JP2012518473A - 角膜中心を使用する眼内レンズの位置合わせ - Google Patents

Abstract

眼について径方向の位置合わせガイドを生成するための方法は、術前の角膜トポグラフィーデータを収集することを含む。データは、拡げられていない眼についての角膜頂の配置及び瞳孔中心の配置を含む。その後、本方法は、眼が拡げられた後、眼について、拡げられた瞳孔の中心を配置することを含む。本方法は、角膜頂と、拡げられた瞳孔の中心との間の調整オフセットを決定することと、調整オフセットに基づいて眼の画像上に位置合わせデータを表示することとを更に含む。

Description

関連出願
本願は、２００９年２月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／１５３７０９号明細書と、２００９年２月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／１５５５６２号明細書とについての優先権を主張する。

眼内レンズ（ＩＯＬ）の回転方向が、ますます現代の白内障手術の重要な側面となってきている。自動化された眼の追跡を含む高度なアルゴリズムが、レーザ視力矯正手術中に瞳孔中心及び角膜縁を監視するために発展してきたが、これら各々は、眼が対称物を積極的に凝視できることを必要とする。このアプローチは、眼が対象物に自発的に焦点を合わし又は対象物を凝視することができないようにする、眼周囲の麻酔注射のような麻酔が典型的には使用される白内障手術のような医療処置では利用されることができない。局所麻酔が利用されるときですら、瞳孔が、拡げられたままでなければならず、一方、ＩＯＬが所定の位置に挿入されて回転せしめられるので、患者は凝視（fixation）を維持することが困難であり、生理的な瞳孔は使用されることができない。

レーザ視力矯正処置が、生理的な瞳孔を覆って中心が合わせられるように定置されうる。しかしながら、（取り除かれた）水晶体の水晶体嚢又は毛様溝（ciliary sulcus）の内側において中心が合わせられた眼内レンズについて、水晶体嚢及び毛様溝の生体構造が角膜頂（corneal vertex）により密接に対応するので、ＩＯＬの中心点は瞳孔中心よりも角膜頂と密接に関する。ＩＯＬの回転軸線が瞳孔中心を基準とすべき場合、拡げられていない瞳孔の中心（瞳孔の重心）が、光の刺激又は調節性刺激（accommodative stimulus）に関連して収縮又は拡張状態にある通常の眼において１ｍｍまで変化するので、位置合わせは、拡げられた瞳孔を参照して定められなければならない。対称的に、拡げられた瞳孔の中心はより一定なままである。

本発明の所定の実施形態では、眼について径方向の位置合わせガイドを生成するための方法が、術前の角膜トポグラフィーデータ（topography data）を収集することを含む。データは、拡げられていない眼についての角膜頂の配置及び瞳孔中心の配置を含む。その後、本方法は、眼が拡げられた後、眼について、拡げられた瞳孔の中心を配置することを含む。本方法は、角膜頂と、拡げられた瞳孔の中心との間の調整オフセット（adjusted offset）を決定することと、調整オフセットに基づいて眼の画像上に位置合わせデータを表示することとを更に含む。特定の実施形態では、コンピュータ可読媒体に包含されたソフトウェアが、斯かる方法のステップを実施するようにプロセッサによって実行可能である。

他の実施形態では、眼について径方向の位置合わせガイドを生成するためのシステムが、メモリ、プロセッサ、及び表示器を含む。メモリは、拡げられていない眼についての角膜頂の配置及び瞳孔中心の配置を含む術前の角膜のトポグラフィーデータを保存するのに使用可能である。プロセッサは、眼が拡げられた後、眼について、拡げられた瞳孔中心を配置し、且つ、角膜頂と、拡げられた瞳孔中心との間の調整オフセットを決定するのに使用可能である。表示器は、調整オフセットに基づいて眼の画像上に位置合わせデータを表示するのに使用可能である。

図１は、径方向のグリッドの重ね表示を有する眼の画像を示す。 図２は、本発明の特定の実施形態に係る外科手術システムのブロック図を示す。 図３は、本発明の特定の実施形態に係る、外科的な表示を生成する例示的な方法を示す。

本発明は、以下の図面を参照して理解されうる。
仰臥位における眼の眼球回旋（cyclo-torsional）位置が、上向きの座位における、麻酔されていない眼の対象物への凝視の間に定められるような眼の位置に関連するので、仰臥位における角膜頂の配置及び眼の眼球回旋位置を定めるための技術が本明細書において開示される。一旦、角膜頂の位置が定められると、その後、眼球の虹彩、強膜、又は結膜組織若しくは上強膜組織における解剖学的な目印が、二つ以上の参照点を作り出すべく角膜頂と共に使用されることができ、このため、眼の表面上の特定の経線（meridian）の角（度）の再現可能な位置特定が可能となり、次いで、乱視又は他の非対称な光学収差を矯正すべく眼の内側に眼内レンズを正確な回転方向に定置することが可能となる。

上述されたように、水晶体嚢又は毛様溝における眼内レンズ（ＩＯＬ）の解剖学的な設置は角膜頂に対してより密接に位置合わせされる。さらに、ＩＯＬが、主として角膜形状に起因する収差のような屈折異常を矯正するように設計されることが多い。角膜形状は、例えば患者が凝視した状態の角膜トポグラフィーを使用して角膜頂に対して順に定められる。ほとんどの患者について、視軸は、結果として生じる測定が角膜頂に対して角膜トポグラフィーを測定するように、角膜頂に位置合わせされ、角膜トポグラフィーには角膜の任意の屈折収差（refractive aberration）が含まれる。患者の凝視が測定値と角膜頂との間に僅かな位置ずれを生じさせるように、視軸が（一般的に角度名（angle name）に「κ」という表示が付けられる）角膜頂に対する所定の角度にあるこれらの場合でさえも、位置合わせはそれでもなお概して比較的近いであろう。したがって、角膜頂は、屈折矯正を成功させるためにＩＯＬの適切な位置合わせを定めるための、例えば乱視を矯正するために正確な回転方向の位置合わせを定めるためのより適切な参照点である。本発明の様々な実施形態が、参照として角膜頂を使用することによってＩＯＬをより正確に定置するのを可能とすることは有利である。

本発明の特定の実施形態の様々な態様が、以下、より詳細に議論される。本発明の特定の実施形態に係る方法の一つの例が一連のステップとして記述されうる。第１ステップでは、瞳孔の完全な薬理学的拡張（pharmacologic dilation）が局所用の薬剤を使用して実現されうる。

第２ステップでは、被験者が、頭部及び顎が細隙灯顕微鏡又は同様の装置において定置された状態で上向きに座位しうる。この位置では、角膜トポグラフィーの画像と、眼の前部の写真とが、撮られて、ソフトウェアを使用して解析されうる。一つの実施形態では、写真は、結膜、上強膜、又は強膜の目印の特定を可能とするのに十分な品質及び精細度を有することができ、結膜、上強膜、又は強膜の目印は眼の生体構造の一部であり又は外科医若しくは他の医療供給者によって設置されてもよい。

第３ステップでは、角膜トポグラフィーの画像が、市販のトポグラファーソフトウェアを使用して分析されることができ、拡げられた瞳孔の中心に対する角膜頂の位置が定められうる。その後、適当なｘ及びｙのオフセットが画像ソフトウェアに適用されることができ、画像ソフトウェアは、グリッドについての芯取り点（centration point）として角膜頂を使用して、眼の上に又は眼の画像上に径方向のグリッドの重ね表示（例えば３６０°）を作り出す。

第４ステップでは、眼内レンズの回転方向の設置のための適当な軸線が解剖学的な目印及びグリッドの位置から定められることができ、グリッドの位置は、例えば、眼が拡げられ且つ患者が手術中に仰臥位にあるときに手術用顕微鏡を通して眼の視野を覆って重ねられる。

特定の実施形態では、瞳孔の直径は、医療処置を通じて比較的一定のままであることを保証すべく、各ステップ（若しくはいくつかのステップ、ステップの間、又は他のいくつかの繰り返し起こる態様）において測定されることができ、このため、終始、より正確な測定が提供される。

概して、瞳孔が拡げられると、トポグラファー又は同様のソフトウェアを使用して得られるような眼のトポグラフィーと、瞳孔中心との間の関係が変化しうる。したがって、例えば、ある患者では、瞳孔が拡げられていないとき、瞳孔中心と角膜中心との間には、０．５５ｍｍの水平距離及び０．１１ｍｍの鉛直距離がある。同様の患者において、眼が拡げられるとき、瞳孔中心と角膜中心との間には、約０．５７ｍｍの水平距離を含むオフセットがあるが、鉛直方向のオフセットはほとんど生じないことがある。したがって、瞳孔が芯取りされた状態でさえも、瞳孔の中心にトポグラフィーを正確に関連付けるべく、瞳孔に対して、測定されたトポグラフィーを再度位置合わせする必要があることがある。

概して、基礎分析幾何学の原理（basic analytic geometry principle）によれば、極座標系の極を（０，０）から（ｒ₀，θ₀）に移動させ、且つ、新たな極軸を古い極軸に対して平行に保ちたい場合、古いものに対する新たな座標（ｒ’，θ’）に関する以下の式が得られる。
ｒ’＝ｓｑｒｔ（ｒ²＋ｒ₀ ²＋２ｒｒ₀ｃｏｓ（θ−θ₀））
θ’＝ａｒｃｔａｎ（［ｒｓｉｎ（θ）＋ｒ₀ｓｉｎ（θ₀）］／［ｒｃｏｓ（θ）＋ｒ₀ｃｏｓ（θ₀）］）
ｘ＝ｒｃｏｓ（θ）
ｙ＝ｒｓｉｎ（θ）
ｒ＝±ｓｑｒｔ（ｘ²＋ｙ²）
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）

この場合、（ｒ，θ）が、瞳孔中心に原点を有する極座標系に従った、患者の眼上の目印点の座標であると仮定することができる。瞳孔中心は、多様な画像分析技術を使用して配置されることができ、多様な画像分析技術には、限定されるものではないが、Ｇｒａｙ等による米国特許第５７４０８０３号明細書において記述された技術が含まれ、この内容は参照によって本明細書の一部を構成する。順序対（ｒ₀，θ₀）は、トポグラファーによって計算されたような瞳孔中心に対する角膜中心の座標であり、（ｒ’，θ’）は、角膜中心上に原点を有する座標系に従った、目印点の新たな座標である。

一つの例では、目印点が、角膜中心ではなく瞳孔中心を参照して測定されると、角度値誤差を特徴とする誤差計算が生じる。具体的には、瞳孔中心と角膜中心との間の約０．５ｍｍの水平距離が目印点の角度値における約９°の誤差をもたらす。乱視又は光学収差を矯正するための非対称な光学部を有するＩＯＬの回転方向の位置合わせにおけるこの大きさの誤差がＩＯＬの移植物の矯正効果に害を及ぼし、矯正時に１°毎の誤差が３％の乱視をもたらすと考えられる。

図１は、径方向のグリッドの重ね表示を有する眼の画像を示す。重ね表示は、例えば瞳孔上において又は角膜頂の上において、中心が合わせられうる。上述された処理は、システムを用いて使用されることができ、このシステムは、トポグラファーの読み出しに従って新たな座標系の原点を再配置すべく瞳孔の中心を自動的に配置し、且つ、その後、グリッドについての芯取り点として（上で定められたような）角膜頂を使用して眼の画像上に３６０°のグリッドを重ね表示する。言い換えれば、自動的に瞳孔中心が合わせられるシステムは、瞳孔中心から角膜頂までのオフセットを捕捉すべく、本明細書において記述された技術を使用して改良されることができ、この技術は、眼の画像内に配置される瞳孔中心に基づいて角膜頂の上に径方向のグリッドの重ね表示の中心を合わせるように適用されうる。このシステムは、例えば、外科的なガイド若しくは外科的な設置及び／又はトーリック眼内レンズ若しくは他の方向感受性の（orientation-sensitive）光学的な移植物の方向を提供するのに効果的に用いられうる。瞳孔中心から角膜頂までをオフセットさせる斯かるシステムへの適切な適合が当業者によって容易に理解され、全ての斯かる変更又は修正は、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。

上述された方法又は処理及びこれらのステップは、特定の用途について適切な、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの任意の組合せにおいて実現されうる。ハードウェアは汎用コンピュータ及び／又は専用のコンピュータ装置を含むことができる。図２は、本発明の特定の実施形態に係る、外科的な表示を生成するためのシステム１００のブロック図である。システム１００は、プロセッサ１０４を有するコンソール１０２を含む。プロセッサ１０４は、内部メモリ１０６及び／又は外部メモリ１０６と共に、一つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、組み込み型マイクロコントローラ、プログラム制御可能なデジタルシグナルプロセッサ、又は他のプロプラム制御可能な装置でありうる。加えて又は代わりに、プロセッサ１０４は、アプリケーション特有の集積回路、プログラム可能なゲートアレイ、ブログラム可能なアレイ論理、若しくはその他の装置、又は、電気信号を処理するように構成されうる装置の組合せにおいて包含されうる。メモリ１０６は、揮発性又は不揮発性の、電子メモリ、磁気メモリ、又は光メモリを含むデータストレージの任意の適切な形態であってよく、プロセッサ１０４によって実行される指令を含むコード１０８を含む。コンピュータの実行コード１０８が、Ｃのような構造化されたプログラミング言語、Ｃ＋＋のようなオブジェクト指向プログラミング言語、又は（アセンブリ言語、ハードウェア記述言語、並びにデータベースプログラミング言語及びデータベースプログラミング技術を含む）その他の高水準プログラミング言語又は低水準プログラミング言語を使用して作られることができ、且つ、プロセッサの異質な組合せ（heterogeneous combination）、プロセッサアーキテクチャ、又は異なるハードウェアとソフトウェアとの組合せ、及び上記装置の一つの装置上において走るべく、保存され、コンパイルされ、又は解釈されうることが更に理解されるであろう。

図２において描写された実施形態では、システム１００は、表示器１０８と、手術中に眼を観察するための顕微鏡１１０とを更に含む。表示器１０８は、眼についての位置合わせガイドを生成するための任意の適切な出力装置、例えば、プリンター、ビデオディスプレイ、又は映写機を含むことができる。特定の実施形態では、表示器１０８は、画像が顕微鏡の視野内に投影されるように、顕微鏡１１０に接続されうる。顕微鏡１１０は、眼を視覚的に検査するための任意の適切な工具であり、且つ電子ビュー（electronic view）及び／又は光学ビュー（optical view）を含むことができる。

図３は、眼について径方向の位置合わせガイドを生成するための例示的な方法を示すフローチャート２００である。ステップ２０２において、角膜頂の配置及び瞳孔中心の配置を含む術前の角膜のトポグラフィーデータが、拡げられていない眼について収集される。ステップ２０４において、拡げられた瞳孔中心が、眼が拡げられた後、眼について配置される。ステップ２０６において、角膜頂と、拡げられた瞳孔中心との間の調整オフセットが決定される。ステップ２０８において、位置合わせデータが、調整オフセットに基づいて眼の画像上に表示される。

したがって、一つの態様では、上述された各方法及びこれらの組合せがコンピュータの実行コード内に包含されることができ、コンピュータの実行コードは、一つ以上のコンピュータ装置上で実行されると、これらステップを実施する。別の態様では、本方法は、これらステップを実施するシステム内に包含され且つ多様な態様における装置に亘って分配されることができ、又は全ての機能はスタンドアロン型の専用装置又は他のハードウェアに組み込まれてもよい。別の態様では、上述された処理に関連するステップを実施するための手段が、上述されたハードウェア及び／又はソフトウェアのいくつかを含んでもよい。全ての斯かる置換及び組合せは、本開示の範囲に含まれることが意図されている。

本発明が、示された好ましい実施形態に関連して開示され且つ詳細に記述されてきたが、これらについての様々な修正及び改良が当業者に容易に明らかになるであろう。

Claims (23)

1. 眼について径方向の位置合わせガイドを生成するための方法において、
   拡げられていない眼についての角膜頂の配置及び瞳孔中心の配置を含む術前の角膜のトポグラフィーデータを収集することと、
   前記眼が拡げられた後、該眼について、拡げられた瞳孔の中心を配置することと、
   前記角膜頂と前記拡げられた瞳孔の中心との間の調整オフセットを決定することと、
   該調整オフセットに基づいて該眼の画像上に位置合わせデータを表示することと
   を含む、方法。
2. 前記位置合わせデータを表示することが、径方向のグリッドを表示することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記位置合わせデータを表示することが、前記眼に対する少なくとも一つの経線を表示することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記経線に対して分度器を位置合わせすることを更に含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記位置合わせデータを表示することが、径方向のグリッドを表示することを更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記瞳孔中心を配置することが、眼の中心を配置すべくポインティング・デバイスを手動で移動させることを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記瞳孔中心を配置することが、画像分析ソフトウェアを使用して前記瞳孔中心を自動的に配置することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記位置合わせデータを表示することが、トーリック眼内レンズについての円柱軸線を表示することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 眼について径方向の位置合わせガイドを生成するためのシステムであって、
   拡げられていない眼についての角膜頂の配置及び瞳孔中心の配置を含む術前の角膜のトポグラフィーデータを保存するのに使用可能なメモリと、
   前記眼が拡げられた後、該眼について、拡げられた瞳孔の中心を配置し、且つ、前記角膜頂と前記拡げられた瞳孔の中心との間の調整オフセットを決定するのに使用可能なプロセッサと、
   前記調整オフセットに基づいて前記眼の画像上に位置合わせデータを表示するのに使用可能な表示器と
   を具備する、システム。
10. 前記位置合わせデータの表示が径方向のグリッドを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記位置合わせデータの表示が前記眼に対する少なくとも一つの経線の表示を含む、請求項９に記載のシステム。
12. 前記経線に対して位置合わせされるように構成された分度器を更に具備する、請求項９に記載のシステム。
13. 前記位置合わせデータの表示が径方向のグリッドを含む、請求項９に記載のシステム。
14. 前記瞳孔の中心を前記プロセッサに指示するように手動で移動可能なポインディング・デバイスを更に具備する、請求項９に記載のシステム。
15. 前記プロセッサが、画像分析ソフトウェアを使用して前記瞳孔中心を配置するのに使用可能である、請求項９に記載のシステム。
16. 前記位置合わせデータの表示がトーリック眼内レンズについての円柱軸線を含む、請求項９に記載のシステム。
17. 拡げられていない眼についての角膜頂の配置及び瞳孔中心の配置を含む術前の角膜のトポグラフィーデータを収集するステップと、
    前記眼が拡げられた後、該眼について、拡げられた瞳孔の中心を配置するステップと、
    前記角膜頂と前記拡げられた瞳孔の中心との間の調整オフセットを決定するステップと、
    該調整オフセットに基づいて該眼の画像上に位置合わせデータを表示するステップと
    を実施するようにプロセッサによって実行可能な、コンピュータ可読媒体に包含されたソフトウェア。
18. 前記位置合わせデータを表示することが、径方向のグリッドを表示することを含む、請求項１７に記載のソフトウェア。
19. 前記位置合わせデータを表示することが、前記眼に対する少なくとも一つの経線を表示することを含む、請求項１７に記載のソフトウェア。
20. 前記位置合わせデータを表示することが、径方向のグリッドを表示することを更に含む、請求項１７に記載のソフトウェア。
21. 前記瞳孔中心を配置することが、ポインティング・デバイスから前記瞳孔の中心の指示を受けることを含む、請求項１７に記載のソフトウェア。
22. 前記瞳孔中心を配置することが、画像分析ソフトウェアを使用して前記瞳孔中心を自動的に配置することを含む、請求項１７に記載のソフトウェア。
23. 前記位置合わせデータを表示することが、トーリック眼内レンズについての円柱軸線を表示することを含む、請求項１７に記載のソフトウェア。

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