(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ放射によって眼を治療する装置であって、
ａ）レーザ放射（１４、１４'）を発生するレーザ放射源（１２）と、
ｂ）前記眼の表面または中の眼科治療処置のために、前記眼（１０）に前記レーザ放射（１４、１４'）を導く手段（２０、２４、４０、４２、４４）と、
ｂ１）前記レーザ放射を導く前記手段を前記眼と位置合わせするために前記眼（１０）に係合させることができるアプリケータ（１６）と、
ｃ）前記眼の中心（Ｚ）に合わせられた治療プログラム（５２）に従って、前記レーザ放射（１４、１４'）を前記眼（１０）に対して空間および時間的に制御する制御部（５０）と、
ｄ）前記アプリケータ（１６）と、前記眼（１０）の少なくとも１つの特徴的形体（６２）とを記録するカメラ（４６）と、
ｅ）前記眼（１０）についての情報を前記カメラの前記記録から導出し、その情報を前記制御部（５０）に入力する画像処理ユニット（５０ａ）と
を備え、その結果、
ｆ）前記制御部（５０）が、前記治療プログラムに従い、ステップｅ）で導出した情報に依拠する方式で、前記レーザ放射（１４、１４'）を制御する
装置であって、
ｇ）前記画像処理ユニット（５０ａ）が、前記眼の中心（Ｚ）に関する情報と、前記アプリケータ（１６）と前記眼の前記特徴的形体（６２）との位置関係とを前記記録された画像から導出し、この関係に対応する信号を前記制御部（５０）に発信し、
ｈ）前記制御部（５０）が、前記治療プログラムに従い、前記眼の中心（Ｚ）に関してステップ（ｇ）で導出された情報に従って、前記信号に依拠する方式で前記眼（１０）に対して、前記レーザ放射（１４、１４'）を制御する
装置。
【請求項２】
前記眼の前記特徴的形体が、前記眼の瞳孔（６２）に関する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記眼の前記特徴的形体が、前記眼の虹彩に関する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記眼の前記特徴的形体が、前記眼の網膜に関する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記眼の前記特徴的形体が、前記眼の中心窩および／または乳頭に関する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アプリケータ（１６）が吸引リングであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記眼科治療処置が前記眼の角膜にフラップを切ることに関することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記レーザ放射源（１２）がフェムト秒パルスを発生することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記レーザ放射（１４、１４'）の前記制御過程で、前記制御部（５０）が、前記眼の中心点（Ｚ）からの前記アプリケータ（１６）の中心点の偏位を補正することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記フラップの外縁（６４）が、前記眼の瞳孔の中心に対して、前記ヒンジ（６８）の縁に垂直方向に偏位し、前記フラップが、前記ヒンジを介して前記眼の角膜に接続され、それによって、前記フラップを開くことができる、請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ放射による眼の治療用の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折率矯正眼手術では、視力欠陥を修正または緩和する目的で、患者の眼に対して治療処置を施すことによって、眼の屈折率特性および結像特性が変更される。特に、知られているのは、レーシック・プロセスであり、眼の角膜が再成形される。従来のレーシック・プロセスでは、第１のステップにおいて、一方の端部で眼の角膜に確実に接続されて残るいわゆるフラップをそれによって生成するために、平たい角膜切開が、機械的マイクロケラトームによって行われ、その結果、フラップは、その下にある角膜組織（ストロマ）を露出するために上方へ折り返すことができる。次いで、露出されたストロマ内に、いわゆる切除、すなわち、通常エキシマ・レーザ放射による組織の除去が行われ、次いで、その上にフラップが折り戻され、癒合する。このプロセスでは、上皮は殆ど無傷に残り、癒合プロセスは比較的早く痛みなく行われる。従来の機械的マイクロケラトームでは、鋭利な刃が振動する。
【０００３】
フラップを切るために、機械的マイクロケラトームが、最近、レーザ放射によって次第に置き換えられてきている。レーザ放射が、角膜の表面下に集束され、所定経路上を誘導され、パワー密度が極めて高いので、光学破壊作用による連続的な切開が生じる。高パワー密度を達成するために、フェムト秒領域内の極めて短いレーザ・パルスが用いられ、それが理由で、このプロセスは、ｆｓレーシックとも呼ばれる。本発明は、特にこのｆｓレーシックに関するが、それに加えて、いわゆる治療プログラムに従って放射が眼に関して空間および時間的にやはり誘導される、レーザ放射によって眼を治療する他のあらゆるプロセスにも関する。レーザ放射の空間および時間的なこの制御は、明確に定義され再現性のある眼の基準点に対して行う必要があることが理解されるであろう。そのような基準点として、一般に、いわゆる眼の中心、すなわち、眼の上へのレーザ放射の位置の誘導のための基準として機能する、中心に位置する点が選択される。本明細書で説明されるプロセスでは、一般に、レーザ放射は小さな複数の点に集束されるので、したがって、各点の位置は、基準点としての前述の中心に対して位置決めされる。本発明は、特にｆｓレーシックに関するが、眼に対して精密に定義された方式でレーザ放射を位置決めする必要がある他の眼科治療にも関し、たとえば、角膜形成（たとえば、前方または後方層状角膜形成術、角膜移植の場合の全層角膜移植術）、屈折率矯正のためのｆｓレンティクル摘出、円錐角膜および角膜の突出を安定化させるための角膜内環状セグメントの切り取り、白内障切開、水晶体レンズの老眼切開、ストロマ内インレー、乱視の場合の角膜切開、角膜摘除などの場合である。
【０００４】
現況技術では、手術治療位置の心出しは、通常、一方の側が吸引によって眼に接続され、他方の側に、レーザ放射を角膜上または内に集束させる集束光学機構をその上に結合することができるソケットを備える吸引リングなど、いわゆるアプリケータを調節することによって行われる。この過程で、執刀医は、アプリケータ（吸引リング）の眼への位置決めを「目測」によって行い、その場合、光学拡大装置が適切に使用される。執刀医は、アプリケータを眼のある輪郭に対して可能な限り中心に置くように努力する。目測によるこの心出しの目印は、たとえば瞳孔または虹彩であり得る。しかし、現況技術では、アプリケータ、したがって手術治療位置の眼に対する最適な位置決めおよび心出しは、執刀医の個人的な能力に大きく依存している。言い換えれば、最適とは言えない状態が、アプリケータのこの従来の位置決めの過程では生じる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、レーザ放射の制御のために正確、かつ高信頼度の再現性を有する基準点が得られる方式で、治療プログラムに従って放射を眼に対して空間および時間的に制御する、レーザ放射によって眼を治療する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成する本発明による装置は、下記を備える。
【０００７】
すなわち、レーザ放射を発生するレーザ放射源と、眼の表面または中の眼科治療処置のために、眼にレーザ放射を導く手段と、レーザ放射を導く手段を眼と位置合わせするために眼に係合させることができるアプリケータと、眼の中心に合わせられた治療プログラムに従って、レーザ放射を眼に対して空間および時間的に制御する制御部と、アプリケータと、眼の少なくとも１つの特徴的形体とを記録するカメラと、眼についての情報をカメラの記録から導出し、その情報を制御部に入力する画像処理ユニットとを備え、その結果、制御部が、治療プログラムに従い、導出した情報に依拠する方式で、レーザ放射を制御する装置であって、画像処理ユニットが、眼の中心に関する情報と、アプリケータと眼の特徴的形体との位置関係とを記録された画像から導出し、この関係に対応する信号を制御部に発信し、制御部が、治療プログラムに従い、眼の中心に関して導出された情報に従って、信号に依拠する方式で眼に対して、レーザ放射を制御する装置。
【０００８】
したがって、本発明は、目標組織（角膜）に対して正確に中心を合わせて手術治療を行うことを可能にする。この目的のために、眼の特徴的形体、すなわち眼の特定の解剖学的構造に基づいて、画像処理によって治療位置を自動的に認識するカメラ・システムが採用され、すなわち、それぞれの執刀医に起因する固有の作用の影響が排除される。基準点、特に治療の中心を確定するための画像処理に適する特徴的形体は、画像処理によって中心を自動的に導出（確定）することができる、たとえば、その中央を中心として定義することができる瞳孔、虹彩構造、またはさらに角膜縁構造など、眼の幾何学的構造である。その代わりに、またはそれに加えて、眼の後方部分では、網膜の構造を記録することもでき、網膜領域の血管の配置から、かつ／または瞳孔に対する中心窩の配向からレーザ治療の基準点に関する確定を行うこともできる。
【０００９】
本発明の特別な一構成が、上記のアプリケータに関係し、すなわち、たとえば吸引リングである。そのような吸引リング技法が、たとえば、米国特許第５，５４９，６３２号、国際公開第０３／００２００８Ａ１号パンフレット、および国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２００８／００６９６２に記載されている。本発明がアプリケータと共に用いられる場合、カメラが、アプリケータと、眼の少なくとも１つの幾何学上／構造上の特徴的形体とを記録するように設定され、その結果、アプリケータおよび眼の構造の両方に関するこの記録から、画像処理ユニットが、眼に対するアプリケータの配置の位置関係を導出し、それに対応する信号をレーザ制御部に発信し、それによって、次いで制御部が、この信号に依拠する方式で、眼に対してレーザ放射を制御する。これは、起こり得るアプリケータの最適とは言えない眼に対する配置が、レーザ放射の制御過程で計算によって補正されることを意味し、すなわち、たとえば、ある治療プログラムに従ってレーザ放射を制御する制御プログラムが、まず、アプリケータの中心に向けて合わされるが、画像処理によって、アプリケータが眼に対して適切に中心に配置されていないことが判明し、その後、治療プログラムが、もはやアプリケータの中心に向けて合わされることはなく、画像処理によって実際に確定された眼の中心に向けて合わされることを意味する。
【００１０】
別法として、本発明によれば、アプリケータの中央がレーザ治療の所望の基準点と（すなわち、たとえば瞳孔の中心と）理想的に同心ではないとき、基準点をアプリケータの中心軸上に位置させるようにするにはアプリケータをいかに眼上に最適に配置し直せばよいかについて執刀医を支援するように、画像処理プログラムを有するカメラを用いることもできる。その場合、執刀医はまずアプリケータを取外し、次いで、そのデータに従ってアプリケータを再取付けすることができる。全機械化システムでは、このアプリケータの取外し取付けも、完全に機械化された方式で行うことができる。
【００１１】
本発明は、フラップが上方に折り返された後、所望の切除を行うために可能な限り大きく、最適に配置されたストロマ領域が得られるように、フラップ切開の形状および配置が眼の基準点に正確に整合する方式でフラップを切るための上記に説明されたｆｓレーシックの場合に使用するのに特に適している。
【００１２】
本発明の例示的実施形態が、図面を基に、より詳細に以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】レーザ放射によって眼を治療する装置の例示的実施形態の概略図である。
【図２】ｆｓレーシックに関する眼およびフラップ切開の配置の概略上視図である。
【図３】フラップ切開が最適に配置された、図２に対応する概略図である。
【図４】フラップ切開が最適化された別の状態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１では、レーザ放射によって治療する眼が、参照符号１０によって概略的に表されている。この例示的実施形態では、レーザ１２は、フェムト秒パルスを発生するように働く。レーザ放射１４は、より詳細に下記に説明される手段を介して眼１０へ導かれる。
【００１５】
それ自体既知の吸引リング１６によって、眼が固定され、吸引リング１６の中心軸１８上で、圧平レンズ２０が、吸引リングのソケットに導き入れられ、すなわち、図１に示される位置から下方へ下ろされる。その過程で、インターフェース・ユニット２２が、集束光学機構２４を吸引リング１６上に結合する。集束光学機構２４は、マウント２６内を誘導される。誘導は、位置センサ２８を用いて行われ、集束光学機構２４は、集束光学機構２４を伴うインターフェース・ユニットの眼１０への結合を、眼に実質的に負荷を掛けずに行うことができるように、カウンタウェイト３０およびロープ／プーリ機構またはスイベル・ジョイントを介して自由浮動式に懸吊されている。
【００１６】
吸引リング１６は、それ自体既知のパイプ接続部３４、３６および真空ポンプ３８を用いて固定されている。
【００１７】
レーザ１２によって生成されたレーザ放射１４は、それ自体既知のミラー４０、４２、４４を経由して集束光学機構２４に導き入れられる。コンピュータ制御部５０が、システムの全ての制御可能な構成要素を制御し、制御用接続が破線によって図１に示されている。メモリ５４に、制御プログラム、すなわち眼１０に対して空間および時間的にレーザ放射１４’を制御する治療プログラムが格納されている。
【００１８】
カメラ４６が、眼１０から来る放射に関して透過するミラー４４の上方に配置され、その結果、眼１０の幾何学的構造を、カメラ４６、たとえばＣＣＤ／ＣＭＯＳカメラによってデジタル式に記録することができる。コンピュータ制御部５０には、たとえば瞳孔などの眼の特定の幾何学的構造から、制御部５０が治療プログラム５２をそれに従って実行する基準点、詳細には中心を導出するために、カメラ４６によって供給される画像を処理する画像処理ユニット５０ａが配置されている。図１による構成は、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００８／００６９６２により詳細に説明されており、同願は、参照により全体が本明細書に援用される。
【００１９】
図２、３、および４は、カメラ４６および画像処理ユニット５０ａによる画像処理の詳細を、眼１０の上視図で概略的に示す。
【００２０】
図２、３、および４は、視力に有効な角膜の表面の外縁６０を概略的に示す。瞳孔が参照符号６２によって示されている。６４は、起こり得るフラップ切開、すなわち諸図のハッチングされた領域の外縁を示す。
【００２１】
参照符号６６は、切除領域、すなわちフラップが折り戻された（外縁６４に従って）後、ストロマ内の角膜組織が切除される角膜の領域を破線によって示す。導入部において説明したように、フラップは、通常ヒンジと呼ばれる、角膜に接続する切断されていない領域を有し、これは、諸図に参照符号６８によって示されている。
【００２２】
図２によれば、瞳孔６２は中心Ｚを有する。フラップのヒンジ領域６８は、レーザ切除には使用することができず、その結果、瞳孔６２に対するフラップ外縁６４の偏心配置によって、切除には最適とは言えない領域が生じる。ヒンジ６８のために、図２による距離ａは、ヒンジ６８とは角膜の反対側に位置する距離ｄより大きい。ヒンジ６８とヒンジ側の瞳孔６２との間隔ｂはまた、図２に示されるように、反対側の対応する間隔ｃより小さい。
【００２３】
示されている例示的実施形態では、カメラ４６が、瞳孔６２を記録し、この特徴的形体から、たとえば全体的に円形ではない瞳孔形状の場合のいわゆる重心推定に類似の方式など、それ自体既知のアルゴリズムに従って瞳孔の中心Ｚの位置を導出する。制御コンピュータ５０の画像処理ユニット５０ａが、次いで、最大の切除領域６６が得られるように画像の記録を処理し、その場合、図３によれば、そこで定義されている間隔ａが間隔ｄに等しくなり、同様に、間隔ｂが間隔ｃに等しくなり、それらの間隔は、図示のように、常にヒンジ６８の縁に垂直に測定される。その結果、フラップ外縁６４は、瞳孔の中心Ｚに対して正確に同心ではなくなる。したがって、最大の切除領域を得るために、フラップ切開の外縁６４は、瞳孔中心Ｚに対して偏位させられ、カメラ４６および画像処理ユニット５０ａの助けによって、フラップ切開を生成するレーザ放射１４を制御する治療プログラムが、図３に示される間隔ａ、ｂ、ｃ、ｄが前述の等値関係を少なくともほぼ満足するように、基準点Ｚに対して自動的に幾何学的に偏位させられる。
【００２４】
図４は、患者の眼が、視力に有効な表面６０の中心点に対して大きく偏位した瞳孔６２を有する場合のいくぶん極端な状況を概略的に示す。やはりこの例示的実施形態でも、フラップ外縁６４は、瞳孔の中心Ｚに対して同心に選択されずに、フラップ外縁６４の中心が、ヒンジ６８の縁に垂直な方向に瞳孔の中心Ｚに対して偏位し、それによって、フラップの直径は視力に有効な表面６０内にしか生成することができないことにより、フラップの最大可能な直径に関し制限が生じる。
【００２５】
例示的諸実施形態は、目的、すなわち切除領域６６の自動化された位置決めを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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