(57)【要約】  本発明は、一般に老視を防止又は遅らせる装置及び方法に関する。特に、本発明は、老視又は１つ若しくは複数の症状の発症又は進行を遅らせるか、防止するように、目の水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域にある上皮細胞を切除する方法及び装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶体の上皮細胞を切除することによって老視を防止又は遅らせる方法であって、前記水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞を切除するステップを含み、前記上皮細胞が対称に切除される方法。
【請求項２】
前記水晶体の前記胚芽領域に切除ポイントが作成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水晶体の前記胚芽前領域に切除ポイントが作成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記上皮細胞が、前記水晶体の縫合線に沿って切除される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記水晶体の周囲に偶数の切除ポイントが作成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記水晶体が周を有し、前記方法が、基本的に前記周全体で対称に切除ポイントを作成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記水晶体の前記胚芽領域にある前記上皮細胞の少なくとも約１０％が切除される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記水晶体の赤道直径を減少させずに、前記上皮細胞が切除される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
白内障又は乱視状態を形成せずに、前記上皮細胞が切除される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
患者の老視の１つ又は複数の症状を防止又は遅らせる方法であって、
患者の老視の症状を検出する前に、患者を選択するステップと、
水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞を切除するステップとを含む方法。
【請求項１１】
前記患者が、遠視の危険因子の増大に基づいて選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記患者が年齢に基づいて選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
水晶体の上皮細胞を切除する装置であって、
レーザ光放射を提供するレーザ源と、
前記レーザ源から放射を受け取り、複数のレーザ・ビームを発生させる、前記レーザ源に動作状態で接続されたレーザ送出システムとを備える装置。
【請求項１４】
前記レーザが、約４００ｎｍから約１４００ｎｍの範囲の波長を有する放射を提供する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記レーザ送出システムが光ファイバ束を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記レーザ送出システムが、回折光学系又は２成分光学系を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記レーザ送出システムが、前記複数のレーザ・ビームを受け取り、集束する焦点レンズを備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記レーザ送出システムが、異なる焦点距離を有する複数の焦点レンズを備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記レーザ送出システムが、前記複数のレーザ・ビームを自動的に回転する回転体を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記レーザ装置が、切除ポイントに可視光を提供する位置合わせ機構を備える、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に老視を防止又は遅らせる装置及び方法に関する。特に、本発明は老視又は１つ若しくは複数の症状の発症又は進行を遅らせるか防止するように、目の水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞を切除する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
老視とは、加齢又は老齢による視覚障害である。老視は、中年又は高齢者が新聞、雑誌又は書籍を読むために、それを腕の長さに保持させるものである。多くの老視の人々は、老視への対応を助けるために二焦点眼鏡を着用する。老視は通常、４０歳を超えた人に見られる。老視に悩む老視の人は、正常な視覚を有することがあるが、近い物体に焦点を合わせる能力が、時間の経過とともに少なくとも部分的に失われ、これらの人々は、読書などの近見視力を必要とする作業のために眼鏡が必要になる。老視は、４０歳を超えたほぼ全ての人々に、程度の差はあるが影響を及ぼす。
【０００３】
目が様々な距離の物体の明瞭な像を生成するために、目の有効焦点距離を調節して、物体の像を、目の裏側にある網膜上に集束させ続ける。遠近調節とは、有効焦点距離のこのような変化を指す。遠近調節は、目がその焦点を変更する能力であり、主に水晶体の形状を変化させることによって遂行される。遠近調節は、遠い物体から近い物体へと焦点を変更する能力を提供する。遠い物体から近い物体へと焦点を変更する能力は、老視の影響を受ける。
【０００４】
水晶体の形状は、目の中の特定の筋肉及び構造を使用することによって変更される。図１に示すように、水晶体１１４は目の前方部分に位置する。水晶体は、２つの凸状に屈折した表面を有する全体的に円形の断面を有する。レンズの後面（硝子体に近い方）の曲率は、前面のそれより大きい。水晶体は、小帯１０４と呼ばれる膠原線維の円形の集まりによって吊り下げられており、膠原線維はその内端が水晶体嚢（水晶体の外表面）に、外端が毛様体１１５、つまり目の外部支持構造、つまり強膜１０１のすぐ内側に位置する組織の筋肉の輪に取り付けられる。毛様体１１５は、遠近調節していない目では弛緩し、したがって最大直径になる。
【０００５】
人の一生の中で、水晶体は、水晶体の赤道にて上皮細胞が分割し、一部の上皮細胞から分化した線維型細胞が形成されることによって成長し続ける。老視は、少なくとも一部は水晶体の継続的な成長のせいで生じると考えられている。このような成長の１つの結果は、水晶体の可撓性の漸進的低下であり、したがって遠近調節が低下し続けることになる。水晶体嚢の限界内でレンズのサイズが成長すると、これは焦点を合わせる能力を失う。
【０００６】
老視を治療する以前の方法では、目の角膜又は強膜を扱ってきたが、水晶体を扱うことによって老視を治療するという提案があった。http://www.allaboutvision.com/visionsurgery/presbyopia_surgery_2.htmによると、強膜を取り扱う外科医もいるが、レンズが老視手術の鍵だと考える外科医もいて、２つの技術を提案しているが、まだ実験は開始していない。光水晶体縮小（ＰＰＲ）と呼ばれる一方の技術は、レーザを使用してレンズに空洞を生成し、それによってサイズを縮小する。光水晶体変調（ＰＰＭ）と呼ばれる別の技術は、レーザを使用してレンズに微小な孔を生成し、これを軟化する。別の技術は、光破壊レーザを使用して、水晶体の内側を軟化し、弾性を回復する。
【０００７】
老視を治療しようとする他の試みは、強膜又は小帯を扱っていた。レーザ老視逆転（ＬＡＰＲ）は、強膜の一部の切断に赤外線レーザを使用することを含む。外科医はレーザを使用して、強膜にスポーク状切除部を作成し、これを薄くして、レンズに機能するためのさらなる余地を与える。前毛様体強膜切開（ＡＣＳ）と呼ばれる別の方法は、強膜に、又は目の白い部分に放射状パターンで幾つかの部分的に厚い切開部を配置することによって、レンズに取り付けられた線維を緊張させようとしている。放射状切開部の内側にシリコンのインプラントを配置し、退縮の防止を試みる外科医もいる。レンズ線維を締め付けるさらに別の技術は、赤外線レーザを適用して、強膜を戦略的に薄くすることを含む。
【０００８】
同じ発明者に対して発行された米国特許第５，４６５，７３７号（Ｓｃｈａｃｈａｒ）及び他の特許は、老視の目の毛様体筋の実効作動距離を増大することにより、遠近調節の振幅を増大させる方法によって、老視及び遠視を治療することについて説明している。Ｓｃｈａｃｈａｒによると、老視は、レンズの上皮に熱、放射線又は細胞分裂阻害剤を適用することにより、水晶体の持続的な成長を阻害することによっても阻止される。
【０００９】
遠視を治療する他の技術も提案され、最も一般的なものでは角膜又は強膜を扱っている。米国特許第６，２５８，０８２号は、角膜の再形成及び老視矯正の方法及び外科的技術について説明している。システムの好ましい実施例は、スキャナ、ビーム・スポット制御装置及び結合線維及び基本的レーザで構成される。老視は、強膜組織を切除し、毛様体の遠近調節を増大させるために切除レーザを使用する方法によって治療される。
【００１０】
米国特許第６，２６３，８７９号は、強膜組織を切除し、毛様体の遠近調節を増大させるために切除レーザを使用する方法によって老視を治療することについて説明している。角膜の強膜区域で様々なパターンを実行して、老視を治療し、緑内障などの他の目の障害を防止するために、走査システムが提案されている。
【００１１】
米国特許第６，４９１，６８８号は、老視矯正の方法及び装置について説明している。開示されたシステムの好ましい実施例は、ビーム・スポット制御装置、ビーム送出装置、スリット・ランプ、可視照準ビーム及び選択固体レーザで構成される。老視は、選択レーザによって発生した約（１５〜５０）℃の温度上昇で人間の小帯を熱収縮させることにより治療される。近赤外線レーザをゴニオ・レンズで目標小帯区域に集束し、そこに送出して、スリップ・ランプを使用して外科医が観察する。目標の小帯のみ加熱され、角膜、レンズ本体及び隣接区域は損傷しないように、最適な吸収特徴を有する選択レーザをぴったり集束する。
【００１２】
米国特許第６，６６３，６１９号（ＶＩＳＸ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）は、角膜表面の切除光分解を実行することによって老視を治療する眼外科システム及び方法について説明している。レーザ・システムが、予め決定した切除形状まで組織を切除し、角膜が大幅に治癒して、老視を矯正する多焦点形状を形成する。多焦点形状は、中心では近方視力を、周囲では遠方視力を矯正する。このシステム及び方法は、治療区域より狭いビームを有するレーザで、広い区域の治療を可能にし、遠視、遠視性巣乱視及び不規則性屈折異常など、老視に関連する多くの症状の治療に使用することができる。
【００１３】
米国特許第６，７４５，７７５号（Ｓｕｒｇｉｌｉｇｈｔ，Ｉｎｃ）は、様々なレーザを使用して、強膜組織の一部を除去し、老視患者の目の遠近調節を増大させる方法によって老視を治療することについて説明している。
【００１４】
米国特許第５，３１２，３２０号（ＶＩＳＸ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）は、紫外線レーザ放射を使用する角膜の制御された切除について説明し、照射される線束密度及び露光時間は、所望の切除深さを達成するように制御される。彫刻作用は、ビーム・サイズに関連して、角膜入射時に、レーザ・ビーム投影の断面にわたって線束密度を予め特徴付けたように分布させ、切除すべき区域と一致させた結果であり、露光の継続時間が曲率変化の程度を決定する。例示的技術及び状況が、近視矯正、遠視矯正、及び乱視矯正に関して開示されている。
【００１５】
米国特許第５，７１１，７６２号及び第５，７３５，８４３号（ＶＩＳＸ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）は、放射をマスクに通して角膜組織又は他の生物学的物質へと誘導し、切除光分解のプロセスによってそこに予め決定された構成及び深さの切除部を形成するアルゴン・フッ素エキシマ・レーザ又は他のレーザ源について説明している。マスクは、３０ミクロンから８００ミクロンの幅のスリット、円形、三日月形又は他の開口で形成され、中心から縁部へと段階的な強度を提供するようにも形成することさえできる。マスクは反射性であるか、有機ポリマで構成するか、それで上塗りし、熱の蓄積を防止する。
【００１６】
米国特許第６，３２５，７９２号（Ｓｗｉｎｇｅｒ及びＬａｉ）は、曝露した目の組織が、非常に制御された方法で光学的絶縁破壊又は光切断のプロセスを通して切除又は削除されるように、幾つかのパターンの１つで患者の目に低エネルギの超短（フェムト秒）パルス状レーザ放射を適用することについて説明している。目の内側でレーザを使用することにより、外科医は、線維柱帯形成術や虹彩切開などの緑内障手術、嚢切除や嚢破裂や水晶体切除などの白内障技術、及び膜切除などの硝子体手術を実行することができる。エネルギ束又は照射、ビーム曝露の幾何学的配置及び曝露時間を制御することによって、様々な処置が遂行される。
【００１７】
米国特許第６，７０６，０３６号（Ｌａｉ）は、角膜手術用のレーザに基づく方法及び装置について説明している。当該発明は、主に有機材料、特に人間の角膜の切除に適用するよう意図されている。当該発明は、光学的に滑らかに切除された角膜表面を獲得するために、浅い切除深さ（レーザ・パルス毎に０．２ミクロン以下）及び低い切除エネルギ密度閾値（約１０ｍＪ／ｃｍ２以下）を提供するという特徴を有するレーザ源を使用する。Ｌａｉによると、この外科システムを使用して、角膜の傷の除去、切開、角膜移植などの外科的処置を実行し、近視、遠視、乱視、及び他の角膜表面輪郭の欠陥を矯正することができる。
【００１８】
米国特許第５，４３９，４６２号（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｌａｓｅｒｓ）は、治療した組織を後に吸引するために、レンズ組織の水晶体細分によって目の水晶体嚢から白内障組織を除去する眼科レーザ・システムについて説明している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
老視の治療について説明している多数の特許及び発行物があるにもかかわらず、成功した老視の治療はまだ達成されないままである。老視を防止又は遅らせる方法及び装置に対する要求が、いまだにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
老視を防止又は遅らせる装置及び方法が提供される。方法は、水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞を切除することを含む。上皮細胞は、対称及び／又は水晶体の縫合線沿い及び／又は偶数の切除ポイントによって切除することが好ましい。方法は、水晶体の周囲に対称で切除ポイントを作成することを含むことができる。方法は、水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞を所望のパーセンテージだけ切除することを含むことができる。本装置及び方法を使用すると、白内障又は乱視の状態を形成せずに、上皮細胞を切除することができ、水晶体の赤道直径を減少させる必要がない。
【００２１】
別の態様として、患者の老視の１つ又は複数の症状を防止又は遅らせる装置及び方法が提供される。方法は、患者の老視の症状を検出する前に、患者を選択するステップと、水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞を切除するステップとを含む。患者は、遠視などの老視の危険因子の増大に基づき、又は年齢、例えば選択した患者が４０歳未満か否かに基づいて選択することができる。
【００２２】
さらに別の態様として、水晶体の上皮細胞を切除するレーザ装置及び装置を使用する方法が提供される。装置は、レーザ光放射を提供するレーザ源、及びレーザ源から放射を受けて、複数のレーザ・ビームを生成するために、レーザ源に作動状態で接続するレーザ送出システムを備える。レーザ送出システムは、光ファイバ束、回折光学系、２成分光学系、又は単一のレーザ・ビームから複数のレーザ・ビームを提供するための他の手段を含んでよい。レーザ送出システムは、複数のレーザ・ビームを受けて、集束する焦点レンズも含んでよい。レーザ送出システムは、異なる焦点距離を有する複数の１次レンズ及び／又は複数のレーザ・ビームを自動的に回転する回転器を含んでよい。装置は、切除ポイントに可視光を提供する位置合わせ機構も含んでよい。
【実施例】
【００２３】
老視の発現又は進行を防止又は遅らせる装置及び方法が提供される。老視の発現又は進行は通常、老視の１つ又は複数の症状を通して明らかになり、本装置及び方法を使用して、老視の１つ又は複数の症状を防止又は遅らせることができる。患者が老視の１つ又は複数の症状を診断されるか、それに悩み始める前に、装置及び方法を使用して、老視の発現を防止するか遅らせることができる。老視の１つ又は複数の症状が悪化するか、さらに顕著にならないように、装置及び方法を使用して、老視の進行を防止又は遅らせることができる。
【００２４】
老視の症状は、近い物体への焦点合わせ能力の低下、眼精疲労、細かい印刷物を読むのが困難なこと、読書又は照明されたスクリーンを見る際の疲労、すぐ近くを明瞭に見ることの困難、印刷物を読む場合のコントラストの低下、読むためにより明るく直接的な光を必要とすること、明瞭に見るために読み物をさらに離して保持することが必要なこと、及び頭痛、特に近方視力を使用する場合の頭痛を含む。
【００２５】
装置及び方法は、水晶体の上皮細胞の増殖を阻止することを通じて、老視の発現又は進行に対処する。装置及び方法を使用して、水晶体の胚芽領域に入ろうとする上皮細胞の増殖を阻止することができる。これらの細胞は通常、水晶体の胚芽前領域に見られる。代替的又は追加的に、本装置及び方法を使用して、既に水晶体の胚芽領域にある細胞の増殖を阻止することができる。
【００２６】
上皮細胞の増殖は、多数の方法で阻止することができる。上皮細胞の増殖は、上皮細胞の有糸分裂を防止、減速又は停止することによって阻止することができる。上皮細胞の増殖は、水晶体の胚芽前領域又は胚芽領域で上皮細胞を切除することによって阻止することができる。以下でさらに詳細に説明するように、上皮細胞の切除は、水晶体の成長均衡状態を促進又は確立することができる。上皮細胞の切除は、レンズ嚢及び中心領域の上皮細胞又は線維細胞への損傷を回避するか、最小限に抑えるか、軽減する方法で実行される。
【００２７】
水晶体の胚芽前領域及び／又は胚芽領域の上皮細胞は、任意の適切な技術で切除することができるが、通常はレーザに基づく外科技術を使用して切除される。細胞の切除とは、切断、摘出、蒸発、研磨、又は生体組織から細胞を除去する任意の他の適切な技術などによって細胞を除去するという意味である。レーザに基づく外科技術を使用する場合、切除細胞は通常、蒸発する。
【００２８】
治療プロセスは通常、水晶体をより多く露出させるために、瞳孔を拡張させるステップを含む。拡張は、胚芽領域を含む水晶体の前方部分の露出及び治療を容易にする。拡張は、この技術が虹彩ではなくレンズに適用されるので有用であり、虹彩は通常、胚芽領域及び胚芽前領域の区域の上に配置される。
【００２９】
治療プロセスは、水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞を視覚的に識別するステップも含むことができる。上皮細胞は、顕微鏡で見た場合に、そのサイズ又は形状によって識別することができる。或いは、有糸分裂の過程にある胚芽領域の上皮細胞は、生化学的フラグ又は指標によって識別することができる。したがって、追加的ステップは、このような生化学的フラグ又は指標を施すことでよい。
【００３０】
治療プロセスは、水晶体の成長速度又は水晶体の上皮細胞の増殖速度を求めるステップ、及び成長均衡状態を確立するために切除すべき上皮細胞の量を確立するステップのうち１つ又は複数も含んでよい。これらの速度が求められたら、上皮細胞からの線維細胞の形成及び／又は水晶体の成長を均衡状態にするか、それに近付けるために、上皮細胞の有糸分裂プロセスを防止、減速又は停止すべき程度に関して、近似化することができる。
【００３１】
図１は、人間の目の様々な構造を示す。目の最も外側の層は強膜１０１と呼ばれ、これは通常「白眼」と呼ばれる。強膜１０１は、目の外部保護コートとして働く強靱で不透明な組織である。微小な筋肉が、目の周囲で強膜１０１に接続し、目の運動を制御する。強膜１０１は、目の形状を維持する。
【００３２】
角膜１０２は目の前方にある。光は、目に入る時に角膜１０２を通過する。角膜は層状に配置構成される。つまり上皮、ボーマン層、間質、デスメ膜、及び内皮である。上皮は角膜の最も外側の領域である。上皮は、異物の通過を妨害し、涙から酸素及び細胞の栄養素を吸収して、次にこれらの栄養素を角膜の残りの部分に分配する滑らかな表面を提供する。上皮は数千の微小な神経末端で満たされ、これによって角膜は擦られたり、引っかかれた場合に、痛みに対して極端に敏感になる。本装置及び方法は、角膜（上皮層を含む）の損傷又は疼痛を回避するように設計されている。上皮の下には、ボーマン層と呼ばれる透明な１枚の組織がある。ボーマン層は、コラーゲンと呼ばれる強力な層状タンパク質線維で構成される。傷害を与えられると、ボーマン層は治癒するにつれて瘢痕を形成することがある。このような瘢痕が大きく、中心に位置する場合は、多少の視力損失が生じることがある。したがって本方法及び装置は、ボーマン層又はコラーゲンを含む他の層への損傷を回避するように設計されている。ボーマン層の下には間質があり、これは角膜の厚さの大部分を提供する。これは大部分が水とコラーゲンである。コラーゲンは、角膜に強度、弾性及び形状を与える。コラーゲンの形状、配置構成及び間隔が、角膜の光を伝達する透明性を生み出す。間質の下にはデスメ膜があり、これは感染及び傷害に対する保護バリアとして働く、薄いが強力な１枚の組織である。デスメ膜はコラーゲン線維（間質のそれとは異なる）を含み、その下にある内皮細胞によって作成される。内皮は、余分な流体を間質から汲み出す。内皮細胞が疾病又は外傷によって損傷すると、これは修復又は複製されない。破壊された内皮細胞が多すぎると、角膜浮腫及び／又は失明をもたらすことがある。この場合も、本方法及び装置は、老視防止のために患者の治療に使用された場合、角膜の層（角膜の内皮細胞を含む）への損傷を回避するように設計されている。
【００３３】
図１に戻ると、脈絡膜１０３（又は眼球血管膜）は、目の構造に血液を供給する血管を含む。脈絡膜１０３の前部分は、筋肉区域である毛様体１１５、及びレンズ１１４に取り付けられる小帯１０４を含む。毛様体１１５は、小帯１０４を制御するために収縮、弛緩し、小帯は焦点合わせのために水晶体のサイズを制御する。虹彩１０５は目の色付き部分である。虹彩の色は、結合組織及び色素組織の色によって決定される。色素が少なくなると、目は青くなり、色素が多くなると、目は茶色になる。虹彩は、瞳孔１０６と呼ばれる開口の周囲の調節可能な隔膜である。虹彩１０５は、例えばアトロピン、シクロペントレート、ホマトロピン、フェニレフリン、スコポラミン、及びトロピカミドなどの散瞳薬のような点眼液を投与することによって瞳孔を拡張して動作させることができる。眼科医は日常的に、目の検査の一部として患者の目を拡張させる。
【００３４】
網膜１０７は目の後方に位置する。網膜１０７は、目の光を感知する部分である。斑点１０８が網膜の中心にあり、斑点の中心は、中心窩と呼ばれる区域である。この区域は、細かい細部を明瞭に見ることを担当する。網膜の神経線維は目の後方に集まって視神経１０９を形成し、これは電気インパルスを脳に伝達する。視神経１０９は、目の後方で強膜１０１に接続する。視神経と血管が網膜を出るスポットは、視神経円板１１０と呼ばれる。この区域は、その位置に円柱体も円錐体もないので、網膜の盲点である。
【００３５】
目は、水晶体１１４によって分離された２つの流体で充填された区画を有する。大きい方の後方区画は、硝子体液１１１と呼ばれる透明なゲル状物質を含む。小さい方の前方区画は、眼房水１１２と呼ばれる透明な水性物体を含む。眼房水は、（虹彩の前方の）前眼房と（虹彩の後方の）後眼房と呼ばれる２つの区画に分割される。眼房水は毛様体１１５内で生成され、シュレム管１１３を通して排出される。この排出が妨害されると、緑内障になることがある。
【００３６】
水晶体１１４は、平均的な大人では約１０ｍｍ（０．４インチ）、子供ではこれより小さい直径の透明な両凸構造である。水晶体は、毛様体の筋肉に取り付けられているので、形状が変化する。水晶体１１４は、動的焦点合わせに使用される。水晶体に関する追加の詳細は、図２及び図３、及び以下の説明、さらに参照により本明細書に組み込まれるKuszak等のElectron Microscopic Observations of the Crystalline Lens(Microscopy Research and Technique 33:441-79(1996))及びAlbert DA及びJacobiec FA編集のThe Principles and Practice of Ophthalmology（第２版）にあるKuszak等のBiology of the Lens: Lens Transparency as a Function of Embryology, Anatomy, and Physiology(Philadelphia, PA: Saunders, 1999, p.1355-1408)で提供されている。
【００３７】
本装置及び方法は主に、水晶体の解剖学的構造に関する。大人の人間の水晶体は非対称の扁球面である。水晶体は、屈折率の勾配を生成する高度に専門化した細胞の複雑な構成である。
【００３８】
図２は、水晶体２０１の全体的構造を示す。水晶体は、透明な両凸構造であり、前半は後半ほど球形でない。水晶体の芯は、視軸に沿って引き延ばされた１次水晶体線維２０２の核を備える。芯は、細長い２次水晶体線維２０３の皮質に囲まれている。水晶体の前面には、水晶体２０１の中心領域を構成する立方細胞２０４の層がある。前方単層２０５が、水晶体の胚細胞層、重層上皮様組織として働く。しかし、幹細胞が基底胚細胞層全体に分布した他の重層上皮とは異なり、水晶体の幹細胞は、水晶体上皮内の細い緯帯として隔離され、水晶体の胚芽領域を形成する。胚芽領域は、水晶体上皮の周囲で水晶体赤道のすぐ上にある。胚芽領域細胞の一部は有糸分裂を経て、幾つかの娘細胞が最終分化し、追加的水晶体線維になる。水晶体線維２０６になるプロセスで分化する細胞は、移行領域の胚芽領域の外側に見られる。これらは、発生する第２水晶体線維であるので、２次線維２０３と呼ばれる。水晶体の上皮細胞は、嚢２０７と呼ばれる非細胞質外部被覆によって覆われる。
【００３９】
図３は概ね、水晶体上皮細胞が、水晶体上皮内の異なる領域内で隔離される傾向があることを示す。中心領域３０２は、水晶体の前表面の大部分を覆う水晶体上皮の広い極帽を備える。中心領域の細胞は、細胞周期のＧ０段階に保持され、したがって２次線維形成に寄与しない。中心領域３０２と胚芽領域３０４との間には、胚芽前領域３０３と呼ばれる比較的狭い領域がある。少数の胚芽前領域細胞が有糸分裂を経て、これらの娘細胞の一部が最終分化し、２次水晶体線維になる。最後に、胚芽領域の先には、移行領域３０５と呼ばれる細胞の狭い緯度帯がある。移行領域の細胞は、胚芽領域で有糸分裂を経験した細胞であり、２次水晶体線維へと最終分化するよう選択されている。追加の胚芽領域細胞が寿命を通して補充されて、２次水晶体線維になるので、移行領域細胞が強制的に前方へと移動する。これらの発生期の２次水晶体線維が移動する間に、これは同時に極性軸の周囲で１８０°回転し、次に成熟した２次水晶体線維になるまで双方向に伸張する。この伸張が続くにつれ、最初に伸張した２次水晶体線維の前端が、上にある水晶体上皮の頂端膜の下、及び１次水晶体線維の前端の上に入り込む。同時に、同じ伸張中の２次水晶体線維の後端が、水晶体嚢の下、及び１次水晶体線維の後端の上に入り込む。２次水晶体線維伸張が終了し、大部分の重層上皮でよくあるような層又は薄層ではなく、完全成長外皮として端と端をつけて配置構成された場合に、線維が成熟したと見なされる。
【００４０】
追加の２次水晶体線維は寿命を通して発達するので、その前端は水晶体上皮の頂端膜の下、及び以前に形成された水晶体線維の前端の上に入り込み、一方でその後端は嚢の上、及び以前に形成された同じ水晶体線維の基底膜の下に入り込む。水晶体線維の端が合って、縫合線と呼ばれる最終的な線を形成する。この方法で、各外皮の水晶体線維は、以前に形成された外皮の水晶体線維の頂部、及びその後に形成される外皮の水晶体線維の下になる。また、水晶体質量全体は、基底膜様嚢に囲まれ、これは水晶体上皮細胞の基底膜及び伸張する水晶体線維によって生成される。これが寿命を通じて継続的に生成される結果、水晶体嚢は、体内で最も厚い基底膜になる。
【００４１】
他の重層上皮と異なり、水晶体は古い方の最も上にある薄層から日常的に細胞が脱落しない。代わりに、古い方の水晶体細胞は、寿命を通して漸進的にさらに内部移行する。この方法で、水晶体は、その水晶体線維全部を、その周囲から内部へと年齢が上がる順序で配置された状態で保持する。
【００４２】
いかなる年齢でも、胚芽領域３０３は、水晶体上皮の前表面の外部約１０％を含む（また、移行領域は、この区域の最も周囲の区画を含む）。中心領域３０２及び胚芽前領域３０４は、水晶体上皮の前表面区域の残りの９０％を占める。水晶体上皮の全領域は、年齢の関数としてサイズが増大するが、有糸分裂活動は、主に胚芽領域に限定される。
【００４３】
上述したように、水晶体上皮細胞は、別個の亜集団に分離される。大人の水晶体中心領域上皮細胞は、平均高さが３μｍから７μｍの立方体様２０４である。胚芽前領域細胞及び胚芽領域細胞は、全体的にこれより小さい。胚芽領域は、水晶体上で、緯度座標及び経度座標に関して識別することができ、例えば緯度９０°（水晶体の頂部）から約７５ないし約８０°が中心領域である。胚芽領域は、緯度約０°から約１０°である。経度座標は０°と９０°の間でよいが、対称性の経度座標を使用することが好ましい。
【００４４】
水晶体の線維細胞の増殖は、上皮細胞が胚芽領域に入る前、又は入った後に、例えばこのような上皮細胞を切除することにより、その有糸分裂プロセスを防止、減速又は停止することによって減少させることができる。上皮細胞の有意なパーセンテージの有糸分裂プロセスが防止、減速、又は停止すると、上皮細胞によって形成される線維細胞が減少し、水晶体の成長を均衡状態にするか、それに近付けることができる。さらに、有糸分裂プロセスを阻止することにより、水晶体内の上皮細胞の胚細胞緊密化を減少するか、減速することができる。これらの効果は、老視の１つ又は複数の症状の発現又は進行を防止するか、遅らせることができる。
【００４５】
本技術による胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞の切除は、水晶体の赤道直径を減少させる必要がなく、水晶体の成長均衡状態を促進又は確立し、水晶体の皮質及び／又は核の線維細胞の胚細胞緊密化も減少させることができる。水晶体の成長均衡状態を促進又は確立し、水晶体の皮質及び／又は核の線維細胞の胚細胞緊密化を回避又は低減又は最低限に抑え、且つ／又は水晶体のサイズを維持するように、上皮細胞を切除することが好ましい。幾つかの実施例では、老視の症状を防止又は遅らせる方法は、水晶体の成長を停止せずに、水晶体の上皮細胞を切除することを含む。つまり、水晶体は、多少の成長を経験し続け、多少大きくなることができるが、老視の症状を防止するか、遅らせる。
【００４６】
本方法は主に、水晶体の胚芽前領域及び／又は胚芽領域の上皮細胞を対称に切除するよう設計されている。水晶体に切除ポイントを作成する場合、切除ポイントを水晶体の周囲に（特に水晶体の胚芽前領域又は胚芽領域の周囲に）対称に配置するように、第１（及び任意の他の）切除ポイントと対称のパターンを形成するために、１つ又は複数の追加の切除ポイントも作成することが好ましい。
【００４７】
何らかのタイプのレーザ手術は、偶数又は奇数の切除ポイントを使用する（例えば緑内障の圧力を緩和するために、虹彩の穴を設ける）ことができるが、本方法では偶数の切除ポイントが好ましいと想定される。水晶体に幾つかの切除ポイントを作成する場合は、切除パターンが対称であり、各切除ポイント間の度数がほぼ同じであることが望ましい。
【００４８】
本方法では、水晶体の胚芽領域及び／又は胚芽前領域の上皮細胞を対称に切除することが望ましい。これは、対称性がそれほど重要でも些細なことでもない他のタイプの眼科手術とは対照的である。これは、水晶体細胞が損傷した場合、細胞又は線維の成長が損傷した区域に向かって移動し、その結果、視覚の明瞭性を阻害するからである。上皮細胞を対称に切除することにより、細胞及び線維成長の移動は、水晶体内で比較的一様である傾向になり、これは視覚の明瞭性の阻害を回避するか、軽減するはずである。
【００４９】
したがって、本方法は偶数の切除ポイントを生成する（しかし、状況によっては奇数が適切なことがある）。本方法は、基本的に水晶体の全周に、偶数の切除ポイントの対称パターンを生成することが、さらに好ましい。例えば、様々な経度で水晶体に６個の切除ポイントを作成すべき場合、切除ポイントは９０°、９１°、９２°及び２７０°、２７１°、及び２７２°に作成することができる。というのは、その結果、各側に３個の切除ポイントができるからであるが、ゼロ度及び１８０°の領域は切除されない。しかし、切除ポイントが水晶体の全周で対称であるように、０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、及び３００°などに切除ポイントがあることが、さらに望ましい。
【００５０】
上皮細胞は、水晶体の周囲に対称に切除する、及び／又は偶数の切除ポイントを作成することが好ましい。例えば、胚芽領域又は胚芽前領域の周囲の経度約０°、経度約９０°、経度約１８０°、及び経度約２７０°のように、水晶体に少なくとも４個の対称の切除ポイントを作成する。別の実施例として、例えば、胚芽領域又は胚芽前領域の周囲の約０°、約３０°、約６０°、約９０°、約１２０°、約１５０°、約１８０°、約２１０°、約２４０°、約２７０°、約３００°、及び約３３０°（全て経度）などで、水晶体の胚芽領域に少なくとも１２個の対称の切除ポイントを作成する。
【００５１】
対称の切除を使用することにより、白内障又は乱視状態を引き起こす危険性が低下すると考えられている。白内障とは、水晶体の曇りである。乱視状態は、水晶体の周囲で上皮細胞の進行が一様に減速又は停止しなかったせいで、水晶体が歪んだ場合に生じる。対称の切除を使用することにより、水晶体の光学的明瞭性を維持する可能性が改善すると考えられている。
【００５２】
水晶体の光学的明瞭性を維持する方法で、切除スポットを作成することが望ましい。そのために、水晶体に自然に存在する縫合線に向かう線維細胞の成長を維持し、異なる状態での、又は偶然の線維細胞の成長を回避することが望ましい。縫合線は、相互に位置合わせされた線維細胞の端と端が合った接合部である。縫合線に向かう繊維細胞の成長を維持する可能性を改善する１つの技術は、水晶体の縫合線に沿って上皮細胞を切除することである。
【００５３】
対称パターンで、及び／又は縫合線に沿って上皮細胞を切除すると、他の上皮細胞が、切除から感知される損傷を光学的明瞭性を損なう方法で補修するという危険性が低下する。本方法は、分化前に上皮細胞を切除するように設計されているが、分化のプロセスで、繊維は重要な情報を上皮細胞に頼っている。さらに、一部の上皮細胞を切除すると、分化支持因子の提供を減少させ、これによって切除されていない上皮細胞の増殖及び／又は分化を減少させることがある。
【００５４】
本方法は、老視又は１つ若しくは複数の症状の発現又は進行を防止するか、遅らせるために、水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞に幾つかの切除ポイントを作成することを含む。上皮細胞は、胚芽領域又は胚芽前領域に適切な数の切除ポイントを作成することによって切除することができる。例えば、水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域に、２、３、４、６、８、１２、１６、２０、２４、２８、３０、６０、１２０、１８０、３６０、４８０、５４０、６００、６６０、７２０、８００、８４０又は９６０の切除ポイントを作成する。さらに、胚芽領域又は胚芽前領域に、さらに多数の切除ポイントを作成することが望ましいことがある。例えば、約１０００、１８００、２０００、２４００、３０００、３６００、４０００、４８００、５０００、６０００、７０００、７２００、８０００、８８００、９０００、９６００又は１００００である。以上の数のいずれか２つを組み合わせて、切除ポイントの範囲を形成してよい。
【００５５】
胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞は、水晶体の成長均衡状態が確立されるように、十分に切除することが好ましい。或いは、胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞は、切除前の成長速度の約９５％以下、或いは約９０％以下の成長速度を確立するのに十分なほど切除される。或いは、胚芽領域又は胚芽前領域の上皮細胞は、切除前成長速度のせいぜい約８５％、８０％、７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、５％、３％、２％、又は１％の成長速度を確立するのに十分なほど切除される。
【００５６】
本方法は、重大な白内障又は乱視状態を形成することにより、水晶体の機能又は構造を甚だしく損傷するほど多くの上皮細胞を切除することなく、十分な数の切除ポイントを作成することを含む。胚芽領域の全上皮細胞のそれぞれ又はすべてを切除するのではなく、このような細胞のある割合を切除することが想定される。好ましい実施例では、水晶体の胚芽領域にある上皮細胞の少なくとも約１０％を切除する。或いは、水晶体の胚芽領域及び／又は胚芽前領域にある上皮細胞の少なくとも約０．００１％、少なくとも約０．０１％、少なくとも約０．１％、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約５％、少なくとも約７％、少なくとも約１０％、少なくとも約１２％、少なくとも約１５％、少なくとも約１８％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約３０％、少なくとも約３５％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、又はそれ以上を切除する。或いは、胚芽領域又は胚芽前領域の周囲のある割合を切除してよい。例えば、水晶体の周囲の約０．００１％から１００％を切除することができる。
【００５７】
本方法で作成する切除ポイントの数は、一部は切除ポイントのサイズ及び形状によって決定される。例えば、切除ポイントが大きめの場合、作成する切除ポイントは通常、少なくなる。切除ポイントのサイズは、約１．６ミクロンから約３０００ミクロン、或いは約３ミクロンから約１０００ミクロン、或いは約３．１２ミクロンから約１０６ミクロンの範囲の直径を有する切除ポイントを含むが、それに制限されない。切除ポイントは、約３ミクロンから約３００ミクロンの範囲の直径サイズを有することが好ましい。切除ポイントのサイズはさらに、約１４立方ミクロンから約１．４×１０7立方ミクロン、或いは約１４０立方ミクロンから約１．４×１０6立方ミクロン、或いは約１４００立方ミクロンから約１．４×１０5立方ミクロンの範囲の体積を有する切除ポイントを含むが、それに制限されない。切除ポイントは、円形、四角形、多角形、又は他の形状である形状を有することができる。例えば、切除ポイントは円形、曲線又は三日月形の形状を有してよく、これは各切除ポイントでより多くの上皮細胞の切除を容易にすることができる。切除ポイントを接続して、より多数及び／又は異なる形状又はパターンを形成することができる。例えば、切除ポイントを接続して、線、輪、又は基本的に水晶体の全周である円形を形成することができる。
【００５８】
方法はさらに、老視の１つ又は複数の症状が発現する前に患者を選択するステップと、選択した患者の水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域にある幾つかの上皮細胞を切除するステップとを含む。幾つかの上皮細胞を切除して、老視の１つ又は複数の（好ましくは全部の）症状を防止するか、遅らせる。患者は、年齢に基づくか、老視の症状の１つ又は複数の危険因子に基づいて選択してよい。例えば、患者は少なくとも１２歳、或いは少なくとも１５歳、或いは少なくとも１８歳、或いは少なくとも２１歳、或いは少なくとも２５歳、或いは少なくとも３０歳、或いは少なくとも３５歳、或いは少なくとも４０歳、或いは少なくとも４５歳、或いは少なくとも５０歳、或いは少なくとも５５歳、或いは少なくとも６０歳、或いは少なくとも６５歳、或いは少なくとも７０歳、或いは少なくとも７５歳、或いは少なくとも８０歳でよい。或いは、患者は、１２歳、１５歳、１８歳、２１歳、２５歳、３０歳、３５歳、４０歳、４５歳、５０歳、５５歳、６０歳、６５歳、７０歳、７５歳又は８０歳未満でよい。患者は、老視の症状に対する危険因子の増大に基づいて選択してよい。例えば遠視（水晶体の可撓性に追加の要求を加える）、職業（その職業が近方視力の要求を必要とする場合、危険因子となる）、性別（老視は往々にして、女性の方が早期に生じる）、眼病又は眼の外傷（水晶体又は毛様体筋への損傷は、老視の進行を加速することがある）、全身病（糖尿病及び多発性硬化症は老視の危険を増大する）、薬物の使用（アルコール、抗うつ剤及び抗ヒスタミン剤などの薬物は、水晶体の可撓性を低下させる）、又は大気又は地理的因子（高めの年間気温及び多めの紫外線放射への曝露は、個人の老視の危険性を増大させる）である。
【００５９】
本装置及び方法は、上皮細胞の有糸分裂、特に水晶体の胚芽領域にある細胞の有糸分裂を阻止する幾つかの技術を含む。例えば、レーザを使用して、有糸分裂が活性化する水晶体の上皮細胞を切除することにより、上皮細胞の有糸分裂を阻止する、レーザに基づく方法を使用することができる。これらの上皮細胞は通常、水晶体の胚芽領域に位置する。
【００６０】
本装置は、レーザ・ビームを発生可能なレーザ源を含む。レーザ源は、角膜を損傷せず、目を損傷する有意の熱を発生しない波長を有する短いパルスのレーザ光を発生することが好ましい。概して、レーザのパルス毎のエネルギ・レベルは、好ましくは約０．１マイクロジュールから約１２００マイクロジュール、好ましくは約１マイクロジュールから約１２０マイクロジュール、さらに好ましくは約１２マイクロジュールの範囲である。市販されている多数のレーザが、この要件に適合する。パルス継続時間が非常に短く、出力レベルが比較的予想可能であるレーザを使用することが望ましく、したがってレーザが良好に較正されている場合は、各切除ポイントに提供されるエネルギの量に有意の差がないはずである。
【００６１】
好ましいレーザ源は、可視波長レーザ光及び赤外線レーザ光の源を含む。Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジム：イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザなどのＹＡＧレーザを使用することが好ましい。白内障手術後のレーザ嚢切開用の眼科用Ｎｄ：ＹＡＧレーザは、７９７０コヒーレントＹＡＧレーザ、カリフォルニア州フレモントのNidek Incorporatedから入手可能な眼科用Ｎｄ：ＹＡＧレーザＹＣ−１６００、及びＡｌｃｏｎ２５００ＹＡＧレーザを含む。Ｎｄ：ＹＡＧレーザは、後嚢切開及び周辺虹彩切開などの眼科手術に使用されてきた。Ｎｄ：ＹＡＧレーザはパルスが短く、エネルギが低く、出力が高いコヒーレントの光放射を発生する。レーザ出力を集束光学系と組み合わせた場合、ターゲットでの高い放射照度は、光学的絶縁破壊を介して組織の破裂を引き起こす。ＹＡＧ結晶には、非常に特定の波長を放射する様々な材料を含めることができる。医療用途では、ホルミウム及びツリウムが、ＹＡＧ結晶に頻繁に使用される不純物であるが、これらはわずかに異なる波長を有する。
【００６２】
他のレーザ源は、ヘリウム・カドミウム・レーザ、アルゴン・イオン・レーザ、クリプトン・イオン・レーザ、キセノン・レーザ、ヨード・レーザ、ホルミウム・ドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット・レーザ、イットリウム・リチウム・フッ素レーザ、エキシマ・レーザ、化学レーザ、調和振動レーザ、色素レーザ、窒素レーザ、ネオジム・レーザ、エルビウム・レーザ、ルビー・レーザ、チタン・サファイア・レーザ及びダイオード・レーザを含む。適切なＹＡＧレーザはさらに、周波数を２倍及び周波数を３倍にしたＹＡＧレーザを含む。多くのＹＡＧレーザの波長は、特殊な結晶に通して輝かせることにより、スペクトルの赤外線から緑又はＵＶ部分に変換することができる。これは元の赤外線波長から基本的周波数の第２又は第３調波への変換であるので、レーザ光波長の適切な追加範囲が提供される。
【００６３】
レーザ源は、特徴的な出力を有するビームを提供し、これはレーザ光放射の波長によって決定される。レーザ・ビームは、接触直径及び面積も有する。例えば、ビームの直径が１．１７ｃｍである場合、照明される表面積は１平方センチメートルになる。というのは、面積は、式πｒ2によって決定されるからであり、ここでｒはビームの半径である。レーザ源が、１ワットの出力及び１．１７ｃｍの直径を有するレーザ・ビームを提供する場合、ビームは１平方ｃｍ当たり１ワットの放射照度又は強度を有する。というのは、強度は式Ｉ＝Ｐ／Ａによって決定されるからであり、ここでＰは出力（単位はワット）をＡ、つまり平方センチメートル単位のビームによる照明面積で割った値に等しい。したがって、１ワットの出力を有するビームが０．５６ｃｍの直径を有する場合、放射照度は４ワット／平方ｃｍになる。というのは、照明された表面積が０．２５ｃｍ2になるからである。
【００６４】
この同じレーザ・ビームを焦点レンズでこれより小さい直径及び面積に収束した場合、強度は大幅に増加する。例えば、（１ワットの出力を有する）同じビームを１５．７×１０-11平方ｃｍの直径に集束すると、強度は１ワット／１５．７×１０-11平方ｃｍ、つまり６３７万ワット／平方ｃｍになる。これらの計算から、比較的低いレーザ出力を有するレーザ・ビームが、集束時に高い強度を生成可能であることが分かる。この理由から、多くのレーザ送出システムは、レーザ・ビームのサイズ及び強度を調節するために焦点レンズを含む。
【００６５】
本装置では、レーザ源及びレーザ送出システムは、角膜への損傷を回避、軽減又は最小限に抑える方法で選択し、操作しなければならない。レーザ光の波長は、概ね角膜に吸収されない波長でよい。約４００ｎｍ以上、或いは約６３２ｎｍ以上の波長が好ましい。約１４００ｎｍ以下の波長も好ましい。レーザ送出システムは、レーザ・ビームを目の別の部分ではなく所望の切除ポイントに集束する焦点レンズを含むことができる。
【００６６】
全ての物質は損傷閾値があり、これはレーザ・ビームが材料を蒸発又は燃焼し始める強度のレベルである。閾値は、損傷が生じ始めるレベルである。常温の物質では、損傷閾値はレーザ光の強度、光が区域を照明する長さ、及び物質が吸収するレーザ光の量に依存する。
【００６７】
レーザ・ビームが物質に接触すると、材料が放射を吸収し、これを熱に変換する。材料が吸収し、熱に変換されるレーザ・ビームからのエネルギの量は、部分的にレーザ・ビームの波長によって決定される。目の組織の場合、電磁スペクトル可視部分の波長（約４００ｎｍから約７００ｎｍ）は、角膜及び水晶体を容易に通過し、網膜で吸収される。角膜及び水晶体の組織が健康である場合、レーザ・エネルギの非常に小さい割合が、それに吸収される。しかし、４００ｎｍより短い波長（スペクトルの紫外線部分）では、角膜及び水晶体を構成する組織が吸収するエネルギの割合が、より高くなる。これは、７００ｎｍより長い波長にも当てはまる。スペクトルの近赤外線部分（約７００ｎｍから約１４００ｎｍ）は、肉眼には見えないが、角膜及び水晶体を通過することができ、しかしこの場合も、可視光より吸収レベルが高くなる。約１４００ｎｍより長い波長は、大部分が角膜によって完全に吸収される。Ｎｄ：ＹＡＧレーザは、スペクトルの近赤外線部分では１０６４ｎｍで作動する。したがって、この波長では、角膜及び水晶体組織で多少の吸収が生じる。
【００６８】
以上で検討したように、レーザの強度は、照明面積が減少するほど高くなる。光の集束に使用する焦点レンズは、任意の波長の光に対して特定の焦点距離を有する。レンズの焦点距離とは、光が再び発散、つまり広がる前に、最小直径に収束するレンズからの距離を指す。これは往々にして、レンズの最良焦点と呼ばれる。というのは、これが焦点レンズが任意の状態で作成できる最良又は最小のスポットだからである。
【００６９】
レーザ・ビーム（又はさらに一般的に任意の光）が焦点レンズを通過した後、焦点レンズを出るレーザ・ビームの直径は、最良焦点に到達するまで小さくなり続ける。例えば、直径が約１０ｍｍのＹＡＧレーザ・ビームは、公称焦点距離が５０ｍｍのレンズのセンタに直接当たる。ビームを焦点レンズの後２５ｍｍの距離で測定すると、ビームは約５ｍｍの直径になる。つまり、最良焦点までの距離の半分（５０ｍｍの焦点距離を有するレンズから２５ｍｍ離れる）では、ビームが元の直径の半分になる。レンズから３７．５ｍｍの距離では、ビームは約２．５ｍｍの直径である。レンズから４３．７５ｍｍの距離では、ビームは約１．２５ｍｍの直径を有する。レンズから４６．８７５ｍｍの距離では、ビームの直径は約０．６２５ｍｍ（６２５ミクロン）である。レンズから４８．４３７５ｍｍの距離では、ビームは約３１２ミクロンの直径である。この減少は最良焦点まで続き、ここでレンズから５０ｍｍの距離に直径約３．２ミクロンの焦点スポット（約１０．２４平方ミクロンの面積を有する）を生成する。現在のところ、収束される光の波長の約３倍より小さい焦点スポットを獲得することは不可能である。１．０６４ミクロンのＮｄ：ＹＡＧレーザでは、最良焦点は約３．２ミクロンである。
【００７０】
図１０は、角膜又は水晶体嚢を損傷せずに水晶体の上皮細胞を選択的に切除するために、どのように焦点レンズからの距離を使用できるかを示す。図では、焦点レンズ１００１が、目１００３に接触するレーザ・ビーム１００２を集束する。焦点レンズは、その「最良焦点」が水晶体１００４の上皮細胞になるように位置決めされる。角膜１００４の表面では、レーザ・ビームは約３１２ミクロンの直径を有する。しかし、水晶体１００５にて、レーザ・ビームは約３．１２ミクロンの直径を有する。１ワットのレーザでは、強度は角膜の表面で１３０９ワット／平方ｃｍになり、水晶体組織では４０００万ワット／平方ｃｍになる。これは、角膜の表面が最良焦点より物理的にさらに離れているからである。１．５ｍｍの距離は、長い距離には見えないかもしれないが、５０ｍｍの焦点距離を有する焦点レンズの最良焦点に近いこの状況では、これは有意の距離である。２つの組織を分離する距離（１．５ｍｍ）は比較的小さいが、これら２つの面におけるレーザ・ビームの強度は、有意に異なる。
【００７１】
角膜の表面から水晶体組織への距離の１．５ｍｍという値は、一例として使用されており、患者の実際の距離はわずかに異なることがある。したがって、本装置及び方法は、距離、特に角膜の厚さを測定し、測定した厚さに基づいて切除又はレーザ送出システムを調節するステップ又は装置でもよい。角膜の厚さを測定する適切な技術は、光学的低コヒーレンス反射率測定（ＯＬＣＲ）厚度計又は超音波厚度計を含む。
【００７２】
角膜及び水晶体がレーザ光を吸収する傾向があっても、角膜は損傷せずに、吸収したレーザ・エネルギを熱として散逸させることができる。というのは、レーザ光が、角膜組織の損傷閾値より低い強度（約１３０９ワット／平方ｃｍ）を有するからである。しかし、約４０００万ワット／平方ｃｍでは、水晶体の上皮細胞が蒸発する。この組織の損傷閾値を超えているからである。つまり、焦点レンズを目の水晶体から精密な距離に位置決めすることにより、本方法及び装置は、角膜を損傷せずに上皮細胞を切除することができる。
【００７３】
組織の損傷閾値を超えると、組織が切除され、蒸発した物質の雲を形成する。ある割合のレーザ光が、蒸発した組織に吸収される。つまり、レーザ・パルスの一部が、蒸発した物質を加熱し、プラズマを生成する傾向を有する。これは、最良焦点又はその近傍での白色光の閃光として見られる。プラズマは、レーザ・パルスが周囲の組織を加熱する限り、これをさらに加熱、膨張、蒸発し続ける。プラズマによって発生した熱は、純粋なレーザ光とは異なる方法で水晶体組織と相互作用し、周囲の水晶体組織を加熱する傾向があり、これは蒸発より多くの熱損傷を生じる。しかし、間に合うようにレーザ・パルスの長さを制限することにより、パルスの前縁によって形成されるプラズマを加熱する傾向がある残りのレーザ・エネルギの量を減少させて、望ましくない熱損傷を最小限に抑えることが可能である。約１マイクロ秒未満のパルス長を有するレーザ・ビームは、熱より多くを切除する傾向がある。パルスの長さが短くなると、熱損傷が少なくなる傾向があるが、所望の切除を生成するために、レーザに要求される平均出力が大きくなる。したがって、比較的短いパルスで上皮細胞を切除するために、十分に高い強度を有するレーザ・ビームを提供することが望ましい。例えば、約１００マイクロ秒以下、或いは約１０マイクロ秒以下、或いは約１マイクロ秒以下、或いは約１００ナノ秒以下、或いは約１０ナノ秒以下、或いは約１ナノ秒以下、或いは約１００ピコ秒以下、或いは約１ピコ秒以下、或いは約１００フェムト秒以下、或いは約１０フェムト秒以下のパルス継続時間が想定される。
【００７４】
本装置は、パルス状のレーザ光を提供するレーザ源を含んでよい。レーザ源は、選択されたパルス長及び／又はパルス率を有するレーザ光のパルスを生成するレーザ発生要素を含んでよい。パルスは、励起機構をパルス状にするか、Ｑスイッチなどの様々な方法を使用して、レーザによって内部で発生することができるか、レーザを連続波（ＣＷ）モードで実行し、音響光学又は電気光学タイプの偏向器又は変調器を使用して、外部で変調することができる。レーザ源は、例えばレーザ発生要素がパルスではなくレーザ光の連続ビームを生成するか、所望のパルスとは異なるパルスを生成する場合など、レーザ発生要素に動作状態で結合したパルス選択要素を含んでよい。適切なパルス選択要素は、Neos Technologies and Intra-action Corporationから市販されている。パルス長及びパルス率は、レーザ光の適用が周囲の組織又は角膜を不当に損傷せずに、所望の上皮細胞を切除するように、レーザ波長及びエネルギ・レベルとの組合せで選択される。本方法及び装置では、任意の適切なパルス長を使用してよい。レーザ光は、ナノ秒のオーダ、例えば数十又は数百ナノ秒の長さを有するパルスで、水晶体に適用することができる。或いは、パルス長は、マイクロ秒、ピコ秒、又はフェムト秒のオーダでよい。フェムト秒レーザの場合、レーザ光の各パルスは、フェムト秒（１秒の１０の１５乗分の１）のオーダのパルス長を有する。
【００７５】
レーザ照射されている物質に熱又は衝撃を伝達しないために、短いパルス長が望ましい。つまり、周囲の組織に実質的に損傷を与えずに、切除を実行することができる。さらに、フェムト秒レーザは、極めて精密に使用することができる。フェムト秒パルスを発生するレーザが、当技術分野で知られている。このタイプのレーザは、現在のところ、わずか５フェムト秒のパルス長を発生することができ、パルス周波数は現在のところ、１０ＫＨｚもある。
【００７６】
本方法は、上述したように従来通りのレーザ機器を使用して適用することができるが、これも本発明者等が開発した新規のレーザに基づく手術装置が役立つ。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ源などのレーザ源は、複数のレーザ・ビームを発生するレーザ送出システムに動作状態で結合することができ、したがって水晶体上に複数の切除ポイントを同時に生成することができる。レーザ源は、レージング媒質、電子制御装置、電源、及びパルス状又は連続波で動作する内部光学系を含んでよく、レーザ源は、外部構成要素にビームを提供し、これはレンズ、つまりより多くのミラー、及びレーザ・エネルギをレーザ送出システムに結合するビーム分割光学系を含んでよい。例えば、レーザ・ビームは、光ファイバ束、回折光学系、又は２成分光学系によって発生してよい。光ファイバ束は、通常は一方端のみが相互に束ねられ、可撓性保護ジャケットに入れられた光ファイバのグループである。光ファイバ束の端部は、ほぼあらゆる数の光ファイバを含むことができ、様々な形状及び構成に配置構成することができる。
【００７７】
適切なレーザ源に加えて、レーザ装置は、複数のレーザ・ビームを提供するレーザ送出システムも備える。レーザ送出システムはファイバ束、回折光学系又は複数のビームを発生する他の別個の構成要素、及び送出システムの要素を保持、回転又は位置決めする任意の機械的装置を含んでよい。レーザ送出システムは、ビーム強度制御装置も含んでよく、これは切除を制御する別の方法として、各レーザ・パルスのエネルギを調整することができる。レーザ源及び／又はレーザ送出システムは、レーザ・ビームの発生を制御するようにプログラムされたコンピュータ制御装置に動作状態で接続することができる。コンピュータ制御装置は、焦点レンズに接続して、切除ポイントの間隔を精密に変更するために焦点レンズを移動するようプログラムすることができる。
【００７８】
図４は、本明細書では送り出しレンズ４０２と呼ばれる収斂レンズを使用して、レーザ源４０１からのレーザ光放射（レーザ・ビーム）を、単一モードの光ファイバの束の近位端に伝達するレーザ装置を示す。このレーザ送出システムの光ファイバ束４０３の遠位端は、複数のレーザ・ビームを提供する。単一モードの光ファイバは通常、９ミクロン以下の芯直径を有し、これによって１タイプのレーザ・エネルギ分布のみがそれを通って伝播することができる。束内の光ファイバの数は変更することができる。各光ファイバは、レーザ源からの総エネルギの一部を受け取る。治療プロセスのために各光ファイバから必要なエネルギの量を考えると、レーザから入手可能なエネルギの量、及び光ファイバの近位端の潜在的損傷閾値が、実際のファイバの使用数の係数になる。この実施例では、個別の６本の光ファイバが描かれている。これの変形版は、レーザ・エネルギを単一の光ファイバに送り出すものである。次に、この光ファイバを２本の光ファイバに分割する。次に、２本の光ファイバを再び分割して、４本の光ファイバにする。遠位端で所望の数の光ファイバを達成するために、このプロセスを継続することができる。光ファイバの各遠位端で、レーザ強度をさらに均一にするために、このプロセスが好ましい。
【００７９】
光ファイバ束の遠位端４０３にて、各光ファイバを分離し、各光ファイバの端部の相互に対する位置及び距離を設定して、全光ファイバを単一体として研磨することができる材料で作成したホルダ内に位置決めする。例えばアルミニウム、ナイロン又はプラスチックを含むが、それに制限されない材料を使用して、光ファイバを光ファイバ束に接合することができる。光ファイバの端部は通常、適切なエポキシを使用して固定される。光ファイバ束の近位端内に送り出されるエネルギは、遠位端を出て、１次焦点レンズに向かって伝播する。光ファイバ帯の遠位端から１次焦点レンズまでの距離は、光ファイバの合計からの全レーザ・エネルギが、水晶体の透明な開口内に入り、損失を最小限に抑えるような距離でなければならない。
【００８０】
図４のレーザ送出システムは、焦点レンズ４０４も含む。１次焦点レンズは、ファイバからのレーザ光を１次焦点レンズの焦点距離で描像する。集束したレーザ・ビームは、像面４０５の最良焦点にスポットを形成する。例えば、９ミクロンの芯の光ファイバの端部が、３．７５ｍｍ直径で半径方向に分離されると、１次焦点レンズは、レンズの焦点に同じ相対距離で約９ミクロンのスポットの像を生成する。これは、１：１の像リレーの実施例である。１次焦点レンズの焦点距離を変更すると、生成されるスポットの間隔に影響を及ぼすことがある。図８は、相互から角度θ（シータ）でずれた光ファイバ８０１の対が、光ファイバ８０１より低い場で焦点レンズ８０２とどのように相互作用できるかを示す。光ファイバ８０１はレーザ・ビーム８０４及び８０７を放射し、これは焦点レンズ８０２を通過して、これによって集束される。レーザ・ビーム８０４及び８０７はそれぞれ、中心を外れた角度で焦点レンズ８０２に接触する。焦点レンズ８０２はビーム８０５及び８０６を提供し、これは焦点に近付くにつれ、その直径が狭くなり、放射照度が上昇する。焦点レンズ８０２はコンピュータ制御及び／又は電動化することができ、したがって光ファイバからの距離を調節し、それによって切除ポイントの間隔を調節することができる。焦点レンズのモータ起動は、電動歯車装置又は圧電活性体などの任意の手段で実行することができる。
【００８１】
光ファイバ束は、例えばファイバ端部が位置する３．７５ｍｍの直径に沿って、装置を回転可能な機械的ステージ内に保持することができる。これによって、スポットを目の組織上に描像し、回転することもできる。これは、固定した直径に沿って治療のために新しい組織の照明も可能にする。この回転装置は手動又は電動式でよい。これらの装置は、光ファイバ束の回転情報を与えることができるディジタル読み出し装置、又は円形パターンの焦点スポットの回転と直接相関をとる高度に正確な回折光学系を装備することができる。
【００８２】
可視照準システムを使用して、不可視のＮｄ：ＹＡＧレーザ放射を胚芽領域又は別のターゲット領域に、又はその近傍に向けることができる。図４は、切除ポイントに可視光を提供する位置合わせ機構を使用して、目の組織の損傷閾値より低い可視レーザ・エネルギを、どのようにして光ファイバ束装置内に導入でき、それによって切除レーザ源からのレーザ・エネルギが当たる相対位置を医師が見られるようにするかも示す。図４のレーザ装置は、位置合わせレーザ４０６も含み、これは６３０ｎｍの可視スペクトルのレーザ・ダイオードのような低出力可視レーザ装置であり、２色スプリッタ４０７、被覆ミラー、又は複数の光ビームを単一の位置に提供する同様の装置又は手段を使用して、光ビームを光ファイバ束内に提供する。これらの装置は、可視光を反射し、通常はＹＡＧレーザから発生する１０６４ｎｍの近赤外線光を透過するコーティングで製造することができる。例えば、一方側からの光を反射し、他方側からの光に対しては透明であるように、ミラーの一方側を被覆することができる。２色スプリッタ４０７及び位置合わせレーザ４０６は、可視光ビームが切除レーザ・ビームと同一線上になるような方法で位置合わせすることができる。ファイバ束装置で使用する材料は、可視及び近赤外線の両方のレーザ・エネルギを通すことができるので、両方のレーザは、他方に影響せずに同じ構成要素を使用することができる。図４は、光ファイバ束装置（近位端にＳＭＡコネクタ４０８を、遠位端に可撓性保護ジャケット４０３を含む）を示す。２色スプリッタ４０７によって、治療を実行中に、位置合わせレーザ４０６をオン又はオフにすることが可能になる。
【００８３】
図５は、複数のレーザ・ビームを発生するために回折光学系又は２成分光学系などの単一の光学要素５０２を使用することを示す。この光学系は、レーザ・ビームの位相関係を変更し、その結果、レーザ・エネルギが所望のパターンで分布する。例えば、焦点スポット６個のセットを、５．０８ｃｍ（２インチ）の焦点を有する１次焦点レンズ５０３について、３．７５ｍｍにて円形パターンで形成する。各回折光学系５０２は、特性を固定して設計され、１次焦点レンズ５０３によって像面５０４に描像されるスポットのパターンは固定される。図９は、レーザ源９０１が、レーザ源９０１より下の場にある回折光学系９０２及び焦点レンズ９０３とどのように相互作用できるかを示す。レーザ源９０１はレーザ・ビーム９０４を提供し、これが回折光学系９０２を通過して光を回折し、複数のレーザ・ビームを提供することができる。図９では、回折光学系９０２によって２本のレーザ・ビーム９０５及び９０６が提供されるが、他の適切な回折光学系によって、さらに多くのレーザ・ビームを提供することができる。焦点レンズ９０３はビーム９０７及び９０８を提供し、それが焦点に近付くにつれ、その直径が狭くなり、放射照度が上昇する。上述したように、レーザ送出システムのレンズの焦点距離に対して焦点レンズの位置を変更すると、焦点スポットの直径、又は間隔が増加又は減少する。焦点レンズ９０３の位置は、コンピュータ制御及び／又は電動化することができ、したがって光ファイバからの距離を調節し、それによって切除ポイントの間隔を調節することができる。焦点レンズのモータ起動は、電動歯車装置又は圧電活性体などの任意の手段で実行することができる。
【００８４】
回折光学系又は２成分光学系は、図６の焦点レンズについて図示されているように、回転ステージ内に保持することができる。この場合も、光学系を回転することにより、６個の焦点スポットを固定した直径に沿って異なる位置に位置決めすることができる。
【００８５】
図５は、切除ポイントに可視光を提供する位置合わせ機構の使用も示す。位置合わせビーム５０６は、図４で説明したように提供されるが、焦点スポット・パターンの直径は、位置合わせレーザの方が波長が短いので、わずかに異なる周に届く。これは、各周の差がこの用途にとって重大であると判断された場合、２色スプリッタの前の位置合わせビーム路に発散補正レンズを追加することによって補償することができる。図５は、図４に関連して説明したような２色スプリッタ５０５を有する光学システムを示すが、複数の光ビームを単一の位置に提供する他の装置又は手段を使用してもよい。以前に検討したように、２色スプリッタによって、治療中、悪影響を与えずに位置合わせビームをオン状態に維持することができる。
【００８６】
本明細書で説明した光ファイバ束及び回折及び２成分光学系は、複数の切除ポイントを生成するために想定される、より広いクラスの光学構成要素を例示したものである。例えば、ビームスプリッタ、回折格子、２成分光学系、回折光学系、マイクロ光学系、フィルタ、格子、及びその他のような他の要素が想定される。好ましい装置は、偶数のレーザ・ビーム発生要素、例えば光ファイバ束内の偶数の光ファイバ、又は偶数の焦点スポットを生成する光学系を有する。レーザ誘導要素を作成して、所望の対称を維持するために、周囲で相互から等距離であるこれらのスポットを生成することができる。
【００８７】
中心線からずれたスポットを生成することも可能である。以前の実施例では、レーザ・ビームはレンズの中心に、それに対して垂直に配向された。つまり、レーザ・ビームは９０°の角度でレンズに当たる。これは、同一線上にある、つまりレーザと同じ中心線上にある焦点スポットを生成する。線は、最良焦点にあるスポットからレンズの中心を通ってレーザ・ビームの中心を戻り、レーザまで戻るように引くことができる。しかし、レーザは、この中心線を外し、次にビームがまだレンズの中心に当たるように、焦点レンズに向かって戻るように調節することができる。ビームの中心を通ってレンズへと引かれ、元の中心線と比較された線は、数度の偏りがある。
【００８８】
元の中心線と新しいビーム路との間の角度が、１０°偏っている場合、焦点レンズはそれでも、レンズからと同じ距離に焦点スポットを生成する。しかし、ビームはある角度でレンズの中心に入るので、この時点で生成された焦点スポットも数度偏る。レンズは、レーザ・ビームを曲げて元の中心線に戻ろうとするが、レーザをある角度でレンズに向けると、集束スポットが中心線の一方側にずれて現れる。第２レーザを、元の中心線の他方側に設定し、レンズの中心に向けると、第２焦点スポットが元の中心線の反対側に生成される。２つの焦点スポットの間隔は、この時点で２０°である２本のビーム間の合計角度と、レンズの焦点距離との組合せである。レンズの焦点距離が長いほど、焦点における２つのスポットの間隔が大きくなる。
【００８９】
上記で検討した光ファイバ束の場合、ファイバの端部を（図８に示すように）焦点レンズに対してある角度で切り取ると、レンズは上述したように別個のスポットを生成する。しかし、ファイバが傾斜していない場合、レンズは、これも個々のスポットを生成するファイバ先端の描像にも使用することができる。作成可能な最小焦点スポットは、傾斜していないファイバの先端の直径である。これを像リレー・システムと呼ぶ。回折光学系の働きは、２本のレーザの実施例の方に似ている。単一のビームは、９０°の入射角で回折光学系の中心に向かう。回折光学系により、ビームの５０％がレンズの中心線から一方方向に離れ、ビームの５０％が同じ角度であるが反対方向に離れる。実施例とちょうど同じように、レンズは２つの焦点スポットを生成する。というのは、回折によって生成される２本のビームが、ある角度でレンズに当たるからである。２つのスポットの間隔は、回折光学系の格子周期とレンズの焦点距離との組合せである。回折システムでは、回折が一定のままである場合、レンズの焦点距離を変更すると、スポットの間隔が変化する。
【００９０】
回折光学系は、集束レンズとともに使用すると２つのスポットを生成するように作成することができる。レンズは、５０ｍｍの焦点距離を有する。生成される２つのスポットの間隔は、１０ｍｍである。レンズの焦点距離を増大させると、共通のレンズに向いた２本のレーザの実施例で説明したように、２つのスポットの間隔が増大する。レンズの焦点距離が長いほど、２つの焦点スポットの間隔が大きくなる。説明した回折システムのレンズの焦点距離を増減させることにより、各患者に合わせて間隔を調節することができる。回折は回転方向の影響を受ける。つまり、これによって生成される２本のビームは、回折子が回転するにつれ、中心軸の周囲で回転する。これによって、固定された周上の任意の角度で２つのスポットを位置決めすることができる。この場合も、焦点レンズを、異なる焦点距離を有するレンズに変更すると、異なる周上で２つのスポットを位置決めし、異なる患者の要求に応えることができる。
【００９１】
水晶体に切除ポイントのパターンを生成するために、他の技術を使用してもよい。例えば、米国特許第６，２６３，８７９号に記載されているように、走査機構又はより広い直径を有するレーザ・ビームとともにマスクを使用して、所望のパターンを生成することができる。米国特許第５，７１１，７６２号及び第５，７３５，８４３号に記載されているように、マスクを使用して、レーザ・ビームを画定されたパターンに限定し、それによって所望の切除パターンを生成することができる。例えば、円形又は三日月形のスリットを有するマスクを使用することができる。
【００９２】
図６は、レーザ光の路で１次焦点レンズを簡単且つ精密に変更するために使用可能なレーザ送出システムのレンズ・アレイを示す。レンズ・アレイは、複数の焦点レンズ用の開口を有するハウジング６０１を備える。図６に示すハウジング６０１は、焦点レンズ６０２ａから６０２ｆ用に６個の開口を有する。レンズ・アレイでは、各円６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄ、６０２ｅ及び６０２ｆは、（図４の焦点レンズ４０４及び図５の焦点レンズ５０３として描かれたような）単一の焦点レンズを表す。図６の側面図で示すように、レンズ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ及び６０２ｄは、ハウジング６０１の外側で保持してもよい（側面図では、レンズ６０２ｅ及び６０２ｆがレンズ６０２ｂ及び６０２ｃで隠されている）。図６は、異なる距離に保持されたレンズ６０２ａから６０２ｈを示しているが、レンズは、ハウジングから同じ距離に、又はハウジング自体の中で保持することが好ましい。レンズ・アレイは、光ファイバ束又は回折光学系の後に配置される。レンズ・アレイは、全てのレーザ光ビームがレンズ・アレイの１つのレンズのみを照明するように、回転可能である。レンズ・アレイは、焦点スポット・パターンの周を変更するために使用することができる。この装置の側面図は、各レンズを様々な距離で像面に固定し、１次焦点レンズの様々な焦点距離を補償することによって、像面を一定に維持するように、様々な焦点距離のレンズをどのようにして単純なホルダ内で偏らせることができるかを示す。焦点距離は、例えば０．０１ミリメートルから２ミリメートル変動してよい。
【００９３】
レーザ送出システムは、焦点レンズを滑動させて患者に近付けるか、患者から遠ざける機構も含むことができる。焦点レンズは、例えば治療される目に近付くか、そこから遠ざかる長手方向に移動する滑動調節ステージ上にレンズが配置されている場合、滑動手段によって調節することができる。レンズは、マイクロメートル規模の調節能力を有するスライド上に配置される。例えば、治療される目からレンズまでの距離を、５０ミリメートルという初期焦点距離から５１ミリメートルという調節された焦点距離へと調節することができる。
【００９４】
レーザ送出システムは、１人の患者で追加の切除セットを作成できるように、レーザ・ビームを回転する機構も含むことができる。レーザ・ビームを回転する手段は、自動及び手動装置を含み、レーザ要素が中央又は周囲にあるホィール又はターンテーブルを含む。このような回転機構は、複数のステップで水晶体を切開することを容易にする。例えば、水晶体に１，０００個の切除ポイントを作成する場合、開業医は１回目に５００個を作成し、続いて２回目に５００個とするよう考えることがある。レーザ源に対する過度の出力要件を回避するために、少数のレーザ・ビーム発生要素を単一のレーザ源に接続させることが望ましいことがある。この選択肢では、複数のレーザ・スポット生成要素を回転可能なホィール上に配置することが望ましいことがある。ホィールは、例えばマイクロメートル規模の精度で、正確且つ精密に回転できることが好ましい。これで、処置を実行している医師又は他の開業医は、そのホィールを水晶体の第２位置に配置し、次にこのスライド上のマイクロメータを使用するだけで、このステージを１ミリメートル調節することができる。患者は、同じ位置のままである。
【００９５】
図７は、切除ポイントを精密に回転する機械的回転ステージを示す。装置の中心は中空であり、したがって装置を最小量の軸ずれ操作で回転できるような方法で、光ファイバ束、回折光学系又は２成分光学系の取付具を取り付けることができる。軸ずれ操作により、スポットが回転して、ターゲット区域の位置から外れる。レーザ・ビームが回折光学系又は２成分光学系を通過するので、これは通常、軸ずれ操作の影響を受けないことは注目に値するが、この問題は光ファイバ束アレイではこれより大きい考慮事項になる。
【００９６】
装置はさらに、回転ホィールと動作状態で接続され、レーザ・スポット発生要素（光学系）の位置を精密に設定できるようにエンコーダ又は他のフィードバック機構を装備したディジタル表示装置も備える。ディジタル表示装置は、レーザ・スポットが発生する位置を非常に正確に、例えば百分の一度まで示すことができる。このようなディジタル表示装置を使用して、レーザ・スポット発生要素を例えばゼロから３５９．９９まで回転することができる。これは、レーザ・スポット発生要素がその周囲で回転中の位置について精密なフィードバックを提供し、したがって常に追跡し続けることができる。或いは、レーザ・スポット発生要素の回転を電動化することができる。小型モータをフィードバック付きの回転ホィール上に配置することができ、医師はこれを次の位置へと動かすか、所望の回転度数を入力することができ、レーザ・スポット発生要素が入力された位置まで回転する。
【００９７】
例えば、６４個の切除ポイントを作成することが望ましい。１つの選択肢は、単一のレーザ源に６４個のレーザ・スポット発生要素を付随させることである。１回点火するだけで、治療が実行される。しかし、その結果、レーザ源の出力が６４の部分に分割される。レーザが、これらの６４個のスポットそれぞれに十分なエネルギを提供するのに十分な出力を有さない場合、処置は所望するほど効果的にならない。１つの解決策は、より大型のレーザを提供することである。というのは、レーザの出力が、発生できるスポットの数を制限しているからである。別の解決策は、レーザをレーザ・スポット発生要素より少ない数に分割し、本明細書で説明するように、複数のステップでレーザ・スポットを水晶体に適用することである。
【００９８】
切除ポイントの間隔を調節する１つの選択肢は、異なる焦点距離を有する焦点レンズを置換することである。オペレータがわずかに調節することができる。これらの滑動は電動化することもでき、ディジタル表示装置付きのフィードバックに高い精度を提供させることもできる。エンコーダが内蔵された直線又は回転ステージで高度の正確さを提供することができる。
【００９９】
操作システムの並進ステージを使用して、様々な患者の様々なサイズの目に合わせてスポット直径をカスタム化することができる。レンズのアレイが所定の位置にある状態で、患者が同じ位置にあり続けるように、右のレンズ位置を選択し、調節して、焦点をずらすことができる。レンズの焦点距離変化のずれは比較的小さく、通常は本明細書で説明した方法ではわずか数ミリメートル程度である。
【０１００】
光ファイバと光ファイバの先端と患者の位置との間には、実質的な像の中継、拡大及び光学的諸特性がある。ファイバ端部の像の中継及び拡大を考慮しなければならない。倍率を、例えば１：１から１：８へと変更すると、切除ポイントがさらに離れる。その結果、効果的に縮小するか、像面でのスポット・アレイを大きくする。遠端又は出力端上のファイバのアレイによって作成された円形スポットのサイズは、患者とファイバ端部の間にある光学システムの倍率を変更することによって変化することが、当業者には認識される。
【０１０１】
別の方法は、２本以上の光ファイバを使用して、レンズへと放射される光がわずかな角度でレンズに当たり、それぞれの角度がわずかに異なる場合、レンズが２つの、事実上同じ直径のスポットを描像し、その間隔は、ファイバがレンズを照らす場合のその先端の角度の関数であるように、相互に別個に操作する。２本に分割され、市販されている機器である単一の光ファイバを使用することができると想定される。こうすると、目の中心を通して線を直接引き、一方の光ファイバを、中央に真っ直ぐ当たるのではなく、３°の角度でレンズに当たるように３°回転し、他方のファイバを３°回転する場合、これらの光ファイバが両方とも、レンズに向かって非常に精密に３°の角度であることを保証することが必要であるように、これらの角度を非常に精密に位置決めすることが必要となる。これらの角度の一方が３°であり、一方が異なり、例えば２．８°である場合、一方のスポットが他方と異なる円弧を描くことになり、その結果、基本的に２つの異なる周が切除される。この望ましくない結果は、非対称の切除ポイントのパターンになるが、むしろ卵形又は楕円形のパターンである。光ファイバの先端を使用して複数のスポットを発生させるには、他の方法もあり、例えばアレイ又は束の中でその倍率を操作するか、個々の光ファイバを使用して、それを個々に操作し、レンズへの入射角度でその角度を変更する。
【０１０２】
複数の切除ポイントを作成する他の技術も想定される。例えば、走査形体を有するレーザ装置を使用することができる。走査形体は、切除ポイントが移動するように、レーザ・ビームを移動させる。走査レーザ装置は当技術分野で知られており、レーザ・ビームを前後に移動することによって線を作成するために使用されている。切除スポットは、レーザ・ビームを走査動作で、好ましくはコンピュータ制御にて移動させ、所望の切除パターンを生成することによって作成することができる。例えば、コンピュータ制御の走査ミラーが、焦点面でＸ−Ｙ方向にレーザ・ビームを移動又は走査することができる。走査は、様々なパターンで実行することができる。例えば、点、円又は曲線を生成してよい。走査レーザ技術に関する追加の説明及び図は、米国特許第６，３２５，７９２号及び第６，７０６，０３６号（参照により本明細書に組み込まれる）で見ることができるが、これらの特許では、水晶体の上皮細胞の切除ではなく、角膜の切除が図示されている。
【０１０３】
任意選択で、レーザに基づく方法の代わりに、又はそれに加えて、生化学的方法を使用することができ、１つ又は複数の生化学的活性剤を使用して、上皮細胞の有糸分裂を阻止する。適切な生化学的活性剤は、タクソール、ノコダゾール又は他の紡錘体阻害剤、又はヒロドキシ尿素又は他のヌクレオチド合成阻害剤を含んでよい。適切な生化学的活性剤は、目に投与するのに適切な有機又は無機担体又は賦形剤と混合してよい。或いは、生化学的活性剤は摂取又は注射してよい。活性化学薬品は、点眼液又は眼軟膏により投与することが好ましい。
【０１０４】
例えば、レーザに基づく方法を使用して、細胞を準備し、その後に適切な生化学的活性剤を含む点眼液を使用してよい。或いは、光活性薬品を使用してよい。
【０１０５】
本明細書で言及した全ての特許、試験手順及び他の文書は、このような開示が本発明と一致しないような程度まで、このような組み込みが許容される全ての管轄区域で、参照により完全に組み込まれる。
【０１０６】
本発明を、特定の実施例について説明し、図示してきたが、本発明には本明細書で例示されていない多くの異なる変形があることが、当業者には理解される。これらの理由から、本発明の真の範囲を決定するためには、添付の特許請求の範囲のみを参照されたい。
【０１０７】
従属請求項は、米国の特許慣習に従って単一の請求項に従属しているが、いずれの従属請求項の各特徴も、他の従属請求項又は主要請求項の各特徴と組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】水晶体を含む人間の目の内部を示す図である。
【図２】人間の水晶体の上皮細胞の配置構成を示す図である。
【図３】水晶体の上皮細胞の様々な領域を示す図である。
【図４】所望の位置で多数の上皮細胞を切除するためにレーザ束を使用するレーザ・システムを示す図である。
【図５】所望の位置で多数の上皮細胞を切除するために回折光学系を使用するレーザ・システムを示す図である。
【図６】水晶体上に生成されるレーザ・スポット・パターンを簡単且つ精密に変更する器具を示す図である。
【図７】少量だけ切除ポイントを精密に回転する機械的回転ステージを示す図である。
【図８】焦点レンズが、所望のサイズ、又は光ファイバ束によって提供されるレーザ光放射から所望の距離で、切除ポイントをどのように提供できるかを示す図である。
【図９】焦点レンズが、所望のサイズ、又は回折光学系によって提供されるレーザ光放射から所望の距離で、切除ポイントをどのように提供できるかを示す図である。
【図１０】レーザ光放射を角膜ではなく水晶体上の切除ポイントにどのように集束するかを示す図である。
【図１】
2008518683.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年7月6日(2007.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶体の上皮細胞を切除するレーザ装置であって、
レーザが、前記水晶体の胚芽領域又は胚芽前領域にある上皮細胞を対称に切除するような構成であるレーザ装置。
【請求項２】
前記レーザが、前記水晶体の前記胚芽領域に切除ポイントを作成するような構成である、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記レーザが、前記水晶体の前記胚芽前領域に切除ポイントを作成するような構成である、請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記レーザが、前記上皮細胞を前記水晶体の縫合線に沿って切除するように適合される、請求項１から３までのいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記レーザが、前記水晶体の周囲に偶数の切除ポイントを作成するように適合される、請求項１から４までのいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記水晶体が周を有し、前記レーザが、基本的に前記周全体で対称に切除ポイントを作成するように適合される、請求項１から５までのいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記レーザが、前記水晶体の前記胚芽領域にある前記上皮細胞の少なくとも約１０％を切除するように適合される、請求項１から６までのいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記レーザが、前記水晶体の赤道直径を減少させずに、前記上皮細胞を切除するように適合される、請求項１から７までのいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザが、白内障又は乱視状態を形成せずに、前記上皮細胞を切除するように適合される、請求項１から８までのいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
水晶体の上皮細胞を切除する装置であって、
レーザ光放射を提供するレーザ源と、
前記レーザ源から放射を受け取り、複数のレーザ・ビームを発生させる、前記レーザ源に動作状態で接続されたレーザ送出システムとを備える装置。
【請求項１１】
前記レーザが、約４００ｎｍから約１４００ｎｍの範囲の波長を有する放射を提供する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記レーザ送出システムが光ファイバ束を備える、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記レーザ送出システムが、回折光学系又は２成分光学系を備える、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記レーザ送出システムが、前記複数のレーザ・ビームを受け取り、集束する焦点レンズを備える、請求項１０から１３までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記レーザ送出システムが、異なる焦点距離を有する複数の焦点レンズを備える、請求項１０から１４までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記レーザ送出システムが、前記複数のレーザ・ビームを自動的に回転する回転体を備える、請求項１０から１５までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記レーザ装置が、切除ポイントに可視光を提供する位置合わせ機構を備える、請求項１０から１６までのいずれか一項に記載の装置。
【国際調査報告】
2008518683.tif 000013