JP6283992B2 - Laser surgical device - Google Patents

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本発明は、パルスレーザ光による非線形相互作用を利用して患者の組織(例えば、患者眼の角膜、水晶体等)を処置するレーザ手術装置に関する。   The present invention relates to a laser surgical apparatus that treats a patient's tissue (for example, a cornea of a patient's eye, a crystalline lens, etc.) using a nonlinear interaction by pulsed laser light.

従来、患者の組織の処置(例えば、切断、破砕等)をレーザ光で行うために、種々の技術が提案されている。例えば、特許文献1が開示する眼科用のレーザ装置はfsレーザを備える。fsレーザは、非線形相互作用によって角膜にフラップを形成するためのパルスレーザ光を出射する。特許文献1では、パルスレーザ光の波長は赤外領域の波長(1020ナノメートル〜1070ナノメートル)であり、パルス幅(パルス継続時間)は100フェムト秒〜800フェムト秒である。   Conventionally, various techniques have been proposed to perform treatment (eg, cutting, crushing, etc.) of a patient's tissue with a laser beam. For example, an ophthalmic laser device disclosed in Patent Document 1 includes an fs laser. The fs laser emits pulsed laser light for forming a flap in the cornea by nonlinear interaction. In Patent Document 1, the wavelength of the pulse laser beam is a wavelength in the infrared region (1020 nanometers to 1070 nanometers), and the pulse width (pulse duration) is 100 femtoseconds to 800 femtoseconds.

特許文献2が開示する装置は、特許文献1のfsレーザによる処置の原理とは異なり、プラズマ発光を伴わないプラズマを誘起させる原理を用いて処置を行う。特許文献2では、単一縦モードのパルスレーザ光が用いられる。パルスレーザ光の波長は300ナノメートル〜1000ナノメートルであり、パルス幅は300ピコ秒〜20ナノ秒である(便宜的に、以下では、特許文献2で例示される処置方法を「サブナノ秒レーザによる処置方法」という)。   The apparatus disclosed in Patent Document 2 performs treatment using the principle of inducing plasma without plasma emission, unlike the principle of treatment using fs laser in Patent Document 1. In Patent Document 2, a single longitudinal mode pulse laser beam is used. The wavelength of the pulsed laser light is 300 nanometers to 1000 nanometers, and the pulse width is 300 picoseconds to 20 nanoseconds (for convenience, the treatment method exemplified in Patent Document 2 will be referred to as “subnanosecond laser below”. Treatment method ”).

特表2012−520695号公報Special table 2012-520695 gazette 米国特許公開2010/0163540号公報US Patent Publication No. 2010/0163540

fsレーザを用いる従来のレーザ装置は、ピーク出力が非常に高い超短パルスレーザを出射させる必要がある。よって、レーザユニットの構成を簡素化することが困難である。一方で、サブナノ秒レーザによる処置方法では、レーザパルスのピーク出力は、特許文献1で開示されているfsレーザにおけるレーザパルスのピーク出力よりも低い。しかし、それぞれのレーザパルスのパルス幅が、フェムト秒オーダーよりも長い。よって、パルスレーザ光のエネルギーの総量を削減することが困難であった。   A conventional laser apparatus using an fs laser needs to emit an ultrashort pulse laser having a very high peak output. Therefore, it is difficult to simplify the configuration of the laser unit. On the other hand, in the treatment method using the sub-nanosecond laser, the peak output of the laser pulse is lower than the peak output of the laser pulse in the fs laser disclosed in Patent Document 1. However, the pulse width of each laser pulse is longer than the femtosecond order. Therefore, it has been difficult to reduce the total amount of energy of the pulse laser beam.

本発明は、患者の組織を簡易な構成で効率良く処置することができるレーザ手術装置を提供することを典型的な目的とする。   A typical object of the present invention is to provide a laser surgical apparatus capable of efficiently treating a patient's tissue with a simple configuration.

本発明のレーザ手術装置は、パルスレーザ光を患者の組織に集光させることで、前記組織におけるパルスレーザ光の集光位置に非線形相互作用を生じさせて前記組織を処置することが可能なレーザ手術装置であって、パルスレーザ光を発振する発振器を有するレーザユニットと、前記レーザユニットによって出射されたパルスレーザ光の前記集光位置を、前記組織において走査させる走査手段と、前記走査手段を制御することで、複数の前記集光位置のそれぞれに対し、前記レーザユニットによって出射されたパルスレーザ光における複数のレーザパルスを集光させる走査制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記走査手段による走査を停止させたまま、プラズマ発光を伴うプラズマを誘起させるフェムト秒レーザに比べて低い出力の複数のレーザパルスを一つの集光位置に照射することで、プラズマ発光を伴わないプラズマを誘起させる原理を用いて処置を行うことを特徴とする。


The laser surgical apparatus of the present invention is a laser capable of treating a tissue by causing a nonlinear interaction to occur at a focused position of the pulsed laser beam in the tissue by focusing the pulsed laser beam on a patient's tissue. A surgical apparatus, a laser unit having an oscillator that oscillates pulsed laser light, scanning means for scanning the focused position of pulsed laser light emitted by the laser unit in the tissue, and controlling the scanning means Scanning control means for condensing a plurality of laser pulses in the pulse laser light emitted by the laser unit at each of the plurality of condensing positions, and the control means includes the scanning means Plurality of low output compared to femtosecond laser that induces plasma with plasma emission while scanning by By irradiating a laser pulse on one of the condensing positions, and performing a treatment by using the principle of inducing a plasma without plasma emission.


本発明のレーザ手術装置は、患者の組織を簡易な構成で効率良く処置することができる。   The laser surgical apparatus of the present invention can efficiently treat a patient's tissue with a simple configuration.

レーザ手術装置1の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser surgical apparatus 1. FIG. レーザユニット10の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser unit 10. FIG. 増幅部110の概略構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a schematic configuration of an amplifying unit 110. FIG. レーザ手術装置1が実行する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the laser surgery apparatus 1 performs. 3つの集光位置SP1〜SP3の各々へのレーザパルスの照射態様の一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the irradiation aspect of the laser pulse to each of three condensing positions SP1-SP3.

以下、本発明の典型的な実施形態の1つについて、図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、本実施形態のレーザ手術装置1の概略構成について説明する。以下の説明では、患者眼Eの軸方向をZ方向、水平方向をX方向、鉛直方向をY方向とする。   Hereinafter, one exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the axial direction of the patient's eye E is the Z direction, the horizontal direction is the X direction, and the vertical direction is the Y direction.

<全体構成>
本実施形態のレーザ手術装置1は、患者の透明組織を処置するために使用される。本実施形態では、患者眼Eの角膜および水晶体を処置することが可能な眼科用のレーザ手術装置1を例示する。本実施形態のレーザ手術装置1は、レーザユニット10、照射ユニット30、位置検出ユニット55、観察・撮影ユニット60、操作ユニット70、および制御ユニット76を備える。
<Overall configuration>
The laser surgical apparatus 1 of this embodiment is used for treating a patient's transparent tissue. In the present embodiment, an ophthalmic laser surgical apparatus 1 capable of treating the cornea and the lens of the patient's eye E is illustrated. The laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment includes a laser unit 10, an irradiation unit 30, a position detection unit 55, an observation / photographing unit 60, an operation unit 70, and a control unit 76.

<レーザユニット>
レーザユニット10は、パルスレーザ光を出射する。本実施形態では、レーザユニット10によって出射されたパルスレーザ光は、非線形相互作用によって組織にプラズマを誘起するために用いられる。非線形相互作用とは、光と物質とによって生じる相互作用の1つであり、光の強度(つまり、光子の密度)に比例しない応答が現れる作用である。本実施形態のレーザ手術装置1は、パルスレーザ光を患者眼Eの透明組織内に集光(合焦)させることで、集光位置(「レーザスポット」という場合もある)で多光子吸収を生じさせる。多光子吸収が生じる確率は、光の強度に比例せず、非線形となる。多光子吸収によって励起状態が生じると、透明組織内にプラズマが発生し、組織の切断・破砕等が行われる。以上の現象は、光破壊(photodisruption)と言われる場合もある。非線形相互作用による光破壊では、レーザ光による熱の影響が集光位置の周辺に加わり難い。よって、微細な処置が可能である。パルスレーザ光のパルス幅を極力小さくする程、少ないエネルギーで効率よく光破壊が生じる。レーザユニット10の詳細な構成については、図2および図3を参照して後述する。
<Laser unit>
The laser unit 10 emits pulsed laser light. In the present embodiment, the pulse laser beam emitted by the laser unit 10 is used to induce plasma in the tissue by nonlinear interaction. Non-linear interaction is one of the interactions caused by light and a substance, and is an effect in which a response that is not proportional to the intensity of light (that is, the density of photons) appears. The laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment collects (focuss) pulsed laser light in the transparent tissue of the patient's eye E, thereby absorbing multiphotons at a condensing position (sometimes referred to as “laser spot”). Cause it to occur. The probability that multiphoton absorption occurs is not proportional to the intensity of light and is nonlinear. When an excited state is generated by multiphoton absorption, plasma is generated in the transparent tissue, and the tissue is cut and crushed. The above phenomenon is sometimes referred to as photodisruption. In optical breakdown due to nonlinear interaction, the influence of heat from laser light is unlikely to be applied around the condensing position. Therefore, a fine treatment is possible. As the pulse width of the pulsed laser beam is made as small as possible, photodestruction occurs efficiently with less energy. A detailed configuration of the laser unit 10 will be described later with reference to FIGS. 2 and 3.

<照射ユニット>
照射ユニット30は、レーザユニット10によって出射されたパルスレーザ光を患者眼Eに導光し、患者眼Eの透明組織における三次元上の目標位置に集光させる。本実施形態の照射ユニット30は、レーザユニット10側から患者眼E側に向かって順に、ミラー31、ミラー32、ホールミラー33、ビームエキスパンダユニット34、走査部40、レンズ50、レンズ51、ビームコンバイナ52、および対物レンズ53を備える。
<Irradiation unit>
The irradiation unit 30 guides the pulsed laser light emitted by the laser unit 10 to the patient's eye E and focuses it on a three-dimensional target position in the transparent tissue of the patient's eye E. The irradiation unit 30 of the present embodiment includes a mirror 31, a mirror 32, a hall mirror 33, a beam expander unit 34, a scanning unit 40, a lens 50, a lens 51, and a beam in order from the laser unit 10 side to the patient's eye E side. A combiner 52 and an objective lens 53 are provided.

ミラー31,32は、レーザユニット10によって出射されたパルスレーザ光を誘導する。ホールミラー33は、パルスレーザ光の光軸L1と、位置検出ユニット55(後述する)の光軸L2とを一致させる。ビームエキスパンダユニット34は、レーザスポットをZ方向(光軸L1に沿う方向)に移動させる。走査部40は、レーザスポットをXY方向に移動させる。レンズ50,51は、パルスレーザ光をリレーする。ビームコンバイナ52は、パルスレーザ光の光軸L1と、観察・撮影ユニット60(後述する)の光軸L3とを一致させる。対物レンズ53(集光光学系)は、パルスレーザ光を被検眼Eの組織に集光させる。   The mirrors 31 and 32 guide the pulsed laser light emitted by the laser unit 10. The hall mirror 33 aligns the optical axis L1 of the pulsed laser light with the optical axis L2 of the position detection unit 55 (described later). The beam expander unit 34 moves the laser spot in the Z direction (direction along the optical axis L1). The scanning unit 40 moves the laser spot in the XY direction. The lenses 50 and 51 relay pulse laser light. The beam combiner 52 aligns the optical axis L1 of the pulsed laser light with the optical axis L3 of the observation / imaging unit 60 (described later). The objective lens 53 (condensing optical system) condenses the pulsed laser light on the tissue of the eye E.

本実施形態のビームエキスパンダユニット34は、凹レンズ36、凸レンズ37、および駆動部38を備える。駆動部38は、凹レンズ36を光軸L1に沿って移動させる。凹レンズ36が移動することで、凹レンズ36を通過したビームの発散状態が変化する。その結果、パルスレーザ光の集光位置(レーザスポット)がZ方向に移動する。   The beam expander unit 34 of this embodiment includes a concave lens 36, a convex lens 37, and a drive unit 38. The drive unit 38 moves the concave lens 36 along the optical axis L1. As the concave lens 36 moves, the divergence state of the beam that has passed through the concave lens 36 changes. As a result, the focused position (laser spot) of the pulse laser beam moves in the Z direction.

本実施形態の走査部40は、Xスキャナ41、Yスキャナ44、およびレンズ47,48を備える。Xスキャナ41は、駆動部43によってガルバノミラー42を揺動させることで、パルスレーザ光をX方向に走査させる。Yスキャナ44は、駆動部46によってガルバノミラー45を揺動させることで、パルスレーザ光をY方向に走査させる。レンズ47,48は、2つのガルバノミラー42,45を瞳共役とする。   The scanning unit 40 of the present embodiment includes an X scanner 41, a Y scanner 44, and lenses 47 and 48. The X scanner 41 scans the pulse laser beam in the X direction by swinging the galvanometer mirror 42 by the drive unit 43. The Y scanner 44 scans the pulse laser beam in the Y direction by swinging the galvanometer mirror 45 by the drive unit 46. The lenses 47 and 48 use two galvanometer mirrors 42 and 45 as pupil conjugates.

また、本実施形態では、対物レンズ53を通過したパルスレーザ光は、眼球固定インターフェース54を経て患者眼Eの透明組織に集光される。詳細は図示しないが、眼球固定インターフェース54は、吸着リングおよびカップを有する。吸着リングには、吸引ポンプ等によって負圧が加えられる。その結果、患者眼Eの前眼部が吸着リングによって吸引固定される。カップは前眼部の周囲を覆う。手術時には、屈折率が患者眼Eの組織の屈折率と同程度の液体が、カップ内に満たされる。よって、患者眼Eによるパルスレーザ光の屈折が弱まり、集光位置の精度が向上する。なお、眼球固定インターフェース54の構成を適宜変更してもよいことは言うまでもない。例えば、液体を用いるインターフェースの代わりに、コンタクトレンズ等を患者眼Eに装着してもよい。眼球固定インターフェース54を使わずに、レーザ手術装置1による手術を行うことも可能である。   In the present embodiment, the pulsed laser light that has passed through the objective lens 53 is focused on the transparent tissue of the patient's eye E via the eyeball fixing interface 54. Although not shown in detail, the eyeball fixing interface 54 has a suction ring and a cup. A negative pressure is applied to the suction ring by a suction pump or the like. As a result, the anterior segment of the patient's eye E is sucked and fixed by the suction ring. The cup covers the anterior eye area. During the operation, the cup is filled with a liquid having a refractive index similar to that of the tissue of the patient's eye E. Therefore, the refraction of the pulsed laser light by the patient's eye E is weakened, and the accuracy of the light collection position is improved. Needless to say, the configuration of the eyeball fixing interface 54 may be changed as appropriate. For example, a contact lens or the like may be attached to the patient's eye E instead of the liquid interface. Surgery with the laser surgical apparatus 1 can be performed without using the eyeball fixing interface 54.

なお、照射ユニット30の構成も適宜変更できる。例えば、レーザ手術装置1は、ガルバノミラー42,45の代わりに、パルスレーザ光を偏向させる音響光学素子(AOM,AOD)等を用いて、パルスレーザ光のXY方向の走査を行ってもよい。1つの方向の走査を複数の素子で行ってもよい。レゾナントスキャナ、ポリゴンミラー等を用いてもよい。また、レーザ手術装置1は、レーザユニット10に対して患者眼E(例えば、患者を支持するベッド等)を移動させることで、パルスレーザ光のXY方向の集光位置を変化させてもよい。この場合、患者眼Eを移動させる構成は、照射ユニット30に含まれ得る。また、集光位置をZ方向に移動させるための具体的な構成も変更できる。例えば、レーザ手術装置1は、走査部40よりも光路の下流側で集光位置のZ方向の走査を行ってもよい。集光位置をZ方向に移動させるための構成を複数備えてもよい。   In addition, the structure of the irradiation unit 30 can also be changed suitably. For example, the laser surgical apparatus 1 may perform scanning in the X and Y directions of the pulse laser beam using an acousto-optic device (AOM, AOD) or the like that deflects the pulse laser beam instead of the galvanometer mirrors 42 and 45. Scanning in one direction may be performed by a plurality of elements. A resonant scanner, a polygon mirror, or the like may be used. Further, the laser surgical apparatus 1 may change the condensing position of the pulsed laser light in the XY direction by moving the patient's eye E (for example, a bed for supporting the patient) with respect to the laser unit 10. In this case, a configuration for moving the patient's eye E may be included in the irradiation unit 30. Moreover, the specific structure for moving a condensing position to a Z direction can also be changed. For example, the laser surgical apparatus 1 may perform scanning in the Z direction of the condensing position on the downstream side of the optical path from the scanning unit 40. A plurality of configurations for moving the condensing position in the Z direction may be provided.

<位置検出ユニット>
位置検出ユニット55は、照射ユニット30に対する患者眼Eの位置を検出するために用いられる。詳細には、本実施形態のレーザ手術装置1は、照射ユニット30に対する患者眼Eの位置を検出することで、パルスレーザ光が集光する位置を、断層画像(詳細は後述する)に対応付ける。集光位置を断層画像に対応付けることで、照射ユニット30等を制御するためのデータを、断層画像を用いて設定することができる。
<Position detection unit>
The position detection unit 55 is used for detecting the position of the patient's eye E with respect to the irradiation unit 30. Specifically, the laser surgical apparatus 1 according to this embodiment detects the position of the patient's eye E with respect to the irradiation unit 30 to associate the position where the pulsed laser light is collected with a tomographic image (details will be described later). By associating the condensing position with the tomographic image, data for controlling the irradiation unit 30 and the like can be set using the tomographic image.

本実施形態の位置検出ユニット55は、光学系の一部を照射ユニット30と共用する共焦点光学系である。位置検出ユニット55は、ホールミラー33、集光レンズ56、開口板57、および受光素子58を備える。ホールミラー33は、中央に入射した光を透過させると共に、患者眼Eによって反射された光を光軸L2に沿って反射させる。集光レンズ56は、ホールミラー33によって反射された光を、開口板57の開口に集光する。開口板57は、中央に開口を有する共焦点開口板である。開口板57の開口は、患者眼Eにおけるパルスレーザ光の集光位置(レーザスポットの位置)と共役な関係に配置されている。受光素子58は、開口板57の開口を通過した光を受光する。本実施形態のレーザ手術装置1は、患者眼Eの位置を検出する場合、レーザ光が集光位置で光破壊を生じさせないように、レーザユニット10から出射されるレーザ光の出力を調整する。レーザ手術装置1は、照射ユニット30によって集光位置を三次元方向に移動させながら、患者眼Eからの反射光を受光素子58によって受光する。   The position detection unit 55 of the present embodiment is a confocal optical system that shares part of the optical system with the irradiation unit 30. The position detection unit 55 includes a hall mirror 33, a condenser lens 56, an aperture plate 57, and a light receiving element 58. The hall mirror 33 transmits the light incident on the center and reflects the light reflected by the patient's eye E along the optical axis L2. The condensing lens 56 condenses the light reflected by the hall mirror 33 on the opening of the aperture plate 57. The aperture plate 57 is a confocal aperture plate having an aperture at the center. The aperture of the aperture plate 57 is arranged in a conjugate relationship with the focused position (laser spot position) of the pulsed laser light in the patient's eye E. The light receiving element 58 receives light that has passed through the opening of the opening plate 57. When detecting the position of the patient's eye E, the laser surgical apparatus 1 of the present embodiment adjusts the output of the laser light emitted from the laser unit 10 so that the laser light does not cause optical destruction at the condensing position. The laser surgical apparatus 1 receives the reflected light from the patient's eye E by the light receiving element 58 while moving the condensing position in the three-dimensional direction by the irradiation unit 30.

以上のように、本実施形態の位置検出ユニット55は、共焦点関係を利用することで、パルスレーザ光の集光位置を高い精度で検出することができる。なお、照射ユニット30に対する患者眼Eの位置を検出するための構成は、適宜変更することができる。例えば、ホールミラー33の代わりに偏光ビームスプリッタを用いて照射光と反射光を分離してもよい。また、レーザ手術装置1は、サンプル物質等にパルスレーザ光を照射し、サンプル物質等における実際の集光位置を断層画像(後述する)によって検出してもよい。この場合、レーザ手術装置1は、照射ユニット30に対する患者眼Eの位置を、位置検出ユニット55を用いずに検出することができる。   As described above, the position detection unit 55 of the present embodiment can detect the condensing position of the pulse laser light with high accuracy by using the confocal relationship. In addition, the structure for detecting the position of the patient's eye E with respect to the irradiation unit 30 can be changed as appropriate. For example, the irradiation light and the reflected light may be separated using a polarization beam splitter instead of the hall mirror 33. Further, the laser surgical apparatus 1 may irradiate a sample material or the like with pulsed laser light, and detect an actual condensing position in the sample material or the like from a tomographic image (described later). In this case, the laser surgical apparatus 1 can detect the position of the patient's eye E with respect to the irradiation unit 30 without using the position detection unit 55.

<観察・撮影ユニット>
観察・撮影ユニット60は、患者眼Eを術者に観察させると共に、処置対象となる組織を撮影する。一例として、本実施形態の観察・撮影ユニット60は、OCTユニット61および正面観察ユニット65を備える。観察・撮影ユニット60の光軸L3は、ビームコンバイナ52によって、パルスレーザ光の光軸L1と同軸とされる。光軸L3は、ビームコンバイナ63によって、OCTユニット61の光軸L4と、正面観察ユニット65の光軸L5とに分岐する。
<Observation / Photographing Unit>
The observation / imaging unit 60 allows the operator to observe the patient's eye E and images the tissue to be treated. As an example, the observation / imaging unit 60 of this embodiment includes an OCT unit 61 and a front observation unit 65. The optical axis L3 of the observation / photographing unit 60 is made coaxial with the optical axis L1 of the pulse laser beam by the beam combiner 52. The optical axis L3 is branched by the beam combiner 63 into an optical axis L4 of the OCT unit 61 and an optical axis L5 of the front observation unit 65.

OCTユニット61は、光干渉の技術を用いて被検眼Eの組織の断層画像を取得する。詳細には、本実施形態のOCTユニット61は、光源、光分割器、参照光学系、走査部、および検出器を備える。光源は、断層画像を取得するための光を出射する。光分割器は、光源によって出射された光を、参照光と測定光に分割する。参照光は参照光学系に入射し、測定光は走査部に入射する。参照光学系は、測定光と参照光の光路長差を変更する構成を有する。走査部は、測定光を組織上で二次元方向に走査させる。検出器は、組織によって反射された測定光と、参照光学系を経た参照光との干渉状態を検出する。レーザ手術装置1は、測定光を走査し、反射測定光と干渉光の干渉状態を検出することで、組織の深さ方向の情報を取得する。取得した深さ方向の情報に基づいて、組織の断層画像を取得する。本実施形態のレーザ手術装置1は、パルスレーザ光が集光する位置を、術前に撮影した患者眼Eの断層画像に対応付ける。その結果、レーザ手術装置1は、パルスレーザ光を照射する動作(例えば、駆動部38,43,46の動作)を制御するためのデータを、断層画像を用いて作成することができる。なお、OCTユニット61には種々の構成を用いることができる。例えば、SS−OCT、SD−OCT、TD−OCT等のいずれをOCTユニット61として採用してもよい。   The OCT unit 61 acquires a tomographic image of the tissue of the eye E using the technique of optical interference. Specifically, the OCT unit 61 of the present embodiment includes a light source, a light splitter, a reference optical system, a scanning unit, and a detector. The light source emits light for acquiring a tomographic image. The light splitter divides the light emitted from the light source into reference light and measurement light. The reference light enters the reference optical system, and the measurement light enters the scanning unit. The reference optical system has a configuration that changes the optical path length difference between the measurement light and the reference light. The scanning unit scans the measurement light in a two-dimensional direction on the tissue. The detector detects an interference state between the measurement light reflected by the tissue and the reference light that has passed through the reference optical system. The laser surgical apparatus 1 scans the measurement light and detects the interference state between the reflected measurement light and the interference light, thereby acquiring information in the depth direction of the tissue. A tomographic image of the tissue is acquired based on the acquired information in the depth direction. The laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment associates the position where the pulsed laser beam is focused with a tomographic image of the patient's eye E taken before surgery. As a result, the laser surgical apparatus 1 can create data for controlling the operation of irradiating pulsed laser light (for example, the operation of the drive units 38, 43, and 46) using the tomographic image. Various configurations can be used for the OCT unit 61. For example, any of SS-OCT, SD-OCT, TD-OCT, etc. may be adopted as the OCT unit 61.

正面観察ユニット65は、患者眼Eの正面画像を取得する。本実施形態の正面観察ユニット65は、可視光または赤外光によって照明された患者眼Eを撮影し、モニタ72(後述する)に表示する。術者は、モニタ72を見ることで患者眼Eを正面から観察することができる。   The front observation unit 65 acquires a front image of the patient's eye E. The front observation unit 65 of the present embodiment images the patient's eye E illuminated with visible light or infrared light and displays it on a monitor 72 (described later). The surgeon can observe the patient's eye E from the front by looking at the monitor 72.

<操作ユニット>
操作ユニット70は、術者からの各種操作指示の入力を受け付ける。一例として、本実施形態の操作ユニット70は、各種操作ボタンを備えた操作部71と、モニタ72の表面に設けられたタッチパネルとを備える。しかし、ジョイスティック、キーボード、マウス等の他の構成も操作ユニット70として採用できる。なお、モニタ72には、例えば、患者眼Eの正面画像、組織の断層画像、各種操作メニュー等、種々の画像を表示させることができる。
<Operation unit>
The operation unit 70 receives input of various operation instructions from the operator. As an example, the operation unit 70 of this embodiment includes an operation unit 71 having various operation buttons and a touch panel provided on the surface of the monitor 72. However, other configurations such as a joystick, a keyboard, and a mouse can be employed as the operation unit 70. The monitor 72 can display various images such as a front image of the patient's eye E, a tissue tomographic image, and various operation menus.

<制御ユニット>
制御ユニット76は、CPU77、ROM78、RAM79、および不揮発性メモリ(図示せず)等を備える。CPU77は、レーザ手術装置1の各種制御を司る。ROM78には、レーザ手術装置1の動作を制御するための各種プログラム、初期値等が記憶されている。RAM79は、各種情報を一時的に記憶する。不揮発性メモリは、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。
<Control unit>
The control unit 76 includes a CPU 77, a ROM 78, a RAM 79, a nonvolatile memory (not shown), and the like. The CPU 77 manages various controls of the laser surgical apparatus 1. The ROM 78 stores various programs for controlling the operation of the laser surgical apparatus 1, initial values, and the like. The RAM 79 temporarily stores various information. A nonvolatile memory is a non-transitory storage medium that can retain stored contents even when power supply is interrupted.

<レーザユニットの構成>
図2および図3を参照して、本実施形態におけるレーザユニット10の構成について詳細に説明する。図2に示すように、本実施形態のレーザユニット10は、発振器101、増幅部110、波長変換部121、切換部125,126、およびパルス選択部128を備える。
<Configuration of laser unit>
With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the structure of the laser unit 10 in this embodiment is demonstrated in detail. As shown in FIG. 2, the laser unit 10 of this embodiment includes an oscillator 101, an amplification unit 110, a wavelength conversion unit 121, switching units 125 and 126, and a pulse selection unit 128.

発振器101は、レーザ光(複数のレーザパルスが断続的に繰り返し照射されるパルスレーザ光を含む)を発振することができる。詳細は後述するが、本実施形態では、複数の集光位置のそれぞれに対し、レーザユニットによって出射されたパルスレーザ光における複数のレーザパルスが集光される。これにより、レーザ手術装置1は、患者眼Eの組織を簡易な構成で効率よく処置することができる。   The oscillator 101 can oscillate laser light (including pulsed laser light irradiated with a plurality of laser pulses intermittently and repeatedly). Although details will be described later, in the present embodiment, a plurality of laser pulses in the pulsed laser light emitted by the laser unit are condensed at each of a plurality of condensing positions. Thereby, the laser surgery apparatus 1 can efficiently treat the tissue of the patient's eye E with a simple configuration.

本実施形態では、繰り返し周波数が1ギガヘルツ以上のパルスレーザ光を発振させることが可能な発振器が採用されている。より望ましい繰り返し周波数の範囲は、3ギガヘルツ以上である(詳細は後述)。一例として、本実施形態の発振器101には半導体レーザが採用されている。しかし、半導体レーザ以外の発振器(固体レーザ等)を採用することも可能である。   In this embodiment, an oscillator capable of oscillating pulsed laser light having a repetition frequency of 1 gigahertz or higher is employed. A more desirable repetition frequency range is 3 GHz or more (details will be described later). As an example, a semiconductor laser is employed for the oscillator 101 of the present embodiment. However, it is possible to employ an oscillator (solid laser or the like) other than the semiconductor laser.

発振器101に発振させるパルスレーザ光のパルス幅(パルス継続時間)も適宜設定できる。ただし、パルス幅が短くなる程、少ないエネルギーで且つピーク出力が高いレーザパルスを組織に照射させることが容易となる。従って、パルス幅が短くなる程、より効率良く集光位置で非線形相互作用が生じる。例えば、パルス幅は、1フェムト秒〜100ピコ秒の範囲内に設定してもよい。より望ましいパルス幅の範囲は、100フェムト秒〜100ピコ秒である。パルス幅が100フェムト秒以上であれば、レーザの発振および制御が容易である。   The pulse width (pulse duration) of the pulsed laser light to be oscillated by the oscillator 101 can also be set as appropriate. However, the shorter the pulse width, the easier it is to irradiate the tissue with a laser pulse with less energy and higher peak output. Therefore, the shorter the pulse width, the more efficiently the nonlinear interaction occurs at the condensing position. For example, the pulse width may be set within a range of 1 femtosecond to 100 picoseconds. A more desirable pulse width range is 100 femtoseconds to 100 picoseconds. If the pulse width is 100 femtoseconds or more, laser oscillation and control are easy.

発振器101に発振させるパルスレーザ光の波長も適宜設定できる。ただし、患者眼Eの透明組織に照射するパルスレーザ光の波長の範囲は、望ましくは、300ナノメートル以上2000ナノメートル以下である。波長が300ナノメートル未満であると、多光子吸収でなく単光子吸収が生じやすくなり、非線形相互作用による組織の処置が困難になる。また、本実施形態では、従来のサブナノ秒レーザによる処置方法に比べてパルスレーザ光のパルス幅が短いので、従来に比べて波長が長いパルスレーザ光(例えば、波長が2000ナノメートルのパルスレーザ光)を用いても非線形相互作用が生じ得る。なお、発振器101に発振させるパルスレーザ光の波長は、レーザの発振および波長変換の容易性等を考慮すると、1000ナノメートル〜1600ナノメートルの範囲内であることがより望ましい。一例として、本実施形態では、発振器101に発振させるパルスレーザ光の波長は1064ナノメートルとした。   The wavelength of the pulse laser beam to be oscillated by the oscillator 101 can also be set as appropriate. However, the range of the wavelength of the pulsed laser light applied to the transparent tissue of the patient's eye E is desirably 300 nanometers or more and 2000 nanometers or less. If the wavelength is less than 300 nanometers, single-photon absorption rather than multiphoton absorption is likely to occur, and tissue treatment by nonlinear interaction becomes difficult. In this embodiment, since the pulse width of the pulse laser beam is shorter than that of the conventional treatment method using a sub-nanosecond laser, a pulse laser beam having a longer wavelength than the conventional method (for example, a pulse laser beam having a wavelength of 2000 nanometers). ) Can also cause non-linear interactions. Note that the wavelength of the pulsed laser light to be oscillated by the oscillator 101 is more preferably in the range of 1000 nanometers to 1600 nanometers in consideration of laser oscillation and ease of wavelength conversion. As an example, in this embodiment, the wavelength of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101 is 1064 nanometers.

増幅部110は、発振器101によって発振されたパルスレーザ光の出力を増幅させる。図3を参照して、本実施形態で採用されている増幅部110の構成について説明する。本実施形態のレーザユニット10は、MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)方式のレーザユニットである。図3に例示する増幅部110は、MOPA方式で用いられる増幅部の一例である。増幅部110は、増幅器111A,111B,111Cと、励起光源112A,112B,112Cと、拡大レンズ114A,114Bとを含む。   The amplifying unit 110 amplifies the output of the pulse laser beam oscillated by the oscillator 101. With reference to FIG. 3, the configuration of the amplifying unit 110 employed in the present embodiment will be described. The laser unit 10 of the present embodiment is a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) type laser unit. An amplification unit 110 illustrated in FIG. 3 is an example of an amplification unit used in the MOPA method. The amplifying unit 110 includes amplifiers 111A, 111B, and 111C, excitation light sources 112A, 112B, and 112C, and magnifying lenses 114A and 114B.

増幅器111A,111B,111Cの各々は、多重パス増幅器である。増幅器111A,111B,111Cの各々には増幅媒質が含まれる。増幅媒質には、発振器101によって発振される種光の波長に合った媒質を用いればよい。励起光源112A,112B,112Cは、増幅器111A,111B,111Cにそれぞれ対応して設けられている。励起光源112A,112B,112Cは、対応する増幅器に含まれる増幅媒質に励起光を照射して、増幅媒質を励起させる。励起状態にある増幅媒質は、入射したパルスレーザ光を増幅して出射する。拡大レンズ114Aは、増幅器111Aと増幅器111Bの間に設けられ、増幅器111Aから出射されたパルスレーザ光の径を広げる。拡大レンズ114Bは、増幅器111Bと増幅器111Cの間に設けられ、増幅器111Bから出射されたパルスレーザ光の径を広げる。   Each of the amplifiers 111A, 111B, and 111C is a multipath amplifier. Each of the amplifiers 111A, 111B, and 111C includes an amplification medium. As the amplification medium, a medium that matches the wavelength of the seed light oscillated by the oscillator 101 may be used. The excitation light sources 112A, 112B, and 112C are provided corresponding to the amplifiers 111A, 111B, and 111C, respectively. The excitation light sources 112A, 112B, and 112C irradiate the amplification medium included in the corresponding amplifier with excitation light to excite the amplification medium. The amplification medium in the excited state amplifies and emits the incident pulse laser beam. The magnifying lens 114A is provided between the amplifier 111A and the amplifier 111B, and widens the diameter of the pulse laser beam emitted from the amplifier 111A. The magnifying lens 114B is provided between the amplifier 111B and the amplifier 111C, and widens the diameter of the pulse laser beam emitted from the amplifier 111B.

MOPA方式による増幅の構成は、従来のフェムト秒レーザで用いられていた増幅の構成(例えば、チャープパルス増幅法(CPA法)等の構成)に比べて簡易である。本実施形態のレーザ手術装置1が簡易な構成の増幅機構を採用できる理由について説明する。パルス幅がフェムト秒オーダーのレーザパルス(以下、「フェムト秒レーザ」という場合もある)を各集光位置に1回ずつ照射する従来の処置方法では、レーザユニットは、ピーク出力が非常に高いレーザパルスを出射する必要がある。つまり、フェムト秒レーザを用いる従来の装置は、ピコ秒またはマイクロ秒等のオーダーに比べてパルス幅が非常に小さいレーザパルスのピーク出力を、非常に高い値まで増幅させる。この場合に、MOPAに例示される増幅機構を用いると、増幅中の自己収束が原因で光の強度が過度に高くなる場合がある。その結果、増幅部の光学系の損傷等が生じ得る。従って、フェムト秒レーザを用いる従来の装置では、MOPA等の増幅方法よりも複雑な増幅方法(例えばCPA法等)を用いる必要があった。   The configuration of amplification by the MOPA method is simpler than the configuration of amplification used in conventional femtosecond lasers (for example, a configuration such as a chirp pulse amplification method (CPA method)). The reason why the laser surgical apparatus 1 of this embodiment can employ an amplification mechanism with a simple configuration will be described. In a conventional treatment method in which a laser pulse with a pulse width of the order of femtoseconds (hereinafter sometimes referred to as “femtosecond laser”) is irradiated to each condensing position once, a laser unit has a very high peak output. It is necessary to emit a pulse. That is, a conventional apparatus using a femtosecond laser amplifies the peak output of a laser pulse having a very small pulse width compared to an order of picosecond or microsecond to a very high value. In this case, when an amplification mechanism exemplified by MOPA is used, the light intensity may become excessively high due to self-convergence during amplification. As a result, the optical system of the amplifying unit may be damaged. Therefore, in a conventional apparatus using a femtosecond laser, it is necessary to use a more complicated amplification method (for example, CPA method) than an amplification method such as MOPA.

これに対し、本実施形態のレーザ手術装置1は、従来のフェムト秒レーザに比べてピーク出力が低いレーザパルスを、それぞれの集光位置に複数回照射することで、組織を処置する(詳細は後述する)。つまり、本実施形態のレーザ手術装置1は、発振器101によって発振されたパルスレーザ光のピーク出力を、従来の装置におけるフェムト秒レーザのピーク出力よりも低い出力に増幅させれば足りる。従って、レーザ手術装置1は、MOPAに例示される増幅機構を採用することも可能である。   On the other hand, the laser surgical apparatus 1 of this embodiment treats a tissue by irradiating each focused position with a laser pulse having a lower peak output than a conventional femtosecond laser multiple times. Will be described later). That is, the laser surgical apparatus 1 of this embodiment only needs to amplify the peak output of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101 to an output lower than the peak output of the femtosecond laser in the conventional apparatus. Therefore, the laser surgical apparatus 1 can also employ an amplification mechanism exemplified by MOPA.

なお、増幅部110の構成も適宜変更できる。例えば、レーザ手術装置1に使用できる増幅部110はバルク型でもよいが、光ファイバー増幅器が複数使用されてもよい。増幅段も適宜設定すればよい。MOPA方式以外の増幅方式が用いられてもよい。また、処置に必要となるピーク出力によっては、増幅部110自体を省略することも可能である。   The configuration of the amplifying unit 110 can be changed as appropriate. For example, the amplification unit 110 that can be used in the laser surgical apparatus 1 may be a bulk type, but a plurality of optical fiber amplifiers may be used. The amplification stage may be set as appropriate. An amplification method other than the MOPA method may be used. Further, depending on the peak output required for the treatment, the amplification unit 110 itself can be omitted.

図2の説明に戻る。波長変換部121は、発振器101によって発振されたパルスレーザ光の波長を変換することができる。一例として、本実施形態の波長変換部121は、発振器101によって発振されるパルスレーザ光の波長(1064ナノメートル)を、300ナノメートル〜700ナノメートルの範囲の波長(本実施形態では354ナノメートル)に変換する。詳細には、本実施形態の波長変換部121は、第一波長変換結晶122と、第二波長変換結晶123とを備える。第一波長変換結晶122は、波長が1064ナノメートルのパルスレーザ光を入射し、第二次高調波(波長532ナノメートル)を出射する。第二波長変換結晶123は、第二次高調波を入射し、第三次高調波(波長354ナノメートル)を出射する。波長変換結晶122,123には、バルク結晶(例えば、LBO、BBO)等を用いることができる。   Returning to the description of FIG. The wavelength converter 121 can convert the wavelength of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101. As an example, the wavelength converter 121 of the present embodiment changes the wavelength (1064 nanometers) of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101 to a wavelength in the range of 300 nanometers to 700 nanometers (354 nanometers in the present embodiment). ). Specifically, the wavelength conversion unit 121 of this embodiment includes a first wavelength conversion crystal 122 and a second wavelength conversion crystal 123. The first wavelength conversion crystal 122 receives a pulsed laser beam having a wavelength of 1064 nanometers and emits a second harmonic (wavelength of 532 nanometers). The second wavelength conversion crystal 123 enters the second harmonic and emits the third harmonic (wavelength 354 nanometers). For the wavelength conversion crystals 122 and 123, a bulk crystal (for example, LBO, BBO) or the like can be used.

なお、波長変換部121の構成も変更できる。発振器101によって発振されるパルスレーザ光の波長と、患者眼Eの組織に照射するパルスレーザ光の波長とに基づいて、波長変換部121の具体的な構成を適宜決定すればよい。例えば、発振器101によって発振されるパルスレーザ光の波長を本実施形態よりも短くし、波長変換部によってパルスレーザ光の波長を長い波長に変換することも可能である。波長変換結晶の数も2つに限られない。また、バルク結晶に換えてQPM素子等を用いてもよい。QPM素子を用いる場合、分散によるパルス幅の広がりを考慮して素子を選択するのが望ましい。   The configuration of the wavelength converter 121 can also be changed. The specific configuration of the wavelength conversion unit 121 may be determined as appropriate based on the wavelength of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101 and the wavelength of the pulsed laser light applied to the tissue of the patient's eye E. For example, the wavelength of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101 can be made shorter than that in the present embodiment, and the wavelength of the pulsed laser light can be converted to a longer wavelength by the wavelength conversion unit. The number of wavelength conversion crystals is not limited to two. Further, a QPM element or the like may be used instead of the bulk crystal. When using a QPM element, it is desirable to select the element in consideration of the spread of the pulse width due to dispersion.

切換部125,126は、波長変換部121によるパルスレーザ光の波長変換を実行するか否かを切り換える。換言すると、切換部125,126は、波長変換されたパルスレーザ光をレーザユニット10から出射するか、波長変換されていないパルスレーザ光をレーザユニット10から出射するかを切り換える。一例として、本実施形態では、パルスレーザ光の光路への挿入および抜き取りが可能なミラーが、切換部125,126として使用される。切換部125,126の各々の光路への挿入および光路からの抜き取りは、挿脱機構(図示せず)によって行われる。切換部125は、波長変換部121よりも光路の上流側に設けられる。切換部126は、波長変換部121よりも光路の下流側に設けられる。切換部125,126が共に光路から抜き取られると、パルスレーザ光は光路L7に沿って進む。この場合、パルスレーザ光は、波長変換部121によって波長変換された後、パルス選択部128に入射する。一方で、切換部125,126が共に光路に挿入されると、パルスレーザ光は光路L8に沿って進む。この場合、パルスレーザ光は、波長変換部121を経ることなくパルス選択部128に入射する。   The switching units 125 and 126 switch whether to perform wavelength conversion of the pulsed laser light by the wavelength conversion unit 121. In other words, the switching units 125 and 126 switch whether to output the wavelength-converted pulsed laser light from the laser unit 10 or to output the wavelength-converted pulsed laser light from the laser unit 10. As an example, in the present embodiment, mirrors capable of inserting and extracting pulsed laser light into the optical path are used as the switching units 125 and 126. The switching units 125 and 126 are inserted into and extracted from the optical paths by an insertion / removal mechanism (not shown). The switching unit 125 is provided upstream of the wavelength conversion unit 121 in the optical path. The switching unit 126 is provided on the downstream side of the optical path from the wavelength conversion unit 121. When the switching units 125 and 126 are both extracted from the optical path, the pulsed laser light travels along the optical path L7. In this case, the pulse laser beam is wavelength-converted by the wavelength converter 121 and then enters the pulse selector 128. On the other hand, when the switching units 125 and 126 are both inserted into the optical path, the pulsed laser light travels along the optical path L8. In this case, the pulse laser beam enters the pulse selection unit 128 without passing through the wavelength conversion unit 121.

なお、切換部125,126の具体的な構成も変更できる。例えば、レーザ手術装置1は、他の構成(例えば、音響光学素子、プリズム、MEMS、半導体ゲート等)を用いてパルスレーザ光の光路を切り換えることで、波長変換を実行するか否かを切り換えてもよい。また、切換部は、パルスレーザ光の光路への波長変換部121自体の挿入および抜き取りを切り換えることで、波長変換を実行するか否かを切り換えてもよい。本実施形態とは逆に、切換部125,126が光路に挿入された場合に波長変換が実行されるように、光学系の配置を設計してもよい。また、レーザ手術装置1は、複数の波長変換部を用いてもよい。波長が互いに異なる3種類以上のレーザ光を選択的に出射してもよい。   The specific configuration of the switching units 125 and 126 can also be changed. For example, the laser surgical apparatus 1 switches whether or not to perform wavelength conversion by switching the optical path of the pulsed laser light using another configuration (for example, an acoustooptic element, a prism, a MEMS, a semiconductor gate, etc.). Also good. The switching unit may switch whether or not to perform wavelength conversion by switching insertion and extraction of the wavelength conversion unit 121 itself in the optical path of the pulsed laser light. Contrary to this embodiment, the arrangement of the optical system may be designed so that wavelength conversion is performed when the switching units 125 and 126 are inserted in the optical path. In addition, the laser surgical apparatus 1 may use a plurality of wavelength conversion units. Three or more types of laser beams having different wavelengths may be selectively emitted.

パルス選択部128は、断続的に入射する複数のレーザパルスを、組織に光破壊を生じさせるレーザパルスと、組織に光破壊を生じさせないレーザパルスとに選択的に振り分ける。一例として、本実施形態のパルス選択部128は、音響光学素子(AOM)とビームダンプとを備える。音響光学素子は、レーザパルスを偏向させることができる。パルス選択部128は、組織に光破壊を生じさせないレーザパルスを、音響光学素子によって偏向し、ビームダンプに入射させる。つまり、パルス選択部128は、組織の処置に使用しないレーザパルスをピッキングする。また、パルス選択部128は、組織に光破壊を生じさせるレーザパルスを、偏向させることなくそのまま出射する。   The pulse selection unit 128 selectively distributes a plurality of intermittently incident laser pulses into a laser pulse that causes optical destruction in the tissue and a laser pulse that does not cause optical destruction in the tissue. As an example, the pulse selection unit 128 of the present embodiment includes an acousto-optic element (AOM) and a beam dump. The acousto-optic element can deflect the laser pulse. The pulse selection unit 128 deflects a laser pulse that does not cause optical destruction in the tissue by an acousto-optic element, and enters the beam dump. That is, the pulse selection unit 128 picks a laser pulse that is not used for tissue treatment. The pulse selection unit 128 emits a laser pulse that causes optical destruction in the tissue as it is without being deflected.

本実施形態では、従来のフェムト秒レーザに比べて高い繰り返し周波数でパルスレーザ光が発振される。従って、レーザ手術装置1は、照射ユニット30によって集光位置を次の目標位置に切り換えている間に、予定されていない位置で光破壊および熱変性等が生じる可能性を低下させることが望ましい。本実施形態のレーザ手術装置1は、集光位置が切り換えられている間に発振されるレーザパルスを、パルス選択部128によって、少なくとも光破壊を生じさせないレーザパルスとする。詳細には、本実施形態のレーザ手術装置1は、照射ユニット30によって集光位置が次の目標位置に切り換えられている間、レーザパルスが組織に照射されることを、音響光学素子によって防ぐ。よって、予定されていない位置で光破壊または熱変性等が生じる可能性がさらに低下する。   In this embodiment, pulsed laser light is oscillated at a higher repetition frequency than that of a conventional femtosecond laser. Therefore, it is desirable for the laser surgical apparatus 1 to reduce the possibility of light destruction, thermal denaturation, and the like occurring at unscheduled positions while the condensing position is switched to the next target position by the irradiation unit 30. In the laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment, a laser pulse that is oscillated while the condensing position is switched is changed by the pulse selection unit 128 to at least a laser pulse that does not cause optical destruction. Specifically, the laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment prevents the tissue from being irradiated with the laser pulse while the condensing position is switched to the next target position by the irradiation unit 30 by the acoustooptic device. Thus, the possibility of photodestruction or thermal denaturation at unscheduled positions is further reduced.

なお、パルス選択部128の構成も適宜変更できる。例えば、パルス選択部128の配置位置を変更してもよい。従って、レーザユニット10の外部にパルス選択部128を配置してもよい。波長変換部121よりも光路の上流側にパルス選択部128を配置してもよい(この場合、パルス選択部128の位置は、増幅部110の上流側でもよいし、下流側でもよい)。また、音響光学素子の代わりに、電気光学変調器(EOM)、光ファイバスイッチング素子、チョッパホイル等を用いても良い。また、本実施形態で例示したパルス選択部128は、レーザパルスを選択的にピッキングする。しかし、光破壊を生じさせないレーザパルスとするための方法は、レーザパルスをピッキングする方法に限定されない。例えば、パルス選択部128は、組織の処置に使用しないレーザパルスのパラメータの少なくともいずれか(例えば、パルスエネルギー)を、光破壊を生じさせない値に変化させてもよい。また、それぞれのレーザパルスのエネルギーが低い場合等には、パルス選択部128自体を省略して装置構成を簡略化することも可能である。   Note that the configuration of the pulse selector 128 can be changed as appropriate. For example, the arrangement position of the pulse selection unit 128 may be changed. Therefore, the pulse selection unit 128 may be disposed outside the laser unit 10. The pulse selection unit 128 may be arranged on the upstream side of the optical path from the wavelength conversion unit 121 (in this case, the position of the pulse selection unit 128 may be on the upstream side or the downstream side of the amplification unit 110). Further, instead of the acoustooptic device, an electrooptic modulator (EOM), an optical fiber switching device, a chopper foil, or the like may be used. In addition, the pulse selection unit 128 exemplified in this embodiment selectively picks a laser pulse. However, the method for obtaining a laser pulse that does not cause optical destruction is not limited to the method of picking a laser pulse. For example, the pulse selection unit 128 may change at least one of parameters (for example, pulse energy) of a laser pulse that is not used for tissue treatment to a value that does not cause photodestruction. In addition, when the energy of each laser pulse is low, the apparatus configuration can be simplified by omitting the pulse selection unit 128 itself.

<手術時の処理>
図4および図5を参照して、本実施形態のレーザ手術装置1が実行する手術時の処理について説明する。図4に例示する手術時の処理は、パルスレーザ光による手術を実行する指示が操作部71等を介して入力された場合に、制御ユニット76のCPU77によって実行される。CPU77は、ROM78または不揮発性メモリに記憶された制御プログラムに従って、図4に示す処理を実行する。
<Processing during surgery>
With reference to FIG. 4 and FIG. 5, the process at the time of the surgery which the laser surgery apparatus 1 of this embodiment performs is demonstrated. The processing at the time of surgery illustrated in FIG. 4 is executed by the CPU 77 of the control unit 76 when an instruction to perform surgery using pulsed laser light is input via the operation unit 71 or the like. The CPU 77 executes the process shown in FIG. 4 according to the control program stored in the ROM 78 or the nonvolatile memory.

まず、処置モードの選択指示が受け付けられる(S1)。処置モードとは、レーザ手術装置1による患者眼Eの処置(手術)の態様を決定するためのモードである。本実施形態では、2つの処置モード(第一モードおよび第二モード)が設けられている。第一モードは、患者眼Eの第一部位に対する処置を行うためのモードである。第二モードは、患者眼Eのうち、第一部位よりも後側(眼の奥側)に位置する第二部位に対する処置を行うためのモードである。一例として、本実施形態では、第一部位は角膜であり、第二部位は水晶体である。   First, a treatment mode selection instruction is accepted (S1). The treatment mode is a mode for determining the mode of treatment (surgery) of the patient's eye E by the laser surgical apparatus 1. In the present embodiment, two treatment modes (first mode and second mode) are provided. The first mode is a mode for performing a treatment on the first part of the patient's eye E. The second mode is a mode for performing a treatment on a second part of the patient's eye E that is located behind the first part (back side of the eye). As an example, in the present embodiment, the first part is the cornea and the second part is the lens.

術者は、操作部71等を用いて、所望の処置モードの選択指示を入力する。例えば、CPU77は、「角膜処置モード」「水晶体処置モード」等のボタンをモニタ72に表示し、所望のボタンをタッチパネル等によって術者に選択させることで、処置モードの選択指示を受け付けてもよい。また、CPU77は、各モードにおけるパルスレーザ光の波長を、選択肢としてモニタ72に表示してもよい。   The surgeon inputs an instruction for selecting a desired treatment mode using the operation unit 71 or the like. For example, the CPU 77 may accept a treatment mode selection instruction by displaying buttons such as “corneal treatment mode” and “crystal lens treatment mode” on the monitor 72 and allowing the operator to select a desired button using a touch panel or the like. . Further, the CPU 77 may display the wavelength of the pulsed laser beam in each mode on the monitor 72 as an option.

処置モードの種類を変更してもよい。例えば、3つ以上の処置モードが設けられていてもよい。水晶体嚢の前面を切開するCCC(Continuous Circular Capsulorhexis)を実行するための処置モード、角膜ポートを形成するための処置モード等の他のモードが設けられていてもよい。本実施形態では、レーザ手術装置1は、第二モードにおいて、CCCと水晶体核の破砕を共に行うこともできる。また、レーザ手術装置1は、患者眼Eにおける1つの部位のみを処置するように構成されていてもよい。この場合、処置モードは不要である。   The type of treatment mode may be changed. For example, three or more treatment modes may be provided. Other modes such as a treatment mode for performing CCC (Continuous Circular Capsule Hexis) for incising the front surface of the lens capsule and a treatment mode for forming a corneal port may be provided. In the present embodiment, the laser surgical apparatus 1 can perform both CCC and lens nucleus crushing in the second mode. Further, the laser surgical apparatus 1 may be configured to treat only one part in the patient's eye E. In this case, the treatment mode is not necessary.

次いで、選択された処置モードが第一モードであるか否かが判断される(S2)。第一モードであれば(S2:YES)、患者眼Eの角膜におけるパルスレーザ光の集光位置(この場合は、パルスレーザ光を集光させる目標位置)が設定される(S4)。前述したように、本実施形態では、CPU77は、位置検出ユニット55によって検出された位置に基づいて、集光位置を断層画像に対応付ける。従って、CPU77は、断層画像によって集光位置を設定することができる。ただし、集光位置の設定方法は変更してもよい。   Next, it is determined whether or not the selected treatment mode is the first mode (S2). If it is the first mode (S2: YES), the condensing position of the pulse laser light in the cornea of the patient's eye E (in this case, the target position for condensing the pulse laser light) is set (S4). As described above, in the present embodiment, the CPU 77 associates the light collection position with the tomographic image based on the position detected by the position detection unit 55. Therefore, the CPU 77 can set the condensing position by the tomographic image. However, you may change the setting method of a condensing position.

次いで、CPU77は、レーザユニット10から出射するパルスレーザ光の出力を設定する(S5)。本実施形態では、S5で設定される出力pは、第二モードにおいて設定される出力P(後述する)よりも小さい。ただし、出力pは固定値である必要は無く、術者等が変更できてもよい。本実施形態でも、少なくとも出力pの初期値は後述する出力Pの初期値よりも小さいが、術者等は出力pを変更できる。   Next, the CPU 77 sets the output of the pulse laser beam emitted from the laser unit 10 (S5). In the present embodiment, the output p set in S5 is smaller than the output P (described later) set in the second mode. However, the output p does not have to be a fixed value, and may be changed by an operator or the like. Even in this embodiment, at least the initial value of the output p is smaller than the initial value of the output P described later, but the operator can change the output p.

次いで、CPU77は、レーザユニット10から出射するパルスレーザ光の波長を、角膜を処置するための第一波長に設定する(S6)。本実施形態のレーザ手術装置1は、波長変換部121による波長変換を実行することで、組織に出射するパルスレーザ光の波長を第一波長(本実施形態では354ナノメートル)とする。   Next, the CPU 77 sets the wavelength of the pulse laser beam emitted from the laser unit 10 to the first wavelength for treating the cornea (S6). The laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment performs wavelength conversion by the wavelength conversion unit 121, thereby setting the wavelength of the pulsed laser light emitted to the tissue to the first wavelength (354 nanometers in the present embodiment).

選択された処置モードが第二モードであれば(S2:NO)、患者眼Eの水晶体(例えば、水晶体嚢および水晶体核の少なくともいずれか)におけるパルスレーザ光の集光位置が設定される(S8)。パルスレーザ光の出力が設定される(S9)。S9で設定される出力Pの初期値は、第一モードにおいて設定される出力pの初期値よりも大きい。なお、出力Pは、前述した出力pと同様に、術者によって変更できてもよい。次いで、CPU77は、レーザユニット10から出射するパルスレーザ光の波長を、水晶体を処置するための第二波長に設定する(S10)。本実施形態のレーザユニット10は、波長変換部121による波長変換を実行せずにパルスレーザ光を出射することで、パルスレーザ光の波長を第二波長(本実施形態では1064ナノメートル)とする。   If the selected treatment mode is the second mode (S2: NO), the condensing position of the pulsed laser light in the crystalline lens of the patient's eye E (for example, at least one of the lens capsule and the lens nucleus) is set (S8). ). The output of the pulse laser beam is set (S9). The initial value of the output P set in S9 is larger than the initial value of the output p set in the first mode. Note that the output P may be changed by the operator in the same manner as the output p described above. Next, the CPU 77 sets the wavelength of the pulse laser beam emitted from the laser unit 10 to the second wavelength for treating the crystalline lens (S10). The laser unit 10 of the present embodiment emits pulsed laser light without performing wavelength conversion by the wavelength conversion unit 121, thereby setting the wavelength of the pulsed laser light to the second wavelength (1064 nanometers in the present embodiment). .

次いで、パルスレーザ光の照射開始指示が入力されたか否かが判断される(S12)。操作部71等によって照射開始指示が入力されると(S12:YES)、CPU77は、発振器101によるパルスレーザ光の発振を開始させると共に、設定した集光位置に従って、ビームエキスパンダユニット34および走査部40(図1参照)の駆動を開始する(S13)。つまり、CPU77は、設定した複数の集光位置の各々にパルスレーザ光が集光されるように、照射ユニット30を制御する。また、CPU77は、集光位置が次の目標位置に切り換えられるまでの間、パルス選択部128を駆動する。その結果、発振器101から発振されたレーザパルスはピッキングされるので、レーザパルスは組織に照射されない状態となる。つまり、レーザパルスは、パルス選択部128によって、組織において光破壊を生じさせないレーザパルスとされる(S15)。   Next, it is determined whether or not a pulse laser light irradiation start instruction has been input (S12). When the irradiation start instruction is input by the operation unit 71 or the like (S12: YES), the CPU 77 starts the oscillation of the pulse laser beam by the oscillator 101, and the beam expander unit 34 and the scanning unit according to the set condensing position. 40 (see FIG. 1) is started (S13). That is, the CPU 77 controls the irradiation unit 30 so that the pulse laser beam is condensed at each of the set plurality of condensing positions. Further, the CPU 77 drives the pulse selection unit 128 until the condensing position is switched to the next target position. As a result, the laser pulse oscillated from the oscillator 101 is picked, so that the tissue is not irradiated with the laser pulse. That is, the laser pulse is changed to a laser pulse that does not cause optical destruction in the tissue by the pulse selection unit 128 (S15).

集光位置が照射ユニット30によって次の目標位置に切り換えられたか否かが判断される(S16)。切り換えが完了していなければ(S16:NO)、パルスピッキング(S15)が継続して実行される。切り換えが完了すると(S16:YES)、CPU77は、ピッキングを終了させて、走査を停止させたまま複数のレーザパルスを1つの集光位置に照射する。詳細は後述するが、本実施形態では、1つの集光位置(目標位置)に対するレーザパルスの照射を開始してから、その集光位置に対する複数のレーザパルスの照射を終了させるまでの時間(以下、「合計照射時間」という)が定められている。本実施形態では、合計照射時間が経過するまで、1つの集光位置に対する複数のレーザパルスの照射が連続して行われる。なお、合計照射時間は適宜設定できるが、300ピコ秒以上とすることが望ましい。合計照射時間を300ピコ秒以上とすれば、プラズマを発生させるために十分なエネルギーが集光位置に供給される。   It is determined whether or not the condensing position has been switched to the next target position by the irradiation unit 30 (S16). If switching has not been completed (S16: NO), pulse picking (S15) is continuously executed. When the switching is completed (S16: YES), the CPU 77 ends the picking and irradiates a single condensing position with a plurality of laser pulses while stopping the scanning. Although details will be described later, in the present embodiment, a time period from the start of irradiation of a laser pulse to one condensing position (target position) to the end of irradiation of a plurality of laser pulses to the condensing position (hereinafter referred to as the following) , Referred to as “total irradiation time”). In the present embodiment, irradiation of a plurality of laser pulses to one condensing position is continuously performed until the total irradiation time has elapsed. Although the total irradiation time can be set as appropriate, it is desirable that the total irradiation time be 300 picoseconds or longer. If the total irradiation time is 300 picoseconds or more, sufficient energy is supplied to the condensing position to generate plasma.

なお、連続して照射される2つのレーザパルスの照射間隔と、合計照射時間とが判明すれば、1つの集光位置に照射するレーザパルスの数(以下、「規定数」という)が定まる。よって、CPU77は、1つの集光位置に対する規定数のレーザパルスの照射が完了することを条件として、その集光位置に対するレーザパルスの照射を終了させてもよい。   If the irradiation interval of two laser pulses irradiated continuously and the total irradiation time are found, the number of laser pulses irradiated to one condensing position (hereinafter referred to as “specified number”) is determined. Therefore, the CPU 77 may end the irradiation of the laser pulse to the condensing position on condition that the irradiation of the specified number of laser pulses to one condensing position is completed.

1つの集光位置に対する複数のレーザパルスの照射が終了すると(S17)、全ての目標位置に対するレーザパルスの照射が終了したか否かが判断される(S19)。終了していなければ(S19:NO)、処理はS15に戻る。この場合、集光位置が照射ユニット30によって次の目標位置に切り換えられる。この間、パルスピッキング(S15)が実行される。集光位置の切り換えが完了すると(S16:YES)、切り換えられた集光位置に対して複数のレーザパルスが照射される(S17)。全ての目標位置に対するレーザパルスの照射が終了すると(S19:YES)、処理は終了する。   When irradiation of a plurality of laser pulses to one condensing position is completed (S17), it is determined whether or not irradiation of laser pulses to all target positions is completed (S19). If not completed (S19: NO), the process returns to S15. In this case, the light collection position is switched to the next target position by the irradiation unit 30. During this period, pulse picking (S15) is performed. When the switching of the focusing position is completed (S16: YES), a plurality of laser pulses are irradiated to the switched focusing position (S17). When irradiation of laser pulses to all target positions is completed (S19: YES), the process ends.

図5は、3つの集光位置S1,S2,S3の各々へのレーザパルスの照射態様の一例を説明するための図である。本実施形態のレーザ手術装置1は、集光位置S1〜S3の各々にレーザパルスを複数照射させる。それぞれのレーザパルスのピーク出力は、従来のフェムト秒レーザによる処置方法(パルス幅がフェムト秒オーダーのレーザパルスをそれぞれの集光位置に1回ずつ照射させる処置方法)に比べて低いピーク出力とする。   FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a mode of laser pulse irradiation to each of the three condensing positions S1, S2, and S3. The laser surgical apparatus 1 of this embodiment irradiates a plurality of laser pulses to each of the condensing positions S1 to S3. The peak output of each laser pulse is a lower peak output than the conventional treatment method using a femtosecond laser (treatment method in which a laser pulse having a pulse width of the order of femtoseconds is irradiated to each condensing position once). .

例えば、繰り返し周波数を50ギガヘルツとすると、複数のレーザパルスの繰り返し周期は20ピコ秒となる。このレーザパルスを、集光位置S1〜S3の各々に15発照射させると、300ピコ秒の合計照射時間に亘ってレーザパルスが断続的に1つの集光位置に照射され続ける。その結果、従来のフェムト秒レーザに比べて低いピーク出力で、サブナノ秒レーザによる処置方法(例えば、パルス幅が300ピコ秒〜20ナノ秒のレーザパルスをそれぞれの集光位置に1回ずつ照射させる処置方法)と同様の非線形相互作用が集光位置で生じ、組織が処置される。   For example, if the repetition frequency is 50 gigahertz, the repetition period of the plurality of laser pulses is 20 picoseconds. When this laser pulse is emitted to each of the condensing positions S1 to S3, the laser pulse is continuously irradiated to one condensing position over a total irradiation time of 300 picoseconds. As a result, a treatment method using a sub-nanosecond laser (for example, a laser pulse having a pulse width of 300 picoseconds to 20 nanoseconds is irradiated once on each condensing position with a peak output lower than that of a conventional femtosecond laser. Non-linear interaction similar to treatment method) occurs at the collection position and the tissue is treated.

従来のフェムト秒レーザによる処置では、高いピーク出力を得るために、発振器101によって発振されたパルスレーザ光を増幅させる必要がある。MOPAに例示される増幅機構(例えば、本実施形態の増幅部110)でフェムト秒レーザを高いピーク出力まで増幅させると、パルスレーザ光のパルス幅が小さいので、増幅中の自己収束が原因で、増幅機構の光学系の損傷が生じ得る。従って、従来のフェムト秒レーザによる処置では、MOPA等の増幅方法よりも複雑な増幅方法(例えばCPA法)を用いる必要がある。これに対し、本実施形態のレーザ手術装置1は、従来に比べて低いピーク出力のフェムト秒レーザを出射すればよいので、簡易な増幅方法でパルスレーザ光を増幅することも可能である。各種条件によっては、増幅機構自体を省略できる場合も有り得る。採用できるレーザ光源の種類が増加する可能性もある。   In the conventional treatment with the femtosecond laser, it is necessary to amplify the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101 in order to obtain a high peak output. When the femtosecond laser is amplified to a high peak output by an amplification mechanism exemplified by MOPA (for example, the amplification unit 110 of the present embodiment), the pulse width of the pulse laser beam is small, and therefore due to self-convergence during amplification, Damage to the optics of the amplification mechanism can occur. Therefore, in the treatment with the conventional femtosecond laser, it is necessary to use an amplification method (for example, CPA method) more complicated than the amplification method such as MOPA. On the other hand, the laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment only needs to emit a femtosecond laser having a lower peak output than conventional ones, and thus can amplify the pulsed laser light by a simple amplification method. Depending on various conditions, the amplification mechanism itself may be omitted. There is a possibility that the types of laser light sources that can be employed are increased.

また、本実施形態では、従来のサブナノ秒レーザによる処置方法とは異なり、1つの集光位置へのレーザパルスの照射が開始されてから終了するまでの間(つまり、合計照射時間中)に、常にレーザ光が照射されるわけではない。レーザパルスのパルス幅が短くなる程、少ないエネルギーで高いピーク出力のレーザパルスが生成され、生成された複数のレーザパルスによって効率よく非線形相互作用が生じる。以上のように、本実施形態のレーザ手術装置1は、患者の組織を簡易な構成で効率よく処置することができる。   Further, in the present embodiment, unlike the conventional treatment method using a sub-nanosecond laser, during the period from the start to the end of the irradiation of the laser pulse at one condensing position (that is, during the total irradiation time), Laser light is not always irradiated. As the pulse width of the laser pulse is shortened, a laser pulse having a high peak output is generated with a small amount of energy, and a nonlinear interaction is efficiently generated by the plurality of generated laser pulses. As described above, the laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment can efficiently treat a patient's tissue with a simple configuration.

本実施形態のレーザユニット10は、波長変換部121によって波長が変換されたパルスレーザ光を出射することができる。従って、レーザ手術装置1は、処置に適した波長のパルスレーザ光を組織に照射することができる。さらに、本実施形態のレーザ手術装置1は、処置を行う部位に応じて波長変換の実行を制御することで、波長が異なる複数種類のパルスレーザ光を選択的に組織に出射することができる。従って、レーザ手術装置1は、波長の違いによるパルスレーザ光の特性に応じて適切な処置を行うことができる。   The laser unit 10 of the present embodiment can emit pulsed laser light whose wavelength is converted by the wavelength converter 121. Therefore, the laser surgical apparatus 1 can irradiate the tissue with pulsed laser light having a wavelength suitable for treatment. Furthermore, the laser surgical apparatus 1 of the present embodiment can selectively emit a plurality of types of pulsed laser beams having different wavelengths to a tissue by controlling the execution of wavelength conversion according to the site to be treated. Therefore, the laser surgical apparatus 1 can perform an appropriate treatment according to the characteristics of the pulsed laser light due to the difference in wavelength.

詳細には、波長が短いパルスレーザ光(本実施形態では第一波長のパルスレーザ光)は、透明組織によって吸収され易いが、波長が長いパルスレーザ光(本実施形態では第二波長のパルスレーザ光)に比べて微細な処置を行い易い。一方で、波長が長いパルスレーザ光は、透明組織に吸収され難い。本実施形態のレーザ手術装置1は、第二部位(例えば水晶体)よりも前側に位置する第一部位(例えば角膜)を処置する場合には、第二部位を処置する場合に比べてレーザ光の吸収を考慮する必要性が低いので、第一波長のパルスレーザ光を用いて細かい処置を行う。第二部位(例えば水晶体)を処置する場合には、組織によって吸収され難い第二波長のパルスレーザ光を用いる。従って、レーザ手術装置1は、患者眼Eの部位に応じて適切な処置を行うことができる。   Specifically, pulse laser light having a short wavelength (pulse laser light having the first wavelength in this embodiment) is easily absorbed by the transparent tissue, but pulse laser light having a long wavelength (pulse laser having the second wavelength in this embodiment) is used. Compared to light), it is easy to perform fine treatment. On the other hand, pulsed laser light having a long wavelength is difficult to be absorbed by the transparent tissue. The laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment treats a laser beam when treating a first part (for example, the cornea) located in front of a second part (for example, a crystalline lens) as compared with treating a second part. Since there is little need to consider absorption, a fine treatment is performed using a pulsed laser beam of the first wavelength. When treating a second part (for example, a crystalline lens), pulse laser light having a second wavelength that is difficult to be absorbed by the tissue is used. Therefore, the laser surgical apparatus 1 can perform an appropriate treatment according to the site of the patient's eye E.

本実施形態では、従来に比べて高いパルス繰り返し周波数でパルスレーザ光が発振される。繰り返し周波数が高い場合、照射ユニット30が集光位置を次の目標位置に切り換えている間に、予定されていない位置で光破壊および熱変性等が生じる可能性がある。しかし、本実施形態のレーザ手術装置1は、集光位置の切換中に発振されるレーザパルスを、少なくとも光破壊を組織に生じさせないレーザパルスとする。詳細には、本実施形態のレーザ手術装置1は、集光位置の切換中、レーザパルスが組織に照射されることをパルス選択部128によって防ぐ。よって、予定されていない位置で光破壊または熱変性が生じる可能性が低下する。   In the present embodiment, pulsed laser light is oscillated at a higher pulse repetition frequency than in the prior art. When the repetition frequency is high, there is a possibility that photodestruction, thermal denaturation, etc. may occur at an unscheduled position while the irradiation unit 30 switches the light collection position to the next target position. However, the laser surgical apparatus 1 of the present embodiment uses a laser pulse that is oscillated during the switching of the focusing position as a laser pulse that does not cause at least light destruction in the tissue. Specifically, the laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment prevents the pulse selection unit 128 from irradiating the tissue with the laser pulse during the switching of the focusing position. Thus, the possibility of photodestruction or thermal denaturation at unscheduled positions is reduced.

本実施形態のレーザユニット10は、波長が300ナノメートル以上2000ナノメートル以下であるパルスレーザ光を出射することが可能である。波長が300ナノメートル未満であると、多光子吸収でなく単光子吸収が生じやすくなり、非線形相互作用による組織の処置が困難になる。また、本実施形態では、従来のサブナノ秒レーザによる処置方法に比べてパルスレーザ光のパルス幅が短いので、従来に比べて波長が長いパルスレーザ光(例えば、波長が2000ナノメートルのパルスレーザ光)を用いても非線形相互作用が生じ得る。従って、レーザ手術装置1は、波長が300ナノメートル以上2000ナノメートル以下のパルスレーザ光を用いることで、組織を適切に処置することができる。   The laser unit 10 of this embodiment can emit pulsed laser light having a wavelength of 300 nanometers or more and 2000 nanometers or less. If the wavelength is less than 300 nanometers, single-photon absorption rather than multiphoton absorption is likely to occur, and tissue treatment by nonlinear interaction becomes difficult. In this embodiment, since the pulse width of the pulse laser beam is shorter than that of the conventional treatment method using a sub-nanosecond laser, a pulse laser beam having a longer wavelength than the conventional method (for example, a pulse laser beam having a wavelength of 2000 nanometers). ) Can also cause non-linear interactions. Therefore, the laser surgical apparatus 1 can appropriately treat the tissue by using pulsed laser light having a wavelength of 300 nanometers or more and 2000 nanometers or less.

レーザユニット10は、繰り返し周波数が1ギガヘルツ以上のパルスレーザ光を出射する。繰り返し周波数が3ギガヘルツ以上のパルスレーザ光を出射できると、より望ましい。この場合、合計照射時間を極力短い300ピコ秒としても、1つの集光位置に複数のレーザパルスが照射される。   The laser unit 10 emits pulsed laser light having a repetition frequency of 1 gigahertz or higher. It is more desirable to be able to emit pulsed laser light having a repetition frequency of 3 GHz or higher. In this case, even if the total irradiation time is as short as 300 picoseconds, a plurality of laser pulses are irradiated to one condensing position.

角膜には、極力微細な処置をすることが望まれる。水晶体核は、破砕後に除去されるので、効率よく破砕するのが望ましい。本実施形態のレーザ手術装置1は、角膜を処置するためのパルスレーザ光の出力を、水晶体を処置するためのパルスレーザ光の出力よりも小さくする。その結果、角膜は小さい出力で細かく処置され、水晶体は大きい出力で効率よく処置される。   It is desired to treat the cornea as finely as possible. Since the lens nucleus is removed after crushing, it is desirable to crush it efficiently. The laser surgical apparatus 1 according to the present embodiment makes the output of the pulse laser beam for treating the cornea smaller than the output of the pulse laser beam for treating the crystalline lens. As a result, the cornea is finely treated with a small output, and the lens is efficiently treated with a large output.

本発明は上記実施形態に限定されることは無く、様々な変形が可能であることは勿論である。例えば、上記実施形態では、発振器101によって発振されたパルスレーザ光が、MOPA方式の増幅部110によって増幅される。つまり、上記実施形態のレーザ手術装置1は、簡易な構成でパルスレーザ光を増幅させることができる。しかし、他の方式の増幅部を用いることも可能である。また、本開示の技術(パルス幅が短いレーザパルスをそれぞれの集光位置に複数回照射させる技術)によれば、従来のフェムト秒レーザによる処置に比べて低いピーク出力のパルスレーザ光で処置が行われる。従って、各種条件によっては、増幅部自体を省略できる場合も有り得る。   Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the pulse laser beam oscillated by the oscillator 101 is amplified by the MOPA amplification unit 110. That is, the laser surgical apparatus 1 of the above embodiment can amplify the pulse laser beam with a simple configuration. However, it is also possible to use other types of amplifying units. In addition, according to the technique of the present disclosure (a technique of irradiating each focusing position with a laser pulse having a short pulse width a plurality of times), treatment can be performed with pulsed laser light having a lower peak output than conventional femtosecond laser treatment. Done. Therefore, depending on various conditions, the amplification unit itself may be omitted.

上記実施形態のレーザ手術装置1は、波長変換部121を搭載することで、処置に適したパルスレーザ光を組織に照射することができる。詳細には、レーザ手術装置1は、発振器101によって発振されたパルスレーザ光の波長を、波長変換部121によって短い波長に変換することで、組織で吸収され易い波長のパルスレーザ光とする。しかし、本開示の技術によれば、レーザパルスによる多光子吸収が効率よく生じる。従って、各種条件によっては、波長変換部121を省略できる場合もあり得る。   The laser surgical apparatus 1 of the above embodiment can irradiate the tissue with a pulsed laser beam suitable for treatment by mounting the wavelength conversion unit 121. Specifically, the laser surgical apparatus 1 converts the wavelength of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101 into a short wavelength by the wavelength conversion unit 121, so that the pulsed laser light has a wavelength that is easily absorbed by the tissue. However, according to the technique of the present disclosure, multiphoton absorption by a laser pulse occurs efficiently. Therefore, the wavelength conversion unit 121 may be omitted depending on various conditions.

上記実施形態のレーザ手術装置1は、処置を行う部位に応じて波長変換の実行を制御することで、部位に応じた適切な処置を行うことができる。しかし、レーザ手術装置1は、波長変換を実行するか否かを切り換えずに、1つの波長で異なる部位の処置を行うことも可能である。逆に、3種類以上のパルスレーザ光を選択的に出射してもよい。また、レーザ手術装置1は、異なるパルスレーザ光を出射可能な複数の発振器を使い分けることで、複数のパルスレーザ光を選択的に組織に出射してもよい。   The laser surgical apparatus 1 of the above embodiment can perform appropriate treatment according to the site by controlling the execution of wavelength conversion according to the site to be treated. However, the laser surgical apparatus 1 can also treat different parts at one wavelength without switching whether or not to perform wavelength conversion. Conversely, three or more types of pulsed laser light may be selectively emitted. Further, the laser surgical apparatus 1 may selectively emit a plurality of pulsed laser beams to a tissue by properly using a plurality of oscillators that can emit different pulsed laser beams.

上記実施形態では、角膜および水晶体を処置する場合を例示して説明を行った。しかし、処置する部位を適宜変更できることは言うまでもない。例えば、角膜のみを処置する場合、水晶体核のみを処置する場合、水晶体嚢のみを処置する場合、角膜の周辺部に角膜ポートを形成する場合等にも、上記実施形態で例示した技術の少なくとも一部を適用できる。眼以外の組織を処置する場合に、上記実施形態で例示した技術を適用してもよい。   In the said embodiment, the case where the cornea and the lens were treated was illustrated and demonstrated. However, it goes without saying that the site to be treated can be appropriately changed. For example, when treating only the cornea, treating only the lens nucleus, treating only the lens capsule, or forming a corneal port around the cornea, at least one of the techniques exemplified in the above embodiment Part can be applied. When treating tissues other than the eyes, the technique exemplified in the above embodiment may be applied.

上記実施形態で例示した技術の少なくとも一部を、網膜の光凝固治療、選択的レーザ線維柱帯術(Selective Laser Trabeculoplasty:SLT)等に利用することも可能である。例えば、上記実施形態における波長変換部121(図2参照)の構成を変更し、発振器101によって発振されるパルスレーザ光の波長(1064ナノメートル)を第二次高調波(波長532ナノメートル)に変換して、第二次高調波を光凝固治療およびSLT等に利用してもよい。この場合、レーザ光の出力等の各種パラメータは、治療部位、治療内容等に応じて適宜設定すればよい(パルスレーザ光でなく連続波としてもよい)。さらに、角膜の処置、水晶体の処置、光凝固治療、SLT等の複数の処置の2以上を、1つの装置で実行できるように、装置を構成してもよい。例えば、発振器101によって発振されるパルスレーザ光を波長変換せずに用いる水晶体処置モード、第二次高調波を用いる光凝固治療モードおよびSLTモード、第三次高調波を用いる角膜処置モードのうちの2以上を、1つのレーザ処置装置において選択的に実行してもよい。   At least a part of the technique exemplified in the above embodiment can also be used for retinal photocoagulation treatment, selective laser trabeculoplasty (SLT), and the like. For example, the configuration of the wavelength converter 121 (see FIG. 2) in the above embodiment is changed, and the wavelength (1064 nanometer) of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 101 is changed to the second harmonic (wavelength 532 nanometer). By converting, the second harmonic may be used for photocoagulation treatment and SLT. In this case, various parameters such as the output of the laser beam may be appropriately set according to the treatment site, the content of treatment, and the like (not a pulsed laser beam but a continuous wave). Furthermore, the apparatus may be configured such that two or more of a plurality of treatments such as corneal treatment, lens treatment, photocoagulation therapy, and SLT can be performed by one device. For example, a lens treatment mode that uses pulse laser light oscillated by the oscillator 101 without wavelength conversion, a photocoagulation treatment mode that uses a second harmonic, an SLT mode, and a corneal treatment mode that uses a third harmonic Two or more may be selectively performed in one laser treatment apparatus.

上記実施形態のレーザ手術装置1は、処置する部位に応じてパルスレーザ光の出力を変化させる。しかし、出力を変化させずに処置を行うことも可能である。また、レーザ手術装置1は、発振器101自体の出力を変えずに、フィルタ等によってパルスレーザ光の出力を減衰させてもよい。また、上記実施形態のレーザ手術装置1は、音響光学素子(AOM)によるパルスピッキングを行うことで、集光位置の切換中に意図しない光破壊等が生じる可能性を低下させる。しかし、意図しない光破壊等を、AOM以外の構成を用いて抑制することも可能である。例えば、レーザ手術装置1は、集光位置の切換中に、発振器101から発振されるパルスレーザ光のエネルギーを低下させることで、意図しない光破壊等を抑制してもよい。また、意図しない光破壊および熱変性等の影響が小さい場合等には、パルス選択部128を省略することも可能である。   The laser surgical apparatus 1 of the above embodiment changes the output of the pulsed laser light according to the site to be treated. However, it is also possible to perform treatment without changing the output. Further, the laser surgical apparatus 1 may attenuate the output of the pulsed laser light by a filter or the like without changing the output of the oscillator 101 itself. Moreover, the laser surgical apparatus 1 of the said embodiment reduces the possibility that the unintended optical destruction etc. will arise during switching of a condensing position by performing the pulse picking by an acousto-optic device (AOM). However, it is also possible to suppress unintended light destruction and the like by using a configuration other than AOM. For example, the laser surgical apparatus 1 may suppress unintended light destruction and the like by reducing the energy of the pulsed laser light oscillated from the oscillator 101 during the switching of the condensing position. In addition, when the influence of unintended light destruction and thermal denaturation is small, the pulse selection unit 128 can be omitted.

上記実施形態では、それぞれの集光位置に照射される複数のレーザパルスのピーク出力はほぼ一定である。その結果、それぞれの集光位置に照射されるレーザ光の波形(複数のレーザパルスの全体的な波形)が矩形波となっている。しかし、それぞれの集光位置に照射させるレーザパルスの強度は変更できる。例えば、複数のレーザパルスのピーク出力が徐々に高くなるように、または徐々に低くなるように強度を調整してもよい。複数のレーザパルスの全体的な波形が山型となるように強度を変化させてもよい。レーザ光を照射する組織の特性に合わせて、レーザ光の強度を変化させてもよい。   In the above embodiment, the peak output of the plurality of laser pulses irradiated to the respective condensing positions is substantially constant. As a result, the waveform of the laser beam irradiated to each condensing position (the overall waveform of a plurality of laser pulses) is a rectangular wave. However, the intensity of the laser pulse irradiated to each condensing position can be changed. For example, the intensity may be adjusted so that the peak outputs of the plurality of laser pulses gradually increase or decrease gradually. The intensity may be changed so that the overall waveform of the plurality of laser pulses has a mountain shape. The intensity of the laser beam may be changed in accordance with the characteristics of the tissue irradiated with the laser beam.

1 レーザ手術装置
10 レーザユニット
30 照射ユニット
76 制御ユニット
77 CPU
78 ROM
79 RAM
101 発振器
110 増幅部
121 波長変換部
128 パルス選択部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser surgery apparatus 10 Laser unit 30 Irradiation unit 76 Control unit 77 CPU
78 ROM
79 RAM
101 Oscillator 110 Amplifier 121 Wavelength converter 128 Pulse selector

Claims (5)

パルスレーザ光を患者の組織に集光させることで、前記組織におけるパルスレーザ光の集光位置に非線形相互作用を生じさせて前記組織を処置することが可能なレーザ手術装置であって、
パルスレーザ光を発振する発振器を有するレーザユニットと、
前記レーザユニットによって出射されたパルスレーザ光の前記集光位置を、前記組織において走査させる走査手段と、
前記走査手段を制御することで、複数の前記集光位置のそれぞれに対し、前記レーザユニットによって出射されたパルスレーザ光における複数のレーザパルスを集光させる走査制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記走査手段による走査を停止させたまま、プラズマ発光を伴うプラズマを誘起させるフェムト秒レーザに比べて低い出力の複数のレーザパルスを一つの集光位置に照射することで、プラズマ発光を伴わないプラズマを誘起させる原理を用いて処置を行うことを特徴とするレーザ手術装置。
A laser surgical apparatus capable of treating a tissue by causing a nonlinear interaction to occur at a focused position of the pulsed laser beam in the tissue by focusing the pulsed laser beam on a patient's tissue,
A laser unit having an oscillator for oscillating pulsed laser light;
Scanning means for causing the tissue to scan the condensing position of the pulsed laser light emitted by the laser unit;
Scanning control means for condensing a plurality of laser pulses in the pulsed laser light emitted by the laser unit for each of the plurality of condensing positions by controlling the scanning means ,
The control means irradiates a single converging position with a plurality of laser pulses having a lower output than a femtosecond laser that induces plasma accompanied by plasma emission while stopping scanning by the scanning means. A laser surgical apparatus which performs treatment using a principle of inducing plasma without light emission .
請求項1に記載のレーザ手術装置であって、
前記レーザユニットは、
前記発振器によって発振されたパルスレーザ光を増幅させる増幅部を備えたMOPA(Master Oscillator Power Amplifier)方式のレーザユニットであることを特徴とするレーザ手術装置。
The laser surgical apparatus according to claim 1,
The laser unit is
A laser surgical apparatus, which is a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) type laser unit including an amplifying unit for amplifying pulsed laser light oscillated by the oscillator.
請求項1または2に記載のレーザ手術装置であって、
前記レーザユニットは、
前記発振器によって発振されたパルスレーザ光の波長を変換する波長変換手段を備えたことを特徴とするレーザ手術装置。
The laser surgical apparatus according to claim 1 or 2,
The laser unit is
A laser surgical apparatus comprising wavelength conversion means for converting the wavelength of pulsed laser light oscillated by the oscillator.
請求項3に記載のレーザ手術装置であって、
前記レーザユニットは、
前記波長変換手段によるパルスレーザ光の波長変換を実行するか否かを切り換える切換手段をさらに備え、
前記レーザ手術装置は、
パルスレーザ光による処置を行う部位に応じて、前記切換手段による波長変換の実行を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ手術装置。
The laser surgical apparatus according to claim 3,
The laser unit is
Further comprising switching means for switching whether to perform wavelength conversion of the pulsed laser light by the wavelength conversion means,
The laser surgical device comprises:
A laser surgical apparatus further comprising control means for controlling execution of wavelength conversion by the switching means in accordance with a part to be treated with pulsed laser light.
請求項1から4のいずれかに記載のレーザ手術装置であって、
1つの前記集光位置に対する複数のレーザパルスの集光が終了してから、レーザパルスを集光させる位置が前記走査手段によって他の目標位置に切り換えられる間に、前記発振器によって発振されるレーザパルスを、前記組織に光破壊を生じさせないレーザパルスとするパルス選択手段をさらに備えたことを特徴とするレーザ手術装置。
The laser surgical apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A laser pulse oscillated by the oscillator during the time when the position of condensing the laser pulse is switched to another target position by the scanning means after the condensing of the plurality of laser pulses to one condensing position is completed. Further comprising pulse selection means for making a laser pulse that does not cause optical destruction in the tissue.
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