(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科手術用のパルス切除レーザーのエネルギー校正方法であって、
サンプル材料（４０）に、セット毎に異なるパルスエネルギーを有する前記切除レーザーの複数のレーザーパルスセットを照射するステップ（Ｓ１）と、
前記照射の結果、前記サンプル材料中に形成された少なくとも１つの視覚的に認知可能な変色構造を分析するステップ（Ｓ２）と、
前記分析に基づき、前記セットのうち１つの前記パルスエネルギーを選択するステップ（Ｓ３）と、
前記選択したエネルギーに基づき、前記切除レーザーの治療パルスエネルギーを設定するステップ（Ｓ４）と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記サンプル材料は透明である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セットはそれぞれ、前記サンプル材料の異なる領域を照射する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記サンプル材料の前記異なる領域は、可視マークによって互いに分離されている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記サンプル材料に、前記領域の各１つに対し局所的に割り当てたパルスエネルギーを規定する記載表示が付与される、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
板状材料部品が前記サンプル材料として使用され、前記セットはそれぞれ、前記材料部品の異なる板領域を照射する、請求項３〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記セットの各１つは名目的な幾何図形に対応し、前記名目的な幾何図形を完全に表す変色構造が前記サンプル材料中に形成されるようなセットの前記パルスエネルギーが選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記名目的な幾何図形は線図である又は線図を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記線図はリングの形態で閉じている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記名目的な幾何図形を完全に表す変色構造が前記サンプル材料中に形成される、最低パルスエネルギーを有する前記セットの前記パルスエネルギーが選択される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記セットによる前記照射の結果、前記サンプル材料中に形成される針状の変色構造が少なくとも特定のサイズ条件を満たすようなセットの前記パルスエネルギーが選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記サイズ条件は、前記針状の変色構造の針部長さが少なくとも所与の基準長さを説明するというものである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
サイズ条件は、前記針状の変色構造の少なくともサブセットがそれぞれ、少なくとも所与の基準長さに相当する針部長さを有するというものである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
カメラを使用することにより前記少なくとも１つの変色構造を光学的に検知するステップを更に含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
カメラの画像をディスプレイスクリーンに表示するステップを更に含み、前記カメラの画像は、前記少なくとも１つの変色構造を示す、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
分析するステップは、前記少なくとも１つの変色構造を示すカメラ画像のソフトウェアアシストによる分析を含む、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザーパルスは、アト秒、フェムト秒、又はピコ秒の範囲のパルス持続時間を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
測定された前記切除レーザーのパルスエネルギーをエネルギーメータによって特定するステップと、
後にディスプレイスクリーンに現在のエネルギーとして表示されるエネルギー値が実際のパルスエネルギーに一致するように、前記ディスプレイスクリーンに現在のエネルギーとして表示される前記エネルギー値のスケールを、前記測定パルスエネルギーに基づき調整するステップと、
を更に含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
所望の変色構造を生成するための既知の基準エネルギー値と前記選択したエネルギーとの間の比率を決定するステップと、
実効エネルギーを、前記切除レーザーにおいてパルスエネルギーとして現在設定されているエネルギー値と前記比率との積として決定するステップと、
前記実効エネルギーを前記切除レーザーの使用者に対し表示するステップと、を更に含み、設定する前記ステップは前記実効エネルギーに基づき実施される、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、パルス切除レーザーのエネルギー校正に関する。本発明は、特に、眼科手術用のパルス切除レーザーのエネルギー校正に関する。このレーザーは、眼の組織、例えばヒトの角膜又は水晶体組織に切開を技術的にレーザー形成するのに好適である。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの異なる外科的処置においては、眼に切開を入れる必要がある。２つの例を挙げると、切開は、いわゆるＬＡＳＩＫ手術（ＬＡＳＩＫ：ｌａｓｅｒ  ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｋｅｒａｔｏｍｉｌｅｕｓｉｓ、レーザーを角膜に照射して修正する）の一部として、角膜フラップ（英語の専門用語でこう呼ばれることが多い）の準備において、又は角膜内水晶体摘出術の一部として、後に角膜から除去されるある体積の角膜組織を分離するために角膜組織に入れられる。近頃、レーザー技術を使用してこのような切開の作製を可能にするためのレーザー機器が開発されている。
【０００３】
集束レーザー放射による透明又は半透明材料（レーザー放射に対し透明／半透明）の切開の形成においては、いわゆるレーザー誘起光学破壊の物理的効果が利用されている。この透過は、レーザー放射の焦点領域内の照射組織の光破壊をもたらす。入射レーザー放射と照射角膜組織との相互作用により、焦点において組織の局所的な蒸発を引き起こす。再現可能な高品質の切開を確実とするためには、レーザーの性質を十分に短い時間間隔で確認し、必要であれば再調整しなければならない。ここで重要な要素は、使用されるパルス切除レーザーのパルスエネルギーである。高品質の切開を確実とするためには、切開の表面に実際に入射するエネルギーが既知であり、これに応じて調整可能でなければならない。パルスエネルギーが低すぎる場合、深すぎる及び／又は十分に効率的でない切開となる可能性がある。パルスエネルギーが高すぎる場合、十分に深くない及び／又は広すぎる切開となる可能性があり、したがって、隣接する組織の不要な損傷につながるおそれがある。長時間にわたり、切開の表面に実際に入射するパルスエネルギーが、切除レーザーにおいて設定したパルスエネルギーから逸脱する場合がある。したがって、先行技術では、エネルギー測定デバイス（例えば、従来のパワーメータ）を用いて、切開の表面に実際に入射するパワー及び／又はパルスエネルギーを決定することができ、且つそれに応じて、切除レーザーにおいて設定されるパルスエネルギーを調整することができるように、校正を規則的な間隔で実施している。
【０００４】
しかしながら、光破壊の結果（例えば、生成される気泡の大きさ）は入射エネルギーの量のみに依存せず、例えば、ビーム径、パルス幅、デバイスのエネルギー制御等などの他の要素にも影響されることが判明している。製造時に（例えば、製造の拡大により）又は切除レーザーの使用中に前述の要素のうちの１つが変化した場合、期待される切除結果が異なる場合がある。
【０００５】
最終的な切除結果は、入射レーザー光の量と、螺旋状又は線状配置で配置されるパルスの配置との組み合わせによって達成される。切除効果及びヒトの角膜組織における使用のための各設定は、前述の要素のそれぞれに高度に依存する。いずれの要素の変化も切除プロセスを本質的に変化させる。レーザー光の量は、通常、エネルギーの変更によって調整され、これで十分でなければ、切除パターンがより狭く又はより制御された状態で再配置される。それでもなお、入射レーザービームの総量がフラップの品質に重大な影響を及ぼす場合がある、又は炎症、層間角膜炎（ＤＬＫ）、ヘイズ等などの角膜反応を引き起こす場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の１つは、上述の課題を回避すること、及び作製される切開の品質に寄与する要素をできる限り多く考慮した切除レーザーのエネルギー校正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、サンプル材料に、セット毎に異なるパルスエネルギーを有する切除レーザーの複数のレーザーパルスセットを照射するステップと、照射の結果、サンプル材料中に形成された少なくとも１つの視覚的に認知可能な変色構造を分析するステップと、分析に基づき、セットのうち１つのパルスエネルギーを選択するステップと、選択したエネルギーに基づき、切除レーザーの治療パルスエネルギーを設定するステップと、を含む、眼科手術用のパルス切除レーザーのエネルギー校正方法である。
【０００８】
サンプル材料の照射では、使用するパルスエネルギーが特定の閾値を超えると、サンプル材料に光破壊をもたらす。光破壊によって、サンプル材料中に視覚的に認知可能な変色構造（例えば、黒変）が生じる。この変色構造は、視覚的に（眼で）又は例えば、少なくとも１つの光デバイスの補助を得て検知され得る。サンプル材料の照射中、切除レーザーは、レーザーパルスの各セットにおいて、特定の均一なパターン（例えば、円形、楕円形、線、矩形等）をトレースしてもよい。このようにして、パルスエネルギーがサンプル材料の光破壊効果の閾値を超えるレーザーパルスの各セットに対し、視覚的に認知可能な変色構造を形成することができる。変色構造は上から見て実質的に同一のパターンを有してもよい。これにより、異なる変色構造間における（視覚的）比較、したがって、少なくとも１つの変色構造の分析を簡略化する。複数のレーザーパルスセットの異なるパルスエネルギーは手動で、例えば、切除レーザーの使用者により設定することができる、又は制御ユニットにより自動的に設定してもよい。治療パルスエネルギーは、選択エネルギーに、例えば特定の因子を乗じた積に一致するように設定してもよい。
【０００９】
サンプル材料は透明であってもよい。
【００１０】
サンプル材料は、例えば、可視光波長域に対して透明であってもよい。透明サンプル材料を供給することによって、切除レーザーによって生じる変色構造を視覚的に容易に認識することができる。これにより分析ステップを容易にする。透明サンプル材料は、例えば、ＰＭＭＡであってもよい又はＰＭＭＡを含んでもよい。
【００１１】
セットはそれぞれ、サンプル材料の異なる領域を照射してもよい。
【００１２】
サンプル材料は、例えば表面を有してもよく、異なるセットは表面の異なる領域に照射される。セットは、種々の領域内に変色した構造を残してもよい。サンプル材料は、例えば板の形態であってもよい。サンプル材料は板状に設計してもよい。
【００１３】
サンプル材料の種々の領域は、可視マークによって互いに分離することができる。
【００１４】
この分離は、例えば、サンプル材料の表面の穿孔によって具現化してもよい。このようにして、サンプル材料の個々の領域を互いに視覚的に容易に区別することができ、少なくとも１つの変色構造の分析を容易にする。
【００１５】
サンプル材料に、領域の各１つに対し局所的に割り当てたパルスエネルギーを規定する記載表示を付与してもよい。
【００１６】
例えば、各異なる領域のパルスエネルギーに対し、厳密に１つの記載表示項目を付与してもよい。記載表示は、例えば各領域内に付与してもよい。パルスエネルギーの各値は、各領域の照射のために切除レーザーにおいて設定されるエネルギーに対応してもよい。
【００１７】
例えば、ＰＭＭＡで作製された板型材料部品をサンプル材料として使用してもよく、セットはそれぞれ、材料部品の異なる板領域を照射してもよい。
【００１８】
板型材料部品は、例えば、マトリックス形態の種々の板領域に細分してもよい。セットのそれぞれに対し、厳密に１つの板領域を付与してもよく、その領域に、レーザーパルスの各セットが照射される。セットの各１つは名目的な幾何図形に対応してもよい。この名目的な幾何図形を完全に表す変色構造がサンプル材料中に形成されるようなセットのパルスエネルギーを選択してもよい。名目的な幾何図形を完全に表す変色構造は、例えば、連続的な変色を有する変色構造であってもよい。名目的な幾何図形は、各セットによる照射中、切除レーザーによってトレースされてもよい。
【００１９】
名目的な幾何図形は線図であってもよい又は線図を含んでもよい。
【００２０】
名目的な幾何図形を完全に表す変色構造は、例えば、名目的な幾何図形に沿って完全に連続的な変色の線を有する変色構造であってもよい。
【００２１】
線図は、リングの形態で閉じられてもよい。
【００２２】
線図は、例えば、円形、楕円形若しくは矩形を含んでもよい及び／又は表してもよい。
【００２３】
名目的な幾何図形を完全に表す変色構造がサンプル材料中に形成される、最低パルスエネルギーを有するセットのパルスエネルギーを選択してもよい。
【００２４】
セットによる照射の結果、サンプル材料中に形成される針状の変色構造が少なくとも特定のサイズ条件を満たすようなセットのパルスエネルギーを選択してもよい。
【００２５】
針状の変色は、針状の変色構造の長手方向の軸線が切除レーザーの入射方向に沿って延びるようにサンプル材料中に配向されてもよい。針状の変色構造のサイズ条件は、例えば視覚的に決定することができる。サイズ条件は、例えば、最小径、最小長さ、又はこれら２つの判断基準の組み合わせであってもよい。
【００２６】
サイズ条件は、針状の変色構造の針部長さが少なくとも所与の基準長さというものであってよい。
【００２７】
少なくとも１つの変色構造の分析には針状の変色構造の針部長さの測定を含んでもよい。針部長さは、例えば視覚的に測定することができる。サンプル材料が板型サンプル材料である場合、針状の変色構造は、例えば、板型サンプル材料の厚さ方向に沿って配向されてもよく、針状の変色構造は板型サンプル材料の断面を考慮することにより分析することができる。サイズ条件は、針状の変色構造の少なくともサブセットがそれぞれ、少なくとも所与の基準長さに相当する針部長さを有するというものであってよい。
【００２８】
サブセットは予め設定された数であってもよい。針部長さのランダムな極値はサブセットを考慮することにより無視することができる。これにより、分析の信頼度を高めることができる。
【００２９】
この方法は、また、カメラの使用により少なくとも１つの変色構造を光学的に検知するステップを含んでもよい。
【００３０】
カメラはデジタルカメラであってもよい。カメラは、例えば、変色構造の画像を検知するためのＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサを有してもよい。カメラの上流に拡大装置を接続してもよい。拡大装置は、例えば、集光レンズ及び／又は散乱レンズの組み合わせであってもよい。カメラは分析装置に接続してもよい。分析装置は切除レーザーの制御ユニットの一部分であってもよい。更に、サンプル材料及び変色構造を照明するための光源を提供してもよい。光源は、規定の周波数帯域内の光のみを放出するように及び／又は規定の異なる周波数帯域内の光を順次放出するように構成してもよい。したがって、少なくとも１つの好適なフィルタを提供してもよい。
【００３１】
この方法は、また、カメラの画像をディスプレイスクリーンに表示するステップを含んでもよく、カメラの画像は少なくとも１つの変色構造を示す。
【００３２】
ディスプレイスクリーンは、切除レーザーの使用者が観察できるように設計してもよい。カメラの画像は光学フィルタに基づきソフトウェアにより処理してもよい。カメラの画像は変色構造の拡大領域を含んでもよい。カメラの画像は、変色構造の大きさを少なくとも１つの寸法において測定するための原寸長さスケールも含んでよい。
【００３３】
分析は、少なくとも１つの変色構造を示すカメラ画像のソフトウェアアシストによる分析を含んでもよい。
【００３４】
ソフトウェアアシストによる分析は、例えば、切除レーザーの制御ユニットの補助を得て実施してもよい。ソフトウェアアシストによる分析には、変色構造の大きさの、少なくとも１つの寸法における測定を含んでもよい。ソフトウェアアシストによる分析には、変色構造の、基準構造との比較を含んでもよい。
【００３５】
レーザーパルスは、アト秒、フェムト秒、又はピコ秒の範囲のパルス持続時間を有してもよい。
【００３６】
当該方法は、また、測定された切除レーザーのパルスエネルギーをエネルギーメータによって特定するステップと、後に切除レーザーに瞬間エネルギーとして表示されるエネルギー値が実際のパルスエネルギーに一致するように、切除レーザーに瞬間エネルギーとして表示されるエネルギー値のスケールを、測定パルスエネルギーに基づき調整するステップと、を含んでもよい。
【００３７】
切除レーザーのパルスエネルギーは、例えば、市販のパワーメータによって測定することができる。このパワーメータのセンサは切除レーザーのビームの主要経路内（例えば、サンプル材料上の原位置）、又はビームスプリッタによって分割されたビーム経路内のいずれかに位置する。切除レーザーの測定パルスエネルギーは、測定時点の切除レーザーの実際のパルスエネルギーに一致する。エネルギー校正はスケールを適応させることによって達成され得る。瞬間エネルギーとして表示されるエネルギー値は、例えば、切除レーザーにおいてパルスエネルギーとして瞬時に（現在）設定されるエネルギー値を使用者が調整している最中に、切除レーザーの使用者に対して表示されるエネルギー値であってもよい。スケールを調整することによって、実際のパルスエネルギーに一致する正しいエネルギー値が切除レーザーの使用者に対して表示されるという結果を得ることが可能である。例えば、測定パルスエネルギーは、切除レーザーにおいてパルスエネルギーとして設定されるいくつかのエネルギー値に対し決定してもよい。調整は、複数の測定パルスエネルギー値に基づき行ってもよい。したがって、パルスエネルギーの校正によって、サンプルに対する切除レーザーの入射エネルギーが既知になるという結果を得ることができる。
【００３８】
この方法は、また、所望の変色構造を生成するための既知の基準エネルギー値と選択したエネルギーとの間の比率を決定するステップと、実効エネルギーを、切除レーザーにおいてパルスエネルギーとして現在設定されているエネルギー値とこの比率との積として決定するステップと、実効エネルギーを切除レーザーの使用者に対し表示するステップと、を含んでもよく、設定するステップは実効エネルギーに基づき実施される。
【００３９】
基準エネルギー値は、例えば、同等のサンプル材料中に適切な変色構造を確実にもたらすことが予め知られているパルスエネルギーであってもよい。切除レーザーにおいてパルスエネルギーとして現在設定されているエネルギー値は、例えば、切除レーザーの実際のパルスエネルギーであってもよい。これは、パワーメータを使用し、校正によって予め決定されてもよい。実効エネルギーは、例えば、現在の設定エネルギー値と同時に使用者に対して表示されてもよい。実効エネルギーは、例えば、使用者が切除レーザーのパルスエネルギーを変更している最中に、使用者に対して表示され得る。設定ステップは、例えば、既定の実効エネルギーが治療パルスエネルギーとして選択されるように、実効エネルギーに基づき行ってもよい。実効エネルギーを表示することによって、同じ実効エネルギー値における設定がサンプル材料若しくはヒトの角膜における同等の切除結果及び／又は同等の光破壊をもたらすように、エネルギースケール（実効エネルギー）が切除レーザーの使用者に対して常に確実に表示されるようにすることができる。換言すると、切除レーザーの使用者に対し、光破壊の結果に関する帰結の予想を可能にするエネルギー（実効エネルギー）を表示してもよい。
【００４０】
本発明の追加の特徴、利点及び構成要素は以下の添付の図面の説明から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ヒトの眼のレーザー処置のための、先行技術から周知のデバイスの概略ブロック図を示す。
【図２】本発明による方法の例示的実施形態の流れ図を示す。
【図３Ａ】本発明による方法に使用され得るサンプル材料の例示的実施形態の概略頂面図を示す。
【図３Ｂ】サンプル材料の変色構造針部の例示的な側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、ヒトの眼１２のレーザー処置のための、全体的に参照符号１０が付された先行技術による例示的なデバイスのブロック図を示す。デバイス１０は、制御ユニット１４と、レーザー機構１６と、患者アダプタ１７と、を含む。デバイス１０は、本発明による方法によって校正され得るパルス切除レーザーの一例である。
【００４３】
レーザー機構１６は、例えばフェムト秒範囲のパルス持続時間を有するレーザービーム２０を発生させるレーザー源１８を含む。レーザービーム２０は眼１２の角膜組織にレーザー誘起光学破壊を生じさせるのに適した波長を有する。レーザービーム２０は、３００ｎｍ（ナノメートル）〜１９００ｎｍの範囲の波長、例えば、３００ｎｍ〜６５０ｎｍ、６５０ｎｍ〜１０５０ｎｍ、１０５０ｎｍ〜１２５０ｎｍ、又は１１００ｎｍ〜１９００ｎｍの範囲の波長を有してもよい。レーザービーム２０は、また、５μｍ以下の焦点径を有してもよい。
【００４４】
レーザー源１８の後ろの、レーザービーム２０の伝搬方向（図１に矢印によって示される）に、ビーム拡張光学系２２と、スキャナユニット２４と、ミラー２６と、集束レンズ２８とが配置されている。ビーム拡張光学系２２は、レーザー源１８によって発生したレーザービーム２０の直径を拡大する機能を果たす。ここで示される例では、ビーム拡張光学系２２はガリレオ式テレスコープであり、凹レンズ（負の屈折力を有するレンズ）と、凹レンズからレーザービーム２０の伝搬方向において下流に配置された凸レンズ（正の屈折力を有するレンズ）と、を含む。これは、平面側が互いに向かい合うように配置された平面凹レンズ及び平面凸レンズであってもよい。別の例では、ビーム拡張光学系は、ガリレオ式テレスコープの代わりとして、例えば、２つの凸レンズを有するケプラー式テレスコープを含んでもよい。
【００４５】
スキャナユニット２４は、レーザービーム２０の焦点（ビーム焦点）の位置を横断方向及び長手方向において制御するように設計されている。横断方向は、レーザービーム２０の伝搬方向を横断する方向（ｘ−ｙ平面として特徴付けられる）であり、長手方向は、レーザービーム２０の伝搬方向（ｚ方向として特徴付けられる）である。スキャナユニット２４は、例えば、一対のガルバノメトリック作動式偏向ミラーを含んでもよく、このミラーは、レーザービーム２０の横断方向の偏向のために、相互に直交する軸線の周りで傾けることができる。あるいは又は加えて、スキャナユニット２４は、電気光学結晶、又はレーザービーム２０の横断方向の偏向に好適な他の構成要素を有してもよい。スキャナユニット２４は、また、長手方向に調節可能な若しくは可変屈折力を有するレンズを含んでもよく、又はレーザービーム２０の開き、したがって、ビーム焦点の長手方向のアライメントに作用するための変形可能なミラーを含んでもよい。ここで示される例では、ビーム焦点の横断方向の向き及び長手方向の向きを制御するための構成要素が一体構成要素として示される。別の例では、この構成要素はレーザービーム２０の伝搬方向に沿って別々に配置されてもよい。したがって、例えば、ビーム焦点の長手方向の向きを制御するために、調節可能なミラーをビーム拡張光学系２２の前方の伝搬方向に配置してもよい。
【００４６】
ミラー２６は、レーザービーム２０を集束レンズ２８の方向に偏向するように設計された固定偏向ミラーであってもよい。加えて又はあるいは、ビーム経路内に、レーザービーム２０を偏向及び回折するための他の光学ミラー及び／又は光学素子を配置してもよい。
【００４７】
集束レンズ２８は、処置される眼１２の角膜の領域にレーザービーム２０を集束するように設計されている。集束レンズ２８は、例えば、ＦΘレンズであってもよい。集束レンズ２８は患者アダプタ１７に着脱可能に接続される。患者アダプタ１７は、結合形成部（図示せず）によって集束レンズ２８に接続された円錐形キャリアスリーブ３０と、眼１２に面するキャリアスリーブ３０の狭い方の下面に取り付けられた接触要素３２と、を含む。接触要素３２は、着脱可能（例えば、ねじ接続によって）又は永久的（例えば、接着結合によって）のいずれかにおいてキャリアスリーブ３０に取り付けてもよい。接触要素３２は、眼１２に面しており、接触面３４を特徴とする下面を有する。ここで示される例においては、接触面３４は平面として具現化されている。眼１２のレーザー処置においては、少なくとも、処置される眼１２の角膜の領域が平らになるように、接触要素３２が眼１２に押しつけられる、又は眼１２が真空吸引によって接触面３４に引き寄せられる。
【００４８】
制御ユニット１４は、プログラム命令を有する少なくとも１つの制御プログラム３８が保存されたメモリ３６を含む。レーザー源１８及びスキャナユニット２４はプログラム命令に従い制御ユニット１４によって制御される。制御プログラム３８は、制御ユニット１４によって実行されると、処置される眼１２の角膜に切除図形（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｆｉｇｕｒｅ）が形成されるように、空間及び時間中におけるビーム焦点の動きを生成するプログラム命令を含む。
【００４９】
図２は、本発明による、眼科手術用のパルス切除レーザーのエネルギー校正方法の例示的実施形態の流れ図を示す。パルス切除レーザーは、例えば、図１に示されるデバイス１０であってもよい。
【００５０】
眼科手術用のパルス切除レーザーのエネルギー校正方法は、少なくとも以下のステップＳ１〜Ｓ４を含む。
サンプル材料に、セット毎に異なるパルスエネルギーを有する切除レーザーの複数のレーザーパルスセットを照射するステップＳ１、
照射の結果、サンプル材料中に形成された少なくとも１つの視覚的に認知可能な変色構造を分析するステップＳ２、
分析に基づき、セットのうち１つのパルスエネルギーを選択するステップＳ３、
選択したエネルギーに基づき、切除レーザーの治療パルスエネルギーを設定するステップＳ４。
【００５１】
例示的実施形態によれば、上述のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４はこの順序で実施される。
【００５２】
図３Ａは、（例えば、印刷又は穿孔により）複数の領域４２ａ〜４２ｆに明確に細分されたサンプル材料４０の例示的実施形態を示す。個々の領域４２ａ〜４２ｆは可視マークによって互いに境界が定められている。領域４２ａ〜４２ｆのそれぞれは、記載された公称エネルギー値（０．２５μＪ、０．３０μＪ、０．３５μＪ等）の記号によって特徴付けられる。図３Ａは、上から見たサンプル材料４０を示す。サンプル材料４０が図１の切除レーザーと共に使用されるとき、図面の面はｘ−ｙ平面に平行である。一例示的実施形態によれば、サンプル材料４０はＰＭＭＡの薄板であってもよい。
【００５３】
一例示的実施形態によれば、パルス切除レーザーのエネルギー校正方法はサンプル材料４０の補助により行われ、まず、切除レーザーの設定デバイスにおいて、パルスエネルギーの第１のエネルギー値（例えば、０．２５μＪ）が設定される。
【００５４】
切除レーザーにおいて設定されるエネルギー値がパワーメータによって測定されたエネルギー値に対応するように、設定デバイスは、任意選択的に、まず、パワーメータの補助により校正してもよい。切除レーザーが校正されなくなる場合があり、表示されている、切除レーザーにおいて設定されたエネルギー値がもはや実際のパルスエネルギーに対応しなくなることが理由で、校正が必要な場合がある。校正によって、エネルギー値が設定されたときに、使用者に対し切除レーザーの実際のパルスエネルギーが常に表示されるという結果を得ることができる。
【００５５】
これは、切除レーザーにおいて瞬間エネルギーとして表示されるエネルギー値のスケールを調整することによって実現してもよい。電力を測定するために、切除レーザーの主要ビーム経路、又はビームスプリッタ（既知の分割比により）によって分岐した二次ビーム経路のいずれかにパワーメータ（例えば、市販のパワーメータ）のセンサを配置してもよい。
【００５６】
サンプル材料４０には、切除レーザーが上から（図３Ａの表示では図面の面に垂直に）照射される。この場合、切除レーザーのパルスエネルギーは第１のエネルギー値に設定される。ここでは、対応するエネルギーが示される領域４２ａ内に、切除レーザーにより、特定の名目的な幾何図形がトレースされる（例えば、線、波状線、円形、矩形、楕円形等）。名目的な幾何図形は線図であってもよく、この線図は、例えば、リング（円形、矩形、楕円形等）の形態で閉じられてもよい。名目的な幾何図形は、また、少なくとも１つの蛇行領域を有してもよい。切除レーザーのパルスエネルギー、並びにパルス持続時間、焦点におけるビーム拡張及び／又はサンプル材料４０に対する焦点の位置などの他の特性によっては、第１のエネルギーによるサンプル材料４０の光破壊及び変色が既にある。特定のパルスエネルギーにおいてサンプル材料４０の各領域内に生成される変色は、以下、変色構造と呼ばれる。低い第１のエネルギーレベルのセットでは、変色構造が全く生成されない又は変色構造が連続的でない、のいずれかの場合があるため、名目的な幾何図形と比較すると変色構造内には間隙がある。
【００５７】
次いで、切除レーザーのパルスエネルギーは第２のエネルギー値（例えば、０．３０μＪ）に設定され、サンプル材料４０の第２の領域４２ｂがこのエネルギーで及び前と同じパターンでトレースされる。その後、サンプル材料４０の更なる領域４２ｃ〜ｆに、対応するパルスエネルギーのレーザーパルスのセットが連続的に照射される。領域４２ａ〜ｆのそれぞれにおいて、照射パターンは同じままである。
【００５８】
あるいは、例えば、１つの大きなパターンのみをトレースし、パターンをトレースする間、切除レーザーのパルスエネルギーを段階的に増加することが可能である。更に、設定エネルギーをどの順序で使用してもよく、例えば、高エネルギーから開始し、その後、当該方法の過程において、エネルギーを徐々に低減することも可能である。
【００５９】
次いで、照射によってサンプル材料４０中に形成された視覚的に認知可能な変色構造が分析される。複数の変色構造は種々の領域４２ａ〜ｆの個々の変色構造からなり、したがって、少なくとも１つの変色構造を含む。分析は、例えば、肉眼で、又は眼と顕微鏡若しくは拡大鏡などの視覚補助具とによって実施してもよい。しかしながら、分析のために、対応する倍率のレンズを有するカメラを使用することも可能である。分析が上から見て実施される場合、例えば、十分に連続的な変色構造及び十分に連続的でない変色構造（例えば、変色構造が間隙を有する場合、又は変色が薄すぎる場合）を分析することが可能である。したがって、生成される変色構造は名目的な幾何図形と比較され得る。例えば、どの変色構造が名目的な幾何図形に対応するか、並びにどれが間隙及び／又は不完全な変色を有するかを特定することが可能である。
【００６０】
あるいは又は加えて、図３Ｂに示すように、分析はサンプル材料４０を側面図において実施してもよい。図３Ｂは、サンプル材料４０、例えば、図３Ａに示されるサンプル材料４０の側面図を示す。分析が側面図を考慮に入れて実施される場合、サンプル材料を、サンプル材料の縁領域のみにおいて照射すると有利な場合がある。したがって、変色構造を、サンプル材料を予め切断又は破壊することなく側面図で見ることができる。したがって、例えば、ポリゴンを使用してもよく、ポリゴンの側縁部に、異なるパルスエネルギーを有する切除レーザーが照射される。
【００６１】
図３Ｂに示すように、パルスレーザービームは光破壊によってサンプル材料４０中に複数の針状の変色構造（変色構造針部）を残す。針状の変色構造は、サンプル材料４０中に、切除レーザーの入射方向（図１のｚ方向）に沿って配向されており、その長さｌは、切除レーザーによって使用される切除レーザーのパルスエネルギー及びビーム品質（それぞれ直径及びパルス持続時間）に応じて、この入射方向に沿って変化する。
【００６２】
特定のパルスエネルギーにおいては、針状の変色構造は、パルスエネルギーの増加に伴い増加する特徴的な長さｌを有する。例えば、針状の変色構造の長さｌは、適切な拡大デバイス（例えば、顕微鏡、拡大鏡等）及び対応するスケールを使用して（使用者の眼で）視覚的に特定され得る。しかしながら、針状の変色構造の長さｌが、例えば、特定の基準長さを超えるか否かを単に比較することも可能である。更に、針状の変色構造の長さｌが特定の基準長さを下回るか否かを比較することが可能である。極端な個々の長さ値を補償するために、針状の変色構造の特定のサブセットが、少なくとも所与の基準長さに相当する針部長さを有するかどうかを分析することが可能である。
【００６３】
得られた（測定された）長さｌは、光破壊の名目的な結果に相当する名目長さと比較してもよい。その後、実効エネルギー（以下を参照）の表示をこの比較に基づき実施してもよい。
【００６４】
上面図における分析及び側面図における分析はコンピュータ制御された分析デバイスの補助により実施され得る。例えば、カメラのＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサが変色構造の画像を記録し、この画像は、その後、コンピュータ支援プロセスにおいて（任意選択的に完全に自動的に）分析される。更に、サンプル材料及び変色構造を照明するために光源を提供してもよい。光源は、例えば、特定の周波数帯域の光のみを放出するための、及び／又は異なる周波数帯域の光を順次放出するための適切なフィルタを設けることによって構成してもよい。
【００６５】
次いで、前の分析に基づき、セットのうち１つのパルスエネルギーが選択される。例えば、サンプル材料４０中における完全な（連続的な）可視変色構造をもたらす最低設定エネルギーに相当するパルスエネルギーを選択してもよい。これを行うために、生成された変色構造は（名目的な幾何図形の）基準構造と比較され得る。あるいは、長さが特定の基準長さを超える針状の変色構造を有する変色構造を生じる最低設定エネルギーに相当するパルスエネルギーを選択してもよい。選択されるパルスエネルギーが、長さｌが特定の基準長さを超える針状の変色構造を有する、サンプル材料４０中における完全な（連続的な）可視変色構造をもたらす最低設定エネルギーに相当するように、２つの選択方法は、また、組み合わせてもよい。この選択は、「手動で」又はコンピュータによって及び／又は切除レーザーの制御ユニットによって行ってもよい。
【００６６】
次いで、切除レーザーの治療パルスエネルギーが選択したエネルギーに基づき設定される。治療パルスエネルギーは、例えば、選択したエネルギーと特定の因子との積に一致するように設定してもよい。例えば、サンプル材料４０中における可視変色構造を確実にもたらす適切な治療パルスエネルギーが選択したエネルギーの２倍の高さであることが既知である場合、例えば、因子は２である。しかしながら、この因子は、また、１未満であってもよく、又は治療パルスエネルギーは、選択したエネルギーと治療パルスエネルギーとの間に一定のエネルギーオフセットがあるように設定してもよい。
【００６７】
治療パルスエネルギーの選択を容易にするために、切除レーザーの使用者に対し、実効エネルギーを以下のように表示させてもよい。まず、所望の変色構造を生成するための既知の基準エネルギーと、選択したエネルギーとの間の比率を示す因子が算出される。既知の基準エネルギーは、通常の条件下で、適切な程度の光破壊及び／又はサンプルプレートにおける連続的な可視変色構造をもたらすことが知られている切除レーザーのパルスエネルギーであってもよい。選択したエネルギーがこの基準エネルギーから大きく逸脱している場合、これは、通常の条件が優勢ではなく、例えば、切除ビームの焦点が大きくぼけていることを示すものである。しかしながら、既知の基準エネルギーは、また、例えば、１などの次元を持っていない値であってもよい。
【００６８】
加えて、切除レーザーにおいて現在設定されているエネルギー値と、予め算出された因子との積に相当する実効エネルギーもまた、決定される。使用者に、切除レーザーの実際の切除性能を考慮に入れたエネルギースケールが提供されるように、実効エネルギーが切除レーザーの使用者に対して表示される。
【００６９】
治療パルスエネルギーを設定するステップはこの実効エネルギーに基づき実施される。実効エネルギーは、例えば、切除レーザーの使用者が切除レーザーのパルスエネルギーを変更している最中に、設定エネルギーの表示と同時に表示されてもよい。切除レーザーの使用者は、表示される実効エネルギーに基づき、特定の実効エネルギーがヒトの角膜における再現可能な切除結果を常にもたらすことを確信することができる。換言すると、表示される実効エネルギーは、光破壊の結果に関する帰結を予想することを可能にする。
【００７０】
上述の方法の簡潔な例を以下に記載する。図３Ａに示されるサンプル材料を使用し、その上に示される公称エネルギー値を使用してその領域を照射することができる。その後、変色構造の分析によって、例えば、間隙を含むために名目的な幾何図形に一致しない変色構造が領域４２ａ〜ｄに存在することを知る。しかしながら、領域４２ｅ及び領域４２ｆはそれぞれ、名目的な幾何図形に一致する変色構造を有する。名目的な幾何図形に一致する変色構造をもたらす最低エネルギーであるエネルギーが、選択エネルギー値として選択される。この例では、選択エネルギーは、したがって、領域４２ｅの０．４５μＪに相当する。
【００７１】
しかしながら、前の研究から、特定の標準状態（例えば、理想的に集束されるレーザービームを有する）下においては、０．３５μＪにおいても、同等のサンプル材料（例えば、ＰＭＭＡ）中に適切な変色構造が生成されることが知られている場合がある。したがって、基準エネルギーは０．３５μＪである。このため、既知の基準エネルギー値と選択したエネルギーとの間の比率として０．３５μＪ／０．４５μＪ＝０．７７が算出される。
【００７２】
次いで、切除レーザーにおいて現在設定されているエネルギー値に因子０．７７を乗じて実効エネルギーを算出する。例えば、設定したエネルギーが０．４５μＪであれば、実効エネルギー値０．４５μＪ＊０．７７＝０．３５μＪが実効エネルギー値として表示される。したがって、実効エネルギーは切除レーザーの実条件（例えば、焦点等）を考慮していることから、治療パルスエネルギーの選択は実効エネルギーに基づき行ってもよい。
【００７３】
本発明によるエネルギー校正は、したがって、切除レーザーのパルスエネルギーを考慮するだけでなく、サンプル材料中の実際の変色を分析することから、作製される切開の品質及び／又は光破壊の程度に寄与する他の因子も考慮した校正である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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