(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
老視を軽減するための角膜アブレーションを実施するエキシマレーザ装置（１）の作動方法であって、
ａ）第１制御手段（１０−６０，８０）が、角膜に４次の眼球球面収差を誘導するフォトアブレーションのパターンを形成する制御工程が、
ａ１）遠視、乱視、近視を含む２次視覚異常と、球面収差を含む高次視覚異常からなる眼の視覚異常を示す収差マップを取得するステップと、
ａ２）検知された球面収差が負の場合に起動して、その球面収差の絶対値の数値を増加させて、正の球面収差を誘導する過矯正のフォトアブレーションパターンを取得するステップと、
ａ３）検知された球面収差が正の場合に起動して、その符号を変更し、その球面収差の絶対値の数値を増加させて、正の球面収差を含む過矯正のフォトアブレーションパターンを取得して、球面収差を誘導するステップと、
ａ４）形成されたフォトアブレーションのパターンを角膜に形成する前記エキシマレーザ装置に供給するステップと、
を含むことを特徴とするエキシマレーザ装置の作動方法。
【請求項２】
前記誘導された球面収差が、正の球面収差であることを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ装置の作動方法。
【請求項３】
前記ステップａ）が、
ｂ）前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、遠視に関連する眼の視覚異常について、特定のフォトアブレーションを実施するステップも含むことを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ装置の作動方法。
【請求項４】
前記ステップｂ）が、
ｃ）眼の視覚異常が遠視の場合、前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、
ｃ１）最大内径６ｍｍ、最大外径９ｍｍの円形冠状のアブレーション、および球面異常を矯正できる深度のアブレーションを実施するステップと、
ｃ２）カスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施し、それ以前の時点に取得した収差データを参照して、２次以上の異常を除去するステップと、
ｃ３）上記ステップで０．１〜１．０の範囲のゼルニケ多項式係数Ｚ４０が得られない場合、さらに大きな球面収差を得るためのカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
からなり、
ｄ）眼の視覚異常が遠視および正の非点収差、または遠視および負の非点収差である場合、前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、
ｄ１）円筒状障害に対してのみ設定され、円筒状障害をゼロに近づける円筒状アブレーションを実施するステップと、
ｄ２）最大内径６ｍｍ、最大外径９ｍｍの円形冠状のアブレーション、および球面異常を矯正できる深度のアブレーションを実施するステップと、
ｄ３）カスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施し、それ以前の時点におけるステップに先立って取得した収差データを参照して、２次以上の異常を検知するステップと、
ｄ４）上記検知ステップで０．１〜１．０の範囲のゼルニケ多項式係数Ｚ４０が得られない場合、さらに大きな球面収差を得るためのカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
からなり、
ｅ）眼の視覚異常が近視である場合、前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、
ｅ１）球面異常を矯正できる深度の円形冠状のアブレーションを実施するステップと、
ｅ２）０．１−１．０の範囲のゼルニケ多項式係数Ｚ４０を有する正の球面収差を誘導するカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
からなり、
ｆ）眼の視覚異常が近視および正の非点収差、または近視および負の非点収差である場合、前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、
ｆ１）円筒状異常に対してのみ設定され、円筒状異常をゼロに近づける円筒状アブレーションを実施するステップと、
ｆ２）球面異常を矯正できる深度の円形冠状のアブレーションを実施するステップと、
ｆ３）０．１〜１．０の範囲のゼルニケ多項式係数Ｚ４０を有する正の球面収差を誘導するカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
からなり、
ｇ）眼の視覚異常が正視である場合、前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、
ｇ１）正レンズを使用して視覚異常が改善される場合、ｄ２）、ｄ３）およびｄ４）を実施するステップと、
ｇ２）負レンズを使用して視覚異常が改善される場合、ｅ１）およびｅ２）を実施するステップと、
からなり、
ｈ）眼の視覚異常が正の非点収差、または負の非点収差である場合、前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、
ｈ１）正視を得るためにｄ１）を実施するステップと、
ｈ２）正レンズを使用して視覚異常が改善される場合、ｄ２）、ｄ３）およびｄ４）を実施するステップと、
ｈ３）負レンズを使用して視覚異常が改善される場合、ｅ１）およびｅ２）を実施するステップと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のエキシマレーザ装置の作動方法。
【請求項５】
ｉ）前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、高次収差も矯正するフォトアブレーションパターンを角膜上に形成するステップも含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載されたエキシマレーザ装置の作動方法。
【請求項６】
老視を軽減する角膜アブレーションを実施するエキシマレーザ装置（１）であって、
ａ）前記エキシマレーザ装置により、フォトアブレーションパターンを角膜上に形成し、４次眼球収差を誘導する第１制御手段（１０−６０，８０）を含み、
前記誘導された４次眼球収差が、球面収差であり、
前記第１制御手段（１０−６０，８０）は、
ａ１）遠視、乱視、近視を含む２次視覚異常と、球面収差を含む高次視覚異常とからなる、視覚異常を示す眼の収差マップである収差測定手段（１０）と、
ａ２）検知された球面収差が負の場合に起動して、前記収差測定手段（１０）により検知された球面収差の絶対値の数値を増加させて、フォトアブレーションパターンを形成し、正の球面収差を誘導する第１フォトアブレーションパターン生成手段（２０，３０，４０，５０）と、
ａ３）検知された球面収差が正の場合に起動して、前記収差測定手段（１０）により検知された球面収差の符号を変えてフォトアブレーションパターンを形成し、正の球面収差を誘導する第２フォトアブレーションパターン生成手段（２０，３０，４０，６０）と、
ａ４）前記フォトアブレーションパターンを、前記エキシマレーザ装置（１）に供給する供給手段（８０）と、
を含むことを特徴とするエキシマレーザ装置。
【請求項７】
前記誘導された球面収差は、正の球面収差であることを特徴とする請求項６に記載のエキシマレーザ装置。
【請求項８】
前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、前記エキシマレーザ装置（１）を制御し、老視に関連する眼の視覚異常について特定のフォトアブレーションを行うことを特徴とする請求項６に記載のエキシマレーザ装置。
【請求項９】
前記第１制御手段（１０−６０，８０）が、
ｃ）眼の視覚異常が遠視の場合、前記エキシマレーザ装置（１）により、
ｃ１）最大内径６ｍｍ、最大外径９ｍｍの球面異常を矯正できる深度の円形冠状のアブレーションを実施するステップと、
ｃ２）実施に先立ち取得したそれ以前の時点における収差データを参照して２次以上の異常を除去するためにカスタマイズされたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
ｃ３）上記ステップで０．１−１．０の範囲のゼルニケ多項式係数Ｚ４０が得られない場合、さらに大きな球面収差を得るためのカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
からなり、
ｄ）眼の視覚異常が遠視および正の非点収差、または遠視および負の非点収差である場合に、前記エキシマレーザ装置（１）により、
ｄ１）エキシマレーザ装置（１）が、円筒状異常に対してのみ設定され、円筒状異常をゼロに近づけるための円筒状アブレーションを実施するステップと、
ｄ２）最大内径６ｍｍ、最大外径９ｍｍの球面異常を矯正できる深度の円筒状のアブレーションを実施するステップと、
ｄ３）それ以前の時点における手術に先立ち取得した収差データを参照して２次以上の異常を除去するためにカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
ｄ４）上記ステップで０．１〜１．０の範囲のゼルニケ多項式係数Ｚ４０が得られない場合、さらに大きな球面収差を取得するためのカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
からなり、
ｅ）眼の視覚異常が近視である場合、前記エキシマレーザ装置（１）により、
ｅ１）球面異常を矯正できる深度のアブレーションを実施するステップと、
ｅ２）０．１〜１．０の範囲のゼルニケ多項式係数Ｚ４０を有する正の球面収差を誘導するカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
からなり、
ｆ）眼の視覚異常が近視および正の非点収差、または近視および負の非点収差である場合、前記エキシマレーザ装置（１）により、
ｆ１）エキシマレーザ装置（１）が円筒状異常に対してのみ設定され、円筒状異常をゼロに近づけるための円筒状アブレーションを実施するステップと、
ｆ２）球面異常を矯正できる深度のアブレーションを実施するステップと、
ｆ３）０．１〜１．０の範囲のゼルニケ多項式係数Ｚ４０を有する正の球面収差を誘導するカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーションを実施するステップと、
からなり、
ｇ）眼の視覚異常が正視である場合、前記エキシマレーザ装置（１）により、
ｇ１）正レンズを使用して視覚異常が改善される場合、前記ステップｄ２）、ｄ３）およびｄ４）を実施するステップと、
ｇ２）負レンズを使用して視覚異常が改善される場合、前記ｅ１）およびｅ２）を実施するステップと、
からなり、
ｈ）眼の視覚異常が正の非点収差、または負の非点収差である場合、前記エキシマレーザ装置（１）により、
ｈ１）正視を得るための前記ステップｄ１）を実施するステップと、
ｈ２）正レンズを使用して視覚異常が改善される場合、前記ステップｄ２），ｄ３）およびｄ４）を実施するステップと、
ｈ３）負レンズを使用して視覚異常が改善される場合、前記ステップｅ１）およびｅ２）を実施するステップと、
を行なうことを特徴とする請求項８に記載のエキシマレーザ装置。
【請求項１０】
ｉ）前記エキシマレーザ装置（１）により、高次収差も矯正するフォトアブレーションパターンを、角膜に形成する第２制御手段（１０，２０，７０，８０）をも、含むことを特徴とする請求項６に記載のエキシマレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は老視を軽減する角膜アブレーションのためのエキシマレーザ装置と関係制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ヒトの眼はカメラに類似している。ヒトの眼では角膜と水晶体がカメラの場合の２枚のレンズの役割を果たしており、瞳孔は絞りであり、網膜はフィルムである。
レンズは外界からの光線を網膜にあわせる。絞りは拡大または収縮して十分な光を眼に導入し、網膜が眩惑することなく理想的に機能するよう調整する。網膜によって定義される感光フィルムは印加される光エネルギーを視覚的メッセージに変換する。これが皮質中枢に転送され解釈される。
光学システムとしての眼の基本的性質は遠近調節能力である。つまり像が常に網膜に形成されるように対象との距離を調整することである。
ヒトの眼のレンズは上述のように様々なジオプトリーの連合からなる集光システムである。異なる屈折率の２つの媒体を分離するわずかに湾曲した球面である。
【０００３】
図１はヒトの眼である。図２は光学システムとしてのヒトの眼である。ここでは、Ａは角膜を意味し、Ｂは房水であり、Ｃは水晶体であり、Ｄは硝子体であり、Ｅは網膜である。
すなわち、
・  最初のジオプトリーは角膜前面である。これは約４８ジオプトリーの集光力を持っている（１ジオプトリーはメートルで表した焦点距離の逆数である）。
・  第２のジオプトリーは角膜後面である。この集光効果は約５ジオプトリーである。
・  第３のジオプトリーは水晶体である。これは両凸レンズに似ている。ここでは前面の曲率半径は１０ｍｍであり、後面は６ｍｍである。レンズの集光力は１９〜３３ジオプトリーであり、水晶体前面の曲率で変化する。
・  眼のジオプトリーと網膜に伴って変化するのは房水と硝子体である。これらの屈折率は約１．３３である。
角膜全体としての表面には、中央部のみに直径約４ｍｍの光学領域がある。これは一般に瞳孔絞りの開口部として定義され、使用されている。
【０００４】
眼の光学系の３つの基本要素の１つが長さである。残りの２つは頂点屈折力と媒体の屈折率である。
正常な眼である正視では、遠くの物体の光線は網膜に正確に焦点を結ぶ。
近視、乱視、遠視は光学系の欠陥である。これは網膜に正確に像を結ぶことはできない。
【０００５】
屈折障害は複数の方法で判定できる。その検査と分析は誤差測定法と医学界では収差分析機として知られる進歩した光学収差測定機器の使用により近年発達した。
簡単に言えば、波面収差は、解析された波面形の幾何学的に完全な参照形からの逸脱として知られている。
波面は光が通る媒体の組成の影響を受ける。ガラス、空気、水、繊維などの異なる媒体では光の速度も異なってくる。光速が遅い媒体（屈折率が高い）では波長は低くなる。これは波面での光の伝搬が遅くなるだめである。
【０００６】
図３ａは、完全な集束レンズを通る球面波面の様子である。焦点は波の励起中心と一致している。
具体的には、一度レンズを通過すると、球面波面は平面になる。一方、レンズに欠陥があると、図３ｂのようにレンズの後で平面波面が変異する。
【０００７】
眼の光学収差は平坦な波面に対して、眼から発する波面の狂いであると考えられている。網膜の任意の点で拡散する光は光源点となり、球面波面を生じる。この状態は図３ａおよび図３ｂと非常に類似している。角膜、水晶体、ガラス体は集束レンズとして機能する。眼の光学系が完全（完全なレンズとして機能する）ならば、眼から発する波面は平面である。
【０００８】
眼の収差は様々な因子によって起こる。すなわち、様々な眼の光学サブシステム内部の密度の変化、眼の様々な部位の間の不規則、または変形した形状などである。これは所定の理想的な形態から比較して局所的な波面の変形を生じる。
その程度に応じて、人間の眼の収差は視力の大幅な低下を生じることがある。図４ａと４ｂがその例である。具体的には図４ａは、患者の眼に実際に見える像であり、図４ｂは、修正なく患者が実際に見る像である。
【０００９】
眼科学では、収差は一般にゼルニケ多項式で測定する。これは係数で重みを付けた初等関数の合計としての波面収差の数学的表現である。つまり関数（ｘ，ｙ）として多項式で表される幾何学的図形である。
この選択の理由はゼルニケ多項式が一般に光学系の収差を表すのに用いられているからである。
ゼルニケ多項式の係数を使って、瞳孔上の波面は次の合計で表される：
【数１】
0004611749.tif 000002
ここでＺｎｍはゼルニケ多項式である。Ｃｎｍは各ゼルニケ項に重みを付けるそれぞれの復元関数である。係数はμｍで表され、数字ｎとｍは各多項式である。
再建された波面ＷＲ（ｘ，ｙ）が実際の波面に接近する範囲はその級数で認められる次数ｎの増加に伴って増加する。
【００１０】
図５は、ゼルニケ多項式で定義される４次までの幾何学形状である。
【００１１】
図６の表は、４次までのゼルニケ多項式の数学的な説明である。特に各多項式は識別記号（項）、次数、極形式およびデカルト座標形式、収差タイプを示してある。
表のゼルニケ項は一般に眼科学で使われている表記法で表されている。たとえばＺｎ−υは寄与する頻度を直接表している。上付き文字はｎおよびｍと  υ＝２ｍ−ｎ  によって直接相関する。
【００１２】
誤差測定は眼科で使われる２つの基本値の測定を行い、２次元の屈折異常を測定する。それはジオプトリーで表される球面Ｓと円筒Ｃである。下記の２次ゼルニケ係数を使う計算は現在、最も一般的に光学で使われる方法である。ただし値は他の方法（屈折計法など）を使って測定されたものと少し違う。他の方法では２次収差の平均（最も重要）とより高次（３次、４次、それ以上）の収差を計算する。
そこで  −Ｓ＝＋２ｃ２０  はゼルニケ多項式の係数Ｚ２０（２次、対称）で定義される収差に対応する。
そこで  −Ｃ＝±√（ｃ２−２）２＋（ｃ２２）２  は２つの非対称２次ゼルニケ多項式の係数の２乗平均平方根と対応する。
収差の全範囲を評価する１つの基準は２乗平均平方根（ＲＭＳ）値である。これは様々な測定と患者から得られた収差を定量化し、従って比較することができる。
ＲＭＳ値計算は、波面σ２の２次元分散を参照して再建された波面がどのように平面波と違うかを示す。
【数２】
0004611749.tif 000003
波面の分散は単位円板  Ｄ（ｘ２＋ｙ２＜１）  で行う積分により次の式で与えられる：
ここでＷＲは決定された平均波面を意味する。ＷＲは資料の波面である。
【００１３】
眼の視機能は現在、波面解析装置で測定診断されている。これは眼の内部の光の屈折路を詳しく調べるものである。手法としてはＳｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ波面センサーを使って波面を解析する。
例えば、図７は医療分野でＷＡＳＣＡ（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ  Ｍｅｄｉｔｅｃ  ＡＧ製）として知られる波面解析装置である。
【００１４】
図８の略図はポイント光が網膜に入射した時、ＷＡＳＣＡ波面解析装置は反射した波面を分割して、非常に正確に、ほぼ瞬時に眼の収差を取得できる。
ＷＡＳＣＡ波面解析装置は眼の屈折検査を単純化するために設計された。スクリーンに映し出された虹彩のテレビカメラ画像を基に、患者の目は検査ウィンドウの正面に位置決めされる。この時点で、収差分析装置による測定を行う。網膜に点を作成すると、眼から光線が出て、装置の光学列を通り、直接Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎセンサーに向かう。これには小さなレンズのアレーが搭載されており、ＣＣＤテレビカメラに接続されている。この装置は波面傾斜の変化に敏感である。そしてＣＣＤ画像がコンピュータに送られて、データ収集、保存、処理を行う。
【００１５】
データはカラーの３次元または２次元波面収差マップの形式で表示される。これはμｍ単位の「高さマップ」である。
Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎセンサーを使ったデータ収集は１３ｍｓｅｃしかかからない。これはプロセス内の最小限の眼の運動に対する防護対策となる。
【００１６】
図９は波面および眼球収差測定の３次元例である。具体的には図９は角膜から出て、ＷＡＳＣＡ波面解析装置データによって再建された波面を示す。この波面の放射状の測定は瞳孔半径に対して正規化され、この波面は瞳孔のサイズに対応するようになる。
ＷＡＳＣＡ波面解析装置は、カラーコード化された高さ表示による２次元波面表示を使っている（緑＝参照レベルと同じ、暖色＝読み取り中、寒色＝くぼみ）。そして次のような機能を持つ。
・ゼルニケ多項式の係数は、４次まである。
・等価球面および円筒パラメータ
・２乗平均平方根（ＲＭＳ）値
【００１７】
例えば、図１０は波面の２次元表示である。ＷＡＳＣＡ波面解析装置によるゼルニケ多項式の係数は４次である。
図１０に見られるように、波面は顕著な３次および４次収差を示している。これは従来の装置では測定できなかった。
【００１８】
図１１はＷＡＳＣＡ波面解析装置による収差表である。これには各収差のために計算された下記の値が含まれている（下の数字は収差表の数字と一致している）。
１．ジオプトリーで表した２次収差（すなわち球面、円筒）
２．波面解析装置で測定した瞳孔直径（ｍｍ）
３．波面データ解析のための解析直径（ｍｍ）。変化することがある。瞳孔直径で最大直径は制限されている。
４．３次および４次などのいわゆる高次収差
５．眼球収差を示す数
・ＰＶ  ＯＰＤ：  測定された波面（オリジナルデータ）または４次までのすべてのゼルニケ項（データベース導入）で再建された波面のピーク−谷光学経路差
・ＲＭＳ  ＯＰＤ：  ＯＰＤの２乗平均平方根（４次までのゼルニケ多項式による）
・ＨＯは高次収差のそれぞれの値を示すだけである。選択された修正項はＰＶおよびＲＭＳ値の計算前に球状波面から減算される（波面のセクションの高次収差マップに対応する）。
６．波面センサー中心に対する瞳孔中心のｘ，ｙ座標
残留したアブレーション後収差をシミュレートするための修正すべきパラメータを収差
表から選択できる（中段）。
【００１９】
収差解析は、様々な方法で収差分析装置に接続されたコンピュータ画面に表示される。最も一般的な方法は、図１０のように収差表と２次元カラーグラフィックを結合するものである。
エキシマレーザ装置によって角膜をアブレーションすることにより、眼の屈折異常は修正される、もしくは少なくとも軽減される。
例えば、図１２は、ＭＥＬ  ７０Ｇ−ＳＣＡＮエキシマレーザ装置（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ  Ｍｅｄｉｔｅｃ  ＡＧ製造）である。これは同社のＷＡＳＣＡ波面解析装置と直接接続できる。
手動アブレーション制御のための主な命令は、エキシマレーザ装置が備えるキーボードとモニタで入力する。
【００２０】
エキシマレーザと角膜組織は、分子間結合を破壊するレーザの紫外線の中の高エネルギー光子で相互に作用する。エキシマレーザ角膜アブレーションの特長は、各分子結合を破壊する十分なエネルギーを持った各光子にある。１９３ミリミクロンレーザ光線光子のエネルギーは、分子結合を破壊するのに十分である。そして余剰エネルギーは残留物を励起し、運動エネルギーを発生し、それらを表面から除去する。エネルギー強度がアブレーショ閾値を超えると、各レーザ光線パルスは、角膜組織を正確な量で均一の深度まで切除する。アブレーション深度は、角膜に衝突するエネルギー量に依存する。アブレーション項で最も効果的なエネルギー強度は１２０−１８０ｍＪ／ｃｍ２である。各スポットはパルスあたり０．２５μを除去する。
【００２１】
エキシマレーザブレーションでは、円滑で均一な表面を得ることが必要である。円滑性と均一性は、角膜の透明度を維持するのに不可欠であり、２つの主な因子に依存する。それは、間質組織の恒常的な水分補給とレーザビームの均一性である。
エキシマレーザビームは２つの主要な特性を持っている。フルエンスと均一性である。フルエンスはアブレーション領域に与えられるエネルギー量であり、均一性とはアブレーション領域でのエネルギー分布パターンである。
具体的には、フルエンスはｍＪ／ｃｍ２で表される。これはレーザに応じて１００−２３０  ｍＪ／ｃｍ２の範囲にある。理論的にはフルエンスの増加はビームの品質を高めるが、熱効果とアコースティック・ショックも増加させる。さらに、レーザの光学部品がより速く消耗する。
アブレーション率（切除率）はパルス当たりの切除される組織の量であり、治療する組織の特性に依存する。角膜レベルでは組織の各層のアブレーション率は異なる。平均は最大０．２５μと計算されている。
【００２２】
各エキシマレーザ装置は、固定されたビーム形またはエネルギープロフィルを持っている。これらは図１３ａおよび１３ｂに見られるように、均一（シルクハット）またはガウスプロフィルを示す。均一エネルギープロフィルは、等しいエネルギー分布密度を示すので、矩形となる。一方（ベル型の）ガウスプロフィルは周辺よりも中心部で高密度を示す。
共振空洞から出るレーザビームのプロフィルは事実、長方形であり、決して均一であることはない。すなわち、様々な強度のエネルギーピークを持っている。従って、各エキシマレーザ装置は任意のプロフィルを出力し、均一なレーザビームを得るコンピュータプログラム（供給システム）を持つ。
【００２３】
ビームプロフィールの重要性は、エネルギープロフィルの形状を直接角膜に再現する輻射にある。つまり、角膜に衝突するレーザビームは、角膜の印象としてのその形状を再現する。
非均一レーザビームプロフィルは、非均一アブレーションを生じる。従って、均一なプロフィルを得るためには、レーザビームはレンズ、ミラー、アッテネーター、プリズム、テレスコピックズームの付いたプリズム積分器を使って修正しなければならない。
具体的には均一プロフィル（シルクハット）ビームは中央部と周辺部でエネルギー量が等しく、均一な量の組織を除去する。一方、ガウスプロフィルビームはインパクト領域の周辺部よりも中央部でより多くの組織を除去する。
【００２４】
眼の屈折異常の修正は球状及び／又は円筒状であり、特殊なフォトアブレーションパターンを要する。
・  近眼角膜の中央平坦部：円形中央アブレーション領域
・  遠視角膜の中央曲面：周辺部円形冠状アブレーション
・  乱視のための経線一本のみに沿った平坦部と曲面
・  球面−円筒状異常修正のための様々なフォトアブレーションパターンの組合せ
・  非対称または不規則または高次障害修正のためのカスタマイズされたフォトアブレーションパターン
【００２５】
そこで、軸の異常における屈折力のみを修正し、円筒状異常においては表面に丸みをつけることによって屈折力を修正するために、角膜組織上に幾何学的アブレーション形状を構築しなければならない。非対称または不規則異常においては、フォトアブレーションパターンはトポグラフィーから導き出す。
【００２６】
エキシマレーザ装置を使用して角膜組織のサブミクロン部分を極めて正確に切除でき、角膜の曲率と、従って屈折力を修正することができる。
１９８８年にＭｕｎｎｅｒｌｙｎはアブレーションの直径と深度を必要なジオプトリの変動と関係づけるアルゴリズムを考案した。これにより、幾何学的パラメータでなく光学パラメータ（ジオプトリー）に基づいてエキシマレーザ装置の制御が可能になり、装置の操作が飛躍的に簡略化された。
【００２７】
エキシマレーザ装置によって生成されるレーザビームは次の通りである。
・  広範囲で円形（ブロードビーム）のもの。これは様々な直径の同心円層にある角膜を切除する。そして幾何学的に単純なフォトアブレーションパターンを構築するのに適している。
・  スリットが付いたもの。この場合、レーザビームに絞りをかけて様々な大きさの矩形ビームを作り、これが角膜全体に直線系または回転系によって分散される。これにより中程度の単純なフォトアブレーションパターンを構築できる（近視および近視性乱視）。
・  フライングスポット。これは非常に小さなレーザビーム（１−２ｍｍ）を使用して、各スポットの組織の小片を除去する。角膜を走査するレーザスポットにより修正を行い、より多くの組織を切除する場合は、何度も通過させる。このシステムは、いかなるフォトアブレーションパターン（フォトアブレーション形状）でも構築でき、眼のいかなる非正視でも修正できる。
【００２８】
例えば、上記ＭＥＬ７０Ｇ−ＳＣＡＮエキシマレーザ装置は、ランダムな円形走査やランダムスポット走査アブレーションのための、ガウシアンプロファイルを持つ１．８ｍｍのフライングスポットレーザビームを生成する。
【００２９】
次に、眼の各屈折異常の詳細解析とその修正法である。
遠視は非常に多い屈折異常であり、統計的には眼の５３−５５％は０．５ジオプトリー以上の遠視であると言われている。
この異常では、眼の長さに対して頂点屈折力が乏しいために、無限遠から入射した光線が網膜の後方に像を結ぶ。
したがって、点像とは反対に、図１４のように、網膜には大きなぼやけた像が形成される。
【００３０】
異常は正の球面パラメータ値によって測定される。視覚を正常に戻すには頂点屈折力を高める必要があるが、これは、眼自体の調節力により部分的に、正の球面レンズの力を借りることで人工的に完全に実現できる。遠視度は通常は眼の前に位置する正レンズの分散能で表される。この際、正レンズは無限遠からの光の焦点を網膜上に結ぶ。
遠視異常修正の目的は角膜頂点屈折力を高めることである。遠視アブレーションの目的は、角膜中央の光学領域の曲率を増すことである。近視フォトアブレーションとは違って、角膜の中央部は実質的に処置せずに残しておき、周辺部を切除することにより曲率をつける。
【００３１】
良好な暗視能力を得るためには、光学領域を極めて大きな（５ｍｍ）中央が湾曲した状態にしなければならない。幸いなことに、遠視の場合は瞳孔径が極めて小さい。円形冠状処理領域は瞳孔の中心から６−９ｍｍ離れた位置にある。したがって、それは重度の瘢痕形成過程を誘発する急激な曲率の変化を避けるために、中央および周辺に遷移部を持つ広範囲な陥凹である。
治療後、中心部の曲率が５０ジオプトリー以上増加しないようにしなければならない。それ以上になると中心部に円錐角膜を引き起こすことになり、関連する視覚異常や中心部の上皮再形成の問題も生じる。そのため、修正可能な遠視には限度がある（４−５ジオプトリー）。角膜が当初平坦であれば、それだけ修正可能な遠視の範囲も大きくなる。
【００３２】
一方、近視は眼球の長さと頂点屈折力との関係が大幅に変化し、頂点屈折力が眼球の長さに対して過大であるための屈折異常である。その結果、角膜表面に入射する平行な光線は、図１５に示すように網膜の手前に結像する。
近視では、物体の像を網膜に結像させるには、物体は有限距離に置く必要があり、それにより物体からの光線は角膜表面に分散される。
障害は負の球面パラメータ値で測定できる。
【００３３】
近視の原因は次の通りである。
・  眼球が正常なものよりも長い（最も一般的な原因）。
・  角膜の曲率が正常なものよりも大きい。
・  水晶体前面の曲率が正常なものよりも大きい（調節けいれんなど）。
・  水晶体が角膜に近すぎる。つまり正常な前房よりも低い。
・  水晶体核の屈折率が正常よりも高い（初期白内障）。
【００３４】
近視を矯正する目的は角膜の頂点屈折力を低減することである。そのことは角膜中央の光学領域の曲率を低減することである（平坦化）。これは円形組織アブレーションによって得られる。これは大きさが大きくなるほど深くなる。
アブレーション領域は、なるべく大きくする必要があり、少なくとも角膜上の瞳孔の突出部分よりも大きくしなければならない。そして周辺部との接続は曲率の急激な変化は避け、十分になだらかなに行なう必要がある。そして当初の扁長なプロフィル（周辺部よりも中心部のカーブが強い）を維持し、できる限りなめらかで、正規な形状にしなければならない。これらはすべて、上皮組織が角膜の新しい表面を受け容れ、均一にカバーするために必要である。
【００３５】
最後に、乱視の場合は、眼のジオプトリーがすべての経線において同じ屈折力を持たないことからくる屈折障害である。点光源とすべての経線で同じ屈折力を持たない凸レンズがあるとすれば、点像は決して形成されない。一方、スクリーンを前後に動かすと、互いに異なる面にあり一方が他方に垂直な２本の線は図１６のように像を結ぶ。
異常は０以外の「円筒」パラメータ値で測定される。これには２つの形式がある。１つは正乱視であり、曲率が経線ごとに異なるが、同じ経線上では常に等しい。もう１つは不正乱視であり、同じ経線上でも異なる点では曲率も異なる。
乱視の角膜曲率解析により、３ｍｍの中央領域における２つの主角膜経線の平均ジオプトリー値が得られる。これにより、乱視を中央領域において量的に（ジオプトリー）そして質的（正又は不正）に特徴付けすることができる。
【００３６】
広範囲の表面全体に亘ってポイントごとの曲率の半径を評価するトポグラフィー解析は、角膜を屈折という観点から形態的に評価できる。そして角膜が曲面でなく非曲面であることを示す。すなわち、中心部ではより曲率が強く、周辺部ではより平坦である。
乱視矯正のためのフォトアブレーション技術は、ポジティブであれネガティブであれ、遠視または近視パターンを１本の経線にのみ適用することである。すなわち、１本の経線のみを湾曲させるか平坦化するわけである。最近のアブレーションの傾向は、対称な２平面において、中でもより平坦な経線を修正し、より平坦な経線から組織を除去し、より湾曲した経線と同じ曲率を与えるものである。
乱視に広範な変形形態があることは、その矯正に融通の利かないアブレーションパターンのエキシマレーザを使用していた、初期のフォトアブレーションの困難さを物語っている。事実、フォトアブレーションをトポグラフィーデータに利用することは、近年になってようやく可能になった（トポグラフィカルリンク）。
【００３７】
近視、遠視、乱視の矯正は、円筒および球面を除去、すなわち２次収差の除去のために設計された、フォトアブレーションパターンを使用したレーザブレーション技術に基づいている。
アブレーションは１回の通過で曲面異常（近視または遠視）と円筒異常（乱視）の両方を除去するように結合できる。
高次収差は、通常は変えないでおく。より具体的には、３次収差は通常はコマ収差による視覚異常と関係している一方、４次収差、特にゼルニケの多項式係数Ｚ４０で測定される球面収差は、部分的に一過性の調節現象と関係している。
【００３８】
例えば図１７は、収差を２次、つまり円筒と球面、および高次のコンポーネントに分類している。
ＷＡＳＣＡ波面解析装置はこれらの収差を分離することができ、特定のフォトアブレーションパターンを生成し、特に高次収差を除去する。
フォトアブレーションパターンは電子的に生成され、直接エキシマレーザ装置に送られる。波面解析装置はゼルニケ多項式の係数を修正し、特別のアブレーションパターンが得られるように調整できる。
【００３９】
一方、老視は、近くの物体に焦点を合わせる眼の調節能力が低下した視覚異常であり、主に成人に見られ、水晶体の柔軟性が失われるために起こる。近視、遠視、乱視と違って、老視は屈折異常ではなく、上記の事例とは異なり、フォトアブレーション技術では解決しにくい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
本発明の目的は、老視を軽減するための角膜アブレーションを実施するためのエキシマレーザ装置と関連する制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明によれば、請求項１にあるように、エキシマレーザ装置を制御して角膜アブレーションを実施して老視を軽減する方法が提供される。
本発明はまた請求項８にあるように、老視を軽減するための角膜アブレーションを行うエキシマレーザ装置に関する。
【発明の効果】
【００４２】
出願者の研究の結果である本発明は、レーザブレーションが２次収差、すなわち、円筒状および球面収差の解消を目的とする近視、遠視、乱視矯正とは異なり、老視は４次眼球収差、特に正の球面収差を誘導するフォトアブレーションパターンを使用する角膜レーザブレーションによって軽減できることを示した。
事実、出願者の研究は、眼の調節力と４次収差（特に球面収差）との間の関係を明らかにした。具体的には、研究では眼の調節において、球面収差に、変動、特に増加が、中立又は、やや負の状態から正の状態へと生じることが明らかになった。
結果として、年齢とともに調節力を失うと、老視の人は球面収差を誘導する能力を失うことが明らかになった。
従って、ここに示す明白な結論から、老視の調節力の喪失は、球面収差を増すことによって部分的に補正できる可能性がある。
さらに、研究により高次収差の矯正は、老視眼の視覚能力を向上させ、したがって球面収差の増加と高次収差治療を併用すれば、近見視力が有意に改善することが明らかになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
近視、遠視、乱視矯正に使用されるものと同じエキシマレーザ装置を使用して球面収差を誘導することができるが、それには、その目的のために特に設計されたフォトアブレーションパターンを生成するように制御することが条件となる。
【００４４】
エキシマレーザ装置を制御して、特定のフォトアブレーションパターンを生成し、老視を改善する方法は、図１８のフローチャートを使って以下に詳述する。
図１８のように、第１ステップは、例えば上記ＷＡＳＣＡ波面解析装置を使用して眼の収差マップを作成することである（ブロック１０）。
第２ステップは、低次異常、例えば球面および円筒異常を高次異常から分離することである（ブロック２０）。
第３ステップは、検知された球面収差を分離することである（ブロック３０）。
第４ステップは、検知された球面収差が正か負かを判定することである（ブロック４０）。
検知された球面収差が、負の場合（出力、いいえ、ブロック４０）、球面収差は絶対値の数値を増加させることによって減少し、過矯正のフォトアブレーションが取得できるため、正の球面収差を誘発することができる（ブロック５０）。
逆に、検知された球面収差が正の場合（出力、はい、ブロック４０）、その符号を変更し、絶対値の数値を増加させ、過剰フォトアブレーションパターンを取得して、正の球面収差を誘導する（ブロック６０）。
上記のように、球面収差の増加と高次収差治療の組合せは、近見視力を有意に改善するので、そうして生成されたフォトアブレーションパターンは、３次収差以上の矯正を考慮して、さらに修正される。（ブロック７０）。
【００４５】
次にフォトアブレーションパターンは、手術のためにエキシマレーザ装置に送られ、角膜に対して既知の方法で実施されるが、詳細については記述しない。（ブロック８０）。
具体的には、正の球面収差誘導については、エキシマレーザ装置を特定の方法で制御しなければならないが、それは下記のように老視に関連した屈折異常によって変化する。
【００４６】
下記の開始点Ｉ決定表は、老視に関わる２次屈折異常に応じて、必要なアブレーション治療を示す。
【表１】
0004611749.tif 000004
ここで、＋  ０．５を超えるジオプトリー値
−  ０．５未満のジオプトリー値    
＝  −０．５から＋０．５のジオプトリー値  
具体的には上記決定表の最初の６つのケースの治療においては
・  Ｐタイプ治療：  エキシマレーザ装置を制御し、下記の手術を行う。
Ｐ．１）最大内径６ｍｍ、最大外径９ｍｍの円形冠状のアブレーション、および球面異常を補正できる深度のアブレーション
Ｐ．２）  手術Ｐ．１以前に入手した収差データを参照して、３次以上の異常を解消するためにカスタマイズされたアブレーションパターンによるアブレーション。
Ｐ．３）上記手術でも０．１−１．０のゼルニケ多項式係数Ｚ４０が取得できない場合、さらに大きい球面収差を得るためのカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーション。
・  Ｍタイプ治療：  エキシマレーザ装置を制御して、下記手術を行う。
Ｍ．１）球面異常を補正できる深度のアブレーション
Ｍ．２）  ゼルニケ多項式係数Ｚ４０が０．１−１．０の範囲にある、正の球面収差を誘導するためにカスタマイズしたアブレーションパターンによるアブレーション
・  タイプＡ治療：  エキシマレーザ装置を制御して、下記手術を行う。
Ａ．１）エキシマレーザ装置を円筒状異常に対してのみ設定し、円筒状異常をゼロに近づける円筒アブレーション。
【００４７】
上記決定表の最後の３つのケースの治療については、次のようになる。
・  ケース７：  正レンズで眼の視覚が改善された場合は、Ｐタイプ治療を行う。逆に、負レンズで改善された場合は、Ｍタイプ治療を行う。
・  ケース８および９：  正視を得るためにタイプＡ治療を行う。次にケース７の治療を行う。
（１），（２），（４），（５）の場合、エキシマレーザ装置をそのようにプログラムできれば、両方の治療を１つに結合してもよい。
すべてのケースで、術後、確認を行って、０．１−１．０のゼルニケ多項式係数Ｚ４０が取得できたかどうかを判定する。ＲＭＳ値が術前値と比較してさらに上昇してもそれは重要でない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の長所は上記説明から明らかである。
特に本発明は、今までは、近視、遠視、乱視等、ヒトの眼の屈折障害を矯正するためだけに使用されたものと同じエキシマレーザ装置を使用して、適切な制御ステップを通して老視を矯正する方法を提供する。
添付の請求項に定義された本発明の範囲を逸脱することなく、ここに説明し図示したものに対して、変更を加えることができるのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ヒトの眼
【図２】光学系としてのヒトの眼
【図３】完全な集束レンズ（ａ）と不完全な集束レンズ（ｂ）とを通る球面波面に生じる現象
【図４】（ａ）眼に収差のある患者から見える像、（ｂ）矯正なしに患者が実際に見る像
【図５】ゼルニケ多項式で４次に定義される幾何学的形状
【図６】４次までのゼルニケ多項式の数学的説明を含む表
【図７】ＷＡＳＣＡ波面解析装置
【図８】ＷＡＳＣＡ波面解析装置の操作原理の概略図
【図９】角膜から射出される３次元波面
【図１０】ＷＡＳＣＡ波面解析装置により取得した２次元波面と４次までのゼルニケ多項式の係数
【図１１】ＷＡＳＣＡ波面解析装置により取得した収差表
【図１２】エキシマレーザ装置
【図１３】エキシマレーザ装置から射出されたレーザビームの均質プロフィル（ａ）とガウシアンプロフィル（ｂ）
【図１４】遠視眼の網膜に形成される像
【図１５】近視眼の網膜に形成される像
【図１６】乱視眼の網膜に形成される像
【図１７】一般収差を２次、３次要素に分類したもの
【図１８】本発明の方法に従って実施した手術のフローチャート
【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】
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【図１７】
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【図１８】
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