JPH02503157A - 乱視の外科的治療用の装置 - Google Patents

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】 乱視の外科的治療用の装置 技術分野 本発明は医療用、すなわち眼科挙用、特に乱視（近視性、遠視性、および近視遠 視混合性のもの）の外科的治療用の装置に関する。

近視および遠視をともなう乱視は全世界的に最も普通にみられる視力異常である ことが判明している。眼鏡による乱視矯正は、あらゆる場合に、視力矯正の適切 な性能を提供するわけではなく、また、コンタクトレンズの使用は使用者に成る 不愉快さを与える。したがって、眼における光屈折を外科的に変更することは、 乱視矯正のための最も有望な方法である。通常の外科的方法による現在用いられ る乱視治療とは異なり、レーザ外科的治療は、完全な殺菌性、外科的治療の結果 の数学的な推定可能性、および外科的干渉の高精度性の点で実質的に有利なもの である。

レーザの助けをかりての乱視の外科的治療用に、信頼性のある、操作の便利な、 そして製造簡単な装置を提供することは、今日において重要な使命である。

従来技術 乱視の外科的治療用の従来技術による１つの装置が知られており、該装置は紫外 線パルス状レーザ装置およびビーム断面積にわたり、レーザ放射エネルギ密度を 分布させる分布装置を具備し、該分布装置はレーザビーム進路を横切るように配 置される。（リポート　オブ　ザ　センタ　サイエティフィク　アイビーエム（ Ｒｅｐｏｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｅｎｔｒｅ　ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｑｕｅＩＢＭ ）、フランス国パリ、文書番号Ｆ１０４１９８６年に、Ｈａｎｎａ　ｅｔａｌ、 エキシマ　レーザ　リフラクティブ　ケラトプラスティ（Ｅｘｃｉｍｅｒ　Ｌａ ５ｅｒ　Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｋｅｒａｔｏｐｌａｓｔｙ））。

前記の装置においては、レーザエネルギ密度の分布装置は予め設計された形状の スリットをもつ、回転円板の様式のものである。角膜の表面の形状が乱視を矯正 するように変化させられるのは、パルス放射の時点と患者の主要光軸に対するス リットの角度位置の予め設定された比をもって放射された多くのレーザパルスの 効果によるものである。

しかし、瞬間的放射に対しては角膜の一部だけが露出され、該一部はスリットの 形状と与えられた時点におけるスリットの角度位置に依存するのであり、予め設 定されたプロフィルの滑らかな表面を得ることをさまたげるのであり、その理由 は各放射パルスが垂直壁をもつ角膜から１つの層を除去するからであり、該層の 形状はスリットの形状に追従するからである。したがって、角膜表面の要求され る形状は階段状表面に近似するものとなり、それにより、滑らかな表面を得るた めには浅い深さの層の多くが除去されねばならぬ。このことは所要時間を長いも のとし、すなわち、作動過程の進行をさまたげるのであり、その理由はレーザビ ームに対する患者の眼球の精密な固定を長時間にわたり行うことが必要となるか らである。そのうえ、レーザ放射エネルギの利用が非効率的になり、このことが 同様に所要時間を長いものとする。該装置は製作が極めて複雑であるが、その理 由は、該製作において、スリットおよび該スリットの回転用の機構の製作の精度 が要求され、スリットの角度位置および、スリット位置とレーザパルス放射時点 の間の時間相関関係の精密な測定が要求されるからである。

前記の不利益点はすべて外科的治療の結果に不利な影響を及ぼし、外科的治療後 の複雑な手当ての可能性を増大させる。

発明の開示 本発明の主要なかつ本質的な目的は、乱視の外科的治療用の装置であって、レー ザビームの断面積にわたるレーザ放射線エネルギ密度の分布用のユニットの構成 が、角膜表面の全体への照射が予め設定された形状をもつ平滑な表面を結果とし てもたらすようになっており、それにより作動時間を短縮するが可能になリレー ザ放射線のより効率的な利用が達成されるもの、を提供することにある。

本発明の要点は、紫外線パルス状レーザ装置、および、レーザビームの断面積に わたりレーザ放射線エネルギ密度を分布させるユニットであってレーザビームの 進路を横切って配置されるもの、を有する乱視の外科的治療用の装置において、 レーザ放射線エネルギ密度を分布させるユニットは実際上光学的セルであり、該 ユニットにおいて、レーザビームの進路を横切って配置されるウィンドウは、レ ーザビームの軸のまわりに回転可能であり、レーザ放射線に対して透明な材料で 作られ、内表面は２次曲線状の円筒状表面であり、該内表面の主要な方向はレー ザビームの軸に垂直であり、光学的セルはレーザ放射線を部分的に吸収すること ができる流体媒質で充填されている、ことを特徴とするという事実に存在する。

光学的セルは貫流式のものであって放射線吸収性の流体媒質の循環系と連通して おり、該循環系は放射線吸収性流体媒質の光学的密度を変化させる手段を具備す ることが便利である。

近視性乱視の治療用として、光学的セルのウィンドウの内表面は放物線状円筒状 表面の形状を有し該放物線状円筒状表面の凸部は光学的セルの内方へ向う面を形 成することが合理的である。

遠視性乱視の治療用として、光学的セルのウィンドウの内表面は円形状円筒状表 面の形状を有し該円形状円筒状表面の凸部は光学的セルの外方へ向う面を形成す ることが有利である。

近視遠視混合性の乱視の治療用として、光学的セルのウィンドウの内表面は双曲 線状円筒状表面の形状を有し該双曲線状円筒状表面の１つにおける凸部は光学的 セルの内方へ向う面を、他の１つにおける凸部は光学的セルの外方へ向う面をそ れぞれ形成することが有利である。

本発明による乱視の外科的治療用の装置は、作動時間を実質的に短縮することを 可能にし、レーザエネルギの利用の効率を高め、外科的治療の結果として要求さ れた形状をもつ平滑な角膜表面を実現させる。

図面のサマリー 下記には、本発明が添付図面を参照しつつ幾つかの特定の　。

例示的実施例の記述により説明されるが、添付図面において、第１図は、本発明 による乱視の外科的治療用の装置の一般的な線図、 第２図は近視性乱視の治療用の光学セルのウィンドウの具体例の斜視図、 第３図は遠視性乱視の治療用の光学セルのウィンドウの具体例の斜視図、 第４図は近視遠視混合性乱視の治療用の光学セルのウィンドウの具体例の斜視図 、 第５ａ、ｂ図は近視性乱視の治療の１つの段階における眼の概略的な図であって 、相互に直角の乱視方向についての断面を示すもの、 第６ａ、ｂ図は遠視性乱視の治療の１つの段階における眼の概略的な図であって 、相互に直角の乱視方向についての断面を示すもの、 第７ａ、ｂ図は近視遠視混合性乱視の治療の１つの段階における眼の概略的な図 であって、相互に直角の乱視方向についての断面を示すもの、である。

発明実施の最良の形態 乱視（近視性、遠視性、および近視遠視混合性）の外科的治療用の装置が第１図 に示されており、該装置は紫外線パルス状レーザ装置１および該レーザ装置１の 放射ビーム２の進路を横切って配置される後続素子を具備し、該後続素子はビー ム２の断面積にわたりレーザ放射エネルギ密度を分布させる分布ユニット３、絞 り４、および光学的レンズ５を有し、該絞りおよび光学的レンズは患者の眼の角 膜６における治療区域の直径を決定する。

レーザ放射エネルギ密度の分布用の分布ユニット３は実際には光学的セルフであ り、該光学的セルにおいては、レーザ装置１から放射されるビーム２の進路を横 切って配置されるウィンドウ８および９はレーザ放射線に対して透明な材料、例 えば水晶、で作られており、該ウィンドウの内面は実際上２次の円筒状表面であ る。この場合に、ウィンドウ８および９の内面という用語は、光学的セルフの内 部とウィンドウ８の材料の間の境界面を意味する。光学的セルフは流体の媒質１ ０で充填され、該流体の媒質は、レーザ放射線を部分的に吸収することが可能で あり、実際上貫通して流れるものであり、放射線吸収性流体媒質の循環システム と連通しており、この目的のために光学的セルフの殻１１の壁には入口接続部１ ２と出口接続部１３が設けられている。入口接続部１２は、管路１４とガス圧力 低減装置１５を通って圧縮された吸収性ガス例えばアンモニアガスを包含するボ トル１６と連通しており、該ガス圧力低減装置は流体媒質１０の光学的密度をガ ス圧力により変化させる手段である。

出口接続部１３に直列に弁１７とガス吸収装置１８が接続される。

液体の吸収性媒質、例えばＮ　ａ　Ｃｌ水溶液、が用いられるときはいつでも、 循環システム（図面では省略されている）は、液体充填された容器および、光学 的セルフを通る閉回路を通っての流体の強制された循環を生じさせるためのポン プを具備する。

レープ装置１としては紫外線エキシマレーザを用いることができる°が、該紫外 線エキシマレーザはビームの断面積にわたり均一に分布された放射線エネルギ密 度を生じさせるものである。

ウィンドウ８および９は円筒状殻１１に嵌合されたスリーブ１９および２０に固 定され、該スリーブの各個は、殻１１と同軸に、該殻の軸のまわりに回転可能に 配置され、該殻の軸はレーザビーム２の軸２１と整合する。転回の角度を読取る ために、スリーブ１９．２０の外側端面に目盛が設けられている。

光学的セルフの内部は従来知られている封鎖材、例えば弗素化プラスチック封鎖 材（図面では省略されている）、の助けをかりて周囲雰囲気から密封的に隔離さ れている。

ウィンドウ８および９さして望遠鏡レンズが用いられ、該望遠鏡レンズの表面は 、光学的セルフの内部を限定し、実際上２次の円筒状表面であり、すなわち放物 線状、双曲線状、楕円状、または円形状の円筒状表面である。

第２図は近視性乱視の治療用の光学的セルのウィンドウの具体例を示し、第２図 において内表面２２および２３は放物線状円筒状表面として形成され、該放物線 状円筒状表面は凸部が光学的セルの内方へ向って対面する。表面２２および２３ の主要方向２４および２５は、レーザビームの対称軸２１と直交している。

屈曲した表面の主要方向は正規のセクションの自重が最大値に達する表面におけ る方向を意味する。

第３図は遠視性乱視の治療用の光学的セルのウィンドウ８および９の具体例を示 し、第３図において内表面２６および２７は円形状円筒状表面として形成され、 該円形状円筒状表面は凸部が光学的セルの外方へ向って対面し、表面２６および ２７の主要方向２８および２９はレーザビームの軸２１と直交している。

第４図は近視遠視混合性乱視の治療用の光学的セルのウィンドウ２８および２９ の具体例を示し、第４図において内表面３０および３１は双曲線状円筒状表面と して形成され、該双曲線状円筒状表面は主要方向３２および３３がレーザビーム 軸２１と直交し、表面３０は凸部が光学的セルの内方へ向って対面し、表面３１ は光学的セルの外方へ向って対面する。

第２、第３、および第４図に示されるウィンドウ７および８の具体例としては幾 つかの他の２次円筒状表面が用いられることが可能である。例えば、第２図に示 されるウィンドウ８および９は双曲線状および楕円状の円筒状表面を有すること が可能であるが、その場合には条件としてただ表面の凸部が光学的セルの内方に 向って対面し主要な方向がレーザビーム軸２１と直交していることが必要である だけである。前記の事項は第３図および第４図に示される具体例についても同様 に適用されるが、ただウィンドウ８および９の内面の凸状態が第３図および第４ 図の具体例について前記されたように方向づけられるという点でのみ異なってい る。

光学的セルの具体例は、 患者の眼の乱視の量および形式、使用される放射吸収性液体媒質ｌＯのパラメー タ、光学的セルの加工性、および本装置の各個について選択される。

乱視の外科的治療用の装置は下記のように動作する。

近視性乱視の治療用に適用される場合について、本装置の機能遂行が、例示的に 下記に説明される。

放物線面の方程式により表現されることができる。

近視性乱視に罹っている眼の角膜表面は各断面における頂点において正常の眼の 場合よりも小である曲率半径をもつ楕円状放物線面の方程式により表現される。

近視性乱視の外科的治療のためには、セグメント３４（第５ａ、ｂ図）が角膜か ら除去されるべきであり、該セグメントは２個の放物線面、すなわち、楕円状放 物線状の面３５および回転放物線面の面３６（すなわち正常の眼の角膜表面）、 により境界つけられる。

この場合に、角膜表面において除去されるべき角膜セグメント３４の厚さの変化 はレーザビームの軸２１上に最大値をもつ楕円状放物線面の方程式により表現さ れる。相互に直角の乱視の方向（すなわち最大および最小の眼の屈折の方向）に おけるセグメント３４のセクションが第５図ａ、ｂに示される。

本発明により、本装置の助けをかりて近視性乱視の治療を行うときにセグメント ３４を除去するために、流体媒質１０（第１図）の吸収値を考慮に入れられつつ 、主要な方向２４および２５（第２図）に収容される角度の大きさが予め計算さ れるべきである。次いで、スリーブ１９および２０を回転することによりウィン ドウ８および９が回転させられ、それにより主要な方向２４（第２図）および２ ５により境界づけられる角度が予め推定された大きさに等しくさせられるべきで あり、該角度の２等分線は乱視の方向の１つと、 すなわち、最大の眼の屈折の方向と整合すべきである。次いでレーザ装置１　（ 第１図）が付勢されレーザ装置１から放射されエネルギ密度がレーザビームの断 面積にわたり均一に分布させられたレーザビーム２は光学的セルフのウィンドウ ８、放射線吸収性流体媒質１０で充填されウィンドウ８．９間に限定された空間 、ウィンドウ９、絞り４、および光学的レンズ５を通過し眼の角膜に到達し、該 眼に作用する。ウィンドウ８および９の内表面が屈曲状のものであるからレーザ ビーム２０通路を横切っての流体媒質１０の層の厚さは不均一であり光学的セル フの中心から周辺へ向うにつれ増大し、流体媒質の層の厚さの最大の増大の方向 および最小の増大の方向が存在し、該最大の増大の方向は該最小の増大の方向に 直角である。したがって、流体媒質１０によるレーザ放射線の吸収の度合いは、 レーザビーム２の中心から周辺へ向って、種々の方向について相異なる割合で増 大する。光学的セルフを通過したレーザビーム３７は、出口において２個の相互 に直角の平面に関して対称の不均一のエネルギ分布を有し、該レーザビームの形 状とパラメータは下記の事項に依存する。すなわ−ウィンドウ８および９の内表 面の形状、−流体媒質１０の吸収値であって、 例えば、吸収性ガスの圧力、または液体媒質が用いられるときは溶液の濃度によ り変化する。レーザビーム３７の断面積にわたるエネルギ密度の分布は、レーザ ビーム２の軸２１に最大値をもつ楕円状放物線面の方程式に密接に関連した方程 式により表現され、近似の度合いはレーザビーム２０周辺から中心へ向って上昇 する。

次いでレーザビーム３７は絞り４と光学的レンズ５を通過しくレーザビームの発 散が小であるときは光学的レンズは省略してもよい）、眼の角膜６に射突し該眼 に作用する。

外科的操作を通じて、放射線吸収性流体媒質ｌＯは循環システムにより光学的セ ルの内部を定常的に強制貫流させられるが、それはレーザ装置１から放射される 放射線への長時間の露出により媒質１０が変質することをおそれるからである。

生体組織を遠紫外放射線の作用に露出することが該生体組織の光摩滅（光蒸発） をもたらし、光摩滅させられた生体組織の厚さが、レーザ放射線エネルギの密度 値の成る範囲内においてエネルギ密度に直接的に比例することは普通に知られて いる知識である。

レーザビーム３７のエネルギ密度の分布は前記したようにビーム軸上にエネルギ 密度の最大値をもつ楕円状放物線面の方程式により表現されるが、該レーザビー ム３７と角膜７の相互作用は、楕円状放物線面と回転放物線面により境界づけら れた角膜セグメント（第５図）の除去をもたらし、該楕円状放物線面は治療前の 患者の眼の原表面であり、該回転放物線面はレーザ装置１　（第１図）から放射 された放射線の作用への露出後における角膜の表面である。角膜は、近視性乱視 が完全に消滅するまで照射される。

遠視性乱視に罹っている患者の眼の角膜表面は、各セクションにおける頂点にお ける曲率の半径が正常の眼の場合より大である楕円状放物線面の方程式で表現さ れる。遠視性乱視の外科的治療のためにはセグメント３８（第５ａ、ｂ図）が角 膜から除去されるべきであり、該セグメントは２つの放物線面、すなわち楕円状 放物線面の表面３９と回転放物線面（すなわち正常の眼の角膜表面）、により境 界づけられている。遠視性乱視は近視性乱視について前記したと同様な方法で治 療されるが、唯一の相違点は、レーザビームの断面積にわたり放射線エネルギ密 度を分布させるユニット３（第１図）が第３図に示されるウィンドウ８および９ の具体例を組込むように選択されることである。その結果として光学的セルフの 出口におけるレーザビーム３７（第１図）は、エネルギ密度の分布がレーザビー ム２の軸２１上に最小値をもつ楕円状放物線面の方程式で表現される。角膜のセ グメント３８を角膜面から摩滅させることに導ひくのは、前記のようなビームと 角膜６（第６ａ、ｂ図）の相互作用である。

近視遠視混合性の乱視に罹っている患者の眼の角膜の表面は、最大屈折の方向に おける曲率半径が正常な眼の曲率半径より小であり最小屈折の方向における曲率 半径が正常な眼の曲率半径より大であるような楕円状放物線面の方程式で表現さ れる。近視遠視混合性乱視の外科的治療のためには、セグメント４１（第７ａ、 ｂ図）が角膜表面から除去されるべきであり、角膜表面にわたる該セグメントの 厚さの変化は双曲線状放物線面の方程式で表現される。近視遠視混合性乱視は近 視性乱視および遠視乱視に関して前記したと同様の方法で治療されるが、唯一の 相違点は、レーザビーム２の断面積にわたり放射エネルギ密度を分布させるユニ ット３（第１図）が、第４図に示されるような光学的セルフのウィンドウ８およ び９の具体例を組込んでいることである。その結果として、光学的セルの出口に おけるレーザビーム３７（第１図）は双曲線状放物線面の方程式で近似的に表現 されるようなエネルギ密度分布を有する。角膜表面か°らの角膜セグメント４１ （第７ａ。

ｂ図）の摩滅をもたらすのは、レーザビームと角膜６の相互作用である。

本発明の要点の理解を促進するために、特定の例示的具体例が下記に示される。

本発明による装置の具体例の１つの実験的モデルが製作された。試験用うさぎの 眼の屈折を変化させるために、レーザ装置１から放射される放射線が用いられ、 該放射線の波長はλ＝　１９３ｎｍであり、該放射線は、レーザビームの断面積 にわたり均一のエネルギ分布を有するものであり、直径６閣の平行のレーザビー ム２に成形される。レーザビーム２はエネルギ密度の分布用のユニット３を通る が、該ユニット３は望遠鏡レンズとして作られた同様のウィンドウ８および９を 有し、該ユニットの表面は実効的に円形状円筒であり、該望遠鏡レンズは光学的 石英で作られ、第４図に示されるように１つは光学的セルフの内方へ向って、他 のものは光学的セルフの外方へ向って真空密封式に設定される。ウィンドウ８お よび９はステンレス鋼で作られた円筒状殻体１内で回転可能であるようにスリー ブ１９および２０に取付けられる。ユニット３は、接続部１２および１３を通し て圧力ｌＸ１０’Ｐａないし３　Ｘ　１０’Ｐａをもつ８．０の強制的流れを有 するシステムに接続される。レーザ装置１から放射される放射線パルスの反復周 波数は１０Ｈｚであり、パルスのエネルギは１００ｍＪないし３００ｍＪである 。４匹のうさぎの８個の眼について、熱凝固が行われまたダイヤモンドのナイフ の助けをかりた接線方向の切開が行われることにより、近視遠視混合性乱視が実 験的に発生させられる。

本発明による装置により発生させられるレーザ作用の結果として、人工的に発生 させられた近視遠視混合性乱視の矯正が、下記の間隔以内で行われた。すなわち 、近視性乱視について０ないし３ジオプトリ、遠視性近視について０ないし２． ５ジオプトリ、この場合に、作用を受ける領域の角膜表面は平滑である。

本発明による装置を実際に適用することにより、角膜表面の予め設定された形状 のより高い精度を提供すること、および装置の作動時間を実質的に短縮させるこ とが可能になる。

産業上の利用可能性 本発明による装置は、近視性、遠視性、方よび近視遠視混合性乱視の外科的治療 における広範囲の適用をねらいとしている。

ＦＩＧ、５ａ　　　　ＦＩＧ、５ｂ ＦＩＧ、Ｅａ　　　　ＦＩＧ、Ｅｂ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＳＵ８８１００２８２ ２、　発明の名称 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１ｏ号５、補正命令の日付 ６、補正の対象 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の「発明者の住所」の欄 （２）明細書及び請求の範囲の翻訳文 ７、補正の内容 （１〕　　別紙の通り （２）明細書及び請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし） ８、添附書類の目録 （１）訂正した特許法第１８４条の５ 第１項の規定による書面　　　　　　１通（２）明細書及び請求の範囲の翻訳文 　　各１通国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．紫外線パルス状レーザ装置（１）、および、レーザビーム（２）の断面積に わたりレーザ放射線エネルギ密度を分布させるユニット（３）であってレーザビ ーム（２）の進路を横切って配置されるもの、を有する乱視の外科的治療用の装 置において、 レーザ放射線エネルギ密度を分布させるユニット（３）は実際上、光学的セル（ ７）であり、該ユニットにおいて、レーザビームの進路を横切って配置されるウ インドウ（８，９）は、レーザビーム（２）の軸（２１）のまわりに回転可能で あり、レーザ放射線に対して透明な材料で作られ、内表面は２次曲線状の円筒状 表面であり、該内表面の主要な方向はレーザビーム（２）の軸（２１）に垂直で あり、光学的セル（７）はレーザ放射線を部分的に吸収することができる流体媒 質で充填されている、 ことを特徴とする乱視の外科的治療用の装置。
2. ２．光学的セル（７）は貫流式のものであって放射線吸収性の流体媒質（１０） の循環系と連通しており、該循環系は放射線吸収性流体媒質（１０）の光学的密 度を変化させる手段を具備する、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置 。
3. ３．光学的セル（７）のウインドウ（８，９）の内表面は放物線状円筒状表面の 形状を有し該放物線状円筒状表面の凸部は光学的セル（７）の内方へ向う面を形 成する、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．光学的セル（７）のウインドウ（８，９）の内表面は円形状円筒状表面の形 状を有し該円形状円筒状表面の凸部は光学的セル（７）の外方へ向う面を形成す る、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
5. ５．光学的セル（７）のウインドウ（８，９）の内表面は、双曲線状円筒状表面 の形状を有し、該双曲線状円筒状表面の１つにおける凸部は光学的セル（７）の 内方へ向う面を、他の１つにおける凸部は光学的セル（７）の外方へ向う面をそ れぞれ形成する、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。