JPH02252453A - 非正視症の外科的治療装置 - Google Patents

非正視症の外科的治療装置

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JPH02252453A
JPH02252453A JP2034017A JP3401790A JPH02252453A JP H02252453 A JPH02252453 A JP H02252453A JP 2034017 A JP2034017 A JP 2034017A JP 3401790 A JP3401790 A JP 3401790A JP H02252453 A JPH02252453 A JP H02252453A
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アルビナ　イバノフナ　イバシナ
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レオニド　フェオドシエビチ　リニク
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アレクサンドル　ドミトリエビチ　セメノフ
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Mikhail Jurievich Orlow
ミハイル　ユリエビチ　オルロフ
Efim Natanovic Beilin
エフィム　ナタノビチ　ベイリン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は一般に医学に関し、さらに詳細には眼科学に関
し１．特に非正視症（屈折異常）の外科的治療のための
装置に関するものである。
°現在、レーザー治療方法は世界的に眼科手術の実施に
おいて採用され、特に紫外線励起レーザーによって発せ
られた放射線による、眼の屈折異常の矯正のためのレー
ザーの助けをかりる方法が採用されている。上記の目的
のたーめの工学レーザー眼科手術ユニットにとっての最
も緊急の問題は角膜に加えられる照射の所要の断面形状
を得ることであり、このため出力し°−ザー放射線は光
線の横断面積全面のエネルギ密度のむらのない対称的分
布、特に矩形（均一）分布を特徴とすべきである。
しかし、励起レーザーにおける分布エネルギ密度は、レ
ーザー放射線の不均一かつ非対称の分布をいかにして均
一な分布に変えるかという問題を最も緊急な問題とする
ようにはなっていない。
〔従来の技術〕
非正視症の外科的治療のための今までに開発された装置
は、１つの共通の光軸上に配設された次の構成要素を具
備する、すなわち紫外線パルス発生レーザーと、光線横
断面積全面のレーザー放射線密度の均一分布のためのユ
′ニットと、光線横断面積全面のレーザー放射線エネル
ギ密度の所要分布の形成装置と、投影レンズとを具備す
るものとして知られている（ＳＰＩＢ、第９０８巻、組
織に対するレーザー相互作用、１９８８年、Ｐ、Ｒ，Ｉ
ｏｄｅｒ他、“′角膜の紫外線レーザー切除のための光
線分布システム°°、第７７〜８２頁参照）。
上記の装置において、レーザー放射線エネルギ密度の均
一分布ユニットは、その効果については光学上公知のド
ーププリズムと同様の、鏡の回転システムとして作られ
ている。光線の横断面積全面にわたるレーザー放射線エ
ネルギ密度の均一の分布は、この光線を全体としてその
光軸の周りに回転することによって得られる。この場合
非均−分布が各個々の放射線パルスに残りそして均一性
はやがて連続放射線パルスの行列を平均する結果として
生じる。この公知のシステムの助けをかりる分布のこの
ような均一性は、光線横断面積全面のエネルギ密度分布
にむらがなく変化のないことを特徴とするようなレーザ
ーにとってのみ有効である。したがって、分布に激烈な
偏位の存在のもとで、実際に全ての実際的レーザーの場
合での均一の密度分布を得ることは、エネルギ分布が散
漫で単調であるレーザー光線の部分を切除することによ
ってのみ可能となる。しかし、これは不都合なエネルギ
損失と害された精度と手術続行時間の延長とを伴うもの
である。
〔発明が解決しようとする課題］ 本発明の主なる本質的な目的は、各レーザー放射線パル
スにおける光線横断面積全面にわたっての均一の分布を
保証しレーザーから出る光線の任意のエネルギ分布を有
するような、光線横断面積全面にわたってのレーザー放
射線エネルギ密度の均一分布のためのユニットの構造を
特徴とする、非正視症の外科的治療のための装置を提供
することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の本質は、非正視症の外科的治療のための装置で
あって、１つの共通の光軸上に配設された次の構成要素
を具備する、すなわち、紫外線パルス発生レーザーと、
光線横断面積全面にわたってレーザー放射線エネルギ密
度を均一に分布させるユニットと、光線横断面積全面に
わたるレーザー放射線エネルギ密度の所要の分布の形成
装置と、投影レンズとを具備する装置において、本発明
により、レーザー放射線エネルギ密度を均一に分布する
ユニットが矩形横断面の導波管として形成されていると
いう事実にある。
この導波管はまた正方形断面の平行六面体として形成す
ることもでき、また付加レンズをレーザー放射線の通路
に沿ってその前方に置くこともできる。
この場合この付加レンズは光軸と直角をなす平面上で振
動することができるのが望ましい。
導波管は、その大きな方の底面がレーザーに対面するピ
ラミッド切頭体として形成することもでる。
この場合ピラミッドは、光軸に直角な２つの互いに直角
をなす方向に、レーザー底面の幾何学中心の周りを振動
することができるようにすることが適当である。
〔実施例〕
第１及び第２図に示されるような非正視症（屈折異常）
の外科的治療のための装置は、共通の光軸上に連続して
配設された以下の構成要素を具備しており、すなわち、
紫外線パルス発生レーザー１と、矩形断面ダイヤフラム
２と、光線の断面領域にわたってレーザーｌにより発射
された放射線のエネルギ密度を均等に分布させるユニッ
ト３であって、レーザーｌによって発射された放射線の
通路に沿うようにダイヤフラム２を通り越して置かれた
付加レンズ４を一体に結合しているユニット３と、この
付加レンズを通り越して配置された矩形断面導波管５と
、光線断面領域にわたってレーザー放射線エネルギ密度
の所要分布の形成装置６と、レーザー放射線を患者の角
膜８上に導く投影レンズ７とを具備している。
この付加レンズは、光軸と直角をなす平面上で独立して
２つの相互に直角な方向に振動することができ、そのた
めこのレンズの取付は部は機械的振動装置９の出力部材
と結合されている。
レンズ４は子午線平面上に頭蓋の矢状縫合の平面とにお
いてそれぞれ異なった焦点距離ｆ、とＦ２を有しく図面
中黒点Ｆ１とＦ２として現われている）そのわん曲表面
は事実上交差した円筒体である。
与えられた実施態様における導波管５は実際上正方形断
面の中空平行六面体であり、この平行六面体の壁の内面
１０は鏡反射コーティングを有している。
形成装置６として用いられるのは、可変断面円形ダイヤ
フラム、又は所定形状のスリットを有する回転ディスク
、あるいはその他にその横断面積全面にわたる可変放射
線吸収を特徴とする光学電池である。
投影レンズ７は角膜８上に導波管５の出口端の平面Ｐの
像を構成する。
上記の実施態様と異なり、第３図と第４図に示されるも
のは、レーザー放射線エネルギ密度の均一な分布のため
のユニットごは本質的に、その大きな方の底面がレーザ
ーｌに対面する切頭ピラ゛ミツドの形状に作られている
。このピラミッドはその小さな方の底面の幾何学的中心
“０°の周りを、光軸に直角な２つの相互に直角をなす
方向に振動することができ、この目的のため、ピラミッ
ドの大きな方の底面は機械的振動装置９の出力部材と結
合されている。このピラミッド（すなわち、導波管１１
）は、レーザー放射線に対して透過性の材料、例えばマ
グネシウム弗化物で作られ、これに対し外側のピラミッ
ド表面は精密研摩による高度の光学的品質の仕上げが与
えられる。
本発明による第１．２図に示される非正視症の外科的治
療のための装置の実施態様は次のように作動する。
レーザーｌから出た放射光線１２は、次のような調節可
能な要素、すなわち高さ（ａ）と幅（ｂ）とを有する矩
形断面ダイヤフラム２を通過する。ダイヤフラム２はレ
ーザー光線１２から所望の部分を切り放す。次に光線１
３はレンズ４を通過しその横断面積と角度上の開口とを
変えるようにする。レンズ４を通過すると光線１３゛は
焦点距離ｆ１とＦ２との２つの焦点平面上に焦点を合わ
せる。レンズ１４を通過した光線１３は、その寸法がレ
ンズ４の平面から観察の平面Ｈまでの距離Ｓによって決
まる可変矩形横断面を有することを特徴としている。距
離がＳ＞ｆ、で放射光線１３の横断面の高さａ′と、距
離ｓ＞Ｆ２でのこの横断面の幅ｂ′とは次のとおりであ
る。
ａ’　　＝　（Ｓ　　　ｆ＋　　）　　　　　；ｆ。
ｂ’　　＝　　（Ｓ−ｆ、） 「２ この装置の与えられた実施態様においては、ａ’　＝ｂ
’　＝Ｃである。
での観察の平面Ｈにおける導波管５に入る放射光線１３
の末端の光線は、ＣｘＣの横断面を有する鏡導波管５の
壁に投射され、この導波管の出口端は、導波管５の作動
部分の長さと等しい平面Ｈから距離ｌたけ離れた平面Ｐ
上に位置している。
ｆ＝ｎ　（Ｓ　　ｒ　、）＝ｍ　（Ｓ　　ｆ　ｚ）とい
う条件で、ここで　ｎ、ｍ＝２．Ｃ６・・・・・・・の
任意の偶数の場合、導波管５に入る放射光線１３は、導
波管５の壁からの異なった数の反射を経た要素的な光線
の系（ｎ　＋１）、　（ｍ＋　１　）に分割される。こ
れら要素的な光線の各々は導波管５の全出口端を充たす
。
入射光線１３を３５の要素的光線に分割する典型例が第
５図に示され、ここでｎ＝６．ｍ＝４でありまた曲線１
４はレーザーｌの出力部における光線１２の等しい強さ
の頭載を表わし、線１５はダイヤフラム２を通った光線
１３の境界を示し、点線１６は放射光線１３の３５個の
要素的光線を表わし、これら光線の各々は導波管５（平
面Ｐ）の出口端上に投射され、それによりこの出口端が
完全に充たされる。
導波管５の出口端の平面Ｐにおけるエネルギ密度分布は
実際には、放射光線（ｎ　＋　１　）　、　（ｍ＋１）
の干渉からもたらされる干渉パターンである。
導波管５の出口端における座標（ｘ、　ｙ）を有する点
での有効な放射線強度Ｅは →２　　　→２　　　　　　　→２　　　　　　　　　
　　　１≠ｊ　→　　　→Ｅ　＋Ｅｚ＋・・−・・・・
Ｅい、３．・＋５ｏｌｌ十ΣＥ、・ＥＪに等しく、 ここでＥ＋、Ｅｚ ・・・・は対応波の（Ｘ。
Ｙ） 点で の放射線の強度であり、 ≠ｊ　→　　　→ ΣＥ１・Ｅ、は干渉項で、 各々が直接 δ。
に比例し、 ス Δｉｊ　　は波ｉとｊの走路の間の光学的差異を示し、 λは放射線の波長である。
干渉パターンの周期ｔに対して平均された強度分布によ
り、 ｃｏｓδ１ｊ＝ｏ　であるので Ｅ−ＥＩ＋ＥＺ　　＋・−・−・・＋Ｅ、、０．．　・
　＋ｎｏｌ＋を得る。
したがって、干渉パターンの周期ｔに関して平均化され
た後の導波管５の出口におけるエネルギ密度分布は実際
上、放射線エネルギ密度の均一分布をもたらす光線（ｎ
＋１）・（ｍ＋１）の分配値の合計である。例えば、エ
ネルギ密度の２乗平均の平方根偏差は、入射光線１３の
（ｎ＋１）（ｍ＋　１　）の等しい要素的光線への無作
為の分割にとって　（ｎ＋１「（ｍ〒ｎ倍だけ減少され
る。
そこで干渉パターンの周期を概算してみよう。
簡単のため、２つの光線、すなわち壁から反射れれない
でこの装置を通過した光線と１回の反射を経た他の光線
との２つの光線の中空導波管における干渉を考えてみる
。隣接する強度最大部の間の距離、すなわち ！≦　３００ｍｍ、　　（Ｓ−ｆ＋）ｚ５０ｍｍ、　　
　Ｃｚｌｍｓ。
λ”　０．２μｍで、周期ｔ＜１０μｍである。
隣接強度最大部（最小部）間の実際の距離は実質的に、
走路における広範囲の差異を特徴とする非常に多くの放
射光線の干渉により上記の値より低い、干渉パターンの
正確な計算は非常に困難であり、そのため導波管出口に
おける放射線強度分布の干渉異質性の尺度の上方の見積
りとして　１りｌＯμ−の値を仮定する。過程中の低い
周期に関する所要の平均化により眼科手術の手順が自動
的に起こるが、その理由は、この手術が、レーザー１に
よって発射される放射線の約５００パルスないし１００
０パルスからなり、その間医師によっても患者によって
も制御されない ３００　Ｈｚに達する周波数の固有の眼球振動（眼の震
え）のための偶発的な眼の運動により、また患者の心臓
の鼓動、呼吸作用、ユニット自体の振動等により、干渉
パターンの完全な抹消が起きるからである。
上記の要因にかかわらず、干渉パターンの完全な平均化
が、レンズ４により２つの互いに直角の方向に行われる
振動のため導波管５の出口端において生じる。
ユニット３の上記の因子にとって、１０μｍから２０μ
ｍを超える振幅を持ったレンズ４の振動は連続する放射
線パルスに対応する干渉パターンの完全な平均化をもた
らし、またレーザーｌの激しい放射線強度の突発（ホッ
トスポット）の抹消をもたらすことになる。
第６図と第７図は放射線エネルギ密度の均一分布のため
のユニット３の作用を示し、第６図は子午線平面におけ
る光線１２の横断面積全面にわたるレーザー放射線エネ
ルギの分布を、また第７図は導波管５の出口（平面Ｐ）
における分布を、それぞれ示している。
導波管５の出口端から出る放射光線はこの光線の横断面
積全面のレーザー放射線エネルギ密度の所要分布の形成
装置６を通過し、ここで平面Ｐで均一な放射光線のエネ
ルギ密度は、与えられた外科手術を進めるのに必要な法
則に従って変えられる。形成装置６として、可変断面円
形ダイヤフラム、所定形状スリットを有する回転ディス
ク、又はこの他に横断光線面積全面にわたりレーザーｌ
の放射線の可変吸収を特徴とする光電池を用いることが
できる。さらに放射光線１７がレンズ７を通過しそして
手術される眼の角膜８上に投射される。レンズ７は平面
Ｐの像が角膜８上に構成されるように配置される。
第３図と第４図に示される装置の一実施態様は第１図と
第２図に示される実施態様と同様に作動するが、光線１
３がダイヤフラム２を通過した後直接導波管１１の入口
に達する点だけが相違している。
さらに放射光線１３は正方形のピラミッド切頭体の形状
とされた導波管１１を通過するが、このピラミッド切頭
体は、ａ′　・ｂ’、ａ’　ンａでｂ’　＞ｂ、の寸法
の入口と、ａ＃　・ｂ″、ここでａ“＜ａ”及びｂ＃く
ｂ″、特にａ“−ｂ’及びａ’　＝ｂ’の寸法の出口と
を有している。
導波管１１に入る放射光線Ｉ２の中央部分は反射される
ことなくこの導波管を通過し、これに対し光線１３の周
辺部分は一方の平面上で１．２．３・−ｐの反射をしこ
の平面に直角な他方の平面上で１、２．３・・・ｑの反
射をする。この結果、（２ρ十１）・（２ｑ　＋１）の
放射光線が導波管の出口端を通過し、これら光線の各々
が全出口端を充たし、それにより放射エネルギ密度の均
一分布が得られる。ピラミッド形状の導波管１１から出
る放射光線の角度開口（α８．α２）は、子午線平面と
頭蓋矢状縫合の平面上でそれぞれα１＝２Ｐβ１及びα
２−２ｑβ２に等しく、ここでβ３．β２はそれぞれ子
午線平面と頭蓋矢状縫合の平面上でのピラミッドの頂角
を示す。
導波管１１の長さ２は次の両条件に従うべきである。
α１ ｔｇ 大きな方のピラミッド底面の、中心′０′の周りの２つ
の互に直角な方向の角度的回転の結果、入って来る光線
は特定のレーザーパルス毎に（２ｐ＋１）・（２ｑ＋１
）の要素的光線への一定の新しい分割を受けることにな
り、それにより適時に放射線エネルギ密度の付加的均一
化が生じる。
ピラミッド形状導波管の出口端での放射線強度の分布は
、（２ｐ　＋　１）・（２ｑ　＋　１）の光線の干渉が
もだられる。
さて、干渉パターンの周期を評価してみるが、この点に
鑑み導波管の壁から反射されることな（この導波管を通
過した放射光線の干渉と、頂角βの円錐体の側面からの
反射を受けた光線の干渉を考察してみる。
放射線強度の隣接する最大部（最小部）間の距β々０．
０２から０．０４でλ＝１９３ｍｍの典型的な値にとっ
て、周期りは次のようになる。
第１．　２図に示される実施態様におけるのと同じよう
に、この考察中の実施態様では、このようなオーダーの
干渉異質性の程度は眼科手術上の処置を導入するのに対
して全く無視される。
大きな方のピラミッド底面によって行われる点゛０″の
周りの０．０１ラジアンのオーダーの小さな角度Ｔの角
度的回転は、Δ（ａ″）の長さだけ出口端の縁の直線的
変位をもたらす。
ここでａ″出口端の大きさを表わす。ａにより、 ＝　７　ｍｍ となる。
上記の値は眼科手術にとって全く無視されるものである
。
導波管人口端のこの振動が、連続放射線パルスからの干
渉パターンの効果の完全な抹消をもたらし、これがさら
に顕著なのは、入って来るレーザー光線の巨視的異質性
の効果を完全に抹消するということが容易に実証できる
。
〔発明の効果〕
本発明によれば、非正視症の外科的治療のためのこの装
置は実際上レーザーエネルギの完全な利用とその出力部
における放射線エネルギ密度の任意の分布を特徴とし、
また手術の正確さを実質的に高めるとともに手術時間を
少なくとも２倍短縮することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による、平行六面体の形状とされた導波
管が設けられた非正視症の外科的治療のための装置の一
実施態様の略式側面図、第２図は第１図の平面図、 第３図はピラミッドの切頭体の形状とされた導波管が設
けられた第１図の装置の側面図、第４図は第３図の側面
図、 °第５図は導波管における別りのパターンに分割された
レーザー光線のパターンを示し、第６図はレーザーから
出る光線の軸線に直角な方向Ｘ（横座標として現われる
）に沿うレーザー放射線エネルギ密度Ｅ（縦座標として
示される）の分布曲線であり、 第７図は導波管出口における第５図の図である。 ｌ・・・パルスを出すレーザー、２・・・ダイヤフラム
、３．３′・・・レーザー光線横断面積全体のレーザー
放射線エネルギ密度の均一分布用ユニット、４・・・付
加レンズ、　　　　５・・・導波管、６・・・レーザー
光線横断面積全面のレーザー放射線エネルギ密度の所要
分布形成装置、 ７・・・投影レンズ、　　　　８・・・角膜、９・・・
機械的振動装置、１０・・・導波管内面、１１・・・導
波管、　　　　１２・・・レーザー放射光線、１３・・
・ダイヤフラム通過放射線、 １４・・・等価光線密度曲線、 １５・・・ダイヤフラム外形（開口）線、１６・・・要
素的光線に分割するレーザー光線の線。 Ｃ５

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. １．　共通の光軸上に配設された構成要素、すなわち、
    紫外線パルス発生レーザー（１）と、光線横断面積全面
    にわたってレーザー放射線エネルギ密度を均一に分布さ
    せるユニット（３）と、光線横断面積全面にわたるレー
    ザー（１）の放射線エネルギ密度の所要分布の形成装置
    （６）と、投影レンズ（７）とを具備する非正視症の外
    科的治療のための装置において、レーザー放射線エネル
    ギ密度の均一分布ユニット（３）が実際上矩形横断面導
    波管（５）であることを特徴とする非正視症の外科的治
    療装置。
  2. ２．　導波管（５）が正方形断面の平行六面体として形
    成されまた付加レンズ（４）がレーザー放射線の通路に
    沿って導波管の前方に設けられ、このレンズがレーザー
    （１）から出る放射光線を導波管（５）の入口と寸法上
    合致させるようにしていることを特徴とする請求項１に
    記載の装置。
  3. ３．　付加レンズ（４）が光軸と直角をなす平面上で光
    軸に対し振動することができることを特徴とする請求項
    ２に記載の装置。
  4. ４．　導波管（１１）が、その大きな方の底面がレーザ
    ーに対面するピラミッド切頭体として形成されているこ
    とを特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. ５．　前記ピラミッド切頭体が、そのレーザー底面の幾
    何学中心の周りに、光軸に直角な２つの互いに直角をな
    す方向に振動することができることを特徴とする請求項
    ４に記載の装置。
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