(57)【要約】  本発明は、フェムト秒レーザー（１４）眼科システムに関し、且つ、特に、ＬＡＳＩＫ屈折手術用に、或いは、角膜移植、間質トンネル、角膜水晶体抽出、及び白内障手術などにおけるような特定の場所における角膜又は水晶体組織の除去を必要とするその他のアプリケーション用に、フラップを生成するためのフェムト秒レーザー（１４）の使用法に関する。フェムト秒レーザー（１４）の出力をオーバーラップした円のレーザーパルス（３２）として走査し、次いで、この出力を患者の眼３０の上部においてオーバーラップした軌跡（図４、図５、図６）において運動させることにより、眼の組織を既定のパターンにおいて切除する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼の組織を切除する方法において、
フェムト秒レーザー（１４）からレーザービームを生成するステップと、
前記生成されたレーザービームをレーザースキャナ（１７）に適用してオーバーラップしたほぼ円形の走査パターン（１８）のレーザーパルス（３２）を生成するステップと、
ＸＹＺ圧電位置決めステージ（２７）によって支持された合焦レンズ（２６）を選択するステップと、
前記レーザースキャナによって生成された前記オーバーラップしたほぼ円形の走査パターン（１８）のレーザーパルス（３２）を前記合焦レンズ（２６）の中心軸に中心を有する状態で前記合焦レンズ（２６）上に適用するステップと、
前記オーバーラップしたほぼ円形の走査パターン（１８）のレーザーパルス（３２）を患者の眼（３０）の上部に合焦するステップと、
前記オーバーラップしたほぼ円形の走査パターン（１８）のレーザーパルス（３２）を、ほぼオーバーラップした軌跡において、前記患者の眼の上部に走査し（図４、図５、図６）、前記患者の眼（３０）の上部における既定のパターンの眼の組織を切除するステップと、
を有し、
これにより、患者の眼（３０）を、オーバーラップした円のレーザーパルスを有するフェムト秒レーザー（１４）の制御された焦点により、既定の軌跡において、切除することができることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の眼の組織を切除する方法において、前記オーバーラップしたほぼ円形の走査パターン（１８）のレーザーパルス（３２）をほぼ同心状のオーバーラップした円形のレーザーパルスの軌跡（図４）において走査するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の眼の組織を切除する方法において、前記オーバーラップしたほぼ円形の走査パターン（１８）のレーザーパルス（３２）をオーバーラップした円形のレーザーパルスのほぼ平行なラインの軌跡（図５）において走査するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の眼の組織を切除する方法において、前記オーバーラップしたほぼ円形の走査パターン（１８）のレーザーパルス（３１）をほぼ螺旋形のオーバーラップした円形のレーザーパルス（図６）の軌跡において走査するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の眼の組織を切除する方法において、前記フェムト秒レーザー（１４）によって生成されたレーザービームをＸＹ検流計（１７）によって走査し、前記オーバーラップしたほぼ円形の走査パターン（１８）のレーザーパルス（３２）を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の眼の組織を切除する方法において、前記選択されたＸＹＺ圧電位置決めステージ（２７）によって支持された合焦レンズ（２６）を調節可能なハンドピース（２５）内において取り付けるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の眼の組織を切除する方法において、関節接続されたアームによって前記調節可能なハンドピース（２５）に接続された主キャビネット（９）内において前記フェムト秒レーザー（１４）及びＸＹ検流計（１７）を取り付けるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の眼の組織を切除する方法において、前記フェムト秒レーザー（１４）のビームスポットサイズを拡大するビーム膨張器（１５）を選択するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の眼の組織を切除する方法において、前記ハンドピース（２５）を患者の眼（３０）に装着する吸引リング（２８）を有するハンドピース（２５）を選択するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の眼の組織を切除する方法において、前記オーバーラップしたほぼ円形のレーザー走査パターン（１８）のレーザーパルス（３２）をオーバーラップした円形のレーザーパルス（３２）の規則的な又は非規則的なトポロジーの軌跡において走査させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
眼科装置において、
主キャビネット（９）及び関節接続されたアームによって前記主キャビネットに接続されたハンドピース（２５）と、
前記主キャビネット（９）内において位置決めされると共にレーザーパルスのレーザービーム出力を有するフェムト秒レーザー（１４）と、
前記フェムト秒レーザービーム（１４）のレーザーパルスを拡大するために位置決めされたレーザービームパルス拡大器（１５）と、
前記レーザービームをオーバーラップした円形の走査パターンのレーザーパルスとして走査するために前記主キャビネット（９）内において位置決めされたレーザースキャナ（１７）と、
前記ハンドピース（２５）内において配置されたＸＹＺ圧電位置決めステージ（２７）と、
前記ＸＹＺ圧電位置決めステージ（２７）に取り付けられた合焦レンズ（２６）であって、前記合焦レンズ（２６）は、前記合焦レンズ（２６）の中心軸に中心を有する状態で、前記レーザースキャナ（１７）から前記オーバーラップした円形の走査パターンのレーザーパルスを受け取るために位置決めされており、前記レーザーパルスのオーバーラップした円形の走査パターンを患者の眼（３０）上に合焦しつつ、前記オーバーラップした円形の走査パターンのレーザーパルスを前記ＸＹＺ圧電位置決めステージ（２７）によって規定のオーバーラップした軌跡において走査し、前記患者の眼（３０）の上部において既定のパターンの組織を切除するように位置決めされた合焦レンズ（２６）と、
を有し、
これにより、患者の眼（３０）の上部の既定のエリアをオーバーラップした円のレーザーパルスによって切除することができることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の眼科装置において、前記レーザースキャナ（１７）は、ＸＹ検流計スキャナ（１７）であることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の眼科装置において、前記関節接続されたアームは、複数のミラー（２２、２３、２４）をその内部に有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の眼科装置において、前記関節接続されたアームは、複数のリレーレンズ（１９、２１）をその内部に有することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の眼科装置において、前記フェムト秒レーザー（１４）と前記検流計ＸＹスキャナ（１７）の間に取り付けられた手動で起動されるシャッタ（１６）を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の眼科装置において、前記ハンドピース（２５）は、前記ハンドピース（２５）を患者の眼（３０）に装着するための吸引リング（２８）を有することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェムト秒レーザー眼科システムに関し、且つ、特に、ＬＡＳＩＫ屈折手術用の、或いは、角膜移植、間質トンネル（ｓｔｒｏｍａｌ  ｔｕｎｎｅｌ）、角膜水晶体抽出、及び白内障手術におけるものなどの特定の場所における角膜及び水晶体組織の除去を必要とするその他の用途用の、フラップを生成するためのフェムト秒レーザーの使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近視（近眼）、遠視（遠目又は遠眼）、又は乱視などの非正視は、いまや、屈折手術による治療によって永久的に矯正することができる。屈折手術による治療は、所望の値に可能な限り近づけることを目的として眼の光学屈折力を変化させる眼の手術である。屈折手術において最も重要な方法の１つが、角膜のフラップを予め部分的に切断すると共に折り畳んだ後にコンピュータによって制御されたエキシマレーザーを用いて角膜組織を除去するＬＡＳＩＫ（Ｌａｓｅｒ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｉｎ  ＳＩｔｕ  Ｋｅｒａｔｏｍｉｌｅｕｓｉｓ）である。角膜フラップを生成するために、駆動されたメスによって角膜のフラップを切断する機械的なマイクロケラトームが利用されている。いまや、このような角膜フラップは、強力に合焦されたフェムト秒レーザーパルスを用いて切断することが可能であり、これらのパルスは、１００ｆｓ〜１０００ｆｓ（１ｆｓ＝１０−１５ｓ）のパルス幅を有する。機械的に振動するメスの使用の際に存在するリスクが、フェムト秒レーザーの使用により、回避される。このようなシステムは、例えば、Ｐｕｌｓｉｏｎ  ＦＳ  Ｌａｓｅｒという名称により、ＩｎｔｒａＬａｓｅ  Ｃｏｒｐ，  ｉｎ  Ｉｒｖｉｎｅ，  Ｃａｌｉｆ．，  ＵＳＡから販売されている。フェムト秒レーザーを有する既知のシステムの全体サイズは、エキシマレーザーシステムの全体サイズに匹敵しており、欠点は、エキシマレーザーシステムに必要とされる空間が、フェムト秒レーザーシステムのために、治療室内において再び必要とされるという点にある。更には、フェムト秒レーザーシステムによって角膜フラップを切断した後に、患者をエキシマレーザーまで移送しなければならない。フェムト秒レーザーシステムの全体サイズは、使用する光源、スキャナ技術、及び付随するビームガイダンスシステムによって決定される。
【０００３】
フェムト秒レーザーのビームは、大きなレンズシステムにより、ビーム偏向光学要素を用いて、分離対象の眼の組織エリア上に合焦される。設計上の理由から、この場合には、合焦光学系の（レンズの開口角の正弦のサイズの半分に比例する）最大実現可能開口数（ＮＡ）が制限される（通常は、ＮＡ＝０．２〜０．３である）。例えば、角膜全体などの所与の作業エリアにおいて、走査オプティクス（通常は、Ｆθオプティクスである）は、最小限の作業距離を必要としている。ビーム偏向光学要素の必要とされる運動及び実現可能なサイズとの関連において、作業距離は、走査オプティクスの直径の設計限度を決定する。直径の更なる上部設計限度が、身体部位（眉、鼻）との衝突の状況からもたらされる。大きな直径を使用する際にも、走査レーザービームによってオプティクスのサブエリアのみを照射することができる。この結果は、オプティクスの有効有用開口数の上部設計限度である。高開口数（ＮＡ）によれば、小さな焦点と、且つ、従って、相対的に小さなパルス当たりの切断ゾーンと、を生成することができるため、高開口数が望ましい。パルス当たりに生成されるガスは、切断ゾーンが小さいほうが、切断ゾーンが大きい場合よりも、少なくなる。切断ゾーンは、内部ガス圧によって大幅に変形しないため、相対的に小さなガス気泡により、相対的に正確な切断を実施することができる。更には、高開口数は、不釣り合いに、切断を実行するための相対的に小さなパルス当たりのエネルギーしか必要としていない。又、相対的に小さなエネルギーの場合には、切断品質に対して肯定的な影響を有するレーザーパルスによって生成されるキャビテーション気泡のサイズの低減が存在している。又、キャビテーション気泡が相対的に迅速に吸収される。更には、網膜には、高開口数に伴って焦点の下流における相対的に強力に発散するビームからの相対的に小さな応力しか印加されない。更なる利点は、高開口数レンズの高度に局所化された合焦能力は、焦点の近傍において相対的に小さな影響しか与えないという点にある。
【０００４】
米国特許第５，５４９，６３２号明細書は、眼の組織の破壊用のレーザー源を有する眼科装置を記述しており、この装置は、角膜フラップを切断するために使用することができる。この特許による装置は、レーザー源と、レーザー源とは別個のハウジング内においてレーザー源に対して光学的に接続された投影ヘッドと、を有する。又、この特許は、基準フレーム内の点がレーザー源との関係において固定されると共に投射ヘッドとの関係において固定された基準フレーム内の対応する点上に光学接続部を介して結像されるように、レーザー源によって放出されたレーザーパルスのビーム経路を制御するビーム制御手段をも有する。光学接続部は、関節接続されたミラーアームとして設計されており、従って、ビーム制御手段によって偏向されたレーザーパルスをハンドヘルド型の器具の基準フレームとの関係において結像させることができる。眼に対して永久的に接続することができる適用プレートに対する投射ヘッドの接続は、投射ヘッドの固定された基準フレームが、適用プレート上に、且つ、従って、眼の上部に、永久的に結像されることを意味している。この特許においては、レーザーパルスは、ビーム制御手段を使用して適用プレートとの関係においてパルス化されたレーザービームの位置を制御すると共にこのビームを光学接続部及び投射ヘッドの光投射システムを介して眼の上部に結像させることにより、眼の所望の位置に対して供給される。例えば、５〜１５ｍｍの長さの切断を実行するために、投射ヘッドの光投射システムは、その直径が眼球の直径を上回る光学レンズを有していなければならない。このような大きな寸法の投射ヘッドは、治療対象の眼の上部への視野を覆うことになる。更には、装置の開口数は、ビームの相対的に小さな収束から観察されるように、小さい。又、大きなレンズシステムは、装置が重く且つ扱いにくいものとなり、この結果、手動による保持アプリケーションが複雑になるという欠点をも有する。
【０００５】
Ｒａｔｈｊｅｎの米国特許出願公開第２００４／０２５４５６８号明細書においては、眼の上部に取り付けることができると共に光投射機が設けられた適用ヘッドを含む眼の組織の破壊のための眼科装置が示されている。光投射機は、焦点を組織破壊のための所望のサイトに持ってくるために、運動ドライバによって運動する。この公開公報によれば、更に、光学的な微細走査により、焦点の微細な運動を光投射機の平行運動に重畳させることができる。但し、切断のために有利である大きく膨張した非収束光ビームを偏向させることができるようになるには、相対的に大きな（例えば、１４ｍｍの）ミラーに対するニーズが存在しており、このミラーは、相対的に大きな角度（例えば、４度）で傾斜させなければならない。但し、このような大きいなスキャナシステムは、現在の従来技術においては、高速を許容せず、且つ、小型の設計を有することもできない。目的が、適用ヘッドの大きな全体サイズという上述の欠点を回避するということにある場合には、且つ、目的が、眼の組織内の同一のサイトがレーザーパルスによって反復的に照射されることを防止するということにある場合には、低パルスレートの単純な光学的微細走査の適用ヘッドを使用することができる。但し、低パルスレートは、低速であると共に、従って、相対的に不安定である手技を意味している。
【０００６】
Ｒａｔｈｊｅｎ他の米国特許第７，６２１，６３７号明細書において、眼の組織の破壊のための眼科装置は、従来技術の欠点のうちのいくつかを有していない。この眼科装置は、光パルスを生成する光源を有するベースステーションと、眼の上部に取り付けることができる適用ヘッドと、を有する。適用ヘッドは、眼の組織の点状破壊のための光パルスの合焦投射用の光投射機が設けられており、且つ、自由な方向において、且つ、第１走査方向において、光投射機を運動させる運動ドライバを有する。適用ヘッドは、接触体を有し、接触体は、例えば、眼の上部に取り付けることが可能であり、少なくとも部分的に透明であり、且つ、その接触が作業表面から等距離の方式による取付状態において実施される眼の領域を設定するように構成及び配置されている。又、適用ヘッドは、例えば、低圧により、眼において適用ヘッドを固定する固定手段をも有する。
【０００７】
米国特許第７，６２１，６３７号明細書に記述されている眼科装置においては、ラインレーザーパルス走査パターンを生成するために、回転ミラーがベースステーション内において使用されている。このシステムにおける１つの欠点は、レーザー光パルスが合焦レンズに跨ってラインを走査した際に、ビームの入射角が変化し、且つ、結果的に得られる焦点の焦点面からの距離が変化するというものである。これらの点のすべてが焦点面上に位置するように走査の際にこれらの点を再位置決めする方法が、別のＲａｔｈｊｅｎの米国特許第７，５９７，４４４号明細書の主要な懸念事項である。この特許の第２の欠点は、レーザーパルスライン走査パターンを、供給アームを通じて伝達された後に、低速の平行運動モーターの軌跡と垂直になるように正確にアライメントしなければならないという点にあり、さもなければ、低速のモーターによって生成される眼の上部の最終的なパターンが歪むことになろう。この特許は、回転要素を使用することにより、関節接続されたアームの光伝達システムによって生成される光パルスライン走査方向の回転を補償している。この装置の第３の欠点は、軌跡が線形ではない場合に、走査されたサブエリアの幅が変化する場合があるという点にある。この結果、ターゲット上において利用可能な軌跡が制限され、これにより、特に、網膜又は水晶体組織の内側において３次元の曲がりが必要とされる際に、可能なアプリケーションが制限されることになる。いずれのケースにおいても、同心状の又は螺旋状の軌跡を使用することにより、規則的な且つ不規則的なトポロジーを相対的に効率的に切除することができる。
【０００８】
又、Ｒａｔｈｊｅｎは、偏向されたフェムト秒レーザーパルスの波面の可変変調のための制御可能な光学補正要素内においてフェムト秒レーザーを使用する眼科装置の米国特許出願公開第２０１１／０２０５４９２号明細書の発明者でもある。
【０００９】
本発明においては、眼科装置は、そのビームが、ベースステーション内において、ＸＹ検流計装置により、オーバーラップした円形走査パターンとして、拡大及び偏向されるフェムト秒レーザーを有する。光伝達経路は、円形走査パターンのレーザー光パルスを、ベースステーションから、走査対象のエリアを切除するために患者の眼の上部に既定の軌跡においてオーバーラップする方式でオーバーラップした円形の走査パターンを駆動するＸＹＺ圧電位置決めステージによって支持された合焦レンズを有する遠隔適用ヘッドに伝達する。オーバーラップした円形走査パターンのレーザービームスポットは、中心軸から一定の距離における合焦レンズの中心軸を中心として合焦レンズに入射し、これにより、従来技術によって必要とされている補償オプティクスを伴うことなしに、焦点のすべてを焦点面内において生成している。更には、オーバーラップした円形の走査パターンは、ミラーアームによって誘発される回転因子の影響を受けにくいことから、円形の走査パターンは、ＸＹ圧電位置決めステージの軌跡と垂直に自動的にアライメントされる。結果的に得られる切除パターンは、軌跡の方向の影響を受けにくい一貫性を有するライン幅を有する。この結果、ラインパターン、同心円パターン、及び螺旋形パターンなどの様々な軌跡に対する柔軟性が得られる。
【発明の概要】
【００１０】
眼の組織を切除する方法は、フェムト秒レーザーからパルス化されたレーザービームを生成するステップと、生成されたレーザービームをレーザースキャナに適用してオーバーラップしたほぼ円形の走査パターンのレーザーパルスを生成するステップと、を含む。オーバーラップした円形の走査パターンのレーザーパルスは、オーバーラップした円形パターンのレーザーパルスを患者の眼などの焦点面上に合焦するＸＹＺ圧電位置決めステージによって支持された合焦レンズに対して同軸状に適用される。オーバーラップした円形のパターンのレーザーパルスを、ほぼオーバーラップした軌跡において、患者の眼の上部に走査することにより、患者の眼の内部の既定のパターンの眼の組織を切除する。この結果、患者の眼は、レーザーパルスのオーバーラップした円形の走査パターンを有するフェムト秒レーザーの制御された焦点により、既定のオーバーラップした軌跡において切除される。このようなオーバーラップした軌跡は、同心状の円、平行なライン、螺旋形のパターン、及びその他の規則的な且つ不規則的なトポロジーを含む。
【００１１】
眼科装置は、主キャビネットと、関節接続されたアームによって主キャビネットに対して接続されたハンドピースと、を有する。フェムト秒レーザーは、主キャビネット内において位置決めされており、且つ、レーザーパルスのレーザービーム出力を有する。レーザービーム拡大器が、フェムト秒レーザービームレーザーパルスを拡大するように位置決めされている。ＸＹ検流計レーザースキャナが、レーザービームをオーバーラップした円形の走査パターンのレーザーパルスとして走査するために、主キャビネット内において位置決めされている。ＸＹＺ圧電位置決めステージが、合焦レンズを支持するハンドピース内に配置されており、且つ、レーザースキャナから合焦レンズの中心軸上に中心を有するオーバーラップした円形の走査パターンのレーザーパルスを受け取るように位置決めされている。合焦レンズは、オーバーラップした円形の走査パターンのレーザーパルスを患者の眼の上部に合焦しつつ、オーバーラップした円形の走査パターンのレーザーパルスをＸＹＺ圧電位置決めステージによって既定のオーバーラップした軌跡において走査して既定のサブエリアの患者の眼の上部の組織を切除するように位置決めされている。この結果、オーバーラップした円のレーザーパルスにより、患者の眼の上部の既定のエリアを切除することができる。
【００１２】
本発明の更なる理解を提供するべく包含され、且つ、本明細書に内蔵されると共にその一部を構成している添付の図面は、本発明の一実施形態を例示しており、且つ、説明と共に、本発明の原理を説明するように機能する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明による眼科レーザー手術装置のブロックダイアグラムを示す。
【図２】図２は、合焦レンズ上におけるオーバーラップした円形の走査パターンのレーザービームスポットである。
【図３】図３は、焦点面上において一貫性を有する方式で合焦されたオーバーラップした円形の走査パターンのレーザービームスポットである。
【図４】図４は、オーバーラップした円形走査パターンのレーザービームスポットの同心状の円形の軌跡を示す。
【図５】図５は、オーバーラップした円形の走査パターンのレーザービームスポットの平行なラインの軌跡を示す。
【図６】図６は、オーバーラップした円形の走査パターンのレーザービームスポットの螺旋形の軌跡を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１において、添付図面に示されている本発明によるレーザー眼科手術装置は、主キャビネット９に接続されたユーザーインターフェイスを含む。主キャビネット内において、レーザーパルスが生成され、これらのレーザーパルスは、図２の反復的なオーバーラップした円形の走査パターン１８を生成するように、ＸＹ検流計（ガルボ）１７によって偏向される。オーバーラップした円形の走査パターン１８のレーザービームスポット３２は、リレーレンズ１９及びミラーアームを通過して、遠隔ハンドピース２５に到達し、ここで、これらのビームスポットは、出力走査ガルボ１７と同一の特徴及び特性を有する。ハンドピース内においては、合焦レンズ２６を使用し、レーザービームスポット３２のサイズと、オーバーラップした円形の走査パターン１８のサイズと、を低減している。ＸＹＺ圧電位置決めステージ２７を使用し、角膜又は水晶体上において、既定の軌跡に従って、オーバーラップした円形の走査パターン１８を運動させる。ハンドピース２５は、吸引リング２８を介して眼３０に装着される。吸引リングは、平行運動トラックによってハンドピース２５に接続される。吸引リング２８は、顕微鏡下において観察された際に、完全に透明であるために、アライメントは、相対的に容易に実行される。
【００１５】
光経路を更に詳細に辿れば、光パルス生成器は、フェムト秒レーザー１４である（波長が３４０ｎｍ〜２０００ｎｍであり、パルス幅が１０００フェムト秒未満であり、且つ、パルス反復レートが１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚである）。レーザービームのスポットサイズは、ビーム膨張器１４によって拡大され、且つ、次いで、フットスイッチ１１が押下される時点まで、シャッタ１６によって遮断される。フットスイッチが押下された状態において、ビームは、ＸＹ検流計１７まで継続することが可能であり、ＸＹ検流計１７において、ビームは、図２に示されている反復的なオーバーラップした円形の走査パターン１８を生成するように偏向される。オーバーラップした円形の走査パターン１８は、最大で５ＫＨｚの反復レートを有してもよい。レーザービームのオーバーラップした円形パターン１８は、リレーレンズ１９を通過し、且つ、ミラー２３及び２４をその内部に有するミラーアームを通過し、且つ、リレーレンズ２１内に到達する。これらのレンズ及びミラーの目的は、オーバーラップした円形の走査パターン１８が、ガルボ１７から走査される出力と同一の特徴及び特性を有する状態で、ハンドピース２５に進入するようにするというものである。
【００１６】
ハンドピース２５内において、小型の低Ｆ数（高ＮＡ）の合焦レンズ２６は、ＸＹＺ圧電位置決めステージ２７上に取り付けられており、この結果、レーザービームスポットのスポットサイズが３ミクロン未満に低減されると共に、オーバーラップした円形の走査パターン１８のサイズが５００ミクロン未満の直径に低減される。合焦レンズ２６は、従来技術において最も頻繁に使用されているＦθレンズと比べて、小さなサイズを有すると共に高い合焦能力を有する。相対的に高い合焦能力は、同一のエネルギー密度に基づいた必要とされるエネルギーを低減する小さなレーザービームスポットサイズを生成することができる。低減されたエネルギーレベルは、取り囲む組織によって相対的に迅速に吸収される相対的に小さなキャビテーション気泡を形成する。又、これは、光崩壊（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ）によって生成される音波の影響が低減されることをも意味している。更には、相対的に小さなレンズサイズを小さなハンドピースに内蔵することが可能であり、これにより、このレーザー装置を既存のＬＡＳＩＫ手術器具と統合することが容易になる。
【００１７】
ハンドピース２５は、使い捨ての吸引リング２８により、眼３０に装着される。まず、使い捨ての吸引リング２８を平行運動トラックによってハンドピース２５に接続する。吸引リングを眼の上部に配置し、且つ、顕微鏡を使用することによってアライメントさせる。アライメントしたら、吸引リングに従って、ハンドピースを適切な位置まで手動で押し込む。
【００１８】
このレーザー装置によって生成される切除パターンは、従来技術によって使用されている一連の短いラインセグメントではなく、一連のオーバーラップした円に基づいている。従って、結果的に得られる切除パターンは、軌跡の方向の影響を受けにくい一貫性を有するライン幅を有する。この結果、平行なラインパターン、同心状の円形パターン、螺旋形パターン、又はその他の規則的な又は不規則的なトポロジーパターンなどの異なる軌跡の柔軟性が得られることになる。又、レーザービームのオーバーラップした円形走査パターンは、常に、合焦レンズの中心から一貫性のある距離にあり、これにより、従来技術によって必要とされている任意の補償オプティクスを伴うことなしに、すべての焦点が焦点面上に生成される。更には、オーバーラップした円形のパターンは、ミラーアームによって誘発される回転因子の影響を受けにくいことから、レーザービームのオーバーラップした円形走査パターン１８は、ＸＹ圧電位置決めステージ２７の軌跡と垂直に自動的にアライメントされる。
【００１９】
添付図面を参照すれば、図１には、フェムト秒レーザー眼科装置が示されている。フットスイッチ１１及びユーザーインターフェイス１０が、主キャビネット９内のコンピュータ１２に接続されている。主キャビネット９は、レーザー光パルスを生成するフェムト秒レーザー１４を収容している。レーザービームは、レーザービームのスポットサイズを拡大させるために使用されるビーム膨張器１５を通過する。レーザービームは、フットスイッチ１１が押下される時点まで、シャッタ１６によって遮断されている。フットスイッチ１１が押下された際に、レーザービームは、ＸＹ検流計又はガルボ１７上に入射する。検流計１７は、ビームを図２に示されているオーバーラップした円形の走査パターン１８として偏向させる。次いで、レーザービームのオーバーラップした円形の走査パターン１８は、リレーレンズ１９及び２１のシステムを通過し、且つ、ミラー２２、２３、及び２４によって偏向され、これらのミラーは、レーザービームのオーバーラップした円形の走査パターン１８を主キャビネット９からリモートハンドピース２５に接続しており、ミラー及びリレーレンズは、関節接続されたアームによって保持されている。ハンドピース２５は、ＸＹＺ圧電位置決めステージ２７に取り付けられた合焦レンズ２６を収容している。レーザービームのオーバーラップした円形の走査パターン１８は、ＸＹＺ圧電位置決めステージ２７によって設定された最終軌跡を形成するべく、合焦レンズ２６によって合焦される。
【００２０】
使い捨ての吸引リング２８は、平行運動トラックによってハンドピース２５に接続され、且つ、真空ポンプ３１によって生成及び維持される低圧によって患者の眼３０に対して固定されるように、位置決めされる。レーザービームは、使い捨ての吸引リング２８を通過して、眼３０の角膜内に到達する。
【００２１】
図２は、合焦レンズ２６上に入射するＸＹ検流計１７によって生成されたオーバーラップした円形の走査パターン１８のレーザービームスポット３２を示している。図２には、オーバーラップした円形の走査パターンの半径３３が示されている。図２においては、レーザービームスポット３２の円１８は、レンズを通過するレーザービームスポットの屈折がそれぞれのレーザービームスポット３２において同一になるように、円の全体についてレンズの同一の屈折を有するレンズの中心から同一の半径上において合焦レンズ２６を通過していることがわかる。即ち、走査が合焦レンズ上において円形のパターンで実行されることから、ビームの入射角は、常に、レンズの中心軸からの特定の半径によって一貫性を有しており、且つ、焦点は、すべて、焦点面上に位置している。
【００２２】
図３においては、円形パターン１８のレーザービームスポット３２は、レンズ２６により、焦点面Ｆ上において、連続した合焦状態に維持されている。
【００２３】
図４は、オーバーラップした円形の走査パターン１８のレーザービームスポット３２の多くの可能な軌跡のうちの１つを示している。図４においては、オーバーラップした円形の走査パターン１８のレーザービームスポット３２の軌跡は、コンピュータ１２の制御下において、合焦されているエリアを切除するべく、同心円として丸く運動している。
【００２４】
図５は、平行なラインの形態のオーバーラップした円形の走査パターン１８のレーザービームスポット３２の軌跡を示している。
【００２５】
図６は、螺旋形のパターンの形態のオーバーラップした円形の走査パターン１８のレーザービームスポット３２の軌跡を示している。
【００２６】
本発明のレーザービーム眼科手術方法は、レーザービームを生成するステップを含み、このレーザービームは、ＸＹ検流計１７により、又は反復的なオーバーラップした円パターン１８を生成するその他の走査装置により、一連のオーバーラップした円として走査される。ビームは、光学系を通じて遠隔場所に中継され、そこで、ビームは、ＸＹ検流計１７から走査された出力と同一の特徴及び特性を有する。次いで、合焦レンズ２６を使用し、レーザービームのスポットサイズを（約０．００２ｍｍに）低減し、且つ、走査される円のサイズを（ターゲットプレーン上において、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの直径の範囲に）低減する。ＸＹＺ圧電位置決めステージ２７を使用し、角膜又は水晶体内において、既定の切除軌跡に従ってレーザービームを運動させる。この方法は、既存のシステムにおいて最も頻繁に使用されているＦθレンズと比べて、小さな単純な合焦レンズ２６を有すると共に高い合焦能力を有する。相対的に高い合焦能力は、同一のエネルギー密度に基づいた必要とされるエネルギーを低減する相対的に小さなレーザービームスポットを生成することができる。低減されたエネルギーレベルは、取り囲む組織によって相対的に迅速に吸収される相対的に小さなキャビテーション気泡を形成する。又、光崩壊によって生成される音波の影響も低減される。有利には、相対的に小さなレンズ２６は、小さなハンドピース２５に内蔵することが可能であり、これにより、レーザー装置を既存のＬＡＳＩＫ手術器具と統合することが相対的に容易になる。本発明によって生成される切除パターンは、結果的に得られる切除パターンが、動きの方向の影響を受けにくい一貫性を有するライン幅（ターゲットプレーン上において０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲の直径）を有するように、既存のシステムにおいて使用されている一連の短いラインセグメントではなく、一連のオーバーラップした円１８に基づいている。この結果、角膜移植、間質トンネル、角膜水晶体抽出、及び白内障手術を含む様々な用途に対する柔軟性が得られる。
【００２７】
この時点において、有利には、一貫性を有する合焦プレーンを既定の軌跡において維持しつつ、オーバーラップした円形の走査パターンのレーザービームスポットを許容するフェムト秒レーザー眼科手術方法及び装置が提供されたことが明らかであろう。但し、本発明は、限定ではなく例示を目的としたものと見なすことを要する図示の形態に限定されるものと見なしてはならないことが明らかであろう。
【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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【国際調査報告】
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