JP6856552B2 - 経上皮レーザ屈折矯正角膜切除術を行うための眼科レーザ手術用装置 - Google Patents

Description

本開示は、概して、パルスレーザ放射によって眼組織を治療する装置および方法に関する。本開示は、特に、パルスレーザ放射による眼組織の除去に関する。

角膜の眼組織の切除、すなわち除去のためにパルスレーザ放射を使用する屈折矯正眼科手術には既知の種々の手術方法がある。「切除」という用語は、組織のそうした除去に関する技術業界で頻繁に使用されている。これらの手術方法では、除去しなければならないあまりに多くの角膜組織が眼のいずれの箇所にあるかを示す切除プロファイルが患者毎に個別に準備される。切除プロファイルは、手術後、結果として眼の視力の既存の異常（例えば、近視、遠視、乱視）をなくすかまたは少なくとも大幅に低減する眼の前面の形状が得られるように選択される。

角膜の眼組織の切除がパルスレーザ放射によって行われる従来の手術方法としては、例えば、ＬＡＳＩＫ（レーザ角膜切削形成術）および経上皮ＰＲＫ（レーザー屈折矯正角膜切除術）が挙げられる。ＬＡＳＩＫでは、最初に角膜前面の領域で被覆フラップが切開され、その間、フラップは依然としてヒンジ領域で周囲の角膜組織に付着している。この被覆円盤（通常、技術業界では「フラップ」と呼ばれる）は、片側に折り曲げられる。次いで、患者毎に特別に決定された切除プロファイルに応じて、レーザ切除が角膜の間質組織に対して行われ、それにより角膜が露出される。切除が完了した後、フラップが折り戻されて手術創傷が閉じられる。しかしながら、経上皮ＰＲＫでは、物質が角膜上皮にわたって切除される。上皮は切除領域において完全に除去される。上皮は再生できるため、経上皮ＰＲＫは、永久に開いた創傷も残さない。

人間の眼の治療に関連して、組織切除に適した従来のレーザシステムは、既定のパルス繰返し率（すなわち、レーザシステムにより放出されるレーザ放射パルスの周波数）を有し、このパルス繰返し率は、治療従事者（医師、助手）に影響されない。したがって、そのようなレーザシステムを用いて作業する医師は、患者または治療のタイプに応じて異なるパルス繰返し率を使用する余裕がない。医師は、全ての患者を治療する際に同じパルス繰返し率を使用しなければならない。一定のパルス繰返し率は、パルス繰返し率が比較的高い、例えば１０００Ｈｚを超える場合、特に医師または患者から異議が生じる可能性がある。放射パルスのより速いシーケンスのため、眼内で生じる局部加熱がより低いパルス繰返し率での局部加熱よりも大きくなる可能性がある。そのような局部組織加熱に伴う懸念により、レーザによる眼科手術が行われる眼科医院または医療診療所の手術者は、より低いパルス繰返し率で動作するより旧型のシステムに依存する代わりに、より高いパルス繰返し率で作動するより新型のレーザシステムを利用しない場合がある。

本発明の実施形態の１つの目的は、様々な方法で使用できる眼の切除レーザ治療のための装置を提供することである。

本発明の特定の実施形態によれば、可変パルス繰返し率の集束パルスレーザ放射を放出する機能を有するレーザモジュールと、ユーザインターフェース上において、１つまたは複数の所定のパルス繰返し率の選択に関する少なくとも１つのユーザ入力を受け取り、かつ少なくとも１つの選択されたパルス繰返し率に従ってレーザモジュールを制御する機能を有するプロセッサベースの制御ユニットとを含む、レーザ眼科手術のための装置が提供される。このような装置は、懸案の治療のために種々のパルス繰返し率の中から医師が自由に選択することを可能にする。ユーザインターフェースは、選択されるパルス繰返し率の対応する入力を医師に提示するように設計される。例えば、ユーザインターフェースは、画面上に表示されるグラフィカルユーザインターフェースを含み得る。グラフィカルユーザインターフェースは、例えば、選択のために少なくとも２つの所定のパルス繰返し率を提示する少なくとも１つのドロップダウンメニューを含み得る。

医師が行うべき選択の基準は、例えば、医師の個々の好みと、治療期間とを含み得る。選択されたパルス繰返し率が高いほど、治療時間が短くなる。全体的に比較的小さい組織体積が除去され、必要とされる放射パルスの数が相応に比較的少ない場合、医師は、例えば、全体的により大きい体積が除去され、より多くの放射パルスが相応に必要である場合よりも低いパルス繰返し率を選択することができる。それにもかかわらず、両方の場合において患者が許容できる治療時間を決定することができる。

より高いパルス繰返し率に基本的に異議がある医師には、本発明による装置が適している。今日では、医師は、新型のレーザシステムを使用することができ、一方では同時に、高いパルス繰返し率での起こり得る眼組織の局部過熱に懸念がある場合には比較的低いパルス繰返し率を選択することができる。

例えば、コンピュータに接続された画面上に表示される選択オプションの代わりに、ノブまたは医師が所望のパルス繰返し率の選択を入力できる他の何らかの電気機械式操作要素を提供することが考えられる。

特定の実施形態によれば、制御ユニットは、患者特有のデータへの割り当てにおいて少なくとも１つのユーザ入力を受け取り、かつ選択されたパルス繰返し率を記憶媒体（ここで、ユーザ入力が患者特有のデータに割り当てられる）に記憶するように構成されてもよい。記憶装置は、ある治療に対していずれのパルス繰返し率が医師により選択されたかを再現することが将来のある時点で可能となるようにアーカイブすることに役立ち得る。制御ユニットは、例えば、対応する情報をデータ記録に蓄積し、次いで、適切な記憶媒体に永久的に記憶することができる。患者固有のデータは、例えば、それぞれの患者に関する情報（例えば、患者識別番号および／もしくは患者名）ならびに／またはそれぞれの患者および／もしくは治療データ（例えば、切除プロファイルまたはショットパターン）に関して確定された診断データを含み得、これらのデータは、それぞれの患者のために計画されたレーザ治療の詳細を特定する。

本発明の特定の実施形態では、制御ユニットは、２つのユーザ入力であって、それぞれ特定の患者への割り当てにおけるいくつかの所定のパルス繰返し率のうちの１つの選択に関する、２つのユーザ入力を受け取り、および２つのユーザ入力のうちの一方の選択されたパルス繰返し率に従って、特定の患者に対して定められたパルス放出シーケンスの第１の部分の送出を制御し、かつ２つのユーザ入力のうちの他方の選択されたパルス繰返し率に従って、パルス放出シーケンスの第２の部分の送出を制御するように構成される。このように、医師は、治療の異なる段階の各段階に対して個別に適切なパルス繰返し率を選択することができる（ここで、各段階は、パルス放出シーケンスの一部分に相当する）。経上皮レーザ屈折矯正角膜切除術の例では、制御ユニットは、２つのユーザ入力のうちの一方の選択されたパルス繰返し率を使用して上皮組織切除の段階を行い、かつ２つのユーザ入力のうちの他方の選択されたパルス繰返し率を使用して間質組織切除の段階を行う機能を有し得る。例えば、医師は、より高いパルス繰返し率で上皮を切除し、より低いパルス繰返し率で実際の屈折矯正、すなわち間質組織の切除を行うことを決定し得る。

本発明の特定の実施形態では、制御ユニットは、パルス放出シーケンスの連続した送出をもたらすように構成される。異なるパルス繰返し率が医師によりパルス放出シーケンスの異なる部分に対して選択された場合、かかる実施形態では、制御ユニットは、選択されたパルス繰返し率を即座に、すなわち遅延なく切り替える。

本発明の実施形態では、制御ユニットは、任意選択的に、２つのユーザ入力に対して同じ選択されたパルス繰返し率または異なる選択されたパルス繰返し率を受け取るように構成される。したがって、これらの実施形態では、制御ユニットは、医師が（治療の異なる段階に相当する）パルス放出シーケンスの異なる部分に対して異なるパルス繰返し率を選択するか、またはパルス放出シーケンスの全ての部分に対して必要に応じて同じパルス繰返し率を選択することを可能にする。

本発明の実施形態における放出されるレーザ放射は、レーザ放射による眼への照射時に眼組織の切除を生じさせる放射特性を有する。例えば、放出されるレーザ放射は、レーザ放射の眼への透過をできる限り防止するために３００ｎｍ未満の放射波長を有する。所定のパルス繰返し率は、例えば、３ｋＨｚ未満または２ｋＨｚ未満または１５００Ｈｚ未満の範囲にある。本発明の実施形態では、所定のパルス繰返し率は、以下のパルス繰返し率：約２１０Ｈｚ、約２６２，５Ｈｚ、約５２５Ｈｚおよび約１０５０Ｈｚの少なくとも１つを含む。

別の態様によれば、本開示は、ユーザインターフェースを介して第１のユーザ入力および第２のユーザ入力を受け取ることであって、第１のユーザ入力および第２のユーザ入力の各々が、いくつかの所定のパルス繰返し率のうちの１つの選択に関する、受け取ることと、第１のユーザ入力の選択されたパルス繰返し率を使用する上皮組織切除の段階中にレーザモジュールの放射パルスの送出を制御することと、第２のユーザ入力の選択されたパルス繰返し率を使用する間質組織切除の段階中にレーザモジュールの放射パルスの送出を制御することとを含む、経上皮レーザ屈折矯正角膜切除術を行う方法を提供する。

本発明は、添付の図面に基づいて以下により詳細に解説される。

人間の眼の切除レーザ治療のためのレーザシステムの構成要素を概略ブロック図で示す。 パルス繰返し率を選択するためのレーザシステムのグラフィカルユーザインターフェースの一部としてコンピュータモニタ上に現れ得るメニューウィンドウの２つの例を示す。

まず図１を参照する。図１で示されるレーザシステムは、概して１０として表示される。レーザシステム１０は、治療すべき眼１６の方向に集束パルスレーザビーム１４を放射することが可能な複数の個別の構成要素からなるレーザモジュール１２（点線で輪郭が描かれている）を含む。レーザシステム１０はまた、図１に概略図で単一のブロックとして示されているが、ある実施形態では、制御ユニット１８の機能が複数の分散制御サブユニットに分散され得るプログラム制御された制御ユニット１８を有する。制御ユニット１８は、制御ユニット１８がグラフィカルユーザインターフェースを表示できるモニタ２０に接続され、このグラフィカルユーザインターフェースにより、医師または医師の助手は、レーザモジュール１２を制御するためのユーザコマンドを入力することができる。モニタ２０は、ユーザがモニタの表面に触れることによりユーザのコマンドを入力できるように、例えば、タッチセンサ式の表示画面（タッチ画面）として設計されてもよい。代替的または追加的に、制御ユニット１８は、グラフィカルユーザインターフェース上にカーソルを表示するように設計されてもよく、そのように入力を行うために、このカーソルをグラフィカルユーザインターフェース上でカーソルをマウスまたは他の何らかの適切なカーソル移動装置により移動させることができる。

グラフィカルユーザインターフェースにより、ユーザは、レーザモジュール１２により放出されるレーザビーム１４のパルス繰返し率を選択することができる。例えば、予め設定された複数のパルス繰返し率は、これらの複数のパルス繰返し率の中からユーザが選択できるようにグラフィカルユーザインターフェース上でユーザに提示されてもよい。所定のパルス繰返し率の各々は、例えば、利用可能な最大の繰返し率の整数分の１に相当する。数値例を挙げると、所定のパルス繰返し率は、最小の繰返し率としての約２６２，５Ｈｚの繰返し率と、最小の繰返し率の整数倍としての約５２５Ｈｚおよび１０５０Ｈｚの追加の繰返し率とを含み得る。この例では、１０５０Ｈｚの繰返し率は利用可能な最大の繰返し率であり、かつ５２５Ｈｚおよび２６２，５Ｈｚの繰返し率は、それぞれ１０５０Ｈｚの繰返し率を２分の１および４分の１にすることにより得ることができる。

レーザモジュール１２は、例えば、エキシマレーザとして設計されるレーザ源２２を含み、かつ約３００ｎｍ未満の放射波長を有するパルスレーザ放射２４を生成する。そのような放射波長に関して、眼１６のより深部の組織領域への透過が回避され、その代わりに、照射された組織領域の表面の領域における眼組織と放射との相互作用が達成され、この相互作用により組織切除が達成される。

レーザ源２２により生成されるレーザ放射２４は、放出されるレーザビーム１４に対してユーザが選択できる最も高いパルス繰返し率と少なくとも同程度である所与のパルス繰返し率を有する。ある実施形態では、レーザ源２２により生成されるレーザ放射２４のパルス繰返し率は、放出されるレーザビーム１４に対して選択できる最も高いパルス繰返し率に等しい。パルスセレクタ２６により、ビーム経路を眼１６の方向に更に進むべきレーザ放射２４のパルスが選択される。眼１６の方向に通されたはずの選択されない任意の放射パルスは、パルスセレクタ２６によりビームダンプ２８内に偏向される。パルスセレクタ２６は、例えば、移動可能に位置決めされ、かつミラー位置に関して制御ユニット１８により制御され得るミラーを含み得、すなわち、それにより、第１のミラー位置におけるミラーは、レーザ放射２４のパルスを眼１６の方向に偏向させ（または眼１６の方向へのパルスの通過を可能にし）、かつ第２のミラー位置において、ミラーは、レーザ放射２４の入射パルスの偏向をビームダンプ２８の方向に生じさせる。制御ユニット１８は、グラフィカルユーザインターフェース上でユーザにより選択されたパルス繰返し率に従ってパルスセレクタ２６のセレクタミラーのミラー位置を制御する。

レーザモジュール１２はまた、ｘ−ｙスキャナ３０と、集束レーザビームが射出される集束レンズシステム３２とを含む。ｘ−ｙスキャナ３０は、ビーム伝搬方向に直交するｘ−ｙ平面内でのレーザビーム１４の焦点の変位を可能にし、ここで、ｘおよびｙという文字は、このｘ−ｙ平面を通る直角をなす軸線（ｘ軸線およびｙ軸線）の対を表す。ｘ−ｙスキャナ３０は、制御プログラムに従って制御ユニット１８により制御され、この制御プログラムは、例えば、ショットパターンの形態で特定の患者に対して定められる切除プロファイルを表す。そのようなショットパターンは、放射パルスが向けられるべき複数のショット位置に対してｘ−ｙ座標を定める。放射パルス毎に切除できる所与の組織体積を考慮して、この位置で切除される組織の量をあるｘ−ｙショット位置に照準を合わせた放射パルスの数に基づいて決定することができる。逆に、眼１６のいずれの箇所でどの程度多くの組織が切除されるかを示す、診断で決定された切除プロファイルから放射パルス毎の所与の切除体積を考慮して、その箇所において、それぞれの箇所に向けられなければならない放射パルス（すなわち、ショット）の数を確定することができる。ｘ−ｙスキャナ３０は、例えば、相互に垂直な傾斜軸線の周りでスキャナミラーの対を傾動させることできるように配設される、ガルバノメータ駆動式のスキャナミラーの対を含み得る。

レーザシステム１０は、レーザビーム１４のパルスが放射されている間に眼１６の動きを補償する視線追跡機能を含む。ここで、レーザモジュール１２は、対応する画像データの形態のカメラ画像を制御ユニット１８に供給する視線追跡カメラ３４を含み、制御ユニット１８は、カメラ画像のシーケンスに基づいてカメラ画像を解析して眼１６の動きを検出する。認識された眼１６の動きに基づいて、制御ユニット１８は、レーザビーム１４の放射パルスのためのｘ−ｙショット位置を相応に適合させる。

視線追跡カメラ３４により供給されたカメラ画像の画像解析のために、制御ユニット１８は、視線追跡機能により使用される座標系において眼１６の少なくとも１つの基準特徴の位置および／または向きを決定する。基準特徴の一例は、眼１６の瞳孔の中心である。眼１６の別の基準特徴は、例えば、眼１６の強膜に現れる虹彩構造または血管である。瞳孔の中心のｘ−ｙ位置および任意選択的にｘ−ｙ平面内における虹彩または強膜構造の位置の追跡に基づいて、視線追跡機能は、例えば、眼１６の並進運動および回転運動を検出することができる。

レーザシステム１０の視線追跡機能は、ｘ−ｙスキャナ３０の制御の役割を果たす制御ユニット１８の制御機能に、データに関する一定の間隔において、認識された眼の動きを供給する。この間隔は、放出されるレーザビーム１４に対してグラフィカルユーザインターフェースに基づいてユーザが定めることができる少なくとも最も高いパルス繰返し率に対応する。例えば、ユーザが選択できる最大限のパルス繰返し率が１０５０Ｈｚである場合、視線追跡機能は、認識された眼１６の動きに関する対応する動きデータを１０５０Ｈｚ以上の率で供給する。

特定の患者に対して、すなわち、あるレーザ治療に対して選択されたレーザビーム１４の繰返し率にかかわらず、レーザシステム１０の視線追跡機能は、認識された眼１６の動きに関する動きデータを常に同じ率で供給する。このように、視線追跡機能のために従来の視線追跡装置にアクセスすることが可能である。レーザビーム１４の選択されたパルス繰返し率に応じて、ｘ−ｙスキャナ３０の制御の役割を果たす制御ユニット１８の制御機能は、選択されたパルス繰返し率のリズムに対応する動きデータのみを使用する。視線追跡機能が眼１６の動きデータを決定する率よりも選択されたパルス繰返し率が低い場合、制御ユニット１８は、相応にｘ−ｙスキャナ３０を制御してそれらの動きデータの一部を無視する。

ある実施形態では、モニタ２０上に表示されたグラフィカルユーザインターフェースは、ユーザが、患者の差し迫ったレーザ治療に対する単一のパルス繰返し率を選択するだけでなく、レーザ治療の異なる段階のそれぞれの１つに対するパルス繰返し率を選択することを可能にする。この点に関して、ここで図２も参照し、この図は、グラフィカルユーザインターフェースの一部として表示できるメニューウィンドウであって、ユーザが経上皮角膜切除術のために上皮組織切除の段階に対するレーザビーム１４のパルス繰返し率を選択し、かつその後の間質組織切除の段階に対するパルス繰返し率を選択することを可能にするメニューウィンドウを左側半分に示している。メニューウィンドウの「ＰＴＫ周波数」パラメータは、上皮組織切除のためのパルス繰返し率を表し、一方では「治療周波数」パラメータは、間質組織切除のためのパルス繰返し率を表す。両方のパラメータについて、メニューウィンドウは、ユーザが複数の既定の繰返し率の１つを選択することを可能にするドロップダウンメニューを提供する。図２の例では、２１０Ｈｚ、５２５Ｈｚおよび１０５０Ｈｚの繰返し率が両方のパラメータで利用可能である。ここで示す例では、「ＰＴＫ周波数」パラメータに対して１０５０Ｈｚの繰り返し率が選択される。ここに示す例では、「治療周波数」パラメータに対して繰返し率５２５Ｈｚが選択される。したがって、このセクションでは、上皮組織切除は、その後の間質組織切除よりも高い繰返し率で行われるべきである。上皮組織切除は、対象とする切除域内における上皮の厚さ全体に及ぶ。図２の左側部分におけるメニューウィンドウは、図示の例示的な事例では、上皮厚さに対して５０μｍの値を与え（この値は、例えば、上皮厚さの先行する測定に基づいてユーザにより事前に入力される）、かつ切除域の直径に対して６，５０ｍｍの値を与える。したがって、上皮組織切除は、直径６，５０ｍｍの領域において５０μｍの厚さにわたって１０５０Ｈｚの繰返し率で行われる。その工程が継続されると、制御ユニット１８は、「治療周波数」パラメータに対して選択される５２５Ｈｚの繰返し率に切り替え、この繰返し率で経上皮角膜切除術の残りの部分、特に間質組織切除に関連する治療の部分が行われる。

図２の右側部分は、左側部分のメニューウィンドウと同じメニューウィンドウを示しているが、右側部分では、「ＰＴＫ周波数」パラメータに対する繰返し率の選択のための機能が無効にされている。ユーザは、メニューウィンドウの左下部分に位置し、かつ説明文「ＰＲＫを有効にする」で特定されるスイッチ領域を使用することにより、「ＰＴＫ周波数」パラメータに対する繰返し率の選択のための機能の有効化および無効化を任意選択的に行うことができる。この機能の（図２の右側部分のような）無効化では、使用者は、「治療周波数」パラメータの繰返し率に対して利用可能な唯一の選択オプションを有する。このオプションは、間質組織切除のみが（例えば、ＬＡＳＩＫ治療では）必要であるが、上皮組織切除は必要でない治療形態に適している。

図２によるメニューウィンドウがごく一例に過ぎず、説明の目的のみの役割を果たすことは自明である。グラフィカルユーザインターフェースは、放出されるレーザビーム１４のパルス繰返し率をユーザが選択することを可能にするために、他の任意の形態の表示を使用することができる。

図２の左側部分では、「ＰＴＫ周波数」パラメータに対するパルス繰返し率１０５０Ｈｚの選択が本発明の意味における第１のユーザ入力に相当し、一方では「治療周波数」パラメータに対するパルス繰返し率５２５Ｈｚの選択が本発明の意味における第２のユーザ入力に相当する。

Claims (8)

1. 眼科レーザ手術用装置であって、
   可変パルス繰返し率を有する集束パルスレーザ放射を放出するように構成されたレーザアセンブリと、
   プロセッサベースの制御ユニットと
   を含む装置であって、
   前記制御ユニットは、経上皮レーザ屈折矯正角膜切除術の実行のために少なくとも２つのユーザ入力を受け取るように構成されており、各ユーザ入力は、ユーザインターフェースを通じての、複数の所定のパルス繰返し率からの１つの選択に関するユーザ入力であり、第１の選択パルス繰返し率が上皮組織除去の段階のためのものであり、第２の選択パルス繰返し率が間質組織除去の段階のためのものであり、前記第１の選択パルス繰返し率は前記第２の選択パルス繰返し率より高く、前記ユーザ入力は患者特有のデータに結び付けられており、
   前記制御ユニットは、前記第１の選択パルス繰返し率を用いて前記上皮組織除去の段階を実行することにより、及び前記第２の選択パルス繰返し率を用いて前記間質組織除去の段階を実行することにより、前記少なくとも一つの選択パルス繰返し率に従って前記レーザアセンブリを制御するように構成されており、
   更に、前記制御ユニットは、前記選択パルス繰返し率を記憶媒体に記憶するようにも構成されており、前記選択パルス繰返し率は前記患者特有のデータに割り当てられる、装置。
2. 前記ユーザインターフェースは、表示画面上に表示されたグラフィカルユーザインターフェースを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記グラフィカルユーザインターフェースは、少なくとも２つの所定のパルス繰返し率からの選択を可能にするようになされた少なくとも１つのドロップダウンメニューを含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記制御ユニットは、パルス放出シーケンスの連続した放出をもたらすように構成される、請求項１に記載の装置。
5. 前記放出されるレーザ放射は、前記レーザ放射による眼への照射時に眼組織の除去を生じさせる放射特性を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記放出されるレーザ放射は、３００ｎｍ未満の放射波長を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記所定のパルス繰返し率は、１５００Ｈｚ未満の範囲にある、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記所定のパルス繰返し率は、以下のパルス繰返し率：約２１０Ｈｚ、約２６２，５Ｈｚ、約５２５Ｈｚおよび約１０５０Ｈｚのうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。

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