JPH0433220B2 - - Google Patents

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JPH0433220B2
JPH0433220B2 JP62501832A JP50183287A JPH0433220B2 JP H0433220 B2 JPH0433220 B2 JP H0433220B2 JP 62501832 A JP62501832 A JP 62501832A JP 50183287 A JP50183287 A JP 50183287A JP H0433220 B2 JPH0433220 B2 JP H0433220B2
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mask
laser
lens
cornea
laser light
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JP62501832A
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Antonii Raberu Reiben
Jon Maasharu
Deibitsudo Efu Myuraa
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SAMITSUTO TEKUNOROJII Inc
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Publication date
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Description

請求の範囲 １ マスク手段１４を通して表面にレーザ光を透
過させるレーザ手段１０と、レーザ光に対して予
め定められた形状（プロフイル）の抵抗を有する
前記マスク手段であつて、レーザ光の照射を受け
た時にこのレーザ光の一部分が選択的に吸収さ
れ、他の部分がこのマスク手段の形状に従つて前
記表面へ透過されてこの表面の選択的にエロージ
ヨンするように構成されたマスク手段とより成る
装置において、前記表面の整形中前記マスク手段
の抵抗の形状が徐々に破壊されるようになつてい
ることを特徴とする表面を整形するために使用す
る装置。
２ 前記マスク手段が前記レーザ光の吸収によつ
て切除される材料から形成され、前記表面の整形
中前記マスク手段が徐々に破壊されるようになつ
ている請求の範囲第１項記載の装置。
３ 前記マスク手段が前記表面に固定される堅い
構造体３２により支持されたレンズ状装置３６を
含み、このレンズが前記表面上に前記表面と接触
した状態に又は小さな間隔を置いて配置されて使
用される請求の範囲第１項乃至第２項のいずれか
に記載の装置。
４ 前記マスク手段が前記表面上に配置され、か
つ直接この表面に固定されるコンタクト形式のレ
ンズ装置４０を含み、このレンズ装置がエロージ
ヨンされるべき前記表面に定着する輪郭に形成さ
れた第１の表面４２及びレーザ光にさらされるこ
とによるエロージヨンの後の所望の表面輪郭を提
供する輪郭に形成された第２の表面を有するよう
に構成されている請求の範囲第１項乃至第２項の
いずれかに記載の装置。
５ 前記マスク手段が、液体又はゲル又はガス又
は蒸気物質の形式のある量の選択されたマスク用
物質を含むことができる、光学的に透明な材料よ
りなるトレイ又はくぼみを有する部材を含み、こ
のトレイ又はくぼみを有する部材の基部が湾曲し
ており、内部に含まれる前記マスク用物質の下側
がこれに対応してレンズを形成する形状にされる
ようになつている請求の範囲第１項記載の装置。
６ 前記マスク手段を形成する物質が前記表面の
物質と類似の切除特性を有するように選択された
請求の範囲第１項記載の装置。
７ 前記マスク手段が、(a)厚さを変化させて前記
形状（プロフイル）を提供するレンズか又は(b)組
成を変化させて前記形状を提供するレンズである
請求の範囲第２項記載の装置。
８ 吸引手段及び該吸引手段内の圧力を減少させ
るために設けられる真空ポンプにより前記マスク
手段及びその支持体を角膜に固定させるようにし
た請求の範囲第３項又は第７項記載の装置。
９ 前記マスク手段が３乃至12mmの範囲の直径及
び２mm又はそれ以下の最大厚を有する請求の範囲
第１項乃至第８項のいずれかに記載の装置。
１０ 前記マスク手段が前記レーザ光の吸収によ
つて切除される材料から形成され、前記表面の整
形中前記マスク手段が徐々に破壊されるようにな
つている場合、前記マスク手段がポリメチルメタ
クリレート又はポリメチルスチレン、又はそれら
の混合物から形成されている請求の範囲第９項記
載の装置。
１１ 前記マスク手段の切除又はエロージヨンの
率が前記表面の切除又はエロージヨンの率と実質
的に同じである請求の範囲第１項乃至第１０項の
いずれかに記載の。
１２ 前記レーザ光を前記表面に向けて投射する
ように該レーザ光を制御するための制御手段２２
を具備することを特徴とする請求の範囲第１項乃
至第１１項のいずれかに記載の装置。
１３ 前記レーザ光がパルスエキシマレーザ光で
あることを特徴とする、生物学的組織を整形する
ための請求の範囲第１２項記載の装置。
発明の分野 本発明はレーザ、特にパルスレーザを使用して
表面、特に有機物質の表面を整形するための装置
及び方法に関する。特に、本発明は目の角膜を含
む生物学的組織を整形するための装置及び方法に
関する。
発明の背景 製品その他の表面をエロージヨンするためにレ
ーザ源を使用することは知られている。そのよう
な装置は、一般に、比較的複雑であり、かつ非常
に熱練した使用法を必要とする。本発明の１つの
目的は表面をエロージヨンするための改良され
た、かつ簡単化された装置及び方法を提供するこ
とである。
本発明の他の目的はレーザ技術が敏感な表面
に、特に下側の層に影響を与えることが望ましく
ない物体に、適用できるようにする改良された装
置及び方法を提供することである。
医学の分野において、ある形式の近視の治療法
として知られた技術は目の下面層であるコラーゲ
ンの一区分を外科的に除去し、この除去したコラ
ーゲンの一区分を例えば外科的研削によつて再整
形し、この再整形した区分を目の中に戻すという
ことである。目はこの再整形されたコラーゲン層
を覆う外側細胞層の矯正によつて直る。別の方法
としては、角膜の層が皮弁（フラツプ）のように
切開され、人工或は提供者の水晶体インプラント
が皮弁の下側に挿入され、この皮弁が再び縫合さ
れるものである。
本発明の他の目的は目の角膜を再整形するため
に改良された、創傷の少ない方法及び装置を提供
することである。
角膜表面を再付形（整形）するための種々の他
の外科的技術も提案されている。非常にありふれ
た技術の１つは、近視のような屈折誤差を矯正す
るために車輪のスポークに似ている一連の放射状
の切開が目に行なわれる放射状角質切開である。
切開が治癒したときに、目の曲率が平坦化し、そ
れによつて目の焦点距離が増大する。この手術は
遠視の矯正には特に適しておらず、また外科的切
開が不均等であつたり、或は深すぎる場合には、
問題が生じ得る。
切開用手術用具として「レーザメス」と呼ばれ
ているレーザビームを使用することは近年知られ
ている（例えば、米国特許第3769963号参照）。
1980年に、最近開発されたエキシマレーザに露出
させることによつて角膜上皮が受ける損傷につい
ての研究が行なわれた（タボアダ等の「レスポン
ス・オブ・ザ・コーニアル・エピセリウム・ツウ
ー・KrFエキシマ・レーザ・パルス」ヘルス・フ
イジツクス1981年第40巻第677〜683頁参照）。そ
の期間においては、角膜の外科手術は通常、ダイ
ヤモンド又はスチールのナイフ又は剃刀を使用し
て行なわれており、その上、このような技術は依
然として研究されていた（例えば、バインダー等
の「レフラクテイブ・ケラトプラステイ」アーキ
テクチエアル・オフサルモロジイ1982年５月第
100巻第802頁参照）。角膜の手術において物理的
切開用具を使用すること、及び皮弁の下側へイン
プラントゆ挿入することは広く実行され続けてお
り、技術がさらに今日まで開発され続けている
（例えば、「リフラクテイブ・ケラトプラステイ・
インプループス・ウイズ・ポリサルホン、ポケツ
ト・インシジヨン」オフサルモロジイ・タイム
ス、1986年７月１日参照）。
エキシマレーザからのビームにより角膜上を走
査することによつて角膜の１つ又はそれ以上の領
域の光分解切除を行なうことがエル・エスペラン
スのヨーロツパ特許出願第0151869号において提
案されている。この特許出願では走査手段を使用
するため、レーザビームを代表的には0.5mm×0.5
mmの寸法の丸みのある正方形のような小さなスポ
ツトにする必要がある。
エル・エスペランスは、近視及び遠視状態はこ
の標準の小さなスポツト寸法を有するエキシマレ
ーザビームにより引続く走査中走査される領域を
変えて繰返し走査し、角膜のある部分が他の部分
よりかなり多く走査されるようにすることにより
角膜の外表面の曲率を変えることによつて軽減す
ることができるということを示唆している。この
ように、表面はスポツトによつて走査される回数
に依存する異なる量だけエロージヨンすることが
できるということが要求される。また、エル・エ
スペランスは、ある厳しい近視及び遠視丈態は角
膜の外表面に所望の曲率の部分間にフレネル形式
のステツプを有する新しい形状を与えることによ
り組織の除去を減少させることによつて処置でき
るということを示唆している。
実際には、エロージヨンを施した表面が滑らか
であるという要件を満たす精度でレーザビームを
走査するには複雑な装置が必要である。従つて、
走査の引続く掃引がオーバーラツプする場合に
は、このオーバーラツプした領域において過度の
エロージヨンが生じ、一方引続く掃引がぴつたり
と合致しない場合には掃引間にうね（隆起）が残
ることになる。エキシマレーザビームを小さいス
ポツトに圧縮することはビームエネルギ密度を増
大させ、これはこれら問題を悪化させる傾向を有
する。エル・エスペランスは一実施例において磁
界によりレーザビームを制御しようとしているの
で、適当な走査システムを見つけたか否か明らか
ではない。
その上、この走査方法は、レーザビームが任意
の与えられた瞬間に処置されるべき全面積の非常
に小さな部分のみをエロージヨンするだけである
ので、非常に手の込んだ技術及び装置によつてで
さえ固有に時間がかかる。さらに、そのような走
査システムは角膜組織のような比較的軟質の物質
にリツプ効果を生じさせる傾向がある。
それ故、本発明の他の目的はエロージヨンを受
ける表面の領域を走査する必要なしにレーザを使
用して表面をエロージヨンするための方法及び装
置を提供することである。
英国特許出願第8604405号に記載されている角
膜再整形用の他の技術はレーザ光切除装置を使用
しており、レーザエネルギのパルスが印加される
表面の領域の寸法が再付形走査を制御するために
変えられている。好ましい一実施例においては、
ビーム整形用ストツプ又はウインドウがビームに
沿つて軸線方向に移動され、レーザ光が入射する
角膜の領域を増加又は減少させている。露出され
た領域の寸法を徐々に変えることによつて、所望
の光切除付形が表面に確立される。この技術の詳
細については、マーシヤル等の「フオト―アブラ
テイブ・リプロフアイリング・オブ・ザ・コーニ
ア・ユーシング・アン・エキシマ・レーザ：フオ
トリフラクテイブ・ケラトトミイ」レーザ・イ
ン・オフサルモロジイ第１巻第21〜48頁（1986
年）を参照されたい。
露出された領域の寸法を変えるためのこの技術
は物理的整形（即ちメス）技術及びレーザスポツ
ト走査プロトコルに勝るかなりの改良であるけれ
ど、正確な操作のためには、特に人間の角膜組織
の正確な手術には、相当数の光学素子及び制御装
置が依然として必要である。表面を整形する、特
に角膜組織のような生物学的組織の表面を整形す
るためのより一層優れた、かつ簡単な方法が要求
されている。
本発明の説明 本発明の一面によれば、レーザ手段と、レーザ
光を表面に向けて投射するようにレーザを制御す
るための制御手段と、前記レーザ手段と前記表面
との間に配置され、レーザ光に対して予め定めら
れた形状（プロフイル）の抵抗を有するマスク手
段であつて、当該マスク手段がレーザ光の照射を
受けたときにこのレーザ光の一部分が選択的に吸
収され、他の部分がこのマスク手段の形状に従つ
て前記表面へ透過されてこの表面を選択的にエロ
ージヨンするように構成されたマスク手段とを具
備する表面を整形するためのレーザ装置が提供さ
れる。
マスク手段は前記レーザ光の吸収によつて切除
される材料から形成され、前記表面の整形中前記
マスク手段が徐々に破壊されるようになつていて
もよい。
或は、前記マスク手段は、マスクされる領域に
わたつて異なる透過特性を有し、かつ前記表面の
整形中実質的に切除されない又はエロージヨンさ
れない材料から、形成されてもよい。
前記マスク手段は前記表面（例えばこの装置が
角膜の手術に関連して使用される場合には目のき
よう膜）に固定される堅い構造体によつて支持さ
れたレンズ状装置を含み、このレンズが前記支持
構造体に接続され、かつ前記表面と接触した状態
に又は小さな間隔を置いて配置されてもよい。こ
のレンズは前記支持構造体を直接一体化してもよ
いが、支持構造体がレンズを支持し、位置付けす
る透明な台を含むことが好ましい。
他の実施例においては、前記マスク手段は前記
表面（例えば角膜の手術の場合には目の角膜）上
に配置され、かつ直接この表面に固定されるコン
タクト形式のレンズ装置からなるものでよい。代
表的には、このコンタクト形式のレンズはエロー
ジヨンされるべき前記表面に定着する輪郭に形成
された第１の表面及びレーザ光にさらされること
によるエロージヨンの後の所望の表面輪郭を提供
する輪郭に形成された第２の表面を有するように
構成されている。
さらに他の実施例においては、前記マスク手段
は、液体又はゲル又はガス又は蒸気又は揮発性物
質の形式のある量の選択されたマスク用物質を含
むことができる、光学的に透明な材料よりなるト
レイ又はくぼみを有する部材を含むものでよい。
このトレイ又はくぼみを有する部材の基部は、内
部に含まれる前記マスク用物質の下側がレンズを
形成する凹面又は凸面形状にされるように、湾曲
していてもよい。物質の選択によつてマスク用物
質によるレーザ光の吸収がトレイ又はくぼみを有
する部材の下側の表面の選択的エロージヨンを生
じさせる。トレイ又はくぼみを有する部材は表面
の上部に支持されても、また所望ならば、表面と
接触状態にあつてもよい。
いずれが選択されようとも、本発明のマスク用
レンズはレーザ光によるエロージヨンに対して予
め定められた形状（プロフイル）の抵抗を呈す
る。そのような形状はレンズ材料の厚さ或は組成
を変えることによつて提供できる。レンズの厚さ
が変えられるときには、要求される目的物体のエ
ロージヨンの性質に依存して、レンズは凸凹の、
平凸の、平凹の、両凸の或は両凹のものでよく、
また少なくとも一方の表面が非球形又はトロイダ
ルであつてもよい。特別の場合には、表面形状は
潰瘍を除去する角膜手術の場合に必要であるよう
に、不規則であつても（でこぼこしていても）よ
い。
レンズの材料が表面の物質と類似の切除特性を
有すると好都合である。例えば、ポリメチルメタ
クリレート、ポリメチルスチレン及びそれらの混
合物を含む種々のポリマー材料が使用できる。角
膜の整形に対しては、マスク用材料の切除特性は
約103から約106cm-1の範囲にあり得る。このマス
ク用材料は、パルスUVエキシマレーザ光を受け
たときに、角膜の吸収特性と類似するパルス当り
ミクロン又はサブミクロンのエツチング深さの吸
収特性を有することが好ましい。
本発明の他の面によれば、(a)表面の光学軸線に
関して、該表面にレーザ光を供給するように動作
可能なレーザ手段を位置付けする段階と、(b)レー
ザ光に対して予め定められた形状（プロフイル）
の抵抗を有するマスク手段を前記レーザ手段と前
記表面との間に配置する段階と、(c)前記マスク手
段を照射して、レーザ光の一部分が選択的に吸収
され、他の部分が前記マスク手段の形状に従つて
前記表面へ透過されてこの表面を選択的にエロー
ジヨンするようにする段階とからなる表面を整形
する方法が提供される。
この方法は前記マスク手段の厚さを変化させ
て、或は前記マスク手段の組成を変化させて、前
記所望の形状の抵抗を提供する段階を含んでいて
もよい。
代表的には、前記レーザは、単一のパルスが
0.1乃至1μmの範囲の深さで表面物質をエロージ
ヨンするように、作動するように設定されてい
る。
この方法は靭帯又は骨の軟骨のような生物学的
組織を含む任意の切除可能な表面に適用できる。
本発明の方法は角膜の制御された整形に特によ
く適しており、特にレーザ光にさらされると非常
に急速に切除される均一な、非常に薄い、角膜の
上皮層のすぐ下にある角膜のコラーゲンのサブ層
の制御された整形に特によく適している。この極
端に薄い表面層は再整形手術の後で治癒し、最終
的には矯正される。外科的適用においては、レー
ザ光はUVアルゴン弗化物レーザから得られる代
表的には約193nmの波長を有し、これは角膜中に
入り込まない。最小のレーザ照射レベルが切除の
ために不可欠であるが、この最小のスレツシヨル
ドを大きく越さないことが好ましい。
レーザに対するパルス繰返し率は各特定の用途
の必要性の合致するように選択できる。通常、こ
のパルス繰返し率は毎秒１〜500パルスであるが、
好ましいのは毎秒１〜100パルスの間である。
適当な照射強度はレーザの波長及び照射される
物体の性質に依存して変化する。任意の物質に供
給されるレーザエネルギの任意の波長に対して、
代表的にはそれ以下では重要なエロージヨンが生
じないエネルギ密度のスレツシヨルド値がある。
このスレツシヨルド値より上の密度では、飽和値
に達するまでエネルギ密度が増大するとエロージ
ヨンの深さが増大するというエネルギ密度の範囲
がある。飽和値以上にエネルギ密度が増大した場
合には、エロージヨンの重大な増大は生じない。
スレツシヨルド値及び飽和値はレーザエネルギ
の波長によつて、またエロージヨンされるべき表
面の物質によつて、容易には予知できない態様で
変化する。しかしながら、任意特定のレーザ及び
任意特定の物質に対してこれら値は実験によつて
容易に見出すことができる。例えば、波長193nm
（ArFエキシマレザーから得られる波長）のエネ
ルギによる角膜基質（コラーゲンのサブ層）をエ
ロージヨンする場合には、スレツシヨルド値は約
50mJ／cm2／パルスであり、飽和値は約250mJ／
cm2／パルスである。飽和値を小さな係数以上越え
た場合には殆ど利点がないようであり、角膜表面
における適当なエネルギ密度は193nmの波長に対
しては50mJ／cm2／パルス乃至1J／cm2／パルスで
ある。
スレツシヨルド値は波長によつて非常に急速に
変化する可能性があり、F2レーザから得られる
波長である157nmにおいてはスレツシヨルド値は
約5mJ／cm2／パルスである。この波長において、
角膜表面での適当なエネルギ密度は5mJ／cm2／パ
ルス乃至1J／cm2／パルスである。
このレーザシステムはエロージヨン（侵食、削
摩、研削、切除等を意味する）されるべき表面に
飽和値より僅かに小さいエネルギ密度を提供する
ように使用されるのが非常に好ましい。従つて、
193nmの波長で角膜をエロージヨンするときには
（この条件のもとでは飽和値は250mJ／cm2／パル
スである）、100乃至150mJ／cm2／パルスのエネル
ギ密度のパルスを角膜に提供することが好まし
い。代表的には、単一のパルスは角膜から0.1乃
至1μmの範囲の深さにコラーゲンをエロージヨン
する。
本発明はまた、レーザ光を使用して表面を整形
するための装置において、前記レーザ光に対して
予め定められた形状（プロフイル）の抵抗を提供
するためのマスク手段がレーザ光源と前記表面と
の間に配置され、該マスク手段がレーザ光照射を
受けたときにこのレーザ光の一部分が選択的に吸
収され、他の部分がこのマスク手段の形状に従つ
て前記表面へ透過されてこの表面を選択的にエロ
ージヨンするように構成された装置にある。
エロージヨンを受ける前記表面は生物学的組
織、特に角膜組織であつてもよく、また前記表面
を不動にする手段を含んでいてもよい。
前記マスク手段は前記表面に固定された堅い支
持構造体を含んでいてもよく、マスク用レンズが
この支持構造体に結合され、かつ前記表面の上部
に配置される。前記支持構造体は透明な台を含ん
でいてもよく、前記マスク用レンズがこの台に固
定される。前記マスク用レンズは厚さを変化させ
て、或は組成を変化させて、前記予め定められた
形状の抵抗を提供するようにしてもよい。
前記レンズはポリメチルメタクリレート、ポリ
メチルスチレン、又はそれらの混合物から形成す
ることができる。
前記マスク手段は前記角膜上に配置され、かつ
この角膜に直接固定されたマスク用レンズを含ん
でいてもよく、このマスク用レンズが、上記した
ように、厚さ又は組成を変化させて前記予め定め
られた形状のエロージヨン抵抗を提供することが
できる。前記したように、前記レンズはポリメチ
ルメタクリレート、ポリメチルスチレン、又はそ
れらの混合物から形成することができる。
前記レーザ光源はパルスエキシマレーザ、代表
的には約193nmの波長で動作するアルゴン―弗化
物レーザでよい。
本発明はまた、角膜組織のレーザによる整形に
おいて使用するためのマスク装置において、角膜
上に固定するように構成された堅い支持構造体
と、該支持構造体に結合され、かつ前記角膜の上
部に配置されたマスクとを具備し、該マスクが前
記レーザ光に対して予め定められた形状（プロフ
イル）の抵抗を有し、このマスクがレーザ光の照
射を受けたときに、このレーザ光一部分が選択的
に吸収され、他の部分が前記マスクの形状に従つ
て前記表面へ透過されてその組織を選択的にエロ
ージヨンするマスク装置にある。
前記支持構造体は前記マスクを受入れるように
構成された透明な台を含んでいてもよい。
前記マスクは厚さ又は組成を変化させて前記予
め定められた形状の抵抗を提供するレンズであつ
てもよい。
前記マスクはポリメチルメタクリレート、ポリ
メチルスチレン、又はそれらの混合物から形成す
ることができる。
本発明はまた、角膜組織のレーザによる整形に
おいて使用するためのマスク装置において、角膜
上に直接固定するように構成されたマスク用レン
ズを含み、該マスク用レンズが前記レーザ光によ
るエロージヨンに対して予め定められた形状（プ
ロフイル）の抵抗を有し、このマスク用レンズが
レーザ光の照射を受けたときに、このレーザ光の
一部分が選択的に吸収され、他の部分が前記マス
ク用レンズの形状に従つて前記角膜へ透過されて
その組織を選択的にエロージヨンするマスク装置
にある。
前記レンズは約３乃至12mmの範囲の直径及び約
２mm又はそれ以下の最大厚さを有するものでよ
く、また厚さ又は組成を変化させて前記予め定め
られた形状の抵抗を提供するものでよい。
前記マスク手段は吸引手段によつて角膜に固定
することができ、またこの吸引手段内の圧力を減
少させて吸引手段を角膜上の適所に固定するため
の真空ポンプが設けられてもよい。前記したよう
に、レンズはポリメチルメタクリレート、ポリメ
チルスチレン、又はそれらの混合物から形成する
ことができ、或はレンズは前記角膜の上部のくぼ
みを有する部材又は皿状の部材内に含まれたレー
ザ光に対して光学的に透明なある質量の物質によ
つて形成してもよい。
前記くぼみを有する部材又は皿状の部材は透明
な蓋又はカバーを含んでいてもよく、また前記く
ぼみを有する部材又は皿状の部材内の物質は液体
又はゲル、或はガス又は蒸気でよい。
本装置は少なくとも一部分はレーザ光によつて
切除又はエロージヨンされる物質から形成するこ
とができ、前記抵抗はレーザ光による切除又はエ
ロージヨンに対する抵抗の尺度である。
レンズ材料の切除又はエロージヨンの率は角膜
表面の切除又はエロージヨンの率と実質的に同じ
でよい。
以上、本発明について要約したが、本発明の精
紳又は範囲から逸脱することなしにこの分野の技
術者が種々の変形、変更、追加及び削除を行なう
ことができることは明らかである。例えば、本発
明は提供者のインサートが患者の目に縫合される
角膜移植において使用することができる。頻繁に
起ることであるが、偶然に縫い目が堅すぎること
があり、これが手術後の角膜に屈折力の誤差を生
じさせる。現在では、移植手術を再度行なうか、
弛緩切開を角膜に行なう必要がある。本発明はそ
のような屈折力の誤差を治療するための改良され
た、創傷の少ない方法を提供することができる。
さらに、本発明は視力に影響を与える紅斑、角
膜潰瘍及び角質成長の治療にも適用できる。その
ような場合には、正常な屈折作用を妨害する角膜
組織を選択的に取除くように特定のマスクが設計
及び構成できる。
その上、本発明の教示は、例えば靭帯、軟骨、
及び骨を含む整形を必要とする他の生物学的組織
にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
第１図は本発明による物体の表面を再付形する
方法を実行するための装置の一構成図である。
第２図は第１図の装置に使用するのに適したエ
ロージヨン可能なマスクの一例の詳細図である。
第３図は第１図の装置に使用するのに適したエ
ロージヨン可能なマスクの他の実施例を示す図で
ある。
第４Ａ図及び４Ｂ図は物体の曲率を減少させる
際の本発明の方法を概略的に例示する。
第５図は測定及び再付形用のレーザ装置を示
す。
第６図は凸面レンズ状のマスクとして液体又は
ゲルを保持することができる第２図に示した装置
の変形例を例示する。
第７図は液体又はゲルの凹面レンズ状のマスク
が形成できる第６図の構成の変形例を例示する。
例示の実施例の詳細な説明 第１図において、レーザ１０は光出力１２をエ
ロージヨン可能なマスク１４に提供する。このマ
スク１４はレーザ光に対して予め定められた形状
（プロフイル）の抵抗を呈する。レーザ光の一部
分１６はマスク１４の形状に従つて選択的に透過
され、再付形（整形）されるべきである物体、例
えば図示するように目の角膜、の表面１８を照射
する。
レーザ１０は電源ユニツト２０及びレーザから
特定の周波数及び強度の光パルスを発生させるよ
うに調整可能である制御回路２２によつて付勢さ
れる。レーザをさらに制御するために、レーザ１
０による照射を受けているマスク１４及び、又は
表面１８の光学的又は他の検査による情報を受信
するフイードバツクデバイス２４を設けてもよ
い。フイードバツク路２６はレーザ１０を制御す
るための制御回路２２に接続されている。
第２図に第１図のエロージヨン可能なマスク１
４の一実施例が詳細に示されている。図示するよ
うに、エロージヨン可能なマスク１４は吸引カツ
プ３０を含む。この吸引カツプ３０は堅い垂直壁
と水平表面３２とを有する支持構造体を提供す
る。少なくとも水平表面３２の一部分は透明な台
３４によつて形成されている。表面３２の残部は
レーザ光に対して不透明であることが好ましい。
透明な台３４上にマスク用レンズ３６が配置され
る。
全体の構造体は物体の表面、即ち、角膜表面１
８をふさがないように目のきよう膜、上に置くこ
とができる。可撓管３８によりカツプ３０内が真
空吸引され、角膜の形状をゆがませないがカツプ
を適所に保持するのには十分な力でカツプを目に
クランプする。
エロージヨン可能なマスク１４はレーザからの
光パルスがこのマスクを選択的に透過して表面の
所望のエロージヨンを行なうことができるよう
に、レーザに強固に結合されるか、或は光学的に
整列されている。
第３図には本発明の他の実施例が示されてお
り、ここではエロージヨン可能なマスク１４Ａが
コンタクト形式のレンズ４０によつて形成されて
おり、このコンクタト形式のレンズ４０が物体、
即ち目の表面１８、の処理されるべき領域上に置
かれる。第２図の場合と同様に、レンズ４０はレ
ーザ光源から得られるパルス状光ビーム１２によ
り均一に照射される。
レンズ４０は下側表面４２が物体の現在の輪郭
と合致する形状を有し、また上側表面の形状が再
整形された後の所望の物体の形状と合致する。
第２図のレンズ３６及び第３図のレンズ４０は
両方ともエロージヨン可能なマスクが予め定めら
れた形状の抵抗を提供するためにどのようにその
厚さが変化されるかを例示するものである。選択
されたレンズ物質はレーザ光によつてエロージヨ
ン可能である物質であり、かつ目的物体の物質と
実質的に同一の切除特性を有することが好まし
い。最も好ましいのは、レンズの最大厚さt1が表
面の再整形を完了するのに必要なエロージヨンの
最大深さｄにほぼ等しい量だけ最小厚さt2より厚
いことである。
例えば、本発明のエロージヨン可能なマスク
は、ポリメチルメタクリレート（PMMA）或は
ポリメチルスチレン（PS）のようなプラスチツ
ク材料から形成できる。これらポリマーは両方と
も生物学的に適合し、かつレーザ光、即ちパルス
ArFエキシマレーザ（193nm）、によつて効率よ
くエロージヨンされ得る。これらポリマーは互い
に溶解可能であり、またPMMA中のPSの濃度を
変えることにより、吸収係数が約103から約106cm
-1まで変化できる。適当な切除特性を呈する他の
有機ポリマーもまたエロージヨン可能なマスクの
製造において使用できる。角膜手術において使用
するためのポリマー材料としては、角膜の吸収特
性に類似するパルス当りミクロン或はサブミクロ
ンのエツチング深さの吸収特性を有することが好
ましい。マスクの構成に適した有機ポリマーにつ
いての詳細はコール等の「デペンデンス・フオト
エツチング・レート・オブ・ポリマー・アツト・
193nm・オン・オプチカル・アブソープシヨン・
コエフイシエンツ」アプライド・フイジツクス・
レターズ第48巻第76〜77頁（1986年）を参照され
たい。
PMMA或はPSさら本発明において使用される
レンズを製造するために種々の技術が使用でき
る。これら技術には射出成形、カーステイング
（鋳造）、機械加工及びスピンカーステイングがあ
る。レーザによる機械加工によつても製造するこ
とができる。代表的な１つの技術においては、
PMMA又はPSの溶液がトルエン中で調製され、
そして予め定められた形状（プロフイル）の厚さ
を有する滑らかな、均一なレンズを得るために適
当に成形されたカツプ内でスピンカーステイング
される。PMMA中のPSの濃度に依存して、適当
な吸収係数が得られる。次に、スピンガツプから
薄膜が取出され、真空焼成されて残留溶剤が除去
される。
或は、エロージヨン可能なマスクは、マスク全
体は均一な厚さを有するけれど、予め定められた
マスクの領域が選択的にレーザ光をより多くの量
吸収するように可変の組成を有する材料より製造
することぼできる。この可変の組成のマスクを得
るためにPMMA及びPSのような材料がエロージ
ヨン可能なマスクの濃度を変える際に使用でき
る。
第４Ａ及び４Ｂ図は本発明に従つて表面をエロ
ージヨンし、この表面を再成形する際の原理を例
示する。第４Ａ及び４Ｂ図は表面上に直接配置さ
れたコンタクト形式のマスク用レンズに関連して
この原理を例示するけれど、支持構造体が表面に
固定され、マスク手段がこの支持構造体上に配置
されたときにも同じ原理が適用されることは明ら
かなことである。レンズが凸面であり、同時に下
側の表面をエロージヨンするべきである場合に
は、レンズはいわゆる「コンタクト」形式のもの
であるか、或はレンズが透明なプラツトホーム又
はウインドウ上に支持されることが先行要件であ
る。
第４ａ図及び４Ｂ図において、参照番号１８は
再整形されるべき目の角膜のような目的物体を示
し、また第４Ａ図において、参照番号４０は目の
処理されるべき領域上に置かれたコンタクト形式
のマスク用レンズを示す。また、第４Ａ図に示す
ように、レンズ４０はパルスUVレーザ源から得
られる光ビーム１２により均一に照射される。
物体上に置かれたレンズはその下側表面４２が
所望の度合の再整形を行なう物体の上側表面の現
在の輪郭と合致する形状を有する。レーザの照射
中、レンズ４０は徐々に切除され、物体の増大す
る領域がエロージヨンを受けるようになる。第４
Ｂ図にレンズが完全に切除された瞬間が示されて
いるように、物体の表面は、４６で示すように、
レンズが置かれた領域全体にわたつて再整形を完
了するのに必要な程度にエロージヨンされてい
る。第４Ｂ図に示すように、レンズ４０の最大厚
さは物体の所望のエロージヨンの最大深さｄに等
しい量だけ最小厚さより厚い。
前記したように、本発明は目の角膜の処理に特
に適しており、例えばある形式の屈折誤差の治療
のような角膜の再整形を行なう簡素化された大掛
かりでない手段を提供する。第４Ａ及び４Ｂ図は
近視の処置に関連した本発明の方法を例示してい
る。勿論、適当な形状の同様なレンズが例えば遠
視及び乱視のような他の形式の屈折誤差を治療す
るために使用できる。
第５図は本発明に従つて人間の目の角膜を再整
形するための装置を示す。レーザ及び関連する制
御回路はハウジング５２内に含まれている。所望
の形状及び大きさのビームを提供するためのビー
ム形成用光学系もまた、レーザ電源制御回路とと
もにハウジング５２内に収容されている。可撓性
であつても剛体であつてもよい光学的導波管６６
は適当なミラー、プリズム及びレンズを含み、ハ
ウジング５２から患者６０へレーザビーム出力を
伝送するために設けられている。患者６０は顔を
上向きにして手術台５４上に寝ている。手術台５
４は患者の頭を垂直方向に移動しないように支持
する。所望ならば、側部支持体５６を設け、患者
の頭が横方向へも移動しないようにしてもよい。
本発明のエロージヨン可能なマスクは患者の目
の上にぴつたりと置かれるようになつている接眼
レンズ部材５８内に配置されている。この接眼レ
ンズ部材５８は患者の目の上に接眼レンズ部材を
クランプするように真空吸引するための吸引手段
を含む。接眼レンズ部材はゴム或はプラスチツク
材料のような弾性的に変形可能な可撓性の材料よ
りなるカツプを含んでいてもよく、眼球上に置か
れたときに真空吸引によつて眼球にクランプさせ
るようにしてもよい。また、接眼レンズ部材内に
は、レーザ光を目の表面に伝送するための適当な
光学的素子及び第２図又は第３図に示したエロー
ジヨン可能なマスクに構造が類似しているエロー
ジヨン可能なマスクが配置されている。このエロ
ージヨン可能なマスクは患者の目の測定結果に基
づいて上記したように製造され、エロージヨンし
たときに所望の屈折力の矯正を行なう形状（プロ
フイル）を有する。
手術中は、目の患者の上部に都合のよい任意の
手段によつて支持された外科顕微鏡６４を使用し
て観察できる。この外科顕微鏡６４は接眼レンズ
部材５８に接続してもよいが、最も一般的には接
眼レンズ部材から離されて天井からのアーム（図
示せず）によつて、或はカンチレバー（図示せ
ず）によつて支持される。
手術に続いて角膜の曲率の変化を測定するため
に本発明とともに測定装置６２が使用できる。そ
のような測定装置６２は、また、処置中マスクの
エロージヨンの度合を監視するためにも使用でき
る。この測定装置は商業的に入手できるケラトメ
ータ又は他の適当な装置の形式を取るものでよ
く、第５図に示すように、レーザの光学経路に直
接接続してもよく、或はオペレータが必要なとき
に所定の位置に測定装置６２又は外科顕微鏡６４
を移動できるように、外科顕微鏡６４に対して図
示する位置を占めるように移動可能に構成されて
もよい。
測定装置６２はさらに、第１図に示すように、
フイードバツク制御を行ない、レーザのエロージ
ヨンを受けている表面の光学的又は他の検査によ
る情報がレーザによつて供給されるパルスの実際
の持続時間及び振幅を制御するために使用され、
各パルスによつて所望の度合の表面のエロージヨ
ンがまさしく生じるように調整できる。
次の２つの利点を有する変形例が第６図及び第
７図に示されている。即ち、 (1) 堅くない、かつ自己支持可能な材料、或はレ
ーザパルスにさらされている間中十分に加熱さ
れて液体又はゲル状になる材料が使用できる、 (2) 後で破壊（消滅）される湾曲した素子を、こ
の湾曲形状が使用レーザ光の波長に透明である
ためこれを吸収しない、従つて破壊されないト
レイ（又はくぼみを有する部材）の基部によつ
て提供されるので、正確に製造する必要がない という利点である。
この第２の利点は均一な標準に表面を整形する
場合に適用される装置及び方法において大きな価
値がある。各プロセスが、角膜の手術の場合には
通常であるように、特定の整形を行なうことを必
要とする「ワン―オフ（一回限り）」の手順であ
るときにはあまり重要でない。
この目的のため、第６図はレーザ７０からの光
に透明である材料よりなる皿状の部材６８が例え
ば液体のような物質７２の透明な支持体となる装
置を示す。物質７２は支持リング７６の連続部で
ある周囲壁７４によつて囲まれている。この支持
リング７６はレーザ光によつて切除されるべきで
ある表面７８上に静止し、かつクランプされてい
る。真空ポンプ（図示せず）が管８０を通じてリ
ング７６に接続されており、このリング７６内を
排気して表面７８ににクランプするように作動さ
れる。
物質７２の材料の選択は表面７８のエロージヨ
ン特性によつて支配される。理想的には、この物
質７２は、表面７８の最終形状が皿状部材６８の
表面７８の形状と実質的に同じになるように、表
面７８を形成する材料と同じ割合でエロージヨン
されるべきである。図示するように、これは凹面
形状に形成されている。
凸面形状が表面７８に要求される場合には、凸
面形状に形成された基部部材８２が第６図の部材
６８の代りに使用される。そのような部材は第７
図に示されている。他のすべての点で第７図は第
６図と同じであり、従つて同じ参照番号が使用さ
れている。
物質７２は固体でも、液体でも、ゲルでもよ
い。熱可塑性又は熱硬化性物質の場合には、材料
は例えばトレイ７４，６８又は７４，８２中に導
入され、加熱されて流動体とされ、基部６８，８
２の形状に合致するようにすればよい。
周囲壁７４の縁部に透明な蓋をはめることによ
つて、ガス又は蒸気又は揮発性物質を物質７２と
して使用することができる。
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