JP4118168B2

JP4118168B2 - 眼科レーザ手術装置

Info

Publication number: JP4118168B2
Application number: JP2003053294A
Authority: JP
Inventors: 俊文角谷
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: US20040172013A1; JP2004261294A; US6939343B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームにより眼組織をアブレーションする眼科レーザ手術装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
眼組織をアブレーションする眼科レーザ手術装置としては、エキシマレーザ等のレーザビームの照射位置又は照射領域を変化させ、レーザビームの照射により角膜をアブレーションして、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レーザ手術装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１２２１６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エキシマレーザは水に吸収されるため、レーザを照射して角膜をアブレーションするときのアブレーションレートはアブレーションされる角膜側の水分量に影響される。角膜が乾燥して水分量が少なくなるとアブレーションレートは上昇し、逆に水分量が多くなるとアブレーションレートは減少する。しかし、従前は手術時の角膜の水分量をモニタすることはできなかったため、屈折矯正の誤差の要因となっていた。対応としては、手術時の手順と時間を画一化して角膜の乾燥具合を一定にする等、術者の個々の経験に依るところが大きかった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を鑑み、レーザビームを照射する組織の水分量によるアブレーション量の誤差の低減を図ることができる眼科レーザ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）眼の組織に対してアブレーションを引き起こすレーザビームを照射するレーザ照射光学系を備える眼科レーザ手術装置において、レーザビームの照射による眼組織のアブレーション時に発生する衝撃音を検知する音検知手段と、該検知された衝撃音レベルに基づいてアブレーションされる眼組織の乾燥具合をモニタするモニタ手段と、を備えることを特徴とする。
（２）（１）のモニタ手段は、前記音検知手段により検知された衝撃音の音圧レベルと所定の基準の音圧レベルとを比較し、該比較結果に基づいて眼球の乾燥具合の適否を判定する判定手段を含むことを特徴とする。
（３）（１）のモニタ手段は、衝撃音の音圧レベルと所定のアブレーションレートを定めたときの基準の音圧レベルとを比較する手段と、その結果を報知する手段を含むことを特徴とする。
（４）眼組織に対してアブレーションを引き起こすレーザビームの照射位置又は照射領域を変化させるレーザ照射光学系を備え、レーザ照射光学系の制御データを決定し、レーザビームの照射により眼組織を所期する形状にアブレーションする眼科レーザ手術装置において、眼組織のアブレーション時に発生する衝撃音を検知する音検知手段と、検知された衝撃音の音圧レベルに基づいて前記制御データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は第１実施形態のレーザ手術装置である角膜手術装置の概略構成図である。
【０００９】
図１におけるレーザ照射光学系１は、波長１９３ｎｍのエキシマレーザ等の角膜にアブレーションを引き起こす紫外レーザ光を発するレーザ光源２、レーザ光の強度分布を整えるフィルタ３、フォーカスレンズ４、２組の走査ミラー５，６、レーザ光源２からの紫外レーザ光を反射し、可視観察光を透過するダイクロイックミラー８を備える。ダイクロイックミラー８の透過方向には観察光学系１０が配置されており、ダイクロイックミラー８によりレーザ照射光学系１の光軸Ｌｓと観察光学系１０の光軸Ｌｏとは同軸にされている。観察光学系１０は対物レンズ１１、双眼の顕微鏡部１２を備える。対物レンズ１１の光軸上には固視灯１３が配置されている。
【００１０】
レーザ光源２からのレーザ光はフォーカスレンズ４により角膜Ｅｃ上で１ｍｍほどのスポットにフォーカスされる。このスポットビームはミラー駆動部５ａ，６ａにより揺動される走査ミラー５，６によって、それぞれ角膜Ｅｃ上の平面上で直交するＸＹ方向に走査される。
【００１１】
衝撃音検知部２０はマイクロホン２１を備える。マイクロホン２１は、患者眼の角膜Ｅｃに関し、レーザ照射光学系１と観察光学系１０の同軸な光軸Ｌｓ及びＬｏに対して斜め方向に配置されている。マイクロホン２１は、レーザ光源２からのレーザ光が角膜Ｅｃに照射されたときに発せられる衝撃音をモニタする。
【００１２】
制御部３０には、レーザ光源２、ミラー駆動部５ａ，６ａ及びマイクロホン２１の他、アブレーション量のデータ等を入力する入力部３１、モニタ３２、音声発生部３３、記憶部３４、スイッチ部３５、フットスイッチ３６が接続されている。
【００１３】
このような装置において、患者眼の角膜Ｅｃを所期する形状にアブレーションするときは、入力部３１によりアブレーション量のデータを入力する。アブレーション量のデータは、術前の角膜形状と所期する矯正量とを入力することにより術後の角膜形状が決定され、術前と術後の角膜形状の差により演算される。制御部３０はこのアブレーション量のデータと所定状態におけるアブレーションレートとに基づいてレーザ照射光学系の制御データを決定する。スポットビームをＸＹ方向に二次元的に走査するレーザ照射光学系の場合、走査ミラー５，６によるスポットビームのＸＹ座標位置データと各位置でのスポットビームのショット数（パルス数）として制御データが決定される。各位置のショット数は、各ＸＹ座標位置での切除深度ｈ_(x,y)を所定状態のアブレーションレートｄ₀で割ることにより算出される。ここで、アブレーションレートｄ₀は予め較正されているものとする。
【００１４】
患者眼には固視灯１３を固視させ、レーザ照射光学系１を所期する状態にアライメントする。スイッチ部３５のＲＥＡＤＹスイッチを押すと、レーザ光源２が発振可能な状態になると共にマイクロホン２１が駆動され、マイクロンホン２１が音をモニタできる状態になる。術者がフットスイッチ３６を押すと、レーザ光源２からレーザ光が照射され、走査ミラー５，６によりアブレーション領域全体を１スキャン分均一に切除するようにスポットビームが走査される。レーザ光が角膜に照射されると、角膜のアブレーションにより衝撃音が発生する。この衝撃音はマイクロホン２１により検知され、制御部３０によりサンプリングされる。この衝撃音の音圧レベルは照射される生体組織の水分量に比例するため、衝撃音の音圧レベルを検知することにより、患者眼角膜の乾燥具合をモニタすることができる。そして、アブレーションレートは水分量が多いときに減少し、水分量が少ないときに増加する。したがって、切除する角膜の音圧レベルに対するアブレーションレートの関係を事前に実験等により得ておくことにより、検知された音圧レベルから現在のアブレーションレートが所定の値ｄ₀にあるか、さらにはどの程度変化しているかを知ることができる。
【００１５】
なお、ＲＥＡＤＹスイッチを押してからフットスイッチ３６が押されるまでの間に検知される衝撃音の音圧レベルを差引くことにより、ノイズの少ない衝撃音の音圧レベルを検知することができる。また、レーザ照射をしていないときの騒音の周波数に対してレーザ照射時に発生する衝撃音の周波数はある程度区別できるので、特定の周波数帯を取出して検知すれば、衝撃音の音圧レベルの検知がより正確になる。
【００１６】
制御部３０はアブレーション領域の最初の１スキャンにおける衝撃音のサンプリングが終了すると、１パルスにおける音圧レベルの平均値を求め、この平均値と予め記憶部３４に記憶されている基準の音圧レベルとを比較する。基準の音圧レベルは、初めに制御データを定めた際のアブレーションレートｄ₀における音圧レベルである。比較の結果、図２のＳ１に示すように、検知された衝撃音の音圧レベルが基準の音圧レベルＤｂ₀の許容範囲にあれば、制御部３０は乾燥具合が適切である判定し、その旨を音声発生部３３により報知すると共に、初めに計算された制御データに基づいてレーザ照射光学系を駆動制御する。
【００１７】
ここで、検知された音圧レベルが基準の音圧レベルの許容範囲から外れている場合は、眼の乾燥具合が適切でないと判定され、制御部３０はその旨を音声発生部３３により報知すると共に、レーザ照射を中断する。また、モニタ３２には検知された音圧レベルが基準の音圧レベルからどの程度変化しているかが表示される。図２のＳ２のように、音圧レベルが基準音圧レベルＤｂ₀より高い場合、アブレーションレートも増大するので、現在の制御データでは過矯正になる。逆に、図２のＳ３のように、音圧レベルが基準音圧レベルＤｂ₀より低い場合にはアブレーションレートも減少するので、現在の制御データでは低矯正になる。術者がモニタ３２に表示された音圧レベルの変化の割合に応じて、アブレーションレートｄ₀を変化させた値を入力部３１にて入力することにより、制御部３０により制御データの補正演算が行われる。そして、再びフットスイッチ３６が押されると、制御部３０は補正した制御データに基づいてレーザ照射光学系を駆動制御する。これにより、角膜の水分量に応じたアブレーションが行われ、屈折矯正誤差が低減される。
【００１８】
なお、音圧レベルが基準より低い方に変化しているＳ３の場合は、現在の制御データのままアブレーションを行った後に、低矯正になった分を追加矯正する対応でも良い。また、衝撃音圧レベルが基準音圧レベルＤｂ₀から外れて変化している場合には、その変化の報知結果により角膜の乾燥度合いを調整した後、初めの制御データによりアブレーションする対応でも良い。
【００１９】
また、音圧レベルに対するアブレーションレートの変化の関係を事前に記憶部３４に記憶しておくことにより、制御部３０はマイクロホン２１により検知された衝撃音の音圧レベルに対するアブレーションレートを算出し、これに基づいて制御データを補正するようにしても良い。この場合、制御部３０により自動的に制御データが補正されるので、手術を中断することなく、角膜の乾燥具合に応じたアブレーションが行われる。また、衝撃音の検知による制御データの補正は、レーザ照射中に逐次あるいは段階的に複数回（例えば、前半と後半の２回）で行うようにしても良い。
【００２０】
図３は第２実施形態の装置の概略構成図であり、図１と同符号は同じ機能を果たす構成要素を表している。図３におけるレーザ照射光学系５０は、波長１９３ｎｍのエキシマレーザ等の紫外レーザ光を発するレーザ光源２、平面ミラー５２、矢印方向に移動可能な平面ミラー５３、イメージローテータ５４、開口径可変の円形アパーチャ５５、投影レンズ５６、ダイクロイックミラー８を備える。
【００２１】
レーザ光源２から出射されるエキシマレーザビームは、図４に示すように、ビームの水平方向の強度分布がほぼ均一な分布Ｆ（Ｗ）で、垂直方向の強度分布がガウシアン分布Ｆ（Ｈ）となっている。平面ミラー５３はミラー駆動部５３ａにより矢印方向に移動し、レーザビームをガウシアン分布Ｆ（Ｈ）の方向に並進スキャンする。イメージローテータ５４は駆動部５４ａにより回転され、円形アパーチャ５５は駆動部５５ａによりその開口径が変えられる。投影レンズ５６に対して円形アパーチャ５５と角膜Ｅｃは共役な位置関係になっており、投影レンズ５６により円形アパーチャ５５で限定した領域が角膜上に結像し、アブレーション領域を限定する。
【００２２】
このレーザ照射光学系５０においては、平面ミラー５３をレーザパルスに同期して移動させるが、ある位置で１パルス（叉は数パルスでも良い）照射後に次の位置に移動させ、再び１パルス照射後に平面ミラー５３を移動させる。この動作を所定の間隔でアパーチャ５５の開口の一端から他端まで繰返し、そのパルスを重ねあわせることにより、ほぼ均一な深さのアブレーションを行うことができるようになる。そして、レーザビームが１面を移動し終わる（１スキャンする）ごとに、イメージローテータ５４の回転によりレーザビームの移動方向を変更する。この動作を円形アパーチャ５５の開口領域の大きさを順次変えるごとに行うことにより、角膜の中央部を深く、周辺部を浅くした近視矯正が行えるようになる（この詳細は、特開平６−１１４０８３号を参照）。
【００２３】
入力部３１により術前の角膜形状と所期する矯正量とを入力すると、このレーザ照射光学系５０では、レーザパルスに同期した平面ミラー５３の移動によるスキャンと円形アパーチャ５５の開口径の関係として制御データが決定される。スキャン数は最大切除深度をアブレーションレートｄ₀で割ることにより算出され、各スキャン毎の円形アパーチャ５５の径がアブレーションデータに基づいて算出される。
【００２４】
フットスイッチ３６が押されると、レーザ光源２からレーザ光が照射され、アブレーション領域の１面がスキャンされる。レーザ光が角膜に照射されると、角膜のアブレーションにより発生する衝撃音がマイクロホン２１により検知される。制御部３０はアブレーション領域の１スキャンにおける衝撃音をサンプリングし、サンプリングした衝撃音の音圧レベルを積算する。この例では、基準の音圧レベルも１スキャンにおける積算した音圧レベルとして記憶部３４に記憶されている。前述と同様に、制御部３０は記憶された基準音圧レベルと検知された音圧レベルを比較し、その結果を音声発生部３３及びモニタ３２により報知する。その報知結果を基に、術者は角膜の水分量の調整や制御データを補正するための対応を取ることができる。あるいは、音圧レベルに対するアブレーションレートの変化の関係を事前に記憶部３４に記憶しておくことにより、制御部３０はレーザ照射中に制御データの補正を計算し、その補正データに基づいて円形アパーチャ５５の開口径を変化させる。これにより、角膜の乾燥具合に応じたアブレーションが行われる。屈折矯正誤差を低減して精度の高い屈折矯正が可能になる。
【００２５】
なお、第２実施形態のレーザ照射光学系５０の変容例としては、図４のような矩形レーザビームを並進スキャンするのではなく、大径のレーザビームを円形アパーチャ５５により制限することにより、照射領域を変化させて屈折矯正を行う構成として良い。
【００２６】
以上は角膜をアブレーションする装置を例にとって説明したが、眼の他の組織、例えば、強膜をアブレーションする場合にも本発明を適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザビームを照射する組織の水分量によるアブレーション量の誤差を低減し、精度の良いアブレーションが可能になる。角膜手術装置においては、屈折矯正誤差の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の装置の概略構成図である。
【図２】乾燥具合の適否の判定を説明する図である。
【図３】第２実施形態の装置の概略構成図である。
【図４】エキシマレーザビームの強度分布の例を説明する図である。
【符号の説明】
１レーザ照射光学系
２レーザ光源
５，６走査ミラー
２１マイクロホン
３０制御部
３１入力部
３２モニタ
３４記憶部
５０レーザ照射光学系
５３平面ミラー
５５円形アパーチャ

Claims

眼の組織に対してアブレーションを引き起こすレーザビームを照射するレーザ照射光学系を備える眼科レーザ手術装置において、レーザビームの照射による眼組織のアブレーション時に発生する衝撃音を検知する音検知手段と、該検知された衝撃音レベルに基づいてアブレーションされる眼組織の乾燥具合をモニタするモニタ手段と、を備えることを特徴とする眼科レーザ手術装置。
請求項１のモニタ手段は、前記音検知手段により検知された衝撃音の音圧レベルと所定の基準の音圧レベルとを比較し、該比較結果に基づいて眼球の乾燥具合の適否を判定する判定手段を含むことを特徴とする眼科レーザ手術装置。
請求項１のモニタ手段は、衝撃音の音圧レベルと所定のアブレーションレートを定めたときの基準の音圧レベルとを比較する手段と、その結果を報知する手段を含むことを特徴とする眼科レーザ手術装置。
眼組織に対してアブレーションを引き起こすレーザビームの照射位置又は照射領域を変化させるレーザ照射光学系を備え、レーザ照射光学系の制御データを決定し、レーザビームの照射により眼組織を所期する形状にアブレーションする眼科レーザ手術装置において、眼組織のアブレーション時に発生する衝撃音を検知する音検知手段と、検知された衝撃音の音圧レベルに基づいて前記制御データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする眼科レーザ手術装置。