(57)【要約】【課題】瞳孔径の変化によるレーザ照射位置ずれを抑えることができ、精度の高いレーザ照射を行うことができる眼科用レーザ装置を提供すること。【解決手段】レーザ光を患者眼に照射するレーザ照射光学系を備える眼科用レーザ装置において、患者眼に照射する可視の照明光の光量を調節可能な照明手段と、患者眼の瞳孔径を検出する瞳孔径検出手段と、該検出結果を報知する報知手段もしくは該検出結果に基づいて前記照明手段の照明光量を調節する光量調節手段と、を備える。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を患者眼に照射するレーザ照射光学系を備える眼科用レーザ装置において、患者眼に照射する可視の照明光の光量を調節可能な照明手段と、患者眼の瞳孔径を検出する瞳孔径検出手段と、該検出結果を報知する報知手段もしくは該検出結果に基づいて前記照明手段の照明光量を調節する光量調節手段と、を備えることを特徴とする眼科用レーザ装置。
【請求項２】
請求項１の眼科用レーザ装置において、レーザ照射時における患者眼の瞳孔径の設定データを入力する入力手段を備え、前記光量調節手段は患者の瞳孔径が設定された瞳孔径となるように前記照明手段の照明光量を調節することを特徴とする眼科用レーザ装置。
【請求項３】
治療用レーザ光を患者眼に照射するためのレーザ照射光学系を備える眼科用レーザ装置において、患者眼に照射する可視の照明光の光量を調節可能な照明手段と、患者眼の瞳孔径を検出する瞳孔径検出手段と、レーザ照射時における患者眼の瞳孔径の設定データを入力する入力手段と、前記瞳孔径検出手段により検出された瞳孔径が前記設定された瞳孔径を基準とした所定の許容範囲にあるか否かを判定する判定手段と、該判定結果に基づいて前記レーザ照射光学系からのレーザ照射を制御する照射制御手段と、を備えることを特徴とする眼科用レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、治療用のレーザ光を患者眼に照射する眼科用レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
治療用レーザ光を患者眼に照射して治療を行うレーザ装置としては、例えば、エキシマレーザ光の照射により角膜組織を切除して角膜曲率を変化させることにより屈折異常を矯正する角膜レーザ手術装置がある。
この種の装置においては、手術中の眼球の動きに追尾して常に所期する位置にレーザ照射を行うための眼球追尾機構を設けている。例えば、ＣＣＤカメラ等で撮像した患者眼の前眼部像から瞳孔位置（瞳孔中心）を検出し、患者眼に対してレーザ照射位置を移動するように構成されている。（例えば、特許文献１参照）。あるいは、強膜／虹彩のコントラストの違いを目印としたり、眼球に予め付したマーク（複数の点状のマークやリングマーク等）を目印として、その目印をＣＣＤカメラ等で検出することにより、患者眼に対してレーザ照射位置を移動するように構成したものも提案されている。（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
このような眼球追尾機構を備える装置においては、通常、眼の瞳孔中心を基準にレーザ照射の基準位置を定めている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１４９９１４号公報
【０００４】
【特許文献２】
特表２００３−５０５１７８号公報
【０００５】
【特許文献３】
特表２００３−５１１２０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、人間の眼は瞳孔径の変化（散眼、縮眼等）により瞳孔中心の位置が偏位してしまうことがある。上記のように眼の瞳孔中心を基準にレーザ照射位置を定めたり、瞳孔中心を基に眼球を追尾したりする場合、その瞳孔中心位置が偏位してしまうと、角膜上のレーザ照射位置にズレが生じることになり、術後の矯正結果に誤差を起こす要因となる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、瞳孔径の変化によるレーザ照射位置ずれを抑えることができ、精度の高いレーザ照射を行うことができる眼科用レーザ装置を提供することを技術課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００９】
（１）  レーザ光を患者眼に照射するレーザ照射光学系を備える眼科用レーザ装置において、患者眼に照射する可視の照明光の光量を調節可能な照明手段と、患者眼の瞳孔径を検出する瞳孔径検出手段と、該検出結果を報知する報知手段もしくは該検出結果に基づいて前記照明手段の照明光量を調節する光量調節手段と、を備えることを特徴とする。
（２）  （１）の眼科用レーザ装置において、レーザ照射時における患者眼の瞳孔径の設定データを入力する入力手段を備え、前記光量調節手段は患者の瞳孔径が設定された瞳孔径となるように前記照明手段の照明光量を調節することを特徴とする。
（３）  治療用レーザ光を患者眼に照射するためのレーザ照射光学系を備える眼科用レーザ装置において、患者眼に照射する可視の照明光の光量を調節可能な照明手段と、患者眼の瞳孔径を検出する瞳孔径検出手段と、レーザ照射時における患者眼の瞳孔径の設定データを入力する入力手段と、前記瞳孔径検出手段により検出された瞳孔径が前記設定された瞳孔径を基準とした所定の許容範囲にあるか否かを判定する判定手段と、該判定結果に基づいて前記レーザ照射光学系からのレーザ照射を制御する照射制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はエキシマレーザにより角膜手術を行うレーザ装置の全体構成を示す。１は手術装置本体であり、エキシマレーザ光源等が内蔵されている。エキシマレーザ光源からのレーザ光は本体１内のミラーに反射されアーム部２に導かれる。アーム部２の端部には観察光学部５が設けられており、観察光学部５は、患者眼を観察するための双眼の顕微鏡部３、照明部４、及び後述する眼球位置検出光学系等が設けられている。照明部４には、可視光を出射する可視光照明光源４１、赤外光を出射する赤外光照明光源４２が備えられている（図３参照）。また、可視光照明光源４１は、患者眼の瞳孔径を変化させるために照明光量のコントロールができるようになっている。
【００１１】
レーザ光はアーム部２および観察光学部５の内部に配置されたミラー等の光学素子によって、患者眼まで導光される。アーム部２は、図２に示すように、Ｘ方向アーム駆動部５１によりＸ方向（術者に対して左右方向）に、Ｙ方向アーム駆動部５２によりＹ方向（術者に対して前後方向）に移動する。また、観察光学部５はＺ方向駆動部５３によりＺ方向（レ−ザ照射光軸方向）に移動する。この各駆動はモータやスライド機構等から構成される。
【００１２】
６はコントローラであり、アーム部２をＸＹ方向に駆動するための信号を与えるジョイスティック７、Ｚ方向のアライメントを行うためのフォーカス調整スイッチ６０、自動アライメントのＯＮ／ＯＦＦの切換えを設定するための自動アライメント切換スイッチ６１、スタンバイの状態からレーザ照射可能状態に切換えるためのＲｅａｄｙスイッチ６２、可視光照明光源４１の照明光量を調節するためのスイッチ６３、可視光照明光源４１の光量調節の自動／手動を切換えるモード切換えスイッチ６４、等を備える。８はレーザ出射信号を送るためのフットスイッチであり、９は必要な手術条件の各種データ入力やレーザ照射データの演算、表示、記憶等を行うコンピュータである。コンピュータ９は、本体９０、モニタ９１、キーボード９２、マウス９３等により構成される。
【００１３】
図３は本装置の光学系及び制御系の概略構成図である。
＜レーザ照射光学系＞  レーザ光源１０から出射されたレーザビームは、ミラー１１，１２により反射され、平面ミラー１３でさらに９０度方向に反射される。平面ミラー１３はミラー駆動部１４により図における矢印方向に移動される。１５はイメージローテータであり、駆動部１６により中心光軸を中心にして回転駆動され、レーザビームを光軸周りに回転させる。１７はミラーである。１８はアブレーション領域を制限する可変円形アパーチャであり、駆動部１９によりその開口径が変えられる。２２，２３はビームの方向を変えるミラー、２４はアパーチャ１８を患者眼Ｅの角膜Ｅｃ上に投影するための投影レンズである。
【００１４】
２５は１９３ｎｍのエキシマレーザビームを反射して可視光及び赤外光を通過する特性を持つダイクロイックミラーであり、投影レンズ２４を経たレーザビームはダイクロイックミラー２５により９０°偏向されて角膜Ｅｃへと導光される。Ｌはレーザ照射の基準軸を示す。
【００１５】
＜観察系＞  ダイクロイックミラー２５の上方には固視灯２６、対物レンズ２７、赤外光を反射し可視光を透過するダイクロイックミラー３０、顕微鏡部３が配置されている。術者は照明光源４１により照明された患者眼Ｅの前眼部を顕微鏡部３により観察する。
【００１６】
＜眼球位置検出系＞  ダイクロイックミラー３０の反射側の光路には、結像レンズ３１、ミラー３２、赤外透過フィルタ３５、ＣＣＤカメラ３３が順次配置されている。赤外光源４２に照明された患者眼Ｅの前眼部はＣＣＤカメラ３３に撮像される。ＣＣＤカメラ３３の出力は、画像処理部４３に接続されている。眼球位置検出系は、瞳孔径検出系と共用される。
【００１７】
＜制御系＞  ５０は装置全体の制御を行う制御部であり、レーザ光源１０、コントローラ６、コンピュータ９、アラーム５５、及び各駆動部が接続されている。また、ＣＣＤカメラ３３の出力は画像処理部４３に接続されており、その処理情報は制御部５０に入力される。制御部５０は画像処理部４３により検出された信号を基に瞳孔位置（眼球位置）及び瞳孔径を検出し、駆動部５１，５２，５３及び照明光源４２を制御する。
【００１８】
瞳孔位置及び瞳孔径の検出方法の一例を説明する。図４はＣＣＤカメラ３３で捕らえた前眼部像を示す図であり、図５は図４のＡ−Ａ’上の光量分布を示したものである。図５のように瞳孔、虹彩、強膜によって光量が異なるので、この情報から横方向の瞳孔エッジ座標を検出することができ、さらに瞳孔エッジ検出からその中央の位置、すなわち横方向の瞳孔中央の座標を得ることができる。同様に縦方向のＢ−Ｂ’ライン上の光量分布情報から、縦方向の瞳孔中央の座標を得ることができる。したがって、この両者から、ＣＣＤカメラ３３の撮像素子上で所定の位置関係に調整された検出光学系の光軸（すなわち、レ−ザ照射光学系の基準光軸Ｌ）に対する、瞳孔中心の位置が得られる。なお、横及び縦の検出ラインはＣＣＤカメラ２４の撮像素子上の中央を中心にして複数ラインの光量分布情報を求め、平均処理化することが好ましい。さらには、処理時間が許せば瞳孔領域の全体から重心位置を求めるようにしても良い。
【００１９】
また、瞳孔径の検出は、例えば、図４のようにＣＣＤカメラ３３の撮像信号から検出される瞳孔エッジ座標の中から、その最左端の座標と最右端の座標の横方向における距離として求めることができる。あるいは、検出される瞳孔エッジ座標の中から、その最上端の座標と最下端の座標の縦方向における距離としても良い。また、患者眼の光量分布から瞳孔領域の面積を求めて、瞳孔径を検出してもよい。
【００２０】
次に、以上のような構成を持つ装置において、その動作を図６のフローチャートを利用して説明する。術者は、予め検査しておいた患者眼Ｅの矯正量や手術条件等の各種データをコンピュータ９のキーボード９２により入力する。コンピュータ９は入力されたデータに基づいて角膜切除量を算出した後、レーザ照射光学系の各駆動部の制御データを求め、これを制御部５０に転送する。
【００２１】
また、術者は、レーザ照射時における患者眼Ｅの目標瞳孔径の設定データと、この目標瞳孔径を基準値とする許容範囲とをコンピュータ９に入力しておく。目標瞳孔径を設定するにあたっては、手術前の検査にて角膜形状測定装置により求めた瞳孔径を用いてもよいし、患者が夜間視力を重視する場合には比較的大きめの瞳孔径を入力してもよい。目標瞳孔径やその許容範囲は、術者や手術条件等の違いによって様々な瞳孔径の設定方法が考えられる。例えば、目標瞳孔径を４ｍｍ、許容範囲をその目標瞳孔径に対して±０．５ｍｍとする。
【００２２】
入力準備が完了したら、レーザ照射口が設けられたアーム部２を患者眼Ｅの上部に置く。各光源を点灯し、患者眼Ｅには固視灯２６を固視させる。この時、手術室内の外部照明によって瞳孔径が影響を受けないよう外部照明を消しておいてもよい。術者は、患者眼Ｅの前眼部像を顕微鏡部３により観察し、瞳孔全体が確認されるぐらいまでジョイスティック７を操作して観察光学部５を移動させる。この時、制御部５０は、ジョイスティック７及びフォーカス調整スイッチ６０による信号に基づいて各駆動部５１〜５３を作動させ、アーム部２をＸＹ方向に、観察光学部５をＺ方向に移動する。
【００２３】
患者眼Ｅの瞳孔部分が確認されるようになり、術者によりＲｅａｄｙスイッチ６２が押されると、制御部５０はＣＣＤカメラ３３の画像信号から瞳孔径の検出を開始し、患者眼の瞳孔径が予め設定された目標瞳孔径を基準値とする許容範囲内にあるか否かを判断する。検出された瞳孔径が許容範囲から外れている場合、術者に知らせるためのアラーム５５を鳴らす。また、コンピュータ９のモニタ９１の画面に瞳孔径の検出結果を表示する。この表示によっても術者は、患者の瞳孔径が目標瞳孔径となっているか否かを知ることができる。
【００２４】
ここで、スイッチ６４により自動的に光量調節を行うアクティブモードとされている場合には、制御部５０は、画像処理部４３により検出された瞳孔径に基づいて照明光源４１の照明光量の自動調節を行う。可視照明光量が増加すると、患者眼の瞳孔は縮瞳する。逆に、可視照明光量が減少すると、患者眼の瞳孔は散瞳する。したがって、検出された瞳孔径が許容範囲の上限値よりも大きい場合には、光量を増加させるように調節すればよい。検出された瞳孔径が許容範囲の下限値よりも小さい場合には、光量を減少させるよう調節すればよい。手動にて光量調節を行う場合には、術者はコントローラ６の光量調節用スイッチ６３に使って照明光源４１の照明光量の調節を行う。また、術者は目標瞳孔径の設定の変更等を行ってもよい。なお、照明光量の調節においては目標瞳孔径に達するまで調節を行ってもよい。
【００２５】
照明光量の調節を行うことにより、瞳孔径の検出結果が許容範囲内に入るようになったら、制御部５０はその旨をモニタ９１又はアラーム５５によって術者に知らせる。次に、術者は図示なきレチクルと瞳孔とが所定の関係になるように、さらにジョイスティック７を操作してＸＹ方向のアライメントを行い、フォーカス調整スイッチ６０を操作してＺ軸方向のアライメントを行う。これにより、瞳孔径の変化によるレーザ照射位置ずれを抑えることができる。
【００２６】
このアライメントの際に、本装置は眼球位置検出系による瞳孔中心の検出に基づき駆動部５１，５２の動作を制御してＸＹ方向のアライメントを行う自動アライメントを選択できるようになっている。自動アライメント切換スイッチ６１をＯＮにすると自動アライメントが作動する。眼球位置検出系により瞳孔領域の瞳孔中心を検出できる範囲に患者眼が入ると、制御部５０は前述のようにして得られる瞳孔中心とレーザ照射光軸Ｌとが一致するように、アーム部２をＸＹ方向に移動する。
【００２７】
アライメント完了を確認した後、コントローラ６上のＲｅａｄｙスイッチ６２を押す。制御部５０は、ＣＣＤカメラ３３の撮像素子上の基準位置（レーザ照射光学系の光軸位置）と瞳孔中心位置とが一致するように、アーム部２を移動する眼球追尾機構（トラッキング）を作動させる。ＣＣＤカメラ３３の信号を処理して得られた瞳孔中心位置は、基準位置と随時比較され、所定の許容範囲を越えて患者眼Ｅが動くと、制御部５０は比較情報に基づいてアーム部２をＸＹ方向に移動させ、瞳孔中心位置が基準位置の許容範囲内にくるようにする。
【００２８】
なお、角膜中心位置とレーザ照射光学系の光軸位置とは必ずしも一致させる必要は無く、瞳孔中心位置を所望の状態にアライメントした後、Ｒｅａｄｙスイッチ６２を押すことによりレーザ照射光学系の光軸位置と瞳孔中心位置との位置関係を記憶させ、この位置関係を維持するように眼球追尾機構を作動させれば良い。
【００２９】
Ｒｅａｄｙスイッチ６２が押されると、レーザ光源１０からのレーザ光が出射可能な状態に制御される。その後、術者がフットスイッチ８を踏むと、制御部５０はレーザ光源１０からレーザ光を出射させる。レーザ光はレーザ照射光学系により角膜Ｅｃに瞳孔照射され、角膜はアブレーションされる。
【００３０】
本実施形態におけるレーザ照射光学系による矯正手術について簡単に説明する。近視の球面成分をアブレーションする場合、制御部５０は円形アパーチャ１８によりレーザ光を制限し、平面ミラー１３を順次移動してレーザ光をガウシアン分布方向に移動する。そして、レーザ光が１面を移動し終わるごとに、イメージローテータ１５の回転によりレーザ光の移動方向を変更して（例えば、１２０度間隔の３方向）、円形アパーチャ１８により制限された領域を略均一にアブレーションする。これを円形アパーチャ１８の開口領域の大きさを順次変えるごとに行うことにより、角膜の中央部を深く、周辺部を浅くした球面成分のアブレーションが行える。
【００３１】
レーザ照射中においても、患者の緊張等により瞳孔径の大きさが変動する場合がある。このため、制御部５０はレーザ照射時においても瞳孔径の検出を継続する。画像処理部４３により検出された瞳孔径が目標瞳孔径の許容範囲から外れた場合、制御部５０はレーザ光源１０からのレーザ出射を停止し、患者眼へのレーザ照射を停止する（レーザ照射の停止は、レーザ照射光学系の光路にシャッタを挿入する場合も含む）。同時に、アラーム５５により警告を発する。アクティブモードの場合には、制御部５０は照明光源４１の照明光量を自動調節する。アクティブモードでない場合は、瞳孔径が許容範囲を外れたことがモニタ９１やアラームによって術者に報知されるので、術者はこの情報を基に照明光量を手動調節する。瞳孔径が許容範囲内に入れば、再びレーザ照射可能な状態とされ、術者はフットスイッチ８によりレーザ照射を再開できる。
【００３２】
このように患者眼の瞳孔径が所期する大きさとされることにより、レーザ照射時のアライメント及び眼球追尾の基準である瞳孔中心のずれが低減され、角膜にに対するレーザ照射位置のずれも低減できることとなる。
【００３３】
なお、照明光源４１の照明光量の調節を行っても患者眼の瞳孔径が許容範囲内に入らない場合は、アラーム５５及びモニタ９１によりその旨を術者に知らせる。この場合、術者は目標瞳孔径やその許容範囲の設定を変更する等、術者の判断で対応することもできる。
【００３４】
以上説明した実施形態は種々の変容が可能である。例えば、患者眼の瞳孔の大きさを変化させる照明手段として観察用の照明光源４１を使用したが、固視灯２６からも可視光が患者眼に照射されるので、この固視灯２６の光量を調節するように構成しても良い。
【００３５】
また、レーザ照射光学系においては、０．１〜１．０ｍｍほどの小スポットに形成されたレーザ光を、ＸＹの２次元方向にスキャニングするミラー（２つのガルバノメータで構成可能）を用いても良い。眼球追尾におけるレーザ照射位置の移動は、２次元スキャニングミラーの制御で行うことができる。また、開口径可変アパーチャを用いて照射領域を制限する照射光学系の場合には、投影レンズの軸を偏心移動させる機構を設けることにより、角膜上のレーザ照射位置を移動できる。
【００３６】
また、強膜／虹彩のコントラストの違いを目印としたり、眼球に予め付したマークを目印とし、この目印を基に眼球追尾を行う装置においても、上記の自動光量調節機構や瞳孔径の検出結果を術者に知らせる機構を適用できる。この場合も、眼球追尾機構を作動させる前に、患者眼の瞳孔径を目標瞳孔径の許容範囲内とすることを適切に行えるようになる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、瞳孔径の変化によるレーザ照射の位置ずれを低減することが可能になり、レーザ照射の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エキシマレーザにより角膜手術を行うレーザ装置の全体構成を示す図である。
【図２】本装置の各駆動部を説明する図である。
【図３】本装置の光学系及び制御系の概略構成図である。
【図４】ＣＣＤカメラで捕らえた前眼部像を示す図である。
【図５】図４のＡ−Ａ’上の光量分布を示したものである。
【図６】本装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
３３  ＣＣＤカメラ
４１  可視光照明光源
４２  赤外光照明光源
４３  画像処理部
５０  制御部
５５  アラーム
６３  照明光量調節スイッチ
６４  モード切換スイッチ
９１  モニタ
９２  キーボード
【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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