(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光パルスレーザー放射を提供するレーザー装置（１０）を含む人間の眼球の手術装置であって、
前記レーザー装置は、治療される眼球（１６）の角膜（４２）に、取り除かれる角膜組織領域（４６）を定める第１の切開（４８）を含む切開形状を前記レーザー放射により生成できるように、制御プログラム（４０）により制御されるものであり、
前記第１の切開の生成は、前記レーザー放射の伝播方向への前記レーザー放射の焦点の移動制御を必要とし、
前記制御プログラム（４０）は、前記切開形状の生成のために、前記レーザー放射の前記伝播方向への移動制御をせずに前記レーザー放射の焦点の移動が可能である重畳した複数の平面（５０1…５０6）で、前記レーザー放射の焦点が連続して移動するように設計されたものであり、
前記制御プログラムは、各平面で、少なくとも反転部（５８）の領域が前記角膜組織領域（４６）の外側へ延びている、前記レーザー放射の焦点の曲折した走査経路（５４）を提供し、
前記制御プログラムは、各平面で、少なくとも前記第１の切開（４８）を生成する役割を果たす放射パルスを、前記眼球に通すように設計され、
前記制御プログラムは、前記角膜組織領域の外側に位置している前記曲折した走査経路（５４）の領域に割り当てられる前記放射パルスをなくすように、かつ、前記複数の平面のうち少なくとも一部で、前記角膜組織領域内に位置している前記曲折した走査経路（５４）の領域に割り当てられる少なくとも一部の前記放射パルスをなくすように更に設計されたものであり、前記曲折した走査経路のパターンは全ての平面で同一である、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記制御プログラム（４０）は、前記複数の平面のうち少なくとも一部で前記第１の切開（４８）を生成する役割を果たす前記放射パルスのみを、前記眼球に通すように設計されたものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記切開形状は、前記第１の切開（４８ｃ）により境界を定められた前記角膜組織領域（４６ｃ）を互いに分かれた部分領域に分割する少なくとも一つの更なる切開（６２ｃ、６６ｃ）を含み、前記制御プログラムは、少なくとも、前記少なくとも一つの更なる切開を生成する役割を果たす放射パルスを、前記平面で、前記眼球に通すように設計されたものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つの更なる切開は、前記平面のうちの一つに沿って前記角膜組織領域（４６ｃ）を分割する少なくとも一つの第２の切開（６２ｃ）を含むものであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記制御プログラムは、前記切開形状が第２の切開（６２ｃ）を提供する平面で、前記角膜組織領域（４６ｃ）の外側に位置する前記曲折した走査経路（５４ｃ）の領域に割り当てられる全ての前記放射パルスをなくすように設計されたものであることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つの更なる切開は、所定の平面間距離で重畳した複数の第２の切開（６２ｃ）を含むものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも一つの更なる切開は、前記平面に対して直角に延びている少なくとも一つの第３の切開（６６ｃ）を含むものであることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記制御プログラム（４０）は、前記重畳した配列順に前記平面上で前記レーザー放射の焦点を移動させ、一つの平面の前記曲折した走査経路（５４）で完全に移動が終わった後のみ、前記レーザー放射の焦点を次の平面へ動かすように設計されたものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の眼球のレーザー外科的治療、特に角膜実質層の三次元切開形状の生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の眼球の角膜組織又は他の組織部分を切開するための集光パルスレーザー放射の使用は、かねてから、人間の眼科学の重大な研究主題であった。この種のレーザー放射によって切開生成の機能を提供する器具は、既に市場に出ている。通常これに関して、例えばフェムト秒範囲の中のパルス持続時間を有する超短パルスレーザー放射を利用することができるが、本発明は、これに限定されない。角膜眼球組織の切開の生成がより短い又はより長いパルス持続時間においても可能となる範囲まで、例えば、アト秒の範囲内あるいは１桁、２桁、又は３桁のピコ秒範囲内のパルス持続時間も同様に、本発明に含まれる。
【０００３】
パルスレーザー放射によって切開を生成する間に利用される物理効果とは、いわゆるレーザー誘起光学破壊のことであり、いわゆる光切断という結果となり、その大きさは、概して、放射のくびれの位置での放射の焦点の程度までに制限される。そのような複数の光切断を並べることにより、多様で比較的複雑な切開形状を、眼球組織において生成することができるようになる。
【０００４】
パルスレーザー放射による切開を生成する例示的な応用は、いわゆるＬＡＳＩＫ（レーザー角膜切削形成術）である。通常、屈折矯正手術、すなわち眼球における不完全な結像特性の除去又は少なくとも改善することを目指す手術に分類されるこの外科手術において、最初に、人間の角膜は（横たわっている患者からすると）水平方向に切断され開かれる。これにより、片側に折り畳むことができる小さいカバー（通常、専門家の間ではフラップと呼称される）ができる。フラップが片側に折り畳まれたあと、このようにして露出した角膜実質層に、いわゆるアブレーションが、レーザー放射（例えば、１９３ｎｍの波長を有するエキシマ放射）により行われる。すなわち、事前に患者のためにコンピュータ計算された適切なアブレーションプロファイルに従って、間質組織が除去される。この小さいカバーの折り畳みを戻してから、治癒プロセスが比較的無痛に、かつ急速に行われる。この処置の後、角膜は異なる結像特性を有し、この点について、最良の場合は従来の不完全な視界をかなり完全に除去できる。
【０００５】
しかしながら、従来の「標準的」な手順において、フラップの切断が機械式マイクロケラトームで遂行されることに関連して、レーザー技術を用いてフラップを切断することも、最近になって検討されてきた。このための既存の概念としては、レーザー放射を透過する接触部材の平面状の当接面に対して当接することにより、しばしば角膜の前面を圧平（水平であること）させ、次にフラップは、一定の深さに位置するベッド切開により、及び、ベッド切開から角膜の表面まで延びている横方向の切開により作られる。角膜を平らにすることは、レーザー放射の伝播方向（従来の表記によれば、この方向はｚ方向として示される）に放射の焦点の位置制御を行うことなく、放射の伝播方向に対して垂直な平面（従来の表記で、ｘ−ｙ平面として示される）において、放射の焦点の位置制御だけを必要とする二次元の切開として、ベッド切開を実行することを可能にする。ベッド切開を生成するために、放射の焦点は、例えば、曲折した走査経路、すなわち互いに平行に位置し、円弧又は角度を有するように湾曲する方向転換部により、端部で互いに接続される複数の直線経路部からなる曲がりくねった経路に沿って移動する。横方向の切開を生成するために、放射の焦点は、例えば、ベッド切開から角膜の表面まで上昇する螺旋形の経路に沿って、あるいは、いくつかの重畳した円形経路に沿って移動する。不変のパルス繰り返し周波数で、ベッド切開において曲折した走査経路の反転部の連続的な放射パルスの間隔を小さくすることができるので、ＰＣＴ／ＥＰ  ２００９／００３７３０において、横方向の切開の外側に位置する曲折した走査経路の領域に位置している放射パルスを選択的になくすことが提案されている。この手段により、曲折した走査経路の反転部の熱損傷を回避することが目的とされている。
【０００６】
パルスレーザー放射により角膜に切開が行われる他の手術としては、レーザー補助による角膜レンティクル抽出（Ｌｅｎｔｉｃｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）がある。この場合、角膜実質において、例えば、小さいディスクの形状を有する組織領域は、完全に切断された後、補助的な切開により眼球から抽出されることができる。適用される治療（例えば近視、遠視）に応じて、取り除かれるレンティクルは、様々な形状を有することができる。レンティクルを完全に切断するために、従来の手順では、最初にレンティクルの下面（レンティクルの後方部）の境界を定める下側の切開及びその次のレンティクルの上面（レンティクルの前方部）の境界を定める上側の切開が、角膜において行われるようにしたものである。両方の切開は、多くの場合は三次元であり、それぞれ放射の焦点のｚ方向の制御を必要とする。両方の切開のために、例えば曲折した走査経路に沿って放射の焦点は移動する。これにより、曲折した走査経路の各位置で、放射の焦点のｚ位置が当該の切開の位置にセットされる。曲折した走査経路を走査する間、ｚ方向の放射の焦点を何度も調整することが必要になり、この点について、特定の状況の下で、上記の調整は放射パルスから放射パルスまで連続的に必要になり得る。
【０００７】
レーザー技術を使用した角膜形成切開、すなわち病気又は負傷のため移植される角膜組織の一片、あるいは、移植用素材として供給される移植用眼球の角膜組織の一片を、完全に切断するための切開を生成する場合において、類似の手順もしばしば注目され得る。特にこれに関して言及されるのは、内皮及び上皮の角膜形成切開である。角膜形成術では、必要な角膜形成切開は、場合によってかなり複雑になり得る。単一の曲折した走査経路を有する三次元切開を生成しようとする場合、放射の焦点の比較的頻繁なｚ方向の調整が増加する。
【０００８】
放射の焦点のｘ−ｙ方向の調整を行う目的で、例えば、ガルバノメーターの機構により制御されたスキャナミラーで作動する十分に高速なスキャナが利用できる。一方では、利用できるｚスキャナ、すなわちｚ方向の焦点移動を可能にするスキャナは、ガルバノメーター式のミラースキャナと比較すると遅いことが多い。生成される切開の形状の複雑さに応じて、すなわち、切開を定めている表面を移動するときに実行されるｚ方向の焦点移動の程度に応じて、切開を生成するために必要な時間、及びその結果としての手術の全持続時間が長くなり得るので望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の背景技術に対して、本発明の目的は、レーザー技術を使用して角膜眼球組織の切開を、比較的複雑な三次元の切開形状であっても、許容可能な短時間で生成できる方法を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明による一態様によれば、集光パルスレーザー放射を利用可能にするレーザー装置を含む、人間の眼球の手術装置が提供され、そのレーザー装置は、治療される眼球の角膜に、取り除かれる角膜組織領域の境界を定める第１の切開を含む切開形状をレーザー放射により生成できるように、制御プログラムにより制御されるものである。第１の切開の生成は、レーザー放射の伝播方向へのレーザー放射の焦点の移動制御を必要とする。制御プログラムは、切開形状の生成のためにレーザー放射の伝播方向（ｚ方向）への移動制御をせずにレーザー放射の焦点の移動が可能である重畳した複数の平面で、レーザー放射の焦点を連続して移動させるように設計されたものである。制御プログラムは、各平面で、例えば、少なくとも反転部の領域が角膜組織領域の外側へ延びているレーザー放射の焦点の曲折した走査経路を提供するものである。制御プログラムは、各平面で、少なくとも第１の切開を生成する役割を果たす放射パルスを、眼球に通すように設計されたものである。更に、制御プログラムは、複数の平面のうち少なくとも一部で、第１の切開から離れて位置している曲折した走査経路の領域に割り当てられる少なくとも一部（一部の個数）の放射パルスをなくすように設計される。
【００１１】
本発明は、三次元角膜切開形状を生成するために、切開の具体的な形状とは無関係な所定の走査経路に沿って、放射の焦点が移動するいくつかの重畳した走査平面（切開平面）を提供するという着想に基づいている。これにより、光切断が当該の平面で生成されるいかなる場所へも、すなわち、とりわけ生成される切開が平面と交わる全ての場所へ、放射パルスを通すことができる。同時に、本発明による装置は、選択的に個々の放射パルスをなくすことができる制御可能なブランキング装置を備えているため、選択されたそれら放射パルスは眼球に達しない。光スイッチとも呼ばれるブランキング装置は、例えば、電気光学的、音響光学変調器、又はポッケルスセルを含むことができる。このようなブランキング機構を提供することにより、各平面で、光切断が所望されない場所、すなわち、例えば、当該の領域及び平面、例えば水平面において生成される切開が交差する領域の外側で、放射パルスをなくすことができる。
【００１２】
平面ごとに、走査経路の同一の経路パターンを所定のものとしてもよく、これに関連して、曲折した走査経路について上述した。本発明は、原則として、曲折した走査経路に制限されないが、必要に応じて、大面積の連続的な切開を平面で生成することができるようにするため、当該の平面において任意な位置に接近可能な他の様式の走査経路も考えられることに注意されたい。例えば、螺旋走査パターンは、曲折した走査経路に代わるものとして考えられる。走査経路のパターンは、全ての平面で同一であることが好ましい。
【００１３】
各平面で、所定の走査経路は、放射の焦点のｚ方向の制御を行うことなく走査され得る。放射の焦点が他の平面に移動する前に、平面の走査経路が全て移動される場合のみ、切開を生成するために必要とされる放射の焦点のｚ方向の移動を少なく保つことができるので、このｚ方向の焦点の移動による時間の遅れを満足できる範囲内に保つことができる。従来のガルバノメーターの機構によるｘ−ｙスキャナの速度上の利点が、本発明のｘ−ｙ走査の増加を容易に補い得ることが示されているため、全体としてより短い治療時間が期待できる。また、本発明による複数の平面へ切開の生成を分割するという概念は、任意の切開形状に適用できる。
【００１４】
一の構成によれば、制御プログラムは、複数の平面のうち少なくとも一部で、望ましくは各平面で、第１の切開を生成する役割を果たす放射パルスのみを眼球に通すように構成されてもよい。第１の切開は、上記に定められた通り、取り除かれる角膜組織領域を囲む輪郭を定める切開領域の要素である。上述の構成は、複数の平面のうち少なくとも一部で、第１の切開が当該平面を横切る所でだけ、光切断が生成することを保証する。この概念は全ての平面に適用できるため、切開形状は全体として第１の切開だけを含み、各平面で、光切断は第１の切開の表面と当該平面との間で交差する線の位置のみで起こる。このように、取り除かれる全ての組織領域を、単一の連続した組織部分として取り除くことができる。
【００１５】
しかしながら、代替の構成において、取り除かれる組織領域を分割すること、すなわち、いくつかの（少なくとも二つの）個別に抽出可能な部分領域に分割することが考えられる。この目的のために、切開形状は、第１の切開により境界を定められた角膜組織領域を互いに分かれた部分領域に分割する少なくとも一つの更なる切開を含んでもよく、前記制御プログラムは、この場合、少なくとも、その少なくとも一つの更なる切開を生成する役割を果たす放射パルスを、前記平面で、前記眼球に通すように設計されたものである。
【００１６】
一度に大きな領域部分を完全に抽出しなければならない代わりに、例えば吸引及び／又は灌流によって、より小さい領域断片を連続して抽出できるため、全体として、取り除かれる組織領域を部分領域にこのように分割することにより、組織の除去は単純化され得る。
【００１７】
少なくとも一つの更なる切開は、複数の平面のうちの一つに沿って角膜組織領域を分割する少なくとも一つの第２の切開を含んでもよい。このような第２の切開を生成するために、制御プログラムは、第１の切開により境界を定められた組織領域の範囲内で、曲折した走査経路に従って、衝突する全ての放射パルスを眼球に送波してもよい。このように、第１の切開により囲まれる全域を、当該平面で切断することができる。この領域の外側では、全ての放射パルスをなくすことが好ましい。従って、第２の切開（又は、一般に、組織領域を分割するための更なるそれぞれの切開）は、第１の切開によって定義された取り除かれる組織領域を囲む輪郭までのみに、正確に、到達することが好ましい。
この目的のために、制御プログラムは、切開形状が第２の切開を提供する平面で、角膜組織領域の外側に位置する曲折した走査経路の領域に割り当てられる全ての放射パルスをなくすように構成されてもよい。しかしながら、本発明の範囲内で、組織領域を分割するために、少なくとも一つの更なる切開を、第１の切開で直接終結するのではなく、むしろ少数の光切断により第１の切開を越えてそれを延ばすようにすることは、原則的に除外されない。例えば、第１の切開と問題の平面との交差の線に隣接して、最初の２つ、３つ又は、４つの放射パルスを、眼球に通すことができる。
【００１８】
取り除かれる組織領域の大きさ、及び、分割の所望の範囲に応じて、少なくとも一つの更なる切開が、所定の平面間距離で重畳した複数の第２の切開を含むのであれば、それは役に立ち得る。
【００１９】
代わりに、又は、加えて、少なくとも一つの更なる切開は、平面に対して横切る方向に延びている少なくとも一つの第３の切開を含んでもよい。複数の平面全体の組織領域の範囲内の個々の放射パルスを選択的に送ることにより、例えば平面に垂直な組織領域を切断する切開を生成することができる。取り除かれる組織領域がｘ−ｙ方向に比較的大きい範囲を有するときに、このような横断方向に延びる切開は特に役立ち得るため、許容できる程度のより小さいｘ−ｙ寸法を有する部分を、一つ以上の第３の切開の生成により形成できる。例えば、適切な数の第２及び第３の切開の生成により、全体として、取り除かれる組織領域を立方体のように分割することが考えられる。
【００２０】
制御プログラムは、重畳した配列順に平面上でレーザー放射の焦点を移動させ、一つの平面の曲折した走査経路で完全に移動が終わった後のみ、レーザー放射の焦点を次の平面へ動かすように設計されたものであることが有利である。
【００２１】
さらなる形態によれば、本発明は、人間の眼球のレーザー外科的手術の方法であって、
焦点を有するパルスレーザー放射を利用可能にする工程と、
治療される眼球の角膜に取り除かれる角膜組織領域の境界を定める第１の切開を含む切開形状をレーザー放射により生成する工程と、
角膜組織領域を取り除く工程とを含む方法をも利用可能にする。
【００２２】
第１の切開の生成は、この場合、レーザー放射の伝播方向（ｚ方向）へのレーザー放射の焦点の移動制御を必要とし、
切開形状の生成は、
ｚ方向又はレーザー放射の伝播方向への移動制御をせずにレーザー放射の焦点の移動が可能である重畳した複数の平面で、レーザー放射の焦点を連続して移動させることにより、各平面で、少なくとも反転部の領域が、角膜組織領域の外側へ延びている曲折した走査経路に沿って、レーザー放射の焦点を移動させる工程と、
各平面で、少なくとも第１の切開を生成する役割を果たす放射パルスを、眼球に作用させる工程と、
複数の平面のうち少なくとも一部で、第１の切開から離れて位置している曲折した走査経路の領域に割り当てられる少なくとも一部の放射パルスをなくす工程とを含む。
【００２３】
取り除かれる組織領域は、完全に角膜の範囲内に位置していてもよく、すなわち、第１の切開は、閉じている三次元切開でもよい。この状況は、例えば、視力障害の屈折力を矯正する目的で、角膜レンティクルを抽出する場合に起こり得る。あるいは、例えば、上皮角膜形成術又は内皮角膜形成術の場合、取り除かれる組織領域は、角膜の前面又は角膜の背面にまで達していてもよい。また、第１の切開は、角膜の前面又は角膜の背面に位置している端部を有する。
【００２４】
本発明を、添付の概略図に基づいて、以下に更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に記載の眼球の外科的治療のためのレーザー装置の構成要素の模式的なブロック図である。
【図２ａ】例示の実施形態に従って近視を矯正するための角膜内レンティクルの生成を示す図である。
【図２ｂ】図２ａに示すレンティクル生成のための走査平面の例示的な機械加工パターンを示す図である。
【図２ｃ】図２ａに示すレンティクル生成のための他の走査平面の例示的な機械加工パターンを示す図である。
【図３】遠視を矯正するための角膜内レンティクル生成を模式的に示す図である。
【図４】コマ補償（ｃｏｍａｔｉｃ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）による近視を矯正するための角膜内レンティクル生成を模式的に示す図である。
【図５ａ】例示の実施形態によるレンティクルの分割を有する近視を矯正するための角膜内レンティクル生成を模式的に示す図である。
【図５ｂ】図５ａに示すレンティクル生成のための走査平面の例示的な機械加工パターンを示す図である。
【図５ｃ】図５ａに示すレンティクル生成のための他の走査平面の例示的な機械加工パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１において全体として１０で示されるレーザー装置は、治療される患者の眼球１６の角膜組織に切開を生成するために、放射パルスのパルス持続時間がレーザービーム１４の使用に適しているパルスレーザービーム１４を利用可能にするレーザー源１２を含む。例えば、レーザービーム１４の放射パルスのパルス持続時間は、フェムト秒又はアト秒範囲となる。レーザー源１２によって利用可能なレーザービーム１４は、その利用において所望されるパルス繰り返し周波数を有する、すなわち、眼球１６のための所定の切開プロファイルに応じて、レーザー源１２から発された一部分の放射パルスが、レーザービーム１４の光路上に配置される光スイッチ１８によりなくならない限りは、レーザー装置１０から発されて眼球１６上へ向けられる放射パルスの繰り返し周波数は、レーザー源１２の出力で利用可能な放射パルスの繰り返し周波数に対応する。このようななくなった放射パルスは眼球１６に到達しない。
【００２７】
詳細に示されていないが、レーザー源１２は、例えば、レーザー発振器（例えば固体レーザー発振器）と、発振器から発されるレーザーパルスのパルス力を増加させて、同時に時間的に引き伸ばすプリアンプと、個々のパルスを発振器の予め増幅されたレーザーパルスから選択することで所望の周波数まで繰り返し周波数を下げるための後続のパルスピッカーと、選択されて時間的に引き伸ばされたパルスを必要とされるエネルギーのパルスに増幅させる電力増幅器と、電力増幅器から出力されるパルスを、所望されるパルス持続時間まで時間的に圧縮するパルス圧縮器とを含んでもよいことが知られている。
【００２８】
パルス変調器とも呼ばれる光スイッチ１８は、例えば、音響光学変調器又は電気光学変調器として設計されてもよい。通常、光スイッチ１８は、個々のレーザーパルスを急速になくすことを可能にする光学的な能動素子を含んでいてもよい。光スイッチ１８は、例えば、眼球１６に達することのないなくなる放射パルスを吸収する模式的に２０にて示されるビームトラップを含んでもよい。光スイッチ１８は、レーザービーム１４の放射パルスの通常の光路からなくなる放射パルスを曲折させ、ビームトラップ２０へ向かせることができる。
【００２９】
レーザービーム１４の光路で、例示の場合には、ｚスキャナ２２、ｘ−ｙスキャナ２４、及び集光対物レンズ２６を含む更なる光学部品が配置される。集光対物レンズ２６は、レーザービーム１４を眼球１６上あるいは眼球１６内の所望の切開位置に、特に、眼球の角膜に焦点を合わせる役割を果たす。ｚスキャナ２２は、レーザービーム１４の焦点の位置を長手方向に制御する役割を果たし、一方で、ｘ−ｙスキャナ２４は、焦点の位置を横方向に制御する役割を果たす。この点について、「長手方向」はビームの伝播方向に関し、従来の表記法でｚ方向として示される。一方で、「横方向」はレーザービーム１４の伝播方向に対して横切る方向を示し、従来の表記法によれば、横方向の平面はｘ−ｙ平面として示される。眼球１６の部位のｘ−ｙ−ｚ方向を表す座標フレームを、図示するために図１において示す。
【００３０】
レーザービーム１４の横方向の偏向のために、ｘ−ｙスキャナ２４は、例えば、相互に垂直な軸周りに傾斜可能な一対のガルバノメーター式のミラーを含んでもよい。一方で、ｚスキャナ２２は、例えば、レーザービーム１４の発散と、その結果によるビームの焦点のｚ位置に影響を与える長手方向に調節可能なレンズあるいは可変的な屈折力又は可変ミラーのレンズを含んでもよい。例えば、そのような調節可能なレンズ又はミラーについては詳細に述べていないが、レーザー源１２から放たれるレーザービーム１４を拡張するビーム拡張器内に含まれてもよい。ビーム拡張器を、例えば、ガリレオ望遠鏡として構成してもよい。
【００３１】
集光対物レンズ２６は、好ましくはｆθ対物レンズであって、そのビームの出口側で、眼球１６の角膜のための当接インターフェースを構成する患者用アダプタ２８と、着脱可能に連結していることが好ましい。この目的のために、患者用アダプタ２８はレーザー放射を透過する接触部材３０を有し、眼球に面している下面は角膜のための当接面３２を有する。例示の場合において、適切な圧力で眼球１６に対して押圧されている接触部材３０により、又は、圧力下で当接面３２上へ吸引されている角膜により、当接面３２は平らな表面として実現され、角膜を平坦化する役割を果たす。平面が平行な設計の場合、通常、圧平板と呼ばれる接触部材３０は、円錐形に広がっているキャリアスリーブ３４の狭い方の端部に嵌合する。接触部材３０とキャリアスリーブ３４との接続は、例えば接着により永久的なものでもよいし、あるいは、例えばねじ連結により着脱可能でもよい。詳細には示されていないが、キャリアスリーブ３４は、図では上端部である広い方のスリーブの端部で、集光対物レンズ２６に結合するための適切な結合構造を備えている。
【００３２】
光スイッチ１８、ｚスキャナ２２、ｘ−ｙスキャナ２４、及び集光対物レンズ２６の順序は、必ずしも図１に示されるものでなくても良いことが理解されよう。例えば、光スイッチ１８は、ｚスキャナ２２の下流の光路に容易に配置されていたかもしれない。図１に示すこれらの構成要素の順序は、この点で決して限定すべきものではないことか理解されよう。
【００３３】
（必要に応じて、単一の構造装置に組み込まれることも可能な）レーザー源１２、光スイッチ１８、及び２台のスキャナ２２、２４は、メモリ３８に格納された制御プログラム４０に従って作動する制御コンピュータ３６により制御される。制御プログラム４０は、制御コンピュータ３６による実行された際に、接触部材３０を圧迫している眼球１６の角膜において、角膜レンティクルの抽出または角膜形成術の範囲内で取り除かれる角膜組織領域を、周囲の角膜組織から完全に切り離す切開形状ができるようなレーザービーム１４のビームの焦点の位置の制御がなされる指示（プログラムコード）を含む。必要に応じて、この切開形状は、個々に互いから分離する複数の領域部分に、この組織領域を更に分割することができる。
【００３４】
角膜レンティクルの抽出の最初の例示的実施形態として、ここで図２ａを参照する。接触部材３０の当接面３２を圧迫している治療される眼球の角膜は、図中で４２により示され、その前面は４４で示される。また、近視の矯正に適しており、閉じている三次元切開４８により一周して囲んでいる角膜組織から切り離され、詳細に示されていないアクセス切開を通して角膜４２から抽出可能である間質内レンティクル４６が示される。レンティクル４６の除去の後、その時に生じた空腔の上流に位置する前角膜領域は、この空腔の（背部の）底部まで下に落ち、及び／又は、背部底部の隆起が空腔の前側部に向かって生じる。これに伴って、角膜の前面４４の再形成がなされ、この結果、治療される眼球１６の近視をなくすことができる又は少なくとも減らすことができる。
【００３５】
本発明では第１の切開となる切開４８を生成するために、図１に示すレーザー装置１０のレーザービーム１４のビームの焦点は、複数の平面（走査平面）を連続して通過し、これらの平面の各々において、取り除かれる組織領域（ここでは、レンティクル４６）の具体的な形状とは関係なく所定の走査パターンで走査するように制御される。当該の平面の走査パターンが、生成される切開４８の表面に触れる又は横切るいかなる場所にも、光スイッチ１８はレーザーパルスを通すようにするため、光切断がこれらの位置で起こる。走査パターンの残りの領域において、光スイッチ１８により、レーザーパルスは妨げられる、すなわち、なくなるため、これらの領域で、レーザーパルスは眼球に達することがなく、光切断は起こらない。１つの平面において走査パターンが完全に走査された後、ビームの焦点は、次の隣接する平面へ移動し、同じ手順がそこで繰り返される。このようにして、ビームの焦点が全ての平面を連続して通過する。全ての平面を完全に通過した後、切開４８が完全に生成され、レンティクル４６は完全に切られた状態になる。便宜上、複数の平面は、後方から前方へ向かって、すなわち、最も低い位置の平面で始まり角膜の前面４４の最も近くにある平面まで、次々と通過する。このようにすれば、レーザービームが切開が既に生成された平面を通って、より低地にある組織領域に焦束される場合に起こり得る遮光効果を回避することができる。
【００３６】
図２ａにおいて、平面のいくつかは、例示のためだけに５０１…５０６で示される。走査平面の特徴は、各平面で、ビームの焦点がｘ−ｙスキャナ２４の適切な制御のみにより移動できるが、ｚスキャナ２２の制御は、当該の平面での焦点の移動に必要とされないということである。集束光学素子２６、すなわち、平面フィールド光学部材のためのｆθ対物レンズを使用する場合、ビームの焦点をｚ方向の制御なしに移動できる平面は、平らなｘ−ｙ平面である。しかしながら、平面フィールド光学部材がレーザービーム１４の焦束のために使用されない場合、所定の走査パターンに従って、ビームの焦点が移動する平面は曲がっていると考えられる。
【００３７】
また、図２ａに示すのは、それぞれ光切断を例示する複数の黒塗りの円５２である。これらの光切断５２は、走査平面５０１…５０６が（意図された）切開４８を横切る場所に位置している。複数の走査平面を横切る切開がさまざまな平面において光切断を並置することにより生成できるように、連続する走査平面の間隔を選択する。光切断５２のサイズがレーザービーム１４のくびれの直径（焦点の直径）に、少なくとも大まかな近似値で、対応すると仮定すると、連続する走査平面間の間隔は、例えば、数μｍオーダー、例えば１μｍから５μｍになる。レンティクル４６の最大限の厚みを、例えば約１００μｍ（間質内レンティクル抽出による近視矯正の場合、これは異常な値ではない）とすると、ビームの焦点が所定の走査パターンに沿って移動する少なくとも約２０の走査平面が提供されなければならない。
【００３８】
例示の走査パターンをより詳細に説明する目的で、レンティクル４６がより大きい直径を有する走査平面のｚ方向の上面図である図２ｂと、レンティクル４６がより小さい直径を有する走査平面のｚ方向の上面図である図２ｃとを参照する。この点に関して、例示の方法として、図２ｂの走査平面５０４及び図２ｃの走査平面５０１を示す。
【００３９】
例示の実施形態において使用される走査パターンは、隣に互いに並列に延びている複数の直線経路部５６を含む曲折した走査経路５４であって、曲がりくねった経路を形成するために、直線経路部５６の端部の領域が、反転部５８により接続される曲折した走査経路５４である。反転部５８は、円弧のように曲折してもよく、あるいは、角度を有するように構成されてもよい。走査平面間の間隔と同様に、互いに隣り合う直線経路部５６の間隔は、焦点の直径のオーダーであるため、当該の走査平面で、これらの経路部５６を通る一次元又は二次元（線又は領域）の切開は、隣接する経路部５６に光切断を配置することにより生成できる。図２ｂ及び図２ｃに示す曲折した走査経路５６が、実際のサイズ比率を比例的に反映していないことを理解されたい。これは、単に説明のための模式図だからである。
【００４０】
曲折した走査経路５４の反転部５８は、生成されるレンティクル４６の外側、換言すれば、切開４８に境界を定められた組織領域の外側に位置する。全ての光切断は、直線経路部５６に関係する曲折した走査経路５４の領域においてのみ発生することが好ましい。レーザー源１４から発される放射パルスのパルス繰り返し周波数が不変であると仮定すると、連続する焦点位置の局部的な間隔が少なくとも直線経路部５６上で一定であるので、このようにすれば、光切断の密度の局部的な増加による望ましくない組織の加熱又は組織の分離を回避することができる。
【００４１】
図２ａ、図２ｂ及び図２ｃのように、光切断５２を、黒塗りの円によりそれぞれ示す。一方で、塗りつぶされていない円６０は、放射パルスがなくなった曲折した走査経路５４に沿っている焦点位置を示す。これらの位置は、ブランキング（ｂｌａｎｋｉｎｇ）の位置とも呼ばれる。配置を明確にするために、ごくわずかなブランキングの位置６０のみを図示する。各走査平面に切開４８を生成するために、かなり多くの放射パルスは到達することなく、なくなるということが容易に理解される。
【００４２】
図２ｂ及び図２ｃに示すように、曲折した走査経路５４は、全ての走査平面において同一である、すなわち、特に、走査平面を横切る直線経路部５４の長さは同じである。これは、必須である必要はない。当該の走査平面のレンティクル４６の直径に応じて、より広い又はより狭い走査パターンを構成するために、直線経路部５６の長さをより短くする又はより長くすること、及び／又は、直線経路部５６の数を変えることが考えられる。しかしながら、連続する直線経路部５６間の間隔は、各走査平面で同じである。
【００４３】
以下の図において、更に例示する実施形態で、同一又は機能上同一の要素を図２ａから図２ｃにおいて同じ参照符号により示すが、小文字により補足する。そうでなければ以下に述べない限り、これらの同一又は機能上同一の要素を説明するために、上述の説明を参考にする。
【００４４】
図３は、遠視矯正に適している間質内レンティクル４６ａの一例を示す。図２ａとは対照的に、レンティクル４６がほぼ円盤形で概して中央の厚みが最も大きい場合、図３のレンティクル４６ａは、その中央の厚みが顕著に減少することを示し、この厚みの減少は、切開４８ａの後方部分の適切な凹状構成により起こる。切開４８ａの前方部分は、図２ａに例示する実施形態のように、凸状として構成される。代替のレンティクルの形状も当然用いることができる。
【００４５】
切開４８ａは、レンティクルの形状とは関係のない所定の走査経路に沿って、特に、曲折した走査経路に沿って、ｘ−ｙ方向の制御のみにより各々走査可能な重畳する複数の走査平面５０ａ１…５０ａｉにおいて移動する放射の焦点により、図２ａに示すレンティクル４６について説明した上記の方法で同様に生成され、（生成される）切開４８ａが当該の平面の走査経路と交差する場所のみで、放射パルスを眼球に通す。それ以外の場合は、放射パルスはなくなる。
【００４６】
さらなる例として、図４は、抽出される間質内レンティクル４６ｂを示す。レンティクル４６ｂは、それ自体は閉じている切開４８ｂにより境界を定められ、コマコンポーネント（ｃｏｍａｔｉｃ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）での近視の矯正に適している。また、いくつかの走査平面５０ｂ１…５０ｂｉ及びこれらの走査平面にあるいくつかの光切断５２ｂを示す。レンティクル４６ｂは、図２ａに示すレンティクル４６と同様に形成されるが、コマコンポーネントを考慮して、その（背部）下面上で偏心したくぼみ６１ｂを有する。
【００４７】
複数の重畳した走査平面で連続した所定の走査経路を走査する上述の手順によって、任意である三次元切開及びそれに対応して任意に形成される角膜の組織領域を、完全に切断できることが容易に理解されよう。この点について、図２ａから図４に例示する場合のように、当該の組織領域は、完全に角膜組織の範囲内の深さ位置に存在してもよい。あるいは、完全に切断される組織領域は、上皮又は内皮角膜形成術の場合のように、角膜の前面の一部又は角膜の背面の一部により境界を定められることができる。
【００４８】
上述の例示する場合において、光切断が、抽出される組織領域の近傍だけに、すなわち、切開４８、４８ａ又は４８ｂの表面に配置されていると仮定した。換言すれば、抽出される組織領域が、組織の個々の連続する部分として外科的に取り除かれることになっていると仮定した。特に比較的大きい組織領域の場合、これは適切ではないことがある。従って、ある変形例では、さまざまな走査平面を通過するときに、このように組織領域をいくつかの部分領域に再分割する区分を得るために、光切断を完全に切断される組織領域の周辺にのみではなくこの組織領域の範囲内にも配置するようにする。この変形例を説明する目的で、図５ａ、図５ｂ及び図５ｃを例示として参照する。
【００４９】
これらの図面の表現は、全体として取り除かれる組織領域が近視矯正に適しているという純粋に例示的な仮定に基づく。図５ａから図５ｃに例示する実施形態に従って、この全体として取り除かれる組織領域がもはや統合されたレンティクルとしてではなく、各々別に抽出可能な複数の部分領域に再分割された場合であっても、それでもなお全ての組織領域は４６ｃにより示される。この組織領域４６ｃの領域を定める切開を４８ｃとして示す。また、図５ａに示すのは、例示の走査平面５０ｃ１から５０ｃ７である。これらの走査平面の各々（一般に、全ての走査平面）において、ビームの焦点は、曲折した走査経路に沿った同じ走査パターンに沿って、好ましくはサイズに関しても同一である同じ走査パターンに沿って、移動する。
【００５０】
図５ａに例示する場合において、複数の走査平面の一部で、組織領域４６ｃを完全に切断する切開を生成するという目的で、組織領域４６ｃを立方体又は平行六面体に分割する。図５ａに例示する場合において、走査平面５０ｃ２及び５０ｃ４は、組織領域４６ｃが完全に切り分けられる平面である。これらの平面において生成される切開は、本発明の意味する第２の切開である。（例示として平面５０ｃ２を示す）図５ｂに従って、通される当該走査平面において、組織領域４６ｃ内に、すなわち、切開４８ｃにより形成される境界線内に、存在する全ての放射パルスにより生成される。その結果、このように当該走査平面で、切開４８ｃと少なくとも同じくらい、好ましくは切開４８ｃより遠くない場所まで到達する切開が生成される。この切開を、図５ｂにおいて６２ｃとして示す。当該走査平面が切開４８ｃの外側に存在する放射パルスは、完全になくなることが好ましい。特に、当該走査平面の曲折した走査経路５４ｃの反転領域５８ｃにおいて、放射パルスは一切眼球を通らない。
【００５１】
例えば、組織領域４６ｃの厚みに依存して、単一の走査平面に切開６２ｃを生成することで十分に足りる、あるいは、いくつかの走査平面に上記の切開６２ｃを生成することが必要になることもある。後者の場合、切開６２ｃが生成される一対の走査平面の間に、切開６２ｃが生成されないいくつかの走査平面が存在する。例えば、２つの隣接する切開６２ｃを、１０又は１００個の走査平面分の大きさのオーダーで、互いに間隔を置いてもよい。
【００５２】
図５ａから図５ｃに例示する実施形態において、残りの走査平面、すなわち、切開６２ｃが生成されない場所で、特に、当該走査平面で一つ以上の切開線（すなわち光切断の列）が生じるように、組織領域４６ｃ内で一部分の放射パルスを通すような放射パルスの経路制御が実施される。（例示のように平面５０ｃ５を示す）図５ｃにおいて、このような切開線を６４ｃとして示す。原則、切開線６４ｃを、任意の数、かつ、任意の形状で生成することができる。図５ｃに例示する場合において、全体に渡って複数の切開線６４ｃが設けられており、共にグリッドを形成する。このような切開線６４ｃのグリッドが、いくつか重畳された走査平面で生成される場合、領域４６ｃ内に位置する組織の分割を、例えば立方体又は平行六面体として得ることができる。この場合、切開線６４ｃにより形成される切開は、本発明の意味する第３の切開である。これらの第３の切開を、図５ａにおいて６６ｃとして示す。それらは、ｚ方向に対して平行に向かせることができるが、必要に応じてｚ方向に対して斜めに向かせることもできる。
【００５３】
図５ａにおいて、単に説明の便宜上、走査平面５０ｃ１、５０ｃ３、５０ｃ５及び５０ｃ７は、結果として切開６６ｃを形成する直線切開６４ｃが生成される走査平面である。
【００５４】
上記の組織領域４６の分割（切開６２ｃ及び／又は切開６６ｃによる分割）により生成可能な部分領域は、ｘ−ｙ平面において、最大の端部の長さが例えば０．１ｍｍから１ｍｍであり、この点において、これらの数値がいかなる場合であっても限定されないことが理解されよう。類似の数値として、例えば、ｚ方向の分割サイズを想定することができる。
【００５５】
例えば直角で、互いに交差している複数の切開線６４ｃから形成される図５ｃに示されるような交差格子の代わりに、個々の走査平面で、距離を有して互いに隣り合うが互いと交差せずに延びる切開線６４ｃから形成されるだけの格子線を等しく生成することができる。
【００５６】
本発明は、レンティクル領域における（レーザー誘起光学破壊により生成される）複数の光切断を近くに並置することにより、かつ、レンティクル（例えば、切開６２ｃ、６６ｃ）を通る切開の間隔を適切に小さくすることにより、所望の角膜レンティクルのある程度連続する分割を可能にするので、任意の三次元形状を有することができる断片的な角膜組織を、基質内の極めて小さい切開を通して、取り除くこと、例えば、吸引により引き抜くことができる。
【００５７】
このようなレンティクルのある程度連続する光切断による分割を、所望のレンティクル領域の範囲内で焦点位置及び切開平面の間隔を適切にとることにより、得ることができる。レンティクルを生成する目的で、制御プログラムにおいて提供されるレーザーパルスを調整又はなくすことにより、多くの場合で任意に選択可能な角膜内の切開の輪郭を生成することができる。一つの構成によれば、レーザーパルスのスイッチを入れることを、単にレンティクルの領域の輪郭を定める制御プログラムで提供されるレーザーパルスだけに関係づけてもよい（例えば、図２から図４による実施形態を参照）。あるいは、スイッチを入れることをさらに、レンティクルの領域の輪郭内及び／又はその外側の領域に対する制御プログラムで提供されるレーザーパルスに関係づけてもよい（例えば、図５ａから図５ｃによる実施形態を参照）。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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