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Rebecca Charboneau 著
アイケアの未来を支えるレーザーオプティクス。
屈折異常は非常に一般的な眼の異常で、眼の奥にある網膜、すなわち焦点位置に像を正しく結ぶことができない状態です（図1）。一般的な屈折異常には、近視、遠視、乱視があります。屈折異常によって視界がぼやける人は8,840万人以上に上ります。1 幸い、現代技術の進歩により、屈折異常を矯正するレーザー眼科手術が可能になっています。光学的に透明な眼の組織を通して、紫外（UV）から近赤外（NIR）までの波長のレーザービームを照射することで、眼組織を非侵襲的に変化させることができます。2
視力矯正のためのレーザー眼科手術で最も一般的なのは、一般にレーシックと呼ばれるレーザー角膜内切削形成術（laser-assisted in situ keratomileusis）です。レーシックでは、エキシマレーザーを使用して角膜の形状を変えることで、一般的な屈折異常を矯正します。エキシマレーザーは、レーザー共振器内のF2 やArFなどのガス分子の誘導放出によってUV光を放射するパルスガスレーザーです。エキシマレーザーは、角膜組織を数μm単位の薄い層でアブレーション（除去）することで角膜の形状を変え、屈折異常を矯正することができます。
図2は、屈折異常を矯正するためにエキシマレーザーとフェムト秒レーザーを使用するレーシック手術装置の光路を示しています。超短パルスレーザーには、パルス幅100～800fs、波長1064nmのファイバー結合型光源がレーシック装置で一般的に使用されます。超短パルスレーザーのビームは、まず透過型回折格子を通過して伸長したパルスを圧縮し、ピークパワーを維持します。次に、ビームは反射されてビームエキスパンダーに入り、その後fシータレンズを通して患者の眼に集光され、角膜フラップを形成します。フラップが形成されると、エキシマレーザーはまずミラーで反射され、フラットトップレーザービームシェイパーなどのホモジナイザーを通過した後、患者の眼に照射されます。ホモジナイザーは、ビーム整形アッセンブリを通過する前に光強度を均一に保つようビームを整形します。次に、ダイクロイックフィルターを使用してUVエキシマレーザーのビームを反射し、集光レンズを通して角膜に照射してアブレーションを行います。
白内障は世界で最も広く見られる眼疾患であり、失明の主な原因の一つです。3 白内障による視覚障害は、眼の水晶体にタンパク質の塊や変色した色素が沈着し、網膜への光の透過が低下することで生じます（図3）。 白内障は、濁った水晶体を人工眼内レンズ（IOL）に置き換えるレーザー手術によって効果的に治療できます。水晶体を置き換えるには、IOLを挿入するためのスペースを確保するために、既存の水晶体を破砕して除去する必要があります。水晶体の破砕には、出力パワーとビーム照射を精密に制御し、濁った水晶体を安全に破砕できる超短パルスレーザーを使用できます。
白内障手術装置で一般的に使用されるフェムト秒レーザーには、ネオジム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Nd:YAG）、エルビウム添加YAG（Er:YAG）、チタンサファイア（Ti:Sapphire）レーザーなどの固体レーザーがあります。超短パルスレーザーの出力を正確に制御するには、レーザーを高精度かつ高速に偏向・集光する光学系と組み合わせる必要があります。この光学系は、光コヒーレンストモグラフィー（OCT）を使用したイメージングシステムによって制御されます。下の図4は、Ti:Sapphire フェムト秒レーザーを使用した白内障手術装置の光路を示しています。超短パルスレーザーの一般的なパルス幅は100～1000fsで、光源に応じて約800nm、1030nm、または1064nmの波長が使用されます。ビームは、球面収差を低減してビーム品質を維持するための非球面レンズを含むスキャニングレンズシステムを通過します。レーザーは、偏向用のガルバノミラーを通過した後、ビームスプリッターを通過し、光の一部がビーム位置決め用のOCTシステムに導かれます。水晶体を破砕するため、非球面レンズを使用してビームを集光します。レーシック装置と比較して、白内障手術では十分な光破壊を生じさせるため、レーザーの集光スポット径が大きくなります。4
同様のシステムで治療できるもう一つの眼疾患が緑内障です。緑内障は、網膜神経節細胞の減少によって視神経が損傷する進行性の疾患です。5 神経節細胞が損傷すると、視神経への情報伝達が遮断され、徐々に視力が失われます。5 選択的レーザー線維柱帯形成術（SLT）は緑内障の治療法として広く用いられており、532nmの周波数倍増Nd:YAGレーザーからナノ秒パルスを照射して線維柱帯の房水流出路を広げ、眼圧を低下させます。SLTシステムの光路における特徴的な違いの一つは、非線形結晶を使用して1064nmのレーザー光源から532nmの光を生成することです。この方法は、532nmの光源を直接使用する場合と比較して各レーザーパルスのエネルギーを安定させ、周辺組織への損傷を最小限に抑えられるため、適しています。6
レーザー眼科手術は、糖尿病網膜症の治療にも使用されます。この疾患は、高血糖によって網膜の血管が損傷することで引き起こされます。7 網膜の損傷は、血管の腫れや漏出によって生じ、その結果、視力低下を引き起こすことがあります（図5）。 レーザー光凝固術は、不要な血管の形成を防ぎ、漏出している血管を収縮させるために行われる、糖尿病網膜症の第一選択治療です。レーザー光凝固術には、可視（VIS）または近赤外（NIR）波長のガスレーザー、半導体レーザー、色素レーザー、YAGレーザーが使用されます。レーシックや白内障手術用レーザーとは異なり、光凝固には通常、超短パルスレーザーは使用されません。ナノ秒パルスレーザー、またはパルス幅が10～100msの変調CWレーザーが選択されることが多く、周辺組織に永久的な損傷を与えることなく血管を凝固させることができます。8 レーザー光凝固システムでは、一般にコリメートレンズとシリンドリカルレンズを使用してビームを伝搬・整形し、網膜上に集光します。レーザー光凝固術は、漏出した血液によって濁った硝子体と呼ばれる眼内の物質を除去する硝子体切除術と組み合わせることもできます。7
ライフスタイルの変化、高齢化、人口増加に伴い、先進的な眼科医療技術への需要が高まっています。眼科医がより多くの患者を治療できるよう、より迅速で効果的なレーザー治療が求められています。直接選択的レーザー線維柱帯形成術（DSLT）は、隅角鏡を使用せずにレーザービームを直接照射する、新しい緑内障のレーザー治療法です。9 DSLTでは、自動画像取得とアイトラッキングアルゴリズムを使用して線維柱帯にビームを照射するため、より効率的な治療法であることが実証されています。9 もう一つの近年の進歩として、レーシックに代わる治療法である小切開レンチクル摘出術（SMILE）があります。SMILEでは、レーシックで必要となるフラップ形成とは異なり、角膜に小さな切開を加えるだけで済みます。これにより、患者の術後回復期間と手術中の快適性が大幅に向上するため、屈折異常を矯正するための魅力的な選択肢となっています。10
エドモンド・オプティクスでは、眼科手術技術の進歩をサポートするため、製品ラインナップの拡充に取り組んでいます。エドモンド・オプティクスは、レーザーオプティクス部品の社内製造、完全カスタム設計、最先端の計測技術により、お客様の仕様に対応します。 レーザーオプティクスに関する豊富な知識を持つ当社は、治療をより身近で効果的なものにする眼科医療技術の開発において、信頼できるパートナーです。
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