(57)【要約】【課題】　レーザポリッシングまたはディザリングを用いて角膜矯正を行い、眼の一部を切除するために使用されるショットをランダムにまたは別の方法で治療の中心軸から移動させて、治療ゾーンにおける大きな隆起の形成を防止する装置及び方法を提供する。【解決手段】　角膜のある領域から組織を除去するレーザ系であって、治療の垂直軸を有する角膜上のある位置に中心を有するあるサイズのレーザスポットを生成するレーザ系を制御する方法であって、（ａ）該領域のサイズの１０％から９０％の間に該スポットサイズを設定するステップ、および（ｂ）該治療の軸から離れた少なくとも１つの位置へ該角膜に沿って該スポット中心位置を移動させるステップ、を包含する、方法。【選択図】　図１Ｂ
2004024900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角膜のある領域から組織を除去するレーザ系であって、治療の垂直軸を有する角膜上のある位置に中心を有するあるサイズのレーザスポットを生成するレーザ系を制御する方法であって、
　（ａ）該領域のサイズの１０％から９０％の間に該スポットサイズを設定するステップ、および
　（ｂ）該治療の軸から離れた少なくとも１つの位置へ該角膜に沿って該スポット中心位置を移動させるステップ、
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、眼の角膜の曲率を外科的に改変する装置、およびその装置を制御する方法に関し、特に、様々な角膜欠陥を速やかに矯正する装置およびその装置を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　矯正レンズの開発当初から、視力欠陥を矯正するための新規でさらに改善された方法が開発されている。二焦点レンズおよび長期装用ソフトコンタクトレンズから角膜切開および整形に至るまで、眼科学の分野は、近視、遠視および乱視などの様々な視力欠陥を矯正する際の適性、安全性および確実性において多大な発展を遂げてきた。
【０００３】
　矯正レンズは依然として広く一般的なアプリケーションで使用されているが、眼科医は、このような欠陥を矯正するための手術に力を注いでいる。最も一般的な外科技術の１つに放射状の角膜切開があるが、この角膜切開では、医師は、角膜の外面に放射状の切り込みを形成し、角膜を整形して改変を施し、患者の視力欠陥を矯正する。この技術は開発の途上にあるが、レーザの誕生および医学分野へのレーザの導入により、新規で非常に革命的な眼科手術の方法が開発された。特に、エキシマレーザの開発および眼科手術へのその応用により、眼科手術に新たなアプローチが切り開かれた。
【０００４】
　エキシマレーザは、約１９３ｎｍの非常に短い波長をもつコヒーレント光を生成する。これらの波長およびそれによって生じる高エネルギーで、エキシマレーザは、隣接の組織をあまり加熱せずに、分子レベルで組織を除去または切除する。従って、エキシマレーザは、組織を「焼き」尽くすというより、文字通り、分子の結合を切断し、それによって切除された組織は切除表面から駆出され、比較的無傷の表面は実質的に傷跡を残すことなく治癒する。エキシマレーザのこの特徴は現在公知であり、例えば、１９８８年１１月１５日付けで発行された「Ｆａｒ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｓｕｒｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｄｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」という名称の特許文献１にさらに詳細に記載されている。
【０００５】
　エキシマレーザの用語「エキシマ」は、元来、分子の動作原理から得られたものであった。当初、エキシマレーザは、Ｘｅ２，Ｋｒ２またはＦ２の形態のキセノン、クリプトンまたはフッ素などの励起された二量体のレーザ動作に基づいていた。レーザに適用されている用語「エキシマ」は、現在では誤った名称である。なぜなら、眼科手術に用いられる最も一般的なエキシマレーザは二量体を使用せず、フッ化アルゴンを使用しているからである。エキシマレーザはまた、レーザ共振器内のフッ化アルゴン混合物のレーザ動作を刺激するために他のレーザを用いているという点で、ポンプレーザでもある。「エキシマレーザ」は、現在では、４００ｎｍ未満の紫外線波長を有するレーザ群全体に適用されるようになっている。
【０００６】
　眼科手術に用いられる場合には、エキシマレーザをパルスにするのが好ましい。なぜなら、パルスにすることによって熱的な加熱なしに高エネルギーを与えることが可能になるからである。これらのパルスは、角膜に与えられる高エネルギーレーザ光の非常に短いバーストである。例えば、このようなレーザは、通常、１０から２０ｎｓのパルス期間で１から５０Ｈｚの間でパルスされる。しかし、エキシマレーザの欠点は、ビーム全体のエネルギー密度が、大スケールおよび小スケールな不均等性を有する傾向があることである。エキシマレーザの外科手法への適用は、１９８８年１１月１５日付けで発行された「Ｆａｒ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｓｕｒｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｄｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」という名称の特許文献２に記載されている。エキシマレーザの眼科手術への応用および開発の歴史的背景については、非特許文献１を参照すること。
【０００７】
　１９８３年頃には、研究者は、エキシマレーザ光の角膜整形への応用の可能性を見いだした。それ以来、近視矯正のためのサイズ可変型円形アパーチャ、遠視矯正のためのサイズ可変型リング状アパーチャ、および乱視矯正のためのサイズ可変型スリット状アパーチャなどの様々な技術を用いて、角膜を整形する多数のシステムが開発されている。これらの技術は、総称して、光屈折角膜切開として知られるようになった。近視を矯正するためのこのようなアパーチャ、例えば、徐々にスポットサイズが小さくなっていく一連のエキシマレーザショットは、角膜の一部を切除し、角膜に「矯正レンズ」を効果的に形成し得ることが認識されている。これらの技術は、例えば、１９９０年１１月２７日付けで発行された「Ｓｕｒｇｉｃａｌ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｙｅ　Ｃｏｒｎｅａ」という名称の特許文献３および１９８８年３月８日付けで発行された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｕｒｇｅｒｙ」という名称の特許文献４に記載されている。レーザ眼科手術の当業者は、これらのサイズ可変型アパーチャを用いて、様々な程度の近視、遠視および乱視ならびにこれらの症状の組み合わせを適切に矯正するために必要な露光パターンを広範囲に開発した。
【特許文献１】米国特許第４，７８４，１３５号
【特許文献２】米国特許第４，７８４，１３５号
【特許文献３】米国特許第４，９７３，３３０号
【特許文献４】米国特許第４，７２９，３７２号
【非特許文献１】Ｃｏｌｏｒ　Ａｔｌａｓ／Ｔｅｘｔ　ｏｆ　Ｅｘｃｉｍｅｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｕｒｇｅｒｙ，ｃ１９９３　Ｉｇａｋｕ−Ｓｈｏｉｎ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，　Ｉｎｃ．の第１章
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　しかし、これらのマルチプルアパーチャシステムは、多数の欠点を有している。これらのマルチプルアパーチャシステムは、複雑で柔軟性がないため多数のアパーチャホイール（ａｐｅｒｔｕｒｅ　ｗｈｅｅｌ）またはマスクを必要とし、近視および遠視の矯正には円形対称、乱視の矯正には円筒形対称といった標準的な矯正形態を提供するだけである。しかし、人間の眼は、もっと微妙な欠陥を有する傾向がある。従って、これらの欠陥に対応でき、さらに順応性のある解決法を提供するシステム、および物理的に簡単な構成要素が有利であろう。
【０００９】
　眼から組織を切除する装置は、上記の米国特許第４，９７３，３３０号に記載されている。この装置はエキシマレーザを有し、レーザビームはその軸を眼の視軸と一致させた状態で角膜に衝突する。さらに、フィールドストップが、レーザビームによって照射された角膜のレーザスポットの面積を限定する。このフィールドストップのサイズは、除去される領域の厚さが眼の視軸からの距離の関数となるように、除去される領域のプロファイルに応じて一時的に可変な方法で設定される。
【００１０】
　米国特許第４，９７３，３３０号に記載されているシステムは、角膜上に「堆積されたレーザエネルギー（ｌａｓｅｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）」を、眼の視軸からの距離の関数としてこのように設定することが可能である。但し、これは、エネルギー分布（すなわち、レーザビームスポットのパワー）が均一または少なくとも軸対称の条件下においてのみ行われる。しかし、これは特にエキシマレーザが常に満足できる条件ではない。パワー分布が不均一であると、組織の除去は非軸対称となる。さらに、米国特許第４，９７３，３３０号に記載されているシステムでは、乱視ではなく球状の収差の矯正が可能となるだけである。
【００１１】
　同一の基本概念に基づいた装置は、１９９１年２月１９日付けで発行された「Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｓｈａｐｉｎｇ　Ｕｓｉｎｇ　Ｌａｓｅｒｓ」という名称の米国特許第４，９９４，０５８号から公知である。この装置は、一時的に可変なアパーチャを有するフィールドストップの代わりに、「破壊できるフィールドストップマスク」を用いている。
【００１２】
　組織を除去することによって角膜を整形する他のクラスの装置は、様々なＬ’Ｅｓｐｅｒａｎｃｅ特許から公知である。これらには、１９８７年５月１９日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｇｅｒｙ」という名称の米国特許第４，６６５，９１３号；１９８７年６月２日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｂｎｏｒｍａｌ　Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｅｒｒｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｙｅ」という名称の米国特許第４，６６９，４６６号；１９８８年１月１２日付けで発行された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｇｅｒｙ」という名称の米国特許第４，７１８，４１８号；１９８８年１月２６日付けで発行された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｂｎｏｒｍａｌ　Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｅｒｒｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｙｅ」という名称の米国特許第４，７２１，３７９号；１９８８年３月８日付けで発行された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｕｒｇｅｒｙ」という名称の米国特許第４，７２９，３７２号；１９８８年３月２２日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｕｒｇｅｒｙ」という名称の米国特許第４，７３２，１４８号；１９８８年９月１３日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｌａｓｅｒ−Ｓｃｕｌｐｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　ｕｓｅｄ　Ｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｒｎｅａ」という名称の米国特許第４，７７０，１７２号；１９８８年９月２７日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｌａｓｅｒ−Ｓｃｕｌｐｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　ｕｓｅｄ　Ｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｒｎｅａ」という名称の米国特許第４，７７３，４１４号；および１９８９年１月１７日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｌａｓｅｒ−Ｓｃｕｌｐｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　ｕｓｅｄ　Ｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｒｎｅａ」という名称の米国特許第４，７９８，２０４号が含まれる。この装置では、小さな焦点スポットを有するレーザビームが、二次元走査システムによって除去される領域上を移動する。「スキャナ」として動作するこの装置は、「除去される領域に」堆積されたエネルギーの任意の二次元プロファイルを作成できるという利点を有している。しかし、ビームスポットが小さく、また単位面積当たりのパワーを特定の「臨界」値よりも大きくできないため、治療時間が非常に長くなる。
【００１３】
　従って、現在の技術は、エキシマレーザの非線形エネルギー分布を十分に考慮していない。エキシマレーザは、そのエネルギー分布内に大スケールおよび小スケールの非線形性を両方とも有している。これにより、治療中の眼のある領域が過剰に切除されたり、切除が十分に行われなかったりし得る。従って、眼に堆積された有効なエネルギーをさらに均一にするシステムを提供することが所望される。
【００１４】
　アパーチャを使用して徐々にサイズが小さくなる一連のショットを形成するシステムはまた、角膜の治療ゾーンに鋭い隆起を形成するという欠点を有する。特に治療ゾーンの周辺付近では、通常、各特定のスポットサイズで切除を必要な深さとするために、多数のショットが必要である。各ショットの典型的な切除の深さは０．２μｍである。単一のアパーチャーサイズで複数のショットが必要とされる場合には、隆起の深さが増強され、０．２μｍの数倍の有効な隆起が形成される。例えば、５ショットは、１．０μｍの高さの隆起を形成することになる。治療ゾーンのこれらの鋭い隆起は、特にひどいジオプタ欠陥を矯正する場合に、望ましくない上皮の再成長を導き得る。このような隆起を最小限にするシステムは、速やかな上皮の治癒を促進し、過剰な再成長を防止し、矯正された眼がその矯正を長期間、かつ、より安定して保持できるようにする。
【００１５】
　大抵の電流エキシマ技術では、切除の前に眼から上皮層を物理的にそぎ取ることが必要とされる。これは患者に外傷を与える可能性があり、高度な正確性が医師に要求される。あるいは、角膜を一部切除する前に上皮を除去する非侵入的（ｌｅｓｓ　ｉｎｖａｓｉｖｅ）方法が所望される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
　本発明による方法および装置は、レーザ「ポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）」または「ディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）」を用いて角膜矯正を行う。この角膜矯正では、眼の一部を切除するために使用されるショットを、ランダムにまたは別の方法で治療の中心軸から移動させ、治療ゾーンにおける大きな隆起の形成を防止する。
【００１７】
　さらに本発明によると、様々なアパーチャ形状を用いる代わりに、所望の遠視矯正線または乱視矯正線に沿って比較的大きなビームを移動し、ショットが重複する線を形成する。さらに矯正が必要な場合には、重複線を様々なビームサイズを用いて形成し、角膜内に所望の矯正曲線を形成する。
【００１８】
　さらに本発明によると、この走査ビーム技術を用いれば、重複ショットの移動線を変更することによって、または一連のショットを他の方法で発生させることによって、非対称欠陥を適切に切除し、「湾曲」乱視などの様々な非対称視力欠陥が矯正される。
【００１９】
　さらに本発明のシステムおよび方法では、レーザ切除を用いて上皮が除去される。まず、上皮は赤外蛍光染料で染色される。次に、上皮は、赤外走査装置が上皮のある部分が除去されたことを蛍光の欠失によって確認するまで、除去されるべき上皮の領域をカバーするビームを用いて連続して切除される。次に、手動またはコンピュータ制御下で、スポットサイズが減少され、まだ蛍光を発している領域が、蛍光を発しなくなるまで切除される。上皮が治療領域全体から除去されるまでこれを繰り返す。この技術はまた、上皮の初期の厚さを除去前にマップすることが可能である。
【００２０】
　１つの局面において、本発明は、角膜のある領域から組織を除去するレーザ系であって、治療の垂直軸を有する角膜上のある位置に中心を有するあるサイズのレーザスポットを生成するレーザ系を制御する方法であって、
　（ａ）この領域のサイズの１０％から９０％の間にこのスポットサイズを設定するステップ、および
　（ｂ）この治療の軸から離れた少なくとも１つの位置へこの角膜に沿ってこのスポット中心位置を移動させるステップ、を包含する方法を提供する。
【００２１】
　好ましい実施形態において、本発明は、上記スポット位置を移動させるステップが、
　（ａ）上記レーザスポットの最大幅よりも小さい直径を有するディザリング領域の範囲内で上記スポット中心位置をランダムに振動させるステップ、
をさらに包含する、レーザポリッシングを行うための上記方法を提供する。
【００２２】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記スポット位置を移動させるステップが、
　（ａ）上記レーザスポットの最大幅よりも小さい最大幅を有するディザリング領域の周囲に沿って上記スポット中心位置を移動させるステップ、
をさらに包含する、レーザポリッシングを行うための上記方法を提供する。
【００２３】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記スポット位置を移動させるステップが、
　（ａ）上記レーザスポットの最大幅よりも小さい直径を有する円形ディザリング領域の周辺に沿って上記スポット中心位置を移動させるステップ、
をさらに包含する、レーザポリッシングを行うための上記方法を提供する。
【００２４】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記スポット位置を移動させるステップが、
　（ａ）上記治療の軸に垂直な少なくとも１つの軸に沿って上記スポット中心位置を移動させるステップ、
をさらに包含する、レーザポリッシングを行うための上記方法を提供する。
【００２５】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記スポット位置を移動させるステップが、
　（ａ）第１の円に沿って上記スポット中心位置を移動させるステップ、
　（ｂ）上記スポットサイズを変更するステップ、および
　（ｃ）この第１の円の中心に対応する中心を有する第２の円に沿ってこのスポット中心位置を移動させるステップ、
をさらに包含する、遠視を矯正するための上記方法を提供する。
【００２６】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記スポット位置を移動させるステップが、
　（ａ）線に沿って上記スポット中心位置を移動させるステップ、
　（ｂ）上記スポットサイズを変更するステップ、および
　（ｃ）この線に沿ってこのスポット中心位置を移動させるステップ、
をさらに包含する、乱視を矯正するための上記方法を提供する。
【００２７】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記スポット位置を移動させるステップが、
　（ａ）円弧に沿って上記スポット中心位置を移動させるステップ、
　（ｂ）上記スポットサイズを変更するステップ、および
　（ｃ）この円弧に沿ってこのスポット中心位置を移動させるステップ、
をさらに包含する、乱視を矯正するための上記方法を提供する。
【００２８】
　別の局面において、本発明は、角膜上のある位置に中心を有するあるサイズのレーザスポットを生成して、刺激されると蛍光を発する染料を用いて染色された角膜上の除去領域から上皮を除去するレーザ系であって、この除去領域からの蛍光発光を検出する結像系を備えているレーザ系を制御する方法であって、
　（ａ）このスポットサイズをこの除去領域のサイズに設定するステップ、
　（ｂ）この除去領域へこのレーザスポットを与えるステップ、および
　（ｃ）この除去領域全体が蛍光を発しているかどうかを検出し、発光していればステップ（ｂ）へ戻るステップ、を包含する方法を提供する。
【００２９】
　好ましい実施形態において、本発明は、（ｄ）上記レーザスポットが与えられた上記除去領域の最後の部分が全体的に蛍光を発していなければ、継続するステップ、
　（ｅ）以下を行うステップ、
　　（１）このレーザスポットが最後に与えられた時に蛍光を発したこの除去領域の部分のサイズに上記スポットサイズを設定するステップ、
　　（２）ステップ（ｅ）（１）において決定されたこの除去領域のこの部分の中心へ上記スポット位置を設定するステップ、
　　（３）この除去領域のこの部分へこのレーザスポットを与えるステップ、および
　　（４）このステップ（ｅ）（３）でこのレーザスポットが与えられたこの除去領域の部分全体が蛍光を発しているかどうかを検出し、発していればステップ（ｅ）（３）へ戻るステップ、ならびに
　（ｆ）ステップ（ｅ）（３）又はステップ（ｃ）においてこのレーザスポットが最後に与えられた時にこの除去領域のいずれかの部分が蛍光を発したままであるかどうかを判定し、発したままであればステップ（ｅ）へ戻るステップ、
をさらに包含する、上記方法を提供する。
【００３０】
　別の局面において、本発明は、角膜のある領域から組織を除去するレーザ系であって、治療の垂直軸を有する角膜上のある位置に中心を有するあるサイズのレーザスポットを生成するレーザ系を制御する方法であって、
　（ａ）この領域のサイズおよび位置に応じてこのスポットのサイズおよび位置を設定するステップ、および
　（ｂ）このレーザスポットを振動させるステップ、を包含する方法を提供する。
【００３１】
　好ましい実施形態において、本発明は、上記レーザスポットを振動させるステップが、このレーザスポットのサイズの半分を超えない量だけこのスポットを振動させるステップをさらに包含する、上記方法を提供する。
【００３２】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記レーザスポットを振動させるステップがこのレーザスポットをランダムに振動させるステップをさらに包含する、上記方法を提供する。
【００３３】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記レーザスポットを振動させるステップがこのレーザスポットを円形パターンで振動させるステップをさらに包含する、上記方法を提供する。
【００３４】
　さらに好ましい実施形態において、本発明は、上記レーザスポットを振動させるステップがこのレーザスポットを少なくとも１つの軸に沿って振動させるステップをさらに包含する、上記方法を提供する。
【発明の効果】
【００３５】
　本発明による方法および装置は、レーザ「ポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）」または「ディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）」を用いて角膜矯正を行う。この角膜矯正では、眼の一部を切除するために使用されるショットを、ランダムにまたは別の方法で治療の中心軸から移動させ、治療ゾーンにおける大きな隆起の形成を防止する。
【００３６】
　さらに本発明によると、様々なアパーチャ形状を用いる代わりに、所望の遠視矯正線または乱視矯正線に沿って比較的大きなビームを移動し、ショットが重複する線を形成する。さらに矯正が必要な場合には、重複線を様々なビームサイズを用いて形成し、角膜内に所望の矯正曲線を形成する。
【００３７】
　さらに本発明によると、この走査ビーム技術を用いれば、重複ショットの移動線を変更することによって、または一連のショットを他の方法で発生させることによって、非対称欠陥を適切に切除し、「湾曲」乱視などの様々な非対称視力欠陥が矯正される。
【００３８】
　さらに本発明のシステムおよび方法では、レーザ切除を用いて上皮が除去される。まず、上皮は赤外蛍光染料で染色される。次に、上皮は、赤外走査装置が上皮のある部分が除去されたことを蛍光の欠失によって確認するまで、除去されるべき上皮の領域をカバーするビームを用いて連続して切除される。次に、手動またはコンピュータ制御下で、スポットサイズが減少され、まだ蛍光を発している領域が、蛍光を発しなくなるまで切除される。上皮が治療領域全体から除去されるまでこれを繰り返す。この技術はまた、上皮の初期の厚さを除去前にマップすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
　以下の好ましい実施態様の詳細な説明を以下の図面と組み合わせて考慮することによって、本発明がより理解され得る。
【００４０】
　図１Ａは、本発明のエキシマレーザ２０を示す。エキシマレーザ２０は、同じく集束要素を含むビームホモジェナイザ２４にビームを与える。そして、ビームホモジェナイザ２４は、比較的均等なビーム２２を、ダイアフラム３６の形態を取るフィールドストップに与える。フィールドストップは制御ユニット６４によって調節され、眼４４上のレーザスポットの最大サイズを、乱視もしくは遠視の矯正のため切除を行う際に組織が除去されるべき領域の面積の約１０％から９０％の間になるようにする。この好ましい最大サイズは、何らかの一定のパーセンテージよりも、むしろ切除されるべき領域の形状及びサイズに依存し、従って、例えば約２０％から８０％であり得る。使用可能なスポットのサイズが大きいほど治療時間が短縮され、優れた使用が可能である。
【００４１】
　さらに、走査ミラー４２の形態を取るビーム操作ユニットが装備され、これも制御ユニット６４によって調節される。走査ミラー４２は、眼４４上での組織が除去されるべき領域の少なくとも一部分にわたって、ビーム２２の軸を移動させる。
【００４２】
　このように本発明は、組織の除去により角膜を整形する眼科システム１０を提供する。このシステムにより、非軸対称なプロファイルの除去を比較的短時間で実現できる。さらに、眼科システム１０は、ビームスポット上の不均等なエネルギー配分を補償する。
【００４３】
　この手段により、走査ユニットを用いた場合のように極めて微小なスポットを照射できるのみならず、比較的広い領域も照射でき、比較的迅速に治療を行うことができる。治療時間を短縮するには、眼４４上のレーザスポットのサイズを可能な限り長時間にわたって、可能な限り広く、例えば治療すべき範囲のサイズの少なくとも５０％に維持することが好ましい。
【００４４】
　図示のように、走査ミラー４２は、少なくとも一本の軸の周辺もしくは周囲を傾動し得る。使用できるミラー要素、特に二本の軸の周囲で傾動し得るミラー要素は、例えば米国特許第４，１７５，８３２号に記載されている。
【００４５】
　さらに、制御ユニット６４は、眼４４上のレーザスポットのサイズを、（走査ミラー４２の使用を通じて）眼４４上でのビーム軸の動きに相関して調節でき、それにより眼４４の一定領域上に堆積されるエネルギーを正確に調節する。このようにして、非軸対称なプロファイルを眼４４の角膜表面上に発生させ得る。また、中央を塞いだ長円形や円形など、別タイプのダイアフラム３６も使用できる。
【００４６】
　さらに、走査ミラー４２は、ビーム２２中でダイアフラム３６の後側ばかりでなく手前にも配置し得る。その場合は、ダイアフラム３６を走査ミラー４２と同調して動かすことが好ましい。
【００４７】
　球面収差を補正するには、矢印１２で示されるように、ビーム２２をショット毎に少なくとも一方向に振動させるように、制御ユニット６４が走査ミラー４２を動かすことが好ましい。このような振動が、ビーム２２上のエネルギー配分の不均等を補償する。この振動は、最大ビームサイズとは無関係に適用される。
【００４８】
　乱視を矯正するには、どちらも眼４４の治療軸と共線的ではない少なくとも二方向の間で、走査ミラー４２がビーム２２の軸を動かす。これにより、最新の研究では１つではなく２つの頂点を有する、つまり、ラクダのコブの形だとされる乱視の眼を、理論の制約を受けずに治療することが可能になる。また、制御ユニット６４は走査ミラー４２を調節し、ビーム２２の軸が少なくとも一次元的に各方向の周辺を振動し、ビーム２２の均等性を補償するようにする。
【００４９】
　遠視を矯正するには、ビーム２２の軸が円錐形のシェル表面上で動かされることが好ましい。ビーム２２の不均等性を補償するため、少なくとも一次元的である振動を重畳することも可能である。円錐形シェル表面上を移動することにより、重複ショットの円形パターンが眼４４上に投射される。
【００５０】
　ダイアフラム３６をエキシマレーザビーム断面の典型的な形状に適合させるにあたって、ダイアフラム３６もまた非軸対称形状を有し得る。その場合には、円錐形シェル上でビーム２２の軸が動く間に堆積エネルギーを均等化させるために、ダイアフラム３６は回転される。ダイアフラム３６の回転が円錐形シェル上でのビーム２２の軸の回転に同調せずに起こるならば、この均等化は強められる。
【００５１】
　図１Ｂは、本発明による方法および装置が実現され得る典型的な眼科システム１０をさらに詳しく示す図である。エキシマレーザ２０は、光学要素２６から反射した後のパルスビーム２２を、ビームホモジェナイザ２４に与える。パルスビーム２２のビームホモジェナイザ２４への伝達を遮断するため、シャッタ２８も備えられている。エキシマレーザ２０は、この技術では周知である典型的なエキシマレーザであり、好ましくは、最大パルスエネルギー４００ｍＪ／ｐｕｌｓｅで波長１９３ｎｍのビームを与える。エキシマレーザ２０は、好ましくは、パルス周波数１０Ｈｚかつパルス長１８ｎｓで、治療部位に最大１Ｗのパワーを与える。無論、他の様々なエキシマレーザも使用できる。さらに、本発明による装置および方法は、エキシマレーザ以外のレーザの使用にも適用できる。例を挙げると、レーザからの光の波長は４００ｎｍより小さいことが好ましい。熱的な加熱を軽減した所望の切除作用が可能だからである。さらに、典型的な繰り返し率を１秒当り６０から１００パルス、典型的なパルス長を１０から３０ｎｓとし、２００ｍＪ／ｐｕｌｓｅまで下げるなどした他のパルスエネルギーを与えることも可能である。これらは全て単なる典型値であって、本発明による装置及び方法の精神の範囲内での変更も可能である。そのようなレーザシステムの例は、１９８７年５月１９日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｇｅｒｙ」という名称の米国特許第４，６６５，９１３号、および１９８８年３月８日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｕｒｇｅｒｙ」という名称の米国特許第４，７２９，３７２号に記載されている。
【００５２】
　ビームホモジェナイザ２４は、好ましくは、均等化および集束のための標準的なハードウェアを備える。このハードウェアは、ビームの光学的混合およびビームの回転に基づくものであり得る。典型的なビーム均等化ハードウェアの一例は、１９９０年３月２７付けで発行された「Ｓｃｕｌｐｔｕｒｅ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　Ｆｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ　Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ
Ｏｆ　Ｔｈｅ　Ｃｏｒｎｅａ」という名称の米国特許第４，９１１，７１１号を参照されたい。その参照文献に示されたビーム均等化ハードウェアに比べると、下記に述べる本発明に従って「ディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）」を備えることにより、ビームホモジェナイザ２４はより簡潔になり得ている。ビームホモジェナイザ２４からのパルスビーム２２は、次に光学要素３０から反射される。この光学要素３０はまた、パイロットレーザ３２からの赤色パイロットレーザビームを透過させる。このパイロットレーザ３２は、好ましくは、パワーが１ｍＷ以下の６３３ｎｍヘリウムネオンレーザである。パイロットレーザ３２からの赤色パイロットビームもまた、シャッタ３４で遮断され得る。パイロットレーザ３２は、その光学的経路がパルスビーム２２と一致するように整合されている。パイロットレーザ３２は、眼４４の治療軸上にビーム２２をセンタリングする機能を有し、また、後述するように、眼４４の上への集束を可能にする。さらに、パイロットレーザ３２は、患者のための光学的固定点を与え得る。但し、他のレーザもしくは光源をその目的のために備えることもできる。
【００５３】
　光学要素３０からのパルスビーム２０（パイロットレーザ３２からのビームにも共整合されている）は、次に、調節可能なダイアフラム３６を透過する。ダイアフラム３６は、最後の光学要素に入射する前に、ビームサイズを調節することを可能にする。ダイアフラム３６の後では、所定位置にあるスポットモードレンズ３８がビーム２２をさらに集中させる。これにより、屈折手術よりもむしろ治療的手術を行う医師が、眼の一定の欠陥をスポット切除するのを可能にする。このように、スポットモードレンズ３８は、治療処置と屈折処置のどちらを希望するかに応じて、所定位置に移動されたり所定位置から外されたりする。
【００５４】
　スポットモードレンズ３８の次に、集束レンズ４０が、ビーム２２を走査ミラー４２に向ける。走査ミラー４２は、ビーム２２を反射して患者の眼４４上に照射する。後述するように、パイロットレーザ３２からのビーム２２の一部分は、眼科手術システム１０全体からの眼４４の距離を調節するため、および、センタリングを行うために使用されることに留意されたい。集束レンズ４０は、光を集束させ、眼４４が最適の距離にあるときにビーム２２が適切に眼４４上に集束されるようにする。
【００５５】
　これらの種々のレンズおよびミラーは、このように組み合わされてエキシマビームを角膜に供給する光学系を形成する。この光学系は、角膜上にレーザスポットを生成するが、そのスポットのサイズは、スポットの位置に応じて調節可能である。そのようなビームを光学的に供給するために、広範囲に渡る種々のシステムを利用できることは、すぐに理解されるであろう。例えば、スポットサイズを調節するため、アパーチャではなくむしろレンズを利用できる。また、走査ミラーの代わりに、患者もしくは患者の眼４４を物理的に移動させ、眼４４上の異なる場所にショットを供給することができる。
【００５６】
　本発明によれば、このシステムにはまた、集束レーザ４６も備えられている。このレーザのビームもまた、シャッタ４８によって遮断され得る。この集束レーザ４６は、好ましくは、パワーが１ｍＷより小さく、波長が５３５ｎｍのビームを供給する緑色ヘリウムネオンレーザである。集束レーザ４６からのビームは、光学素子５０を通って進み、ある角度で眼４４に衝突する。眼科手術システム１０からの眼４４の距離は、パイロットレーザ３２からのビームと集束レーザ４６からのビームの両方が、眼４４の表面の同一点に衝突するよう調節される。
【００５７】
　さらに、公知の従来技術である付加的な固定マスク５２が装備され、手術中の眼４４を安定させるのに使用される。これは組織片除去要素を含んでもよく、典型的には、真空吸引リングもしくはフックを介して眼４４に取り付けられる。また、クリーンガス浄化ユニット５４が、システム内の光学要素およびビームから浮遊組織片を無くすことを可能にする。
【００５８】
　顕微鏡５６は、眼４４の表面切除中に、医師が進行状況を観察するため装備される。この顕微鏡５６は、倍率が３．４倍、５．６倍および９．０倍であるＺＥＩＳＳ　ＯＰＭＩ　「ＰＬＵＳ」　ｐａｒｔ　Ｎｏ．　３０３３１１９９１０であることが好ましい。視野の照射は不図示の冷光源により行われるが、この光源はＳｃｈｏｔｔ　ＫＬ１５００　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ，　ＺＥＩＳＳ　ｐａｒｔ　Ｎｏ．　４１７０７５であることが好ましい。この顕微鏡５６は、走査ミラー４２を介して焦点調節し、また、分離ミラー５８を介して焦点調節する。さらに、分離ミラーが、後述する上皮組織切除に使用される赤外線ビデオユニット６０に眼４４の像を与える。赤外線ビデオユニット６０は、好ましくは、収集（ｃａｐｔｕｒｉｎｇ）ビデオスクリーン６２および制御ユニット６４に映像出力を与える。赤外線ビデオユニット６０は、好ましくは、赤外光と可視光の両方を感知する。
【００５９】
　制御ユニット６４は、典型的には、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　Ｃｏｒｐ．，のＩＢＭ　ＰＣと互換性のある高性能コンピュータであり、さらに好ましくは、シャッタ２８、３４、４８、ダイアフラム３６、スポットモードレンズ３８および走査ミラー４２を含む、眼科手術システム１０の全ての要素を制御する。
【００６０】
　図２Ａは、近視矯正が行われた典型的な眼４４の角膜を示す単純化正面図である。幅Ｓの治療ゾーン１００は、その中心が治療軸１０２上に位置するようにされている。しかし、治療軸１０２は必ずしも眼４４の視軸に一致する必要はない。治療ゾーン１００の境界は第１の外側切除リング１０４によって決定され、それに続く切除リング１０６〜１１４は、治療軸１０２に接近するほど広い間隔で示されている（好ましくは小さいショットから先に行われることに留意すること）。
【００６１】
　典型的なシステムにおいては、スポット間におけるスポット径の変化は実際には一定であり得るが、治療ゾーン１００の周縁部に接近するほど多数のショットが行われるため、このような間隔の広がりは実質的にはトポグラフ的である。六つの切除ゾーンのみが図示されているが、典型的な切除パターンでは、より多くのスポットサイズが使用され、また、より多くのショットが行われる。近視用切除の必要深さを計算するための切除関数は、図７Ａに関連して後に説明する。
【００６２】
　近視用の高度光屈折矯正を行う場合、後述の標準的切除関数を用いると、治療軸１０２に沿って過度の深さまで切除してしまう恐れがある。図２Ｂに示すように、近視切除のための標準的等式では、治療軸１０２に沿った非常に深い切除を導くとともに治療ゾーン１００の角のエッジ１２２を鋭くするような、曲線１２０を形成する。簡潔な記載のため、図２Ｂには、角膜表面ではなく平坦な表面に行われた治療の結果を示す。そのような高度の矯正に当たっては、移行ゾーンの使用により、治癒におけるエッジの影響を大幅に軽減し、また、治療軸１０２に沿った切除の中心の深さを減少させることができる。これらの移行ゾーン１２４および１２６は、多重焦点レンズを効果的に形成する。図２Ｂでは、より浅い切除曲線１２８をもたらす二つの移行ゾーン１２４および１２６が示される。これらの移行ゾーンのうちの第１のもの１２４は、所望の最終的矯正よりも矯正度を軽度にして、治療ゾーン１００の幅Ｓ全体に近視切除を行うことにより形成される。移行ゾーン１２４の半径の範囲内に納まる半径のショットのみが行われるが、移行ゾーン１２４内の表面は次の治療のために均一に切除した状態で残される。この結果、第１の曲線１３０が得られる。
【００６３】
　次に、いくらか矯正度を大きくして、しかし、より小さい「治療ゾーン」を使用して、さらに一連の近視切除ショットを行う（実際の治療では、小さいショットから行うことが好ましい）。この一連の近視切除ショットは、後述の近視切除関数を利用する。この結果、曲線および一様に切除された領域１３２が、第２の移行ゾーン１２６を形成する。最後に、完全な所望の矯正のために一連のショットを行うが、これは再び狭い治療ゾーンを使用して行う。その結果、最後の曲線１３４が形成される。移行ゾーンを使用することは、光屈折角膜切除の技術分野ではよく知られており、例えば、Ｃｏｌｏｒ　Ａｔｌａｓ／Ｔｅｘｔ　ｏｆ　Ｅｘｃｉｍｅｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｕｒｇｅｒｙ，ｃ１９９３　Ｉｇａｋｕ−Ｓｈｏｉｎ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，　Ｉｎｃ．のＣｈａｐｔｅｒ　６に記載されている。これらの移行ゾーン１２４および１２６は鋭いエッジ１２２の形成を減少させるが、これは、減少されなければ上皮の再成長という有害なパターンを招く恐れのあるものである。また、治療軸１０２に沿った最終的な切除深さも減少される。
【００６４】
　以下に、移行ゾーンの典型的な表を２つ示す。幅５ｍｍの治療ゾーン１００に渡って−９．００ジオプタの近視を矯正する処置には、下記の治療ゾーンが使用できる。
【００６５】
　　　　番号　　　最小　　　最大　　　　矯正
　　　　　　　　　［ｍｍ］　［ｍｍ］　［ジオプタ］
　　　　１　　　０．５０―４．００　　−９．００
　　　　２　　　４．００―４．２０　　−７．５０
　　　　３　　　４．２０―４．４０　　−６．００
　　　　４　　　４．４０―４．６０　　−４．５０
　　　　５　　　４．６０―４．８０　　−３．００
　　　　６　　　４．８０―５．００　　−１．５０
　所望の−９．００ジオプタの矯正のために、幅４．００ｍｍの治療ゾーンに渡って、この表を利用した後述の等式を用いた標準的な近視矯正がまず行われる。これにより、中心の４．００ｍｍゾーンに、完全な度合の矯正がなされる。そして、より軽度の−７．５０ジオプタの矯正を使用して４．００ｍｍから４．２０ｍｍを切除することにより、一つの移行部が形成される。これを表中のその後の記載内容について繰り返すことによって、より大きい半径を有する移行ゾーンを形成する。
【００６６】
　移行ゾーンのない場合は、治療軸１０２において８８μｍが削除される。一方、移行ゾーンのある場合には７１μｍしか除されない。これは２０％の減少であり、角膜の安定に有利である。
【００６７】
　以下に、７．００ｍｍ治療ゾーン１００の全体に−１２．００ジオプタの矯正を行う治療の例を示す。
【００６８】
　　番号　　　最小　　　最大　　　　　矯正
　　　　　　　［ｍｍ］　［ｍｍ］　　［ジオプタ］
　　　　１　０．０５―２．００　−１２．００
　　　　２　２．００―２．２０　−１１．５４
　　　　３　２．２０―２．４０　−１１．０８
　　　　４　２．４０―２．６０　−１０．６２
　　　　５　２．６０―２．８０　−１０．１５
　　　　６　２．８０―３．００　−９．６９
　　　　７　３．００―３．２０　−９．２３
　　　　８　３．２０―３．４０　−８．７７
　　　　９　３．４０―３．６０　−８．３１
　　　１０　３．６０―３．８０　−７．８５
　　　１１　３．８０―４．００　−７．３８
　　　１２　４．００―４．２０　−６．９２
　　　１３　４．２０―４．４０　−６．４６
　　　１４　４．４０―４．６０　−６．００
　　　１５　４．６０―４．８０　−５．５４
　　　１６　４．８０―５．００　−５．０８
　　　１７　５．００―５．２０　−４．６２
　　　１８　５．２０―５．４０　−４．１５
　　　１９　５．４０―５．６０　−３．６９
　　　２０　５．６０―５．８０　−３．２３
　　　２１　５．８０―６．００　−２．７７
　　　２２　６．００―６．２０　−２．３１
　　　２３　６．２０―６．４０　−１．８５
　　　２４　６．４０―６．６０　−１．３８
　　　２５　６．６０―６．８０　−０．９２
　　　２６　６．８０―７．００　−０．４６
　図３Ａおよび３Ｂは、図２Ａの切除リング１０４〜１１４の内の１つに該当する切除パターンを示す。しかし、ここでは、本発明に従って、レーザ「ディザリング」または「ポリッシング」が用いられる。「ディザリング」という語は、ここでは、特定の誤差を「スムーズ」にするために、微小なランダムもしくは疑似ランダム揺動をビーム２２に追加する、という意味で用いられている。この特定の誤差は、ディザリングを行わなければ蓄積される。図２Ａの切除リング１０４〜１１４の内の１つには特定のスポットサイズの５つのショットが含まれると仮定すると、図３Ａおよび３Ｂは、本発明の方法および装置に従って達成される効果を示す。図３Ａには治療軸１０２が示されるが、図２Ａに示されるように、過去のシステムにおけるショットの中心が形成されている。
【００６９】
　しかしながら、本発明によれば、５つのショットの中心はディザリングゾーン１４０内でランダムに分布し、各ショットの中心軸は治療軸１０２から外れている。ランダムに分布した中心１４２〜１５０を用いる５つのショットは、５つの別個のエキシマレーザ切除ショット１５２〜１６０をもたらす。好ましくは、ディザリングゾーン１４０の半径は、ショット自体の半径よりも幾分小さい。示されるように、強化、つまり、単一ショットの隆起高さを越える隆起高さは、偶然にしか発生しないものであって、一般に隆起はディザリングバンド１６２上に分布される。これが「スムージング」の効果をもたらし、平均隆起高さを下げる。
【００７０】
　図３Ｂは、このポリッシングを行う別の手法を示している。この手法では、ショット中心１４２〜１５０がディザリングゾーン１４０の周縁部の周りに均等に分布される。この場合は、たとえ半径が同じであっても、切除ショット１５２〜１６０に強化隆起を形成するものがないことが確実になる。
【００７１】
　この手法によれば、近視矯正の切除の間に、眼４４の一層スムーズな表面が形成される。この「ポリッシング」または「ディザリング」は、角膜上におけるレーザスポットの「振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）」と記述することもできる。このディザリングはまた、二次元ではなくむしろ一次元でもあり得る。また、マスク５２もしくは患者自信を震動させるなどして患者の眼４４を震動させることにより、生成することもできる。例えば、小型の機械震動器を患者台もしくはマスク５２に配置することができるが、これによって、必要な振動をおこすことができる。容易に理解されるように、そのようなディザリング技術は、従来技術で知られている遠視および乱視の矯正のためのリングアパーチャおよびスリットアパーチャの使用など、他の形態の矯正にも適用できる。さらに、このディザリングは、遠視および乱視のためなど他のいかなるショットパターンにも適用でき、そのようにして、隆起高さおよびビーム２２の不均等の両方の影響を軽減する。
【００７２】
　図４は、乱視矯正のために使用される本発明のシステムおよび方法による大ビーム走査パターンを示す。従来技術では、この矯正を行うために可変サイズスリットが一般に用いられていたが、これはハードウェアの追加と柔軟性を欠く矯正パターンを一般的に伴うものであった。
【００７３】
　しかし、本発明による方法及び装置では、治療ゾーン１００内で乱視を矯正する。ここでは、幅Ｓおよび長さＬの治療ゾーン１００内で、乱視を矯正すべき領域において一連の重複ショットによって生成された一連の線１７０および１７２を通じて、矯正が行われる。図では第１の線１７０および第２の線１７２のみが示され、第１の線は第２の線１７２よりも小さいスポットサイズを用いて作成されている。本発明の方法によれば、乱視の矯正を所望の度合で行うには、より小数もしくは多数の線が使用される。この結果、図４Ｂに示されるような切除プロファイルが得られる。このプロファイルは、一般に近視切除に必要なカーブに相当するが、その公式は図７Ａに関連して後述する。
【００７４】
　−２．００ジオプタの矯正で乱視を矯正するための切除に使用される典型的なパターンは、下記のショットを含む。
【００７５】
　　　　番号　　　スポットサイズ　　　ショット
　　　　　１　　　　１．０６７　　　　　　１１
　　　　　２　　　　１．６７９　　　　　　　８
　　　　　３　　　　２．１４１　　　　　　　７
　　　　　４　　　　２．４８４　　　　　　　７
　　　　　５　　　　２．７２６　　　　　　　６
　　　　　６　　　　２．８８５　　　　　　　６
　　　　　７　　　　２．９７７　　　　　　　６
　　　　　８　　　　３．０１９　　　　　　　６
　　　　　９　　　　３．０２２　　　　　　　６
　　　　１０　　　　３．０００　　　　　　　６
　各スポットサイズにおいて、線１０２および１０４に相当する１本の線が作成され、好ましくはショットが約８８％重複する。これにより、−２．００ジオプタの乱視矯正に相当する適切な修正カーブが作成される。これらは、治療ゾーン１００の３ｍｍ幅Ｓ全体に渡って広がっている。
【００７６】
　図５は、非対称乱視の矯正に使用されるショットパターンの図である。この場合、単一の治療線１７４のみが示される。典型的にはもっと多数の線が使用されるが、簡単のために、単一の治療線１７４で、眼４４の治療軸１０２に沿って線状に延びていない湾曲乱視の治療を示している。このようにして、より多様なタイプの乱視が矯正可能になる。
【００７７】
　図６Ａは、本発明による遠視矯正に使用される大ビーム走査を示す。この走査では、リングアパーチャを使用しない。その代わりに、スポットサイズの調節に単一のダイアフラム３６のみが使用される。そして、遠視切除を行う当業者に周知であるように、異なるスポットサイズで様々に重複する多重リングを使用して、治療ゾーン１００上に環状切除リング１８０が作成される。適切な切除プロファイルは、
　遠視切除用のショットは、幅Ｓの治療ゾーン１００を越えて延びている。この領域外でのショットは、光学的矯正ではなく遠視切除のエッジにおけるスムーズな移行をもたらす。さらに、環状切除リング１８０は治療軸１０２までずっと延びるようには図示されていないが、最大スポットサイズにおける最終シリーズのショットは、好ましくはその軸のごく近くまで延び、治療軸１０２の中心から治療ゾーン１００のエッジにかけて、スムーズなプロファイルを与える。
【００７８】
　５．００ジオプタの遠視矯正のための典型的なショットパターンは、以下のショットを含む。
【００７９】
　　　　番号　スポットサイズ　ショット　　重複
【００８０】
　　　　１　　　２．０００　　１０５２　　９９．２５［％］
　　　　２　　　２．４６９　　１２８　　　９５
　　　　３　　　３．０６０　　１０４　　　９５
　　　　４　　　３．９６６　　８０　　　　９５
　　　　５　　　４．６００　　２７　　　　８７
　このパターンでは、眼４４の治療軸１０２から半径２．５ｍｍの位置に中心を有するリングを形成するために、各一連のショットが利用される。この場合、好ましい重複は治療リングごとに可変であって、表に示されている。
【００８１】
　図示されたショットパターンは環状アパーチャを使用している。しかし、本発明による遠視矯正パターンおよび乱視矯正パターンを作成するには、他のアパーチャ形状も使用できることは理解されるであろう。例えば、長円形ショット形状も利用でき、その長円形を遠視矯正の最中に回転させ、長円形の一方の軸が眼４４の治療軸１０２を指すようにすることができる。もしくは、この長円形を治療軸１０２の周辺での回転と非同調的に回転させてもよい。このようにして、ビーム２２の不均等性の影響がさらに軽減される。
【００８２】
　図７Ａおよび７Ｂは、前述の切除パターンの切除プロファイルが有する様々な数学的特性を示す。図７Ａは近視切除の典型的な切除プロファイルを、図７Ｂは遠視切除のための典型的な切除プロファイルを、それぞれ示す。どちらの図でも、眼４４の角膜の当初の半径をＲＯＬＤ、眼４４の角膜の新しい所望の半径をＲＮＥＷとしている。治療の絶対ゾーン１００は幅Ｓで示されており、矯正的機能を果たす有効領域に該当する。これは典型的には２ｍｍから８ｍｍであるが、より大きい領域もしくは小さい領域も可能である。幅Ｓの治療ゾーン１００内の任意の点における切除深さは、切除深さを表す変数Ａで与えられる。治療軸１０２からの距離は、変数ρで与えられる。
【００８３】
　新しい半径ＲＮＥＷを計算するには、当初の半径ＲＯＬＤおよび所望のジオプトリック矯正ＤＣＯＲＲが下記の等式で使用される。
【００８４】
【数１】
2004024900.tif 000003
　ＮＥＷ＿ＲＡＤＩＵＳは、与えられたＲＯＬＤおよびＤＣＯＲＲに対して、必要な矯正の新しい半径を示すパラメータであるＲＮＥＷを返す。ＲＮＥＷおよびＲＯＬＤは、どちらもメートル単位で計測され、典型的には５ｍｍと１５ｍｍの間である。
【００８５】
　図７Ａに示されるような近視矯正に必要な切除深さを計算するための式を以下に示す。
【００８６】
【数２】
2004024900.tif 000004
　近視切除関数ＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥは、眼４４のカーブの矯正していない半径ＲＯＬＤ、所望の矯正ゾーンＳ、所望の矯正度ＤＣＯＲＲを与えられると、治療軸１０２からの特定の距離ρにおける必要切除深さを返す。関数ＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥはまた、図４Ａおよび図４Ｂで示されるような乱視の矯正に使用される溝の幅Ｓに渡って、適切な矯正度を与える。
【００８７】
　次に図７Ｂに移る。遠視切除の式を以下に示す。
【００８８】
【数３】
2004024900.tif 000005
　遠視切除関数ＨＹＰ＿ＡＢＬＡＴＥは、矯正の光学的ゾーンＳを必要としないため、３つのパラメータを使用するだけである。
【００８９】
　適切なカーブを作成するためのこのような特定のアルゴリズムは当該技術分野において公知であり、ＭＵＮＮＥＲＬＹＮ，　Ｃ．　ＡＮＤ　ＫＯＯＮＳ，　Ｓ．，　ＰＨＯＴＯＲＥＦＲＡＣＴＩＶＥ　ＫＥＲＡＴＥＣＴＯＭＹ：　Ａ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ　ＦＯＲ　ＬＡＳＥＲ　ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＥ　ＳＵＲＧＥＲＹ，　Ｃａｔａｒａｃｔ　Ｒｅｆｒａｃｔ　Ｓｕｒｇ．，
Ｖｏｌ．　１４，　（Ｊａｎ．　１９８８）に記載されている。
【００９０】
　さらに、図９〜１４に関連して後述される切除を行うためのルーチンでは、これらの逆関数が必要である。上記の等式は、所定の矯正度に対する特定の値ρにおいて必要な切除深さをもたらすが、逆関数は、全く反対のことを行う。それらは、特定の矯正度が与えられたときに、特定の切除深さが必要になる特定の値ρを返す。これらの等式を以下に示す。
【００９１】
【数４】
2004024900.tif 000006
　逆近視切除関数ＩＮＶ＿ＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥは、切除深さＡが与えられたときに、切除中心からのρに相当する距離を示すパラメータを返す。この距離と切除深さはメートルで表される。この関数は、パラメータＲＯＬＤ、ＳおよびＤＣＯＲＲも使用する。
【００９２】
　逆遠視切除関数ＩＮＶ＿ＨＹＰ＿ＡＢＬＡＴＥも、ある矯正ＤＣＯＲＲでの切除深さＡが与えられると、ρに相当する切除中心からの半径をメートル単位でもたらす。この関数は、ある切除深さが見いだされる箇所が切除の中心からどの程度外れているかを示すρを返す。
【００９３】
　図８は、切除軸の照準および可変スポットサイズを用いたシステムが、非軸対称の表面形状（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）も含めて、正常ではない眼４４の任意の表面形状をどのように矯正し得るかを示す。図８では、所望の治療表面形状１９０の１本の線が示される。これは、例えば、眼４４の表面における様々な異常点を示すコンピュータ化された眼科表面形状システムから得ることができる。そのような表面形状システムを用いることにより、眼科手術システム１０は、制御ユニット６４を用いて一連のショットを行う。これらは、８つのショット１９２〜２０６として簡潔に示されている。実際の操作では、はるかに多数のショットが利用されるであろう。各点における必要な切除がわかっているため、システムは、所望の表面形状マップを作成し、様々な点に照準を合わせた様々なショットサイズを使用して切除を行って、必要な矯正を行う。このようにして、リンゴやバナナの形状、その他の異常な形状を有する角膜の多様な非対称欠陥を矯正することができる。
【００９４】
　図９は、好ましくは制御ユニット６４上で実行されるＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００を示すフローチャートである。ＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００は、様々な状態を矯正するための眼４４の所望の切除を行うために必要な一連のショットパターンを計算する。本実施例では、前出の図２Ａから７と関連させて説明した乱視、遠視、および近視を矯正するためのショットパターンが生成される。更に、図３および図４に示したディザリングが近視矯正ショットパターンに用いられる。
【００９５】
　好ましくは、ＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００は、必要なショット計算を切除シーケンス開始前に行う制御ユニット６４中で実行される。全てのポイントを前もって計算することによって、計算の遅れがなくなり、エキシマレーザ２０の準備ができ次第、各連続ショットが素早いシーケンスで行われ得る。これにより、処置時間が速くなり、患者の中心を光学的固定点に位置させることが容易になる。
【００９６】
　ステップ７０２から開始し、ＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００は、変数ＳＴＡＲＴ＿ＤＩＴＨＥＲを１に設定する。この変数は、ディザリングが開始する最初の切除ショットを示すものであり、以下に説明される。全ての切除ショットは好ましくはアレイ状に記憶され、ＳＴＡＲＴ＿ＤＩＴＨＥＲはそのアレイ中の位置を示していることに注意されたい。制御はステップ７０２からステップ７０４に進み、ルーチン７００によって乱視矯正が所望であるかどうかが決定される。これは、医師によって前もって入力され、最大処置範囲とともに乱視矯正の角度および度合を含んでいる。ルーチン７００は、非対称乱視の場合、乱視矯正線の曲率を要求してもよく、乱視領域の一端または他端の方向にさらに広範囲な矯正を提供してもよいことは明らかである。
【００９７】
　乱視矯正が所望である場合は、制御はステップ７０４からステップ７０６に進み、ＡＳＴＩＧＭＡＴＩＳＭルーチン７５０が実行され（以下に図１０と関連して説明）、所望の乱視矯正に適切なショットパターンが生成される。これらのショットパターンは、例えば、図４Ａおよび４Ｂと関連させて説明したものに対応する。
【００９８】
　乱視矯正のためのショットパターンがステップ７０６で計算されれば、制御はステップ７０８に進み、ＳＴＡＲＴ＿ＤＩＴＨＥＲが変数ＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲに設定される。ＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲは、切除実行のためのアレイ中最後に計算されたショットを指し、この場合、ＡＳＴＩＧＭＡＴＩＳＭルーチン７５０によって計算された最後のベクトルを指す。ディザリングを行うこともできるが、乱視は潜在的強化ショットよりもむしろ重複ショットに関係するので、本実施例中の乱視矯正においては、ディザリングは好ましくは行われない。
【００９９】
　制御は、乱視矯正が所望でない場合はステップ７０４から、そしていかなる場合でもステップ７０８から、ステップ７１０に進み、ＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００によって近視矯正が所望であるかどうかが決定される。もし所望でなければ、遠視矯正が必要であるので、制御はステップ７１２に進み、図１２に関連させて後述されるＨＹＰＥＲＯＰＩＡルーチン８５０が実行される。遠視の矯正は、線状よりむしろ円状のショットを用いること以外は乱視の矯正と同様であるため、本実施例においては、好ましくはディザリングは行わない（行ってもよい）。よって、制御は次にステップ７１４に進み、ルーチン７００がマスタールーチンに戻り、そのことによって医師がＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００によって計算されたショットシーケンスの実行を開始することが可能になる。
【０１００】
　もしステップ７１０で近視矯正が所望であると決定された場合、ＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００はステップ７１６に進み、移行ゾーンが要求されるかどうかを決定する。もし要求されていれば、初期「移行ゾーン」列を近視矯正の実行によって生成して、多数の近視ショット列を形成しなければならない。このことは、図２Ｂに関連させて前述した。よって、制御はステップ７１８に進み、移行ゾーンを生成するためにＭＹＯＰＩＡルーチンが実行される。これは、移行ゾーンに対する標準的な近視矯正ショット列を生成する。
【０１０１】
　再びステップ７１６に進み、移行ゾーンがさらに必要かどうかがもう一度決定される。もし最後の移行ゾーンショット列が計算されているか、必要でなければ、制御はステップ７２０に進み、ＭＹＯＰＩＡルーチンが再び実行され、今回は近視の最終矯正が行われる。
【０１０２】
　近視矯正のためのショット列の生成は、公知である。上述のＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥ関数によって決定される必要切除深さが与えられると、治療軸１０２は放射状に離れている各ポイントにおいて、必要切除深さに対して適切なショットサイズを用いてショットパターンが生成される。
【０１０３】
　制御は、次に、ステップ７２２に進み、ステップ７０８に関連して説明したステップ７０２またはステップ７０８にて設定されたＳＴＡＲＴ＿ＤＩＴＨＥＲからＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲまでの全てのショットに対して、図１３および１４に関連させて後述するように、ＤＩＴＨＥＲルーチン９４０または９７０がディザリングまたはランダマイジングを実行する。この時点で切除ショット列の計算は完了したので、制御はステップ７１４に進み、ＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００がメインプログラムに戻ることによって、医師が現在アレイ状に記憶されている切除を実行することが可能になる。
【０１０４】
　図１０は、所望の乱視の光屈折度（ｄｉｏｐｔｒｉｃ　ｄｅｇｒｅｅ）を得るための重複線の「溝」を特定の軸に沿って生成するために必要なショットベクトルの計算に用いられる、ＡＳＴＩＧＭＡＴＩＳＭルーチン７５０のフローチャートである。適当な数の溝が生成され、各溝は好ましくは漸進的に大きくなるスポットサイズを用いて生成される。ステップ７５２から開始し、切除全体の必要な深さが溝列の最深部において計算される。これは、図７Ａに関連させて上述した近視切除関数ＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥを用いて行われる。溝の中心での必要深さ（最深部）を表す変数ＭＡＸ＿ＡＢＬＡＴＥが、ρ＝０を用いてＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥが返す値に設定される。未矯正曲率半径ＲＯＬＤ、および必要なジオプトリック矯正度ＤＣＯＲＲ、および乱視治療ゾーン幅Ｓも、ＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥに渡される。Ｓは乱視治療ゾーンの長さでなく幅に等しいことに注意されたい。
【０１０５】
　制御は次にステップ７５４に進み、溝毎の必要切除深さが計算される。これは好ましくは上記ＭＡＸ＿ＡＢＬＡＴＥと同様に計算されるが、溝毎の切除量を表す変数ＡＢＬＡＴＥをＭＡＸ＿ＡＢＬＡＴＥを１０で割った値に等しい値に設定している。これは、好ましくは１０個の溝が作られるべきであることを示している。ただし、溝毎の切除量が計算された結果、より少ない数が要求されることもあリ得る。
【０１０６】
　制御は次にステップ７５６に進み、変数ＤＥＰＴＨが、既に計算された値ＭＡＸ＿ＡＢＬＡＴＥマイナスＡＢＬＡＴＥに等しく設定される。ＤＥＰＴＨは、所望の矯正度を実現するために実行されるべき残りの切除量を表している。
【０１０７】
　制御は次にステップ７５８に進み、溝一つを生成するために用いられる最少のスポット径を表す最少スポット径ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭが計算される。ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭは、逆近視切除関数ＩＮＶ＿ＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥの返す半径の２倍に等しく設定される。ＩＮＶ＿ＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥは、初期曲率半径ＲＯＬＤ、ＤＥＰＴＨプラスＡＢＬＡＴＥ／２に設定されるＡ、所望のジオプトリック矯正度を表わすＤＣＯＲＲ、および治療ゾーン幅を表すＳを用いて呼び出される。従って、この関数を呼び出すことによって返される値は、必要切除深さ全体の９５％が行われ得る半径であり、この半径は好ましくは治療軸の中心比較的近い。すなわち、この半径は各溝の全体幅に比較して小さい。
【０１０８】
　ステップ７６０に進み、最大スポット径ＭＡＸ＿ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭが、Ｓに等しく設定される。Ｓは単に、乱視治療ゾーン１００の幅である（長さではない）。
【０１０９】
　ステップ７６２に進み、必要な乱視矯正度全体を実現するために必要な一連の溝を生成するループに入る。まず、ステップ７６２でＤＥＰＴＨがゼロより大であるか否かが判断される。ＤＥＰＴＨは、切除が必要な深さの残りであり、所望の矯正度を実現するために十分な数の溝が生成されていなければ、ゼロより大きな値になる。
【０１１０】
　もしＤＥＰＴＨがゼロより大であれば、制御はステップ７６４へ進み、スポット径ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭが、ＩＮＶ＿ＭＹＯ＿ＡＢＬＡＴＥがＤＥＰＴＨに等しく設定されたＡを用いて呼び出された時に返す結果の２倍に等しく設定される。これは、最終必要切除がＤＥＰＴＨに等しくなる半径を返す。ＤＥＰＴＨは、初期には必要切除深さ全体にほぼ等しいので、初期スポット径は小さくなる。
【０１１１】
　ステップ７６６に進み、スポット径ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭに経験的補正を行う。これは、ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭを（１＋（０．３・ＳＩＮ（π・（ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ　−　ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ）／（ＭＡＸ＿ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ　−　ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ））））に等しく設定することによって行われる。これによって、より良い結果を生み、矯正全体を乱視を矯正するために必要な所望のカーブに近づけるための経験的調整が、スポット径に対して行なわれる。
【０１１２】
　ステップ７６８に進み、各連続ショットにおいてスポットターゲットを移動する量を表す変数ＳＴＥＰが、ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ・（ＤＥＰＴＨ＿ＰＥＲ＿ＳＨＯＴ／ＡＢＬＡＴＥ）に等しく設定される。ＤＥＰＴＨ＿ＰＥＲ＿ＳＨＯＴは、ショット毎の切除量であり、典型的には０．２μｍである。その後、ステップ７７０において、変数ＯＶＥＲＬＡＰが１００・（ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ　−　ＳＴＥＰ）／ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭに等しく設定される。これは、各ショットに必要な重複量をパーセントで表したものである。
【０１１３】
　ステップ７７２に進み、図１１に関連させて後述するルーチンＬＩＮＥ８００が、乱視の線を生成するための角度に設定されるθ、乱視ショット列の所定の長さプラス２・ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭに設定されるＬＥＮＧＴＨ変数、スポットサイズを表すＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ＿、およびＯＶＥＲＬＡＰとともに呼び出される。
【０１１４】
　線に必要な一連のショットが生成されると、制御は７７４に進み、溝毎の切除量であるＡＢＬＡＴＥだけＤＥＰＴＨが減じられ、制御は次にステップ７６２にループし、減じられたＤＥＰＴＨの値がもう一度ゼロと比較される。このループが繰り返され、ＤＥＰＴＨがゼロより小さくなるまで、スポット径が漸進的に大きくなるショットの線を生成する。所望の矯正度を実行するために必要な切除ショットを実質的に全て計算したとき、ＤＥＰＴＨはゼロより小さくなる。
【０１１５】
　ＤＥＰＴＨがゼロより小さくなると、制御はステップ７７６に進み、ＤＥＰＴＨプラスＡＢＬＡＴＥがＤＥＰＴＨ＿ＰＥＲ＿ＳＨＯＴより大であるかどうかが判断される。もし大でなければ、これ以上の線状切除は過度な矯正につながるので行われるべきではない。よって、制御はステップ７７８に進み、ＡＳＴＩＧＭＡＴＩＳＭルーチン７５０はＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮルーチン７００に戻る。
【０１１６】
　もしステップ７７６で必要な切除の「残り」がＤＥＰＴＨ＿ＰＥＲ＿ＳＨＯＴを越えていなければ、制御はステップ７８０の方に進む。そして、ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭが、乱視線の溝のための治療ゾーン１００の幅であるＳの最少スポット径に設定され、ＳＴＥＰがＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ・ＤＥＰＴＨ＿ＰＥＲ＿ＳＨＯＴ／（ＡＢＬＡＴＥ＋　ＤＥＰＴＨ）に等しく設定され、ＯＶＥＲＬＡＰが（ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ　−　ＳＴＥＰ）・１００／ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭに設定される。
【０１１７】
　制御は次にステップ７８２に進み、ステップ７８０でスポット幅に設定された変数を用いてルーチンＬＩＮＥ８００を呼び出すことによって、最終溝が生成される。ルーチン７５０はその後ステップ７７８でリターンする。
【０１１８】
　このように、ＡＳＴＩＧＭＡＴＩＳＭルーチン７５０は、図４Ａに関連させて上述したようにショットパターンを生成する。
【０１１９】
　図１１は、ＬＩＮＥルーチン８００のフローチャートである。このルーチン８００は、乱視矯正ショットシーケンスの生成に用いられる線の生成のためのショットを計算する。所望のスポットサイズが変数ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭでルーチン８００に渡され、重複パーセンテージが変数ＯＶＥＲＬＡＰで渡され、線の長さがＬＩＮＥルーチン８００に渡されるＬＥＮＧＴＨ変数によって決定される。
【０１２０】
　ステップ８０２から開始し、ＬＩＮＥルーチン８００は、まずステップサイズを計算する。ステップサイズはＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ・（１−　ＯＶＥＲＬＡＰ）に等しい。ステップ８０４に進み、必要ショット数が（ＬＥＮＧＴＨ−　ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ＋　ＳＴＥＰ）／ＳＴＥＰの切り捨て値に等しく計算される。ステップ８０６に進み、カウンター変数Ｉが、ＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲ　＋　１に等しい変数ＳＴＡＲＴ＿ＶＥＣＴＯＲに等しく設定される。ＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲは、ＬＩＮＥルーチン８００の完了とともにＩに等しく設定される。
【０１２１】
　制御は次にステップ８０８に進み、治療軸１０２からのＸ軸変位に対応する変数が（（ＬＥＮＧＴＨ−　ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ）／２）・ｃｏｓθに等しく設定される。ここで、θは、所望の乱視矯正の角度である。ステップ８１０で、Ｙが対応して（（ＬＥＮＧＴＨ−　ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ）／２）・　ｓｉｎθに等しく設定される。
【０１２２】
　制御は次にステップ８１２に進み、ＩがＳＴＡＲＴ＿ＶＥＣＴＯＲプラスＳＨＯＴＳに等しいか否かが判断される。ＳＨＯＴＳは、ショット線の端を表す。もし等しくなければ、制御はステップ８１４に進み、この特定のショットのショット位置に対応するアレイ位置Ｘ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］がＸに等しく設定され、Ｙ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］が対応してＩに等しく設定される。次に、ステップ８１６で、Ｘが　Ｘ＋　（ＳＴＥＰ・ｃｏｓθ）に等しく設定され、Ｙが　Ｙ＋　（ＳＴＥＰ・ｓｉｎθ）に等しく設定される。これが次のショットに必要なデルタ増分である。
【０１２３】
　制御は次にステップ８１８に進み、Ｉが増分され、ルーチンはステップ８１２にループする。ＳＨＯＴＳはこの線の端を表すが、ＩがＳＴＡＲＴ＿ＶＥＣＴＯＲ＋　ＳＨＯＴＳに等しくなると、ルーチンはステップ８２０でＡＳＴＩＧＭＡＴＩＳＭルーチン７５０に戻る。
【０１２４】
　図１２は、治療軸１０２周りに環状溝を形成するＨＹＰＥＲＯＰＩＡルーチン８５０のフローチャートである。これはＡＳＴＩＧＭＡＴＩＳＭルーチン７５０に類似しているが、（近視矯正関数を用いる）乱視ではなく遠視を矯正するのに適切なプロファイルの環状溝を形成する。
【０１２５】
　ステップ８５２から開始され、変数ＤＥＰＴＨは、図７Ｂに関連して上記に述べたＨＹＰ＿ＡＢＬＡＴＥによって返されるパラメータに等しく設定され、このときρはＳ／２　−　ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＲＡＤＩＵＳに等しく設定される。ここで、Ｓは適切な治療領域の直径であり、ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＲＡＤＩＵＳは遠視切除のために用いられる最小スポットサイズであって、これは例えば２００μｍに設定され得る。ＨＹＰ＿ＡＢＬＡＴＥはまた、眼４４の非矯正曲率を表わすＲＯＬＤ、および所望のジオプトリック矯正度を表わすＤＣＯＲＲを用いて呼び出される。従って、ＤＥＰＴＨは切除すべき残りの深さに等しい。これは最初は切除すべき全深さより小さい。何故なら、Ｓ／２からＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＲＡＤＩＵＳを差し引いたものとして示されているように、ρは切除円のちょうど内側に設定されており、これが切除すべき最初のスポット半径である。
【０１２６】
　ステップ８５４に進むと、この遠視治療のために切除すべき量を示す変数ＡＢＬＡＴＥは、Ｓ／２に等しいρを用いて呼び出されるＨＹＰ＿ＡＢＬＡＴＥによって返されるパラメータに等しく設定され、この返されたパラメータはＤＥＰＴＨ量だけ減少される。従って、ＡＢＬＡＴＥは、Ｓ／２によって示される治療領域のエッジの深さと、この治療領域のちょうど内側の距離ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＲＡＤＩＵＳでの深さとの差である。
【０１２７】
　ステップ８５６に進むと、変数ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭはＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＲＡＤＩＵＭ・２に、変数ＳＴＥＰはＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ・ＤＥＰＴＨ＿ＰＥＲ＿ＳＨＯＴ／ＡＢＬＡＴＥに、および変数ＯＶＥＲＬＡＰは（（ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ　−　ＳＴＥＰ）／ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ）・１００（すなわち、パーセント表示）に等しく設定される。従って、最初の環状溝は、ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＲＡＤＩＵＭ・２によって示される最小スポット直径を用いてショットされる。
【０１２８】
　ステップ８５８に進むと、ルーチンＣＩＲＣＬＥ＿ＬＩＮＥが呼び出され、変数ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ、ＳＴＥＰ、およびＯＶＥＲＬＡＰが与えられると、環状溝を切除するのに必要な一連のショットが計算される。ＣＩＲＣＬＥ＿ＬＩＮＥルーチンはＬＩＮＥルーチン８００に直接対応する。ただし、円は１本の線に沿ってショットされるのではなく、Ｓ／２によって与えられる固定半径でショットされる。この実行はＬＩＮＥルーチン８００に対応する。ただし、各連続するショットは、１本の線に沿ってではなく、Ｓ／２に等しい半径ρに沿って増分される。
【０１２９】
　ステップ８６０に進むと、ＡＢＬＡＴＥは、ＨＹＰ＿ＡＢＬＡＴＥがＳ／２に等しいρを用いて呼び出されるときにＨＹＰ＿ＡＢＬＡＴＥにより返されるパラメータに等しく設定され、この返されたパラメータは次に１０で割算される。これは、遠視を矯正するための適切な曲率のプロファイルを形成するために切除される、好ましくは１０個の溝に対応する。
【０１３０】
　ステップ８６２に進むと、ＤＥＰＴＨは次にＤＥＰＴＨマイナスＡＢＬＡＴＥに設定される。これは、遠視用溝を切除するのに必要な全深さの１／１０だけＤＥＰＴＨを減らす。
【０１３１】
　ルーチン８５０は次にステップ８６４に進み、ここで、切除すべき残りの全深さを示すＤＥＰＴＨがゼロより大であるかどうかが決定される。大であれば、切除すべき溝が残されていることになるため、ルーチンはステップ８６６に進み、ここで、ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭは、ＩＮＶ＿ＨＹＰ＿ＡＢＬＡＴＥがＤＥＰＴＨに等しいＡを用いて呼び出されるときにこの関数によって返されるパラメータに等しく設定される。従って、これは、遠視用の適切な矯正を行うためにＤＥＰＴＨの現行値に等しい深さまで切除が行われなければならない半径を返す。しかし、この返されたパラメータは、治療軸１０２からの半径である。実際のスポット直径を計算するためには、ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭは２・（Ｓ／２　−　ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ）に等しく設定される。これは、ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭを、実際の治療領域の半径から現行の切除深さが生じるときの半径を引いた差の２倍に設定する。従って、この半径の差に２を掛けると、切除すべき現行の溝のためのスポット直径に等しくなる。
【０１３２】
　ステップ８６８に進むと、ＳＴＥＰは、ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ・ＤＥＰＴＨ＿ＰＥＲ＿ＳＨＯＴ／ＡＢＬＡＴＥに等しく設定される。ステップ８７０に進むと、ＯＶＥＲＬＡＰは、（（ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ　−　ＳＴＥＰ）／ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ）・１００に等しく設定され、これは適切な重複をパーセントで設定する。
【０１３３】
　ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭおよびＯＶＥＲＬＡＰのこれらの値を用いて、ならびにρをＳ／２に等しくして、ステップ８７２でルーチンＣＩＲＣＬＥ＿ＬＩＮＥが呼び出され、環状溝が形成される。ステップ８７４に進むと、ＤＥＰＴＨは再びＤＥＰＴＨマイナスＡＢＬＡＴＥに等しく設定される。次にルーチンはループに入ってステップ８６４に戻り、ＤＥＰＴＨがゼロより大でなくなるまで、ステップ８６６から８７４の間を連続的にループする。
【０１３４】
　ステップ８６４でＤＥＰＴＨがゼロより大でなくなると、ルーチン８５０はステップ８７６に進み、ここで、ＡＢＬＡＴＥプラスＤＥＰＴＨがＲＥＳＩＤＵＥより大であるかどうかが決定される。ここで、ＲＥＳＩＤＵＥは、この値では別の溝が切除されることはないような任意の値である。この値は好ましくは５００ミクロンであるが、他の値でもよい。ＡＢＬＡＴＥプラスＤＥＰＴＨがＲＥＳＩＤＵＥより大である場合は、このＲＥＳＩＤＵＥ値を超えるものは切除の必要があるため、ルーチン８５０はステップ８７８に進む。このステップでは、２・（Ｓ／２−　ＭＩＮ＿ＳＰＯＴ＿ＳＩＺＥ）のＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ、および（（ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ　−　ＳＴＥＰ）／ＳＰＯＴ＿ＤＩＡＭ）・１００のＯＶＥＲＬＡＰを用いて、最後の溝が形成される。次に、ステップ８７６およびステップ８７８の後、ルーチンはステップ８８０でリターンする。
【０１３５】
　図１３は、図９のステップ７２２で述べたＤＩＴＨＥＲルーチンに対応するＲＡＮＤ＿ＤＩＴＨＥＲルーチン９４０のフローチャートである。ＲＡＮＤ＿ＤＩＴＨＥＲルーチン９４０は、ＳＴＡＲＴ＿ＤＩＴＨからＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲまでの前述のアレイにおけるすべてのベクトルをランダムにディザーする。ＳＴＡＲＴ＿ＤＩＴＨは、乱視の矯正に用いたショットに続く最初のアレイ位置に等しくなるように、図９のステップ７０２またはステップ７０８で既に設定されている。従って、ディザリングは好ましくは乱視の矯正ではなく近視の矯正に適用される。ＲＡＮＤ＿ＤＩＴＨルーチン９７０は、図３Ａに示すようなショットパターンを形成する。
【０１３６】
　ＲＡＮＤ＿ＤＩＴＨＥＲルーチン９４０は、カウンター変数ＩをＳＴＡＲＴ＿ＤＩＴＨに設定することによって、ステップ９４２から開始される。制御は次にステップ９４４に進み、ここで、中間変数Ｘ＿ＤＵＭは、−．５から．５の間のランダム数ＲＡＮＤＯＭにＡＭＰＬＩＴＵＤＥおよびＳＰＯＴ＿ＳＩＺＥ［Ｉ］を掛けたものに等しく設定される。変数ＡＭＰＬＩＴＵＤＥは、ディザリングの適切な振幅をスポットサイズの分数パーセンテージで示すものとして、ＲＡＮＤ＿ＤＩＴＨＥＲルーチン９４０に渡されたものであり、ＳＰＯＴ＿ＳＩＺＥ［Ｉ］はこの特定のショットのためのスポットサイズに対応する。
【０１３７】
　制御は次にステップ９４６に進み、ここで、ルーチン９４０は、Ｘ＿ＤＵＭの絶対値が、システムにより決定される変数ＬＩＭＩＴによって表される制限サイズより大きいかどうかを決定する。Ｘ＿ＤＵＭが大きい場合は、制御は次にステップ９４８に進む。このステップでは、Ｘ＿ＤＵＭはＬＩＭＩＴ　Ｘ＿ＤＵＭ／ＡＢＳ（Ｘ＿ＤＵＭ）に等しく設定され、これにより、Ｘ＿ＤＵＭは適切な符号を付けたＬＩＭＩＴに設定される。
【０１３８】
　ステップ９４６でＸ＿ＤＵＭが大きくない場合、およびステップ９４８からのすべての場合に、制御は次にステップ９５０に進む。このステップでは、Ｘ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］はＸ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］　＋　Ｘ＿ＤＵＭに等しく設定され、これにより本発明のランダムディザリング効果が提供される。次に制御はステップ９５２、９５４、９５６、および９５８に進み、これらのステップでは、Ｘ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］がステップ９４４から９５０でディザーされたように、Ｙ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］がランダムディザリングにより調整される。
【０１３９】
　制御は次にステップ９５８からステップ９６０に進む。このステップでは、ＲＡＮＤ＿ＤＩＴＨＥＲルーチン９４０は、所望の最後のベクトルがディザーされたことを示すＩ　＝　ＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲが成立するかどうかを決定する。成立しない場合は、制御はステップ９６２に進み、ここでＩが増分される。制御は次にループに入ってステップ９４４に戻り、次のショットを行う。
【０１４０】
　ステップ９６０でＩがＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲに等しい場合は、ＲＡＮＤ＿ＤＩＴＨＥＲルーチン９４０は完了し、よって、ルーチン９４０はステップ９６４でリターンする。
【０１４１】
　図１４は代替のルーチンＣＩＲＣＬＥ＿ＤＩＴＨ９７０を示し、このルーチンはＲＡＮＤ＿ＤＩＴＨルーチン９４０の代わりに使用され得る。ＣＩＲＣＬＥ＿ＤＩＴＨルーチン９７０により形成されるショットパターンを、図３Ｂに示す。ＣＩＲＣＬＥ＿ＤＩＴＨルーチン９７０はステップ９７２から開始され、このステップでは、変数ＮＵＭ＿ＶＥＣＴは、共に呼び出しルーチンによって渡されたＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲ　−　ＳＴＡＲＴ＿ＶＥＣＴＯＲに設定される。ステップ９７４に進むと、ＮＵＭ＿ＶＥＣＴ／ＲＯＴＡＴＩＯＮＳが１０より小さいかどうかが決定される。変数ＲＯＴＡＴＩＯＮＳは、ショットのすべてを調整するときに、治療軸１０２周りに何回の円形回転が行われるかを示すために、ルーチン９７０に渡される。不十分なショットがある場合、過剰な回転数を避けるためにステップ９７４でチェックされる。例えば、２０ベクトルしかない場合は、１０回転すると、各々が１８０゜離れた１０個のショットが２組できる結果となる。ＮＵＭ＿ＶＥＣ／ＲＯＴＡＴＩＯＮＳが少なくとも１０であることを任意に要求することにより、ショットがこのように集中することは避けられ、ショットは、治療軸１０２周りの少なくとも異なる１０箇所にわたって分布されるよう要求される。ＮＵＭ＿ＶＥＣＴ／ＲＯＴＡＴＩＯＮＳが１０より小さいときは、制御はステップ９７６に進み、ここではＲＯＴＡＴＩＯＮＳはＮＵＭ＿ＶＥＣＴ／１０の切捨て値に等しく設定される。ステップ９７６、およびこのステップが真でなかったときはステップ９７４から、制御は次にステップ９７８に進み、ここで、ＩはＳＴＡＲＴ＿ＶＥＣＴＯＲに等しく設定される。
【０１４２】
　制御は次にステップ９８０に進み、ここで、Ｘ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］はＸ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］　＋　（ＤＩＡＭ／２）・ｃｏｓ（（２π・Ｉ・ＲＯＴＡＴＩＯＮＳ）／ＮＵＭ＿ＶＥＣＴ）に等しく設定される。これは、各ショットの中心を円形に調整する。Ｙ＿ＳＨＯＴ［Ｉ］は、ステップ９８２で同様に調整される。
【０１４３】
　制御はステップ９８２からステップ９８４に進み、ここで、ＩがＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲに等しいかどうかが決定される。等しくない場合は、制御は次にステップ９８６に進み、ここでＩが増分され、再びステップ９８０および９８２を通過して後に続くベクトルを調整する。
【０１４４】
　ステップ９８４からＩがＬＡＳＴ＿ＶＥＣＴＯＲに等しい場合は、制御は次にステップ９８８に進み、ここで制御はＣＡＬＣＵＬＡＴＥルーチン７００に戻る。
【０１４５】
　このディザリングすなわち振動は、一次元的にも適用され得るものであり、遠視および乱視矯正用にも同様に用いられ得る。
【０１４６】
　図１５は、赤外染料を用いて、および本発明の走査用大ビームを用いて上皮切除を行うときの、ビデオユニット５６によって与えられる画像を示す。上皮は、典型的には約５０μｍの厚さである。本発明のシステムＳで用いられる好適なエキシマレーザ２０は１ショット当り約．２μｍを切除するので、典型的には上皮が切除されるまでには２５０回の初期ショットが必要である。しかし、この時点に到るまでの時点では、上皮の厚さの違いが影響を及ぼす。例えば、４０μｍの厚さの箇所もあれば、６０μｍの厚さの箇所もある。
【０１４７】
　本発明のシステムＳは、上皮の少なくとも一部を完全に取り除いた時点を感知することにより、および次に残りを選択的に取り除くことにより、上皮を除去する。図１５は上皮除去領域１０００を示し、この領域では、この上皮除去領域１０００のサイズであるスポットサイズを用いて、所定数のショットが既に行われている。各ショット後、赤外ビデオユニット５６は、眼４４から発光される赤外蛍光を捕捉する。この蛍光は、先ず、上皮の下の層は染色しない赤外蛍光染料を用いて上皮を染色することによって形成される。この染料は好ましくは赤外蛍光性であり、これにより、ダメージを与える周波数でダメージを与えるエネルギーのポンプレーザ発光作用が、眼４４の中で起こる可能性が低減される。眼４４を損傷させ得るポンプレーザ発光作用が起こらないことが保証されるならば、可視光発光染料などの他の染料も使用し得る。赤外蛍光染料はまた、上皮が切除されている間に、患者にとって気を散らすような光学的な影響を避けるのにも好適である。
【０１４８】
　所定数のショットが行われた後、ビデオユニット５６は、上皮除去領域１０００のうち蛍光を発しない部分を検出する。これは、この位置には赤外蛍光染料はないことを示し、また、同様に、この地点では上皮は完全に切除されていることを示す。
【０１４９】
　図１５では、上皮のすべてが所定数のショットにより除去されている２つの領域１００２および１００４が示されている。この時点で、スポットサイズは縮小され、赤外蛍光染料によって示される上皮がまだ残っている領域１００６がさらに切除される。
【０１５０】
　コンピュータ制御、または医師による制御の下で、図１６に示されるような選択的な切除が行われる。図１６では、残りの領域１００６は縮小したスポットサイズを用いてさらに切除され、さらに上皮の除かれた領域１００８、１０１０、１０１２、１０１４、および１０１６が形成される。ビデオユニット５６は、これら残りの領域の各々が切除されている間、上皮除去領域１０００をさらに観察し、これら領域の所定の部分が蛍光を発しなくなる時点を検出する。この場合も、これら領域の各々にわたる上皮の深さが異なることによって、これら残りの領域の上皮は部分的に切除される結果となり得る。例えば、さらに切除された領域１００８内に残っている上皮の島部１０１８が示されている。このような島部は、後の切除によって切除されなかった上皮１００６の残りの部分と共に、さらに切除されなければならない。
【０１５１】
　上皮除去領域１０００のコンピュータマップを、その領域内の各々の特定の地点に射光されたショット数と共に保持することによって、上皮の厚さマップを作製し得る。各ショットの切除深さを、各ショットが射光された場所と共に知ることによって、上皮のすべてがこの領域から除去される前に特定の地点が受けるショット数が得られる。これにより、上皮の厚さマップが作製される。このマップは、図８に関連して述べた非対称の光学収差を矯正するときに作製されるものと類似する。
【０１５２】
　本発明の大ビーム走査およびディザリングは、眼４４の表面のみに適用される必要はない。例えば、１９９０年２月２７日付けで発行された「Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ
Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ａ　Ｋｅｒａｔｏｍｉｌｅｕｓｉｓ　ｏｒ　ｔｈｅ　Ｌｉｋｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」という名称の米国特許第４、９０３、６９５号は、眼から角膜の一部を除去した後に露出表面を切除する方法を開示している。よって、本発明の方法および装置は、このような角膜切開型の方法により得られる露出表面にも使用され得る。このような場合には、治療軸１０２は、角膜の切除部分または一部が切除された角膜の表面のいずれにも及ぶ。
【０１５３】
　本発明の上記の開示および記述は例示的および説明的なものであって、サイズ、形状、材料、構成部品、回路要素、および光学部品、そして、図示したシステムおよび構成ならびに操作方法の詳細における様々な変更は、本発明の精神から離れることなく行われ得る。
【０１５４】
　目から組織を除去する装置を制御する装置および方法が比較的大きなビームを用いて各種タイプの矯正を行うが、このビームは、組織除去工程の間に強化リッジを形成しないように振動又はディザリングされる。さらに、遠視および乱視の矯正などの各種タイプの矯正が、重複ショットを用いて切除されるべき領域にわたって走査される大きなビームを用いて行われる。さらに、治療されるべき領域における上皮は、上皮を染める赤外蛍光染料を用いて、その後は除去されるべき上皮領域からの蛍光発光パターンを観察することによって、除去される。レーザショット後に、ある領域がもはや蛍光を発していなければ、より小さなショットが次に与えられて、残りの領域から上皮が選択的に除去される。もう一度蛍光発光パターンが観察されて、上皮が残らなくなるまでこの工程が繰り返される。この時、全ての上皮が除去され、さらに、上皮が除去された領域における各点での初期の上皮の厚さのマップが形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１Ａ】本発明の装置および方法を実施することが可能な通常のエキシマレーザを用いた眼科手術システムを示す概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａのシステムを示すさらに詳細な図である。
【図２Ａ】近視を矯正するための典型的な大ビーム切除パターンを示す治療ゾーンの中心軸に沿った図である。
【図２Ｂ】移行ゾーンの使用をさらに示す図２Ａの側面プロファイルである。
【図３Ａ】本発明によるランダムディザリングを示す治療ゾーンの中心軸に沿った図である。
【図３Ｂ】本発明による円形ディザリングを示す治療ゾーンの中心軸に沿った図である。
【図４Ａ】本発明による乱視矯正用ショットパターンを示す図である。
【図４Ｂ】本発明による乱視矯正用ショットパターンを示す図である。
【図５】本発明による湾曲乱視用ショット治療パターンを示す治療ゾーンの図である。
【図６Ａ】本発明による遠視の治療用ショットパターンを示す図である。
【図６Ｂ】本発明による遠視の治療用ショットパターンを示す図である。
【図７Ａ】近視および遠視の矯正用治療ゾーンの初期および末期曲率半径を示す角膜の側面プロファイルである。
【図７Ｂ】近視および遠視の矯正用治療ゾーンの初期および末期曲率半径を示す角膜の側面プロファイルである。
【図８】本発明にしたがって眼の一般的な非対称収差を矯正するために使用されるショットパターンの図である。
【図９】本発明にしたがって、ランダムまたは円形ディザリングおよび大ビーム走査を用いて、乱視、遠視および近視の矯正を行うために使用される計算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０Ａ】図９の計算ルーチンによって使用される乱視ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０Ｂ】図９の計算ルーチンによって使用される乱視ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】図９の計算ルーチンによって使用される乱視ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】図９の計算ルーチンによって使用される遠視ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図９の計算ルーチンによって使用されるランダムディザリングルーチンのフローチャートである。
【図１４】図９の計算ルーチンによって使用される円形ディザリングルーチンのフローチャートである。
【図１５】本発明による上皮の切除を示す眼の治療軸に沿った図である。
【図１６】本発明による上皮の切除を示す眼の治療軸に沿った図である。
【符号の説明】
【０１５６】
　１０　眼科システム
　２０　エキシマレーザ
　２２　ビーム
　２４　ビームホモジェナイザ
　２６　光学要素
　２８　シャッタ
　３０　光学要素
　３２　パイロットレーザ
　３４　シャッタ
　３６　ダイアフラム
　３８　スポットモードレンズ
　４０　集束レンズ
　４２　走査ミラー
　４４　眼
　４６　集束レーザ
　４８　シャッタ
　５０　光学素子
　５２　固定マスク
　５４　クリーンガス浄化ユニット
　５６　顕微鏡
　５８　分離ミラー
　６０　赤外線ビデオユニット
　６２　収集ビデオスクリーン
　６４　制御ユニット
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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】
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