JP3675854B2 - レーザ屈折矯正手術装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は角膜を修正して屈折異常を矯正するレ−ザ手術装置にかかわり、特に遠視眼の角膜曲率を小さくして屈折力を増加させることによって遠視矯正を行うことができるレ−ザ手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レ−ザビ−ムで角膜の表面を切除しその曲率を変えることによって眼球の屈折異常を矯正しようとする手法（Photo-refractive Keratectomy）が注目されている。しかし、現在行われているのは近視矯正ばかりで、遠視矯正はほとんど行われていない。その理由は次の点にある。近視矯正は図１に示すように角膜中央部を深く、周辺部を浅く凸レンズ状に切除すれば良いため、通常の円形可変アパ−チャを使用してレ−ザのアブレ−ション領域を変えることにより比較的容易にできる。これに対して、遠視矯正は図２のように中央部を浅く、周辺部を深く、凹レンズ状に切除しなければならないので、レ−ザビ−ム中央を円形のアパ−チャでさえぎり、しかもその大きさを変えるという通常のアパ−チャでは困難なことを行わなければならないからである。
【０００３】
この困難なアパ−チャ制御を行うため、現在までにいくつかの方法が提案されてきた。特公平４−３３２２０号（ＧＢ ８６０６８２１）「レ−ザを使用する表面の整形」（出願人 サミット）には、特殊なマスクを使用して中央部より周辺部を深くアブレ−ションし、凹レンズ状に切除する方法が示されている（図３参照）。この方法で使用されるマスクはレ−ザ光に対して予め定められた形状（プロファイル）の抵抗を有しており、その形状はマスク材料の厚さあるいは組織を変えることによって作られている。このマスクを通して角膜にレ−ザビ−ムを照射すると、レ−ザビ−ムの一部が選択的に吸収され、他の部分がこのマスクの形状にしたがって角膜表面へ透過し、その表面を選択的にアブレ−ションする。遠視矯正のマスクは、中央部で吸収が多く透過を少なくし、周辺部で吸収が少なく透過が多くなるように形成することによって、角膜を凹レンズ状に切除することができる。
【０００４】
また、特開昭６４−８６９６８号（ＦＲ ８７０８９６３）「眼の角膜手術を行う装置」（出願人 ＩＢＭ）には、ロ−ブ状のアパ−チャを回転または並進の変位をさせながら、レ−ザを照射する切除方法が示されている（図４参照）。この方法で使用されるロ−ブ状のアパ−チャは所定の形状になっており、このアパ−チャによるレ−ザビ−ムのロ−ブ像を間欠的に多数重ね合わせて角膜切除を行い、結果として屈折矯正に必要な切除分をアブレ−ションして角膜の曲率を変化させるというものである。従って、遠視矯正のアパ−チャは角膜中央部に対して角膜周辺部に相当する部分は幅が広くなっているので、周辺部がより多くアブレ−ションされるようになっている。
【０００５】
特開昭６４−８６９６８号と類似するものとして、特開平２−８４９５５（ＳＵ ４４５７７７２）「眼の屈折異常を矯正するための装置」（出願人 メゾトラスレボイ・ナウチノ−テフ＝チェコスキ・コムプレクス“ミクロヒルルギア・グラザ”）にもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれらの遠視矯正方法には以下のような欠点がある。
前者の特殊なマスクを使用する方法では、矯正を行う眼球の角膜曲率と矯正度数によりマスクの形状が異なってくるため、術前の角膜曲率、矯正度数に対し、各々違った形状のマスクが必要であり、多数のマスクの形状を用意しなければならない。また、矯正の角膜切除量はマスク形状に左右されるため、マスク形状の精度が重要な要素となり、それにしたがって、製造が難しくなるという欠点があった。
【０００７】
また、後者のロ−ブ像を変位させる方法では、上と同様に矯正前の角膜曲率、矯正度数により、ロ−ブ状のアパ−チャの形状が変わってくるため、アパ−チャの種類が非常に多数になってしまうという欠点がある。
【０００８】
本発明の目的は上記欠点に鑑み、多数のマスクやアパ−チャを用意しなくても、簡単な構成で角膜曲率を小さくし、遠視矯正が可能な屈折矯正用のレ−ザ手術装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の装置は、次のような特徴を持つ。
【００１０】
（１） 開口径が可変な円形アパーチャと、該円形アパーチャを角膜に投影する投影手段と、を有し、レーザビームにより角膜をレンズ状に切除して屈折異常を矯正するレーザ屈折矯正手術装置において、直線状の遮光エッジを持ち、前記円形アパーチャの中心軸と遮光エッジの距離を変化可能な遮光板と、該遮光板及び前記円形アパーチャを通過したレーザビームを回転させるビーム回転手段と、該遮光板及び前記円形アパーチャを通過したレーザビームをビーム回転手段により回転させながら順次照射して角膜をリング状にアブレーションし、前記円形アパーチャの中心軸と遮光エッジの距離を変化させて異なるリング状のアブレーションを行い、多数の異なるリング状のアブレーションを重ねることにより角膜を凹レンズ状に切除する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
（２） （１）のレーザ屈折矯正手術装置は、前記円形アパーチャの開口径を変化させてアブレーション領域を変えて角膜を凸レンズ状に切除する第２制御手段を有し、第２制御手段により近視矯正を行うときは移動手段により遮光板をレーザの光路外に移動させることを特徴とする。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（全体の光学系）
図５は一実施例の光学系の配置図である。
１はレ−ザ光源であり、実施例ではエキシマレ−ザを使用している。そのレ−ザ光源から出射されるレ−ザビ−ムは、ミラ−２およびミラ−３で反射される。ミラ−３は矢印方向に移動可能であり、近視矯正時にレ−ザビ−ムを後述する不均一な強度分布を持つ方向にスキャンすることにより均一に切除する。この点は、特願平２−４１６７６７号（発明の名称 レ−ザビ−ムによるアブレ−ション装置）に詳細に説明されているので参照にされたい。また、ミラ−３は矢印方向へ移動することにより、レ−ザ光源１から出射されたレ−ザビ−ムの光軸をイメ−ジロ−テ−タ６の回転軸線Ｌからずらす。
【００１５】
４は回転軸線Ｌに対して垂直平面内で移動可能な平板のアパ−チャであり、アパ−チャ４はレ−ザビ−ムがアパ−チャ５を通過する領域を限定する。アパ−チャ４はアパ−チャ５の開口の半径に直交する遮光エッジを持つが、必ずしもその必要はない。図６はアパ−チャ４及びアパ−チャ５を側面から見た図である。アパ−チャ４は近視矯正時に光路外に脱出し、遠視矯正時に光路に挿入される。アパ−チャ５は開口の径が可変の円形アパ−チャである。アパ−チャ４はアパ−チャ５に近接して配置され、アパ−チャ５は投影レンズ７に関して角膜９と共役な位置にある。したがって、アパ−チャ上でのビ−ム形状の像が角膜９の上にできる。
【００１６】
アパ−チャ４およびアパ−チャ５を通過したレ−ザビ−ムは、イメ−ジロ−テ−タ６を経て投影レンズ７を通り、平面ミラ−８により９０°曲げられて角膜９に到達する。イメ−ジロ−テ−タ６は投影レンズ７と角膜９の間に配置してもよい。
【００１７】
１０は双眼の手術顕微鏡の光学系であるが、左右の観察光軸は平面ミラ−８を挟むようにして位置される。双眼の観察光学系は市販の種々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、これを省略する。
（遠視矯正における光学系の作用）
【００１８】
エキシマレ−ザの出射ビ−ムの代表的な断面の形状は図７に示され、その強度分布はビ−ムの水平方向（ｘ軸方向）でほぼ均一で、垂直方向（ｙ軸方向）でガウシアンの分布となっている。アパ−チャ４を光路外に脱出させた状態をレ−ザ光源側からみると図８のようになる。ミラ−３によりイメ−ジロ−テ−タ６の回転軸線ＬからＹ方向にｆだけずれたビ−ムは、開口径ｄのアパ−チャ５によってその周辺部がカットされ、斜線部分のレ−ザビ−ムのみがアパ−チャ５を通過する。この斜線部分の形状のレ−ザビ−ムが投影レンズ７によって角膜９上に投影され、角膜をアブレ−ションする。イメ−ジロ−テ−タ６により、レ−ザビ−ムを回転してアブレ−ション領域を回転移動する。レ−ザビ−ムの回転角を変えながらショットを重ねると、角膜表面は図９の（ａ）のようにリング状にアブレ−ションされ、そのときの断面は図９の（ｂ）に示す。例えば、ビ−ムの回転角を３０度にとり、１２方向からのショットを重ねる。
【００１９】
このレ−ザビ−ムの軸線Ｌからのずれ量ｆとアパ−チャ５の開口径ｄを対応させて変化させると、アブレ−ション領域が変化する。図１０の左側に示すようにレ−ザビ−ムの軸線Ｌからのずれ量ｆをｆ１、ｆ２、…ｆｎへ、アパ−チャ５の開口径ｄをｄ１，ｄ２…ｄｎへと、レ−ザビ−ムが軸線Ｌを通過する段階からそれぞれ大きくしていくと、角膜断面は図１０の右側に示すように中央から外側へ徐々に切除されていき、ほぼ均一な深さのアブレ−ションが達成される。回転角は、要求される表面精度やアブレ−ションレ−ト等を考慮して決定されるべきであるが、ｆが小さいときに対して大きいときは一回の回転角を小さくした方がアブレ−ション表面は滑らかになる。
【００２０】
上記のようなレ−ザビ−ムのずれ量ｆ、アパ−チャ５の開口径ｄのアブレ−ションを行うに際して、図１１に示すようにアパ−チャ４をイメ−ジロ−テ−タ６の回転軸線Ｌからｅの距離まで遮光するようにレ−ザビ−ムの光路内に挿入する。このときの角膜のアブレ−ション形状は図１２に示すように中央部に直径２ｅのほぼ円形のアブレ−ションされない領域ができる（簡単にするために投影レンズの投影倍率は１としている）。
【００２１】
したがって、アパ−チャ４が遮光するイメ−ジロ−テ−タ６の回転軸線Ｌから距離ｅを変化させることによって、アブレ−ションされない中央の円形領域の直径２ｅを変えて順次アブレ−ションして、図２のように角膜中央部が浅く周辺部が深い凹レンズ状にアブレ−ションし、遠視眼の矯正を行うことができる。
【００２２】
以上のような構成の装置の動作を簡単に説明する。
術者は手術顕微鏡を観察して手術眼の角膜を装置に対して所定の位置に固定する。アブレ−ションの領域やその形状は、デ−タ入力装置に予め入力された手術眼の屈折力等のデ−タに基づいて制御装置に記憶されるプログラムにしたがって決定され、これにより装置の動作を制御する。
【００２３】
近視矯正の場合はアパ−チャ４をモ−タ等の駆動機構により光路外に移動する。アパ−チャ５によりレ−ザビ−ムを制限して、ミラ−３を順次移動してレ−ザビ−ムを不均一な強度分布を持つ方向にスキャンすることにより、均一な円形にに切除する。アパ−チャ５の大きさを順次変えることによって、図１のようにアブレ−ションする。
【００２４】
遠視矯正の場合は、アパ−チャ４を光路内に挿入する。ミラ−３の移動量（軸線Ｌからのずれ量ｆ）、アパ−チャ５の開口径ｄ、イメ−ジロ−テ−タ６の回転角及びアパ−チャ４の位置（軸線Ｌからの距離ｅ）をプログラムにしたがって制御することにより、遠視矯正を行う。
【００２５】
以上の実施例においては、レ−ザビ−ムの回転軸線Ｌからのずれ量ｆを一定に維持した状態でレ−ザビ−ムを３６０度回転し、ｆと開口径ｄ等を変えてさらに繰り返すが、アパ−チャ５の開口径ｄを変えながらレ−ザビ−ムをスキャンさせた後、レ−ザビ−ムの回転角を変えてこれを繰り返しても良い。
【００２６】
また、前記において、レ−ザビ−ムの回転軸線Ｌからのずれ量ｆと共にアパ−チャ５の開口径ｄを制御するのは、リング状のアブレ−ションをうまく重ね合わせてアブレ−ション領域を概略均一にするためであり、必要がなければ行わなくても良く、１つのリング状のアブレ−ションを行うために重ね合わせるショット数も必要であればずれ量ｆにともなって変化さても良い。
【００２７】
さらに、フィルタ等を用いて光量分布を均一にして、適当な大きさにビ−ムを拡大するときは、レ−ザビ−ムの移動は必要でなくなる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、術前角膜曲率及び矯正度数ごとに異なる多数のマスクやアパ−チャを用意しなくても、簡単な機構により角膜を凹レンズ状に切除して角膜の曲率半径を小さくし、遠視の矯正を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】近視矯正のための被検眼角膜の切除部分を示す図である。
【図２】遠視矯正のための被検眼角膜の切除部分を示す図である。
【図３】遠視矯正のためのアパ−チャ制御を行った切除方法の１例を示す図である。
【図４】遠視矯正のためのアパ−チャ制御を行った切除方法の別例を示す図である。
【図５】本実施例の光学系の配置図である。
【図６】アパ−チャ４及びアパ−チャ５を側面から見た図である。
【図７】エキシマレ−ザの出射ビ−ムの代表的な断面の形状を示した図である。
【図８】アパ−チャ４を光路外に脱出させた状態をレ−ザ光源側から見た図である。
【図９】レ−ザビ−ムを回転してアブレ−ション領域を回転移動した際の角膜のアブレ−ション状態を示した図である。
【図１０】レ−ザビ−ムの軸線Ｌからのずれ量ｆとアパ−チャ５の開口径ｄを対応させて変化させた時のアブレ−ション領域の変化を示した図である。
【図１１】アパ−チャ４をイメ−ジロ−テ−タ６の回転軸線Ｌからｅの距離まで遮光した状態を示した図である。
【図１２】図１１における角膜のアブレ−ション形状を示した図である。
【符号の説明】
１ レ−ザ光源
３ ミラ−
４，５ アパ−チャ
６ イメ−ジロ−テ−タ

Claims (2)

1. 開口径が可変な円形アパーチャと、該円形アパーチャを角膜に投影する投影手段と、を有し、レーザビームにより角膜をレンズ状に切除して屈折異常を矯正するレーザ屈折矯正手術装置において、直線状の遮光エッジを持ち、前記円形アパーチャの中心軸と遮光エッジの距離を変化可能な遮光板と、該遮光板及び前記円形アパーチャを通過したレーザビームを回転させるビーム回転手段と、該遮光板及び前記円形アパーチャを通過したレーザビームをビーム回転手段により回転させながら順次照射して角膜をリング状にアブレーションし、前記円形アパーチャの中心軸と遮光エッジの距離を変化させて異なるリング状のアブレーションを行い、多数の異なるリング状のアブレーションを重ねることにより角膜を凹レンズ状に切除する制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ屈折矯正手術装置。
2. 請求項１のレーザ屈折矯正手術装置は、前記円形アパーチャの開口径を変化させてアブレーション領域を変えて角膜を凸レンズ状に切除する第２制御手段を有し、第２制御手段により近視矯正を行うときは移動手段により遮光板をレーザの光路外に移動させることを特徴とするレーザ屈折矯正手術装置。

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