JP2003079657A

JP2003079657A - 角膜手術装置及び眼科装置

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Publication number: JP2003079657A
Application number: JP2001276208A
Authority: JP
Inventors: Masanao Fujieda; 正直藤枝
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-18
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP4481537B2

Abstract

(57)【要約】【課題】角膜表面の切除をより精度良く行えるように
する。【解決手段】術眼の角膜を部分的に切除し、角膜の形
状を変える角膜手術装置は、術眼の切除量を決定する要
因となる測定データ及び測定時の状態で撮像された前眼
部像の第１画像データを眼科測定装置から受け取るため
のデータ受信ユニットと、測定データに基づき角膜の切
除データを決定する切除量決定手段と、手術を受ける状
態に置かれた術眼の前眼部を撮像する撮像光学系と、該
撮像光学系により撮像された前眼部像の第２画像データ
を前記第１画像データと対比し、撮影体位の違いによる
眼の回転ずれを検出する検出手段と、該検出手段による
回転ずれに基づいて前記角膜の切除データを補正するデ
ータ補正手段と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角膜を切除するこ
とにより角膜表面形状を変える角膜手術装置及びそのた
めの測定データを得る眼科装置に関する。

【０００２】

【従来技術】レーザビームの照射により角膜を切除（ア
ブレーション）し、角膜表面形状を変化させることによ
り眼の屈折異常を矯正する角膜手術装置が知られてい
る。この種の手術では、手術前の術眼の角膜形状や屈折
力分布（あるいは波面収差の分布）等の特性を測定し、
その測定データに基づいて角膜の切除データを算出する
ことが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような眼特性の測定時の体位は、通常、立位の状態（患
者の顔を立てた状態）であるのに対し、角膜手術時の体
位はベットに横臥位なった状態で行われる。立位の状態
に対して横臥位の状態では眼球回転が発生することが知
られており、患者にもよるが、角度にして５度以上回転
するケースもある。従来の角膜手術では、この体位の違
いによる眼球の回転を十分に考慮できていないとう問題
があった。本発明は、上記従来技術に鑑み、角膜手術を
より精度良く行える角膜手術装置及び眼科装置を提供す
ることを技術課題とする。

【０００４】

【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。（１）術眼の角膜を部分的に切除し、角膜の形状を変
える角膜手術装置において、術眼の切除量を決定する要
因となる測定データ及び測定時の状態で撮像された前眼
部像の第１画像データを単数又は複数の測定手段から通
信線又は記憶媒体を介して受け取るためのデータ受信ユ
ニットと、前記測定手段の測定データに基づき角膜の切
除データを決定する切除量決定手段と、手術を受ける状
態に置かれた術眼の前眼部を撮像する撮像光学系と、該
撮像光学系により撮像された前眼部像の第２画像データ
を前記第１画像データと対比し、撮影体位の違いによる
眼の回転ずれを検出する検出手段と、該検出手段による
回転ずれに基づいて前記角膜の切除データを補正するデ
ータ補正手段と、を備えることを特徴とする。（２）（１）の検出手段は、前記第１及び第２画像デ
ータを同一画面に並べて表示する表示手段と、表示され
た両者の画像データに共通の特徴パターンを特定する特
定手段と、を持つことを特徴とする。（３）（１）の検出手段は、瞳孔中心を基準に眼の回
転ずれを検出することを特徴とする。（４）術眼の角膜を部分的に切除し、角膜の形状を変
える角膜手術装置において、術眼角膜の切除量を決定す
る要因となる測定データを基に決定された切除データ及
び測定時の状態で撮像された前眼部像の第１画像データ
を通信線又は記憶媒体を介して受け取るためのデータ受
信ユニットと、手術を受ける状態に置かれた術眼の前眼
部を撮像する撮像光学系と、該撮像光学系により撮像さ
れた前眼部像の第２画像データを前記第１画像データと
対比し、撮影体位の違いによる眼の回転ずれを検出する
検出手段と、該検出手段による回転ずれに基づいて前記
角膜の切除データを補正するデータ補正手段と、を備え
ることを特徴とする。（５）術眼の角膜を部分的に切除する角膜手術装置の
ために術眼の切除量を決定する要因となる測定データを
得る眼科装置おいて、術眼の前眼部を撮影する撮影光学
系と、測定前又は測定中の前眼部像を測定データの方位
に対応させて記憶する記憶手段と、記憶された測定デー
タ及び前眼部像を出力する出力ユニットと、を備えるこ
とを特徴とする。

【０００５】

【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は本発明に係る角膜手術装置
システムの構成を示す図である。１は角膜形状及び屈折
力分布を測定する眼科測定装置、２００はレーザビーム
を患者眼（術眼）に照射する角膜手術装置である。眼科
測定装置１では角膜切除量を決定する要因となる角膜形
状及び屈折力分布の測定データを得た後、その測定デー
タに基づき切除量データを算出する。その切除量データ
は角膜手術装置２００のコンピュータ２０９に有線通信
又は電子記録媒体を介して転送される。

【０００６】図１には眼科測定装置１の側面外観を示し
ている。固定基台１ａには被検者の頭部を固定するため
の頭部支持部２が固設されている。この頭部支持部２に
患者（被検者）の顔を垂直に立てた状態で測定が行われ
る。５は測定光学系やアライメント光学系等が収納され
た測定部である。測定部５を搭載する本体部３はジョイ
スティック４を前後左右に倒すことにより、固定基台１
ａ上を前後左右（Ｚ、Ｘ方向）に移動する。また、ジョ
イスティック４に設けられた回転ノブ４ａを回転操作す
ることにより、モータ等からなるＹ（上下）方向駆動装
置が作動し、測定部５は本体部３に対して上下（Ｙ方
向）に移動する。３９はカラーのモニタであり、観察用
の被検眼像やアライメント情報、測定結果等の検者への
報知情報が表示される。

【０００７】図２は測定部５に収納される光学系を示す
図である。１０１は角膜形状測定用の光束を投光する光
学系である。１０２は中央部に開口を持つ略半球状のプ
ラチド板であり、光軸Ｌ１を中心にした同心円の多数の
透光部と遮光部を持つリングパターンが形成されてい
る。１０３はＬＥＤ等の照明光源で、光源１０３を発し
た光は反射板１０４で反射され、プラチド板１０２を背
後からほぼ均一に照明するようになっている。被検眼角
膜にはリングパターン像が投影される。プラチド板１０
２の外周には近赤外光を発する前眼部照明光源１０５が
設けられている。

【０００８】反射板１０４の背後には、光源１１１とレ
ンズ１１２を備える作動距離検出用の指標投影光学系１
１０、レンズ１１６と位置検出素子１１７を備える指標
検出光学系１１５が配置されている。光源１１１からの
光はレンズ１１２によって略平行光束にされ、反射板１
０４及びプラチド板１０２に設けられた開口を通って患
者眼角膜に斜め方向から照射され、角膜に光源１１１の
指標像が投影される。角膜に形成された指標像の光束は
プラチド板１０２及び反射板１０４に設けられた開口を
通り、指標検出光学系１１５のレンズ１１６を介して位
置検出素子１１７に入射する。位置検出素子１１７に入
射した指標像の位置から装置に対する被検眼の作動距離
のアライメント状態が検出される。

【０００９】光軸Ｌ１の後方には眼屈折力測定光学系１
２０が設けられている。眼屈折力測定光学系１２０は、
スリット投影光学系１２１とスリット像受光光学系１３
１から構成される。スリット投影光学系１２１の光源１
２２を発した近赤外光束は、回転セクター１２３に設け
られたスリット開口を照明する。回転セクター１２３の
回転により走査されるスリット光束は、投影レンズ１２
４、制限絞り１２５を経た後、ビームスプリッタ１２６
で反射される。その後、固視光学系及び観察光学系の光
軸を同軸にするビームスプリッタ２５を透過して、被検
眼Ｅの角膜近傍で集光した後、眼底に投光される。

【００１０】スリット像受光光学系１３１は、光軸Ｌ１
上に設けられた受光レンズ１３２、ミラー１３３、ミラ
ー１３３により反射される光軸Ｌ２上に設けられた絞り
１３４及び受光部１３５を備える。絞り１３４は受光レ
ンズ１３２の後側焦点位置に配置される。受光部１３５
はその受光面に、受光レンズ１３２に関して被検眼角膜
と略共役な位置に位置する８個の受光素子１３６ａ〜１
３６ｈを有している。この内の受光素子１３６ａ〜１３
６ｆは受光面の中心（光軸Ｌ２）を通る直線上に位置
し、受光素子１３６ａと１３６ｂ、受光素子１３６ｃと
１３６ｄ、受光素子１３６ｅと１３６ｆがそれぞれ受光
面の中心に対して対称になるように設けられている。こ
の３対の受光素子は、角膜の経線方向の各位置に対応し
た屈折力を検出できるように、その配置距離が設定され
ている（図４上では、角膜上における等価サイズとして
示している）。一方、受光素子１３６ｇと１３６ｈは、
光軸Ｌ２を中心にして受光素子１３６ａ〜１３６ｆと直
交する直線上で対称になるように設けられている。

【００１１】この眼屈折力測定光学系１２０では、モー
タやギヤ等から構成される回転機構により、回転セクタ
ー１２３と受光部１３５がそれぞれ光軸回りに同期して
回転するようになっている。

【００１２】ビームスプリッタ２５により光軸Ｌ１と同
軸にされる光軸Ｌ３上には、ハーフミラー２６、２７、
レンズ２８、固視標２９、可視の照明光源３０が配置さ
れている。固視標２９は中央に固視点を持ち、その周り
は可視光を透過する構成としている。また、レンズ２８
は光軸Ｌ３方向に移動可能であり、被検眼に固視させる
固視標２９の位置を変更し、眼屈折力測定時に被検眼に
雲霧をかけたり、調節負荷を与える。

【００１３】ハーフミラー２７により光軸Ｌ３と同軸に
される光軸Ｌ４上にはレンズ３３、アライメント用光源
３４が配置されており、光源３４の点灯により被検眼角
膜に上下左右方向のアライメント用の指標光束が投光さ
れる。

【００１４】また、ハーフミラー２６により光軸Ｌ３と
同軸にされる光軸Ｌ５上には、レンズ３５、撮像素子で
あるＣＣＤカメラ３８が配置されており、ＣＣＤカメラ
３８は被検眼からの反射光を受光する。ＣＣＤカメラ３
８からの出力はモニタ３９に入力され、撮影像が表示さ
れる。ＣＣＤカメラ３８は前眼部観察用及びアライメン
ト指標像の検出用として使用される他、プラチドリング
像の検出用として兼用され、アライメント光学系及び角
膜形状測定光学系の一部を構成する。また、ＣＣＤカメ
ラ３８は前眼部撮影用の撮影光学系を構成する。

【００１５】次に、角膜手術装置２００の構成を図５〜
８に基づいて説明する。図５は角膜手術装置２００の外
観図である。２０１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
のレーザ光は後述するレーザ照射用光学系を通り、アー
ム部２０２に導かれる。アーム部２０２の内部はレーザ
光の光路を持ち、ミラー等の光学素子が配置されてい
る。アーム部２０２のアーム先端部２０５には、患者眼
を観察するための双眼の顕微鏡部２０３、照明部２０４
等が設けられている。

【００１６】アーム部２０２は、図６に示すように、Ｘ
方向アーム駆動部２５１によりＸ方向（術者に対して左
右方向）に、Ｙ方向駆動部２５２によりＹ方向（術者に
対して前後方向）に移動可能である。また、アーム先端
部２０５はＺ方向先端駆動部２５３によりＺ方向（上下
方向）に移動可能である。各駆動部２５１，２５２，２
５３はモータやスライド機構から構成される。

【００１７】２０６はコントローラであり、アーム部２
０２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２０７や、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、撮影スイッチ等の操作スイッ
チを備える。２０８はレーザ照射信号を送るためのフッ
トスイッチ、２０９は必要な手術条件の各種データ入力
やレーザ照射制御データの演算、表示、記憶等を行うコ
ンピュータである。コンピュータ２０９は、本体２９
０、モニタ２９１、キーボード２９２、マウス２９３等
により構成される。３００は患者用のベットであり、患
者は横臥位の状態で手術を受ける。患者眼は顕微鏡部２
０３の顕微鏡下に置かれる。

【００１８】手術装置本体２０１の光学系及び制御系の
概略構成を図７に基づいて説明する。２１０は１９３ｎ
ｍの波長を持つエキシマレーザを出射するレーザ光源で
ある。レーザ光源２１０から水平方向に出射されたレー
ザビームは、ミラー２１１、２１２により反射され、平
面ミラー２１３でさらに９０度方向に反射される。平面
ミラー２１３はミラー駆動部２１４により図における矢
印方向に移動可能であり、レーザビームをガウシアン分
布方向に平行移動して対象物を均一に切除できる。この
点は、特開平４−２４２６４４号に詳細に記載されてい
るので、詳しくはこれを参照されたい。

【００１９】２１５はイメージローテータであり、イメ
ージローテータ駆動部２１６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。２１７はミラーである。

【００２０】２１８はアブレーション領域を円形に制限
する可変円形アパーチャであり、アパーチャ駆動部２１
９によりその開口径が変えられる。２２０はアブレーシ
ョン領域をスリット状に制限する可変のスリットアパー
チャであり、アパーチャ駆動部２２１により開口幅とス
リット開口の方向が変えられる。２２２、２２３はビー
ムの方向を変えるミラーである。２２４は円形アパーチ
ャ２１８およびスリットアパーチャ２２０を患者眼の角
膜Ｅｃ上に投影するための投影レンズである。

【００２１】また、スリットアパーチャ２２０とミラー
２２２との間の光路には、分割アパーチャ板２６０が挿
脱可能に配置され、分割アパーチャ板２６０は分割シャ
ッタ２６５との組み合わせにより、レーザビームの長手
方向を選択的に分割するようになっている。この分割ア
パーチャ板２６０と分割シャッタ２６５は、角膜の非対
称成分をアブレーションするときに使用する。分割アパ
ーチャ板２６０を光源２１０側から見ると、図８に示す
ように、同じ大きさの円形小アパーチャ２６１が６個並
んでいる。これらの円形小アパーチャ２６１を分割シャ
ッタ２６５が持つシャッタ板２６６によって選択的に開
閉することにより、矩形レーザビームの長手方向を選択
的に分割して照射することができる。なお、各円形小ア
パーチャ２６１には、その開口を通過する際に起こる回
折によるレーザビームの強度分布を補正する補正光学系
が設けられている。分割アパーチャ板２６０及び分割シ
ャッタ２６５は駆動部２６８により、レーザ光軸の垂直
な平面内で移動可能となっている。

【００２２】２２５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２２４を経たレ
ーザビームはダイクロイックミラー２２５により９０°
偏向されて角膜Ｅｃへと導光される。

【００２３】ダイクロイックミラー２２５の上方には固
視灯２２６、対物レンズ２２７、顕微鏡部２０３が配置
される。２３０は顕微鏡部２０３の双眼光路の間（対物
レンズ２２７の光軸上）に配置されたミラーであり、ミ
ラー２３０の反射側光路には結像レンズ２３１、ミラー
２３２、赤外透過フィルタ２３５、ＣＣＤカメラ２３３
が配置されている。対物レンズ２２７、ミラー２３０、
ミラー２３２、赤外透過フィルタ２３５、ＣＣＤカメラ
２３３は患者の前眼部を撮像する光学系を構成する。Ｃ
ＣＤカメラ２３３の出力はコンピュータ２０９に接続さ
れている。

【００２４】ダイクロイックミラー２２５の下方には、
照明部２０４内に配置されるスリット投影光学系２４０
ａ，２４０ｂが、対物レンズ２２７の光軸を挟んで左右
対称に配置されている。各スリット投影光学系２４０
ａ，２４０ｂは、可視光を発する照明ランプ２４１ａ，
２４１ｂ、コンデンサレンズ２４２ａ，２４２ｂ、十字
スリットを持つスリット板２４３ａ，２４３ｂ、投影レ
ンズ２４４ａ，２４４ｂから構成される。スリット板２
４３ａ，２４３ｂは投影レンズ２４４ａ，２４４ｂに対
して角膜Ｅｃと共役な位置関係にあり、その十字スリッ
トの像は対物レンズ２２７の光軸上のピント位置に常に
結像するようになっている。また、２４６ａ，２４６ｂ
は前眼部照明用の赤外光源である。なお、ＣＣＤカメラ
２３３による前眼部撮影は、スリット投影光学系２４０
ａ又は２４０ｂの光軸方向から行う構成であっても良
い。

【００２５】２５０はレーザ光源２１０や各駆動部等を
制御する制御部である。また、制御部２５０にはコンピ
ュータ２０９、フットスイッチ２０８、コントローラ２
０６が接続されている。

【００２６】なお、実施形態では図示を省略したが、装
置にはアイトラッキング機能（アライメント中やレーザ
照射中に患者眼が動いた場合に、その動きを追尾してレ
ーザ照射位置を合せる機能）を搭載することが好まし
い。これは本出願人による特開平９−１４９９１４号公
報に記載したものを使用できる。

【００２７】次に、以上のような構成を持つ装置システ
ムの動作を説明する。まず、眼科測定装置１の測定動作
を図３に示す制御系のブロック構成図を使用して説明す
る。測定に当たり、被検者の両眼が水平状態になるよう
に、頭部を頭部支持部２により固定する。被検者の顔は
立位の測定状態とされる。角膜形状を測定する場合、モ
ード切替スイッチ４０によって角膜形状測定モードを選
択する。検者は光源１０５に照明された被検眼の前眼部
像をモニタ３９により観察しながら、ジョイスティック
４等の操作で測定部５のＸＹＺ移動によってアライメン
トを行う。ＸＹ方向のアライメントは、光源３４により
角膜光学系で定まる光学中心に形成される指標像を、モ
ニタ３９に表示される照準マーカー（図示せず）の中心
に位置するようにする。Ｚ方向のアライメントは、位置
検出素子１１７によって得られる作動距離方向の偏位情
報に基づき、制御部５０の制御によってモニタ３９上に
位置合わせのためのインジケータが表示されるので、検
者はインジケータにしたがって本体部３をＺ方向に移動
して調整する。

【００２８】アライメントを完了させた後、測定スイッ
チ４１が押されると、照明光源１０３が所定時間点灯さ
れてプラチドリングが被検眼角膜に投影され、ＣＣＤカ
メラ３８によって撮像された前眼部像が画像メモリ４３
に記憶される。角膜形状演算部５３は画像メモリ４３に
記憶された画像を画像処理して、プラチドリング像のエ
ッジ検出を行う。そして、所定の角度（１度）ステップ
毎に角膜中心に対する各エッジ位置を得ることより角膜
曲率分布を求める。角膜曲率分布データは前眼部像の撮
像データと共にハードディスク等の記憶部４５に記憶さ
れる。

【００２９】眼屈折力を測定する場合は、屈折力測定モ
ードにする。前述と同様にアライメントをした後、測定
スイッチ４１が押されると、ＣＣＤカメラ３８で撮像さ
れた前眼部像が一旦画像メモリ４３に記憶されると共
に、眼屈折力測定光学系１２０による眼屈折力測定が実
行される。前眼部像の撮影は測定中であっても良い。眼
屈折力演算部５２は、受光部１３５が持つ各受光素子か
らの出力信号の位相差に基づいて経線方向で変化する眼
屈折力の分布を求める。得られた測定データは前眼部像
の撮像データと共に記憶部４５に記憶される。このと
き、屈折力分布の測定データは方向成分を持つので、制
御部５０は測定前又は測定中に撮影された前眼部撮像と
の位置関係を対応付けて記憶させる。なお、屈折力分布
測定は、本出願人による特開平１０−１０８８３７号公
報と基本的に同じであるので、詳細はこれを参照された
い。

【００３０】以上のようにして同一被検眼における角膜
曲率分布の測定データと眼屈折力分布の測定データが得
られたら、モニタ３９に表示される指示に従って、制御
部５０に接続されたキーボード５８やマウス５７を操作
することにより、各測定データがアブレーション量解析
部５４に入力される。アブレーション量解析部５４は、
眼屈折力分布データと角膜曲率分布データから屈折矯正
手術のためのアブレーション量（角膜切除量）を求め
る。以下、その概略を説明する。なお、角膜形状及び屈
折力分布の測定を連続的に行うことにより、通常、両者
の測定では被検眼に回転ずれ及び照準ずれが発生しいて
ないものとして扱うことができる。

【００３１】まず、測定した角膜曲率から角膜三次元形
状を求め、スネルの法則を用いて、角膜屈折力に変換す
る。次に、測定された眼屈折力分布のデータを角膜位置
での眼屈折力分布のデータに変換する。これらにより、
被検眼を正視とするに必要な屈折力を角膜屈折力の形式
で表した値を求める。そして、この屈折力の分布データ
を、スネルの法則を用いて角膜曲率の分布データ、すな
わち、角膜の三次元形状データに変換する。最後に、手
術領域のデータを与え、角膜形状測定による角膜曲率か
ら求まる三次元形状に対して、屈折力分布を変換した角
膜曲率分布から求まる三次元形状データを差引くことに
よりアブレーション量が算出される。このアブレーショ
ン量のデータとしては、球面成分（回転対称成分）、柱
面成分（線対称成分）、非対称成分に分割して求めら
れ、各アブレーション量は鳥瞰図等の３次元形状で図形
表示される。

【００３２】なお、測定は屈折力分布を求めるものとし
たが、これは波面収差分布を測定するものでも良い（US
P.6,086,204に示された測定）。屈折力分布は波面収差
の形に置きかえることができるので、両者は等価と言え
る。アブレーション量の算出は、単に波面収差データか
らでも求められるが、角膜形状の測定データとの関係で
求める方がより精度が確保される。

【００３３】求められたアブレーション量データと画像
メモリ４３に記憶された前眼部の画像データはセットに
され、通信ポート５９ｂやフロッピィディスクドライブ
５９ａに入れられたフロッピィディスクを介して角膜手
術装置２００側に出力する。データの受取りはコンピュ
ータ２０９が受け持つ。なお、アブレーション量解析部
５３は角膜手術装置２００側のコンピュータ２０９に持
たせ、測定データと前眼部画像データをセットにしてコ
ンピュータ２０９に出力する送りことでも良い。

【００３４】次に、角膜手術装置２００の動作を説明す
る。患者をベット３００に寝かし、ベット３００に対し
て患者の顔を所定の位置関係に整える。すなわち、ベッ
ト３００とアーム先端部２０５が移動するＸＹの方向を
所定の関係に調整されているので、眼科測定装置１の測
定部５に対する患者の顔の位置関係をアーム先端部２０
５に対しても略同じ状態にすることとなる。次に、術者
は顕微鏡部２０３を介して介して図示なきレチクルと瞳
孔とが所定の関係になるようにＸＹ方向のアライメント
を行う。Ｚ方向のアライメントはスリット投影光学系２
４０ａ，２４０ｂから投影されるスリット像を観察し、
両者のスリット像が中心で重なるようにする。アライメ
ントを完了させた後は、コントローラ２０６に配置され
た撮影スイッチを押してＣＣＤカメラ２３３により前眼
部像を撮像する。撮像された前眼部像はコンピュータ２
０９に入力され、コンピュータ２０９が持つ記憶部に記
憶される。

【００３５】横臥位にある患者眼の前眼部像が得られた
ら、これと眼科測定装置１の測定時に得た前眼部像とか
ら、体位の違いによる測定データの補正処理をコンピュ
ータ２０９により行う。以下、この補正処理を説明す
る。

【００３６】まず、眼科測定装置１の測定時に得た前眼
部画像データと、ＣＣＤカメラ２３３により得られた前
眼部画像データを読み出す。図９はこのときのモニタ２
９１に表示される画面例を示す。画面左側に眼科測定装
置１の測定時に得られた前眼部画像３１０ａが表示さ
れ、画面右側に手術装置２００側で得られた前眼部画像
３１０ｂが表示されている。コンピュータ２０９が持つ
画像解析部により、前眼部画像３１０ａ、３１０ｂにつ
いて瞳孔エッジが抽出され、瞳孔中心が求められる。３
１１ａは前眼部画像３１０ａに対する瞳孔中心を示し、
３１１ｂは前眼部画像３１０ｂに対する瞳孔中心を示
し、それぞれの前眼部上にマーク表示される。瞳孔中心
の求め方は、瞳孔エッジに接する左右２本の縦ラインと
上下２本の横ラインとで囲まれる矩形を定め、その対角
線の交点とする。その他、瞳孔の重心から求める方法で
もよい。なお、前眼部画像３１０ａにおいて３１９はア
ライメント用光源３４により形成された輝点像を示す。

【００３７】次に、術者は前眼部画像３１０ａ、３１０
ｂを観察し、虹彩の文様から両者に共通に現われる特徴
点を見つけ、その点をそれぞれマウス２９３でクリック
して特定する。例えば、各画像上の点３１３ａ、３１３
ｂをクリックする。コンピュータ２０９の画像解析部
は、前眼部画像３１０ａにおける瞳孔中心３１１ａと特
徴点３１３ａとを結ぶ線分３１５ａを算出し、この線分
３１５ａと水平基準線３１７ａと成す角度θ1ａを求め
る。同様に、前眼部画像３１０ｂにおける瞳孔中心３１
１ｂと特徴点３１３ｂとを結ぶ線分３１５ｂを算出し、
この線分３１５ｂと水平基準線３１７ｂと成す角度θ1
ｂを求める。そして、角度θ1ａと角度θ1ｂを比較する
ことにより、体位の違いによる眼球の回転ずれ（Torsio
n）を、Δθ＝θ1ｂ−θ1ａにより求める。この回転ず
れΔθは瞳孔中心を基準としたデータであり、角膜手術
時の補正データとして使用する。なお、回転ずれの検出
においては、特徴点を多く抽出することにより、水平基
準線となす線分の角度を複数得て、これらを平均化する
ことが好ましい。

【００３８】両画像の特徴点３１３ａ、３１３ｂの特定
が完了すると、画面に下には両画像の線分３１５ａと線
分３１５ｂとを同じ基準点で合成したグラフィック図形
３２０が表示される。この表示により、回転ずれΔθの
程度が視覚的に分かり易くなる。

【００３９】なお、通常、眼科測定装置１で測定する時
と角膜手術時とでは、その部屋の照明、および各装置に
よる前眼部照明の違いにより瞳孔径は異なる。虹彩の特
徴的パターンと瞳孔中心とを結ぶ線分の、基準線からの
角度であれば瞳孔径に影響されずに回転ずれを求めるこ
とができる。また、上記の方法では両装置の撮像倍率の
差にも影響されない。前眼部画像からの特徴抽出は、虹
彩の文様に限らず、強膜の血管、瞳孔縁等に特徴が見つ
かれば、これを使用することもできる。

【００４０】また、上記では術者が２つの画像を観察し
て特徴点を特定するものとしたが、コンピュータ２０９
の画像解析部が２つの前眼部画像をそれぞれ画像処理す
ることにより眼の特徴データを抽出し、両者の比較から
回転ずれを自動検出する構成とすることもできる。前眼
部の特徴データを画像処理により抽出する機能は、眼科
測定装置１側に持たせても良く、この場合はその特徴デ
ータと測定データをセットにして角膜手術装置２００側
に送る。

【００４１】コンピュータ２０９は眼球の回転ずれデー
タを得ると、瞳孔中心を基準としてアブレーションデー
タを回転ずれ分だけ補正する。このとき、眼科測定装置
１で得られた前眼部画像３１０ａにおいて、測定時の照
準とした輝点像３１９と瞳孔中心３１１ａがずれている
ときは、そのずれに基づいて瞳孔中心を基準にしたアブ
レーションデータに補正する。そして、補正処理したア
ブレーションデータを基に角膜手術装置２００が持つ照
射光学系の各駆動部を制御する制御データを求め、その
制御データを制御部２５０に出力する。

【００４２】角膜手術装置２００による矯正手術につい
て説明する。ここでは、近視矯正を行うものとする。前
述にように瞳孔中心を基準にしてアライメントを行った
後、フットスイッチ２０８を押してレーザビームを照射
する。球面成分のアブレーションデータに基づく球面の
近視矯正の場合、制御部２５０は円形アパーチャ２１８
によりレーザビームを制限し、平面ミラー２１３を順次
移動してレーザビームをガウシアン分布方向に移動す
る。そして、レーザビームが１面を移動し終わる（１ス
キャンする）ごとに、イメージローテータ２１５の回転
によりレーザビームの移動方向を変更して（例えば、１
２０度間隔の３方向）、円形アパーチャ２１８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２１８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。

【００４３】円柱成分の切除データに基づく乱視矯正の
場合、制御部２５０は円形アパーチャ２１８の開口領域
の大きさはオプチカルゾーンに合わせて固定し、スリッ
トアパーチャ２２０の開口幅を変えていく。また、スリ
ットアパーチャ２２０はそのスリット開口幅が強主経線
方向（回転ずれΔθが補正された方向）に変化するよう
に駆動部２２１によりスリット開口の方向を調整してお
く。レーザビームの照射は、前述の近視矯正の場合と同
様に、平面ミラー２１３を順次移動してレーザビームを
ガウシアン分布方向に移動し、レーザビームを１スキャ
ンするごとに、イメージローテータ２１５の回転により
レーザビームの移動方向を変更して、スリットアパーチ
ャ２２０により制限された領域を略均一にアブレーショ
ンする。そして、スリットアパーチャ２２０の開口幅を
順次変えながら、これを繰り返すことにより、部分的な
柱面成分のアブレーションが行える。

【００４４】部分的な非対称成分のアブレーションは、
分割アパーチャ板２６０を光路に配置し、補正処理され
た非対称成分のアブレーションデータに基づき、分割ア
パーチャ板２６０が持つ円形小アパーチャ２６１の位置
を調整すると共に、分割シャッタ２６５の駆動により円
形小アパーチャ２６１を選択的に開放・遮蔽する。平面
ミラー２１３の移動によるレーザビームをスキャンさせ
ることにより、開放された円形小アパーチャ２６１を通
過する小領域のレーザビームのみが角膜上に照射される
ようになる。各位置でのアブレーション量は照射時間を
制御することにより行う。これにより、非対称成分のア
ブレーションが行える。

【００４５】以上の実施形態の角膜手術装置２００では
アパーチャ制御によりアブレーションを行う装置を例に
とって説明したが、小スポットのレーザビームを２次元
的に走査するタイプの装置であっても本発明を適用でき
る。

【００４６】また、眼科測定装置１による角膜形状及び
屈折力分布の測定時に両者の回転ずれがある場合は、そ
れぞれの測定時に前眼部像を撮影し、上記と同様に虹彩
文様等の特徴点抽出の対比により回転ずれを検出し、そ
の回転ずれ分だけ両者の測定データを補正すれば良い。
照準位置のずれがある場合は、両者の前眼部画像におけ
る光源３４の輝点像を基準にして補正することができ
る。これらの補正処理は、眼科測定装置１側の制御部５
０が行っても良いし、角膜手術装置２００側のコンピュ
ータ２０９で行っても良い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定時と手術時の体位の相違による眼球の回転ずれ等を
補正し、より精度の良い手術が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る角膜手術装置システムの構成を示
す図である。

【図２】眼科測定装置の測定部に収納される光学系を示
す図である。

【図３】眼科測定装置の制御系のブロック構成図を示
す。

【図４】眼屈折力測定光学系の受光部が備える受光素子
の配置を示す図である。

【図５】角膜手術装置の外観図である。

【図６】アーム部の駆動機構を示す図である。

【図７】手術装置本体の光学系及び制御系の概略構成を
示す図である。

【図８】分割アパーチャ板と分割シャッタの構成を説明
する図である。

【図９】回転ずれ検出時のモニタの画面例である。

【符号の説明】

１眼科測定装置３８ＣＣＤカメラ４５記憶部５０制御部５２眼屈折力演算部５３角膜形状演算部５４アブレーション量解析部１２０眼屈折力測定光学系２００角膜手術装置２０９コンピュータ２１０レーザ光源２３３ＣＣＤカメラ２５０制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】術眼の角膜を部分的に切除し、角膜の形
状を変える角膜手術装置において、術眼の切除量を決定
する要因となる測定データ及び測定時の状態で撮像され
た前眼部像の第１画像データを単数又は複数の測定手段
から通信線又は記憶媒体を介して受け取るためのデータ
受信ユニットと、前記測定手段の測定データに基づき角
膜の切除データを決定する切除量決定手段と、手術を受
ける状態に置かれた術眼の前眼部を撮像する撮像光学系
と、該撮像光学系により撮像された前眼部像の第２画像
データを前記第１画像データと対比し、撮影体位の違い
による眼の回転ずれを検出する検出手段と、該検出手段
による回転ずれに基づいて前記角膜の切除データを補正
するデータ補正手段と、を備えることを特徴とする角膜
手術装置。
【請求項２】請求項１の検出手段は、前記第１及び第
２画像データを同一画面に並べて表示する表示手段と、
表示された両者の画像データに共通の特徴パターンを特
定する特定手段と、を持つことを特徴とする角膜手術装
置。
【請求項３】請求項１の検出手段は、瞳孔中心を基準
に眼の回転ずれを検出することを特徴とする角膜手術装
置。
【請求項４】術眼の角膜を部分的に切除し、角膜の形
状を変える角膜手術装置において、術眼角膜の切除量を
決定する要因となる測定データを基に決定された切除デ
ータ及び測定時の状態で撮像された前眼部像の第１画像
データを通信線又は記憶媒体を介して受け取るためのデ
ータ受信ユニットと、手術を受ける状態に置かれた術眼
の前眼部を撮像する撮像光学系と、該撮像光学系により
撮像された前眼部像の第２画像データを前記第１画像デ
ータと対比し、撮影体位の違いによる眼の回転ずれを検
出する検出手段と、該検出手段による回転ずれに基づい
て前記角膜の切除データを補正するデータ補正手段と、
を備えることを特徴とする角膜手術装置。
【請求項５】術眼の角膜を部分的に切除する角膜手術
装置のために術眼の切除量を決定する要因となる測定デ
ータを得る眼科装置おいて、術眼の前眼部を撮影する撮
影光学系と、測定前又は測定中の前眼部像を測定データ
の方位に対応させて記憶する記憶手段と、記憶された測
定データ及び前眼部像を出力する出力ユニットと、を備
えることを特徴とする眼科装置。