JP3655020B2

JP3655020B2 - 角膜手術装置

Info

Publication number: JP3655020B2
Application number: JP22033196A
Authority: JP
Inventors: 正典天野
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: JPH1043230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームを用いて眼球の屈折異常を矯正する角膜手術装置に係り、殊に非対称形状の角膜の矯正に好適な角膜手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザビ−ムを用いて角膜表面を切除し、その曲率を変化させることにより眼球の屈折異常を矯正するＰＲＫ（Photo-refractive Keratectomy）と呼ばれる手法が注目されている。
【０００３】
この矯正手術では、近視や乱視等の屈折矯正のために角膜の表面を再整形するに際して、可変円形アパ−チャや可変スリットアパ−チャを利用する方法が知られている。近視矯正では、可変円形アパ−チャを使用してレ−ザビ−ムの切除領域を変化させることにより行うことができる。近視性乱視では、可変スリットアパ−チャを使用してレ−ザビ−ムの切除領域を変化させることにより行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の矯正手術では、いずれもレーザビームを角膜へ導光する導光光学系の光軸に対して対称にレーザビームを照射していたので、角膜表面は導光光学系の光軸に対して対称にしか再整形できず、角膜表面の曲率が眼軸に対し非対称である角膜表面を再整形することはできなかった。
【０００５】
本発明は上述の問題点を鑑み、非対称形状を持つ角膜の屈折矯正を可能とする角膜手術装置を提供することを技術課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００７】
（１）紫外領域の波長を持つレーザビームを角膜へ導く導光光学系を備え、該レーザビームにより角膜をアブレーションして屈折異常を矯正する角膜手術装置において、レーザビームの照射領域を制限する円形、楕円又はスリットの少なくともいずれかのアパーチャーを持ち、アパーチャーの大きさを変化させることができる照射領域制限手段と、該アパーチャーの角膜上への投影像の中心を前記導光光学系の光軸に対して偏位させる照射領域偏位手段と、前記照射領域制限手段及び前記照射領域偏位手段の動作を制御して、アパーチャーの大きさに対応させて投影像の中心の偏位量を変え、投影像の中心をずらした異なる大きさの照射領域を重ね合わせることにより非対称形状の近視又は近視性乱視の矯正を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
（２）紫外領域の波長を持つレーザビームを角膜へ導光する導光光学系を備え、該レーザビームにより角膜をアブレーションして屈折異常を矯正する角膜手術装置において、前記レーザビームの照射領域を扇状に制限する扇形照射領域制限手段と、該扇形照射領域制限手段により扇状に制限される照射領域を可変にする照射領域可変手段と、前記扇形照射領域制限手段を光軸を中心にして回転する回転手段と、該回転手段と前記照射領域制限可変手段の駆動を制御し角膜の乱視軸方向の屈折力（曲率）が異なるようにアブレーションする制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
【実施例１】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は実施例１の装置の光学系および制御系の概略配置図を示す。
【００１９】
１はレーザ光源であり、本実施例では１９３ｎｍの波長を持つエキシマレーザを使用している。レーザ光源１から出射されるエキシマレーザビームはパルス波であり、その代表的な形状は、図２に示すように、ビ−ムの強度分布は水平方向（Ｘ軸方向）がほぼ均一なトップハット分布Ｆ（Ｗ）であり、垂直方向（Ｙ軸方向）はガウシアン分布Ｆ（Ｈ）となっている。
【００２０】
２および３は平面ミラーであり、レーザ光源１から水平方向に出射されたレーザビームは平面ミラー２により上方へ９０°偏向され、平面ミラー３により再び水平方向へ偏向される。平面ミラー３はミラー駆動装置４により垂直方向（矢印方向）に移動可能であり、レーザ光源１から出射されたレーザビームをガウシアン分布方向に平行移動し、レーザビームを導光光学系の光軸Ｌから偏位させ、対象物を均一に切除するようにする。この点に関しては、特開平４−２４２６４４号（発明の名称「レ−ザビ−ムによるアブレ−ション装置」）に詳細に記載されているので、これを援用する。
【００２１】
５はイメージローテータであり、イメージローテータ駆動装置６により光軸Ｌを中心にして回転駆動され、レーザビームを光軸回りに回転させる。
【００２２】
７はアブレーション領域を円形に制限する可変円形アパーチャである。円形アパーチャ７は開口駆動装置８が持つモ−タ８ａの回転によりその開口径が変えられる。また、円形アパーチャ７は移動装置９が持つモ−タ９ａ，９ｂにより、光軸Ｌに直交する面内の方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動される（図３参照）。
【００２３】
１０はアブレーション領域をスリット状に制限する可変のスリットアパーチャである。スリットアパーチャ１０は開口駆動装置１１が持つモ−タ１１ａ等の開口機構によりその開口幅が変えられる。また、スリットアパーチャ１０は回転装置１２が持つモ−タ１２ａにより回転され、スリット開口の方向が自由に変えられる。さらに、スリットアパーチャ１０は移動装置１３が持つモ−タ１３ａ，１３ｂにより、光軸Ｌに直交する面内の方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動される（図４参照）。
【００２４】
１４は円形アパーチャ７およびスリットアパーチャ１０を患者眼の角膜Ｅｃ上に投影するための投影レンズである。１６は１９３ｎｍのエキシマレーザビームを反射し、可視光を透過する特性を持つダイクロイックミラーであり、投影レンズ１４を経たレーザビームはダイクロイックミラー１６により反射され、９０°曲げられて患者眼の角膜Ｅｃへと導光される。患者眼Ｅｃは手術に際して、所定の位置にくるように予め位置決めされる（位置決め手段については、本発明との関係が薄いため、説明は省略する）。
【００２５】
１７は双眼の手術顕微鏡を持つ観察光学系であり、左右の観察光学系はダイクロイックミラー１６を挟むように位置する。双眼の観察光学系は市販のものが利用可能であり、その構成自体は本発明と関係がないので説明は省略する。２０は装置全体を制御する制御装置であり、２１は患者眼の屈折力データ等を入力するためのデータ入力装置である。制御装置２０はデータ入力装置２１より入力された術前の角膜形状および術後の角膜形状（矯正度数、軸角度）等の入力情報に基づき、各装置の駆動を制御する。
【００２６】
以上のような構成を持つ装置において、その動作を説明する。まず、角膜の代わりにＰＭＭＡ等の平板を例にとり、非対称形状の近視矯正及び非対称形状の乱視矯正の方法を説明する。
【００２７】
非対称形状の近視矯正の方法を図５を利用して説明する。この屈折矯正では円形アパーチャ７を使用し、スリットアパーチャ１０は開放状態にしておく。最初に、円形アパーチャ７の開口中心を光軸Ｌに一致させた位置（あるいは光軸Ｌに対して偏位させた位置）に初期設定し、図５（ａ）上の中央の円形領域Ｓ1 内をアブレーションする。アブレーションのためのレーザビームの照射は、平面ミラー３を順次平行移動させることによって、レーザビームをガウシアン分布方向に移動させ、照射領域の端から端までの一面をアブレーションする。次にイメージローテータ５を回転させてレーザビームの移動方向を変え、再び照射領域の端から端までアブレーションする。これを３方向から繰り返し照射領域を均一な深さに切除する。
【００２８】
最初の円領域Ｓ1 のアブレーションができたら、円形アパーチャ７の開口中心を最初の位置から微小距離だけ偏心せるように円形アパーチャ７を移動する（図５では矢印方向に移動している）とともに、円形アパーチャ７の開口径を微小量だけ広くした円領域Ｓ2 内をアブレーションする。レーザビームの照射は、最初と同じように、平面ミラー３の平行移動とイメージローテータ５の回転とにより、レーザビームを照射してアブレーションを行う。このとき、前にアブレーションした円領域Ｓ1 内はさらにアブレーションが重ね合わされるため、２回目に初めてアブレーションされる領域よりも深くアブレーションされるようになる。
【００２９】
続いて、３回目のアブレーションを行う。円形アパーチャ７の開口中心を前の位置に対してさらに微小距離だけ偏心させるように円形アパーチャ７を移動するとともに、円形アパーチャ７の開口径もさらに微小量だけ広くした円領域Ｓ3 内をアブレーションする。
【００３０】
このような円形アパーチャ７の偏心移動と開口径を次第に広くして、アブレーション領域を偏位させての重ね合わせを繰り返し行うことにより、図５（ｂ）に示すように、偏心方向の断面形状は、偏心移動した方向の曲率が大きく、その逆の方向の曲率が小さい形状にすることができる。これにより、非対称形状の近視矯正が可能になる。
【００３１】
次に、乱視矯正の方法を図６を利用して説明する。この屈折矯正ではスリットアパーチャ１０を使用する（円形アパーチャ７はアブレーション領域に合わせてその開口径を設定しておく）。まず、スリットの開口中心を光軸Ｌに対して偏位させた位置に初期設定し、スリットを開いて最初の領域Ｒ1 内をアブレーションする（レ−ザビームの照射は近視矯正のときと同様に行う）。最初の領域Ｒ1 内のアブレーションができたら、開口中心を光軸に対して微少量だけ偏心させるとともに、スリット幅を微少量広げた領域Ｒ2 内のアブレーションを行う。このを繰り返すことにより、図６（ｂ）に示すように、偏心方向の断面形状は、偏心移動の方向の曲率が大きく、その逆の方向の曲率が小さい形状にすることができる。これにより、非対称形状の乱視矯正が可能になる。
【００３２】
なお、上述した方法において、円形アパーチャ７及びスリットアパーチャ１０の開口の大きさは徐々に広げて行くものとしたが、逆に広い領域から狭めて行くようにしても良い。
【００３３】
次に、以上のような方法による非対称形状の角膜矯正手術を説明する。術者は入力装置２１により患者眼の術前及び術後の角膜形状に関するデ−タや屈折力に関するデ−タを入力する。アブレーションの領域やその形状は、入力されたデ−タに基づき、制御装置２０に記憶されるプログラムに従って決定され、これにより制御装置２０は各構成部の動作を制御する。デ−タの入力ができたら、観察光学系１７により患者眼を観察しながらアライメントを完了させてレ−ザビ−ムの照射を行う。
【００３４】
非対称形状の近視矯正の場合、制御装置２０は入力されたデ−タに基づいたプログラム制御に従い、移動装置９の駆動を制御して非対称にする偏心方向に円形アパーチャ７を移動させるとともに、開口駆動装置８の駆動を制御してその開口径を変化させ、順次アブレーションを行う。
【００３５】
非対称形状の乱視矯正を行う場合、制御装置２０は回転装置１２の駆動を制御して偏心させる方向にスリット開口の長手方向が直交するようにセットした後、移動装置１３の駆動を制御して非対称にする偏心方向にスリットアパーチャ１０を移動させるとともに、開口駆動装置１１の駆動を制御してその開口径を変化させ、順次アブレーションを行う。これらにより、患者眼の角膜の非対称形状は整形される。
【００３６】
以上説明した実施例は種々の変容が可能である。例えば、実施例の円形アパーチャ７の機構において、円形アパーチャ７を光軸方向に対して傾斜可能にするとともに回転可能な機構を付加すると、投影される形状を楕円形とすることができる。これにより、図７に示すように、楕円形による非対称形状の近視性乱視の矯正を可能にすることができる。
【００３７】
また、実施例のスリットアパーチャ１０の開口駆動に関して、スリットの遮蔽部分を均等に開くのではなく、別々に開くようにする機構を設けるようにしても良い。非対称形状の乱視矯正を行うときは、スリットの遮蔽部分を個々に開口制御して開口中心を光軸に対して偏位させる。この場合、実施例のようにスリットアパーチャ自体は光軸に対して移動させなくても良いので、移動装置１３を設けなくて済む。
【００３８】
また、乱視矯正については、開口部分を扇状に開口制御できる扇形アパーチャ（図８参照）を使用すると、図９に示すように、乱視軸方向の屈折力（曲率）が異なるように、乱視軸に直交する方向に対して非対称な形状のアブレーションを行うことができる。
【００３９】
【実施例２】
実施例２は、アブレーション領域を制限するアパーチャ（円形アパーチャ７又はスリットアパーチャ１０）により制限されるたアブレーション領域を光学的に偏位させることによって、非対称形状のアブレーションを行う例である。
【００４０】
図１０は実施例２の装置の光学系および制御系の概略配置を示す図である。実施例と同じ構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。４０は円形アパーチャ７又はスリットアパーチャ１０を角膜上に投影する投影レンズであり、投影レンズ４０は移動装置４１により光軸Ｌに対して垂直な平面内で移動される。なお、投影レンズ４０は移動したときにもアパーチャを十分に投影できる大きさのものを使用する。また、移動装置４１の移動機構は実施例１で示した移動装置９、１３と同様な機構により構成される。
【００４１】
このような投影レンズ４０とその移動装置４１を持つ構成により、制御装置２０は入力された角膜形状に関するデ−タに基づいたプログラム制御に従い、移動装置４１の駆動を制御して非対称にする偏心方向に投影レンズ４０を移動させながら、円形アパーチャ７又はスリットアパーチャ１０の開口の大きさを変化させ、順次アブレーションを行う。これにより、角膜上に投影されるアパーチャの領域（開口中心）を順次偏心させることができ、図５、図６で示したように非対称形状の屈折矯正を行うことができる。
【００４２】
また、実施例２のアブレーション領域を光学的に偏位させる方法としては、図１１に示す変容例のようにすることもできる。投影レンズ１４（実施例１と同じ）の投影光軸上には２つのプリズム５０、５１を配置する。プリズム５０、５１はそれぞれ回転装置５２、５３により光軸Ｌの回りに回転自在である。このプリズム５０、５１のそれぞれの回転角度により作り出される投影光束の偏位により、角膜上に投影されるアパーチャの領域（開口中心）を順次偏心させて、曲率の異なる非対称形状に再整形することができる。
【００４３】
以上の実施例はいずれもビ−ムをガウシアン方向に移動するようにしたものであるが、ビ−ムをアパーチャの領域をカバ−するように拡げることによりビ−ムの移動を省略することができる。
【００４４】
このような本発明は種々の変容が可能であり、これらも技術思想を同一にする範囲において、本発明に含まれるものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非対称形状を持つ角膜の屈折矯正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の角膜手術装置の光学系および制御系の概略構成図である。
【図２】エキシマレーザビームの代表的な形状を示した図である。
【図３】円形アパーチャの開口駆動装置及び移動装置を示す図である。
【図４】スリットアパーチャの開口駆動装置、回転装置及び移動装置を示す図である。
【図５】非対称形状の近視矯正を説明する図である。
【図６】非対称形状の乱視矯正を説明する図である。
【図７】楕円形による非対称形状の近視性乱視の矯正を示す図である。
【図８】扇状に開口する扇形アパーチャの例を示す図である。
【図９】扇状に開口するアパーチャによる非対称形状のアブレーションを示す図である。
【図１０】実施例２の装置の光学系および制御系の概略配置を示す図である。
【図１１】実施例２の装置の変容例を示す図である。
【符号の説明】
１レーザ光源
７円形アパーチャ
８開口駆動装置
９移動装置
１０スリットアパーチャ
１１開口駆動装置
１２回転装置
１３移動装置
１４投影レンズ
２０制御装置
２１データ入力装置

Claims

紫外領域の波長を持つレーザビームを角膜へ導く導光光学系を備え、該レーザビームにより角膜をアブレーションして屈折異常を矯正する角膜手術装置において、レーザビームの照射領域を制限する円形、楕円又はスリットの少なくともいずれかのアパーチャーを持ち、アパーチャーの大きさを変化させることができる照射領域制限手段と、該アパーチャーの角膜上への投影像の中心を前記導光光学系の光軸に対して偏位させる照射領域偏位手段と、前記照射領域制限手段及び前記照射領域偏位手段の動作を制御して、アパーチャーの大きさに対応させて投影像の中心の偏位量を変え、投影像の中心をずらした異なる大きさの照射領域を重ね合わせることにより非対称形状の近視又は近視性乱視の矯正を行う制御手段と、を備えることを特徴とする角膜手術装置。
紫外領域の波長を持つレーザビームを角膜へ導光する導光光学系を備え、該レーザビームにより角膜をアブレーションして屈折異常を矯正する角膜手術装置において、前記レーザビームの照射領域を扇状に制限する扇形照射領域制限手段と、該扇形照射領域制限手段により扇状に制限される照射領域を可変にする照射領域可変手段と、前記扇形照射領域制限手段を光軸を中心にして回転する回転手段と、該回転手段と前記照射領域制限可変手段の駆動を制御し角膜の乱視軸方向の屈折力（曲率）が異なるようにアブレーションする制御手段と、を有することを特徴とする角膜手術装置。