JPH07504337A - レーザーエネルギを用いる角膜スカルプティング - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 レーザーエネルギを用いる角膜スカルブティングこの発明は一般に、角膜スカル ブティング（５ｃｕｌρｔｊｎｇ）の分野に関する。

関連技術の説明 眼の焦点を変えるために、いくつかの外科的技術が用いられている。これらの技 術のうち最も一般的なのは、眼の角膜に切込みを入れることを含む放射角膜切開 術である。

切込みは選択的に眼のある部分を弱め、眼圧によって角膜表面を歪め、角膜の形 を変える。

放射角膜切開術は、手術が正確に行なわれれば効果的であることかわかった。し かしなから、この方法は繰返すことができないものであり、したかって高い精度 が必要となる。水晶体の焦点を変えるために角膜を正確な形状に変えるのに必要 な精度は、これらの切除からの廠痕形成レートによって最終結果にばらつきが生 じるときには特に、従来の切開技術を用いては達成しかたいものである。眼の焦 点を変えるのに、角膜スカルブティングと呼ばれる別の技術も用いられている。

比較的深く、精確に位置付けられた切除を必要とする放射角膜切開術とは異なり 、角膜スカルブティングは、角膜の視覚範囲全体をカバーする広範囲の切除を伴 なう。典型的には、紫外（ｔｌＶ）レーザー光を用いて、やすりをかけるのにも 似た方法で、角膜組織の薄い層を削る。エキシマレーザ−等のＵＶレーザーは、 角膜の形を整えるのに必要な精度を達成することかできるが、このようなレーザ ーは、眼に外科的に応用するには固有の欠点を有する。たとえば、エキシマレー ザ−は、必要なレーザーエネルギを発生するのに存毒ガスを用いる、かなり大型 で高価なシステムである。さらに、エキシマレーザ−の紫外照射は、突然変異を 誘発する可能性かあり、残っている、眼の露出された組織に長期にわたって容認 できない副作用を起こすおそれかあると考える医者もいる。

赤外（ＩＲ）レーザーにはＵＶレーザーの欠点はないが、赤外レーザーは、眼に 熱的損傷を与える可能性があることを含む他の欠点のために、眼の組織の切除に は広く用いられていない。眼の組織は水の含有量が高いので、レーザーを使用す る際に周りの眼の組織の温度が上がる傾向がある。

組織の温度か上がるにつれ、長期的に角膜に熱的損傷を与えるリスクも大きくな る。したがって、ＩＲレーザーで角膜スカルブティングを行なうための、熱的損 傷を与えずに組織を除去する改良された方法が必要である。

角膜に送られる光の強度を制御するために、一般的にはフィルタが用いられてい る。このようなフィルタは典型的には、それを通るレーザー照射の透過によって 劣化する浸食性材料を含む。浸食は透過する光の量に影響を与え、それによって 角膜スカルブティングのプロセスが、より制御しかたくなる。したがって、浸食 しない、改良されたフィルタが必要である。

さらに、角膜スカルブティングは、一般的には角膜全体に「ラスタスキャンされ る」焦点を集められた光のビームを用いて行なわれる。所望されるように角膜を 整形するために組織を十分に除去するのに、通常は角膜に何度も照射することが 必要なので、この方法は時間がかかり、複雑である。したがって、角膜の視覚範 囲から組織を迅速に除去する方法が必要である。

角膜を測定する従来の方法では、角膜計を用いる。角膜計とは、ユーザーが種々 の曲線の１つを眼の単一の場所の角膜の曲率に一致させることを必要とする機械 的装置である。これは現在、角膜の曲率を定めるのにこの方法を行なう前、かつ 治疲した後に用いられている。したがって、内体に及ぶ角膜の１回の測定値の曲 率の平均値を得るために外挿に頼ることになる。したがって、角膜計は、角膜の さまざまな領域での曲率の微妙な違いを検出することはできない。手術を成功さ せるにはその正確さか重要なので、角膜の曲率をモニタするための改良された方 法が必要である。

発明の概要 この発明は、角膜スカルブテイング（レーザー角膜切除術とも称される）によっ て眼の角膜を整形するのに用いることができる、改良された広範囲のレーザー光 切除システムを含む。広範囲の切除は、角膜の視覚範囲全体を切除することを含 む。視覚範囲は、そこを通して患者が見て視覚を得る角膜の中央部分である。こ の発明の好ましい実施例は、フィルタ位置付はシステム、角膜トポグラフィシス テム、およびフィルタに結合されるレーザー送りシステムを含む。フィルタ位置 付はシステムは、レーザー送りシステムと患者の眼との間の所定の位置にフィル タを保持し、患者の眼に送られるビームの強度を制御する。フィルタ位置付はシ ステムは、手術中に角膜の目標とする領域に流体を与え、角膜の切除から生じる 残留組織片（ｄｅｂｒｉｓ）を除去し、眼への熱的損傷を防ぐために角膜の表面 を冷却し、かつ角膜からの組織の除去を容易にする流体層を形成するシステムを 含む。

フィルタ位置付はシステムは、潅注チャネル、組織片除去チャネル、スカルブテ ィングフィルタおよびフィルタ装着チャネルを含む。角膜に流体を施すことで、 加熱された材料に水等の低温の流体を送ることによって眼への熱的損傷を減じる のを助ける。熱は眼から水に伝達され、加熱された水は、組織片除去システムに よって表面から除去される。眼にレーザー照射を施すのに先立って、流体の薄い 層が角膜の表面上に形成される。水の層は、レーザー照射が眼の奥深くに達しす ぎて角膜組織に熱的損傷を与えることがないように十分に厚くされなくてはなら ない。レーザー照射は水に吸収されるので、これは急速に加熱されて水の層にお いて内圧をもたらし、それによって微細破裂を起こし、角膜組織か眼から機械的 に切除される。しかしながら、水の層は厚すぎてはならない、さもなければ熱的 エネルギか切除効果をもたらすことなく水に吸収されるだけとなってしまうから である。組織片除去システムは、訳から切除された組織片を除去するのに用いる ことができる。一実施例において、組織片除去チャネルは吸引器に接続されて、 その領域から水および何らかの組織片を除去するための吸引を施す。別の実施例 において、組織片除去チャネルは、角膜の表面からＭｌ織片および水を除去する 空気供給源に接続される。

フィルタ位置付は装置は、眼の角膜の上にスカルブティングフィルタとも称され る不浸食性の減衰フィルタを位置付けて、スカルブティングの領域を規定する。

フィルタは、角膜のさまざまな領域に透過する赤外レーザー照射の強度プロフィ ールを制御する。スカルプティングフィルタ材料の組成および／または厚さを選 択することによって、角膜に施されるビームの強度プロフィールを予め規定する ことがてきる。不浸食性の減衰フィルタを用いることによって、眼の各領域に送 られる赤外照射の強度か、時間に対して一定に保持される。この発明の好ましい 実施例において、フィルタは、水等の流体ベースの材料を含む。

レーザー送りシステムは、３μｍ（ミクロン）の波長範囲の赤外照射のパルスを 連続的に生成する固体レーサーを含む。レーザー源の好ましいものは、２．９４ μｍ波長の赤外照射を生成するＥｒ：ＹＡＧレーザーである。赤外照射のパルス 列が、好ましくは角膜組織の熱緩和時間を下回る送りレートで眼の角膜に与えら れる。パルス列は、好ましくは長さが２５０−４００μｓｅｃであり、好ましく は長さか２５０ｎｓｅｃのパルスを含む。さらに、レーザー送りシステムは、レ ーザー源とフィルタとの間に平行ビー。

ムエクスパンダを含み、直径が約７−８ｍｍの強度の均一な赤外照射のビームを 与える。均一な直径が７−８ｍｍのビームによって、角膜の表面の視覚範囲全体 を同時に切除できる。

角膜トポグラフィシステムは、角膜の上に位置付けられて、角膜の表面全体の曲 率に関するリアルタイムフィードバックを与える。さらに、トポグラフィシステ ムによって与えられる曲率データは、各患者について正確なフィルタを設計し、 レーザー源の正確な線量計測を特定するのに用いられる。角膜トポグラフィシス テムは、術前および術後に用いられて、手術の手順の正確さに関するフィードバ ックを与えることができる。

したかって、この発明のある局面に従えば、この発明は、角膜組織の除去のため の光ビームを形成する照射のパルスを生成するレーザーを有するレーザー送りシ ステムを含む。

レーザー送りシステムは、実質的に角膜の視覚範囲全体を切除し、それによって 視力の欠陥を矯正するように角膜を整形するために、レーザービームを配向する 。スカルブテイングフィルタは、レーザー送りシステムと眼との間に介挿されて 、レーザービームを受取る。スカルブテイングフィルタは、材料の浸食なくレー ザービームの持続した透過を可能にする材料でてきている。フィルタはレーザー ビームに実質的に直交する面に位置付けられ、面にわたって変わる減衰特性を存 し、そのため角膜のある部分は他の部分よりも強度の大きい照射を受ける。減衰 特性は、照射によって角膜か所望の形状に切除されるように選択される。

この発明のさらに別の局面に従えば、この発明は、患者の眼から角膜組織を除去 する方法を含む。この除去方法は、予め定められた波長のレーザー照射に熱的に 反応する液体の層を角膜の上に形成するステップを含む。この層の厚さは、レー ザー照射を受けると微細破裂を起こすように選択される。レーザー照射は液体に 配向され、角膜組織は微細破裂によって切除さ第１、角膜から角膜組織の粒子を 機械的に除去する。

この発明のさらに別の局面は、患者の眼の視覚範囲から角膜組織を除去して、所 望の輪郭に角膜を整形して、それによって欠陥を矯正する方法を含む。この除去 方法は、レーザービームて角膜組織を切除するステップを含む。このステップの 後、角膜の曲率か複数の位置で測定され、切除される角膜の表面全体のマツピン グを与える。マツプ表面は、所望の角膜の輪郭と比較され、この比較結果に従っ て角膜はさらに切除される。

この発明のさらに別の局面は、角膜の視覚範囲を実質的に完全にカバーするのに 十分大きいスポットサイズを存するレーサービームを生成するステップを含む角 膜組織除去方法を含む。レーザービームは角膜の視覚範囲に配向され、ビームの 第１の選択された部分は、角膜に達する前にブロックされて、視覚範囲の第１の 部分をカバーする第１の切除ビームとなる。第１の切除ビームは、視覚範囲の第 １の部分内の組織を同時に切除するのに用いられる。第２の切除ビームは、角膜 に達する前にビームの第２の選択された部分をブロックすることによってもたら され、この第２の切除ビームは視覚範囲の第２の部分内の組織を同時に切除する のに用いられる。切除によってもたらされる角膜形状の変化は、切除中に角膜表 面をマツプすることによってモこの発明の別の局面は、患者の眼から角膜組織を 除去するための装置を含む。この装置は、眼に隣接して位置付けるのに適合され る装置を含む。この装置は、予め定められた波長および予め定められたエネルギ のパルス状のレーザー照射に熱的に反応する液体を眼に与えるための潅注チャネ ルを含む。潅注チャネルは、使用の際に、レーザー照射を受けると微細破裂を起 こすように選択される厚さで眼の角膜の上に液体の層を形成するように構成され る。この装置はまた、使用の際に、予め定められた波長およびエネルギのレーサ ー照射のパルスを与えて微細破裂を起こすレ−ザーを含む。眼に送られるエネル ギは、切除によって眼の組織を除去するのに十分なものである。

この発明のさらに別の局面は、患者の眼の視覚範囲から角膜組織を除去し、角膜 の表面を角膜の所望の輪郭に整形し、それによって視力の欠陥を矯正するための 装置を含む。

この装置は、使用において角膜組織を除去して整形するエネルギおよび波長で角 膜組織にレーザービームを配向するように適合されるレーザーを含む。この装置 はまた、使用において、整形の際に角膜の輪郭をリアルタイムでモニタするよう に適合される角膜トポグラフィシステムを含む。

この発明のさらに別の局面は、患者の眼の視覚範囲から角膜組織を除去し、角膜 の表面を角膜の所望の輪郭に整形し、それによって視力の欠陥を矯正するための 装置を含む。

この装置はレーザーおよびアパーチャ装置を含む。レーザーは、使用において角 膜組織を除去して整形するようなエネルギおよび波長で、角膜組織にレーサービ ームを配向するように適合される。レーサービームは、角膜の視覚範囲全体を実 質的にカバーするのに十分大きい（たとえば眼の上に十分大きなスポットサイズ を有する）。アパーチャ装置は、視覚範囲に達する前にレーザービームの一部を ブロックするように位置付けられる開口、またはマスクを存する。アパーチャ装 置は、使用の際にレーザービームのブロックされた部分か角膜を所望の輪郭にす るように変わり得るように調整可能である。

図面の簡単な説明 図１は、角膜スカルプテイングシステムの好ましい実施例を示すブロック図であ る。

図２は、患者の眼に施される角膜スカルブティングシステムの好ましい実施例を さらに示す概略図である。

図３は、近視を矯正するのに用いられるスカルプティングフィルタの端面図であ る。

図４は、近視を矯正するのに用いられるスカルブティングフィルタの上面図であ る。

図５は、近視を矯正するのに用いられる水和性材料でできたスカルブティングフ ィルタの端面図である。

図６は、フィルタ位置付は装置の上面図である。

図７は、フィルタ位置付は装置の断面図である。

図８は、フィルタ位置付は装置の底面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 図１のブロック図は、本発明の角膜スカルブティングシステム５の好ましい実施 例を示し、レーザー送りシステムｌＯ、フィルタ位置付はシステム１２、および 角膜トポグラフィシステム（ＣＴＳ）１．４を含む。角膜スカルブティングシス テムは、広範囲の切除により眼の角膜スカルブティングを行なうために用いられ ており、これはレーザー角膜切除とも呼ばれる。広範囲の切除は、眼の角膜の視 覚範囲全体を切除する技術を指す。角膜の視覚範囲は、患者が視力を得る角膜の 中央部分である。フィルタ位置付はシステム１２はフィルタ位置付は装置１６、 潅注ソース１８、および組織片除去システム２０を含む。足踏みスイッチ２２が 設けられており、それによってユーザ２４はレーザー送りシステムｌＯ１漕注ソ ース１８および組織片除去システム２０の動作を制御することができる。ユーザ は、線量測定法を指定し、これがコンピュータコントローラ２６にプログラムさ れて、赤外線レーザーエネルギの適切なパルス幅、パワーなどを眼３０に送る。

レーザー送りシステムＩＯは顕微鏡３２に取付けることができ、それによって外 科医は手術を行なう際に眼３０を見ることかできる。角膜トポグラフィシステム １４も顕微鏡３２に取付けて、角膜の形または手順前後の評価に対するリアルタ イムのフィードバックを外科医に与えることができる。代替の実施例において、 レーザー送りシステム１０および角膜トポグラフィシステム１４は、眼３０に適 用するために従来のスリットランプに取付けることができる。

図２の詳細な概略図は、レーザー送りシステムｌＯ、フィルタ位置付はシステム １２（図１）、角膜トポグラフィシステム１６、および患者の眼３０との相互関 係を示す。

レーザー送りシステム１０は３μｍ（ミクロン）波長範囲の赤外線を出すレーザ ーソース３４を含む。レーザーソース３４の好ましい実施例は、２．９４μｍ波 長を有するエルビウム：ＹＡＧ　（Ｅｒ　：ＹＡＧ）レーザーである。コンピュ ータコントローラ２６は、レーザーソース３４のユーザによって定められた線量 測定法によってプログラムされ、レーザーソース３４からの照射の指定された好 ましいパワー、パルス幅などを送る。レーザーソース３４の好ましいし実施例に おいて、眼の表面でのエネルギ密度が、少なくとも角膜組織の典型的な切除しき い値である７５０ｍＪ／Ｃｍ’であるよう、Ｅｒ：ＹＡＧレーザーは十分なエネ ルギを出さなければならない。レーザーソース３４からのエネルギか切除しきい 値より低ければ、眼組織はただ熱せられ、眼３０に対して熱的損傷をもたらす。

レーザーソース３４の好ましい実施例は、５ワツトのＥｒ：ＹＡＧレーザーであ り、赤外線エネルギの２５０ｎｓｅｃパルスを含む、持続期間２５０−４００μ ＳｅＣのパルス列を出す。代替の実施例において、ＱスイッチングされるＥｒ： ＹＡＧレーザーを用いることができ、赤外線パルスの持続期間が角膜組織の熱緩 和時間よりも低くてもよいという利点を与える。レーザーソース３４は中空導波 管または光フアイバ導波管のような送り装置３６を通って、顕微鏡３２に装着さ れる平行ビームエキスパンダ３８に到達する。平行ビームエキスパンダ３８は、 レーザーソース３４からの光を均一の直径の平行ビーム３９に変える光学コリメ ータである。

ビームエキスパンダ３８は、直径が約７−８ｍｍであるかもしれない平行ビーム ３９を、顕微鏡３２に装着されるダイクロイックミラー４１を用いて、スカルブ ティングフィルタとも呼ばれる不浸食性の減衰フィルタ４０に送る。赤外線光を 反射するが可視光は透過させるミラー４１は、ビームを角膜４２と整合している フィルタ位置付は装置１６に向ける。視覚範囲内の組織が同時に切除されるよう 、平行ビーム３９は角膜４２の表面の視覚範囲全体を放射するために用いられる 。代替的に、角膜スカルブティングシステム５は、ラスクスキャン技術を用いて 角膜表面に選択的に（ノーザーを当てることかできる。たとえば、レンズを使っ て照射を眼３０の小さなスポット・に焦点合わせするために用いることかできる し、制御回路を用いて眼３ｏの視覚範囲の表面にわたってこのスポット・を繰返 し走査して制御された態様で組織を除りする、ごとかできる。どちらの場合も、 角膜４２の各領域に達する照射の最小強度は、組織を＋ｉＥ　Ｌ　＜切除するた めに、角膜組織の切除しきい値以上でなげればならない。

不浸食性の減衰フィルタ４０は、角膜４２の１」的領域に送られる平行ヒーＩ、 ３９の強度プロフィ−・−ルを決定Ｖる。

平行ヒーＡ、３９か一ゴンタクトするスカルプディングフィルタ４０の構成およ び厚さを変えることによって、角膜４２に（ｊえられるし・−ムの強度プロフィ ールを変えることかできる。今までの浸食性の〕、イルタに対する不浸食性フィ ルタか持つ１つの利点は、眼３０に達する赤外線照射の強度は時間か経っても一 定のままであることである。スノＪルブティングフィルタ４０の好ましい実施例 は、平行レーサービームの強度を変えるために水を用いる。水はＥｒ：ＹＡＧ照 射によって大いに吸収され、角膜４２へのレーザー照射の伝送を減衰する。水は レーザーソース３４からのエネルギを吸収し、それゆえ水の最も厚い層の下の角 膜４２部分は最も少なく切除される。こうして、角膜４２のＥｒ：ＹＡＧ照射に よる露光は、スカルプディングフィルタ４゜の水のｊ７さによって制御される。

近視を矯正するための、。

水に基づくスカルプディングフィルタ４０の１つの実施例は、図３−４に示され る。図示されるように、フィルタ４０は水か間に存在する１対の間隔の開Ｉ′ｊ られている並置壁を含む。壁の間の空間は望ましい減衰特性を馬えるために変え られる。近視の場合、角膜４２の中央近くの組織をより多く；除去する必要があ り、外側の周辺では変化が起こり“Ｃはならない。し７だか−）て、スカルプデ ィングフィルタ４０の中央４３がフィルタ４０の最も薄い部分であり、フィルタ ４４の夕ｉ側端縁は比較的厚い。スカルプディングフィルタ４０の厚さを変える ことにより、角膜の曲率を望ましい形１．ご変える強度プロフィールを得ること ができ、乱視を矯正することができる。

さまざまな形のプラスチックまたは独立気泡フオームを用いてスカルブチ、「ン グフィルタ４０の壁を形成することかできる。どちらの場合も、その材料はその 形を保つために十分な剛性を有しなければならず、かつＥｒ：ＹＡＧレーザ−ソ ース３４からの照射を十分透過するものでなければならず、それによって水の厚 さだけか角＠４２の切除レベルを決定する要因となる。

図５において、近視を矯正するために用いられる、水和性スカルブティングフィ ルタ４５と呼ばれる、スカルプディングフィルタの代替の実施例を示す。水和性 スカルブティングフィルタ４５は、水和性のコンタクトレンズに用いられる材料 のように、水を浸透させる均一の厚さのプラスチック材料を含む。この種類のフ ィルタでは、所望のビーム強度プロフィールに対応する異なる水和性特性をもた らすために、その材料の組成が変えられる。水和性スカルブティングフィルタ４ ５の異なる領域は、必要な切除レベルに応じて、異なるパーセンテージの水分含 有量を有し、水和性スカルブティングフィルタ４５のより高い水分バーセンテイ ージの部分が最も少なく切除される。

さらなる実施例において、スカルブテイングフィルタは選択的反射表面で被覆さ れてもよい。フィルタの反射率は、フィルタの表面にわたって変わり、角膜の望 ましい減衰を得る。

再度図１．−２を参照して、フィルタ位置付は装置１６は、スノＪルブティング フィルタ４０と眼３０の角膜４２との正しい整合を確実にするために用いられる 。さらに、フィルタ位置付はシステムは手術の開角膜４２の目的領域に流体を与 えるためのシステムを含み、それによって角膜４２の切除による残渣組織片を取 除き、眼３０の熱的損傷を防ぐために角膜４２の表面を冷やす。角膜４２に流体 を与えることは、眼３０の熱せられた組織上に冷たい流体を通すことによって、 眼３０の熱的損傷を減少させるのに役立つ。

熱は眼３０から流体に移され、熱せられた流体は組織片除去システム２０によっ て角膜４２の表面から取除かれる。

さらに図６−８を参照して、フィルタ位置付は装置１６は環状スタンドを含み、 これによってスカルプディングフィルタ４０を角膜４２上に正確に位置付ける。

フィルタ位置付は装置１６の中央開口４６はレーザー照射の透過を妨げるいかな る要素があってはならない。スカルプディングフィルタ４０はフィルタ位置付は 装置１６の中央開口４６に位置付けられ、スカルプディングフィルタ４０は位置 付は装置１６の内側表面４８に沿った小さなたな４７に接触して支えられている 。たな４７に隣接して、内側表面４８に溝５０か設けられ、スナップリングのよ うな保持リング５２の挿入を可能にする。フィルタ４０は保持リング５２とたな ４７との間に挟持されて、スカルプディングフィルタ４０か正しい場所に保たれ る。フィルタ位置付は装置１ｔ１６の壁の中に、フィルタ位置付は装置１６の中 央開口４６を囲む３つの周辺チャネル、組織片除去チャネル５４と潅注チャネル ５６と吸引装着チャネル５８とかある。フィルタ位置付は装置はさらに６個の対 称的位置付は脚６０を含み、装置を患者の眼３０の表面上に支える。装着チャネ ル５８は、フィルタ位置付は装置１６の脚６０の近い方にある。装着チャネル５ ８は、外部装着ボート６２を介して従末的な吸引システム４２に接続される。装 着チャネル５８は６個の装着穴６４を有し、それらはフィルタ位置付は装置１６ の脚６０を通して長手方向に延在する。フィルタ位置付は装置１６０脚６００６ 個の装着穴６４は、各脚６０の底部でそれぞれ入口ボートを与える。入口ボート は眼３０の表面にあり、装着チャネル５８に与えられる吸引は眼の組織を脚６０ の底部に押し付けて、フィルタ位置付は装置１６を眼３０に装着させる。この吸 引は従来の吸引システム６６によって発生され、フィルタ位置付は装置１６を眼 ３０に装着および外すのに必要な吸引を、ユーザ２４が与えるおよび解除するこ とを可能にするバルブ６８によって制御される。フィルタ位置付は装置１６は眼 ３０の表面に装着され、眼３０の不随意の動きがスカルブティングの際に誤りを 引起こさないことを確実にする。組織片除去チャネル５４は装着チャネル５８の 上にあり、余分な流体および角膜４２の表面からの組織片を除去するための導管 として働く。組織片除去チャネル５４は６個の対称的な組織片除去穴７０を有し 、これはフィルタ位置付は装置１６の中央開口４６に開いている。組織片除去チ ャネル５４は外部組織片除去ボート７２によって組織片除去システム２０に装着 される。組織片除去システム２０の動作は、必要に応じて組織片除去システム２ ０の適用を制御する制御バルブ７３を動作させる足踏みスイッチ２２によって制 御される。組織片除去システム２０の好ましい実施例は、眼３０の表面から余分 な流体および組織片を抽出するための吸引を与える吸引器である。代替の実施例 において、組織片除去システム２０は、流体および眼３０の表面からの組織片を 推進させるために、眼３０の表面に空気を与える気体システムである。フィルタ 位置付は装置１６は脚６０間にいくつかの開口を含み、余分な水および組織片を 逃がす。潅注チャネル５６は組織片除去チャネル５４上にある上部チャネルであ り、流体を角膜４２の表面に送るための導管として働く。潅注チャネル５６はフ ィルタ位置付は装置１６の中央開口４６に開く６個の対称的潅注穴７４を含む。

潅注チャネル５６は外部潅注ポート７６によって潅注ソースＩ８に装着される。

潅注ソース１８は潅注チャネル５６に流体を与える。流体液滴は潅注穴７６から フィルタ位置付は装置１６の中央開口４６に注入され、液滴は重力によって角膜 ４２の表面に落ちる。流体を送るレートは、制御バルブ７８を動作させる足踏み スイッチ２２によって制御される。好ましくは、角膜４２に潅注するために用い れる流体は水である。

好ましい実施例において、レーザーソース３４は「パルスバーストセット」で駆 動され、各々は２５０−４００μｓｅｃ持続期間の５個のパルス列を含む。各パ ルスバーストセットの前に、潅注ソース１８からの水が与えられて、角膜４２の 表面上に薄い水の層をもたらす。レーザーエネルギの好ましいフルエンスレート でもって１００μｍまでの水を角膜４２に与えることができるが、好ましい水の 層の厚さは約、５μｍないし１０μｍである。もしより高いエネルギのフルエン スレベルが用いられ８るのなら、水の層の厚さもそれに応じて増やすべきである 。水層の目的は、Ｅｒ：ＹＡＧレーザー光が角膜組織４２内に深く入り過ぎて角 膜組織４２を熱的に損傷することを防ぐことである。

要するに、レーザーソース３４によるＥｒ：ＹＡＧ照射を高く吸収する水の層は 、角膜４２上に保護ブランケットを形成し、熱的損傷の危険を減少させ、眼の組 織３０が実質的に非熱的機構によって切除されることを可能にする。Ｅｒ：ＹＡ Ｇレーザー光は水によって強く吸収されるので、薄い水の層はすぐに熱せられて 、水の層に内部的蒸気が迅速に形成される。水の層の厚さが適切、に選択される のなら、この内部蒸気の形成は「微細破裂」の形で放たれる。これらの微細破裂 は十分な力でもって水の層における熱的エネルギを開放し、角膜組織４２の小さ な破片を機械的に除去し、それによって角膜４２の表面から組織を機械的に切除 する。レーザーエネルギは下の角膜組織４２よりも水の層によって主に吸収され るので、この切除機構によって、熱的損傷がほとんどまたは全くなく、角膜４２ から組織を切除することができる。これらの利点を得るためには、水の層は角膜 組織４２に対して著しい熱的隔離を与えるために十分厚くなければならないが、 レーザー光が切除効果をもたらさずにただ水によって熱的に吸収されるほど厚（ あってはならない。

上記で述べたように、水の層が形成された後、レーザー照射の約５個のパルス列 が角膜４２に対して向けられる。

組織片除去システム２０が駆動されて切除された組織を除去し、潅注ソース１８ からの潅注が組織を冷やすために与えられてもよい。次に水の層が再度形成され 、望ましい切除量が達成されるまで、この処理が繰返される。適切な厚さの水の 層の形成は、潅注ソース１８を所定の期間駆動させることによって達成すること ができる。この期間の長さは、レーザー照射フルエンスレベルとともに、流体の 流速に依存し、高速写真術を用いて切除効果を観測することによって、特定の潅 注装置またはレーザーフルエンスに対して経験的に決定することができる。１層 の適切な厚さが得られると、組織の表面で微細破裂が起こり、この破裂が起こる と機械的に組織が切除される。

角膜トポグラフィシステム１４は、角膜４２の表面を測定する場合、基準点とし てフィルタ位置付は装置１６上のロケータノツチ８０を用いる。角膜トポグラフ ィシステム１４からの光は、顕微鏡３２に装着されるビームスプリッタ８２を用 いて、患者の眼３０に向けられる。角膜トポグラフィシステム１４は、この切除 処理の間、角膜４２の曲率をチェックすることを可能にする。角膜４２の曲率は 、異なる曲率検出法、好ましくはラスクステレオグラフ・トポグラフィ・マツピ ング法を用いて、角膜トボグラフイシステム１４によって決定することができる 。好ましいトポグラフィ法は、アプライド・オプティックス（Ａｐｐｌｉｅｄ　 ０ｐｔｉｃｓ）出版の第２７巻、第６号、１９８８年３月１５日の［コンピュー タ分析ラスクステレオグラフィック画像を用いた角膜トポグラフィＪ　（Ｃｏｒ ｎｅａｌ　Ｔｏｐｏｇｒａ、ｐｈｙ　Ｕｓｉｎｇ　ＣＯ［［１ｐｕｔ、ｅｒ　Ａ ｎａｌｙｚｅｄ　Ｒａｓｔｅｒｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｉｍｅ、Ｈｅｓ　 ）と題された論文に開示されており、ここに引用により援用する。角膜トポグラ フィシステム１４は角膜４２の表面全体の完全な７ツピングをユーザ２４に与え 、角膜４２の曲率におけるずへての不整を示す。角膜１〜ボグラフイシステム１ ４から引出されたデータは、過去において、角膜４２の曲率における変動を検出 するための診断ツールとして用いられてに用いられて、各患者の角膜４２を適切 に整形するための適切なスカルブティングフィルタ４ｏを設計し、か′っ患者の 眼３０に適用されるレーザー送りソース３４の線墓測定法を指定する。角膜ｌ・ ボグラフィシステム１４は、スカルブティング処理の精度についてフィードバッ クを与えるために術後的に用いられることもできるし、所望の角膜の形を得るた めに必要な調整を識別するために、スカルブティング処理の間に用いられること ができる。

上記て述へたように、角膜トポグラフィシステム■４は、まず眼３０の高さをマ ツピングするために術前に用いられる。角膜トポグラフィシステム１４によって 形成されるテンプレートから、スカルブティングマスク４ｏが形成されて、角膜 ４２に与えられるレーザー照射の強度プロフィールを規定する。スカルブティン グフィルタ４ｏを含むフィルタ位置付は装置１６は、吸引システム６６を用いて 眼３０の表面に接着される。スカルブティングマスク４ｏは眼３０に相対してフ 、ｆルタ装ｆｆ１１６に位置付けられ、フィルタ位置付は装置１６のロケータノ ツチ８ｏを用いて整合される。スカルブティングフィルタ４ｏは保持リング５２ を用いて正しい位置に固着される。ロケータ２／ツチ８ｏに対応するマークをス カルブティ：／グフィルタ４ｏに形成して、フィルタ位置付は装置Ｉ６における フィルタ４ｏの最終的位置を定めることかできる。潅注流体はフィルタ位置付は 装置１６を介して眼３０に与えられる。レーザーソース３４からの赤外線照射の ５個のパルス列がスカルブティングフィルタ４０に与えられる。組織片は、フィ ルタ位置付は装置１６の組織片除去システム２ｏを用いて眼３ｏの表面から取除 かれる。流体の供与、レージングパルス、および組織片除去スデップは、所望の 角膜の形が得られるまで繰返される。処理中いっでもスカルプティングフィルタ ４゜を取外して、角膜トポグラフィシステム１４を用いて所望の角膜の形を得る ために組織が正しく除去されていることを確認することができる。調整が必要な ら、必要な調整をもたらすために選択された特性を有する異なるスカルブティン グフィルタ４０をフィルタ位置付は装置１６に装着して、角膜トポグラフィシス テム１４を用いて角膜４２と整合さぜる。この手続が完了すると、吸引システム １６をオフにし、フィルタ位置付は装置１６を外す。眼３０を流体で洗浄してこ の工程を完了させることができる。手術の後いっても、角膜スカルブティング手 順の結果は角膜トポグラフィシステム１４を用いて確認することかできる。

角膜スカルブチイングツステムの代替の実施例において、角膜スカルプティング フィルタ４０をフィルタ位置付は装置１６内に設置せず、それによって角膜トポ グラフィシステム１４および顕微鏡を用いて直接眼を見ることができる。

角膜ｌ・ボグラフィシステム１６はリアルタイムで用いられて、レーザーソース ３４の制御された適用の間角膜４２の形を測定する。本実施例において、図２の 仮想線で示されるアパチャー装置８４を用いて、角膜４２に与えられる平行レー ザービーム３９の特定部分を選択的にブロックする。

ここで用いられるアパチャー装置８４は、従来のアイリス絞り、または米国特許 第４，７２９，３７２号で示されるマスキングディスクであり、ここに引用によ り援用する。

近視の場合、アパチャー装置８４は、さまざまな大きさの円形の開口を与えるよ う調整可能であるアイリス絞りである。アイリス絞りは角膜４２に与えられる平 行ビーム３９のスポットサイズを制御するために用いられる。最初、このアイリ スは少しだけ開口され、上記で述へたように水の薄い層が角膜４２に与えられ、 一連のパルス列が角膜４２に与えられる。角膜トポグラフィシステム１４を用い て、外科医は切除している角膜４２の曲率をモニタする。望ましい量の組織が切 除されたら、外科医はアイリスの次の開口サイズを決定する。水の層および一連 のパルス列かこの新しいアイリス開口を通して与えられ、角膜トポグラフィシス テム１４を用いて次の開口の大きさを定める。、二の処理は、外科医が決定する 、角膜１４の正しい曲率が得られるまで繰返される。この方法は、アイリスの各 開口でレーザー照射を受けながら、角膜４２の視覚範囲の中央部分に最も大きい エネルギを与えることにより、角膜４２を整形する。より離れた領域はアイリス の最も広い開口で照射を受けるので、角膜に与えられるエネルギ量は、角膜の中 央から離れるに従って減少する。この方法によって、角膜４２の中央部分が最も 切除され、角膜４２の周辺が最も少なく切除され、それによって近視状態を治す ために角膜を平坦化させる。

遠視の場合、アパチャー装置８４は回転ディスクの周辺の周りに位置付けられる さまざまな大きさの環状開口を有するマスキングディスクである。マスキングデ ィスクを用いて環状開口の外にある平行ビーム３９の部分をマスクし、開口を通 る光だけか角膜４２に与えられる。環状開口は眼に環状スポットを与えるために 大きさが変わり、その範囲は、視覚範囲の周囲での細長い環状の筋から、円の中 央でマスクされる小さな点を除いた視覚範囲全体をカバーする完全な円まで変わ る。外科医は視覚範囲の周辺で細い環状開口のマスキングを始め、上記で述べた ように水の層および一連のパルス列を角膜４２に与える。角膜トポグラフィシス テム１４を用いて、外科医は角膜４２の曲率をモニタし、マスキングディスクか ら用いられるべき環状リングの次の大きさを決定する。水の層および一連のパル ス列がより大きい環状の開口を通して再度与えられ、角膜トポグラフィシステム １４を用いて次の環状開口の大きさを決定する。この処理は、外科医が決定する 角膜４２の正しい曲率が得られるまで繰返される。周辺は用いられる各環状開口 を通してレーザー照射を受けるので、最も大きいエネルギを角ＩＩ！４２の周辺 に与えることによって角膜４２を整形する。角１１！４２の中央に向かうにつれ 、角膜４２に与えられるエネルギ量が減少し、角膜の中央部分はより大きい環状 開口でのみ照射を受ける。この方法によって、角膜４２の視覚範囲の周辺が最も 切除され、視覚範囲の中央部分は最も少なく切除され、遠視状態を治すのに角膜 の突出をもたらす。個々のスカルプティングフィルタ４０を各患者のために形成 する必要はないので、アパチャー装置８４を用いることは有利である。

ミ フロントページの続き （７２）発明者　ウェスコート、ヒー・ジャン・コーアメリカ合衆国、２９６４ ５　カリフォルニア州、ガーデン・グローブ、サンタ・バーバラ・アベニュ、６ ７０１

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. １．眼の角膜を整形するために角膜組織に広範囲の切除を行なうための装置であ って、 角膜組織を切除するための光ビームを形成する照射パルスを出すレーザーを含む レーザー送りシステムを含み、前記レーザー送りシステムは前記レーザービーム を角膜の視覚範囲全体を実質的に切除するよう方向付け、それによって視力欠如 を矯正するために角膜を整形し、さらに前記レーザービームを受けるようレーザ ー送りシステムと眼との間に介在するスカルプディングフィルタを含み、前記ス カルプディングフィルタはその材料が浸食されることなく、前記レーザービーム の持続した透過を可能にする材料で形成され、前記フィルタは前記レーザービー ムに実質的に垂直な面に位置付けられ、前記角膜のいくつかの部分は他の部分よ り強度の高い照射を受けるよう、前記面にわたって変わる減衰特性を有し、前記 減衰特性は前記照射が前記角膜を所望の形に切除するよう選択される、装置。
2. ２．前記レーザービームは、角膜の視覚範囲全体を実質的にカバーするスポット サイズを有し、前記範囲内の角膜組織が同時に切除される、請求項１に記載の装 置。
3. ３．前記レーザー照射は、約３ミクロンの波長を有する赤外線照射を含む、請求 項１に記載の装置。
4. ４．前記レーザーは、２．９４ミクロンの波長で前記赤外線照射をもたらすエル ビウム：ＹＡＧレーザーを含む、請求項２に記載の装置。
5. ５．前記フィルタは水を含む構造を含む、請求項１に記載の装置。
6. ６．前記構造は前記水が間にある１対の間隔の開けられている並置壁を含み、壁 は前記均一でない減衰特性を与えるため可変的に間隔が開けられる、請求項５に 記載の装置。
7. ７．前記フィルタは液体を浸透させる固体材料を含み、それにより前記液体を中 に保ち、前記材料の浸透性は前記減衰特性を与えるために前記材料を通して不均 一に配分されるよう不均一である、請求項１に記載の装置。
8. ８．前記液体は水を含む、請求項７に記載の装置。
9. ９．前記フィルタの厚さは均一である、請求項１に記載の装置。
10. １０．前記レーザー送りシステムはレーザー照射の平行ビームを出すために、平 行ビームエキスパンダを含む、請求項１に記載の装置。
11. １１．前記角膜に達する照射の強度は、少なくとも約７５０ｍＪ／ｃｍ２である 、請求項１に記載の装置。
12. １２．組織片を角膜表面から推進するために、前記視覚範囲に流体を送る組織片 除去システムをさらに含む、請求項１に記載の装置。
13. １３．角膜の表面から組織片を抽出するために前記視覚範囲に吸引を送る組織片 除去システムをさらに含む、請求項１に記載の装置。
14. １４．前記レーザー照射に熱的に反応する、角膜上に液体の層を形成するための 手段をさらに含み、前記液体の層は前記レーザー照射にさらされると微細破裂を 引起こすよう選択された厚さを有し、それによって角膜を熱的に損傷することな く角膜から角膜組織の粒子を除去する、請求項１に記載の装置。
15. １５．患者の眼から角膜組織を除去するための方法であって、 所定波長のレーザー照射に熱的に反応する角膜上に液体の層を、前記レーザー照 射にさらされると微細破裂を引起こすよう選択された厚さで形成するステップと 、前記レーザー照射を前記液体に方向付けるステップと、前記角膜から角膜組織 の粒子を取除くために、前記微細破裂を用いて前記角膜組織を切除するステップ とを含む、方法。
16. １６．前記方向付けるステップは、約３ミクロンの波長を有するレーザー照射を 前記角膜組織に方向付けるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
17. １７．前記形成ステップは、前記角膜上に水の層を形成するステップを含む、請 求項１５に記載の方法。
18. １８．前記眼に位置付け装置を装着するステップと、前記流体を前記位置付け装 置に注入するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
19. １９．前記方向付けるステップは、前記角膜の実質的な部分をカバーするスポッ トサイズを有するレーザービームで前記角膜を放射するステップを含み、前記切 除ステップは前記スポットサイズ内の角膜組織を同時に切除するステップを含む 、請求項１５に記載の方法。
20. ２０．前記方向付けるステップは、前記ビームに対して所定の強度プロフィール を与えるために、前記照射を減衰液体を含むフィルタを通って通過させるステッ プを含み、前記切除ステップは、前記所定の強度プロフィールを用いて前記角膜 を不均一に切除し、それによって前記角膜の形を変えるステップを含む、請求項 １５に記載の方法。
21. ２１．前記角膜組織の粒子を取除くために、前記眼の前記角膜に吸引を与えるス テップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
22. ２２．前記角膜組織の粒子を取除くために、前記眼の前記角膜に流体を与えるス テップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
23. ２３．前記切除ステップは、患者の眼の視覚範囲から角膜組織を取除くステップ を含み、角膜の表面を所望の角膜の輪郭に整形し、それによって視力欠如を矯正 し、前記除去ステップは、 （ａ）前記角膜組織を切除するためにレーザービームを用いるステップと、 （ｂ）ステップ（ａ）の後、複数の場所で前記角膜の曲率を測定して切除された 角膜の表面全体のマッピングを与えるステップと、 （ｃ）ステップ（ｂ）の後、マッピングされた表面を所望の角膜輪郭と比較する ステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）の後、ステップ（ｃ）の結果に従って、角膜 組織をさらに切除するステップとを含む、方法。
24. ２４．ステップ（ａ）は、前記所望の角膜輪郭に従って選択された所定の強度プ ロフィールを有するレーザービームで前記角膜の視覚範囲全体を照射するステッ プを含む、請求項２３に記載の方法。
25. ２５．ステップ（ａ）およびステップ（ｄ）の各々は、前記角膜の選択された部 分が前記角膜の他の部分より多く切除されるよう、前記レーザービームを選択的 に減衰するフィルタを通して前記レーザービームを通過させるステップを含む、 請求項２３に記載の方法。
26. ２６．ステップ（ｄ）で用いるためのフィルタを選択するために、ステップ（ｃ ）の結果を用いるステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
27. ２７．切除されない角膜の表面全体のマッピングを与えるために、ステップ（ａ ）の前に、複数の場所で前記角膜の曲率を測定し、その結果を用いて、所望の角 膜輪郭に従って前記レーザービームを選択的に減衰するフィルタを選択するステ ップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
28. ２８．前記切除するステップは、視力欠如を矯正するために、角膜の表面を所望 の輪郭に整形するために、患者の眼の視覚範囲から角膜組織を除去するステップ を含み、前記除去するステップは、 角膜の視覚範囲全体を実質的にカバーするのに十分大きいスポットサイズを有す るレーザービームをもたらすステップと、 前記レーザービームを角膜の視覚範囲に方向付けるステップと、 前記視覚範囲の第１の部分をカバーする第１の切除ビームをもたらすために、前 記角膜に達する前にビームの第１の選択された部分をブロックするステップと、 前記視覚範囲の前記第１の部分内の組織を同時に切除するために前記第１の切除 ビームを用いるステップと、前記視覚範囲の第２の部分をカバーする第２の切除 ビームをもたらすために、前記角膜に達する前にビームの第２の選択された部分 をブロックし、前記第２の切除ビームを用いて前記視覚範囲の前記第２の部分内 の組織を同時に切除するステップと、 前記切除の間角膜表面をマッピングすることによって、前記切除によって引起こ される前記角膜の形の変化をモニタするステップとを含む、請求項１５に記載の 方法。
29. ２９．前記視覚範囲の前記第１および第２の部分は形が円形である、請求項２８ に記載の方法。
30. ３０．前記視覚範囲の前記第１および第２の部分は形が環状である、請求項２８ に記載の方法。
31. ３１．前記視覚範囲の前記部分の一方は前記部分の他方内にある、請求項２８に 記載の方法。
32. ３２．患者の眼から角膜組織を除去するための装置であって、 前記眼に隣接して位置付けるために適合される装置を含み、前記装置は所定の波 長および所定のエネルギのパルス化されたレーザー照射に熱的に反応する液体を 前記眼に供給するための灌注チャネルを含み、前記灌注チャネルは、用いられて 、前記眼の角膜上に、前記レーザー照射にさらされると微細破裂を引起こすよう 選択された厚さで液体の層を形成するよう配置され、さらに、 円いられると、前記微細破裂を引起こすために、前記所定の波長およびエネルギ でレーザー照射のパルスを与えるレーザーを含み、前記エネルギは切除により眼 の組織を削除するのに十分である、装置。
33. ３３．患者の眼の視覚範囲から角膜組織を除去し、角膜の表面を所望の角膜の輪 郭に整形し、それによって視力欠如を矯正する装置であって、 用いられると、前記整形を与えるために前記角膜組織を除去するエネルギおよび 波長で、前記角膜組織にレーザービームを方向付けるために適合されるレーザー と、用いられると、前記整形の間前記角膜の角膜輪郭のリアルタイムモニタリン グを与えるよう適合される角膜トポグラフィシステムとを含む、装置。
34. ３４．患者の眼の視覚範囲から角膜組織を除去し、角膜の表面を所望の角膜輪郭 に整形し、それによって視力欠如を矯正するための装置であって、 用いられると、前記角膜組織を除去して前記整形を与えるエネルギおよび波長で 前記角膜組織に対してレーザービームを方向付けるために適合されるレーザーを 含み、前記レーザービームは前記角膜の視覚範囲全体を実質的にカバーするよう 十分大きく、さらに、 前記視覚範囲に達する前に前記レーザービームの一部をブロックするよう位置付 けられる開口またはマスクを有するアパチャー装置を含み、前記アパチャー装置 は、用いられると、レーザービームのブロックされた部分が所望の角膜輪郭を得 るために変えることができるよう調整可能である、装置。