JPH08503625A - レーザー加熱角膜形成に関する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、支質（１３４）に熱エネルギーを与えるように角膜を照射することによって、角膜の湾曲を変えるための装置と方法である。この装置は、電磁放射線を導くための複数の照射口と、照射口を、それぞれ、前処理した角膜に対して、角膜の所望の変化形状に対応して予め選択した幾何学パターンの位置に位置決めするためにいくつかのトラック（１４）を有する半球形のドーム（１２）などの位置決め手段（４２）と、コラーゲンの支質組織の所望の収縮を誘発して角膜の湾曲を変えるため、支質の処置部（１４０）に放射線を導くように量を制御した放射線を協働して放出するように構成された伝達手段（７６）とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザー加熱角膜形成に関する方法と装置 発明の背景 本発明は、人間の目の角膜の湾曲を、外科手術をせずに調整可能かつ再現可能 に変更することに関する。 遠視や近視や乱視のような目の屈折異常は、人間に広範囲に及んでいる。目の 屈折力をほとんど決定する角膜は、目の前部を形成する透明な無血管の組織を有 している。この組織は、強膜の縁部に存在している。角膜の透明度は、その均一 な組織構造と、無血管であることと、角膜組織の相対的な水和作用であるデター ジシーン（deturgescene）によるものである。平均的な成人の角膜は周辺部での 厚さが約0.65mmで、中心部での厚さが0.50mmである。角膜は、前部から後部へ向 かって、別個の５つの層を有している。つまり、上皮、ボーマン膜、支質、デス メ膜、そして内皮である。 本発明は、支質の中にあるコラーゲン繊維の熱水収縮に関する。角膜の支質は 角膜の厚さの約９０％を占めており、それは、幅が約１μmで、角膜の全直径を 走っている、より合わさって層板状になった薄膜の繊維から構成されている。層 板上の繊維は、角膜の表面に平行に走っており、そのサイズと周期性のために光 学的に透明である。コラーゲンは、角膜の支質を含む、人体の多くの器官の接続 組織に見られる蛋白質である。角膜の支質の接続組織は、水分含有率が高く、蛋 白質とムコ多糖類の含有率が少ない、横向きの個々のシート、つまりコラーゲン の層板の高い透明度を備えている。分子間の交差結合は、コラーゲン繊維に高い 引っ張り強さとかなりの弾力性という、特有の物理的特性を与える。角膜の接続 組織の細胞間基質は、複合巨大分子からなり、その生合成は、酵素の厳しい調整 下でしばしば生じるいくつかの特定の反応を含んでいる。コラーゲン繊維の交差 結合は、基質にエネルギーを与えることによって禁止できる。コラーゲンの接続 組織の正味生成量は、上述した酵素の合成と減成との間の正確なバランスに依存 している。 コラーゲン繊維の熱水収縮特性は、何年間にもわたって認識はされている。温 度が上昇すると、コラーゲンの超微細構造の安定交差結合が破壊され、それによ って、本来の直線寸法の約３分の１に繊維が短縮することに直結する。同時に、 個々の繊維の直径が大きくなる。しかし、接続組織の構造は、元のままの状態に 保たれる。収縮により角膜の全体形状が変化し、そのため、目の屈折力が変化す る。このことは、加熱角膜形成術において利用されている。この角膜の再湾曲方 法では、コラーゲンの収縮を予想できること、つまり角膜の形状の変化を予想で きることが必要である。このことは、ボーマン膜とデスメ膜のどちらにもダメー ジを与えずに行えなければならない。上述した角膜の形状を熱によって変えるこ との欠点の一つは、短くなったコラーゲンの繊維を、本来の長さをもった十分に 成長した新しいコラーゲンの繊維とすぐに置き換えなければならないことである 。この置き換えは、目の外的な傷害に最も顕著である。しかし、コラーゲン繊維 が外傷を伴って収縮すると、長期的もしくは永久的な角膜の再湾曲が生じる。 従来、加熱角膜形成に関する種々の技術が提案されている。コラーゲン繊維の 収縮は、ＲＦ（高周波）電流を流すか、電流を流した微細なワイヤーを支質に挿 入するか、レーザーエネルギーを使用して支質の適当な領域を加熱するか、また は加熱した器具の表面を目の表面に接触させて行われていた。これらの方法の多 くは、角膜の後部側のデスメ膜と内皮だけでなく、角膜の前部側の上皮とボーマ ン膜を損傷させる危険が大きい。したがって、支質に加える熱量を正確に制御す ることが非常に重要である。繊維を永久的に収縮させるためには十分に熱をかけ る必要がある。しかし、熱をかけ過ぎると、ボーマン膜とデスメ層に永久的なダ メージが生じる。 支質を選択的に加熱して、支質のコラーゲンを選択的に収縮させることによっ て、矯正を別の方法で行うことができる。遠視の矯正は、コラーゲンを目の光軸 を中心としてリング状のパターンで収縮させることによって行われる。遠視を強 く矯正することは、通常は、いくつかのリングを同心上に配置したパターンにす ることによって行われる。乱視は、遠視（spherical hyperopia）に用いられる 完全な処置リングの円弧状のセグメントを、その円弧が角膜のフラットな経線上 で中心に配置することによって処置できる。近視の矯正は、角膜の形状を平らに するために焦点を合わせたエネルギービームを中央部に当てたり、放射状に当て たりすることによって行われる。反射異常がいくつかある目には、いくつかのパ ターンが組み合わせて用いられる。したがって、レーザー加熱角膜形成の前に角 膜の湾曲形状に対応した適切な幾何学的パターンを選択し、熱をその選択した位 置に正確にかけなければならない。 現在では、レーザー加熱角膜形成は、角膜を照射するために角膜の表面にハン ドピースを当てることにより行われている。正しい位置を示すために、リングマ ーカーが染料とともに角膜にマークするのに用いられている。そして、眼科医は ハンドピースをマークした位置に位置決めして角膜を照射する。マークした位置 に、一連の焦点の合った光がシーケンシャルに照射される。導かれた放射線は、 450μmよりも浅い深さに焦点が合わされ、支質に吸収される。複数の合焦した同 心の露出部により角膜が変形する。染料を使用して露出位置をマークすることに よって矯正処置がいくぶん正確で再現可能になったとしても、レーザー加熱角膜 形成の結果は、処置を行う眼科医の技術に大きく依存する。さらに、レーザー加 熱角膜形成の所望の結果が、目の表面のあらかじめ定められた複数の位置に適切 なエネルギーをかけることと、眼科医の技術によって決まるため、現在行われて いるレーザー加熱角膜形成術は、高度な触感技術を必要とする。 要するに、支質の正確に定めた位置に、正確に時間を調整して、標準化した方 法で、非常に素早く、しかも角膜を損傷せずに熱エネルギーをかけることのでき る手術用具と方法が現在も望まれている。 発明の要旨 本発明は、一般に、レーザー加熱角膜形成を行う光ファイバー装置を特徴とし ている。この装置は、支質のコラーゲンの連結組織を凝縮させて収縮させるため に、支質における定めた位置を正確に照射することによって熱エネルギーを与え る。この装置は、角膜の後部側のデスメ膜と内皮だけでなく、角膜の前部側の上 皮とボーマン膜にもダメージを与えないために、支質に与えられるエネルギーの 位置と大きさを正確に調整する。この装置により、レーザー加熱角膜形成を再現 可能に行うことが可能となる。 一つの重要な構成によれば、本発明は、角膜を照射して支質に熱エネルギーを 与えることによって、角膜の湾曲を変えるための装置と方法であって、この装置 は、支質内での吸収に適した波長の電磁放射線を支質に導くように構成された複 数の照射口と、照射口を、それぞれ、前処理された角膜に対して、角膜の所望の 変形に対応するように予め選択した位置関係で配置するように構成された位置決 め手段と、放射源から各照射口へ、制御した量の放射線を発するように構成され た伝達手段とを備え、予め選択された位置関係で配置された照射口は、角膜の湾 曲を変化させるためにコラーゲンの支質組織の所望の収縮を誘発すべく、放射線 を支質の調整した部分に協働しながら導くように構成されている。 本発明におけるこの構成の好適な実施例は、以下の特徴のひとつ以上を備えて いる。 位置決め手段は、それぞれの中で所望の収縮が生じる処置部を特定配置にする ために、前処理された角膜の形状に対して予め選択された幾何学パターンで照射 口を位置決めするように構成されている。 各処置部は一つの照射口から発される放射線パターンによって形成される。 少なくとも２つの照射口から発される放射線パターンが交差した部分で所望の 収縮が生じ、単一の放射線パターンの有するエネルギーが、コラーゲンの支質組 織の収縮に必要なエネルギーよりも実質的に小さく、交差する放射線パターンが 、コラーゲンの支質組織の収縮を誘発するために十分なエネルギーを有する処置 部を形成する。 各処置部が少なくとも２つの照射口から発される放射線パターンの交差によっ て形成され、単一の放射線パターンの有するエネルギーが、コラーゲンの支質組 織の収縮に必要なエネルギーよりも実質的に小さく、交差する放射線パターンが 、コラーゲンの支質組織に収縮を誘発するために処置部に十分なエネルギーを与 える。 処置部内のエネルギーの輪郭は、処置部の交差を調整することによって調整可 能な方法で変えることができる。 位置決め手段は、さらに、幾何学パターン上で異なった位置を選択するために 照射口を移動させるように構成されている。 位置決め手段は、処置部を形成するために、照射口を一つの経路に沿って連続 して移動させながら、同時に支質に上記放射線を導くように構成され、経路は、 予め選択された幾何学パターンとの関連において選択されている。 本発明のこの構成の好適な実施例には、以下のひとつ以上を含ませることがで きる。 位置決め手段は、支質の処置部の配置に対して照射口を正確に位置決めするた めに、前処理された角膜の形状に対して所望の関係で角膜の表面に取り付けられ るように構成されている。 角膜の表面と位置決め手段との間に配置される予防手段を有している。 予防手段は、放射線を照射口から角膜へ実質的に損失せずに伝達するように構 成された光学界面調和手段を有している。 位置決め手段は、この位置決め手段を角膜表面上の選択位置に保持するととも に眼球の動きを防止するように構成された眼球固定手段を有している。 眼球固定手段は、比較的小さな突起により角膜の表面に取り付けられる突起付 きリングを有している。 本発明のこの構成の好適な実施例において、各照射口には、吸収可能な放射線 を目の支質内で合焦させるために放射線パターンを変化させるように構成された 合焦手段を含ませることができる。 合焦手段は、さらに、処置部を可変のエネルギーの輪郭によって調整可能に形 成するように構成されている。 合焦手段は、さらに放射線の焦点を所望の深さで合わせるように構成されてい る。 合焦手段は、レンズ系、収束する光導波路、または自己合焦式の光導波路を有 することができる。 本発明のこの構成の好適な実施例には、以下の特徴を１つ以上含ませることが できる。 伝達手段は、光導波路のセットを有し、この導波路が、それぞれ、複数の照射 口に連結されるとともに、放射線を放射源から複数の照射口へ伝達するように構 成されている。 各照射口は、前処理された角膜の形状に対して予め選択された幾何学的パター ンの上の選択された位置に配置されるとともに、処置部を形成する放射線パター ンを導くように構成されている。 伝達手段は、放射源から各照射口へ予め決定されたシーケンスで所望量のエネ ルギーを放出するように構成された放出手段を備えている。 互いに幾何学的に整列されかつ光導波路にそれぞれ連結された照射口の１セッ トが、前処理された角膜の形状に対して予め選択された幾何学的パターンの上の 選択された位置に同時に配置され、幾何学的に整列された照射口の１セットは、 交差部分に処置部を形成する放射線パターンを導くように構成され、導かれた放 射線パターンは、それぞれ、コラーゲンの支質組織の収縮に必要なエネルギーよ りも実質的に小さなエネルギーを有し、処置部は、コラーゲンの支質組織の収縮 を誘発するのに十分なエネルギーを有している。 伝達手段は、一度に照射口の１セットへ所望量のエネルギーを同時放出するよ うに構成された放出手段を備えている。 伝達手段は、放射線源から光導波路の全てに、所望量のエネルギーを同時放出 するように構成された放出手段を備えている。 本発明のこの構成の好適な実施例には、以下の特徴をひとつ以上含ませること ができる。 照射口は、放射線を実質的に損失することなく、放射線を角膜へ伝達するよう に構成された光学界面調和手段を備えている。光学界面調和手段は、流体媒体を 有している。 本発明のこの構成の好適な実施例には、前処理された角膜形状に対して所望の 位置関係で角膜表面に配置されるように構成された硬質の半球状部材と、硬質部 材に分離して配置され、照射口の少なくとも一つを上記硬質部材内に保持するよ うに構成されかつ照射口を選択された種々の位置へ移動させ得るように構成され た少なくとも２つのトラックと、照射口をトラック内で上記位置に保持するよう に構成された保持部材とを備え、保持部材が、照射口を上記幾何学パターン内に 位置させることができる位置決め手段を含ませることができる。 位置決め手段には、さらに、角膜の表面に取り付けられるように構成された小 さな突起を有するリング状部材を含ませることができ、リング状部材は、硬質半 球状部材に連結可能であり、かつ照射口を上記位置に保持するとともに眼球の動 きを禁止するように構成されている。 位置決め手段には、さらに、光を照射口から角膜へ伝達するように、角膜の表 面とリング状部材の間に配置された膜を含ませることができる。 他の重要な構成によれば、本発明は、角膜を照射して支質に熱エネルギーを与 えることによって、角膜の湾曲を変えるための装置であって、この装置は、支質 内での吸収に適した波長の電磁放射線を支質に導くように構成された複数の照射 口と、前処理された角膜形状に対して所望の位置関係で角膜表面に配置されるよ うに構成された硬質の半球状部材と、硬質部材に分離して配置され、照射口の少 なくとも一つを硬質部材内に保持するように構成され、かつ角膜の所望の変形形 状に対応するように選択された幾何学パターン上の選択された種々の位置へ照射 口を移動させ得るように構成された少なくとも２つのトラックと、照射口をトラ ック内で上記位置に保持するように構成され、かつ照射口を上記幾何学パターン 内に保持する保持部材と、角膜の表面に取り付けられるように構成された小さな 突起を有し、かつ、照射口を上記位置に保持するために硬質球状部材に連結可能 なリング状部材と、複数の照射口にそれぞれが連結されかつ放射線源から複数の 照射口へ放射線を伝達するように構成された光導波路の１セットと、放射線源か ら、照射口に連結された各光導波路のそれぞれへ、放射線を量を調整して放出す るように構成された放出手段とを備え、選択された位置に配置された照射口が、 角膜の湾曲を変化させて所望の形状に変形するために、コラーゲンの支質組織の 収縮を誘発すべく、支質の選択した処置部に吸収すべき放射線を導くように構成 されている。 本発明のこの構成の好適な実施例には、以下の特徴をひとつ以上含ませること ができる。 リング状部材は、硬質半球形状部材に実質的な真空によって連結されるように 構成されている。 リング状部材は、硬質半球形状部材に、２部材の相対回転動作が可能となるよ うに連結されている。 この装置は、さらに、照射口の位置と角膜の所望の変形に応じて、放射線源か ら各照射口への放射線の放出を支配するように構成されたコンピュータ制御手段 を有している。 処置部は、実質的に円錐形状である。 支質の処置部は、照射口から発される少なくとも２つの放射線パターンの交差 によって形成される。 放射線の波長は、約１．４μｍから３．２μｍの範囲内である。 この装置は、さらに、角膜の表面と照射口の間に配置された膜を有し、膜が、 照射口から角膜へ光を伝達するように構成されている。 この装置は、さらに、コラーゲンの組織の収縮を観察して評価するように構成 されるとともに、放射線を支質に導く検査手段を備えている。 この装置は、さらに、放射線が支質に導かれた後にコラーゲンの繊維の収縮を 観察して評価するように構成された検査手段を備えている。 検査手段は、生体顕微鏡と細隙灯を備えている。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の好適な実施例に係るレーザー加熱角膜形成（ＬＴＫ）装置の 分解斜視図である。 図１Ａは、本発明の第２の好適な実施例に係るＬＴＫ装置の分解斜視図である 。 図２は、図１又は図１Ａの装置の光ファイバーキャップアセンブリの一つのト ラックの概略斜視図であり、ファイバー端ハウジングを２つの端位置に示してい る。 図２Ａは、図１の光ファイバーキャップアセンブリの一つのトラックの詳細断 面図である。 図２Ｂは、図２Ａのファイバー端ハウジングの断面図である。 図３は、図１の装置を付けた角膜の断面図であり、本発明により、放射線を円 錐形状の処置部に焦点を合わせている。 図３Ａは、図１Ａの装置を付けた角膜の断面図であり、支質に放射線を射出し て複数の放射線パターンの交差により処置部が形成されている。 図４は、直線パターンに配置された個々のファイバーに光を向かわせるための 光学系の詳細図である。 図４Ａは、円パターンに配置された個々のファイバーにレーザー光を向けるた めの光学系の詳細図である。 図４Ｂは、８本の同じ強さのビームを同時に作り出すビームスプリッタの概略 配置図である。 図５は、遠視を処置するための幾何学的な露出パターンの平面図である。 図５Ａは、図５のパターンを用いて処置された角膜の断面図である。 図５Ｂは、乱視を処置するための幾何学的な露出パターンの平面図である。 図５Ｃは、近視を処置するための幾何学的な露出パターンの平面図である。 図６は、本発明の変形例に係るＬＴＫ装置の分解斜視図である。 図６Ａは、本発明の他の変形例に係るＬＴＫ装置の分解斜視図である。 好適な実施例の説明 図１に示すように、レーザー加熱角膜形成を行うための、光ファイバーによる マルチファイバー式放射装置は、レーザー光発生及び伝達装置６と、光ファイバ ー束８と、光ファイバーのキャップアセンブリ１０とを有している。光ファイバ ーのキャップアセンブリ１０は、突起付きリング４０と硬質ドーム１２を、トラ ック１４に配置された８本の個別のファイバー１８がスペーサーリング２４によ って正規位置に保持された状態で有している。スペーサーリング２４は、光ファ イバー１８の個々のファイバー端ハウジング２０を適切な位置にセットするもの である。角膜１１の上には予防膜３６が配置され、突起付きリング４０の小さな 突起４２（例えば、５０ミクロン突出し、それと対応する幅を有する突起）によ って正規位置に保持される。この突起は、レーザー加熱角膜形成の間に突起付き リング４０を正規位置に保持するために予防膜３６と角膜表面に突き通される。 ステンレス鋼、エンジニアリングプラスチック、または他の寸法的に安定した 好適な素材から作られた硬質ドーム１２は、突起付きリング４０に対して、これ ら２つの部材間に真空を発生させるか、スナップオン式のコネクタを使用するこ とによって保持される。２つのハーフリングから形成されたスペーサーリング２ ４は、位置決めネジ９０を用いて硬質ドーム１２に取り付けられ、ファイバーを 位置設定するために用いられる。スペーサーリング２４のエッジ２４Ａは、個々 のファイバーを所望の位置に配置できるように形成されている。本発明は、角膜 を所望の形状にするための種々の幾何学的パターンに対応する種々の形状のいく つかのスペーサーリング２４のセットの中から一つのスペーサーリングを選択す ることを想定している。レーザー光発生及び伝達装置６は、直線状配置（図１及 び図４）、または円形配置（図４Ｂ）された個々のファイバーそれぞれにレーザ ー光を伝達することを可能にしているが、他の配置も可能である。 図２は、各トラック１４に位置調整動作可能に装着された８つのファイバー端 ハウジング２０の一つを概略的に示している。トラック１４は、ドームの周りに 対称に配置され、目の光軸に収束するパターンで散在している。ファイバー端ハ ウジング２０は、垂直方向に突出した半径が約４．５ｍｍの円上に位置する外側 ストッパ１５Ａから、半径が約２．５ｍｍの突出した円上に位置した内側ストッ パ１５Ｂまで移動する。また、図２Ａに示すように、ハウジング２０は、予防の 目的を果たす赤外線透過膜３６の表面に接して位置している。硬質ドーム１２は 、内壁１２Ａと外壁１２Ｂを有し、それらの両方がファイバーカップ２５を径方 向へ制限している。スプリングワッシャ２６がファイバー支持リング２１を押圧 して、ファイバーカップ２５に球面に直角な方向（すなわち径線方向）への力を かけて赤外線透過膜３６と接触させる。径方向への制限に加えて、引っ張りばね ２２がファイバー端ハウジング２０を外側ストッパ１５Ａによって定められた最 も低い位置に向かって引っ張る。この動作は、予め選択されたリングのエッジ２ ４Ａの位置に応じてハウジング２０を正規位置に保持するスペーサーリング２４ によってバランスしている。ハウジング２０の横への動きはトラック１４によっ て規制されている。 初めに、膜３６と突起付きリング４０を角膜の表面に配置する。角膜に対する 突起付きリングの位置は、処置の間中変化しない。ドーム１２を突起付きリング ４０に真空吸着させる。突起付きリング４０と硬質ドーム１２の間に位置する真 空チャンバー３０を、２つのＯリング３１Ａと３１Ｂによりシールする。真空を 発生させるために、真空バルブ２９を有する真空ノズル２８を真空ポンプ（図２ Ａには図示せず）に取り付ける。このポンプは接続が正しく行われた後に取り外 される。 図２Ｂに示すように、ファイバーハウジング２０は、ファイバーカップ２５と 、支持リング２１と、スプリングコネクタ１９と、スプリングワッシャ２６を有 している。支持リング２１は、ファイバーハウジング全体をトラック１４内にと どめる。スプリングコネクタ１９は引っ張りバネ２２にファイバー１８を取り付 けるために用いられる。ファイバーカップ２５は合焦用レンズ２３に付けられた ファイバー１８を保持する。ファイバーの端は光をレンズ２３に最適に伝達する ために磨かれている。光の照射口を形成するレンズ２３は光を支質に合焦させ、 組織内に円錐形状の等温領域が形成される。また、焦点を合わせることは、レン ズ２３を使用する代わりに、屈折率の変化する（ＧＲＩＮ）ファイバーを使用し たり、ファイバーの直径を端部で小さくしても可能である。光を支質に正しく伝 達して反射をなくすために、予防膜３６の屈折率を、レンズ２３と角膜の間で屈 折率が推移するように選択することが重要である。屈折率は、ファイバーカップ ２５の中に流体媒体を封入することによって合わせることもできる。流体の屈折 率により、ファイバーと角膜の間で屈折率が推移する。光がレンズ２３から光透 過膜３６を通って支質へ向かうと、光は図３に示すように支質に吸収される。 図１に示すように、ファイバー束８の個々の光ファイバーは、それらの受光端 においてコネクタボディ６２に組み込まれている。コネクタボディ６２は、リニ アモータ８０の軸８５に連結された位置決めロッド６３に取り付けられている。 リニアモータ８０は、ファイバー１８の個々の磨かれたファイバー面６０をレー ザー光線に位置合わせして光線をファイバーに伝達するようにコネクタボディを 移動させる。各ファイバー１８の面は、レーザー光の伝達を最適にするために磨 かれている。レーザー光線はＹＡＧレーザー６９のリゾネータキャビティ７１の 中で発生し、アウトプットカプラー７５を通ってレーザーから射出する。光線は 、ビームスプリッタ７０を通ってファイバー１８の面６０に向かい、合焦レンズ ６４によって焦点が合わされる。各ファイバーへの照射光量はビームスプリッタ ７０とライトメータ７２とシャッター７８によって制御される。ビームスプリッ タ７０は、レーザー６９と制御装置７６に信号を送るライトメータ７２へ発され た光の一部を方向づける。放射線の全放射量は、リニアモータ８０の動きとレー ザー６９及びシャッター７８の作用を支配する制御装置７６によって制御される 。制御装置７６は選択された種々の処置に応じて個々のファイバーそれぞれに与 えられるエネルギー量を特定する種々のプログラムを持っている。 予防膜３６（図１，１Ａ及び２Ａ）は、石英または赤外線透過プラスチックか ら形成されている。端ハウジング２０の各照射口は膜３６に密接している。膜が 目に当てられるとき、上述したように、光の伝達性を高め、屈折率を合わせるた めに、膜３６と角膜表面の間に溶液が供給される。 図４及び４Ａは、レーザー光線を個々のファイバーにシーケンシャルに伝達す るための２つの配置を示している。ファイバーを直線状に配列する場合（図４） 、結像レンズ６４によって焦点の合った光を個々のファイバーへ送るために振動 ミラー１００が用いられる。光ファイバーを円形配列にする場合、光を個々のフ ァイバーに伝達するためにウォボレイティング（wobbolating）ミラー１１０が 用いられる。図１に示したような照射装置により、支質内の個々の凝固位置に正 確な量の熱エネルギーがシーケンシャルに加えられる。 また、すべてのファイバーを、図４Ｂのビームスプリッタ装置を用いて同時に 照射してもよい。この同時照射装置では、７つ１組のビームスプリッタ１２０を 用いて、レーザー光を等分割し、個々の光線１２４をファイバーの面６０に同時 に伝達するようになっている。各ビームスプリッタ１２０は、入射した光の５０ ％を反射し、残りの５０％を透過させる。この結果生じる８本の光線は同時に合 焦してファイバーに伝達される。 図３は、図１のＬＴＫ射出装置を角膜の表面に取り付けた状態での角膜の断面 図である。詳細に示しているように、角膜は、上皮１３０と、ボーマン膜１３２ と、比較的厚い支質１３４と、デスメ膜１３６と、角膜の後部に位置する内皮１ ３８とから構成されている。上皮の表面に位置する光透過膜３６は、ドーム１２ を用いてその後面にぴったりと連結されたカップ２５の照射口を有している。フ ァイバー１８によって射出されたレーザー光は、角膜に対して約４００から４５ ０μｍの深さで入り込んだ、浅い円錐形の処置部で焦点が合う。焦点の合った光 線は、円錐形状の等温領域１４０とほぼ一致する凝固パターンを構成する。した がって、赤外線エネルギーのほとんどは、角膜の目標組織である支質のコラーゲ ン繊維の中で分散するが、エネルギーのごくわずかは上皮とボーマン膜の中で分 散する。上述した深さにエネルギーを集中させることによって、支質内に位置す る円錐１４０の焦点よりも前方ではエネルギーがほとんど分散しないので、非常 に敏感なデスメ膜とその下の内皮層が損傷するのを防止できる。 レーザー加熱角膜形成を行うためのマルチファイバー射出装置の他の好適な実 施例を図１Ａに示している。この実施例では、トラック１４内に位置する各ファ イバー端ハウジング２０Ａは、３本のファイバー１８を有している。光ファイバ ーキャップアセンブリ１０Ａは、前述した図１の実施例と実質的に同じ方法で使 用される。エッジ２４Ａを有するスペーサーリング２４は、ファイバー端ハウジ ング２０Ａを、図２，２Ａ及び２Ｂに示したのと同様の方法で、トラック１４内 で正規位置に保持する。ファイバー端ハウジング２０Ａの３本のファイバー１８ は、それそれ、眼球の上に配置された予防膜３６に対して押圧される照射口を有 している。この照射口は、採用される照射パターンの交点を定めるように、予め 選択された間隔のあいた位置関係で配置されている。このことにより、支質の処 置部を形成する照射パターンの導入を調整することが可能になる。 図３Ａに示すように、ファイバー１８の照射口から射出される各放射線パター ン１３９は、支質の組織の熱凝結のために必要なエネルギーよりも実質的に小さ なエネルギーを有している。処置部１４０Ａは、３つの放射線パターンの交差に よって形成されている。一般に、所望の凝結領域は、照射口が互いに所望の間隔 と相対角度で配置された適当な数のファイバー１８を選択することにより、作り 出すことができる。収縮が生じる処理部１４０Ａの深さと体積とエネルギーの輪 郭は、採用された放射線パターンの相対的な間隔を調整することによって変える ことができる。例えば、照射口間の間隔と角度を大きくすると、処置部は角膜の 表面の近くで小さなサイズになる。処置部を大きく分離させる必要のある実施例 では、各ファイバー１８を別のファイバー端ハウジング２０に配置して、同じト ラックか隣のトラックに配置したいくつかのファイバー端ハウジングを、一つの 処置部を構成する一つの単位となるようにグループ化する。さらに、放射線パタ ーンの導入角度は、予防膜３６と角膜表面に対して照射口の向きを調整すること によって、ファイバー端ハウジング内で変えることができる。 本発明による処置は、必要とする処置部の幾何学形状とそれに対応する凝縮領 域を決定するために、処置の前に角膜の形状を正確に測定することを含んでいる 。そして、トラック１４内に位置するファイバー端ハウジング２０を正規位置に 保持し、照射口を正しく位置させるように、対応するスペーサーリング２４のセ ットが選択される。患者の角膜に局部麻酔がかけられ、開瞼鏡がまぶたを引っ込 めるのに使われる。患者は、選択された方向に沿って直接に見るが、予防膜３６ と突起付きリング４０が角膜の表面上に位置している。このため、患者の視線の 軸がアセンブリ１０の軸と重なる。位置は、手術用の顕微鏡と固定光を用いて確 かめることができる。予防膜と突起付きリングだけが角膜の表面に直接に接する 。これらの２つの部材は、使い捨てにしてもよいし、処置毎に消毒するようにし てもよい。 突起付きリングは、小さな突起４２によって正規の位置に保持される。次に、 スペーサーリング２４を硬質ドーム３６に取り付けることによって、すべてのフ ァイバー端ハウジング２０を所望の位置に配置する。硬質ドーム３６は、真空ポ ート２９に真空をかけることによって突起付きリング４０に固着される。ＬＴＫ 放射装置１０または図１Ａの実施例の１０Ａを正規の位置に正規の位置に配置す ると、レーザー光分配及び照射装置６を使って照射が行われる。この装置は、ホ ルミウム：2.1μmの波長の放射線を発生するＹＡＧ固体レーザー，を使用してい るが、他の赤外線光源を使用することもできる。各処置位置では、約15〜25mJ／ パルス のエネルギーを、400〜60OmJ受けると想定される。制御装置７６は、各ファイバ ーに適切な数のパルス分だけ自動的に方向づける。各点の処置には、通常、約２ 秒を要する。凝縮は、生体顕微鏡と細隙灯を使って観察することができる。この 目的のため、硬質ドーム１２の中心開口部が用いられる。 別の実施例では、凝縮点の観察は、エネルギーの照射のために使っている処置 用ファイバー１８の近くのトラック１４に配置することができる観察用ファイバ ーを追加して使用することによって行うことができる。この観察用ファイバーは 、分散した光を観察することにより凝縮工程をリアルタイムにモニターするため に用いられる。また、凝縮後に、凝縮した領域を処置用ファイバーを使って照ら しながら、観察用ファイバーで観察することもできる。観察用ファイバーから得 られるフィードバック信号は、処理を自動化するのに用いられる。 レーザー加熱角膜形成を行った後、角膜の表面をＢＳＳ溶液で洗浄し、局部麻 酔をかける。抗生物質の局部的な使用と数日間の眼帯が標準的な手当と想定され ている。 遠視の処置のための露光位置の平面図を図５に示している。角膜の周縁を円形 の環として示している。環１５４の上に位置する８つの凝縮領域１５２を形成す るのが一般的な処置である。遠視の度合いによって、異なった数の同心円の環１ ５２に照射を行う。強くない遠視を処置するのに、通常は図５に示した２つの照 射環が用いられる。ファイバー１８の照射口１８は、一方の処置環から他方へ、 適切な形に形成されたスペーサーリング２４を回したり、他のスペーサーリング と交換することによって位置が変えられる。レーザーにより誘引された凝縮の結 果としての角膜の湾曲の変化を図５Ａに示している。コラーゲン繊維の周縁部の 収縮により角膜の直径が小さくなり、角膜の傾斜の度合いが大きくなる。 他の屈折異常を処置するための幾何学的パターンを図５Ｂ及び５Ｃに示してい る。乱視を矯正するためには、凝縮点が直線状に並べられる（図５Ｂ）。近視の 矯正は、中心部に凝縮領域を形成して（図５Ｃ参照）、角膜の表面を平らにする ことにより行われる。レーザー加熱角膜形成処置の後に、収縮したファイバーが いくぶん弛緩するので、このことが、処置パターンを決めるときに考慮される。 この装置により、角膜形状を再現可能に変えるために重要な、凝縮点を正確にか つ調整しながら作ることが可能になる。 変形例 図６及び６Ａに示すように、変形例において、図１及び１ＡのＬＴＫ装置は、 それぞれがファイバー端ハウジング２０と２０Ａを保持する半円形のトラック１ ４Ａが形成された硬質ドーム１２Ａを有している。 予防膜３６と突起付きリング４０は、角膜表面１１上に配置されている。硬質 ドーム１２Ａは、真空や他の簡単に使用できる連結手段を用いて突起付きリング ４０に取り付けられている。ファイバー端ハウジング２０（または２０Ａ）は、 予め選択された幾何学パターン上の所望の位置に、保持部材２４Ｃを用いて配置 されている。保持部材２４Ｃは、ドーム１２Ａに対して異なった位置へ回すこと ができる。レーザー加熱角膜形成は、図１及び１Ａの実施例と同じ方法で行われ る。 図１及び１Ａの変形例において、マルチファイバー照射装置は、トラック１４ 上に配置された２本または３本のファイバーしか有していない。このことにより 装置の複雑さが小さくなる。ハウジング２０の照射口は、トラック１４における 所望の径方向位置に、スペーサーリング２４を用いて配置される。この装置は、 硬質ドーム１２を突起付きリング４０に対して回すことによって、ファイバーを 円形パターン１５４（図５）の上で移動させるように構成されている。正確に回 すために、硬質ドーム１２と突起付きリング４０は、いずれも、照射口を正確な 角度の位置に変位させるための位置合わせマークを有している。突起付きリング ４０は、角膜にしっかりと付けられた状態に保持される。トラック１４内でのフ ァイバー端ハウジングの直線移動と、突起付きリング４０に対する硬質ドーム１ ２の回転移動を組み合わせることにより、照射口を円や楕円などのあらゆる曲線 に沿って動かすことができる。 他の実施例は、添付の請求の範囲の中に入るものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．角膜を照射して支質に熱エネルギーを与えることによって、角膜の湾曲を 変えるための装置であって、 コラーゲンの支質組織を収縮させるために支質内に吸収され得る波長の電磁放 射線の放射源と、 支質内での吸収に適した波長の上記電磁放射線を支質に導くように構成された 複数の照射口と、 上記照射口を、それぞれ前処理された角膜に対して角膜の所望の変形に対応す るように予め選択した位置関係で配置するように構成された位置決め手段と、 放射源から上記各照射口へ、制御した量の上記放射線を発するように構成され た伝達手段と、を備え、 上記予め選択された位置関係で配置された上記照射口は、角膜の湾曲を変化さ せるためにコラーゲンの支質組織の所望の収縮を誘発すべく、上記放射線を支質 の調整した部分に協働しながら導くように構成された装置。 ２．上記位置決め手段は、それぞれの中で所望の収縮が生じる処置部を特定配 置にするために、前処理された角膜の形状に対して予め選択された幾何学パター ンで上記照射口を位置決めするように構成された請求項１の装置。 ３．上記処置部が、一つの照射口から発される放射線パターンによって形成さ れた請求項２の装置。 ４．少なくとも２つの照射口から発される放射線パターンが交差した部分で上 記所望の収縮が生じ、単一の放射線パターンの有するエネルギーが、コラーゲン の支質組織の収縮に必要なエネルギーよりも実質的に小さく、上記交差する放射 線パターンが、コラーゲンの支質組織に収縮を誘発するために十分なエネルギー を有する処置部を形成する請求項１の装置。 ５．上記各処置部が少なくとも２つの照射口から発される放射線パターンの交 差によって形成され、単一の放射線パターンの有するエネルギーが、コラーゲン の支質組織の収縮に必要なエネルギーよりも実質的に小さく、上記交差する放射 線パターンが、コラーゲンの支質組織に収縮を誘発するために上記処置部に十分 なエネルギーを供給する請求項２の装置。 ６．上記処置部内のエネルギーの輪郭が、上記処置部の交差を調整させること によって調整可能な方法で変えられる請求項４または５の装置。 ７．上記位置決め手段が、さらに、上記幾何学パターン上で異なった位置を選 択するために、上記照射口を移動させるように構成された請求項３または５の装 置。 ８．上記位置決め手段は、上記処置部を形成するために、上記照射口を一つの 経路に沿って連続して移動させながら、同時に支質に上記放射線を導くように構 成され、上記経路は、予め選択された幾何学パターンとの関連において選択され た請求項３または５の装置。 ９．上記位置決め手段は、支質の処置部の上記配置に対して上記照射口を正確 に位置決めするために、上記前処理された角膜の形状に対して所望の関係で角膜 の表面に取り付けられるように構成された請求項７の装置。 １０．さらに、角膜の表面と上記位置決め手段との間に配置される予防手段を 有する請求項９の装置。 １１．上記予防手段は、上記放射線を、上記照射口から上記角膜へ、実質的に 損失せずに伝達するように構成された光学界面調和手段を有する請求項１０の装 置。 １２．上記位置決め手段は、該位置決め手段を角膜表面上の選択位置に保持す るとともに眼球の動きを防止するように構成された眼球固定手段を有する請求項 ９記載の装置。 １３．上記眼球固定手段は、比較的小さな突起により角膜の表面に取り付けら れる突起付きリングを有する請求項１２の装置。 １４．各照射口が、上記吸収可能な放射線を目の支質内で合焦させるために、 上記放射線パターンを変化させるように構成された合焦手段を有する請求項３ま たは５の装置。 １５．上記合焦手段が、さらに、上記処置部を可変のエネルギーの輪郭によっ て調整可能に形成するように構成された請求項１４の装置。 １６．上記合焦手段が、さらに、上記放射線を所望の深さに合焦させるように 構成された請求項１４の装置。 １７．上記合焦手段がレンズ系を有する請求項１４の装置。 １８．上記合焦手段が収束する光導波路を有する請求項１４の装置。 １９．上記合焦手段が自己合焦式の光導波路を有する請求項１４の装置。 ２０．上記伝達手段が、光導波路のセットを有し、該導波路が、それぞれ、上 記複数の照射口に連結されるとともに、上記放射線を放射源から上記複数の照射 口へ伝達するように構成された請求項２の装置。 ２１．上記各照射口は、前処理された角膜の形状に対して予め選択された幾何 学的パターンの上の選択された位置に配置されるとともに、上記処置部を形成す る放射線パターンを導くように構成された請求項２０の装置。 ２２．互いに幾何学的に整列されかつ上記光導波路にそれぞれ連結された上記 照射口の１セットが、前処理された角膜の形状に対して予め選択された幾何学的 パターンの上の選択された位置に同時に配置され、上記幾何学的に整列された照 射口の１セットは、交差部分に処置部を形成する放射線パターンを導くように構 成され、上記導かれた放射線パターンは、それぞれ、コラーゲンの支質組織の収 縮に必要なエネルギーよりも実質的に小さなエネルギーを有し、上記処置部は、 コラーゲンの支質組織の収縮を誘発するのに十分なエネルギーを有する請求項２ ０の装置。 ２３．上記伝達手段が、上記放射源から上記各照射口へ予め決定されたシーケ ンスで所望量のエネルギーを放出するように構成された放出手段を備えた請求項 ２１の装置。 ２４．上記伝達手段が、一度に上記照射口の１セットへ所望量のエネルギーを 同時放出するように構成された放出手段を備えた請求項２２の装置。 ２５．上記伝達手段が、上記放射線源から上記光導波路の全てに、所望量のエ ネルギーを同時放出するように構成された放出手段を備えた請求項２１または２ ２の装置。 ２６．上記照射口が、上記放射線を実質的に損失することなく該放射線を上記 角膜へ伝達するように構成された光学界面調和手段を備えた請求項２の装置。 ２７．上記光学界面調和手段が流体媒体を有する請求項２６の装置。 ２８．上記位置決め手段が、 上記前処理された角膜形状に対して所望の位置関係で上記角膜表面に配置され るように構成された硬質の半球状部材と、 上記硬質部材に分離して配置され、上記照射口の少なくとも一つを上記硬質部 材内に保持するように構成されかつ該照射口を選択された種々の位置へ移動させ 得るように構成された少なくとも２つのトラックと、 上記照射口を上記トラック内で上記位置に保持するように構成された保持部材 とを備え、 上記保持部材が、上記照射口を上記幾何学パターン内に位置させることができ る請求項１の装置。 ２９．上記位置決め手段が、さらに、上記角膜の表面に取り付けられるように 構成された小さな突起を有するリング状部材を有し、該リング状部材が、上記硬 質半球状部材に連結可能であり、かつ上記照射口を上記位置に保持するとともに 眼球の動きを禁止するように構成された請求項２８の装置。 ３０．上記位置決め手段が、さらに、光を上記照射口から角膜へ伝達するよう に、角膜の表面と上記リング状部材の間に配置された膜を有する請求項２９の装 置。 ３１．角膜を照射して支質に熱エネルギーを与えることによって、角膜の湾曲 を変えるための装置であって、 支質内での吸収に適した波長の電磁放射線を支質に導くように構成された複数 の照射口と、 上記前処理された角膜形状に対して所望の位置関係で上記角膜表面に配置され るように構成された硬質の半球状部材と、 上記硬質部材に分離して配置され、上記照射口の少なくとも一つを上記硬質部 材内に保持するように構成され、かつ角膜の所望の変形形状に対応するように選 択された幾何学パターン上の選択された種々の位置へ該照射口を移動させ得るよ うに構成された少なくとも２つのトラックと、 上記照射口を上記トラック内で上記位置に保持するように構成され、かつ該照 射口を上記幾何学パターン内に保持する保持部材と、 上記角膜の表面に取り付けられるように構成された小さな突起を有し、かつ、 上記照射口を上記位置に保持するために上記硬質球状部材に連結可能なリング状 部材と、 上記複数の照射口にそれぞれが連結され、かつ、放射線源から上記複数の照射 口へ上記放射線を伝達するように構成された光導波路の１セットと、 放射線源から、上記照射口に連結された上記各光導波路のそれぞれへ、上記放 射線を量を調整して放出するように構成された放出手段と、を備え、 上記選択された位置に配置された上記照射口は、角膜の湾曲を変化させて所望 の形状に変形するために、コラーゲンの支質組織の収縮を誘発すべく、支質の選 択した処置部に吸収すべき放射線を導くように構成された装置。 ３２．上記リング状部材が、上記硬質半球形状部材に実質的な真空によって連 結されるように構成された請求項３１の装置。 ３３．上記リング状部材が、上記硬質半球形状部材に、該２部材の相対回転動 作が可能となるように連結された請求項３２の装置。 ３４．さらに、上記照射口の位置と上記角膜の所望の変形に応じて、上記放射 線源から各照射口への上記放射線の放出を支配するように構成されたコンピュー タ制御手段を有する請求項１，２０，２１または３１の装置。 ３５．上記処置部が実質的に円錐形状である請求項２または３１の装置。 ３６．上記支質の処置部が、上記照射口から発される少なくとも２つの放射線 パターンの交差によって形成される請求項２または３１の装置。 ３７．上記波長が、約1.4μmから3.2μmの範囲内である請求項１または３１の 装置。 ３８．さらに、上記角膜の表面と上記照射口の間に配置された膜を有し、該膜 が、上記照射口から角膜へ光を伝達するように構成された請求項３１の装置。 ３９．さらに、コラーゲンの組織の収縮を観察して評価するように構成されか つ上記放射線を支質に導く検査手段を備えた請求項１または３１の装置。 ４０．さらに、上記放射線を支質に導いた後にコラーゲンの繊維の収縮を観察 して評価するように構成された検査手段を備えた請求項１または３１の装置。 ４１．上記検査手段が、生体顕微鏡と細隙灯を備えた請求項３９の装置。 ４２．角膜を照射して支質に熱エネルギーを与えることによって、角膜の湾曲 を変える方法であって、 （ａ）支質に電磁放射線を導くように構成された複数の照射口を、電磁放射線 源に特定して連結するステップと、 （ｂ）上記照射口を、前処理された角膜に該角膜の所望の変形に応じて予め選 択された位置関係で位置決めするステップと、 （ｃ）コラーゲンの支質組織を収縮させるために支質に収縮され得る波長の電 磁放射線を発生させるステップと、 （ｄ）上記放射線源から上記複数の照射口の少なくとも一つへ上記放射線を量 を調整して伝達するステップと、 （ｅ）コラーゲンの支質繊維の所望の収縮を誘発し、かつ角膜の湾曲を変化さ せるように、制御した量の支質内で吸収するための放射線を上記照射口において 協働して角膜へ導くステップと、を備えた方法。 ４３．上記照射口が、処置部の特定の配置を生じるように、前処理された角膜 の形状に対して予め選択された幾何学パターンを形成するように予め選択された 位置関係で配置された請求項４２の方法。 ４４．上記放射線を導くステップが、一つの照射口から発される放射線パター ンによって上記処置部を形成するように行われる請求項４３の方法。 ４５．上記放射線を導くステップが、少なくとも２つの照射口から発される放 射線パターンの交差によって上記処置部が形成されるように行われ、一つの放射 線パターンの有するエネルギーがコラーゲンの支質組織の収縮に必要なエネルギ ーよりも実質的に小さく、上記交差する放射線パターンが、コラーゲンの支質組 織の収縮を誘発するように上記処置部に十分なエネルギーを供給する請求項４３ の方法。 ４６．上記処置部のエネルギーの輪郭が、上記処置部の交差を調整することに よって調整可能に変えられる請求項４５の方法。 ４７．さらに、 （ａ）上記幾何学パターン上の種々の位置に上記照射口を移動させるステップ と、 （ｂ）制御した量の上記放射線を上記放射線源から上記複数の照射口のそれぞ れに伝達するステップと、 （ｃ）コラーゲンの支質繊維の収縮を誘発し、かつ、角膜の湾曲を変化させて 所望の形状に変化させるように、支質の処置部での吸収のための放射線を上記照 射口において角膜に導くステップと、を備えた請求項４３，４４または４５の方 法。 ４８．上記照射口を移動させるステップが、上記処置部を形成するために、上 記照射口を一つの経路に沿って連続して移動させながら、同時に支質に上記放射 線を導くことによって行われ、上記経路は、予め選択された幾何学パターンとの 関連において選択された請求項４７の方法。 ４９．上記制御した量の放射線を伝達するステップが、上記複数の照射口に対 してシーケンシャルに行われる請求項４３または４４の方法。 ５０．上記制御した量の放射線を伝達するステップが、上記処置部を形成する ように交差する放射線パターンを導く照射口の１セットに対して同時に行われる 請求項４５の方法。 ５１．上記制御した量の放射線を伝達するステップが、上記複数の照射口全て に対して同時に行われる請求項４３，４４または４５の方法。 ５２．上記角膜に上記放射線を導くステップが、角膜内で450μmよりも浅い深 さの処置部を形成するように上記放射線の焦点を合わせるステップを含む請求項 ４３，４４及び４５の方法。 ５３．さらに、支質の上記選択された処置部を検査するステップを含む請求項 ４３，４４及び４５の方法。 ５４．支質の上記選択された処置部を検査するステップが、支質のコラーゲン 組織を収縮させた後に行われる請求項５３の方法。 ５５．支質の上記選択された処置部を検査するステップが、支質の上記処置部 での吸収のために放射線を導く間に行われる請求項５３の方法。