０からレーザビームが出射される。制御部３０は設定されたアブレーション領域のデータに基づいてガルバノミラー１６，１７のスキャニング動作を制御する。レーザビームはガルバノミラー１６，１７を経てダイクロイックミラー１７に反射されて患者眼の強膜に導光される。図５はスキャニングによるスポットビームのショットパターンを示す。１スポットビーム５２内のエネルギ分布は中心部が高く周辺が低いので、スポットビーム５２を適切な比率で重ね合わせることにより、領域５０の切除形状の均一化が図られる。また、切除深度はパルスレーザではその１パルス当たりの切除量を既知としておくことにより、パルス数によりコントロールすることができる。パルス数はレーザ照射時間の関数でもある。制御部３０は入力部３２により入力された切除深度データから各位置に照射するパルス数（レーザ照射時間）を演算し、レーザ光源１０及びガルバノミラー１６，１７のスキャニング動作を制御する。
【００１８】
以上説明した光学系においては、ガルバノミラー１６，１７による走査光学系としたが、これは２つの並進スキャンミラーの構成としても良い。また、１つの並進スキャンミラーとイメージローテータの組み合わせによってもスポットビームをリング状領域又は分割したリングの一部の領域に照射できる。
【００１９】
図６は、導光光学系の他の例を示す図である。この導光光学系１００ではレーザ光源１０からダイクロイックミラー１７までの光学系に、レーザビームの大きさ及びエネルギ分布を変える補正光学系１０１、開口幅可変のスリットアパーチャ１０２、開口径可変の円形アパーチャ１０４、複数のリング開口を持つアパーチャ板１０６、アパーチャ板１０６を患者眼の強膜上に投影するレンズ１０８を配置している。
【００２０】
円形アパーチャ１０４はリング状のアブレーション領域の外側を制限するために設けられており、アパーチャ板１０６が持つリング開口はリング状のアブレーション領域の内側を制限するために設けられている。アパーチャ板１０６には図７に示すように、リング内側のサイズを異にするリング開口１１０が同一円周上に複数個形成されている。例として９〜２０ｍｍの範囲のものが段階的に準備されている。円形アパーチャ１０４は制御部３０に接続されたモータ１１２によりその開口径が連続的に変えられる。アパーチャ板１０６は制御部３０に接続されたモータ１１４に回転され、リング開口１１０の一つがレーザビームの軸Ｌ２上に置かれる。レーザビームの照射時には、アブレーション領域の大きさに応じて円形アパーチャ１０４の開口径を変化させると共に、アパーチャ板１０６が持つリング開口１１０のサイズを選択して使用する。
【００２１】
スリットアパーチャ１０２は、図８に示すように、その開口幅がモータ１２０により変えられ、また、スリットアパーチャ１０２が搭載されたスリット板支基１２１が、モータ１２２によって軸Ｌ２を中心にして回転される。スリットアパーチャ１０２の開口幅を円形アパーチャ１０４の開口径より大きくしたときには、円形アパーチャ１０４とアパーチャ板１０３とによるリング状に制限されるレーザビームが、レンズ１０４により強膜上に投影されることにより、リング状のアブレーションが達成される。一方、スリットアパーチャ１０２の開口を狭めると共に、スリット板支基１２１を回転してスリット開口の分割角度を任意に変えることにより、リングを分割したアブレーションが達成される。
【００２２】
図９はさらに異なる導光光学系の例を示す図である。１３０は集光レンズであり、ガルバノミラー１３よりレーザ光源１０側に配置されている。レーザ光源１０からのレーザビームはガルバノミラー１３，１５により患者眼上でスキャンされると共に、集光レンズ１３０により強膜内に向けてフォーカスされる。また、集光レンズ１３０は移動ユニット１３２によって光軸方向に移動可能であり、フォーカス位置が高さ方向で変えられる。移動ユニット１３２は制御部３０によって制御される。
【００２３】
この導光光学系では結膜の上からレーザビームを照射し、強膜内にレーザビームをフォーカスすることにより、強膜のアブレーションが可能とされる。結膜の上から強膜内をアブレーションする場合には、結膜をめくらずに済むので、手術が容易になると共に、患者や術者の負担が軽減される。レーザビームとしては１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧ等のパルスレーザを用いることができる。アブレーション形状はガルバノミラー１３，１５のスキャニングにより、リング状又はその一部の形状とすることができる。深度方向のフォーカスは初めに角膜輪部近くのアブレーション開始位置にフォーカスしておき、集光レンズ１３０を移動させて徐々に外側領域のフォーカス位置を低くしていく。これはアブレーション領域における強膜の高さ変化データを入力しておくことにより行える。また、強膜でのフォーカス合わせは、可視エイミング光源を設け、そのエイミング光とレーザビームとを集光レンズ１３０の手間で合成することにより行うようにすれば、フォーカスのアライメントが精度良く行える。その場合、レーザビームのフォーカス位置をエイミングのフォーカス位置より奥側になるようにずらせておくと良い。
【００２４】
以上の実施形態で説明した導光光学系においてはミラー反射を主としたが、ファイバーによる導光であっても良い。また、強膜へのレーザの照射は術者が手で保持するハンドピースにレーザビームを導光する形式であっても良い。この場合、患者眼に対してハンドピースを固定して安定させ、予め定めたアブレーション領域の強膜部位にレーザを導くようにすれば良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザビームによる強膜のアブレーションにより老視矯正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザビームを照射する部位を説明するための眼の前眼部断面図である。
【図２】レーザビームを照射する部位を説明するための眼の正面図である。
【図３】本発明に係る眼科レーザ手術装置の光学系及び制御系の概略構成を示す図である。
【図４】本発明に係る眼科レーザ手術装置の構成を説明する図である。
【図５】スキャニングによるスポットビームのショットパターンを示す図である。
【図６】導光光学系の他の例を示す図である。
【図７】図６の導光光学系におけるアパーチャ板が持つリング開口を説明する図である。
【図８】図６の導光光学系におけるスリットアパーチャを説明する図である。
【図９】さらに異なる導光光学系の例を示す図である。
【符号の説明】
５強膜
８角膜輪部
１０レーザ光源
１３，１５ガルバノミラー
１７ダイクロイックミラー
２４撮像カメラ
３０制御部
３１入力部
１０１補正光学系
１０２スリットアパーチャ
１０４円形アパーチャ
１０６アパーチャ板
１０８レンズ
１３０集光レンズ

Claims

強膜に対してアブレーションを引き起こすレーザビームを発するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザビームを強膜に導光する導光光学系と、患者眼の角膜輪部より０．５〜５ｍｍの範囲に強膜の厚みを減じるための所期する形状のアブレーション領域を設定する設定手段と、前記導光光学系によってレーザビームを前記アブレーション領域に照射し、前記アブレーション領域の強膜の厚みを均一な切除量で１０〜５０％減じさせるレーザ制御手段と、を備え、強膜の厚みを減じることにより老視を矯正することを特徴とする眼科レーザ手術装置。
請求項１の眼科レーザ手術装置において、前記設定手段は前記アブレーション領域の強膜の厚みを減じるための切除深度データを入力する入力手段を備え、前記レーザ制御手段は前記アブレーション領域及び切除深度データに基づいて前記導光光学系の動作を制御してレーザビームを強膜に照射し、強膜の厚みを均一な切除量で１０〜５０％減じさせることを特徴とする眼科レーザ手術装置。