(57)【要約】  眼科手術で使用するための光破断レーザー伝送システム及び方法。眼組織内に切開部を形成するために使用される＜１００００フェムト秒の範囲のパルスで伝送される光破断レーザーが、複合的に正確に配設されたレンズのから成る複雑なシステムを使用せずに光学収差を最小化する新規の手段により伝送される。この新規の手段は、集束レンズが、過度に複雑な収差補正設定を必要とせずに光破断レーザービームの入射に対して常に垂直な状態を保つようにする走査設計を含む。集束レンズは、周囲ビーム内で移動して、治療空間での２次元制御を容易にするように構成される。集束前にビームの発散を制御することにより、３Ｄ切開が可能になる。この有用なシステム及び方法は、患者に接触する必要性を伴わずに正確な治療を行い、標準的な手術用顕微鏡に一体化して手術効率及び病院のワークフローを向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼組織内に切開部を形成する方法であって、
フェムト秒レーザービームを軸方向に導くステップと、
前記ビーム内の経路にわたってレンズを移動させるステップと、
を含み、前記レンズの面は、前記軸方向に対して垂直を保ち、前記レンズは、前記レーザービームの入射部分を前記眼組織内のスポットに集束させ、前記スポットは、前記レンズの前記経路によって定められた２次元経路に沿って組織を光破断するサイズを有し、前記方法は、
前記レーザーのスポットの焦点深度を、前記眼組織内に３次元治療部位が形成されるように制御するステップをさらに含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記レンズは、前記眼組織内に円筒形の切開部を形成するように円形経路にわたって移動する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記眼組織は水晶体嚢を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フェムト秒レーザービームの前記レンズに入射しない部分を遮断するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記レンズを移動させるステップは、前記ビーム軸の前記軸方向に平行な軸の周囲でレンズ支持体を回転させるステップを含み、前記レンズの中心は、前記支持体の軸から半径方向にオフセットされる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記レンズ支持体は、前記レーザービームが前記レンズのみを通過できるようにする不透明な円板である、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記レンズ支持体は、毎秒１回転〜毎秒１００回転の範囲の速度で回転する、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記半径方向のオフセットの距離を調整するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記焦点深度を制御するステップは、前記ビームが前記レンズに当たる前に前記ビームの拡大を調整するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記拡大は、ガリレオ望遠鏡内のレンズ対間の距離を制御することにより調整される、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記拡大は、ビーム拡大器により調整される、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記レンズを通じて前記フェムト秒レーザービームを導く前に前記レンズの照準を合わせるステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記照準を合わせるステップは、前記移動するレンズを通じて、前記組織上に可視パターンが投影されるように低出力光を導くステップを含み、前記レンズの配向は、前記可視パターンが所望の切開部位に位置するまで調整することができる、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記集束ビームを、前記軸方向に対して傾斜した経路を辿るように前記移動するレンズから偏向させるステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記偏向させるステップは、前記集束ビーム内に部分的反射ミラーを配置して、該ミラーを通じて前記眼組織を見られるようにするステップを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ミラーは、前記軸方向に対して４５°で配向される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
眼組織内に３次元治療域を形成するためのシステムであって、
ビームを軸方向に導くフェムト秒レーザー源と、
集束レンズと、
前記集束レンズを前記軸方向に垂直な平面内に保持し、前記レンズを前記垂直な平面内の２次元経路にわたって移動させるレンズ支持体と、
を備え、前記集束レンズは、該レンズに入射する前記ビームの一部を、眼組織を破断するように選択されたスポットサイズに集束させ、前記システムは、
前記レーザースポットの焦点深度を、前記眼組織内に３次元切開部を形成するように制御する手段をさらに備える、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
前記フェムト秒レーザー源は、
コリメートされたフェムト秒レーザービームを生成するレーザーと、
前記ビームが前記集束レンズに到達する前に前記ビームを拡大するビーム拡大手段と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ビーム拡大手段はガリレオ望遠鏡を含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ビーム拡大手段はビーム拡大器を含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ビーム拡大手段は、前記眼組織における前記レーザースポットの前記焦点深度を制御するように調整可能である、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記集束レンズは、前記レーザービームが眼内に伝搬する際に生じるビーム収差を予め補正する単一の非球面レンズである、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
前記レンズ支持体は、前記軸方向に平行な軸の周囲で回転するように取り付けられ、前記レンズの中心は、前記軸から半径方向にオフセットされる、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２４】
前記レンズ支持体は、前記レーザービームが前記レンズのみを通過できるようにする不透明な円板を含む、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記支持体を前記軸の周囲で毎秒１回転〜毎秒１００回転の範囲の速度で回転させるようになっている駆動装置をさらに含む、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記半径方向のオフセットの距離を調整する手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記集束ビームを、前記集束レンズから前記軸方向に対して横方向に偏向させるミラーをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ミラーは、前記軸方向に対して４５°で配向される、
ことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記ミラーは、前記レーザービームの波長の光を優先的に反射するが、可視光は通過させる、
ことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記フェムト秒レーザービームの前記経路と一致する経路に沿って光ビームを導くように配向された低出力光源をさらに備え、該低出力光源は、前記集束レンズの照準を合わせるために使用することができる、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項３１】
前記フェムト秒レーザー源は、独立したキャビネット内に取り付けられたフェムト秒レーザーを含み、前記システムは、前記キャビネットに取り付けられた近位端と、前記集束レンズ、前記レンズ支持体及び前記深度制御手段を保持するハウジングに取り付けられた遠位端とを有する支持アームをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項３２】
前記レンズ支持体は、顕微鏡に結合するようになっており、前記顕微鏡は、治療すべき前記眼組織が見えるように配向される、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項３３】
前記レンズ支持体は顕微鏡に取り付けられ、前記レンズ支持体の位置は、前記顕微鏡の下の解放位置と係合位置との間で切り替えることができる、
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
ハウジングと、
眼嚢に流体を送出して前記眼嚢内の水晶体を乳状にするための、前記ハウジング内に位置するポンプ及びコントローラと、
前記ハウジング内に位置するフェムト秒レーザーと、
前記ハウジングに固定された近位端と、前記ハウジングを取り囲む空間内に位置決め可能な遠位端とを有する支持アームと、
前記フェムト秒レーザーから前記眼嚢に集束レーザー光を伝送するようになっている、前記支持アームの前記遠位端に固定されたレーザー伝送システムと、
を備えることを特徴とする水晶体超音波乳化吸引機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１１年６月９日に出願された米国仮特許出願第６１／４９５，３７０号の本出願であるとともに、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく該特許出願の優先権の利益を主張するものであり、該特許出願の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本出願は、以下の同時係属中米国特許出願第６１／６１９，３８６号に関し、該特許出願の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。この係属中出願は、米国特許出願第１２／９０２，１０５号及び米国特許出願第１１／０５４,５０６号にも関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、一般に眼科手術に関連するシステム、装置及び方法に関する。具体的には、本発明は、白内障手術のためのシステム、装置及び方法に関する。白内障手術は、最も一般的に行われている眼の外科手術の１つである。白内障手術の主な目的は、問題のある水晶体を除去し、この問題のある水晶体の光学特性の一部を回復させる人工水晶体又は眼内レンズ（ＩＯＬ）と交換することである。
【０００４】
白内障手術の主なステップは、角膜切開を行って前眼房にアクセスできるようにし、非点収差を補正し（角膜輪部減張切開術、ＬＲＩ）、水晶体の嚢を切開して水晶体にアクセスし、水晶体を断片化して除去し、ほとんどの場合、眼内に人工の眼内レンズを入れることから成る。
【０００５】
角膜切開は、典型的には外科用ナイフで、又は最近ではレーザーで行われる。
【０００６】
通常、嚢の切開は、手工具を使用して、巧みな機械的切除及び円形開口部の形成を通じて行われる。この処置は嚢切開術と呼ばれる。
【０００７】
従来の嚢切開方法は、機械的切断及び剥離技術に基づく。ＹＡＧレーザー前嚢切開術と呼ばれる別の方法では、個々の高エネルギーレーザーパルスを眼に照射して嚢を開きやすくする。これらの方法の精度及び質には限界がある。
【０００８】
最近では、包切開術／嚢切開術の切開を非常に高い精度で行うことができる光破断レーザー及び光破断方法が導入されている。眼科手術で使用する光破断レーザーに関する発明者の先行特許及び特許出願としては、米国特許出願第６／９９２，７６５号、米国特許出願第７／３７１，２３０号、米国特許出願第６１／０００，６１９号、米国特許出願第６／９９２，７６５号、米国特許出願第１２／９０２，１０５号、及び米国特許出願第１１／０５４，５０６号が挙げられる。眼の様々な組織の切開を行うために、＜１００００フェムト秒の範囲の光破断レーザーパルスの応用が成功を収めている。これまでは、主にレーシックのフラップ、基質内切開術（ｉｎｔｒａｓｔｒｏｍａｌ  ｉｎｃｉｓｉｏｎ）、角膜輪部減張切開術、角膜移植術及び角膜侵入切開（ｅｎｔｒｙ  ｉｎｃｉｓｉｏｎ）などの様々な角膜切開術にフェムト秒レーザーを使用することに焦点が当てられてきた。近年では、フェムト秒レーザーを使用した白内障治療において、人間の眼の嚢及び水晶体にもフェムト秒レーザーがうまく応用されている。
【０００９】
これらの光破断レーザーパルスの主な利点は、治療する眼組織が、通常は近赤外領域又は可視領域の通常選択されるレーザーの波長を透過し、従って大きな散乱又は吸収を伴わずに角膜、眼房水、水晶体嚢及び水晶体を介してレーザーを集束できる点にある。レーザーパルスは、常に２、３マイクロメートルの範囲の非常に小さなスポットサイズに集束され、スポットサイズの位置に含まれるあらゆる組織又は液体（例えば眼房水）内でレーザー誘起による光学破壊が行われるようになる。
【００１０】
この光学破壊（光破断による破壊）によってマイクロプラズマが生じ、その後に細かなキャビテーション気泡が生じる。この組織の光破断を使用して、このような多くの一連のレーザーパルスを眼内の所望の体積にわたって走査することにより、あらゆるサイズ及び形状の組織領域を切断及び切開することができる。
【００１１】
レーザー経路内の焦点よりも上方及び下方の組織層は、光学破壊閾値未満であってレーザー波長を大きく吸収しないので、レーザービームによる影響を受けないままである。この原理によれば、外部からの切開を行う必要がないので、非侵襲性の光破断眼科手術が可能になる。
【００１２】
光学破壊を達成するために必要な最小レーザーフルエンス（レーザーのピーク出力÷焦点領域）の閾値が存在する。レーザーのピーク出力は、パルスエネルギーが高くなるとともに（通常はμＪ範囲内）、及びパルス持続時間が短くなるとともに（通常は＜６００ｆｓ）上昇する。あらゆるピーク出力のレーザーフルエンスは、焦点領域が小さくなるにつれて高くなる。従って、光学破壊閾値を超える高いフルエンスを達成する際には、小さなスポットサイズを達成することが極めて重要である。
【００１３】
破壊にとって十分な高さのフルエンスを、レーザーパルスエネルギーを増加させることによって達成する方法は、パルスエネルギーが高いとキャビテーション気泡及びそれに伴う衝撃波が大きくなるのであまり望ましくない。キャビテーション気泡が大きくなるほど、いずれかの特徴部を一連のパルスで切断する際に得られる精度が低くなる。さらに、大きな衝撃波は、周囲組織を損傷する可能性があるので、望ましくない副作用と考えられる。
【００１４】
従って、通常はレーザーパルス当たり＜５０μＪの低パルスエネルギー範囲内のレーザーパルスを使用しながら、スポットサイズを最小化して閾値を上回るレーザーフルエンスを達成することが最も重視される。眼の角膜又は嚢／水晶体を治療する眼科用フェムト秒レーザーシステムには、これらの原理がうまく実装されている。必要とされる典型的なレーザービーム集束角は、ＮＡ＞０．１５（最大角Θ＞１５度）であり、いくつかの最適化された場合にはＮＡ＞０．３の開口数である。
【００１５】
公式１：
2014522284.tif 000003
によれば、
Θ＝最大集束角（度）、
λ＝レーザー波長、
ω0＝１／ｅ2カットオフにより定められるレーザービームの焦点半径、
Ｍ2＝総収差によって決まるビーム線質係数である。
【００１６】
ビーム収差を、Ｍ2＜１．３（Ｍ2＝１は、収差を全く伴わない理論的最小値である）などの最小値に保つことができる場合、上記のＮＡ＞０．１５（Θ≧１５°）及びＮＡ＞０．３０（Θ＞３０°）の集束角及び結果として得られるスポットサイズの直径（２ω0）は、それぞれ＜８μｍ及び＜４μｍとなる（レーザー波長λ＝１μｍの場合）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許出願第６／９９２，７６５号明細書
【特許文献２】米国特許出願第７／３７１，２３０号明細書
【特許文献３】米国特許出願第６１／０００，６１９号明細書
【特許文献４】米国特許出願第６／９９２，７６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
このような小さなスポットサイズを達成する際には、高い開口数及び収差の最小化が極めて重要である。このようなレーザーパラメータを目的とするレーザー伝送システムは、非常に小さなスポットサイズを達成するために必要な高い開口数に起因していくつかの課題に直面する。これらのシステムは、集束レンズアセンブリを通じて走査されるレーザービームを使用することによりさらに複雑になる。高い開口数の集束ビームを生じるレンズを通じて垂直（９０度の入射）以外の入射角でレーザービームを走査しながら低い収差を維持するには、正確に配置された複数のレンズから成る複雑なシステムが必要になる。また、これらの方法及びシステムは、眼の基準をレーザーシステムに置いて固定するための、圧平レンズなどの患者インターフェイスを必要とする。この患者インターフェイスの配置により、手術設定に大幅な複雑性が加わり、レーザー治療の期間にわたって望ましくない又は有害な高い眼圧レベルが生じる可能性がある。通常、患者インターフェイスは消毒して提供され、しかも一回しか使用されないため、白内障治療全体にかなりのコストが加わる。また、レーザー角膜切開術及びレーザー嚢切開術を実行できる現在の患者インターフェイス又はレーザー伝送システムには、標準的な手術用顕微鏡に適合又は一体化されているものはない。白内障手術では、外科手術用顕微鏡を完備する必要があるので、処置の現在のレーザー使用部分が終了した後に患者を移動させて手術用顕微鏡の下に位置変更しなければならない。これにより大幅な時間遅延及び業務計画上の労力が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本明細書で開示する伝送システムは、集束レンズが（単複の）入射レーザービームに対して常に垂直入射（９０度）下にあるようにする特定のレーザー走査設計を実装することにより、このような複雑な集束レンズの設定を回避する。これにより、伝送システムのサイズ、複雑性及び誘起されるビーム収差が激減する。さらに、患者インターフェイスが標準的な手術用顕微鏡と一体化されているかどうかに関わらずフェムト秒レーザー治療を可能にする複数の新規の伝送システム統合設計を開示する。とりわけ、本出願では、より簡単な嚢切開処置をもたらす、レーザーに基づく角膜切開術及び嚢穿孔術（嚢切開術）のための技術、方法、装置及びシステムについて説明する。説明する技術、装置及びシステムの実装は、眼の角膜及び前嚢内の手術標的部位を決定するステップと、レーザーパルスを適用し、決定した標的部位の一部を光破断して、水晶体の角膜又は嚢上に開口切開部を形成するステップとを含む。
【００２０】
本出願は、レーザー眼科手術又はレーザー支援眼科手術のための技術、装置及びシステムに関する。
【００２１】
本発明は、眼の様々な外科的処置に使用できる特定のレーザー伝送システム設計について説明するものである。本発明は、本明細書で示す異なる伝送システム形態と協働する新規のコンタクトレンズ（患者インターフェイス）設計も含む。本発明の好ましい実施形態は、一連の超短（以下、＜５００００フェムト秒、ここではｆｓ＝フェムト秒）レーザーパルスを伝送して、眼組織の内部の小さなスポットサイズ（通常は直径＜１０マイクロメートル）において光学破壊を行うものである。一連のレーザーパルスを使用して、眼の内部又は表面上の特定の組織部分を光破断又は切除することができる。この伝送システムは、異なる深さの切除面において完全な円形切除パターンと部分的円形切除パターンの組み合わせを実現する異なる円形パターンでパルスを走査する。本発明は、（コンタクトレンズの有無に関わらず）眼と伝送システム光学系との間のハード接続が存在しなくても非常に小さな集束スポットサイズを達成できるように、レーザービームの波面収差を制御して最小化する特定の方法及び設計を含む。
【００２２】
本発明の様々な実施形態の新規の態様は、集束レンズ（アセンブリ）を常に垂直（９０度）の光学入射角に置き、従って通常は補正のための複雑な光学レンズ系を必要とする光学収差を飛躍的に最小化する走査システムの使用を含む。この設計手法では、非常に単純かつ小型のメイン集束レンズ（アセンブリ）の使用が可能になる。本発明の様々な実施形態は、レーザー伝送システムと眼の間に接触がないことを可能にする。
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態は、眼組織内に切開部を形成する方法を含む。この方法は、フェムト秒レーザービームを軸方向に導くステップと、ビーム内の経路にわたってレンズを移動させるステップとを含み、レンズの面は、軸方向に対して垂直を保ち、レンズは、レーザービームの入射部分を眼組織内のスポットに集束させる。このスポットは、レンズの経路によって定められた２次元経路に沿って組織を光破断するサイズを有する。いくつかの実施形態は、フェムト秒レーザービームの拡大を制御するステップをさらに含み、ビーム拡大を調整するために必要な装置を含む。このような装置又は手段は、ビーム拡大器及びガリレオレンズ、又は当業で周知のその他の手段を含む。
【００２４】
本発明の上記の及びその他の実施形態は、レーザースポットの焦点深度を、眼組織内に３次元治療部位を形成するように制御するステップをさらに含むことができる。本発明のあらゆる典型的な実施形態に適用可能な、レーザースポットの焦点深度の１つの制御方法は、集束レンズの取り付け時に集束レンズを軸方向に沿って前後に移動させるステップを含む。本発明のあらゆる典型的な実施形態に適用可能な、レーザースポットの焦点深度の別の制御方法は、ビームがビーム拡大器から出射された後であってレンズに当たる前に、ビームのコリメーション角を調整するステップを含む。本明細書では、このコリメーション角を出口拡大という。上述したビーム拡大器は、このタスクを遂行するために使用することができる。本明細書に記載するビームの出口拡大の調整とは、フェムト秒レーザービームの発散を増減させることを意味する。ビームの拡大出口の調整は、ガリレオ望遠鏡内のレンズ対の間の距離を制御すること、又はビーム拡大器による調整などの様々な方法によって行うことができる。通常、レンズは、眼組織内に円筒形の切開部を形成するために円形経路にわたって移動される。眼組織内に様々な切開パターンを形成するために、他のレンズ経路形状を使用することもできる。また、本明細書で説明する本発明のあらゆる態様では、レンズをビーム内の経路にわたって移動させることに加え、レンズをその独自の軸の周囲で回転させることができる。このような回転は、収差を補正する際に有用となり得る。また、本発明のいくつかの実施形態は、フェムト秒レーザービームのレンズに入射しない部分を遮断する対策をさらに含む。
【００２５】
本発明は、あらゆる眼組織に適用することができる。通常、嚢切開又は包切開を行う場合、眼組織は水晶体嚢を含む。しかしながら、他の使用では、眼組織が、以下に限定されるわけではないが、水晶体、角膜、硝子体、網膜及び前眼房を含むことができる。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、レンズを移動させるステップが、ビーム軸の軸方向に平行な軸の周囲でレンズ支持体を回転させるステップを含み、レンズの中心は、支持軸から半径方向にオフセットされる。レンズ支持体は、レーザービームを遮断するために不透明材料を含むことができる。通常、レンズは、レーザービームがこのレンズのみを通過できるようにする不透明円板である。レンズ支持体は、毎秒１回転〜毎秒１００回転の範囲の速度で回転することができる。本発明のこの態様、及びレンズ支持体を使用するあらゆる態様は、レンズの中心と支持体軸の間の半径方向のオフセットを調整するステップをさらに含むことができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、本発明は、レンズを通じてフェムト秒レーザービームを導く前にレンズの照準を合わせるステップをさらに含む。レンズの照準を合わせるステップは、可動レンズを通じて、組織上に可視パターンが投影されるように低出力光を導くステップを含み、レンズの配向は、可視パターンが所望の切開部位に位置するまで調整することができる。また、いくつかの実施形態は、集束ビームを、軸方向に対して傾斜した経路を辿るように可動レンズから偏向させるステップをさらに含むことができる。集束ビームを偏向させるステップは、通常、以下に限定されるわけではないが、集束ビーム内に部分的反射ミラーを配置して、このミラーを通じて眼組織を見られるようにするステップを含む。このようなミラーは、軸方向に対して４５°にすることができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、この４５°ミラーが、伝送システムの３次元走査能力を高める２軸走査ミラーになる。
【００２９】
本発明の別の態様は、完全な円形のレンズ回転のいくつかのセグメント中にレーザービームをオン及びオフに変調させることによって部分的円形治療パターンを実行するためのシステムである。このオン−オフ変調は、機械式レーザーシャッター又はレーザーエンジンモジュールにおけるレーザービームの電気光学変調を用いて行われることが好ましい。
【００３０】
本発明の別の態様は、眼組織内に３次元切開部を形成するためのシステムである。好ましい実施形態では、このシステムが、ビームを軸方向に導くフェムト秒レーザー源と、集束レンズと、集束レンズを軸方向に垂直な面内に保持し、レンズを垂直な面内の２次元経路にわたって移動させるレンズ支持体とを備える。集束レンズは、レンズに入射するビームの一部を、眼組織を破断するように選択されたスポットサイズに集束させる。この好ましい実施形態は、レーザースポットの焦点深度を、眼組織内に３次元切開部を形成するように制御する手段も有する。好ましい実施形態のレーザー源は、コリメートされたフェムト秒レーザービームを生成するレーザーと、ビームが集束レンズに到達する前にビームを拡大する手段とを含む。ビームを拡大する手段は、固定拡大率を有するガリレオ望遠鏡を含むことができる。これとは別に又はこれに加えて、このような手段は、ビーム拡大率の調整を可能にするズーム拡大器を含むことができる。これにより、レンズのオーバーフィルから様々な度合いのレンズのアンダーフィルまでを容易に調整することができ、これにより伝送されるレーザー出力及び集束ビームの開口数の変更が可能になる結果、様々なスポットサイズが得られるようになる。上述した実施形態と同様に、出口拡大の調整は、フェムト秒レーザーの発散を調整する（増減させる）ことを意味する。上記の実施形態で説明したように、ビームが集束レンズに到達する前にビーム出口を拡大する手段は、調整可能なガリレオ望遠鏡を含む。これとは別に又はこれに加えて、このような手段は、調整可能なズームビーム拡大器を含むことができる。ビームの出口拡大を調整する手段は、眼組織におけるレーザースポットの焦点深度を制御するように調整可能である。
【００３１】
いくつかの実施形態では、集束レンズが、単一の平凸レンズ又は非球面レンズであり、レンズ支持体は、軸方向に平行な軸の周囲で回転するように取り付けられ、レンズの中心は、支持軸から半径方向にオフセットされる。さらに、いくつかの実施形態では、集束レンズが、レーザービームが眼内に伝搬するときに生じるビーム収差を予め補正する単一の非球面レンズである。例えば、患者の眼の特徴的な収差が周知又は測定済みである場合、このような収差を補正するように特注の集束レンズを研磨することができる。本発明の実施形態は、単一の平凸レンズ又は非球面レンズに限定されるものではない。様々な実施形態における本発明は、当業で周知のあらゆるレンズを使用することができる。システムは、半径方向のオフセットの距離を調整する手段をさらに備えることができる。レンズ支持体は、レーザービームがレンズのみを通過できるようにする不透明円板を含むこともできる。システムは、支持体を軸の周囲で毎秒１回転〜毎秒１００回転の範囲の速度で回転させるようになっている駆動装置をさらに備えることができる。いくつかの実施形態は、半径方向のオフセットの距離を調整する手段もさらに備える。
【００３２】
上述した方法と同様に、システムの実施形態は、集束ビームを、集束レンズから軸方向に対して横方向に偏向させるためのミラーを備える。通常、このミラーは、一般に軸方向に対して４５°に配向され、レーザービームの波長の光は反射するが可視光は通過させることが好ましい。
【００３３】
いくつかの実施形態は、フェムト秒レーザービームの経路と一致する経路に沿って光ビームを導くように配向された低出力光源をさらに備えることができ、この低出力光源は、集束レンズの照準を合わせるために使用することができる。いくつかの実施形態では、フェムト秒レーザー源が、独立したキャビネット内に取り付けられたフェムト秒レーザーを含み、システムは、キャビネットに取り付けられた近位端と、集束レンズ、レンズ支持体及び深度制御手段を保持するハウジングに取り付けられた遠位端とを有する支持アームをさらに備える。好ましい実施形態の別の例示的な態様では、レンズ支持体が顕微鏡に結合するようになっており、この顕微鏡は、治療すべき眼組織が見えるように配向される。本発明のあらゆる実施形態では、レーザー治療システムを手術用顕微鏡に取り付け、又は別様に組み込むことができる。例示的な実施形態では、システムのレンズ支持体を顕微鏡に取り付けることができ、このレンズ支持体の位置を、顕微鏡の下の解放位置と係合位置との間で切り替えることができる。
【００３４】
本発明のさらに別の態様は、水晶体超音波乳化吸引機である。この態様は、少なくともハウジングと、眼嚢に流体を送出して眼嚢内の水晶体を乳状にするための、ハウジング内に位置するポンプ及びコントローラと、ハウジング内に位置するフェムト秒レーザーと、ハウジングに固定された近位端、及びハウジングを取り囲む空間内に位置決め可能な遠位端を有する支持アームと、フェムト秒レーザーから眼嚢に集束レーザー光を伝送するようになっている、支持アームの遠位端に固定されたレーザー伝送システムとを備える。
【００３５】
本発明の新規の特徴は、特異性と共に添付の特許請求の範囲に記載する。本発明の原理を利用する例示的な実施形態を示す以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより、本発明の特徴及び利点をより良く理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】レーザー伝送システムの概観を示す図である。
【図２】レーザー伝送システムのさらなる拡大図である。
【図３】レーザー伝送システムの異なる方向の拡大を示す図である。
【図４】伝送システムの別の形態を示す図である。
【図５】光学装置の詳細図である。
【図６】主治療レーザーの詳細図である。
【図７】眼に入射する集束ビームを示す図である。
【図８】治療レーザービームの強度プロファイルを示す図である。
【図９】レーザー伝送システムのさらなる実施形態を示す図である。
【図１０】レーザー伝送システムの別の実施形態を示す図である。
【図１１】一般的なビーム拡大器を備えた別の実施形態を示す図である。
【図１２】治療レーザービームのコリメーション角に対してわずかに発散した照準レーザービームのコリメーション角の影響を示す図である。
【図１３】治療レーザービームのコリメーション角に対してわずかに発散した照準レーザービームのコリメーション角の影響を示す図である。
【図１４】標準的な手術用顕微鏡と一体化された伝送システム装置を示す図である。
【図１５】標準的な手術用顕微鏡と一体化された伝送システム装置を示す図である。
【図１６】典型的な水晶体超音波乳化吸引機と一体化された伝送システム装置を示す図である。
【図１７】収差を低減する特注コンタクトレンズを示す図である。
【図１８】特注コンタクトレンズのさらなる実施形態を示す図である。
【図１９】特注コンタクトレンズの異なる図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、レーザー眼科手術又はレーザー支援眼科手術のための技術、装置及びシステムに関する。特に、本明細書では、集束したフェムト秒レーザービームを患者の眼内に伝送する方法及びシステムについて説明する。
【００３８】
図１に、本発明の例示的な実施形態を示す。図１には、典型的な眼科手術用顕微鏡１０３と一体化されたレーザー伝送システム光学系（１０４）のシステム概観を示す。伝送システム光学装置１０４は、ここではレーザービームの伝搬を可能にする関節式アーム１０２を通じて顕微鏡スタンドの隣に配置されたレーザーエンジン１０１に接続する。患者１００は、白内障手術にとって典型的な標準位置に横たわる。この概観は、手術用顕微鏡の近くの典型的なサイズの水晶体超音波乳化吸引機１０５を示すことによって完全なものとなる。図２に、この例示的な実施形態の拡大図を示す。この図には、右眼が治療中されている様子を示す。左眼は、伝送システム１０４を顕微鏡１０３の反対側に移すことによって治療される。この構成では、関節式アーム１０２が、レーザーボックス１０１上をさらに後方に単純に移動する。最終の４５度レーザーミラー１２２は、レーザー波長のみを眼内に反射するようにコーティングされている。レーザーミラー１２２は、そのコーティングによって可視波長をほとんど透過することにより、手術用顕微鏡１０３の視野が、このミラーを通じて有意な歪みを伴わずに維持されるようになる。光学装置１０４の取り付けは、４５度ミラー１２２の中心が顕微鏡１０３の中心光軸に収まるように調整される。光学装置１０４は、顕微鏡ヘッドとともに移動する。光学装置１０４は、患者の眼１２１上の患者の鼻から離れた箇所に多少の隙間を許容する。図３は、４５度ミラー１２２の異なる角度を示す図である。図３には、患者の眼の上方の典型的な空間、及び眼に入射する高度に集束されたレーザービーム１４０を示している。
【００３９】
図４に、ｘ軸及びｙ軸を中心にミラーを作動させるジンバル式マウント内に最終の４５度ミラーが取り付けられた伝送システムの別の形態を示す。この作動は、ガルバノスキャナ１６０及び１６１、又はその他の回転モーターで行われることが好ましい。この作動した４５度ミラーは、眼の虹彩面に平行な２次元平面内におけるレーザービーム１４０の走査を可能にする。作動したミラーは、回転レンズ１８２及びｚ走査レンズ２４４とともに、有意なビーム収差を全く生じることなくシステムの走査能力を大きく拡大する。
【００４０】
図５に、光学装置の詳細図を示す。右側のユニットにコリメートされたレーザービーム１８８が入射する。レーザービーム１８８は、２つのレンズ１８７及び１８５から成るビーム拡大器内を伝播する。これらの２つのレンズは、この好ましい形態では、線形電動式駆動ステージ１９０上に第１のレンズ１８７が取り付けられたガリレオ望遠鏡を形成する。このレンズ１９０又はレンズ１８５のレーザービーム１８８に平行な制御された動きは、出射する拡大ビーム１９１を眼内の焦点に向けて多かれ少なかれわずかに収束させる。この１９１の収束角の変化により、眼１２１内においてレーザー焦点の効果的なｚ走査が行われるようになる。集束レンズ１８２は、回転式マウント５２１内に取り付けられ、モーター１２３及び駆動機構１９２により駆動されて円形に回転する。レンズ１８２の回転速度は、レーザーパルスの繰り返し率及び所望の治療円速度などの治療レーザーのパラメータに応じてモーター１２３により調整することができる。典型的な回転速度では、毎秒１〜１００回完全に回転する。回転式マウント５２１は、一定のオフセットで、又は（処置前に調整される）手動で調整可能なオフセット量で、或いは治療手順前又は治療手順中に調整できるモーター駆動式の連続的に調整可能なオフセット量でレンズを取り付ける。マウント５２１は、オフセットされたレンズ質量を補正して常に完全な回転のバランスを維持する固定された又は自動で調整可能な釣り合いおもりを含む。
【００４１】
図６に、伝送システム装置１０４を通る主治療レーザービーム経路の別の詳細図を示す。図示の治療ビーム１８８は、ビーム拡大器レンズ１８７及び１８５を通じて伝播し、その後、集束レンズ１８２内を伝播する際に小さなビームサイズに縮小された後、４５度平面鏡１２２を介して眼内に１９１として集束されている。
【００４２】
ここで紹介する伝送システムが、設計によりビーム収差を最小化したとしても、一部の残りの収差を検討する必要がある。図７に示すように、集束ビーム１９１が、湾曲した角膜表面の境界面１９６を通じて眼内に入射し、レーザーが伝搬する眼の全ての内面を通じて伸長が小さくなると、ビームの集束パラメータが変化する。これにより、垂直軸における焦点距離が新たな距離１９５に変位する。照準レーザービームパターンを使用して所望の組織を標的にする場合、この照準レーザービームは常に治療ビームと共線的であり、ほぼ同じ変位を生じるので、この焦点の変位を補正する必要はない。従って、標的領域を照準ビームで調整する。
【００４３】
さらに、ビーム中心線１９７が眼の中心線１９８の方にオフセット１９４している場合、ビーム焦点は、眼の中心に向かってわずかな変位１９３を生じる。この変位量は、焦点が眼１９５内のどれほどの深度に設定されているか、及びビームが中心線１９８からどれほどの半径方向距離１９４で眼に入射するかに依存する。この変位は、あらゆるオフセット数に関して容易に測定及び計算することができ、従って必要に応じて補正することができる。この変位は、（短波長依存性を除いて）照準ビームにもほぼ同量の影響をさらに与え、従って既に予測されており、標的部位の視覚的アライメントに含まれている。
【００４４】
この半径方向オフセット１９４は球面収差及びその他の高次収差を生じ、これによりビーム品質が低下し、従って眼内部の達成可能なスポットサイズが広がる。しかしながら、収差は、あらゆるオフセットに関して測定及び計算することができ、予め収差を補正する特注形状の集束レンズ１８２によって効果的に排除することができる。例えば、５ｍｍの切断直径で円形の嚢切開走査パターンが実行される場合、対応する２．５ｍｍの半径方向オフセット１９４により誘起される収差を予め測定しておき、特注形状の集束レンズ１８２を使用して、これらの収差を予め補正しておくことができる。眼内で焦点が円形に移動すると、これに応じて集束レンズが回転し、レンズ１８２の特注形状の方向が常に正しい方向に置かれて、全体的な回転中のあらゆる瞬間における収差を補正する。
【００４５】
特注形状の集束レンズ１８２を必要とせずにこれらの収差を低減又は排除する別の方法は、図１７及び図１８に示すような特注コンタクトレンズを使用することによるものである。これらのレンズは眼の上に配置されて、上述した収差及び変位を基本的に排除する平坦な上面を形成する。これらのコンタクトレンズは、眼を伝送システムに接続する完全な患者インターフェイスとすることもでき、或いは伝送システム装置に接続しないように設計して、上述した非接触設計システム及び方法を全く変更しないことが好ましい。
【００４６】
図８に、オフセットマウント５２１の内部に取り付けた回転集束レンズ１８２に治療レーザービームがオーバーフィルされた時の治療レーザービームの強度プロファイル５２３を示す。レーザービームの中心線１８６は、レンズマウントの回転軸でもある。集束レンズ全体の回転中にレンズ領域全体にわたって十分なビームの均一性を達成するために、適切なオーバーフィル率を選択する。ここで示すオーバーフィルの選択では、レンズ全体が、その回転位置全てを通じてガウスレーザービーム５２３の８０％強度ビーム幅５２４の部分５２２内に存在する。レンズ位置をこの中心レーザー領域に限定すると、この強度曲線５２２の頂上部分が比較的平坦なため、均一に近い強度プロファイルが生じる。ビームのオーバーフィル量は、強度プロファイルをどれほど均一にすることが望ましいかに応じて増減することができる。レーザービームのコヒーレンス性にもよるが、レーザービームが、完全なガウス分布に対して平坦な頂点プロファイルに近い形で開始した場合、同じ均一な強度プロファイルを達成するために少ないオーバーフィルで済む。集束ビーム１９１は、標的面上に集束する入射レーザービームの部分を示す。５２０は、回転レンズを通じて達成される走査された集束円を示す。レンズオフセットは調整可能とすることができ、ここでは中心レンズ軸１８１と、中心システム及び入射ビーム軸１８６との間の距離によって示している。ここでは、半値全幅ＦＷＨＭ５２５及び１／ｅ2直径５２６などのより典型的なレーザービーム幅の定義も参考として示している。
【００４７】
図９に、本明細書で開示するレーザー伝送システムのさらなる詳細及び実施形態を示す。ここでは、回転レンズ１８２を、その瞬間的な最も低い位置で示している。中心システム軸２４８と中心レンズ軸２４９の間のオフセットを確認することができる。ここでは、このオフセットにより、右側の低い位置の方の眼１２１の内部にレーザー焦点が置かれる。ここでは、４５度ミラー１２２を任意として示している。４５度ミラー１２２は、中心視野軸１８９がミラー１２２の中心を通る状態で伝送システムが顕微鏡１０３下に一体化されている場合に使用される。伝送システムは、４５度ミラーを使用せずに直線路で動作することもできる。この形態は、伝送システムが細隙灯と一体化された診療室環境で使用することができる。さらに、眼と伝送システムの間に強固なドッキング接続を形成する任意の患者インターフェイス２４０も示している。好ましい実施形態では、強固に接続された患者インターフェイスを使用せず、伝送システムと眼の間に接触が存在しない。収差を低減して眼の固定を改善するために、後程いくつかの特注コンタクトレンズについて説明する。これらのコンタクトレンズは、眼のみに接続されて伝送システムには接触せず、従ってやはり非接触方法と考えられる。
【００４８】
図１０に、伝送システムのさらなる実施形態及び詳細を示す。４５度ミラー１２２の上方に、別の任意の４５度ミラー５０１が存在する。このミラー５０１は、顕微鏡１０３の視野１８９が可視波長によって大きな影響を受けないように可視波長の大部分も透過している。ミラー５０１の目的は、照明グリッド装置５０４からの眼球固定用光ビーム５０３を反射することである。伝送システムは、眼１２１の上で、眼球固定用光ビーム５０３が患者の眼１２１を通る中心軸ビームになるように調整される。患者は、患者インターフェイス２４０を使用する場合にはドッキング中に、或いは患者インターフェイスを使用しない場合には処置の間ずっとこの光を中心視野に保つことによって自身の眼を固定する。照明グリッド装置５０４は、眼の外面又は内面上に可視グリッドパターンを形成する光パターンビーム５０２をさらに生成する。これらのグリッドパターンは、外科医が眼又は（単複の）治療部位を中心に置くために使用するものである。
【００４９】
照準ビームモジュール２４３は、低出力照準ビームレーザー、及び一定の又は調整可能なレーザービーム直径を可能にするビーム成形光学系を含む。照準ビーム直径のサイズにより、眼の標的部位内の照準ビームパターンのスポットサイズが決まる。公式１によれば、照準ビーム直径が大きいと、集束角が大きくなってスポットサイズが小さくなる。これにより、伝送システム装置１０４に接続された顕微鏡のｚ軸調整の感度及び解像度が増し、眼の表面の境界面上又は眼内に照準ビームパターン（円形）を集束させることにより、より正確なｚ面検出が可能になる。この境界面は、例えば角膜の頂面又は底面、前嚢面又は後嚢面、虹彩平面、又はその他の境界面とすることができる。好ましい照準ビーム直径は、共線的な治療ビーム直径の２０％〜８０％である。
【００５０】
照準ビーム２４７は、２色性コーティングを施した４５度ミラー２４２を通じて治療レーザービーム１８８に共線的に重なる。図を容易に理解できるように、ここでは照準ビーム２４７をミラー２４２までしか示していないが、照準ビーム２４７は、光学系全体を通じて治療ビームと共線的であり続ける。照準ビームのコリメーション角は、光学装置２４３内で、眼内における照準ビームの焦点面が治療レーザービームの焦点面に対して垂直にオフセットするように調整される。このオフセットは、ｚ軸内で上下方向の焦点面オフセットを達成するように両方向に調整することができる。
【００５１】
図１１に、伝送システムのさらなる実施形態及び詳細を示す。ここでは、図８にレンズ２４４を備えたガリレオ望遠鏡として示したビーム拡大装置が、（ズームレンズシステムによって）一定の又は調整可能な拡大率を可能にする一般的なビーム拡大装置５４０に置き換えられている。この拡大量は、図７で説明したようなオーバーフィルから、ここでは図１０に示すレンズ１８２のアンダーフィルまで調整することができる。ここでは、レンズ１８２が、中心レンズ軸１８１によって示すオフセットで中心軸１８６の周囲を回転した状態で、拡大装置５４０から出射するビーム直径５４１が、常にレンズ１８２の範囲内に収まるほど小さく設定される。この形態では、レーザー出力が全て標的スポットに伝送され、レンズの回転中に縮小されるビームは存在しない。この小さなビームが集束レンズ１８２を通過すると、完全に又はオーバーフィルされたレンズ１８２と比べて大きなスポットサイズが得られる。しかしながら、これにより眼内部の焦点の位置が変化することはない。この構成は、最小のスポットサイズを達成することよりも多くのレーザー出力を眼に伝送することの方を優先する場合に選択される。調整可能なズームビーム拡大装置５４０を使用することにより、レーザー治療の前又はレーザー治療中にスポットサイズ及び（縮小が生じる場合には）ビームの伝送出力を調整することができる。結果として生じる集束レンズ１８２の手前におけるビーム直径５４１の変化により、集束角Θが変化し、公式１によれば焦点サイズの直径２ｘω０が変化するようになる。
【００５２】
図１２に、治療レーザービーム１８８に対してわずかに発散した照準レーザービーム２４７のコリメーション角の影響を示す。両ビームは、同じ集束レンズ１８２を通過する。これにより、２つのレーザー間に焦点面の変位が生じる。治療ビーム１８８は、照準ビーム２４７の焦点スポット５８３よりもレンズ側に近いスポット５８４に集束する。照準ビームの焦点面は、ΔＺ  ５８２の量だけ集束レンズ１８２からさらに離れて変位する。
【００５３】
図１３は、治療レーザービーム１８８に対してわずかに収束した照準レーザービーム２４７のコリメーション角の効果を示す。両ビームは、同じ集束レンズ１８２を通過する。これにより、２つのレーザー間に焦点面の変位が生じる。治療ビーム１８８は、照準ビーム２４７の焦点スポット５８３よりもレンズから離れたスポット５８４に集束する。照準ビーム焦点面は、ΔＺ  ６０１の量だけ集束レンズ１８２寄りに変位する。
【００５４】
この設計特性を使用して、照準ビームパターン又は円を用いて伝送システムのアライメントを行った後、アライメントされた面よりも（図１１に示すように）上方又はここでは図１２に示すように下方から治療レーザーを発射する。例えば、この伝送システムで嚢切開を行うには、（回転レンズ１８２を通過する静的照準ビームから生じた）照準ビーム円を水晶体嚢の表面上に集束させる。治療レーザー面は、（ΔＺ）だけ下方に変位する。治療レーザーを発射し、レンズ１８７によって行われる上向きのｚ走査を通じて、治療ビームを上向きの螺旋で走査して水晶体嚢を切開する。
【００５５】
図１４に、標準的な手術用顕微鏡１０３に一体化された伝送システム装置１０４の解放位置にある状態を示す。この位置では、顕微鏡を使用する外科医が、白内障レンズの抽出又は眼内レンズの配置などのあらゆる標準的な外科的処置を行うために十分にアクセスすることができる。この伝送システム装置は、スイングアームブラケット２６１、及び手術用主要覗き窓１１９の下方に配置された取り付けアダプタ２６０を使用して顕微鏡に接続される。ここでは、スイングアームブラケット２６１を、右眼の治療に合わせた上昇位置で示している。図１５には、スイングアームブラケットが下降位置にロックされた同じ図を示す。これにより、手術のレーザー治療部分に対するシステムの準備が整う。
【００５６】
スイングアームブラケットは、手術中に任意の無菌ハンドルを使用して上昇位置と下降位置の間で手動で動かすことができ、或いは好ましい形態では電動式であり、片足又は片手スイッチを使用して上昇及び下降を切り替えることができる。レーザー治療を可能にする下降位置は、較正距離を保証するとともに光学顕微鏡のメイン視野軸と４５度ミラー１２２の中心を通る軸とのアライメントを確実にする３つの次元全てにおける精度参照付き停止部を含む。関節式アーム１０２は、伝送システム装置１０４に入射するレーザービームのアライメントに影響を与えることなく上昇位置と下降位置の両方において伝送システム装置１０４を顕微鏡とともに動かせるようにする。
【００５７】
図１４及び図１５には、顕微鏡を右眼用に一体化したものを示している。左眼用の構成も、取り付けブラケット２６１を顕微鏡頭部１０３の反対側に持ってくることにより同様に実現することができる。この移動は、手術前に手動で行うことも、或いは取り付けアダプタ２６０に内蔵された電動機構によって行うこともできる。
【００５８】
図１６及び図１７に、コンパクトなレーザーエンジンバージョン６２０が典型的な水晶体超音波乳化吸引機にサブモジュール６２０として一体化された別の形態を示す。ここでは、関節式アーム１０２が、好ましくは関節式アーム１０２に沿って配線された他の全ての電力線及び制御線とともに水晶体超音波乳化吸引機から出ている。この一体設計により、典型的な白内障手術の全ての側面を１つの機械によって制御できる最も効率的な手術設定が可能になる。このレーザー伝送システム装置１０４と顕微鏡１０３との一体化は、図１４及び図１５と全く同じものである。
【００５９】
図１７に、収差を低減して眼の固定性を高めながらも伝送システムとは非接触な特注コンタクトレンズを示す。この特注コンタクトレンズは、患者が仰向けに横たわって眼の中心軸が重力と平行になる位置で使用されるように設計される。平坦な頂面４０３を有する高品質な透明材料４０４を使用することにより、収差が最小限に抑えられる。このレンズは、眼の縁２３０に沿って配置される。任意の吸着リング４０２を組み込んで、眼に対するコンタクトレンズの接続安定性を高めることができる。この設計では、液体内部セル４１０による角膜圧平又は有意な眼圧上昇が生じない。
【００６０】
レンズを眼の上に配置した後に、コンタクトレンズの下端部の開口部４０１を通じて内部セル４１０を水又は同様の液体で満たす４００。あらゆる残留気泡は、内部頂面の勾配４０５により、コンタクトレンズの上端部の出口穴４０８を通じて排出される４０９。全ての空気が空間４１０から出てしまうまで水を注入する。
【００６１】
この液界面により、接触界面の頂部の材料と、空間４１０内の液体と、角膜２２３との間で非常に良好な屈折率整合が実現される。これにより、高度に集束されたレーザービームの眼内への収差の低い入射経路が形成される。
【００６２】
このコンタクトレンズを使用することにより、伝送システム内の回転集束レンズを標準的な単一の平凸レンズに単純化することができ、眼全体を通じて非常に低い収差でレーザービームを走査することができる。
【００６３】
図１８に、収差を低減して眼の固定性を高めながらも伝送システムとは非接触である別の特注コンタクトレンズを示す。この設計は、固体であるとともに角膜２２３の曲率半径に一致するように湾曲した、或いは透明な液体で満たされた後に平坦なガラス板２２１で安定化された透明材料２２０で構成される。いずれの場合にも、頂面２２１は平坦であり、従って収差を最小化する。このレンズは、わずかな隙間２３１を維持しながら強膜２２６を覆って延びる外部フランジ２２５を含む。この隙間が、固体形態の材料２２０が良好に角膜に接続されることを確実にする。液体材料２２０を使用する場合には、この隙間が自動的に閉じて液体を内部に封入する。
【００６４】
フランジ２２５は、コンタクトレンズが眼の方向にわずかに押し下げられるように検鏡と相互作用するように設計された角度付きの傾斜面２２４を含む。このことを図１９に示す。
【００６５】
検鏡２０３は、眼を開いたまま保持すると同時に、検鏡ワイヤ２０２又はブレードと傾斜面２２４との接触を通じてコンタクトレンズを眼の方向に押す。この下向きの力の量は、検鏡を開く量及び傾斜２２４の設計角によって調整することができる。このコンタクトレンズは、安定した眼球固定を生じるとともに、レーザービーム収差を最小化して眼全体にレーザーがアクセスできるようにする。
【符号の説明】
【００６６】
１００  患者
１０１  レーザーエンジン
１０２  関節式アーム
１０３  眼科手術用顕微鏡
１０４  レーザー伝送システム
１０５  水晶体超音波乳化吸引機
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014522284.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
2014522284.tif 000021
【図１９】
2014522284.tif 000022
【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月10日(2014.2.10)
【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】
眼組織内に３次元治療域を形成するためのシステムであって、
レーザービームを固定ビーム軸に沿った軸方向に導くように構成されたフェムト秒レーザー源と、
集束レンズ直径を有する集束レンズと、
前記レーザービームを拡大ビーム直径に拡大するように構成された、前記フェムト秒レーザー源と前記集束レンズの間に配置された少なくとも１つの拡大レンズと、
前記集束レンズを前記ビーム軸と垂直な面内に保持するように前記集束レンズに取り付けられて、前記集束レンズを前記垂直面内で前記ビーム直径内の２次元円形経路にわたって移動させるように構成された可動集束レンズ支持体と、
を備え、前記集束レンズは、該集束レンズに入射する前記ビームの一部を、前記眼組織を光破断するように選択されたサイズの集束レーザービームスポットに集束させ、前記システムは、
前記少なくとも１つの拡大レンズの１つに取り付けられて、前記取り付けられた拡大レンズを前記ビーム軸に平行な軸に沿って移動させ、前記集束レーザービームスポットの焦点の深度位置を、前記眼組織内に３次元切開部を形成するように制御するよう構成された可動拡大レンズ支持体をさらに備える、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記フェムト秒レーザー源は、コリメートされたフェムト秒レーザービームを生成するレーザーを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの拡大レンズはガリレオ望遠鏡を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの拡大レンズは２つの拡大レンズを含み、該２つの拡大レンズの一方のみが前記可動拡大レンズ支持体に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記可動拡大レンズ支持体に取り付けられた前記拡大レンズは、前記可動拡大レンズ支持体に取り付けられていない前記拡大レンズよりも前記フェムト秒レーザー源に近い側に存在する、
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記集束レンズは、前記レーザービームが眼内に伝搬する際に生じるビーム収差を補正する単一の非球面レンズである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記集束レンズ支持体は、前記ビーム軸に平行な回転軸の周囲で回転するように取り付けられ、前記集束レンズの中心は、前記回転軸から半径方向にオフセットされる、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記レンズ支持体は不透明な円板を含む、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記集束レンズ支持体を前記回転軸の周囲で毎秒１回転〜毎秒１００回転の範囲の速度で回転させるようになっている駆動装置をさらに含む、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記集束レンズ支持体は、前記集束レンズの前記中心と前記回転軸の間のオフセットの距離を調整すべく調整可能であるように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記レーザービームを、前記集束レンズから前記軸方向に対して横方向に偏向させるミラーをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ミラーは、前記軸方向に対して４５°で配向される、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ミラーは、前記レーザービームの波長の光を優先的に反射するが、可視光は通過させる、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記集束レンズの照準を合わせるために、前記フェムト秒レーザービームの前記経路と一致する経路に沿って光ビームを導くように配向された低出力光源をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記フェムト秒レーザー源は、独立したキャビネット内に取り付けられたフェムト秒レーザーを含み、前記システムは、前記キャビネットに取り付けられた近位端と、前記集束レンズ、前記少なくとも１つの拡大レンズ、前記集束レンズ支持体及び前記拡大レンズ支持体を保持するハウジングに取り付けられた遠位端とを有する支持アームをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記レンズ支持体は、顕微鏡に結合するようになっており、前記顕微鏡は、治療すべき前記眼組織が見えるように配向される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記レンズ支持体は、前記顕微鏡の下の解放位置と係合位置との間で調整可能なように前記顕微鏡に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【国際調査報告】
2014522284.tif 000024
2014522284.tif 000025