あたらしい眼科

特集●眼科治療用レーザーの知識アップデートあたらしい眼科31（6）：791.798，2014特集●眼科治療用レーザーの知識アップデートあたらしい眼科31（6）：791.798，2014可視光レーザーによる網膜および毛様体光凝固RetinalPhotocoagulationandCyclophotodestructionwithVisibleWavelengthLaser張野正誉＊,＊＊越智亮介＊＊呉文蓮＊＊上住麻由＊＊吉永優＊＊はじめに1960年代に発明されたレーザー光線は，人類史上画期的な発明の一つと考えられている．眼球は透明組織が多く，網膜の治療に応用されたことは，医学上の歴史の中で重要な位置を占めている．眼科学の治療の歴史においても，レーザー光の出現以前には，有効な治療方法がなかった糖尿病網膜症などの網膜疾患に対して，レーザーという光のメスを用いた外科的治療が可能となったことは大きな意味があった．当初は外科的治療であったが，硝子体手術の進歩とともに，現在では，硝子体手術や網膜.離手術はサージカルレチナ，レーザーや硝子体注射を用いた網膜治療はメディカルレチナに分類されている．ここでは可視光（波長：約400.800nm）レーザー光の適応疾患や治療方法を中心に述べる．Iレーザー網膜光凝固（photocoagulation：PC）可視光レーザーを用いる従来からの治療方法である．網膜や色素上皮層の凝固をターゲットとする．糖尿病網膜症では増殖前糖尿病網膜症でみられる無灌流領域に対してレーザー光凝固を行い，網膜新生血管の発芽を予防する．もしくは一旦出た網膜新生血管を消退させる方法である．これは，1970年代に行われた米国での大規模研究によって有効性が証明された1）．増殖糖尿病網膜症になれば，眼底全体に豆まき状にレーザー斑を置く汎網膜光凝固が必要となる．また，中心窩を含む，もしくは中心窩を脅かすような進行性の牽引性網膜.離が眼底の一部にあるときには，硝子体手術の前段階としてレーザー光凝固が行われる．網膜静脈分枝閉塞症の虚血性変化である無灌流領域に対するレーザー光凝固も確立した治療法2）であるし，黄斑浮腫に対するレーザー光凝固も，コントロール群より視力が改善する率が高いことが多施設研究で証明されている3,4）．現在，黄斑浮腫に対する抗VEGF薬治療が脚光を浴びているが，従来からのレーザー光凝固は新生血管の発生を抑制し，硝子体出血や牽引性網膜.離，網膜中心静脈閉塞症時のルベオーシスや血管新生緑内障など増殖性変化を予防するために大変重要である．治療の実際：未熟児や術中レーザーを除くと，いずれの手技もほぼ同様である．座位でベノキシールRで点眼麻酔をし，Haag-StreitDiagnostics社の3-mirrorcontactlens，OcularMainster社のPRP165lens，Volk社のTranSequatorlensやSuperFieldlensなどの接触型レンズをスコピゾルRでカップリングして角膜上に置く．レンズによる眼底像の拡大率と，レーザースポットが実際の眼底上でどの大きさになっているかを常に意識しておくことが重要である．レーザー発振装置をセットし，エイミングビームが網膜上の適切な位置にくるようにする．出力，出力時間，波長（青，緑，黄色，橙，赤など）を選択する．黄斑部に対する治療は，黄斑色素への吸収を避けるため，黄色や黄緑色が推奨されている．赤色は後述する半導体＊SeiyoHarino：はりの眼科＊＊SeiyoHarino,RyosukeOchi,BunrenGo,MayuUezumiandYuYoshinaga：淀川キリスト教病院眼科〔別刷請求先〕張野正誉：〒533-0023大阪市東淀川区東淡路4-28-14イーズメディテラス（E’sメディテラス）2Fはりの眼科0910-1810/14/\100/頁/JCOPY（17）791レーザーの項で触れる．波長を選択した後，レーザーのデリバリーをONにする．治療の実際は，フットスイッチでレーザーを発振する．照射時間，パワーについては低いパワーから始め，眼底の凝固斑のつき方をみながら少しずつ出力を上げていく．適度な凝固斑が得られたら，さらに網膜の部位，浮腫の有無などに応じて出力を調整しながら必要量を発振する．治療が終了すれば患者の目からレンズを離し，抗生剤点眼やマイティアR点眼などで，目に残ったスコピゾルRを洗浄する．レンズ自体は，水洗と消毒をした後乾燥させ，次の治療に備える．治療に使用したレーザーの条件，スポット数をカルテに記録する．IIパターンスキャンレーザー網膜光凝固パターンスキャンレーザー光凝固装置は，前述したPCと凝固の理論は同じであるが，パターン化した連続照射を行うことにより，短時間で複数のレーザースポットが得られる新しい装置であり，その有用性から2010年以後普及し始めている．従来のPC装置に比べ短時間で低侵襲なレーザー治療を行うことができ，患者，術者ともに負担軽減に繋がる治療法として期待されている．1.原理と機種一般にレーザーの照射時間が長ければ出力を低く抑えても，総エネルギー量は照射時間に比例して急峻に増加する．これに対してレーザー照射時間が短くてもレーザー出力を至適条件に設定することができれば，網膜外層や網膜色素上皮を選択的に凝固でき，照射後4カ月における組織傷害が少ないことがウサギ眼を用いた動物実験で立証されている5）．従来のレーザー光凝固はその照射時間の長さから，網膜内層や脈絡膜まで広範囲にわたる障害をきたす．これに対して，パターンスキャンレーザー装置は短時間，高出力のレーザーで，組織学的に低侵襲であり，余分な組織破壊を予防できると考えられる．この治療方法の特徴は，短時間，高出力照射により，従来の網膜光凝固装置に比べ，短時間で複数のレーザースポットを得ることができるようになったことである．また，他にも脈絡膜方向への低侵襲により痛みが少な792あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014い，熱傷害の低減により術後の凝固斑が拡大しにくい，総照射エネルギー量が少ないことにより術後炎症（黄斑浮腫）が少ないといったことがあげられる6）．実際の治療直後および治療5カ月後の眼底所見を図1に示した．現在，国内ではTOPCON社PASCALとNIDEK社MC-500Vixiが販売されている．PASCALはスポットサイズ別に専用ファイバーを使用しているために，短時間照射でも均一な凝固が実現できる．この照射方法により，最初の立ち上がりの部分がカットされ，非常に均一なパターン光凝固が行える．一方，MC-500Vixiはガルバノミラーで制御されているが，レーザー自体の発振方法が違い，1発ずつ毎回照射している．ただ，非常に立ち上がりのいい発振方法を採用し，こちらも安定したエネルギーでの照射が可能となっている．レーザー波長はPASCALはgreenとyellowそれぞれ1つずつの選択となるが，MC-500Vixiはマルチカラーであり，green，yellowに加えてredを組み合わせて選択でき，かつ術中に変更が可能である．凝固斑はPASCALでは角膜平面上直径60，100，200，400μmからの選択となるが，MC-500Vixiでは連続可変が可能となっている．パターンの種類では基本の四角は2×2.5×5があり，両者はさほど変わりない．PASCALは患者固視灯が内蔵されており，黄斑グリッド照射の際に安心して照射できる工夫がなされている．2.治療上の注意点7）短時間高出力の設定で得られる凝固斑が小さく，従来の網膜光凝固術よりも密に凝固する必要がある（凝固数は従来の約1.5.2倍になる）．また，侵襲が少ないとはいえ，術後の黄斑浮腫は起こりうるので，汎網膜光凝固術を1回で終わらせることは避け，数回に分割して行うのが望ましい．パターンスキャンレーザーは網膜内層への組織傷害が少ない反面，組織内層の虚血に対する有効性は低いと考えられる．増殖糖尿病網膜症の鎮静化という観点では，照射設定によっては不十分であったという報告もある8）．糖尿病網膜症の治療効果としてパターン法は従来法と比較し，短期では遜色ないことが報告されている9）が，長期成績はいまだ不明で，今後検討が必要である．白内障，硝子体出血などの中間透光体混濁のあ（18）図1パターンスキャンレーザー後の眼底左：パターンレーザー凝固直後（増殖前糖尿病網膜症）．右上（左の拡大）：スポットが当間隔で並んでいる．時間0.02sec，サイズ200μm，パワー300.450mw，間隔1.0スポット．右下：汎網膜光凝固後5カ月．色素斑を伴うレーザー瘢痕が並んでいる．上の症例とは別の症例．る症例ではパターンスキャンレーザーでは瘢痕が得にくい．また，以前のレーザー瘢痕の間にパターンスキャンレーザー治療を施行することは技術的に難しい．加えて網膜裂孔のような組織学的に接着力の強さが必要な症例では短時間高出力設定は推奨できない．パターンスキャンレーザーは，従来のレーザー装置に比べて利点も多いが，網膜光凝固の治療概念が変化したわけではなく，疾患ごとの病態を正確に把握して適切な網膜光凝固を行うことが何より重要であることに変わりはない．施行する前にはその意義と合併症について従来同様，十分なインフォームド・コンセントが必要である．III半導体レーザーによる網膜光凝固と毛様体破壊術レーザーを発振させるために半導体を用いる，波長800nm前後の暗赤色レーザー光である．器械もコンパクトで持ち運びが便利であるため，手術室での硝子体手術中の眼内光凝固や，新生児集中治療室内での双眼倒像鏡を用いた未熟児網膜症に対する光凝固にも有用である．また，この波長のレーザー光は組織の深達性が高く，毛様体破壊が可能なレーザーである．専用のプローブを用いて，難治性の緑内障に対して治療することができる．逆に欠点は，その高い深達性のため，エネルギーの一部が網膜色素上皮層を通過して脈絡膜へ到達することで，経瞳孔的光凝固では出力が強すぎると脈絡膜出血を（19）あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014793きたすリスクが高くなる，すなわち至適の治療域が狭いこと，網膜色素上皮が破壊されて脈絡膜新生血管を生じる可能性があること，施行中に患者が痛みを感じることがある10）ことなどである．1.双眼倒像鏡レーザー未熟児網膜症に対する光凝固で最も活躍する．未熟児は呼吸状態が不良であるため，多くの場合保育器の中で診察を行わなければならない．双眼倒像鏡レーザーを用いることで，保育器の中でも光凝固が可能である．また，両手が空くので，術者が1人で＋20Dもしくは＋28Dの非球面レンズを通して眼底を観察し，未熟児鈎鉤を用いて強膜を圧迫しながら，眼底の最周辺部まで光凝固を行うことが可能である．前述のようにエネルギーの至適範囲が狭いので，最近では青緑色を出すことのできる半波長YAGレーザー発振装置が小型化されたので，これに取って代わられている．2.レーザー毛様体破壊術〔＝毛様体光凝固術（cyclophotocoagulation：CPC，cyclophotodestruction）11）適応は，すでに視機能を喪失していて高眼圧による疼痛などの自覚症状がある眼（絶対緑内障）である．また，濾過手術などの観血的手術療法を繰り返しても，十分な図2経強膜毛様体光凝固用のGプローブ（上）と治療をしているときのレーザーのエネルギー分布（推定，下）眼圧下降が得られない症例も適応となる．その他患者側の背景として，濾過手術の術後管理が困難である場合，濾過手術を希望しない場合，全身状態などにより観血的手術の施行が困難である場合などがあげられる．実際の方法は接触式で行い，光源としてNd：YAGレーザー（波長1,064nm）とダイオードレーザー（波長810あるいは830nm）がある．先端が丸いIRIDEX社製プローブ（Gプローブ）が用いられることが多くなっている（図2）．照射条件は，エネルギーが1.2W，照射時間が1.5.2.5秒である．照射範囲は3時と9時（長後毛様体動脈の走行部位）を避けて270°に17.20発とする報告が多い．球後麻酔を行い，開始前には必ず照射予定部位を確認する．レーザー照射中に生じる「ポン」というポップ音は，レーザーによって毛様体が蒸散するときに発生するとされ，過剰凝固の目安とされる．したがって，低エネルギーから照射を開始し，ポップ音が生じたら出力を下げ，ポップ音が生じる直前の出力での照射を目指す3）．術後合併症は，眼球癆が最も重篤である．頻度は0.18％と報告されており，半導体レーザーによるCPCでは総エネルギー量が60J未満では低眼圧は生じなかったとされる．視力低下の頻度も高く，2段階以上の視力低下の頻度は5.55％である．また，虹彩毛様体炎は必発するので，消炎のため術後にステロイドの結膜下注射，1％アトロピン点眼，ステロイド点眼を行う．IV光線力学療法（photodynamictherapy：PDT）PDTは悪性腫瘍に対する治療法として開発され，1994年に厚生省に認可された．眼科領域では，中心窩下に脈絡膜新生血管（choroidalneovascularization：CNV）を有する滲出型加齢黄斑変性（age-relatedmaculardegeneration：AMD）の治療法として2004年5月に厚生省に認可され，その後，加齢黄斑変性治療の中心的存在となった．PDTは，光感受性物質であるベルテポルフィン（ビスダインR）とダイオードレーザー（波長689nm）を併用し，病巣での光化学反応を利用することによって，より高選択性・低侵襲性の画期的な治療を可能にした12）．794あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014（20）従来より，AMDに対するPDTの推奨基準は50歳以上，視力0.1.0.5，中心窩下に脈絡膜新生血管を有する滲出型加齢黄斑変性でGLD5,400μm未満とされている．眼科領域のPDTは，日本眼科学会認定の眼科専門医かつPDT研究会主催の講習会を受講し，PDT認定医の資格を得ているもののみが施術可能であることが，加齢黄斑変性症に対する光線力学的療法のガイドラインに明記されている12）．VEGF阻害薬が発売された今でも，加齢黄斑変性の一部であるポリープ状脈絡膜血管症や網膜血管腫状増殖（retinalangiomatousproliferation：RAP）には適応が残っている．また，後述する抗VEGF薬と同日，もしくは2.3日の間に2つの治療を行う併用療法を多用する施設もある．また，保険外適用ではあるが，その他の脈絡膜新生血管を有する疾患（特発性脈絡膜新生血管，網膜色素線条症に伴う脈絡膜新生血管，ぶどう膜炎などに伴う続発性脈絡膜新生血管），脈絡膜血管透過性亢進を示す中心性漿液性脈絡網膜症，眼内腫瘍などの治療にも応用されている．1.原理と手順ベルテポルフィンは脂溶性のため，静脈内に投与された後，低比重リポ蛋白（low-densitylipoprotein：LDL）に結合して全身を循環する．CNVや腫瘍のような増殖の速い組織の血管内皮細胞膜では，LDL受容体の発現が増加し，組織全体のLDLの取り込み量が増加している．その結果，ベルテポルフィンはCNVに集積する．薬剤投与開始15分後に689nmの非発熱ダイオードレーザー光を照射することによってベルテポルフィンが活性化され，フリーラジカルが産生される．それによって血管内皮細胞が障害され，一連の反応を経て最終的にはCNVの閉塞に至ると考えられている．具体的には，PDTは第1段階のベルテポルフィンの持続的静脈内投与と，第2段階のレーザー照射で行われる．まず暗室にて注射用蒸留水でベルテポルフィンを溶解し，症例ごとの必要量（6mg/m2体表面積．身長・体重から体表面積を計算する）を取り，5％のブドウ糖注射液で全量30mlになるように希釈する．ベルテポル（21）フィン投与開始15分後に，ダイオードレーザーを照射開始し，83秒継続．出力600mW/cm2．光照射エネルギー量50J/cm2となる．両眼同時PDTの場合や片眼2回照射の場合は20分以内に2回目の照射を終了させる12）．レーザー治療スポットサイズを決定するために，PDT前1週間以内にフルオレセイン蛍光眼底造影（FA）とインドシアニングリーン蛍光眼底造影（IA）を行う．ルーラーか自動計測ソフトウエアを使ってFA後期像から病変部位の最大直径（greatestlineardimension：GLD）を計測する．FAのみではなく，カラー眼底写真，IA，OCT所見も参考にし，CNV以外，出血，漿液性網膜色素上皮.離，瘢痕，色素沈着のすべてを含むように計測する．病変部を完全にカバーできるように，GLDに1,000μmを加えて治療スポットサイズの直径とする（図3，4）．網膜色素上皮.離や出血が広範囲にみられる症例では，照射範囲を可能な限り小さくするために，IAでCNV，ポリープ病巣や異常血管網をGLDとし，それに1,000μmを加えて治療スポットサイズの直径とするIA-guidedPDTも施行されている．PDT後48時間以内は直射日光や強い室内光線を避けなければならない．Photobleachingを介して皮膚に残存するベルテポルフィンを不活性化させるためには，積極的に蛍光灯などの弱い室内光を浴びることが望ましい．治療後最大5日まで遮光を心がける必要がある．2.合併症国内臨床試験および使用成績調査の合計では副作用発現率は10.63％である．その内訳は，網膜下出血（4.25％），視力低下（3.92％），硝子体出血（1.92％）などである．3.併用療法と低容量PDT（reducedfluencePDT）PDT後，CNVのみが閉塞するのではなく，レーザー照射領域に一致して脈絡膜血管の循環障害もFAで確認されている．虚血や炎症反応により局所の血管内皮増殖因子（vascularendothelialgrowthfactor：VEGF）などの炎症性サイトカイン産生が増加し，PDT後早期血管透過性亢進により網膜浮腫が悪化する．さらに，最近であたらしい眼科Vol.31，No.6，2014795acdb図3ポリープ状脈絡膜血管症の1例小範囲の病変を呈する症例．FA（a）のみではなく，カラー眼底写真（d），IA（b），OCT（c）の所見も参考にし，GLD（greatestlineardimension）を計測する．GLD（a）に1,000μmを加えて治療スポットサイズの直径とする（a）．はCNVの再活性化の誘因になるといわれている．これらのPDTの悪影響を抑制するために，VEGF阻害薬の硝子体注射併用PDT療法が一般的になりつつある．また，PDT後視力低下のリスクを減らすために照射エネルギー，照射時間やベルテポルフィン投与量を半減する低容量PDT13）も試みられている．短期的には十分の効果が得られたとの報告もあるが，長期的な予後について検討する必要がある．V眼内レーザー網膜光凝固今や硝子体手術を行うにあたって，眼内レーザーは必須のアイテムである．眼内レーザーとは，眼内レーザープローブによりレーザー光を眼内に導き，眼内に直接網膜光凝固を行う方法であり，網膜.離手術における裂孔閉鎖や，糖尿病網膜症や網膜静脈閉塞症などに対する病勢沈静化を目的とした術中網膜光凝固などに用いられる．眼内レーザーの進化と普及は，硝子体手術の適応拡796あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014（22）図4光線力学療法中の術者の見え方中央のオレンジ色の円形のレーザースポット（矢印のエイミングビーム，約5,000μm）が治療エリアである．その左に視神経乳頭が見える．フィルターの影響などで，通常のレーザー光凝固より観察光が暗くなる．その他の赤や白のスポットは，観察しているときの反射光．大と治療成績向上に大きく関与してきたといえる．1.眼内レーザーの種類現在市販されている眼内レーザーには，半導体レーザー，アルゴンレーザー，倍周波数Nd：YAGレーザーがある．いずれも空冷式で，100Vの家庭用電源で対応可能なコンパクトなものに改良がなされている．最近では多くの施設で，アルゴンレーザーもしくは半波長Nd：YAGレーザー（532nm）の緑色レーザーが使用されている．眼内レーザープローブに関しても，近年の小切開硝子体手術の普及に伴い，これまで主流であった20Gに加えて23Gや25Gのレーザープローブが市販されており，ゲージ数の減少に付随する器具の剛性低下という問題点を補うべく，一般的なストレートタイプのレーザープローブに加えて，先端に角度のついているアングルレーザープローブや，網膜下液を排液しながらレーザーが行える吸引付きレーザープローブ，術者自身が強膜圧迫を行える照明付きレーザープローブなど，さまざまなレーザープローブが開発されている．また最近では，1回の照射で数発の凝固斑が得られるマルチターゲットレーザープローブが開発中である．2.眼内レーザーの実際凝固出力は装置やファイバーによって異なるため，弱い照射条件から始めて（試験凝固）徐々に出力を上げ，適正な条件を設定する．また，術後炎症を考慮して不必要な凝固や過剰凝固を避けるという点においては，他の網膜光凝固と同様である．経瞳孔的光凝固と異なり，眼内レーザーにおいては，網膜とレーザープローブとの距離やレーザープローブの角度によって凝固斑の大きさや出方は変化する．原則として，照射面に対して垂直にレーザーを照射するよう努める．凝固斑が出にくいからといって，むやみに出力を上げたり，レーザープローブを網膜に接近させすぎないよう注意が必要である．汎網膜光凝固を行う場合には，はじめにアーケード耳側を縁取るように1列凝固しておくと，黄斑部の誤凝固を予防できる．とくに網膜静脈閉塞症など，広範囲に多量の網膜出血を伴う場合は，黄斑部の判別が困難な場合（23）図5増殖糖尿病網膜症の硝子体手術顕微鏡に広角観察システムを使用し，シャンデリア照明下に術者自身が強膜を圧迫して再周辺部の光凝固を行っている．があり有用である．また，最近普及しつつある広角観察システムを用いれば，広い視野で効率よく凝固を行うことが可能である（図5）．一方，.離している網膜の裂孔閉鎖を行うにあたっては，網膜と網膜色素上皮が接触していることが必要条件である．ゆえに，通常は液.空気置換を行って網膜下液を十分に排液したうえで，すなわち網膜と網膜色素上皮を接触させたうえで，裂孔周囲にレーザー照射を行う．ただし，空気灌流下では眼底の視認性が著しく低下するため，裂孔の位置を見失う可能性がある．そのため，液.空気置換を行う前に，裂孔縁にジアテルミー凝固によるマーキングを行っておくのがよい．また，非.離部の網膜格子状変性に対するレーザー凝固は，灌流液下で先に済ませておくと手術時間の短縮につながる．後極側のレーザー凝固の際に，凝固斑が出にくい場合がしばしば経験される．この場合いたずらに出力を上げるのではなく，後極側と周辺側では当然，後極側で網膜下液が貯留しやすいから，まずは網膜下液の残存を疑って排液に努めるのがよい．空気灌流下における周辺部網膜の凝固にはいくつかの方法がある．強膜圧迫下に直視下で眼内レーザーを行うことも可能であるが，視認性が悪いために誤照射や過剰凝固のリスクを伴い，ある程度の熟練を要すると思われる．各種硝子体手術用コンタクあたらしい眼科Vol.31，No.6，2014797トレンズと眼内照明を用いて強膜圧迫下にレーザー凝固を行うほうが視認性に優れるが，両手が塞がるため，助手の介助や照明付きレーザープローブが必要である．シャンデリア照明を使用すれば術者1人で一連の凝固処置を行うことも可能であるし，広角観察システムと組み合わせれば比較的容易となる．近年主流となっている小切開硝子体手術においては基本的に結膜切開を行わないため，部位によっては強膜圧迫が困難である場合があるが，術野の確保および確実なレーザー凝固を行うためには，結膜切開を躊躇するべきではないと考える．VIマイクロパルス閾値下凝固14）まったく新しい概念の治療方法で，超短時間のレーザーを連続発振させることで，網膜色素上皮に選択的に温度上昇をもたらし，網膜視細胞を破壊することなしに治療効果をもたらすことができる凝固斑の出ないレーザー治療である．従来の光凝固に比較し，マイクロパルス閾値下凝固を施行することで暗点の自覚症状が出ることはなく，黄斑部の機能を温存するために，低侵襲で安全性が高い治療であると期待される．しかし，手技が開発されてからまだ実績が乏しいので，今後の臨床経験の集積と，多数の症例を対象とした有効性の確認や，凝固斑の拡大などの合併症が少ないことなどの成績報告が待たれる．文献1）TheDiabeticRetinopathyStudyResearchGroup：Preliminaryreportoneffectsofphotocoagulationtherapy.AmJOphthalmol81：383-396,19762）BranchVeinOcclusionStudyGroup：Argonlaserscatterphotocoagulationforpreventionofneovascularizationandvitreoushemorrhageinbranchveinocclusion.Arandomizedclinicaltrial.ArchOphthalmol104：34-41,19863）BranchVeinOcclusionStudyGroup：Argonlaserphoto-coagulationformacularedemainbranchretinalveinocclusion.AmJOphthalmol98：271-282,19844）張野正誉：BRVO,CRVOの多施設研究．MBOCULISTA6：67-73,20135）PaulusYM,JainA,GarianoRFetal：Healingofretinalphotocoagulationlesions.InvestOphthalmolVisSci49：5540-5545,20086）若林卓，大島佑介：新しい網膜光凝固装置（PASCAL）．眼科手術20：205-207,20077）加藤聡：糖尿病網膜症に対する光凝固（黄斑浮腫を除く）．日本の眼科84：1360-1365,20138）ChappelowAV,TanK,WaheedNKetal：Panretinalphotocoagulationforproliferativediabeticretinopathy：patternscanlaserversusargonlaser.AmJOphthalmol153：137-142,20129）MuquitMM,MarcellinoGR,HensonDBetal：PASCALpanretinalablationandregressionanalysisinproliferativediabeticretinopathy：ManchesterPascalStudyReport4.Eye25：1447-1456,201110）山岡青女，張野正誉：種類と波長特性．眼科レーザー治療（田野保雄編），眼科プラクティス26：2-5,200911）東出朋巳：レーザー毛様体破壊術．眼科レーザー治療（田野保雄編），眼科プラクティス26：231-235,200912）眼科PDT研究会：加齢黄斑変性症に対する光線力学的療法のガイドライン，日眼会誌108：234-236,2004http://www.nichigan.or.jp/member/guideline/karei.pdf13）MichelsS,HansmannF,GeitzenauerWetal：Influenceoftreatmentparametersonselectivityofverteporfintherapy.InvestOphthalmolVisSci47：371-376,200614）大越貴志子：マイクロパルス閾値下凝固．あたらしい眼科31：29-35,2014798あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014（24）

特集●眼科治療用レーザーの知識アップデートあたらしい眼科31（6）：783.789，2014特集●眼科治療用レーザーの知識アップデートあたらしい眼科31（6）：783.789，2014エキシマレーザーによる角膜屈折治療ExcimerLaserCornealSurgery北澤世志博＊Iエキシマレーザーと眼科領域への応用エキシマレーザー（excimerlaser）の名称はexciteddimmer（励起二量体）に由来するが，これは希ガス（Ar，Kr，Xe）とハロゲン（F，Cl，Br，I）の混合ガスに高圧下で高電圧をかけると形成され，その後基底状態に戻るときに放出されるレーザー光の総称である．エキシマレーザーは媒質により放出される波長が異なり，代表的なエキシマレーザーには193nmのArF（フッ化アルゴン），248nmのKrF，308nmのXeCl，351nmのXeFなどがある．このなかでArFによる波長193nmの紫外線領域のエキシマレーザーは，波長が短いために熱の発生や遺伝子の変異原性がなく，分子間結合を離断させることで組織の蒸散が可能となる．この波長193nmのエキシマレーザーを利用して1983年にTrokelらは角膜を切開することに成功し1），その後1985年にはSeilerが角膜の治療的表層切除術phototherapeutickeratectomy（PTK）を施行した．さらに1986年にMarshallが角膜の形状を変化させることで角膜屈折力を変えるphotorefractivekeratectomy（PRK）を考案し2），1988年にはMcDonaldらが正常人眼でPRKを施行して屈折矯正治療としての有効性を示し3），1995年にPTKとPRKが米国FDAから認可された．波長193nmのエキシマレーザーによる屈折矯正手術はPRKで始まり，1990年にPallikarisらがlaserinsitukeratomileusis（LASIK）4）を考案して以降，急速にLASIKという形で世界的に普及してきた．一方，わが国では1989年からPRKの臨床試験が開始され，2000年に厚生労働省からPRKが認可され，その後2006年にLASIKが認可されている．日本眼科学会は1993年にエキシマレーザー屈折矯正手術の適応についての第一次答申5）を出し，以後1995年にはPRKの臨床治験成績をもとにした第二次答申が，さらに2000年にはLASIK手術が主流になりつつあることを踏まえた第三次答申を出した．その後改定が重ねられ，現在の答申は2010年に後房型の有水晶体眼内レンズ（implantablecollamerlens）が厚労省の認可を取得したことを受け，同レンズに関する取り決めを盛り込んだ屈折矯正手術のガイドライン6）である．IIエキシマレーザーの治療的使用PTKは治療的角膜切除術であるが，その目的は主として角膜の表層から実質浅層までの混濁病変の除去であり，わが国では2012年4月の診療報酬改定から保険適用にもなっている．治療の対象は，Avellinoジストロフィに代表される角膜ジストロフィや帯状角膜変性症のほか，角膜白斑，各種角膜混濁病変である．またそのほか，再発性角膜びらんの上皮接着不良改善目的で使用されることもある．PTKは角膜表層からエキシマレーザーを照射して混濁を取り除くことで矯正視力の向上や羞明感を軽減することができるが，Avellinoジストロフィや帯状角膜変性症で白内障を伴う場合では，角膜の混濁＊YoshihiroKitazawa：神戸神奈川アイクリニック〔別刷請求先〕北澤世志博：〒163-1335東京都新宿区西新宿6-5-1アイランドタワー35F神戸神奈川アイクリニック0910-1810/14/\100/頁/JCOPY（9）783図1Avellinoジストロフィに対してLASIKが施行された5年後の細隙灯顕微鏡写真LASIKのフラップ創間にすりガラス様の混濁を認める．を先に取り除くことで眼内レンズ度数計算が可能になること，また角膜の透明性の向上により白内障手術自体も容易になる．一方PTKの問題点は，術後遠視化と混濁の再発である．そのため白内障手術を先行して行う場合には，最終目標の屈折度に対して2.3D近視側に設定した眼内レンズ度数を選択しておく必要がある．また，Avellinoジストロフィでは混濁の再発が比較的多いが，その際もPTKの再手術で改善することができる．しかし，繰り返しPTKを施行することで角膜厚は減っていくので治療には限界があり，最終的には角膜移植が必要になることもある．実際の手技は，ポビドンヨードなどでの洗浄後，混濁の消失具合をみながらエキシマレーザーを照射し，バンデージコンタクトレンズを装用して終了である．混濁病巣は完全に除去することは不可能であるが，瞳孔領内の面状の混濁が取れれば矯正視力の向上が期待できるので，一般的には上皮を含めて100.150μm程度が切除深度の目安となる．また，上皮が再生するまでの期間は感染症に対する注意が必要であり，抗生物質点眼を白内障手術と同様に手術3，4日前から開始する．このほか術後は流涙や異物感に加えて軽度の疼痛も伴うので，その対策としてバンデージコンタクトレンズ装用だけでなく鎮痛薬の服用が必要である．PTKの実例を提示する．Avellinoジストロフィを有784あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014図2PTK施行後の細隙灯顕微鏡写真（図1と同症例）フラップ裏面およびベッド面にPTK施行後，層間の混濁は著明に軽減している．する近視症例に対してLASIK専門クリニックで5年前にLASIKを施行された症例で，かすみと視力低下を主訴に当院を受診した．フラップ創間にすりガラス様の混濁を認め，強い羞明感と矯正視力の低下を自覚していた（図1）．混濁除去の治療として，フラップを翻転しフラップ裏面およびベッド面にPTKを施行したところ，混濁は著明に軽減し矯正視力が向上し羞明の訴えも軽減した（図2）．IIIエキシマレーザーによる屈折矯正治療1.エキシマレーザーによる屈折矯正の理論エキシマレーザーによる屈折矯正は角膜の曲率半径を変えることで可能になるが，その計算式はMunnerlynらにより考案されたものである（図3）7）．近視例では角膜中央部を切除して平坦化させることで角膜曲率半径が大きくなり，一方遠視例では角膜周辺部を削ることで角膜曲率半径を小さくして矯正する．エキシマレーザーによる屈折矯正治療は，PRKに代表されるレーザーを表層から当てるサーフェイスアブレーションと現在の主流であるフラップを作製し角膜実質にレーザーを照射するLASIKとに分けられる．2.サーフェイスアブレーションサーフェイスアブレーションの始まりであるPRKは，術後疼痛と視力回復の遅さ，さらには角膜上皮下混濁が（10）問題であったので，その後1999年にCamellinがlaserepithelialkeratomileusis（LASEK）8）を考案し，2003年にはPallikarisが考案したepipolislaserinsitukeratomileusis（Epi-LASIK）9）へと移行してきた．PRKはゴルフ刃などで器械的に角膜上皮を.離してからレーザーを照射する古典的PRKと角膜上皮もレーザーで除去しすべてレーザーで行うtransepithelialPRK（T-PRK）とがある．LASEKは20％アルコールを30秒ほど角膜上皮に塗布し角膜上皮を.離してBowman膜から実質にレーザーを照射する手技であり（図4），Epi-LASIKはエピケラトームという器械で角膜上皮のみをシート状にフラップにして，またはフラップを除去してBowman膜から実質にレーザーを照射する手技である（図5）．しかし，これらのいずれの手技も結果に大差はなく，現在は術者の好みで選択されることが多い．ただしAvellinoジストロフィや流行性角結膜炎後などで角膜に混濁がある場合は，手技的に安全なT-PRKが選択される．サーフェイスアブレーションの適応は，強度近視や角膜厚が薄いためにレーザー照射後のベッド，いわゆるRSB（residualstromalbed）がLASIKの安全基準とされる250μmを下回ると予想されたり，角膜形状不正でLASIKには不向きな症例，格闘技などでLASIKでは術後フラップトラブルが懸念される症例である．サーフェイスアブレーションの利点は，角膜厚に余裕があれば強度近視でも矯正ができること，また術後裸眼視力が1.0以上になる矯正精度が90％以上と良好であり，わが国でも屈折矯正手術の普及に大きく貢献した．PRKなどサーフェイスアブレーションの実際の手技はPTKとほぼ同じであり，ポビドンヨードなどでの洗浄後，レーザーやアルコールまたはエピケラトームで角膜上皮を.離後，エキシマレーザーを照射しバンデージコンタクトレンズを装用して終了する．切除深度は前述のMunnerlynの公式で計算されるが，術後全角膜厚で350μm以上残すことが安全圏であり，一般的な540μm程度の角膜厚があれば.10Dまでの近視矯正が可能である．術後は，上皮が再生するまでの期間はとくに感染症に対する注意が必要であり，このほかPTK以上に疼痛が強いので，バンデージコンタクトレンズ装用や鎮（11）AblationDepthR2R1S2S1C（OZ）MunnerlynTheoreticalExactAblationDepthR1・（n－1）OZ2R1・（n－1）2OZ2＝R2－n－1＋R2・D－R21－4＋n－1＋R1・D－4図3Munnerlynの屈折矯正モデルおよび計算式R1：術前の曲率半径，R2：術後曲率半径，C（OZ）：レーザーの照射径，S1：術前角膜厚，S2：術後角膜厚，n：角膜屈折率（1.376），D：矯正量．痛薬の服用に加えて冷却なども有効である．サーフェイスアブレーションの術後もっとも大きな合併症は角膜上皮下混濁である（図6）．これは若年者や強度近視眼に多く，混濁が強く生じると近視への戻り（リグレッション）や矯正視力の低下を起こすので，その予防のためにレーザー照射後に0.02％MMCの塗布や，術後のステロイド点眼やトラニラスト点眼が使用される．3.LASIK，femtosecondLASIK，wavefrontguidedLASIK1990年代のLASIK開始当初は，LASIKのフラップをマイクロケラトームで機械的に作製していたが（図7），1998年にKruegerらが波長1,053nmの赤外線領域のfemtosecondlaser（以下FSレーザー）でフラップが作れることを報告し（図8）10），現在はFSレーザーでフラップを作るfemtosecondLASIKが主流である．これは，マイクロケラトームでは角膜の大きさや形状（平坦かまたは急峻か）によってはフラップに穴が開くボタンホールやフラップが取れてしまうフリーフラップなどの術中合併症が時として起こるが，FSレーザーではこのような術中のフラップトラブルがなく，安全にフラッあたらしい眼科Vol.31，No.6，2014785ab図4LASEKの手技a：角膜移植用トレパンの吸引を利用して吸着させ，アルコールを角膜に浸潤させる．b：LASEKの角膜上皮.離．角膜上皮を専用マイクロホーにてシート状に.離する．ab図4LASEKの手技a：角膜移植用トレパンの吸引を利用して吸着させ，アルコールを角膜に浸潤させる．b：LASEKの角膜上皮.離．角膜上皮を専用マイクロホーにてシート状に.離する．図6PRKによる角膜上皮下混濁角膜上皮下から実質浅層にかけて，すりガラス状の濃い混濁を認める．786あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014ab図5Epi.LASIKの手技a：エピケラトームEpi-KR（Moria社製）．b：エピケラトームを吸着させ角膜上皮をシート状に.離する．プが作製できるためである．また，マイクロケラトームでは作製されるフラップの厚み誤差が大きいが，FSレーザーでは±10μm以下の精度で正確にフラップが作製できることも強度近視や薄い角膜で十分なRSBを残したいときに有利である．また，エキシマレーザーの性能も進化している．レーザーの照射径はPRKが開始された当初は4.5mm程度しかなく，術後のハローやグレアは必発の合併症であったが，現在は5.0.6.5mm程度と大きく，さらにその外側に移行帯が設定されて全体の照射径は8.0.9.0mmと広くなったので，ハローやグレアもかなり改善されるようになった．しかし，これらの視力の質の低下の原因は，レーザーの照射径だけでなく，非球面の角膜にレーザーを照射することにより高次収差が増加することも影（12）abab図7マイクロケラトームによるフラップ作製a：マイクロケラトームM2R（MORIA社製）．b：マイクロケラトームを吸着させてフラップを作製する．響している．そこで近年のエキシマレーザーは，近視，遠視や乱視などの屈折異常を矯正するだけでなく，術後高次収差の増加も抑えることができるwavefrontguidedLASIK（WFGLASIK）が主流になっている．WFGLASIKを行うためには波面（wavefront）を測定する必要がある．波面センサーにはHartmann-Shack型のほか，Tscherning型やopticalpassdifference法などがあるが，この中で代表的なHartmann-Shack型のセンサーは，網膜に光を投影してその反射光束をマイクロレンズアレイで格子状に分割し，CCDカメラで受光することにより収差を得る方法である（図9）．HartmannShack型センサーの一つであるiDesignRadvancedwavescan（AMO社製，図10）では，測定した収差をfourier変換して全高次収差のほか球面収差，コマ収差，trefoilなどの高次収差を解析し，この解析結果に基づいてエキシマレーザーを照射する．このWFGLASIKに（13）ab図8FSレーザーによるフラップ作製a．FSレーザーiFSR（AMO社製）．b．専用コーンで角膜を圧平しレーザーがあたった実質間に間隙ができていく．より術後のハローやグレアの訴えはかなり減り，術後しばらくは気になっても術後3.6カ月では慣れて気にならなくなることがほとんどであるが，暗所瞳孔径が8mm以上のような大きな症例では恒久的に改善しないことも稀にある．LASIKの利点は，サーフェイスアブレーションのように上皮欠損がないので疼痛が少なく視力回復が早いことである．そして最大の利点は，矯正精度がサーフェイスアブレーション以上に優れ，強度近視でも術後裸眼視力1.0以上が95.96％の精度で得られることである．また，再手術は初回手術からかなり時間が経ってもフラップの翻転が可能なので，レーザーの追加照射が容易あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014787CCDカメラマイクロレンズアレイCCD画像CCDカメラマイクロレンズアレイCCD画像図9Hartmann.Shack型センサーの波面測定原理図10Wavefrontanalyzer：iDesignRadvancedwavescan（AMO社製）にできることも利点である．一方LASIKの欠点は，フラップがあるために術後にフラップの創間に炎症が起こるdiffuselamellarkeratitis（DLK）やフラップのずれやしわが起こることである．DLKはその程度によりGradeI.IVに分けられるが，早期にステロイド点眼や内服，さらにはフラップ下洗浄をすれば治癒させることができる．しかし，GradeIV（図11）になると混濁とともに実質の一部融解が起こり，ステロイドの強固療法を施行しても混濁の軽減には3.6カ月を要し遠視化も起こる．また軽度のフラップのずれやしわは視力に影響しないが，明らかなずれがあ788あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014図11DLKGradeIVの細隙灯顕微鏡写真る場合は早期にフラップ整復を必要とする．このほか，LASIKではフラップ作製時に角膜の知覚神経が切断されるために，術後ドライアイが必発である．これはヒアルロン酸ナトリウム点眼や人工涙液点眼で術後3.6カ月で術前と同程度に改善するが，なかには長期にわたりドライアイが継続し涙点プラグなどの加療が必要になることもある．術後ドライアイは，マイクロケラトームで130.160μmの厚いフラップが作製されていた頃は術後不快感の主因であり視力に影響する症例もあったが，近年はFSレーザーで100.120μm程度の薄いフラップを作製できるようになったことで発症率は減少し，その程度も軽減している．このほかLASIKでは術後角膜が薄くなることにより稀に角膜が前方に突出してくるkeratectasiaを起こすことがある．Keratectaiaになる（14）と近視化と不正乱視によりハードコンタクトレンズでの矯正が必要になるが，近年keratectasiaの治療として角膜内リングやクロスリンキングが効果があることが報告されている．IV屈折矯正治療から老視矯正治療への変遷近視を中心としたエキシマレーザーによる屈折矯正治療は，LASIKを筆頭にその安全性と視力回復の確実性からすでに成熟期を迎えたといっても過言ではない．そこで，近年は屈折矯正から老視矯正に注目が集まってきている．老視の矯正手段には眼鏡やコンタクトレンズがあるが，裸眼で遠近ともに見えるようになりたいというQOL（qualityoflife）を求める人が増えたことが手術による老視矯正を後押ししている．現在最も確実な老視矯正治療は白内障手術による多焦点眼内レンズの挿入であるが，白内障を生じていない比較的若年の老視例を対象にLASIKによる老視矯正も施行されている．その一つは，LASIKの矯正精度の良さを生かして優位眼は遠方に，非優位眼は近方に度数を合わせるモノビジョンである．これは術前にモノビジョンの適応選択のための検査が重要であり，眼優位性が強くないこと，交代固視が可能であること，斜位角が大きくないことなどがポイントになる．このほか，エキシマレーザーで角膜に多焦点性ができるように削る老視LASIKも施行されているが，対象は遠視症例のみで報告も少ない．おわりにエキシマレーザーによる角膜屈折治療は，LASIKによりきわめて高い矯正精度で安全に手術が行えることからわが国でも急速に普及し，2008年には年間で40万症例を超えた．しかしその後，非眼科専門医によるLASIKで起きた集団感染症事件や経済状況などの影響で症例数は急速に減少し，2013年には年間で10万症例にまで落ち込んだ．さらに近年，FSレーザーのみで近視を矯正するrefractivelenticuleextraction（ReLEx）やその進化系であるsmallincisionlenticuleextraction（SMILE）が施行されているが，それでもなお今日の角膜屈折矯正治療においてはエキシマレーザーがその中心であることに変わりはない．文献1）TrokelSL,SrinivasanR,BrarenB：Excimerlasersurgeryofthecornea.AmJOphthalmol96：710-715,19832）MarshallJ,TrokelSL,RotherySetal：Photoablativereprofilingofthecorneausinganexcimerlaser：photorefractivekeratectomy.LasersinOphthalmol1：21-48,19863）McDonardMB,KaufmanHE,FrantzJMetal：Excimerlaserablationinahumaneye.ArchOphthalmol108：199-808,19884）PallikarisIG,PapatzanakiME,StathiEZetal：Laserinsitukeratomileusis.LasersSurgMed10：463-468,19905）屈折矯正手術適応検討委員会答申：屈折矯正手術の適応について．日眼会誌97：1087-1089,19936）日本眼科学会屈折矯正手術に関する委員会：屈折矯正手術のガイドライン．日眼会誌114：692-694,20107）MunnerlynCR,KoonsSJ,MarshallJ：Photorefractivekeratectomy：atechniqueforlaserrefractivesurgery.JCataractRefractSurg14：46-52,19888）CamellinM：LASEKmayoffertheadvantagesofbothLASIKandPRK.OcularSurgeryNews,InternationalEdition10：14-15,19999）PallikarisIG,KatsanevakiVJ,KalyvianakiMIetal：Advancesinsubepithelialexcimerrefractivesurgerytechniques：Epi-LASIK.CurrOpinOphthalmol14：207212,200310）KruegerRR,JuhaszT,GualanoAetal：Thepicosecondlaserfornonmechanicallaserinsitukeratomileusis.JRefractSurg14：467-469,1998（15）あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014789

特集●眼科治療用レーザーの知識アップデートあたらしい眼科31（6）：777.782，2014特集●眼科治療用レーザーの知識アップデートあたらしい眼科31（6）：777.782，2014レーザー光の原理と眼への深達度PrincipleofLASERPhysicsandInvasionDepthofLightinEye足立宗之＊山田毅＊上野登輝夫＊はじめに人間の眼は，可視光線から近赤外線の領域の光を効率よく透過することができる．このため，古くから眼の診断・治療には光が用いられてきた．1960年のルビーレーザー発振成功の翌年には，網膜.離に対する光凝固の光源として使用された．その後も，新しいレーザー光源が開発されるとすぐにその特性を活かす応用を目指して，さまざまな研究が行われてきた．眼科用レーザー治療装置の歴史は，レーザー光源の進展によるものが大きい．たとえば光凝固装置用のレーザー光源についても，ガスレーザーが固体レーザーに置き換わって，広く用いられている．光凝固装置の発展には，レーザー光源の進歩そのものが色濃く反映されているといえる．レーザー光源の技術的進歩は急速であり，信頼性も向上し，使いやすいものとなっている．本稿では，レーザーの基本原理およびレーザー光の眼への深達度について述べた後，眼科治療に使われるレーザーについて紹介し，最後に今後の展望についても考察する．Iレーザーの基本原理LASERとはlightamplificationbystimulatedemissionofradiation（輻射の誘導放出による光増幅）の頭文字から作られた言葉である．通常，物質を構成する原子や分子は，外部からエネルギーを与える（励起状態）と，ある時間経過すると余ったエネルギーを光（光子）としE2E1信号光LASER図1誘導放出とLASERて放出する．これを自然放出とよぶ．これに対して，励起状態の物質に外部から光を加えるとその光（信号光）に刺激されて次々に光子を放出する（図1）．これを誘導放出とよぶ．この誘導放出を利用して，最初に加えた信号光を増幅すること，もしくは増幅された光のことをLASERという．ただし，現在使われている一般的なレーザー発振器では，自然放出によって発生した光のなかから特定の光を選び出して信号光として利用するため，外部から信号光を入力することはほとんどない．光は，電磁波や光波ともよばれることからもわかるように，波の性質をもっている．このため，光の性質を表すのには，波長・位相・振幅が重要となる．誘導放出では，最初に加えた信号光に誘導されるため，信号光と波長と位相が揃った振幅（強度）の大きな光が同じ方向に放出される．これらがLASERの最大の特徴で他の光との違いである．一般的にレーザーの特徴は，①遠くまで伝搬してもビームが広がらない（指向性），②小さなスポットに集光できる（集光性），③波長の広がりが小さ＊MuneyukiAdachi,TsuyoshiYamadaandTokioUeno：株式会社ニデック〔別刷請求先〕足立宗之：〒443-0038愛知県蒲郡市拾石町前浜34-14株式会社ニデック0910-1810/14/\100/頁/JCOPY（3）777表1代表的なレーザーと発振動作レーザー媒質形状おもな励起方法おもな発振波長（nm）発振動作Nd：YAG固体光（半導体レーザー（LD）・フラッシュランプ）1,064CW，パルスCO2気体放電10,600CW，パルスArFエキシマ気体放電193パルスHe-Ne気体放電633CW色素（Dye）液体光（レーザー・フラッシュランプ）紫外から近赤外域（色素の種類で発振波長が変わる）CW・パルスArイオン気体放電488，514CWKrイオン気体放電531，568，647CWルビー固体光（フラッシュランプ）694パルスYb：ファイバ固体光（LD）1,030.1,060付近CW，パルスEr：ファイバ固体光（LD）1,550付近CW・パルス半導体（III-V族化合物）半導体電流可視から近赤外CW・パルスい（単色性），④高エネルギー密度にできる，⑤短パルスにできるなどが挙げられるが，これらの特徴は波長・位相・方向が揃っているからこそ得られる特徴である．レーザーの波長は，レーザー媒質として使われる原子によって決まる．それぞれの原子や分子は，放出できる波長の光が決まっており，レーザーの利用目的に合わせてレーザー媒質を選ぶ必要がある．また，レーザー媒質の状態の違いによって，固体，液体，気体レーザーとよばれ，さらにレーザー出力の時間的な振る舞いの違いによって，連続波レーザー（CW），パルスレーザーに分類される．代表的なレーザーを表1に示す．光凝固装置などに使われる可視光レーザーには，第二次高調波やsecondharmonic（SH）光とよばれるレーザーが多く用いられている．これは，レーザーの特徴の一つである高エネルギー密度性を利用して，元々のレーザー波長を1/2の波長に変換しているレーザーである．物質内にレーザーを集光して高エネルギー密度状態にすると，2つの光子が合体して1つの光子になることがあり，このような高エネルギー条件下で顕著に起こる光学現象を非線形光学効果とよぶ．この光子はエネルギーが2倍に，波長は半分になっており，この光のことを第二次高調波またはsecondharmonic（SH）光とよんでいる（図2）．実際には，非線形光学効果が生じやすい結晶材料を用778あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014非線形光学結晶基本波第二次高調波図2第二次高調波（SH光）いて，さらに位相整合条件とよばれる条件を最適化して，第二次高調波を高効率（高出力）に発生させている．非線形光学については，文献1）などが詳しい．IIレーザー光の眼への深達度1.前眼部眼は光を感じる器官であるため，可視光が眼底まで届いていることはすぐにわかる．透過率をみていくと図32）に示すように400nmの紫色光から1,400nmの近赤外光が眼底まで届いており，人間には感じることのない近赤外光も透過している．光が物質を透過する場合，物質を形成する原子や分子の構造によって吸収される波長が決まるが，それ以外にも物質内の屈折率変化などによって散乱や反射が生じて透過率が低下する．角膜や水晶体はともに70％程度が水からなっているため水の吸収特性に似た特性となる．散乱などについては，細胞内に余分なものをほとんど含まないために細胞（4）内での屈折率変化が少なく，さらにそれら細胞が規則正しく並んでいるために各細胞層での散乱，反射が抑えられている．しかし，散乱は波長にも依存し，波長が短くなるほど散乱の影響を受けやすくなる．図3の眼の透過率を詳しくみていく．紫外から青色光の短波長域で，全体的に透過率が下がっているのは散乱の影響である．さらに，水晶体は波長360nmを中心とした吸収帯域があるために，400nm未満の紫外光は水晶体より深部にはほとんど届いていない．近赤外領域では，散乱が少なくなるため透過率が上がっていき，800nm付近の透過率が一番高くなる．さらに長波長になると水分子による吸収が起こるために透過率が低下する．950nm付近の落ち込みと1,100nmより長波長側の透過率低下はおもに水分子による吸収である．2.網膜網膜は，脈絡膜上に形成された，①内境界膜，②神経線維層（NFL），③神経節細胞層（GCL），④内網状層（IPL），⑤内顆粒層（INL），⑥外網状層（OPL），⑦外顆粒層（ONL），⑧外境界膜，⑨視細胞層（R/C），⑩色素上皮層（PE）の10層の組織からなる視覚を司る膜で，厚みはわずか0.1.0.5mm程度である．角膜，水晶体，硝子体，房水（眼内透過体）を透過し，網膜へ到達する光はおよそ波長400.1,400nmの光である．このうち，より短波長（青色光）の光ほど網膜表層部で反射/吸収され，中間波長の緑色光は網膜色素上皮層付近，さらに長波長（赤色光）になると脈絡膜近傍の網膜深層部で反射/吸収される．網膜にはメラニン，キサントフィル，ヘモグロビンなどの多くの色素が存在し，次のような吸光特性を示す．メラニンは網膜色素上皮層に多く存在し，非常によく光を吸収する．波長400nmでの吸収率は80％程度であり，波長が長くなるに従って吸収率は徐々に低下し，波長650nmでは25％，波長1,000nmでは2％程度まで低下する3）．黄斑色素であるキサントフィルは波長400.500nmで高い吸収を示し，吸収ピークは460nm付近であり，キサントフィルは中心窩周辺に最も多く存在する3）．また，ヘモグロビンの吸収特性は酸化の程度により変化するが，波長541nm，576nm付近に吸収ピ（5）PERCENTTRANSMITTANCE10080604020DIRECTTRANSMITTANCEATTHEVARIOUSANTERIORSURFACES1AQUEOUS2LENS3VITREOUS4RETINA12343004005006008001,0001,2001,6002,000WAVELENGTHMILLIMICRONS図3Transmittancethroughentireeye2）図中の1.4はそれぞれ，角膜透過後（房水表面），水晶体表面，水晶体透過後（硝子体表面），網膜表面での透過率を示す．ークが存在する4）．網膜における光深達度はDyeレーザーから出力される複数の波長に対する光凝固術の臨床学的研究3,5.8）からもみてとれる．代表的な報告としてL’Esperanceの報告5）によると（図4），波長488nmの青色光は内顆粒層（INL）から脈絡膜（CHOR）までの広い範囲で吸収され，外顆粒層（ONL）での吸収が最も強い．波長532nmの緑色光は，外顆粒層（ONL）から脈絡膜（CHOR）で吸収され，視細胞層（R/C）と網膜色素上皮層（PE）で最も強く吸収される．また，波長570nm，590nmの黄色，橙色は網膜表層の神経線維層（NFL）でわずかに吸収され，ついで内顆粒層（INL），外顆粒層（ONL），網膜色素上皮層（PE），脈絡膜（CHOR）で吸収されるが，色素上皮層（PE）での吸収は570nmより590nmのほうが吸収率が高い．また，波長630nmの赤色光は，網膜のほぼ全層で吸収されるが，神経線維層（NFL）から視細胞層（R/C）における吸収はごくわずかであり，大半は色素上皮層（PE）および脈絡膜（CHOR）で吸収される．網膜は10層という多くの組織から形成されることと，眼底の部位によって光を吸収する色素の分布も異なるため，部位によって各波長の深達度は異なる．治療/診断においては，症例や診断の対象とともに，対象の部位にあたらしい眼科Vol.31，No.6，2014779l630.0nml590.0nml570.0nml532.0nml488.0nmNFLGCLIPLINLOPLONLR/CPECHOR±±図4Dye（630，590および580），Nd：YAGの第二高調波（532nm），Ar（488nm）などさまざまなレーザー波長による光凝固において最大の吸収と損傷を生じる脈絡網膜領域5）応じてさまざまな波長のレーザー光が選択的に使用されている．III眼科手術用レーザーの特徴とその発展の歴史眼科用手術装置には，治療部位の特性や治療効果の大きさなどを考慮して，さまざまなタイプのレーザーが使われている．ここでは，光凝固手術用可視光レーザー，レーザー切開手術用レーザー，角膜屈折矯正手術用エキシマレーザー，角膜・水晶体手術用超短パルスレーザーの4種のレーザーについて，その特徴・原理・発展の歴史を述べる．1.光凝固手術用可視光レーザー光凝固術には可視光領域のWクラスの連続発振光が使用され，従来はAr（アルゴン）イオンレーザー（波長：514nm），Krイオンレーザー（波長：531，568，647nm）などのガス（気体）レーザー，Arイオンレーザーを励起光源としたdyeレーザー（波長：577.640nm）などが用いられていた．現在では半導体レーザー（LD）の高効率化，LDを用いた励起技術，さらには非線形結晶を用いた波長変換技術の進展が著しく，ほぼすべてのガス（気体）レーザーがLD励起固体レーザー（diode-pumpedsolid-state-laser：DPSSL）に置き換えられた．具体的には，単色光源としてはNd：YVO4レーザーから出力される波長1,064nm光をLBO（リチウムトリボレート）やKTP（チタンリン酸カリウム）といった非線形結晶で波長変換した波長532nm光，多波長光源としてはNd：YAGレーザーから出力される波長1,064，1,123，1,319nm光を同様に波長変換した波長532，561.5，659.5nm光がもっぱら用いられている．さらに最近では，レーザー媒体としてInGaAs系半導体を用いた光励起半導体レーザー9）によって，従来の固体レーザーでは発生が困難であった570.600nmの領域の波長が発振可能となってきた．この領域の波長は，従来のdyeレーザーで使用されていた波長帯で，とくに波長577nmは網膜色素上皮（PE）で十分な吸収をもちながら，緑色領域の波長より黄斑色素であるキサントフィルの吸収が少なく，かつ酸化ヘモグロビン（HbO2）の吸収ピークに一致するため，一定の凝固斑を得るために必要な光パワーが少なくても済むことで，より低侵襲な光凝固が期待されている．2.レーザー切開手術用レーザーレーザー切開術は波長1,064nmのナノ秒パルスレーザー光をレンズで集光することでプラズマ化し，そのときに発生する衝撃波を利用して眼組織を切開する術式で，レーザー光源としてはおもにQスイッチNd：YAGレーザーが用いられている．Qスイッチとは，最初レーザー共振器内の光損失を大きくして発振を抑え，780あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014（6）光励起が進みレーザー媒質中の励起状態にある原子の数が十分に大きくなった時点で光損失を急峻に小さくすることで，パルス幅の短いパルスを発振させる方法である．Qスイッチ素子にはおもに過飽和吸収体の一つであるCr：YAG結晶が用いられ，得られるパルス幅は共振器構成にもよるがおおむね2.5nsec程度，パルスエネルギーは10mJ程度である．また近年，この波長1,064nmのナノ秒パルスレーザー光を非線形結晶に入射することで得られる波長532nmの可視パルス光が緑内障治療の一手法である選択的レーザー線維柱帯形成術に用いられている．パルス幅がナノ秒と短いため，用いる非線形結晶の種類にもよるが532nm光への変換効率も50％程度と高い．3.角膜屈折矯正手術用エキシマレーザーレーザーによる角膜表面切除にはArFエキシマレーザーが用いられている．ArFエキシマレーザーは，Ar（アルゴン）とF（フッ素）を含む混合ガスに数万ボルトの高電圧を印加して放電させ，そのときの電流によりArF分子が励起されて，レーザーを発振する．得られるレーザー波長は193nmと非常に短く，これは真空紫外域（波長200nm以下）とよばれる領域で，この波長域のレーザーが大気中を伝搬すると酸素分子に吸収されてしまうために，光路を真空もしくは窒素を充.してレーザーを伝送する必要がある．エキシマレーザーの特徴として，①大出力，②短パルス（パルス幅はナノ秒），③短波長の3つが挙げられる．これらの特長により非熱加工や微小集光が可能となり，角膜手術や半導体製造装置などの微細加工用レーザー光源として使われている．角膜治療においては，角膜表面で光が吸収される必要があるため，300nm以下の波長が適しており，より非熱で微細な加工を可能にする短波長のArFエキシマレーザーが用いられている．しかし，近年では加工原理の違う超短パルスレーザー（次項で紹介する）による角膜手術も可能となってきており，エキシマレーザーに取って代わる可能性も出てきている．4.角膜・水晶体手術用超短パルスレーザーパルス幅がピコ秒（10.12秒）からフェムト秒（10.15（7）図5超短パルスレーザー発生の原理秒）のレーザーを超短パルスレーザーとよび，近年では角膜治療装置や水晶体治療装置（白内障・老視）の光源として使われ始めている．このレーザーは一般的なレーザーと同様に指向性や集光性などの特徴をもっているが，単色性については当てはまらず，レーザーでありながら複数の色の光をもっている．レーザー共振器の構成を特殊な条件にすることで複数の波長で同時に誘導放出が起こり，多波長でレーザー発振が起こる．この特殊な多波長レーザーによって超短パルス化が可能となる．原理は単純で，多波長で発生したすべての光の位相（たとえば波の山）がある時間に揃うと波が重なり合ってパルス化する（図5）．位相が揃っていない時間は，それぞれの波が打ち消し合って出力が0となる．したがって，超短パルスレーザーを発振させるには，①広帯域光を用意する，②各波の位相をある時間に揃える，これら2点が必要となる．実際の超短パルスレーザー装置では，モードロックとよばれる物理現象を利用して多波長での発振とその各波長の位相を揃えている．このため，超短パルスレーザーのことをモードロックレーザーとよぶこともある．超短パルスレーザー発振の原理については文献10）などが詳しい．超短パルスレーザーは，非常に短い時間にエネルギーが集中するため高ピークパワーになる．この特徴からレーザー照射した物質内では高エネルギー密度状態になあたらしい眼科Vol.31，No.6，2014781り，前述した非線形光学効果が現れる．その一つに多光子吸収過程があり，この現象によって通常なら光が透過してしまう透明体内部（エネルギー密度が最も高くなる集光点付近）でレーザー光の吸収が起こり，加工が可能となる．この性質を利用して角膜や水晶体などの透明組織内を非接触で加工できる．IV今後の展望以上，レーザーの原理とレーザー光の眼に対する作用について，および最近の眼科におけるレーザー治療について述べてきた．今後，眼科の分野でのレーザー治療は，より効率的かつ低侵襲で安全な治療へと進むと考えられるが，レーザー光源自体にも，医療現場で使用するに耐えうるロバスト性を有し，かつ高性能，小消費電力，小型，低コストのレーザー開発が求められる．また，同時にレーザー伝送技術の最適化やレーザー照射位置を的確に追尾するトラッキング技術，リアルタイムでの照射部位を観察する画像解析技術など，治療機器の周辺技術の革新も進んでいる．とくに光干渉断層計（OCT），走査型レーザー検眼鏡（SLO）などの診断装置の技術革新により，網膜の診断，観察が簡便に精細に行えるようになってきていることから，これらの技術とレーザー治療技術の融合により，さらなる治療範囲の拡大や効率的かつ安全な治療が実現すると期待される．文献1）黒澤宏：入門まるわかり非線形光学，オプトロニクス社，20082）BoettnerEA,WolterJR：TransmissionoftheOcularMedia.InvestOphthalmolVisSci1：776-783,19623）GabelV-P,BirngruberR：波長の異なる各種レーザーによる眼底光凝固．眼紀38：1660-1669,19874）HoreckerBL：Theabsorptionspectraofhemoglobinanditsderivativesinthevisibleandnearinfra-redregions.JBiolChem148：173-183,19435）L’EsperanceFAJr：Clinicalapplicationsoftheorganicdyelaser.Ophthalmology92：11,1592-1600,19856）BorgesJM,CharlesHC,LeeCMetal：Aclinicopathologicstudyofdyelaserphotocoagulationonprimateretina.Retina7：46-57,19877）SmiddyWE,PatzA,QuigleyHAetal：Histopathologyoftheeffectsoftunabledyelaseronmonkeyretina.Ophthalmology95：956-963,19888）BrooksHLJr,EagleRCJr,SchroederRPetal：Clinicopathologicstudyoforganicdye.Laserinthehumanfundus.Ophthalmology96：822-834,19899）FallahiM,LiFan,KanedaYetal：5-Wyellowlaserbyintracavityfrequencydoublingofhigh-powerverticalexternal-cavitysurface-emittinglaser.IEEEPhotonicsTechnolLett20：1700-1702,200810）レーザー学会編：先端固体レーザー，オーム社，2011782あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014（8）

●序説あたらしい眼科31（6）：775.776，2014●序説あたらしい眼科31（6）：775.776，2014眼科治療用レーザーの知識アップデートUpdateonTherapeuticLaserUseinOphthalmology木下茂＊米谷新＊＊LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiationの頭文字から名付けられたLASER（レーザー）．このレーザーがさまざまな眼科疾患の治療に利用されている．われわれは，臨床の現場で，このことを至極当然のように受け止めているが，よくよく考えてみると実に奥深いものが見えてくる．20世紀半ばにルビーレーザーが開発され，眼科領域には可視光領域のアルゴンレーザーがまず導入された．このことにより，キセノン光を用いて行っていた網膜光凝固は大きく変化した．すなわち，photocoagulationが正確に，安全に，かつ短時間にレーザーで行えるようになった．つぎに近赤外線レーザーであるNd：YAGレーザーの登場である．このレーザーで行なえるphotodisruptionという現象には多くの眼科医が驚いた．非接触で混濁した後.を破砕することができたからである．それまで行っていた手術的な後.切開より，安全性，有効性，さまざまな面で格段に優れていることを示した．そのつぎに登場したのがエキシマレーザーである．この紫外線レーザーはphotoablationにより角膜組織をミクロン単位で切除する．このような微細な切除を手術者の手で行うことは不可能である．科学の進歩，そのなかでも物理学の進歩が医療にもたらした最大の恩恵はこのようなレーザー治療機器の開発であるといっても過言ではない．眼科治療用レーザーはその後も発展し，角膜移植術や白内障手術をアシストするフェムトセカンドレーザーまでも登場してきた．将来は，ほぼすべての眼科治療がレーザーで行えるようになっているように思われる．さらに，研究領域で使用されているtwophotonlaserなどの発展系として，invivoでも分子細胞機能を観察できるようなレーザー装置が開発されてくることは間違いないものと考えられる．そこで，この特集では，眼科治療用レーザーに焦点をあてて内容を組んでみた．まずはレーザー光の原理と目への深達度についての解説をニデック社の足立宗之氏，山田毅氏，上野登輝夫氏にお願いし，レーザーのもつ光の指向性，集光性，単色性などの基本原理から波長による眼組織への深達性などを要約していただいた．エキシマレーザーによる角膜屈折治療については，北澤世志博氏にお願いし，今や，常識となった感のあるエキシマレーザー屈折矯正手術の現状を要領よくご紹介いただいた．可視光レーザーによる網膜光凝固と毛様体凝固については，張野正誉氏，越智亮介氏，呉文蓮氏に＊ShigeruKinoshita：京都府立医科大学大学院医学研究科視覚機能再生外科学＊＊ShinYoneya：埼玉医科大学医学部眼科学教室0910-1810/14/\100/頁/JCOPY（1）775解説いただいた．通常の可視光レーザーによる網膜光凝固，パターンスキャンによるユーザーフレンドリーな光凝固，半導体レーザーによる毛様体破壊術，PDT治療などを要領よくおまとめいただいた．ND：YAGレーザーによる後発白内障手術については西泰代氏，根岸一乃氏にお願いした．Posteriorcapsularopacification（PCO）に対する治療としてきわめて優れた治療方法であるYAGレーザーを多焦点IOLとの絡みも含めて解説いただいた．緑内障レーザー治療については，新田耕治氏と杉山和久氏にお願いし，アルゴンレーザー線維柱帯形成術（ALT）や選択的レーザー線維柱帯形成術（SLT），さらにはレーザー隅角形成術について適切な情報を紹介していただいた．フェムトセカンドレーザーによる角膜手術については，稗田牧氏がLASIKフラップ作製，角膜内リング挿入用切開，角膜移植さらにはFLEXにも言及し，このレーザーが角膜手術に如何に有効であるかをお示しいただいた．フェムトセカンドレーザー白内障手術については，平沢学氏とビッセン宮島弘子氏に解説をお願いした．このレーザー機器は，わが国では，未だ厚生労働省未承認機器であるが，欧米諸国では承認され，多くの白内障手術に使用されつつある．数社が開発している機器のあいだの優劣は未だ明確ではないが，このようなフェムトセカンドレーザーとOCTを駆使した最新テクノロジーが眼科治療機器として登場したことに驚嘆するばかりである．炭酸ガスレーザーについては中内一揚氏にお願いした．このレーザーは眼瞼や皮膚手術に有用であり，その臨床応用についてわかりやすく解説いただいている．そして最後に，次世代のレーザー応用の可能性について米谷新氏に解説いただいた．われわれの想像を超えたレーザーが登場することを大いに期待させるものである．以上，この特集が眼科治療用レーザーを理解するうえで有用となることを願っている．776あたらしい眼科Vol.31，No.6，2014（2）