JPH02261449A - Apparatus for surgerical care of abnormal view eye - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、異常視眼(すなわち、近視、および遠視)の
外科的治療のための装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for the surgical treatment of anomalous vision (ie, myopia and hyperopia).
(従来の技術および発明が解決しようとする課題〕異常
視眼の外科的治療のための従来の装置の1つとして、紫
外線パルスレーザ−1およびレーザー放射エネルギ密度
をレーザービームの断面積を超えて分布させる分配器を
有し、該分配器がレーザービームのパスを横切るように
設置されているものが知られている(Report o
f the ’CentreScientffique
IBM’+ Paris、 France、 Doc
umentNo、 F2O3,1986,に、 Han
na et al−+ ’ExcimerLaser
Refractive Keratoplasty’参
照)。(Prior Art and Problems to be Solved by the Invention) As one of the conventional devices for the surgical treatment of abnormal vision, an ultraviolet pulsed laser-1 and a laser radiation energy density exceeding the cross-sectional area of the laser beam are used. It is known to have a distributor for distributing the laser beam, and the distributor is installed so as to cross the path of the laser beam (Report
f the 'CentreScientiffique
IBM'+ Paris, France, Doc
umentNo., F2O3, 1986, Han
na et al-+'ExcimerLaser
Refractive Keratoplasty').
上記の装置において、レーザー放射エネルギ密度の分配
器は、実際、予め推定された形状のスリットを有する回
転ディスクを備えてなる。In the device described above, the distributor of laser radiation energy density actually comprises a rotating disk with a slit of a pre-estimated shape.
これは、放射パルスの繰り返し周波数とスリット付ディ
スクの回転周波数との比が予め設定された多くのレーザ
ーパルスが、角膜表面の形状を異常視眼を矯正するよう
に変える効果によるものである。This is due to the effect of a number of laser pulses, with a predetermined ratio of the repetition frequency of the radiation pulses and the rotational frequency of the slitted disc, changing the shape of the corneal surface in a manner that corrects the dysopia.
しかしながら、各瞬間の放射には角膜の一部のみがさら
され、予め設定された輪郭の滑らかな表面を得ることを
妨げる。この部分はスリットの形状、および、そのとき
の角度方向の位置に依る。However, only a part of the cornea is exposed to the radiation at each instant, which prevents obtaining a smooth surface with a preset contour. This part depends on the shape of the slit and its angular position at that time.
各放射パルスは、垂直な壁を有する角膜から1つの層を
除去するので、この層の形状はスリットの形状に従う。Since each radiation pulse removes one layer from the cornea with vertical walls, the shape of this layer follows the shape of the slit.
角膜表面の要求される形状は、滑らかな表面を得るため
に多くの浅い深さの層が除去されるように階段状の表面
によって近似される。The required shape of the corneal surface is approximated by a stepped surface such that many shallow depth layers are removed to obtain a smooth surface.
このことは、手術時間を長くする。すなわち、長時間、
患者の眼球をレーザービームに対して正確に固定するこ
とを要求するので手術手順の自由な実施を妨げる。さら
に、レーザー放射エネルギが非効率的に利用されるので
、このことによっても手術時間を長くする。また、製造
時において、スリットおよび、その回転機構を製造する
際に精密な正確さが要求され、スリットの角方向の位置
と、スリットの位置とレーザーパルスの放射の瞬間との
間の時間の相関との正確な測定が要求される。This lengthens the surgical time. That is, for a long time,
It requires precise fixation of the patient's eyeball to the laser beam, which impedes free performance of the surgical procedure. Additionally, this also lengthens the surgical time since the laser radiation energy is utilized inefficiently. In addition, during manufacturing, precise accuracy is required in manufacturing the slit and its rotation mechanism, and the angular position of the slit and the time correlation between the slit position and the moment of emission of the laser pulse. Accurate measurements are required.
もう1つの異常視眼、特に、近視の外科的治療のための
装置は、’Am、 Journ、 of Ophtha
1mology’。Another device for the surgical treatment of abnormal vision, particularly myopia, is described by 'Am, Journ, of Ophtha.
1mology'.
v、103+ i、13+ part 11、 M、
B、 McDonald et al、+’Refra
cttve Surgery with the Ex
cimer La5er +p、 469.1987に
記載されている。v, 103+ i, 13+ part 11, M,
B, McDonald et al, +'Refra
CTTV Surgery with the Ex
cimer La5er +p, 469.1987.
上記の装置においては、レーザー放射エネルギの密度の
分配はレーザービームのパス(通路)を横切るように置
かれたダイアフラムとして作られる。このダイアフラム
の直径は、角膜の表面の形状が要求された近視の矯正の
ために変えられるように組まれたコンピュータプログラ
ムにしたがって、パルス毎に階段状に変化する。In the device described above, the density distribution of the laser radiation energy is created as a diaphragm placed across the path of the laser beam. The diameter of this diaphragm changes in steps from pulse to pulse according to a computer program designed to change the shape of the corneal surface to provide the required myopia correction.
前記の装置と同様に、上記の装置の使用によって、各瞬
間の放射には角膜の一部のみがさらされ、この部分は与
えられた時間におけるダイアフラムの直径に依存し、滑
らかな角膜の表面を得ることを妨げる。さらに、多くの
浅い深さの層が角膜の表面から除去され、このことは、
長時間、患者の眼球をレーザービームに対して正確に固
定することを要求するので、手術時間を長くする。加え
て、レーザー放射エネルギが非効率的に利用されるので
、このことによっても手術時間が長くなる。Similar to the previous device, the use of the device described above exposes only a portion of the cornea to the radiation at each instant, and this portion depends on the diameter of the diaphragm at a given time, and this portion is dependent on the diameter of the diaphragm at a given time, and the use of the above device results in a smooth corneal surface. prevent you from getting it. In addition, many shallow depth layers are removed from the surface of the cornea, which means that
It requires the patient's eye to be precisely fixed to the laser beam for a long period of time, thus lengthening the surgical time. In addition, this also lengthens the surgical time since the laser radiation energy is utilized inefficiently.
さらに、もう1つ、異常視眼の外科的治療のための装置
として、紫外線パルスレーザ−1およびレーザー放射エ
ネルギ密度をレーザービームの断面積を超えて分布させ
る分配器を有し、該分配器がレーザービームのパスを横
切るように設置されているものが知られている(P C
T/S U 8 B100280)。Furthermore, another device for the surgical treatment of dysopia includes an ultraviolet pulsed laser 1 and a distributor for distributing the laser radiation energy density over the cross-sectional area of the laser beam. It is known that the laser beam is installed across the path of the laser beam (PC
T/S U 8 B100280).
上記の装置においては、レーザー放射エネルギ密度の分
配器は、その第1および第2の光学的ウィンドウがレー
ザービームのパスを横切るように置かれた光学的セルと
して形成される。上記の光学的ウィンドウは、レーザー
放射に対して透過的な物質から作られ、これらのウィン
ドウの内表面は、2次の回転表面、すなわち、放物面、
双曲面、または、球面として形成される。また、上記の
光学的セルは、レーザー放射を部分的に吸収し得る液体
媒質によって充たされる。上記の既知の装置は、要求さ
れた形状の滑らかな角膜表面を得ることを可能にする。In the above device, the laser radiation energy density distributor is formed as an optical cell whose first and second optical windows are placed across the path of the laser beam. The optical windows mentioned above are made of a material transparent to the laser radiation, and the inner surfaces of these windows are surfaces of rotation of the second order, i.e. paraboloids,
Formed as a hyperboloid or spherical surface. The optical cell described above is also filled with a liquid medium that can partially absorb the laser radiation. The known device described above makes it possible to obtain a smooth corneal surface of the required shape.
しかしながら、前記の装置は、光学的セル内に含まれる
液体媒質によってレーザー放射が部分的に吸収されるの
で、手術時間を長くし、レーザー放射エネルギの効率的
な使用が適切に行われないという問題があった。However, the aforementioned devices suffer from the problem that the laser radiation is partially absorbed by the liquid medium contained within the optical cell, which increases the surgical time and does not properly utilize the laser radiation energy. was there.
さらに、2次の回転表面として形成された上記の光学的
セルのウィンドウを製造することは、技術的に込み入っ
た仕事である。なぜならば、光学的セルのウィンドウの
予め設定された形状からのずれは、患者の角膜の形状の
正確さに悪影響を及ぼすので、光学的セルのウィンドウ
は、非常に正確に製造されねばならないからである。装
置の手術前の調整もまた、非常に複雑な仕事である。Furthermore, manufacturing the above-mentioned optical cell windows formed as secondary rotating surfaces is a technically complex task. This is because the optical cell window must be manufactured with great precision, as any deviation from the preset shape of the optical cell window will adversely affect the accuracy of the patient's corneal shape. be. Preoperative adjustment of the device is also a very complex task.
本発明の特徴は、紫外線パルスレーザ−1およびレーザ
ー放射エネルギ密度をレーザービームの断面積を超えて
分布させる分配器を有し、該分配器がレーザービームの
パスを横切るように設置されている異常視眼の外科的治
療のための装置において、前記レーザー放射エネルギ密
度をレーザービームの断面積を超えて分布させる分配器
が、1つの共通な光学軸上に配置された、少なくとも2
つのテーパーレンズと顕微鏡の対物レンズとを組み込み
、平行な円筒状レーザー放射ビームを直径可変な環状の
ビームに変換することが可能で、その最大直径が人の角
膜の直径に匹敵する光学的システムであることである。The present invention is characterized in that it has an ultraviolet pulse laser 1 and a distributor that distributes the laser radiation energy density over the cross-sectional area of the laser beam, and the distributor is installed to cross the path of the laser beam. In an apparatus for surgical treatment of the optic eye, at least two distributors distributing the laser radiation energy density over the cross-sectional area of the laser beam are arranged on one common optical axis.
An optical system that incorporates two tapered lenses and a microscope objective and is capable of converting a parallel cylindrical laser radiation beam into an annular beam of variable diameter, the maximum diameter of which is comparable to the diameter of the human cornea. It is a certain thing.
上記の提案された異常視眼の外科的治療のための装置の
レーザー放射エネルギ密度の分配器は、等しい屈折角を
有し、それらの頂点において互いに対向する2つのテー
パーレンズ有してもよい。The laser radiation energy density distributor of the above proposed device for the surgical treatment of ametropia may have two tapered lenses having equal refraction angles and opposing each other at their apexes.
ここで、顕微鏡の対物レンズがレーザー放射のパスに沿
って第2のテーパーレンズを過ぎた位置に置かれてもよ
い。Here, the objective lens of the microscope may be positioned past the second tapered lens along the path of the laser radiation.
上記のレーザー放射エネルギ密度の分配器は、また、3
つのテーパーレンズを存して、そのうち第2および第3
のテーパーレンズは、それらの底面においてレーザーと
対向し、放射のパスに沿って見た時に等しい屈折角を有
してもよい、ここで、顕微鏡の対物レンズがレーザー放
射のパスに沿って第1および第2のテーパーレンズの間
に置かれてもよい。The above laser radiation energy density distributor may also be
There are two tapered lenses, of which the second and third
The tapered lenses of the lenses may face the laser at their bottom surfaces and have equal refraction angles when viewed along the path of the radiation, where the objective lens of the microscope is the first along the path of the laser radiation. and a second tapered lens.
さらに、上記のレーザー放射エネルギ密度の分配器は、
それらの底面においてレーザーと対向する3つのテーパ
ーレンズを有してもよい。ここで、顕微鏡の対物レンズ
は第1および第2のレンズの間に置かれてもよく、第3
のレンズは、レーザー放射のパスに沿って置かれ、円錐
状の凹部を有し、屈折角が90°−αに等しいものであ
ってよい。Furthermore, the above laser radiation energy density distributor is
It may have three tapered lenses facing the laser at their bottom surfaces. Here, the objective lens of the microscope may be placed between the first and second lenses, and the third
The lens may be placed along the path of the laser radiation, have a conical recess, and have an angle of refraction equal to 90°-α.
ここで、αは、レーザー放射のパスにそった第2のレン
ズの屈折角を示す。Here, α indicates the refraction angle of the second lens along the path of the laser radiation.
本発明の全ての実施例において、第2のテーパーレンズ
は、レーザー放射のパスに沿い、光学軸に沿って可動で
ある。In all embodiments of the invention, the second tapered lens is movable along the optical axis along the path of the laser radiation.
本発明による異常視眼の外科的治療のための装置は、手
術時間を実質的に削減されたことにより、予め設定され
た角膜の形状を高度の正確さをもって達成することがで
きる。このような手術時間の削減は、あらゆる瞬間に、
レーザーによって放射された放射束全体が、処置されて
いる角膜の表面上に作用し、提案された装置のレーザー
放射エネルギ密度の分配器におけるエネルギの損失を最
小にすることによるものである。さらに、提案された装
置においては、予め設定された量の近視の矯正のための
調整が容易に行い得る。このような調整は、分配器のテ
ーパーレンズの1つを、ステップト(s tepped
)電気モータの助力によって動かすことにより実行され
る。テーパーレンズを製造することは、回転2次曲面で
ある光学的セルのウィンドウを製造することに比較して
、技術的により単純な仕事である。よって、本発明によ
る装置は、製造がより簡素であり、適当な程度の正確さ
にまで作り上げることができる。The device for the surgical treatment of ametropia according to the invention allows a predetermined corneal shape to be achieved with a high degree of accuracy due to the substantially reduced operating time. This reduction in surgical time means that at every moment,
This is due to the fact that the entire radiation flux emitted by the laser acts on the surface of the cornea being treated, minimizing the loss of energy in the distributor of the laser radiation energy density of the proposed device. Moreover, in the proposed device adjustments for correction of a preset amount of myopia can be easily made. Such an adjustment would cause one of the distributor's tapered lenses to become stepped.
) is carried out by moving with the help of an electric motor. Manufacturing a tapered lens is a technically simpler task compared to manufacturing an optical cell window that is a rotational quadratic. The device according to the invention is therefore simpler to manufacture and can be built up to a reasonable degree of accuracy.
本発明から導かれる他の事柄は、以下の、添付の図面を
参照しての幾つかの特定の実施例の記述によって明らか
にされるであろう。Other things derived from the invention will become clear from the following description of some specific embodiments with reference to the accompanying drawings.
第1図に示されるように、本発明による異常視眼、すな
わち、近視および遠視の外科的治療のための装置は、紫
外線パルスレーザ−1、および、レーザー1の放射エネ
ルギ密度をレーザービーム°2の断面積を超えて分布さ
せる分配器3を有し、この分配器3は、レーザービーム
2のパスを横切って、患者の角膜4上の手術の領域の直
径を決定するように置かれる。As shown in FIG. 1, the apparatus for the surgical treatment of anomalous eyes, that is, myopia and hyperopia, according to the present invention includes an ultraviolet pulsed laser-1 and a laser beam having a radiation energy density of 2 degrees. , which is placed across the path of the laser beam 2 to determine the diameter of the area of surgery on the patient's cornea 4 .
レーザー放射エネルギ密度の分配器3は、共通の光学的
軸上に直列に配置された2つのテーパーレンズ5および
6を組み込み、これらのレンズは、それらの頂点同士が
対向し、等しい屈折角αを有している。そして、顕微鏡
対物レンズ7は、第2のレンズ6を過ぎた位置にレーザ
ー1の放射のパスに沿って置かれている。上記の全ての
光学的構成要素は、レーザー放射に対して透過性の物質
、例えば、水晶から作られている。レーザー放射のパス
に沿って置かれた第2のテーパーレンズ6は、この実施
例では、ステップト(s tepped)電気モータ8
の助力によって、上記の光学軸に沿って動かすことが可
能であり、上記の第1のテーパーレンズ5と共にHuf
f自在のシステムを構成している。The laser radiation energy density distributor 3 incorporates two tapered lenses 5 and 6 arranged in series on a common optical axis, with their vertices facing each other and having equal refraction angles α. have. A microscope objective 7 is then placed along the path of the radiation of the laser 1 past the second lens 6. All optical components mentioned above are made of materials transparent to laser radiation, for example quartz. A second tapered lens 6 placed along the path of the laser radiation is connected to a stepped electric motor 8 in this embodiment.
With the help of the Huf
It constitutes a flexible system.
光学的対物レンズ7は、ひとつながりの収束レンズ9と
、ひとつながりの発散レンズ10とからなり、倍率可変
な顕微鏡システムにおけるように収差を最小にするよう
に計算されている。The optical objective 7 consists of a series of converging lenses 9 and a series of diverging lenses 10 and is calculated to minimize aberrations, as in variable magnification microscope systems.
第2図は、本発明の異常視眼の外科的治療のための装置
の他の実施例を示すものである。ここにおいて、放射エ
ネルギ密度の分配器3′は、それぞれの底面においてレ
ーザー1を受け、等しい屈折角を肴する3つのレンズ5
,11.12と、レーザー1の放射のパスに沿って第1
のレンズ5と第2のレンズ11の間に挿入されている顕
微鏡対物レンズ13とを有している。上記の装置の実施
例の全ての光学的構成要素もまた、レーザー放射に対し
て透過性の物質、例えば、水晶から作られている。また
、レーザー放射のパスに沿って置かれた第2のテーパー
レンズ11は、ステップト(s tapped)電気モ
ータ8によって、上記の光学軸に沿って動かすことが可
能である。顕微鏡対物レンズ13は、発散レンズ14と
、収束レンズ15とからなり、収差を最小にするように
計算されている。FIG. 2 shows another embodiment of the device for surgical treatment of anomalous vision of the present invention. Here, the radiant energy density distributor 3' consists of three lenses 5 receiving the laser 1 at their respective bottom faces and having equal refraction angles.
, 11.12 and the first along the path of the radiation of laser 1.
The microscope objective lens 13 is inserted between the second lens 5 and the second lens 11. All optical components of the device embodiments described above are also made of materials transparent to laser radiation, such as quartz. A second tapered lens 11 placed along the path of the laser radiation can also be moved along the optical axis by means of a stepped electric motor 8 . The microscope objective lens 13 consists of a diverging lens 14 and a converging lens 15, and is calculated to minimize aberrations.
第3図は、本発明の異常視眼の外科的治療のための装置
のもう1つの実施例を示すものである。FIG. 3 shows another embodiment of the device for surgical treatment of dysopia of the present invention.
ここにおいて、放射エネルギ密度の分配器3#もまた、
それぞれの底部においてレーザー1を受ける3つのレン
ズ5,11.16と、顕微鏡対物レンズ13′は、発散
レンズ14′と、収束レンズ15′とからなり、これら
のレンズのパラメータは、第2図の顕微鏡対物レンズ1
3の構成要素のパラメータとは異なるものである。顕微
鏡対物レンズ13′は、レーザー1の放射のパスに沿っ
て第1のテーパーレンズ5(第3図)と第2のテーパー
レンズ11との間に挿入されている。先に述べた実施例
とは異なり、第3のテーパーレンズ16は(円錐状の凹
部を有する)逆円錐の形状を有し、屈折角は90°−α
に等しい。ここで、αは、レーザー放射のパスに沿って
置かれた第1のテーパーレンズ5および第2のテーパー
レンズ6の屈折角である。上記の分配器3′の全ての光
学的構成要素もまた、レーザー放射に対して透過性の物
質、例えば、水晶から作られている。また、レーザー放
射のパスに沿って置かれた第2のテーパーレンズは、ス
テップト(s tapped)電気モータ8によって、
上記の光学軸に沿って動かすことが可能である。Here, the radiant energy density distributor 3# is also
The three lenses 5, 11, 16 receiving the laser 1 at the bottom of each and the microscope objective 13' consist of a diverging lens 14' and a converging lens 15', the parameters of these lenses being as shown in FIG. Microscope objective lens 1
This is different from the parameters of the third component. A microscope objective 13' is inserted between the first tapered lens 5 (FIG. 3) and the second tapered lens 11 along the path of the radiation of the laser 1. Unlike the previously described embodiments, the third tapered lens 16 has the shape of an inverted cone (with a conical recess), and the refraction angle is 90° - α
be equivalent to. Here, α is the refraction angle of the first tapered lens 5 and the second tapered lens 6 placed along the path of the laser radiation. All optical components of the distributor 3' described above are also made of a material transparent to laser radiation, for example quartz. A second tapered lens placed along the path of the laser radiation is also driven by a stepped electric motor 8.
It is possible to move it along the optical axis mentioned above.
異常視眼の外科的治療のための装置のどの実施例を選択
すべきかは、その装置がどのように製造され得るか、お
よびその装置の光学的システムの収差最小に関する要求
に依る。The choice of which embodiment of a device for the surgical treatment of ametropia depends on how the device can be manufactured and the requirements regarding minimum aberrations of the device's optical system.
第1図に示された装置は、より小型(省スペース)であ
るが製造上高度の正確さが必要であり、より調整が難し
い、第2図および第3図に示された装置の実施例は、収
束された放射ビームを用い、収差最小の光学的システム
を用いるので、より高度の正確さをもって手術を行うこ
とを可能にする。The device shown in FIG. 1 is a smaller (space-saving) embodiment of the device shown in FIGS. 2 and 3, which requires a high degree of manufacturing precision and is more difficult to adjust. Because it uses a focused radiation beam and an optical system with minimal aberrations, it allows surgery to be performed with a higher degree of precision.
第3図に示された装置は、逆円錐レンズ16を設けたこ
とにより製造技術を複雑にするが、第2図に示された装
置よりコンパクトである。The device shown in FIG. 3 is more compact than the device shown in FIG. 2, although the provision of the inverted conical lens 16 complicates manufacturing techniques.
本発明による異常視眼の外科的治療のための装置は、以
下に説明するように動作する。The device for the surgical treatment of dysopia according to the invention operates as described below.
第1図に示される装置の動作は、以下においては、近視
の処置について考察される。The operation of the device shown in FIG. 1 will be discussed below for the treatment of myopia.
正常な眼の角膜表面は曲率半径Rを有する回転放物面の
方程式によって記述される。The corneal surface of a normal eye is described by the equation of a paraboloid of revolution with radius of curvature R.
近視の眼の角膜表面4(第4図および第6図)は、その
頂点において正常な眼の場合より小さい曲率半径R,を
有する、すなわち、R,<Rの、回転放物面の方程式に
よって記述される。The corneal surface 4 of a myopic eye (FIGS. 4 and 6) has at its apex a radius of curvature R, which is smaller than that of a normal eye, i.e., according to the equation of a paraboloid of rotation, R, < R. Described.
近視の手術のためには、角膜から、斜線で示される切片
17のような、曲率の異なる2つの放物面に囲まれた層
を取り除くべきである。For myopia surgery, a layer surrounded by two paraboloids with different curvatures, such as the shaded section 17, should be removed from the cornea.
近視の処置時においては、レーザーl(第1図)から出
力され、そのエネルギ密度がビーム断面積(すなわち、
直径りの円)にわたり一様に分布する、平行で円筒状の
放射ビーム2が、第1のテーパーレンズ5を通過して、
円錐壁厚さ(cone haltthickness)
D / 2 ・c o sβおよび内角2βの円錐形
状のビーム18に変換される。ここで、βは、テーパー
レンズ5の屈折角αおよび屈折率nに依存し、
sinβ= (nl (1−s fn”α)−I (1
−n’s i n”α) )Xs fnα
(1)さらに、レーザービーム18は同じ屈
折角αを有する第2のテーパーレンズ6を通過して、環
の壁の厚さがD/2に等しい環状ビーム19に変換され
る。ここで、テーパーレンズ6は、ステップト(ste
pped)電気モータ8によって、上記の光学軸に沿っ
て連続的に動かすことが可能である。こうして作られた
環状ビームは、その外径部を滑らかに変える。ここで、
本発明の実施例においては、DIの値を以下に述べる最
小値と最大値D11laxとを有する範囲で調整するこ
とができるような構成が設けられている。上記の最小値
はD(すなわち、上記の環が円になって、環の内径がO
になるとき)である。上記の環の外径の値り、は、次の
弐(2)にしたがって、テーパーレンズ6の位置に関係
付けられる。During the treatment of myopia, the energy density of the output from the laser l (Fig. 1) is determined by the beam cross-sectional area (i.e.
A parallel, cylindrical radiation beam 2 uniformly distributed over a circle with a diameter of
cone wall thickness
It is transformed into a conically shaped beam 18 with D/2·cosβ and an interior angle 2β. Here, β depends on the refraction angle α and refractive index n of the tapered lens 5, and sin β= (nl (1-s fn”α)−I (1
-n's i n"α) )Xs fnα
(1) Furthermore, the laser beam 18 passes through a second tapered lens 6 with the same refraction angle α and is converted into an annular beam 19 with an annular wall thickness equal to D/2. Here, the taper lens 6 is stepped.
pped) Continuous movement along the above-mentioned optical axis is possible by means of an electric motor 8. The annular beam thus created smoothly changes its outer diameter. here,
In the embodiment of the present invention, a configuration is provided in which the value of DI can be adjusted within a range having a minimum value and a maximum value D11lax described below. The above minimum value is D (i.e., if the above ring is a circle and the inner diameter of the ring is O
). The above value of the outer diameter of the ring is related to the position of the tapered lens 6 according to the following (2).
pl−I)+21 ・t a nβ (2)こ
こで、lは(第1図において参照符号6で示されている
)テーパーレンズ6の0点の位置がらの変位であって、
この0点の位置ではり、−Dである。(2)式は、テー
パーレンズ5および6の頂点間の距離aが次の(3)式
にしたからで選択されるときに成立する。pl-I)+21 ・tanβ (2) Here, l is the displacement of the tapered lens 6 (indicated by reference numeral 6 in FIG. 1) from the position of the 0 point,
At this 0 point position, the beam is -D. Equation (2) is established when the distance a between the vertices of the tapered lenses 5 and 6 is selected as shown in Equation (3) below.
a=(D/2tanβ)−[L−
((DOD) ・t a n α) / 2]ここで
、D、はテーパーレンズ5の直径、そして、Lはテーパ
ーレンズ5の厚さである。a=(D/2tanβ)−[L−((DOD)·tanα)/2] Here, D is the diameter of the tapered lens 5, and L is the thickness of the tapered lens 5.
テーパーレンズ6を通過して、その断面が環状の平行放
射ビーム19は、顕微鏡対物レンズ7を通過する。ここ
では、上記のビーム19は、可変な外径りよと壁厚さd
とを有する、同じく平行な環状ビーム20に変換される
。それから、ビーム20は直ちに角膜4に向けられる。Having passed through the tapered lens 6 , the parallel radiation beam 19 , whose cross section is annular, passes through the microscope objective 7 . Here, the beam 19 described above has a variable outer diameter and wall thickness d
is converted into a parallel annular beam 20 with . The beam 20 is then immediately directed onto the cornea 4.
ビーム20の壁厚さdは顕微鏡対物レンズ7におけるレ
ンズ9と10の間の距離を変えることにより連続的に変
えられる。The wall thickness d of the beam 20 is continuously varied by varying the distance between lenses 9 and 10 in the microscope objective 7.
こうして、D、=D、−Kとなる。ここで、Kは1より
小さい倍率である、すなわち、ビーム20の断面積は環
の最大径D t = D + ′″a!、にと径りよ−
D−にの円の間の範囲で変化する。この場合、直径Dt
−D1′″1真・Kは、患者の角膜4の外径に匹敵する
大きさである。Thus, D,=D,-K. where K is a scaling factor smaller than 1, i.e. the cross-sectional area of the beam 20 is larger than the maximum diameter of the ring D t = D + ′″a!,
D- varies in the range between the circles. In this case, the diameter Dt
-D1'''1 K has a size comparable to the outer diameter of the patient's cornea 4.
環状ビーム20の壁の厚さdは、手術の条件とレーザー
lのパラメータに合うように選択される。The wall thickness d of the annular beam 20 is selected to match the surgical conditions and the parameters of the laser l.
この場合、放射エネルギ密度の分配器3の回折特性を正
しく考慮して、可能な最小の値dを選択することが望ま
しい。In this case, it is desirable to choose the smallest possible value d, taking into account correctly the diffraction properties of the radiant energy density distributor 3.
第2図の実施例の装置を用いるときは、近視の処置のた
めには、レーザー1から出力され、エネルギ密度が直径
りの断面積にわたって一様に分布する平行ビーム2は、
先の実施例におけると同様に、第1のテーパーレンズ5
を通過して、円錐壁厚さ(cone wall thi
ckness) D/ 2 ・c o sβおよび内角
2βの円錐形状のビーム18に変換される。さらに、ビ
ーム18は、顕微鏡対物レンズ13を構成する球面レン
ズ14および15を通過して、一定の平均直径を有し、
漸次減少する壁厚さを有する環状ビーム22に変換され
る。ビーム22の焦平面21は角M4の表面と交差し、
装置の光学的軸に垂直である。When using the apparatus according to the embodiment of FIG. 2, for the treatment of myopia, a parallel beam 2 outputted by the laser 1 and whose energy density is uniformly distributed over the diametrical cross-sectional area is
As in the previous embodiment, the first tapered lens 5
through the cone wall thi
ckness) D/ 2 .cos β and an internal angle 2β. Furthermore, the beam 18 passes through the spherical lenses 14 and 15 forming the microscope objective 13 and has a constant average diameter;
It is transformed into an annular beam 22 with a progressively decreasing wall thickness. The focal plane 21 of the beam 22 intersects the surface of the angle M4;
perpendicular to the optical axis of the device.
それから、顕微鏡対物レンズ13を通過した上記の環状
ビーム22は、テーパーレンズ11および12から構成
される円錐形状の倍率可変な顕微鏡システムを通過する
。ここで、上記のビームは、始めに、円錐形状のビーム
23に変換され、その後、可変の直径D2を有し、漸次
減少する壁の厚さdを有する環状のビーム24に変換さ
れる。ビーム24の最小断面積は、基本的に直径2dの
円であり、dの値は、分配器3′のレーザーのパラメー
タと手術の条件に合うように選択される。上記のdの値
は、可能な最小値に選択され、主として、分配器3′の
回折特性によって決定される。The annular beam 22 that has passed through the microscope objective 13 then passes through a conical variable magnification microscope system consisting of tapered lenses 11 and 12. Here, the above-mentioned beam is first converted into a conically shaped beam 23 and then into an annular beam 24 with a variable diameter D2 and a progressively decreasing wall thickness d. The minimum cross-sectional area of the beam 24 is essentially a circle with a diameter of 2d, the value of d being chosen to match the laser parameters of the distributor 3' and the surgical conditions. The value of d above is chosen to be the smallest possible value and is primarily determined by the diffraction properties of the distributor 3'.
直径り、は、ステップト(s tepped)電気モー
タ8によって、レーザー放射のパスに沿って置かれたテ
ーパーレンズ11を連続的に上記の光学軸に沿って動か
すことによって、要求された値にまで変化させることが
できる。The diameter is varied to the required value by continuously moving a tapered lens 11 placed along the path of the laser radiation along the optical axis by means of a stepped electric motor 8. can be done.
第3図に示される装置の実施例においては、放射エネル
ギ密度分配器3″の動作は、第2図の分配器3′とは以
下の点において異なる。顕微鏡対物レンズ13′を通過
した環状ビーム22は、テーパーレンズ11および16
によって構成された円錐形状の顕微鏡、システムを通過
する。レンズ16は逆円錐形状を有し、ここにおいて、
上記のビームは、始めに円錐形状ビーム25に変換され
、それから、可変の直径を有し、放射のパスに沿って減
少する壁の厚さdを有する環状のビーム26に変換され
る。供のビームの最小断面積もまた、直径2dの円であ
り、ビーム26のパラメータもまた、ステップト(s
tepped)電気モータ8によって、光学軸に沿って
テーパーレンズ11を連続的に動かすことによって変化
させることができる。In the embodiment of the device shown in FIG. 3, the operation of the radiant energy density distributor 3'' differs from the distributor 3' of FIG. 2 in the following respects: the annular beam passing through the microscope objective 13'; 22 is the tapered lens 11 and 16
passes through a cone-shaped microscope system. The lens 16 has an inverted conical shape, where:
The above beam is first converted into a cone-shaped beam 25 and then into an annular beam 26 with a variable diameter and a wall thickness d decreasing along the path of the radiation. The minimum cross-sectional area of the associated beam is also a circle with a diameter of 2d, and the parameters of the beam 26 are also stepped (s).
(stepped) can be varied by continuously moving the tapered lens 11 along the optical axis by means of an electric motor 8.
第3図の分配器3″は以下の理由により第2図の分配器
よりコンパクトである。環状ビーム24(第2図)およ
び26(第3図)の直径D!’″axの最大値が角膜4
に入射されるとき、分配器3#において円錐形状の顕微
鏡システムを構成するテーパーレンズ11および16の
底面の間の距離Cは、常に、分配器3′におけるレンズ
11および12の底面の間の距離すより短い、すなわち
、不等式c<bは常に成立する。The distributor 3'' of FIG. 3 is more compact than the distributor of FIG. 2 for the following reason: the maximum value of the diameter D! cornea 4
The distance C between the bottom surfaces of the tapered lenses 11 and 16 constituting the conical microscope system in the distributor 3# is always equal to the distance between the bottom surfaces of the lenses 11 and 12 in the distributor 3'. In other words, the inequality c<b always holds true.
遠紫外線に生物組織が曝されると、そのような組織が剥
離(消失)することが知られている。放射エネルギ密度
の値がある範囲にあるときは、剥離する組織の層の厚さ
は、エネルギ密度に直接比例する。It is known that when biological tissue is exposed to far ultraviolet light, such tissue detaches (disappears). For a range of values of radiant energy density, the thickness of the layer of tissue that is ablated is directly proportional to the energy density.
手術の際には、有効なレーザー放射ビーム20(第1図
)は、角膜4と相互作用して切片17(第4図)を除去
する。同様に、第6図の切片17も、ビーム24(第2
図)および26(第3図)と角膜4との相互作用により
除去される。照射は、角膜4の中心領域から有効放射ビ
ームの最大直径で開始する。そして、有効ビームの直径
が増加するにつれて照射時間が減少するように行われる
。During surgery, the active laser radiation beam 20 (FIG. 1) interacts with the cornea 4 to remove the segment 17 (FIG. 4). Similarly, section 17 in FIG.
) and 26 (FIG. 3) and the cornea 4. Irradiation starts from the central region of the cornea 4 with the maximum diameter of the effective radiation beam. The irradiation time is then decreased as the effective beam diameter increases.
適当に選択された照射条件によって角膜4の(第4図お
よび第6図の)切片17を除去することができる。ここ
で、切片17は、2つの回転放物面によって囲まれてお
り、1つは近視の角膜表面のもの、そして、もう1つは
(第1〜3図の)レーザー1の照射の後の角膜4の表面
に対応する。照射は、近視(第4図および第6図の斜線
を施した切片17)の除去の前に行う。By suitably selected irradiation conditions, the section 17 (FIGS. 4 and 6) of the cornea 4 can be removed. Here, the section 17 is surrounded by two paraboloids of revolution, one at the myopic corneal surface and the other after irradiation with the laser 1 (in Figs. 1-3). Corresponds to the surface of the cornea 4. The irradiation is carried out before the removal of the myopia (shaded section 17 in FIGS. 4 and 6).
遠視の角膜表面は、頂点において正常な眼における曲率
半径Rよりも大きい曲率半径R,を有する、すなわち、
R,>Rである、回転放物面の方程式によって記述され
る。遠視の手術のためには、第5図および第7図におい
て斜線を施した切片27に等しい、異なる曲率を有する
2つの放物面によって囲まれた層を除去するべきである
。遠視の外科的治療は、近視について説明したと同様に
行われる。唯一の違いは、角膜4の照射が有効放射ビー
ムの最大直径をもって角膜の周辺から開始され、照射時
間が有効放射ビームの直径と共に徐々に減少させながら
行われることである。The hyperopic corneal surface has a radius of curvature R, which is larger than the radius of curvature R in the normal eye at the apex, i.e.
It is described by the equation of a paraboloid of revolution, with R,>R. For hyperopic surgery, a layer surrounded by two paraboloids with different curvatures, equal to the shaded section 27 in FIGS. 5 and 7, should be removed. Surgical treatment of hyperopia is performed in the same way as described for myopia. The only difference is that the irradiation of the cornea 4 starts from the periphery of the cornea with the maximum diameter of the effective radiation beam and is carried out with the irradiation time gradually decreasing with the diameter of the effective radiation beam.
本発明の本質の理解をさらに進めるために、さらに、以
下の実施例について説明する。In order to further understand the essence of the present invention, the following examples will be further described.
本発明による異常視眼の外科的治療のための装置の1つ
の実施例は、第3図に示されるように製造され、試験さ
れる。試験用うさぎの眼の屈折を変えるために、波長1
93nmのA+F分子のエキシマレーザ−1の放射が使
用され、直径D=6mmの平行な円筒状ビームに整形さ
れる。放射エネルギ密度の分配器3#の全での定常的な
構成要素は、光学的水晶(n−1,559)から作られ
る。第1のテーパーレンズ5は、凸表面(すなわち、円
錐)を有し、屈折角α−10゛を有する。One embodiment of a device for the surgical treatment of dysopia according to the present invention was constructed and tested as shown in FIG. To change the refraction of the test rabbit's eye, wavelength 1
Excimer laser-1 radiation of 93 nm A+F molecules is used and shaped into a parallel cylindrical beam of diameter D=6 mm. All stationary components of the radiant energy density distributor 3# are made from optical crystals (n-1,559). The first tapered lens 5 has a convex surface (ie, a cone) and has a refractive angle α-10°.
また、第3のテーパーレンズ16は、逆円錐形状を有し
、屈折角90°−α*−76°は定常的に固定されてい
る。第2のテーパーレンズ11は円錐形状を有し、屈折
角α*−14°を有して、光学的軸に沿って距離1=1
50mmの間を移動されるようになっており、これによ
り、D、の値は、8から0.5 m mの範囲で調整可
能である。また、環の壁の厚さは、有効照射面上で一定
のd=0.25mmである。Further, the third taper lens 16 has an inverted conical shape, and the refraction angle of 90°-α*-76° is constantly fixed. The second tapered lens 11 has a conical shape and has a refraction angle α*-14°, extending the distance 1=1 along the optical axis.
50 mm, so that the value of D can be adjusted in the range from 8 to 0.5 mm. Moreover, the thickness of the wall of the ring is constant d=0.25 mm on the effective irradiation surface.
レーザー1から放射される放射パルスの繰り返し周波数
は15Hzに等しく、パルスエネルギは、100から3
00mJの範囲で変化し得る。8羽の兎の16個の眼に
おける外科的手順の結果、有効放射のパラメータにより
、0.5〜5 dioptriesの角膜屈折の変化が
得られた。The repetition frequency of the radiation pulses emitted by the laser 1 is equal to 15 Hz and the pulse energy varies from 100 to 3
It can vary in the range of 00 mJ. Surgical procedures in 16 eyes of 8 rabbits resulted in changes in corneal refraction of 0.5 to 5 dioptries, depending on the parameters of effective radiation.
本発明による装置を実際に用いれば、治療後の角膜が予
め設定された形状を正確に実現する正確さにおいては、
可変ダイアフラムを有する同様の装置に比較して8〜工
O倍改善される。また、手術時間の短縮においては、可
変ダイアフラムを有する同様の装置に比較して7〜8倍
改善され、放射エネルギ密度の分配器が光学的セルであ
る装置に比較して3〜4倍改善される。When the device according to the invention is used in practice, the accuracy with which the treated cornea exactly achieves the predetermined shape is
This is an 8- to 0-fold improvement compared to similar devices with variable diaphragms. There is also a 7-8 times improvement in reducing surgical time compared to similar devices with variable diaphragms and a 3-4 times improvement compared to devices in which the radiant energy density distributor is an optical cell. Ru.
上記の、治療後の角膜表面が予め設定された形状を正確
に実現することにおける正確さの向上は、主として、実
質的に手術時間が短縮されたことによる。このことはま
た、レーザー1から放射される全放射束が、あらゆる時
間に角膜4の表面に作用することによるものである。The above-mentioned increased accuracy in accurately achieving a predetermined shape of the post-treatment corneal surface is primarily due to the substantially reduced surgical time. This is also due to the fact that the entire radiation flux emitted by the laser 1 acts on the surface of the cornea 4 at any time.
第1図は、本発明による異常視眼の外科的治療のための
装置の、2つのテーパーレンズを有する実施例の構成図
、
第2図は、本発明による異常視眼の外科的治療のための
装置の、3つのテーパーレンズを設けるようにした実施
例の構成図、
第3図は、本発明による異常視眼の外科的治療のための
装置の、逆円錐形状のレンズを設けるようにした実施例
の構成図、
第4図は、第1図の装置による近視の治療段階における
患者の眼の概略図、
第5図は、第1図の装置による遠視の治療段階における
患者の眼の概略図、
第6図は、第2図または第3図の装置による近視の治療
段階における患者の眼の概略図、そして、第7図は、第
゛2図または第3図の装置による遠視の治療段階におけ
る患者の眼の概略図である。
〔符号の説明〕
1・−・・・レーザー、2・−・放射ビーム、3・・・
・・分配器、4・・−角膜、5.6・−・・テーパーレ
ンズ、7−・顕微鏡対物レンズ、8・−スナップト電気
モータ、9.10−発散レンズ、11.12・・−テー
パーレンズ、13.13’・・・−顕微鏡対物レンズ、
14 、 15−収束レンズ、16・−・・逆円錐レン
ズ、17・・−斜線で示された切片、18・−・レーザ
ー円錐状ビーム、19・・−環状ビーム、20・・−・
平行環状ビーム、21・−焦平面、22・・・−環状ビ
ーム、23・−円錐状ビーム、24−環状ビーム、25
・−・−円錐状ビーム、26・−・環状ビーム、27・
−・斜線で示された切片。
E4
0発
0発
フラジミル パフロビ
チ ェゴロフ
ァレクセイ アレフサ
ンドロビチ ハリゾフ
ソビエト連邦、モスコー、ケラミチェスキ プロエズド
。
錦、コルブス 1.クバルチーラ 34ソビエト連邦、
モスコー、ウリツア シロカヤ、13.コルブス 2.
クバルチーラ 13FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the apparatus for the surgical treatment of anomalous eyes according to the present invention, having two tapered lenses; FIG. Fig. 3 is a block diagram of an embodiment of the apparatus according to the present invention in which three tapered lenses are provided; FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of a patient's eye at the stage of treating myopia using the device shown in FIG. 1; FIG. 5 is a schematic diagram of the patient's eye at the stage of treating hyperopia using the device shown in FIG. FIG. 6 is a schematic illustration of a patient's eye in the stage of treating myopia with the device of FIG. 2 or FIG. 3, and FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of a patient's eye in stages. [Explanation of symbols] 1... Laser, 2... Radiation beam, 3...
...Distributor, 4...-Cornea, 5.6--Taper lens, 7--Microscope objective lens, 8--Snapto electric motor, 9.10-Divergent lens, 11.12--Taper lens , 13.13'...-Microscope objective lens,
14, 15--convergent lens, 16...-inverted conical lens, 17...--section indicated by diagonal lines, 18...-laser conical beam, 19...-annular beam, 20...--
Parallel annular beam, 21 - focal plane, 22... - annular beam, 23 - conical beam, 24 - annular beam, 25
・−・−Conical beam, 26・−・Annular beam, 27・
−・Intercept indicated by diagonal lines. E4 0 shots 0 shots Vladimir Pakhlovych Yegorofaleksey Alefsandrovich Kharizov Soviet Union, Moscow, Keramicheski Proyezd. Nishiki, Corbus 1. Kvarchila 34 Soviet Union,
Moscow, Uritsa Shirokaya, 13. Corbus 2.
Kvarchira 13
Claims (5)
放射エネルギ密度をレーザービームの断面積を超えて分
布させる分配器(3)を有し、該分配器がレーザービー
ムのパスを横切るように設置されている異常視眼の外科
的治療のための装置において、 前記レーザー(1)によって放射されるエネルギの密度
をレーザービームの断面積を横切って分布させる分配器
(3)が、 1つの共通な光学軸上に配置された、少なくとも2つの
テーパーレンズ(5,6)と顕微鏡の対物レンズ(7)
とを組み込み、レーザー(1)の平行な円筒状放射ビー
ム(2)を直径可変な環状のビーム(20)に変換する
ことが可能で、その可変を直径の最大値が人の角膜(4
)の直径に匹敵する光学的システムであることを特徴と
する異常視眼の外科的治療のための装置。1. An anomaly comprising an ultraviolet pulsed laser (1) and a distributor (3) for distributing the laser radiation energy density over the cross-sectional area of the laser beam, the distributor being placed transversely to the path of the laser beam. In an apparatus for surgical treatment of the optic eye, a distributor (3) distributing the density of the energy emitted by said laser (1) across the cross-sectional area of the laser beam on one common optical axis. at least two tapered lenses (5, 6) and a microscope objective (7) arranged
It is possible to convert the parallel cylindrical radiation beam (2) of the laser (1) into an annular beam (20) with a variable diameter, the maximum diameter of which is the same as that of the human cornea (4
) A device for the surgical treatment of dysopia, characterized in that it is an optical system comparable in diameter to that of the eye.
士が対向し、等しい屈折角(α)を有する2つのテーパ
ーレンズ(5,6)を有し、前記顕微鏡対物レンズ(7
)は、前記放射のパスに沿って、前記第2のテーパーレ
ンズ(6)を過ぎた位置に置かれることを特徴とする請
求項1記載の装置。2. Said radiant energy density distributor (3) has two tapered lenses (5, 6) with opposite vertices and equal refraction angles (α), and said microscope objective (7)
2. Device according to claim 1, characterized in that the lens (6) is located past the second tapered lens (6) along the path of the radiation.
れの底面を前記レーザー(1)に向ける3つのテーパー
レンズ(5,11,12)を有し、前記第2および第3
のレンズは、前記放射パスに沿って見たときに等しい屈
折角を有し、前記顕微鏡対物レンズ(13)は、レーザ
ー(1)の放射のパスに沿って前記第1のテーパーレン
ズ(5)と前記第2のテーパーレンズ(11)との間に
挿入されることを特徴とする請求項1記載の装置。3. Said radiant energy density distributor (3) has three tapered lenses (5, 11, 12) with their respective bottom faces directed towards said laser (1), said second and third
the lenses have equal refraction angles when viewed along the radiation path, and the microscope objective (13) has the first tapered lens (5) along the path of the radiation of the laser (1). Device according to claim 1, characterized in that it is inserted between the lens and the second tapered lens (11).
らの底面においてレーザー(1)と対向する3つのテー
パーレンズ(5,11,16)を有し、前記顕微鏡の対
物レンズ(13′)は前記レーザー(1)の放射のパス
に沿って第1のレンズ(5)および第2のレンズ(11
)の間に挿入され、レーザー(1)の放射のパスに沿っ
て置かれた前記第3のレンズ(16)は円錐状の凹部を
有し、レーザー放射のパスに沿った第2のレンズ(11
)の屈折角をαで示すとき、屈折角が90゜−αに等し
いように形成されることを特徴とする請求項1記載の装
置。4. Said radiant energy density distributor (3'') has three tapered lenses (5, 11, 16) facing the laser (1) at their bottom surface, and the objective lens (13') of said microscope Along the path of radiation of the laser (1) a first lens (5) and a second lens (11
) and placed along the path of the radiation of the laser (1), the third lens (16) has a conical recess, and the second lens (16) along the path of the laser radiation ( 11
2. Device according to claim 1, characterized in that the angle of refraction is made equal to 90° - α, where α represents the angle of refraction.
テーパーレンズ(6または11)は、光学軸に沿って可
動であることを特徴とする請求項1から4の何れかに記
載の装置。5. 5. Device according to any of claims 1 to 4, characterized in that the second tapered lens (6 or 11) along the path of the radiation of the laser (1) is movable along the optical axis.
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