(57)【要約】角膜移植中の非機械的、３次元穿孔のためのレーザベースの装置が、  −少なくとも１つの制御コンピュータ（５、６、７）および少なくとも１つのディスプレイユニット（８、９）を備えた、コンピュータを使った制御および調節ユニット（４）と、  −作業レーザビーム（３）を発生させるためのレーザ光源（２）と  −多重センサ処理ヘッド（１）とを含んでなり、  ＝前記作業レーザビーム（３）が結合されうる軸方向ビーム位置決めシステム（１１）と、  ＝前記作業レーザビーム（３）の焦点（１３）のｚ位置移動のための焦点トラッキングユニット（１２）と、  ＝前記作業レーザビーム（３）のｘおよびｙ位置移動のためのｘ−ｙスキャナユニット（１４、１５）と、  ＝眼の位置を検出するための眼位置センサユニット（２３、２４、３５、３６）と、  ＝角膜穿孔中に生じるプラズマグローを検出するためのプラズマセンサユニット（１６、２５）とが組み込まれている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−少なくとも１つの制御コンピュータ（５、６、７）および少なくとも１つのディスプレイユニット（８、９）を備えた、コンピュータを使った制御および調節ユニット（４）と、
−作業レーザビーム（３）を発生させるためのレーザ光源（２）と
を備えて成る、角膜移植中の非機械的、３次元穿孔のためのレーザベース装置において、
−多重センサ処理ヘッド（１）に、
＝前記作業レーザビーム（３）が結合されうる軸方向ビーム案内システム（１１）と、
＝前記作業レーザビーム（３）の焦点（１３）のｚ位置移動のための焦点トラッキングユニット（１２）と、
＝前記作業レーザビーム（３）のｘ位置およびｙ位置移動のためのｘ−ｙスキャナユニット（１４、１５）と、
＝眼の位置を検出するための眼位置センサユニット（２３、２４、３５、３６）と、
＝角膜穿孔中に生じるプラズマグローを検出するためのプラズマセンサユニット（１６、２５）と
が組み込まれていることを特徴とする装置。
【請求項２】
その可視調整ビームが、ｘ−ｙ−ｚ方向で位置決め可能である偏向プリズム（１８）を介して軸方向ビーム案内システム（１１）に結合されている調整レーザ（１７）を特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項３】
その赤外ビーム（２０）が、ｘ−ｙ−ｚ方向で位置決め可能である偏向プリズム（２１）を介して軸方向ビーム案内システム（１１）に結合されている赤外照明ユニット（１９）を特徴とする請求項１または２に記載の穿孔装置。
【請求項４】
前記焦点トラッキングユニット（１２）が、適応光学系または移動可能なテレセントリック集束レンズ（３７）を備えて成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【請求項５】
前記ｘ−ｙスキャナユニットが、２つの調整軸（２６、２７）を有するラフ調整ユニット（１４）と、好ましくは圧電駆動傾斜ミラー（３３、３４）を有する微調整ユニット（１５）とを備えて成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【請求項６】
前記ｘ−ｙスキャナユニット（１４、１５）および前記焦点トラッキングユニット（１２）が、前記作業レーザビーム（３）の前記焦点（１３）の実際のｘ−ｙ−ｚ位置を制御するため、前記制御および調節ユニット（４）と結合されている位置フィードバック出力部を備えて成ることを特徴とする請求項４または５に記載の穿孔装置。
【請求項７】
前記眼位置センサユニットが、そのライン方向に直交する２つのＣＣＤラインスキャンカメラ（２３、２４）を備えて成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【請求項８】
前記眼位置センサユニットが２つのレーザ距離センサ（３５、３６）を備えて成り、そのうちの一方が治療される角膜の中心へのその距離を測定し、他方が角膜の縁点へのその距離を測定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【請求項９】
前記プラズマセンサユニットが、前記プラズマグローの位置分解検出のためのＣＣＤエリアスキャンカメラ（２５）、またはプラズマセンサ（１６）によって形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【請求項１０】
前記ＣＣＤエリアスキャンカメラ（２５）のイメージデータが、治療される眼の瞳孔の輪郭を測定するために使用されることを特徴とする請求項９に記載の穿孔装置。
【請求項１１】
前記多重センサ処理ヘッド（１）におけるレーザ出力センサ（２２）を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【請求項１２】
外科用顕微鏡（３２）が前記多重センサ処理ヘッド（１）に組み込まれていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【請求項１３】
前記制御および調節ユニット（４）が、中央制御コンピュータ（５）と、前記ＣＣＤラインスキャンカメラ（２３、２４）および前記赤外照明ユニット（１９）と結合されている位置決めコンピュータ（６）と、前記ＣＣＤエリアスキャンカメラ（２５）と結合されている制御コンピュータ（７）とを備えて成ることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【請求項１４】
前記ディスプレイユニットが、前記プラズマグローで治療される眼のリアルタイム画像を表示し、かつ計画、監視および刺激の画像およびデータを表示するための多重ディスプレイ（８、９）を備えて成ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角膜移植中の非機械的、３次元穿孔のためのレーザベース装置に関する。この種類の装置は、特に角膜移植のためのセルフシール、セルフ固定する小組織薄片を切断するために、および後角膜表面（ＰＬＫ）、前表面（層状角膜移植）に隣接し、または角膜内の角膜層板の調製のために役立つことを目的としている。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景に関して、角膜移植のための眼科外科技術の現況を、以下の通り、ドナー−レシピエント角膜を提供するための装置といっしょに簡単に説明する。
【０００３】
標準的な移植技術は、角膜切開刀または円刃刀を用いた機械的穿孔法を提供している。角膜移植中、直径約７〜８ｍｍの小さな円形薄片がドナーから除去され、レシピエントにおける同等の位置へ配置され、縫い付けられる。
【０００４】
機械的な変型は広範囲な配分を有するが、これには組織に対して垂直の円形の切断のみが可能であり、角膜薄片の採取中に圧力をかけなければならず、これが機械的変形とともに不規則な切断の原因になるという欠点がある。これらの圧力は保持縫合と同時に移植片の縫い付けけん引力と結合して、しばしば持続的な組織緊張をもたらし、その後に、眼鏡またはコンタクトレンズで補うことが困難である光学ひずみをもたらす。
【０００５】
この装置は、センサ技術または位置フィードバックを組込んでいない。正確に規定され、再現可能な切断形状、および平滑な切断縁に関して採取された移植片の品質は、完全に外科医に依存しており、したがって、一連のランダムな影響は結果に影響を及ぼす。
【０００６】
非機械的穿孔法はレーザベースであり、エキシマーまたはエルビウム：ＹＡＧレーザで作動するが、それらの使用は現在、広く知られていない。それらは機械的変型を防ぐが、比較的高いエネルギーのレーザビームが切断部分を加熱し、そこに熱損傷をもたらす危険がある。この方法は、表面に対してほぼすべての角度で作られる一直線の切断も可能にする。アンダーカットはこのシステム技術のいずれによっても生成されえない。
【０００７】
これらのシステムには通常、２００Ｈｚまでの周波数に処理される対象の移動を登録し、５ｍｓ以上の反応時間で作業位置を追跡するセンサ技術およびダウンストリーム画像処理追跡システムが備えられている。現在、市場にあるレーザは、このようにして適切に再配置されうる。
【０００８】
ＰＬＫ法の場合、損傷された層板を除去するには、薄片が角膜移植片と同等の角膜の後部で患者の角膜から切断され、後層板がその後にその薄片から調製される。その後、移植片は、除去されたボリュームエレメントの代わりに薄片の背面に配置され、縫い付けられ、薄片全体が移植片とともに患者の創傷に戻して縫い付けられる。
【０００９】
印刷された従来技術に関して、種々の刊行物への言及が必要である。例えば、特許文献１は、角膜手術の方法および装置を開示しているが、ここでは浅い切除深さによる短いレーザパルスが使用される。これに関連した装置は、中央の、コンピュータベースの制御および調節ユニット、付随レーザ源、および作業レーザビームのためのビーム位置決めシステムなど角膜処理のための処理システムの異なる基本的構成要素を示す。各パルスは、制御可能なレーザスキャナシステムによってその所望の位置に向けられるが、ここで角膜表面へ沈着したレーザパルスおよびエネルギーは、表面のでこぼこが特定の範囲内で制御されるようにして分配される。また、レーザビーム強度センサおよびビーム強度調整手段が備えられ、一定のエネルギーレベルが手術全体を通じて維持されるようになっている。手術中の眼の移動は、ビーム位置の対応する補正によって修正され、そのために眼の位置配置システムが備えられている。
【００１０】
上記印刷された刊行物によるシステムは、作業レーザビームの切断深さの正確かつ感度の良い監視が行われないという問題を示す。これは、周知の外科装置が主としてそれに基づく表面角膜切除のためのきわめて重要なパラメータではない。しかし、角膜の完全分離の場合、それが穿孔中に生じると、この問題は深刻となる。
【００１１】
また、印刷された従来技術の刊行物は、レーザベースの眼科外科システムの基本的設計を示すが、これらのシステムがこれまでは光学ベンチにおける実験室装備としてその複雑な形態で使用されていることに注意すべきである。この種類のシステムは、広範囲な実用化に適していない。
【００１２】
レーザベースの眼科手術システムを示す追加の印刷された刊行物は、特許文献２および特許文献３である。
【００１３】
技術上の背景に関して、追加の従来技術について言及する必要がある。例えば、特許文献４は、眼の光療法、特に眼の背景における特定の地点の光凝固のための装置を開示している。工程においては、レーザ照明の結果として材料における変化によって引き起こされる音響的または光学的シグナルが、材料特性に関する情報のみを含有するいわゆる熱弾性シグナルから特定の方法で分離される。評価されうる測定シグナルを生成するには、化学反応、切除、繊維転移等、および何よりもプラズマ形成が記載されている。
【００１４】
特許文献５は、レーザビームが光導体によって眼に導入されるａｂ ｅｘｔｅｒｎｏによる強膜切開用の装置を開示している。光導体の端の直前に配置されている材料は、処理中に蒸発し、気泡またはプラズマ泡を形成する。この泡は、一定量の時間後に崩壊し、新しい流体または新しい材料によって置換される。この泡の崩壊時間は、光導体の端が眼房の内部に位置しているかどうかの識別基準を示す。これにより組織と流体との間の転移層部位における手術を監視することが可能となる。
【００１５】
【特許文献１】ＵＳ ２００１／００１０００３ Ａ１
【特許文献２】ＵＳ ６３２５７９２ Ｂ１
【特許文献３】ＵＳ ５９８４９１６ Ｂ１
【特許文献４】ＤＥ １９９３２４７７ Ｃ２
【特許文献５】ＥＰ ０５７２４３５ Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、小型の簡単に操作できる外科システムで角膜部位できわめて正確な穿孔結果が得られるような方法でレーザベースの穿孔装置を改善することである。本発明は、特に、３次元の切断形状の生成を可能にし、それによってセルフシールおよびセルフ固定の移植片を可能な限り最適に挿入できる一体型センサ技術によるシステム技術を開発する目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的は、レーザベースの穿孔装置のコアピースとして、多重センサ処理ヘッドが備えられており、その中に関連ビーム位置決めシステム要素およびセンサ技術ユニットが組込まれているような方法で請求項１の特徴部分により達成される。したがって、多重センサ処理ヘッドは以下、すなわち、
−作業レーザビームが結合されうる軸方向のビーム案内手段と、
−作業レーザビームの焦点のｚ−位置調整のための焦点トラッキングユニットと、
−作業レーザビームのｘ−ｙ位置調整のためのｘ−ｙスキャナユニットと、
−眼の位置の検出のための眼位置センサユニットと、
−角膜穿孔中に生じるプラズマグローの検出のためのプラズマセンサユニットと
を含んでなる。
【００１８】
従属請求項は、反復を避けるために、例示実施形態の説明に基づく対応する機能および利点とともにより詳しく述べられる穿孔装置の有利な改善を特徴とする。
【００１９】
要約すれば、本発明による穿孔装置はレーザベースの処理ヘッドを組込むが、これには処理される対象の位置検出のため、対象との距離測定、プラズマおよび焦点位置検出、レーザ出力調節、ならびに多重直線および傾斜軸のためのセンサを備えることができ、それによって位置フィードバックとともに組織のきわめて正確な３次元穿孔を可能にする。センサヘッドにより、レシピエントおよびドナー組織（特にレシピエントおよびドナー角膜）の両方において完全に適合するアンダーカット（鍵と鍵穴原理）を生成することが可能であり、これは、その幾何学的設計または内部から作用する眼圧の支持により、セルフシール機能を有する。ドナー角膜は、ドナー薄片のその後の縫い付けが限定された範囲でのみ必要となり、または完全に除去されるようにレシピエント角膜において固定もされうる。また、角膜の後部における焦点および切断形状にわたる焦点トラッキングにより、損傷部位または平坦な表面に沿ったボリュームエレメントを除去することが可能である。分離されたボリュームエレメントは、真皮で作られた切断部により除去されうるとともに、均質または人工のボリュームエレメントが同時にこの切断部によりセルフ付着的に挿入され、組込まれうる。
【００２０】
本発明の追加の特徴、利点、および詳細は、好ましい実施形態が添付の図面に基づきより詳しく説明される以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に示されているレーザベースの穿孔装置の全体的なシステムは、コア要素として、多重センサ処理ヘッドを有し、これはその全体が数字の１で示されており、これにはレーザ源２が作業レーザビーム３を生成するために与えられ、かつ制御および調節ユニットを有しこれはその全体が数字の４で示されている。後者は―以下でより詳しく説明されるように―３つの制御コンピュータ５、６、７、および２つのディスプレイ８、９を、例えば、従来のモニターの形で含んでなる。
【００２２】
多重センサ処理ヘッドは以下でより詳しく説明される。作業レーザビーム３は、偏向プリズム１０によって、多重センサ処理ヘッド１の光軸を規定するビーム案内システム１１に結合されている。焦点トラッキングユニット１２は、偏向プリズム１０の反対側のビーム案内システム１１の端をマークし、その焦点トラッキングユニット１２は、ビーム案内システム１１の方向で延びるｚ方向に沿ってこうして規定されるｚ位置で作業レーザビーム３の焦点１３を調整する。
【００２３】
作業レーザビーム３のｘ−ｙ位置調整は、ビーム案内システム１１の結合端におけるラフ調整ユニット１４および治療される対象に最も近いビーム案内システム１１の端における微調整ユニット１５からなる２段階ｘ−ｙスキャナユニットによって行われる。
【００２４】
多重センサ処理ヘッドには別の照明ユニット、すなわち第一に、ｘ−ｙ−ｚ方向で位置決め可能である偏向プリズム１８によってビーム案内システム１１の光軸に同軸に結合されている調整レーザ１７が組込まれている。調整レーザ１７は、眼に可視である波長スペクトルで放射線を放出し、外科医の多重センサ処理ヘッド１のラフな位置決めを助ける。プリズム１８のために使用される調整ユニットは、５ｍｍの動作範囲を有し、位置決め正確度は＋／−０．０１ｍｍである。
【００２５】
また、赤外照明ユニット１９が備えられており、その赤外ビーム２０は、ｘ−ｙ−ｚ方向で調整可能である偏向プリズム２１によって「軸上の」ビーム案内システム１１にも結合されている。これは瞳孔の高コントラスト照明のために役立ち、これによりさらに以下で説明される利点がもたらされる。ＩＲ照明ユニット１９のために、例えば、ＩＲレーザダイオードが使用されるが、ここで照明強度の変動は電流または電圧調節装置によって実施されうる。
【００２６】
多重センサ処理ヘッド１には、種々のカメラおよびセンサユニットも組込まれているが、これらは、明確にするために、この時点ではリストアップするのみで、以下でより詳しく説明される。ラフ位置決めユニット１４の下流に備えられているのは、レーザ性能センサ２２である。ビーム案内システム１１においては、眼位置センサユニットの一部を形成する２つのＣＣＤラインスキャンカメラ２３、２４が接続されている。これらのＣＣＤラインスキャンカメラ２３、２４は、オンラインで、瞳孔、または特に処置に適用される眼の角膜または真皮上のマーカーの位置を判定する。それらは、そのライン方向付けが互いに直交に配置され、ビーム経路に結合されている２つのＩＲ感応高速ラインスキャンカメラからなる。カメラは、約２０〜２５ｍｍ大の眼のイメージセクション上で８１９２ピクセルの解像度を有する。これにより位置の誤差は１０μｍ未満となる。これらのカメラは毎秒２５０ライン超を提供し、これらはリアルタイムで評価され、すべての自発的な眼の動き―手術中の高速なサッカードでも―登録される。データは、ＲＳ４２２インターフェースまたはカメラリンク（CameraLink）インターフェースを経由し、位置決めコンピュータとして機能するコンピュータユニット６に送られる。
【００２７】
カメラからのデータは、このコンピュータ６によって評価され、眼の位置はデジタル画像分析の最新の方法でｘ−ｙ面で抽出される。工程においては、ＩＲ照明ユニット１９によって生成される虹彩と瞳孔との間の比較的強い対比が利用されている。網膜上のＩＲ照明の後方散乱により、瞳孔は、カメラ２３、２４のラインデータにおける虹彩に対して明らかに明るくはっきりと区別されて見える。ＩＲ照明に合わせた、ラインスキャンカメラ２３、２４の目標の前にあるフィルタが、測定結果に対する周辺光の影響を阻止し、構造物の確実な検出のために虹彩と瞳孔との間の適切な対比を確実にする。このようにして測定された位置データは、コンピュータ制御に伝送され、位置変更の場合にビーム位置の修正のために使用される。
【００２８】
上述したプラズマセンサ１６の代わりに、またはそれに加えて、最新のデジタル画像処理によってプラズマの品質を検出し、分析するためにＣＣＤエリアスキャンカメラ２５が備えられている。上述したレーザのプラズマは、組織に結合されると着火するが、水中では着火せず、特に角膜の内皮細胞の背後の房水中では着火しない。これにより作業レーザビーム３の焦点１３が、前房または角膜組織に位置しているかどうかを確認する可能性が得られる。これは角膜穿孔の貫通中に角膜層板の完全な分離を監視するために重要である。ＣＣＤエリアスキャンカメラ２５により、プラズマのグローが位置分解能で検出される。プラズマグローの有無によるカメラ２５で撮影された画像の比較は、組織が完全に分離されたかどうかについての結論を可能にする。穿孔が完全でなかった場合は―すなわち、プラズマグローが依然として可視である―レーザビームは再びこの位置で結合し、残りの組織残部を分離する。それ以上プラズマグローが検出できなければすぐに、組織は完全に分離され、切断工程は停止される。
【００２９】
カメラ２５は、７６８×５６０ピクセルの解像度で毎秒２５０枚超の画像を供給することができ、得られた画像データを、制御コンピュータとして、評価を実行し、瞳孔の形状に従ってレーザ、およびプラズマ検出から得られたデータを制御するコンピュータ７に伝送する。カメラの前に配置されているのは、角膜組織のプラズマグローに合わせられているフィルタである。
【００３０】
プラズマグローの位置分解能が必要でない場合は、プラズマセンサ１６のみが使用されることが必要である。
【００３１】
そのｘ−ｙ位置における作業レーザビーム３の制御は―すでに概要が上述されているように―ｘ軸事前配置ユニット２６およびｙ軸事前配置ユニット２７から成っているラフ調整ユニット１４によって片手で行われる。２つの事前配置ユニット２６、２７は、２つの事前配置ユニットが２本の直線軸、１本の直線および１本の傾斜軸、２本の傾斜軸または２本の回転軸でセットされうるように対応する軸上に取付けられている偏向ミラーでありうる。これらの軸の位置正確度は、約＋／−０．１ｍｍである。ビーム案内１１に入る調整レーザ１７のビームによって行われうるラフ調整の後、これらの軸は、微調整中または眼測定中に意図的でない調整を排除するためにロックされる。
【００３２】
ＣＣＤエリアスキャンカメラ２５の画像データは、他の態様では、瞳孔の輪郭を測定するために使用される。穿孔工程の開始時に、瞳孔の輪郭はコンピュータ７の縁検出フィルタによって測定される。輪郭データは、瞳孔の理想的な円形の形状からの逸脱を補償するためにｘ−ｙ面における瞳孔の位置の計算の一部になる。
【００３３】
上記のレーザ出力センサ２２では、処理中のレーザ出力を測定し、最適な処理結果を得るとともに、目標出力制御を可能にする。このために、レーザ出力の約１〜５％がビーム案内システム１１の軸上に設置されているピックオフレンズ２８によって切り離され、センサ２２で検出される。このようにして得られるシグナルは、作業レーザビーム３のリアルタイム制御、および統計的目的のための位置決め値として利用される。レーザ出力センサ２２は、この目的のために適切なインターフェースによって中央制御コンピュータ５と連結されている。
【００３４】
上記のＣＣＤラインスキャンカメラ２３、２４、および任意プラズマセンサ１６にもピックアップレンズ２９〜３１によって、ビーム案内システム１１からの対応するシグナルが供給されている。
【００３５】
処理位置の方向でのビーム位置決めシステムの別の経過において、外科手術用顕微鏡３２がビーム案内システム１１に結合されており、それによって穿孔工程が通常の方法で外科医によって観察され、監視されうる。
【００３６】
上述した微調整ユニット１５は、原理上、きわめて高いダイナミックス、もしくはミラーまたはプリズムによるビーム偏向のための２つの組合せを有するシステムとして、限定されたダイナミックスまたは圧電アクチュエータ（変換または傾斜軸を有する直線軸）有するネスティング、一軸または多軸回転軸（例えば、ガルバニックスキャナ）を使用しうる。本発明による用途のために、小さな作業エリアのみがカバーされる必要があるため、ビーム経路に結合され、ｘ−ｙ面における微細加工のためにビーム３を偏向する、圧電駆動装置を有するミラー傾斜システム３３、３４が使用されている。スタックド圧電アクチュエータは、＋／−２度の必要な傾斜角度を提供するが、この角度は圧電アクチュエータには比較的高い。追加の基準は、１ｋＨｚを超える高い共振周波数のほか、０．０４％の再現性で０．１％のきわめて高い位置正確度、および位置決め範囲にわたる傾斜軸のきわめて高い直線性である。
【００３７】
多重センサ処理ヘッド１は、追加的にその下端において２つのレーザ距離センサ３５、３６を備えており、そのうちの一方は角膜の中心への距離を測定するが、他方は角膜の縁領域における地点の距離を測定する。レーザ距離センサ３５、３６は、例えば、近赤外線範囲（約８１０〜１２００ｎｍ）で弱いレーザビームによる三角形原理に従って作動する。センサ３５、３６の両方は、１ｋＨｚの出力連続周波数により、角膜への距離の測定値を提供する。これら２つの距離の値から、処理ヘッド１に対する眼の位置は、中央制御コンピュータ５によって測定される。センサの正確度は、約１０μｍである。位置決めシステム２３、２４からのｘ−ｙ面の測定値および２つの距離センサ３５、３６の測定値によって、位置決めコンピュータ６は、空間の３方向で眼の位置を測定する。工程においては、角膜トポグラフィおよび角膜厚さに関する以前測定されたデータが頼みになる。トポグラフィデータが入手可能でない場合は、モデリング目的に角膜縁部分の形状について球面が想定される。
【００３８】
中央コンピュータ５は、システムの焦点トラッキングを実施する。原理上、２つのシステム技術、すなわち適応光学系またはテレセントリック焦点レンズの移動による焦点トラッキングである。適応光学系は、透過要素（レンズによって）として、または反射要素（ミラーによって）としてセットされうる。両方のシステムは、レンズまたはミラーの曲率が、焦点の移動に付随して起こるレンズまたはミラー上にかけられる圧力によって変えられることを特徴としている。本発明は、好ましくは、テレセントリック焦点レンズ３７の移動によって焦点トラッキングを使用する。工程においては、ｚ面で移動可能に配置されており、微調整ユニット１５のミラー傾斜システム３３、３４の位置に応じて固定焦点を有するレンズ３７は、空間の所定の形状がレーザ源の焦点でスキャニングされるように移動される。
【００３９】
焦点レンズおよび傾斜システム３４、３４の制御は、これらの構成要素の位置制御のために詳細に図示されていない位置フィードバック結合出力部により提供される。
【００４０】
また、位置決めシステム２３、２４、および距離センサ３５、３６によって得られている眼の位置は、補正的に制御工程に入る。スキャニングユニットの各ミラー軸の位置は、焦点トラッキング中にフィードバックされ、中央制御コンピュータ５によって監視され、かつ場合によって補正される。
【００４１】
冒頭で言及されたディスプレイ８、９はモニター８からなり、これは中央制御コンピュータ５に接続され、計画、監視、およびシミュレーションの画像およびデータを表示する。
【００４２】
第２のディスプレイ９は、ＣＣＤエリアスキャンカメラ２５と結合され、ライブ画像および／または眼位置を表示しうる制御コンピュータ７に接続されている。
【００４３】
説明された穿孔システムは、患者からの角膜の薄片を一時的に完全に除去することなく角膜の後層板を除去することを可能にする。白内障アクセスと同等の１つの追加の切断のみが患者の眼の真皮には必要であり、それを通じて層板は除去され、かつそれを通じて移植片が挿入され、適合されうる。
【００４４】
この技術は特にきわめて正確なセンサおよびレーザ制御を必要とする。異なる厚さで層板を切断可能であるためには、レーザの焦点位置が正確に規定され、かつ制御されなければならず、きわめて短い軸長を有することが必要である。
【００４５】
要約すれば、従来技術によるシステムのいずれによっても、移植片のその後の縫い付けが大幅に削減され、または完全に除去されうるように角膜におけるセルフシール、セルフ固定構造物を切断することは不可能である。また、以前のシステムのいずれによっても、相応の労力で、角膜の最前部を損傷することなく、角膜の後部で層板手術を行うことは不可能である。
【００４６】
本発明による穿孔装置の適用を図２〜７に基づきより詳しく説明する。例えば、図２および３は、眼の角膜部分３８の半径方向の部分的断面を示すが、ここで残りのドナー角膜３９はその縁に沿って鋸歯状（図２）またはバルジ状（図３）の隆起部分４０を有し、これはドナー角膜４１における対応するネガ状の凹み４２を見出す。構造物全体は、両方の図に示されているように、約４５°の角度ｗで角膜３８の厚さを通じて延び、隆起部分４０と凹み部分４２との間の小歯状突起は、眼ｐの内圧によって互いに圧入され（図２および３の矢印を参照）、同時関連セルフ固定とともにフラットシールの型に沿ったシール効果の増大が工程において達成される。
【００４７】
図４および５は、図２および３と類似した断面図を示し、レシピエント角膜３９における周辺の大きな溝４３がドナー角膜４１上の対応する結合突起４４を受ける。溝にはシールリップ４５が備えられており、これらはさらに内眼圧によるシールを提供する。
【００４８】
図６および７は、同様に、ドナー角膜４１の形で移植片のセルフ固定形状を示す。このために、インターロッキング、アンダーカット結合が、レシピエント角膜３９とドナー角膜４１との間に、すなわち、半径方向の小歯状突起を確立することによって、またはドナー角膜４１およびレシピエント角膜３９における半径方向の結合突起４６および対応する溝４７により生成される。これらの結合突起４６および溝４７はまた、レシピエント角膜３９における移植片４１の回転位置のマーカーの機能も果たす。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】レーザベースの穿孔装置を示す概略システム図である。
【図２】第１の用途におけるレシピエント／ドナー角膜を示す拡大概略断面図である。
【図３】第１の用途におけるレシピエント／ドナー角膜を示す拡大概略断面図である。
【図４】第２の用途におけるレシピエント／ドナー角膜を示す概略断面図である。
【図５】第２の用途におけるレシピエント／ドナー角膜を示す概略断面図である。
【図６】第３の用途におけるレシピエント／ドナー角膜を示す上面図である。
【図７】図６による切断線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った角膜を示す放射断面図である。
【図１】
2005536266.tif 000003
【図２】
2005536266.tif 000004
【図３】
2005536266.tif 000005
【図４】
2005536266.tif 000006
【図５】
2005536266.tif 000007
【図６】
2005536266.tif 000008
【図７】
2005536266.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月7日(2004.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
−少なくとも１つの制御コンピュータ（５、６、７）および少なくとも１つのディスプレイユニット（８、９）を備えた、コンピュータを使った制御および調節ユニット（４）と、
−作業レーザビーム（３）を発生させるためのレーザ光源（２）と、
−多重センサ処理ヘッド（１）と
を備えて成る、角膜移植中の非機械的、３次元穿孔のためのレーザベース装置にして、上記多重センサっ処理ヘッドに、
＝前記作業レーザビーム（３）が結合されうる軸方向ビーム案内システム（１１）と、
＝前記作業レーザビーム（３）の焦点（１３）のｚ位置移動のための焦点トラッキングユニット（１２）と、
＝前記作業レーザビーム（３）のｘ位置およびｙ位置移動のためのｘ−ｙスキャナユニット（１４、１５）と、
＝眼の位置を検出するための眼位置センサユニット（２３、２４、３５、３６）と、
＝角膜穿孔中に生じるプラズマグローを検出するためのプラズマセンサユニット（１６、２５）と
が組み込まれており、前記プラズマセンサユニット（１６、２５）がプラズマ検出によって得られたデータに基づいてレーザを制御する制御コンピュータ（５、６、７）と接続されていることを特徴とする装置。


【国際調査報告】
2005536266.tif 000010
2005536266.tif 000011
2005536266.tif 000012
2005536266.tif 000013
2005536266.tif 000014
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