KR20090125185A

KR20090125185A - 눈을 손상시키지 않는 굴절 수술용 레이저 시스템

Info

Publication number: KR20090125185A
Application number: KR1020097021821A
Authority: KR
Inventors: 크리스토프 도니츠키
Original assignee: 웨이브라이트 아게
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-12-03
Also published as: CN101677874B; RU2469689C2; EP1974703A1; ES2338051T3; RU2009137998A; US8728061B2; WO2008113587A1; KR101312705B1; CN101677874A; BRPI0808286B8; JP2010521258A; CA2681269A1; JP5337056B2; DE502007002675D1; BRPI0808286A2; MX2009010153A; EP1974703B1; CA2681269C; US20100280503A1; BRPI0808286B1

Abstract

조사원을 갖는 안과 치료 장치가 설명되고, 안구의 치료 구역에 반응을 야기하고 또한 망막(9) 방향에서 상기 각막 뒤에 위치하며 망막 앞에 있는 구역들 중 적어도 한 구역에 흡수되는 파장범위를 갖는 조사원에 의해 빛이 방출된다. 조사원에 의해 방출되는 빛은 치료 구역에서 부분적으로 투과할 수 있는 범위의 파장을 갖는다. 치료 구역은 각막(1)일 수 있다. 상기 빛에 의하여 치료 구역에 야기되는 반응으로 조직이 절제될 수 있다. 상기 빛에 의하여 치료 구역에 야기되는 반응으로 조직이 레이저-유도 광천공될 수 있고, 상기 레이저-유도 광천공은' 광파괴' 라고도 일컬어진다. 조사원은 또한 레이저원일 수 있다. 조사원에 의해 방출되는 파장의 범위는 약 1600nm 내지 약 1700nm이고, 바람직하게는 약 1625nm 약 1675nm이고, 가장 바람직하게는 약 1640 nm 내지 약 1660nm이다.

안구, 미세각막절삭기, 망막, 각막, 레이저, 광절제, 광파괴

Description

눈을 손상시키지 않는 굴절 수술용 레이저 시스템 {LASER SYSTEM THAT IS GENTLE ON THE EYES, FOR REFRACTIVE SURGERY}

본 발명은, 눈을 손상시키지 않는 굴절 수술용 레이저 시스템과 눈을 손상시키지 않는 굴절 치료 방법에 관한 것이다.

안과학에서, 레이저를 사용한 "굴절 수술"은, 시각 결함을 절제하거나 최소한 경감시키기 위한 목적에서, 눈의 굴절 특성, 결과적으로 그 시각 특성을 바꾸기 위하여, 눈의 기관에 레이저를 조사하는 상호작용으로 이해될 수 있다.

굴절 수술의 특히 중요한 예는 라식 기술(LASIK technique)을 사용하여 눈의 결함 시력(defective vision)을 바로잡는 것이다. 종래 기술에 따른 LASIK의 경우에 있어서, 각막은 우선 예를 들면 미세각막절삭기(microkeratome)를 사용하여 측면으로 열리게 절개되고, 그에 따라 작은 덮개부(또한 플랩(flap)이라고도 함)가 옆으로 재껴지게 된다. 따라서 노출된 각막의 기질에, 레이저를 조사하면, 즉 계산된 절개 윤곽에 따라서 조직을 절제하는, 소위 '절제'가 수행된다. 이어서 작은 덮개부는 뒤로 재껴지고, 상대적으로 고통이 없고 빠른 치료 과정이 계속된다. 이 과정이 지나가면, 각막은 다른 시각 특성을 가지게 되고, 결함 시력이 치료되거나 감소된다.

일반적으로, 종래기술의 경우에, 각막의 측면 절개는, 상기 언급된 것과 같이, 즉 진동하는 기계적 절단 날인 소위 '미세각막절삭기'를 사용하여 수행된다. 좀 더 최근에는, 소위 '펨토초 미세각막절삭기'에 의해 수행되고, 상기 펨토초 미세각막절삭기에서 펨토초 레이저 펄스들은, 각막 조직에 소위 '레이저-유도 천공(laser-induced perforation)' 또는 '레이저-유도 광파괴(laser-induced photo-disruption)'을 생성하기 위하여 각막 조직에 가까이 인접한 조사 초점을 사용하여 초점을 맞추고, 기계적인 미세각막절삭기의 경우에, 상기 레이저-유도 천공 또는 레이저-유도 광파괴는, 궁극적으로 절개부가 생성되는 방식으로 각막 조직위에 형성된다.

치료(예를 들면, 절개 또는 절제) 및/또는 조직의 유형의 성질에 따라서, 레이저-광학적 안과 수술에서 다양한 파장으로 그리고/또는 펄스 지속 시간으로 레이저 조사가 적용된다. 각막을 절단(절개)하기 위하여(예를 들면, 플랩의 준비를 위해), 펨토초 범위의 펄스 지속 시간으로 약 340 내지 350nm 범위 또는, 예를 들면 1000 내지 1100nm 사이의 근적외선(NIR)의 파장 범위의 레이저 조사가 일반적으로 사용된다. 이러한 시스템은 또한 '펨토초 미세절삭기'라고도 언급된다. 이와 대조적으로, 기질 조직의 광절제(photoablation)를 위하여, 예를 들면 193nm의 자외선 파장 범위의 레이저 조사가 일반적으로 사용되고, 사용되는 펄스 지속 시간은 또한 나노세컨드 범위까지 더 길어질 수 있다.

일반적으로, 펨토초 레이저를 사용하여 플랩을 절단하는 경우에는, 각막을 통과하여 약 40%의 에너지 투과가 발생한다. 각막을 통과하여 투과된 이 에너지는 안구에 강한 조사 충격되어, 예를 들면 소위 '빛 번짐(TLS: transient light syndrome)'과 같은 부작용이 환자에게 몇 달 동안 나타난다.

예를 들면 파장이 710nm 내지 810nm 범위를 갖는 티타늄-사파이어 레이저나, 약 517nm의 파장을 갖는 이중주파수(frequency-doubled) 적외선 시스템과 같은 펨토초 레이저를 사용하여 플랩을 절단하는 경우에, 수술 과정 동안에 환자에게 해가되는 시각적 스트레스가 발생한다.

삼중 주파수 적외선 조사를 갖는 UV 펨토초 레이저 시스템은, 예를 들면, 제3 조화 파장이 생성되는 곳에서, 약 345nm인 파장을 방출한다. 이 파장의 경우에, 레이저-빔 에너지의 가장 효과적인 변조는 광파괴(photo-distribution) 과정 동안에 일어난다. 그래도, 약 5%의 에너지가 안구 안으로 더 들어가서 수정체에 흡수된다. 소위 '청색광 해저드 효과(blue light hazard)'의 피크에 대응하는 최대 발광 파장이 440nm인 청색 발광(blue-light fluorescence)이 더 발생하게 되고, 가장 중요한 것은 망막을 손상시키게 된다.

본 발명의 목적은 눈을 손상시키지 않는 안구 치료 장치를 만들어내는 것이다.

상기 목적은 조사원을 구비하는 안구 치료 장치에 의하여 달성되고, 상기 조사원에 의해 방출되는 빛은 안구의 치료 구역에 반응을 야기하고 또한 망막 방향에서 상기 각막 뒤에 위치하며 망막 앞에 있는 구역들 중 적어도 한 구역에 부분적으로 흡수된다. 이것은 치료 구역을 통과하여 지나가는 빛 조사는 흡수하고, 치료 구역 뒤에 위치하는 기관들의 손상을 방지하는 장점이 있다.

조사원에 의해 방출되는 빛은 치료 구역에서 부분적으로 투과하는 파장 범위를 가질 수 있다.

치료 구역은 각막일 수 있다. 각막을 통과하여 지나가는 빛 조사는 예를 들면 수양액에서 흡수될 수 있다. 결과적으로, 예를 들면 홍채, 수정체, 유리체 및 망막과 같은 수양액 뒤에 위치하는 기관들이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상기 빛에 의하여 치료 구역에 야기되는 반응으로 조직이 절제될 수 있다. 조직의 절제로 결함 시력을 바로잡도록 각막이 성형될 수 있다. 상기 빛에 의하여 치료 구역에 야기되는 작용으로 레이저-유도 광학적 조직 절제가 될 수 있고, 소위 '광절제'라고도 일컬어질 수 있다. 레이저-유도 천공, 또는 광파괴(photodisruption)가 각막을 절단하는 데에 사용될 수 있다.

조사원은 레이저원이 될 수 있다. 펨토초 레이저원은 레이저-유도 천공을 생성하는 데 사용될 수 있다.

조사원에 의하여 방출되는 빛 파장 범위는 약 1600nm 내지 약 1700nm, 바람직하게는 약 1625nm 내지 1675nm, 가장 바람직하게는 약 1640nm 내지 1660nm일 수 있다. 이러한 파장의 범위에 있어서, 각막은 빛을 투과할 수 있고, 각막을 통과하여 지나가는 빛은 수양액에 흡수될 수 있고, 결과적으로 예를 들면 홍채, 수정체, 유리체 또는 망막과 같은 수양액 뒤에 위치하는 기관들을 손상시키는 것이 방지될 수 있다. 특히, Co:MgF₂와 Cr:TGA 시스템들은 1600-1700nm의 파장 범위의 펨토초 레이저 시스템으로서도 가능하다.

빛으로 눈을 치료하는 방법은 치료 구역에 반응을 야기하고 또한 망막 방향에서 상기 각막 뒤에 위치하며 망막 앞에 있는 구역들 중 적어도 한 구역에 흡수되는 이러한 파장 범위를 갖는다. 이러한 파장 범위를 가질 수 있고 이러한 파장 범위에서 망막의 방향에서 동일하게 뒤에 위치하는 구역들 중 적어도 한 구역에, 적어도 부분적으로 흡수될 수 있다. 이것은 치료 구역에서부터 방출되는 광조사가 흡수될 수 있는 장점이 있고, 치료 구역 뒤에 위치하는 기관들의 손상이 방지될 수 있다.

치료 구역은 사실상 상기 파장 범위에서 투과적일 수 있다. 치료 구역은 각막이 될 수 있다. 앞서 언급했듯이, 각막을 통과하여 지나가는 빛 조사는 예를 들면 수양액에 흡수될 수 있다. 결과적으로, 예를 들면 홍채, 수정체, 유리체 및 망막과 같은 수양액 뒤에 위치한 기관들에 대한 손상이 방지될 수 있다.

상기 빛에 의해 치료 구역에 야기되는 반응으로 조직이 절제될 수 있다. 상기 빛에 의하여 치료 구역에 야기되는 반응으로 또한 조직이 레이저-유도 광천공(photo perforation)될 수 있다. 조사원은 레이저원일 수 있다.

상기 방법의 경우 파장 범위는 약 1600nm 내지 약 1700nm일 수 있고, 바람직하게는 약 1625nm 내지 약 1675nm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 약 1640nm 내지 약 1660nm일 수 있다. 앞서 언급했듯이, 이러한 파장의 구역에서 각막은 빛이 투과될 수 있고 각막을 통과하여 지나가는 빛은 수양액에 흡수되어, 결과적으로 예를 들면 홍채, 수정체, 유리체 및 망막과 같은 수양액 뒤에 위치하는 기관들에의 손상이 방지될 수 있다.

본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 자세히 설명될 것이다.

도 1은 걸스트랜드 르 그랜드(Gullstrand-Le Grand)에 따른 안구 모델을 도시하는 도면이다.

도 2는 각막의 투과성을 나타내는 다이어그램이다.

도 3은 수양액의 투과성을 나타내는 다이어그램이다.

안과학 분야, 특히 굴절 수술 분야의 전문가에게 절제와 절개에 적합한 조사원이 알려져 있다. 이러한 조사원은 레이저 광원을 포함한다. 서두에서 언급했듯이, 펨토초 범위의 펄스 지속 시간은 절개에 사용되고, 좀 더 긴 펄스 지속 시간은 절제에 사용된다. 소위 '주파수 배율기(frequency multiplier)'가 본 출원의 레이저 파장에 적용되어 사용될 수 있다. 이러한 레이저 시스템은 종래 기술로서 전문가들에게 알려져 있으므로, 좀 더 자세히 설명될 필요가 없다.

도 1은 걸스트랜드-르 그랜드(Gullstrand-Le Grand) 모델에 의한 안구를 도시한다. 각막(1)은 앞면(2)과 뒷면(3)을 갖는다. 각막(1)의 뒷면(3)의 뒤에 수양액(4)이 위치한다. 수양액(4)의 뒤에 앞면(6)과 뒷면(7)을 갖는 수정체(5)가 위치한다. 수정체 뒤에 유리체(8)가 인접해 있다. 유리체(8) 뒤에는 망막(9)이 위치해 있다. 빛은 안구 안으로 각막(1)을 통하여 들어가고 망막(9) 위에 상이 맺힌다.

서두에 언급한 것처럼, 굴절 수술의 경우에는 레이저-유도 광천공이 펨토초 레이저를 사용하여 각막(1)을 절단하는 데 사용된다. 레이저 조사는 각막(1)에서 레이저-유도 천공을 통하여 완전히 흡수되지 않는 것으로 이해된다. 종래 기술의 안구 치료 장치의 경우에, 각막(1)에서 흡수되지 않은 레이저 조사 부분은 수양액(4), 수정체(5) 및 유리체(8)를 통과하여 지나가고, 망막(9)에 부딪친다. 사용되는 파장에 따라서, 환자에게, 예를 들면 앞에서 언급된 빛 번짐 또는 청색광 해저드 효과에 의한 같은 망막(9) 손상과 같은 부작용이 야기될 수 있다.

종래 기술의 안구 치료 장치의 경우에 있어서, 시각 결함을 바로잡기 위한 목적에서 각막(1)의 조직을 절제하는 경우에, 마찬가지로, 각막(1)에 흡수되지 않은 조사 부분은 수양액(4), 수정체(5) 및 유리체(8)를 통과하여 지나가서, 망막(9)에 부딪히게 된다. 마찬가지로, 이러한 경우에는, 사용된 파장에 따라서 앞에서 언급한 부작용이 일어난다. 이와 대조적으로, 193nm의 파장을 갖는 엑시머 레이저 조사는 각막에 완전히 흡수된다.

도 2는 각막의 투과 정도를 나타내는 다이어그램이다. 도 3은 수양액의 투과 정도를 나타내는 다이어그램이다. 도 2에서, 실선은 각막(1)의 전체 투과를 보여주고, 상기 각막의 투과는 6개의 안구들로부터 확인되었다. 도 2에서 1로 표기된 곡선은 4½세 어린아이 안구의 경우에 단일 투과를 보여주고, 2로 표기된 곡선은 53세 성인의 안구의 경우에 단일 투과를 보여준다.

절개와 절제의 두 경우에 모두, 상기 언급된 치료 구역은 각막이다. 치료는 각막(1)의 표면뿐만 아니라, 각막(1)의 더 깊은 구역까지도 가능하다. 결과적으로, 치료를 위해 선택된 파장의 범위는 각막(1)에서 이 파장 범위에서 부분적으로 투과 적일 수 있도록 선택된다. 한편, 도 2에 따르면, 이러한 목적에서 적합한 것은 파장 범위가 300nm부터 1300nm까지와 파장 범위가 1600nm부터 1700nm까지인 것이다.

앞서 언급한 부작용은, 치료 구역에, 즉 각막에 흡수되지 않은 레이저 조사가 그 치료 구역 뒤에 위치하는 구역에 흡수되는 경우, 방지될 수 있다. 이 경우, 각막에 흡수되지 않는 레이저 조사는 예를 들면 수정체 및/또는 망막(9)까지 도달하지 않는다.

각막(1)을 치료하기 위한 목적에서, 파장 범위는 약 1600nm부터이다. 각막(1)에 흡수되지 않고 수양액에서 사용되는 레이저 조사가 약 1700nm이면, 이 범위에서 수양액(4)은 비교적 낮은 투과도를 갖는다. 결과적으로, 각막(1)에 흡수되지 않는 조사의 흡수는 각막(1)에 가능한 가까운 기관에서 일어나고, 상기 레이저 조사는 홍채, 수정체(5)와 유리체(8)를 통과할 수 없고, 망막(9)에 부딪힐 수 없거나, 오로지 수양액(4)에 흡수되어 약해질 뿐이다. 그 결과, 안구의 다른 구역에 대한 손상 또는 피해가, 그리고 앞서 언급한 것과 같은 부작용이 상당한 정도로 방지될 수 있다.

Claims

조사원을 구비하는 안구 치료 장치로서, 상기 조사원에 의해 방출되는 빛이, 안구의 각막(1)에 반응을 야기하고 또한 망막(9) 방향에서 상기 각막 뒤에 위치하며 망막 앞에 있는 구역들 중 적어도 한 구역에 대량으로 흡수되는 파장 범위 내에 있는, 안과 치료 장치에 있어서,

파장의 범위는 약 1600nm 내지 1700nm의 범위인 있는 것을 특징으로 하는 안구 치료 장치.
제1항에 있어서,

상기 빛에 의해서 각막(1)에서 야기되는 반응으로 조직이 절제되는 것을 특징으로 하는 안구 치료 장치.
제1항에 있어서,

상기 빛에 의해서 각막(1)에서 야기되는 반응으로 조직이 레이저-유도 광천공되는 것을 특징으로 하는 안구 치료 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

조사원은 레이저원인 것을 특징으로 하는 안구 치료 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

레이저원은 Co:MgF₂ 레이저 또는 Cr:YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 안구 치료 장치.
안구를 치료하는 방법에 있어서,

레이저 빔을 방출하는 조사원을 공급하는 단계;

치료될 안구 위에 레이저 빔을 향하는 단계를 포함하고,

상기 레이저 빔은 안구의 각막 구역에 반응을 야기하고, 망막 방향에서 각막 뒤에 위치하는 안구 구역들 중 적어도 한 구역에 대량으로 흡수되는 범위의 파장을 갖고, 그리고

조사원에 의하여 방출되는 빛은 약 1600nm 내지 약 1700nm 범위의 파장인 것을 특징으로 하는 안구 치료 방법.
제6항에 있어서.

상기 빛에 의하여 각막에 야기되는 반응으로 조직이 절제되는 것을 특징으로 하는 안구 치료 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 빛에 의하여 각막에 야기되는 반응으로 조직이 레이저-유도 광천공되는 것을 특징으로 하는 안구 치료 방법.