JP2012519553A - 角膜の特性を測定して眼用レンズを得るためのシステム - Google Patents
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Abstract
Description
角膜の特性を測定するための既知のシステムに関する困難は、ヒトの角膜の特性が測定時に存在する水の量によって影響を受けることである。したがって、例えば、ある患者がドライアイ症状を有するときに患者の角膜の特性を測定した場合、その患者のために設計した眼用レンズは、患者の眼が適切に潤されているときには、その患者に適切でない場合がある。
角膜の前後面および内部領域のトポグラフィーを含む角膜のトポグラフィーを決定するためのシステムは、角膜内部の屈折率分布の値を提供する測定およびシミュレーション手続を含む。角膜内部の応力/歪み関係の統計分布や有限要素モデル化の結果が用いられる。
角膜の特性の測定
最初に図1を参照すると、カスタマイズされた眼内レンズなど植え込まれるレンズの屈折特性を決定するためのシステムが概略図により示されており、一般に10で表される。複数の光線40が、カスタマイズされた眼内レンズ20が植え込まれた擬似フェイキックな眼を透過しており、高い空間分解能で個々の光線の光学距離に局所的な補正を与えている。これらの光線は、擬似フェイキックな眼を通じて網膜30上に像を形成するように向けられている。複数の個々のビーム40は、各ビームが一意な光学距離を有することによって、区別される。詳細には、各光学距離は、眼を通じる個々のビームの透過中に、そのそれぞれの個々のビームの受ける屈折を表す。次に、個々のビームの光学距離は、コンピュータによって集合的に用いられ、眼の網膜上にデジタル化された像を生成する。複数の光線40は、角膜14の前面12、角膜14の内部領域13、角膜14の後面16、およびカスタマイズされた眼内レンズ(前面層22を有する)を通じ、順に透過させられて、網膜30上に集束される像に至る。レンズ20を形成する方法は、「レンズの形成および変更のためのシステムおよびそれによって形成されたレンズ(System for Forming and Modifying Lenses and Lenses Formed Thereby)」と題する、本願とイベント日に出願した我々の同時継続の米国特許出願第12/717,886号(出願人番号19780−1)に記載されている。これを引用によって本明細書に援用する。
側の部分では、普通の眼50における状況が例示されている。眼球52は、角膜56、レンズ54、および網膜58を含む。通常、瞳孔直径6mmでは、ほぼ1波長λ(0.5μmに相当する)の量の球面収差59が、主として水晶体の周辺形状に関連した導入される。図2の下側の部分では、レーシック後の眼60(近視矯正施術を受けた)の場合における、相当な量の球面収差の導入が示されている。眼球62は、角膜66、レンズ64、および網膜68を見せている。通常、中心の平坦化された角膜の端部に主として関連して、ほぼ10波長(10λ)(5μmに相当)する量の球面収差が存在する。
図6は、第二高調波発生イメージング(SHGi)および二光子励起蛍光イメージング(TPEFi)の物理的なプロセスを示す概略図である。図6の左上には、第二高調波発生イメージング(SHGi)140の原理を示す。周波数ωpの2つの光子146,14
8をコヒーレントに加え、周波数2ωpの光子150を発生させる(レベル144から142に瞬間的に再放射される)。図6の右上には、二光子励起蛍光イメージング(TPEFi)プロセスを示す。周波数ωpの2つの光子156,158が、分子を基底レベル152から励起レベル154に励起させる。約1ピコセカンドでレベル160まで熱的に緩和した後、蛍光光子ωFが再放射され、分子は約1ナノセカンドでレベル162に脱励起する。図6の下部には、SHGi(第二高調波発生)−TPEFi(二光子励起蛍光)イメージングプロセスの波長依存性を示す。一般に、周波数ωpの照射フェムト秒レーザビームの波長が166から168を介して170まで減少するにつれ、周波数2ωpのSHGi信号174,176,178の強度や周波数ωFのTPEFi信号182,184,186の強度は増大する。二光子角膜顕微鏡/検眼鏡では、図7の記載のように、角膜内部のコラーゲン細繊維および細胞プロセスのイメージングにおけるコントラストを最適化するために、波長780nmの照射フェムト秒レーザが用いられる。
す必要なく、約150〜約450μmの直径を有する領域を走査することが可能となる。角膜の他の領域を走査するには、角膜をxy平面において動かす必要がある。また、深度を変えて角膜を走査するには、z−方向にレーザスキャナの焦点面を動かす必要がある。
、図7に関して記載されるように、コラーゲン細繊維の強い単方向性と、生体内二光子角膜顕微鏡/検眼鏡において用いられるフェムト秒レーザの極めて短いパルス長とのため、高コントラストのSHGi像によって角膜ストロマの三次元層構造が可視化される。
図7の装置によって生成されるデータからレンズを設計するための技術は、本技術分野において知られており、ロフマン(Roffman)による米国特許第5,050,981号明細書に記載の方法が含まれる。これをそうした方法に関して引用によって本明細書に援用する。レンズを製造または変更するための技術は、我々の上述の同時継続出願米国特許出願第12/717,886号(出願人番号19780−1)に記載されている。
図11に関連して、患者によって経験される明視を決定するためのシステムを概略的に示す。図11の例は、植え込まれた眼内レンズ1102の場合である。このために用いられるシステムは図7に示す装置と実質的に同じであり、同じレーザ704およびスキャナ708を用いる。随意では、適応光学モジュール(AOモジュール)1104は、像の明瞭さおよび焦点深度に関して、屈折の補正の影響のシミュレートを行う目的で用いられる
。AOモジュール708は、レーザ704によって発生される個々のビームを予め補償する目的で、位相板補償器と作動ミラーとを備える。本発明に有用な光のビームにおける非対称収差を補償するための適応光学デバイスについては、我々の米国特許第7,611,244号明細書に記載されている。適応性光フィードバック制御によりヒトの屈折特性を予め補償するための方法および装置については、我々の米国特許第6,155,684号明細書に記載されている。作動ミラーの使用については、我々の米国特許第6,220,707号明細書に記載されている。個々のビーム1112は角膜1114を、次いで眼内レンズ1102を通過し、網膜上に集束されて1120にて網膜像を形成する。入ってくる光の波長は約750〜約800nm、好適には約780nmであり、色素上皮細胞や光受容体における蛍光性のタンパク質は、約530nm〜約550nmの周波数を有する蛍光を発する。放出される光は、図11の線1122によって表される。放出される蛍光の強度は、到来するビームを角膜1114および眼内レンズ1102がいかに良好に集束させるかを示しまた相関させており、より高い強度はより良好な集束を示す。集束が改良されることが可能であるか否かを判定するため、蛍光によって生じる像の明瞭さを増大させるため、適応光学モジュール1104において位相板または作動ミラーを調節することなどによって、到来する走査光の経路長は変更可能である。
この方法を用いて、IOL、角膜レンズ、またはコンタクトレンズなど植え込まれるレンズ用の処方や、イン・シトゥーレンズ(角膜、IOL、天然の水晶体)に対する修正を決定することが可能である。
Claims (34)
- 眼の角膜の形状を決定する方法であって、角膜は、前面、後面、および前面と後面との間の内部領域を有し、前記方法は、
a)照射された角膜の部分から蛍光を発生させることの可能な一定の波長の赤外光を用いて、前面、後面、および内部領域のうちの1つ以上を照射する照射工程と、
b)発生した蛍光を検出する検出工程と、を備える方法。 - 照射工程は前面を照射する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 照射工程は後面を照射する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 照射工程は内部領域を照射する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 内部領域の複数の位置において光学距離を決定する工程をさらに備える、請求項4に記載の方法。
- 患者の角膜の内部の位置の光学距離を決定する工程は、発生した青色光を検出する工程を含み、青色光の存在は角膜におけるコラーゲンラメラの存在を示す、請求項5に記載の方法。
- 青色光は約390ナノメートルの波長を有する、請求項6に記載の方法。
- 照射工程は、前面、後面および内部領域を照射する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 眼は光学軸を有し、照射工程は、眼の光学軸にほぼ垂直な複数の異なる平面において赤外光を集束させる工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記平面は角膜の前面と交差している、請求項9に記載の方法。
- 角膜の前面の少なくとも一部についてマップを作成する工程をさらに備える、請求項9に記載の方法。
- 前記平面は角膜の後面と交差している、請求項9に記載の方法。
- 角膜の後面の少なくとも一部についてマップを作成する工程をさらに備える、請求項12に記載の方法。
- 照射工程は内部領域を照射する工程を含み、前記平面は内部領域と交差している、請求項9に記載の方法。
- 角膜の内部領域の少なくとも一部についてマップを作成する工程をさらに備える、請求項14に記載の方法。
- 赤外光は約780nmの波長を有する、請求項1に記載の方法。
- 患者用のIOLを形成するための方法であって、
請求項1に記載の方法によって患者の角膜の形状を決定する工程と、
決定した角膜の形状から患者に必要なジオプトリー度補正を決定する工程と、を備える
方法。 - a)IOLとして機能するように寸法決定されたレンズブランクを選択する工程と、
b)決定したジオプトリー度補正を与えるように、レーザを用いて前記ブランクの位置の屈折率を変更する工程と、をさらに備える請求項17に記載の方法。 - 決定した角膜の形状から患者に必要な非球面補正を決定する工程をさらに備える、請求項17に記載の方法。
- a)IOLとして機能するように寸法決定されたレンズブランクを選択する工程と、
b)決定したジオプトリー度補正および非球面補正を与えるように、レーザを用いて前記ブランクの位置の屈折率を変更する工程と、をさらに備える請求項19に記載の方法。 - 決定した角膜の形状から患者に必要なトーリック補正を決定する工程をさらに備える、請求項17または19に記載の方法。
- a)IOLとして機能するように寸法決定されたレンズブランクを選択する工程と、
b)決定したジオプトリー度補正およびトーリック補正を与えるように、レーザを用いて前記ブランクの位置の屈折率を変更する工程と、をさらに備える請求項19に記載の方法。 - a)IOLとして機能するように寸法決定されたレンズブランクを選択する工程と、
b)決定したジオプトリー度補正、非球面補正、およびトーリック補正を与えるように、レーザを用いて前記ブランクの位置の屈折率を変更する工程と、をさらに備える請求項19に記載の方法。 - 眼の角膜の形状を決定するための装置において、角膜は、前面、後面、および前面と後面との間の内部領域を有し、前記装置は、
a)角膜の選択された部分を照射するためのレーザであって、選択された部分は、前面、後面および内部領域を含み、照射には、照射された角膜の部分から蛍光を発生させることの可能な一定の波長の赤外光が用いられる、レーザと、
b)角膜の選択された部分に光を集束させるための集束手段と、
c)発生した蛍光用の光検出器と、を備える装置。 - 前記選択された部分は内部領域を含む、請求項1に記載の装置。
- 眼は光学軸を有し、集束手段は、眼の光学軸にほぼ垂直な複数の異なる平面において赤外光を集束させる、請求項1に記載の装置。
- 眼は光学軸を有し、集束手段は、眼の光学軸にほぼ垂直な複数の異なる平面において赤外光を集束させる、請求項1に記載の装置。
- 患者の明視を決定する方法において、
a)網膜の色素上皮細胞におけるタンパク質から蛍光を発生させる波長の走査光を用いて患者の眼を照射する工程であって、前記走査光は複数のビームを含む、照射工程と、
b)タンパク質の蛍光から発生した像の明瞭さを検出する検出工程と、
c)蛍光によって発生した像の明瞭さを増すように、走査光のうちの少なくとも一部のビーム経路長を調節する調節工程と、を備える方法。 - 走査光は約750〜約800nmの波長を有する、請求項27に記載の方法。
- 走査光は約780nmの波長を有する、請求項28に記載の方法。
- 患者はIOLを有する、請求項27に記載の方法。
- 照射工程は、網膜の光検出器を照射して、該光検出器から蛍光を発生させる工程を含む、請求項27に記載の方法。
- 調節工程は、位相板補償器を用いて経路長を調節する工程を含む、請求項27に記載の方法。
- 調節工程は、作動ミラー補償を用いて経路長を調節する工程を含む、請求項27に記載の方法。
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