JP2015531275A - 眼のｏｃｔ画像撮影およびその他の画像撮影を実現するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、眼の幾何学的パラメータを算出する方法に関する。また、特に過去の角膜屈折矯正手術後の眼内レンズの算定に関する生体の測定は重要である。本発明による方法では、ＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を同時に実現することを行い、その際にＯＣＴ画像撮影において生じる反射光の強度が、その他の画像撮影での照明光の強度よりも、少なくとも２倍、好ましくは１０倍、また特に好ましくは１００倍だけ低い。本解決策では、例えば眼に対して装置が方向付けられている間に、それを用いて、ＯＣＴ撮影と並んで、強膜もしくは眼底、または角膜曲率測定、形状測定もしくは生体の測定、または短い画像シーケンスの画像形式でその他の画像撮影を行う方法が提供される。

Description

本発明は、眼のＯＣＴ撮影およびその他の画像撮影を実現するための方法に関し、その方法から眼の幾何学的パラメータが算出される。特に過去の角膜屈折矯正手術後の眼内レンズの算定に関して生体の測定は重要である。

公知の従来技術によれば、多数の解決策が知られている。従来技術では、高精度な眼軸長測定のためには、光学的干渉断層撮影法（ＯＣＴ＝ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、部分的干渉測定法（ＰＣＩ＝ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）または類似した方法を基礎とした解決策が定着している。

ＯＣＴ法の基礎原理は、白色光の干渉測定法を基礎として、１つの信号の所要時間を、干渉計（主としてマイケルソン干渉計）を使用して比較することである。この場合、既知の光学的経路長を有する分枝（＝基準分枝）が、測定分枝に対する基準として使用される。２つの分枝からの信号の干渉はパターンを形成し、このパターンから、Ａスキャン（単一な深さ信号）内で、相対的な光学的経路長さを読み取ることができる。この１次元の走査方法において、ビームはこの場合、超音波技術と同様に横１方向または２方向に導かれ、こうして面状のＢスキャンまたは３次元の断層撮影（Ｃスキャン）を撮影することが可能となる。この際に、個々のＡスキャンの振幅値は、対数化されたグレー階調値または疑似カラー値で表示されることが典型的である。

しかしながら、眼軸長（ＡＬ）、角膜前面曲率中央半径（Ｋ）、前房深度（ＡＣＤ）および角膜水平直径（ＷＴＷ）に加えてさらなる測定値が必要な場合、これらの値は、例えば眼の角膜曲率測定法画像撮影または形状画像撮影から算出することができる。

これらのさらなる測定値とＯＣＴ測定値とは異なる機器で測定することができるが、ＯＣＴ測定値のみでなくさらなる測定値の測定を１つの機器に組み込むことにより、例えば機器を一度だけ患者に合わせれば済むなど、取扱いをより容易にすることが可能となり、また、さらなる測定値によって改良されたＯＣＴ測定値の横方向位置合わせが可能となる。

しかしながら、混合された機器内では、さまざまな測定モダリティが測定中に相互に影響を与えてはならない。具体的な影響は、別の測定システムの１つまたは複数の画像内に、ＯＣＴ測定システムからの光が、例えば測定を妨げ得る明るい点として見えるということで現れ得る。この影響を与えないことを確保するための２つのグループの解決策が考えられる。

第１のグループの解決策では、さまざまな撮影は順次、すなわち前後して撮影される。
特許文献１は１つの例を示し、ここでは角膜測定器とＯＣＴ断層撮影との組み合わせシステムが示されている。２つのモダリティを互いから分離するために、ここでも時間的な分離が提案されている。

別の例はカール・ツァイス社（Ｆｉｒｍａ Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ）のＩＯＬマスターである。これは、角膜曲率測定法、部分的干渉測定法（ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）を介した眼軸長、ならびに細隙灯および画像検出を介した前房深度、ならびにいわゆるポイント間隔（ｗｅｉｓ−ｚｕ−ｗｅｉｓ−Ａｂｓｔａｎｄ）のような、眼の他のパラメータを測定する混合機器である。

これらの順次に行われる測定では全てにおいて、測定のために必要な時間は長くなる。これ以外にも、ＯＣＴと、超音波すなわち角膜曲率測定法でのさまざまな測定が、生じ得る眼球運動のために僅かに異なる位置で実施されるかも知れないということは不利に働く。これゆえに一般的に、測定の再現性を実現することはそれ相応に難しい。

第２のグループの解決策では、さまざまな撮影が同時に行われ、そのため、この測定システムでは相応の光学的分離を備える必要がある。
別の例として、角膜測定器とＰＣＩとを使用した眼軸長測定の混合システムが特許文献２に記述されている。この場合、２つのモダリティの分離は、ビーム分割によって偏光分離を使用して実現される。

上述の特許文献１では、（ＯＣＴと角膜曲率測定法を用いる）順次測定の代替として、ダイクロイック式ビームスプリッタによるそれらの分離にも言及している。
これら全ての例では、さまざまな測定システムの光学的分離は、異なる波長を利用するか、またはこれらの測定システムが相互間で影響を与えることを妨げる付加的な光学的要素によって実施されている。

このようなシステムでは、光学系およびカメラのうちの少なくとも一方に対して相応のより高い要求が出され、そのことが、その製造の可能性および価格レベルのうちの少なくとも一方に対して否定的に影響することは、不利に働く。

米国特許出願公開第２００５／０２０３４２２号明細書 米国特許出願公開第２００５／００１８１３７号明細書

本発明の課題は、別の測定システムの照明光が画像または測定を妨げることなく、ＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を同時に実現することを可能にする、眼のＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を実現するための方法を開発することである。

この課題は、眼のＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を実現するための本発明による方法によって、ＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影の実現が同時に行われ、その際にＯＣＴ画像撮影において生じる、その他の画像撮影で測定される反射光の強度が、その他の画像撮影の測定強度よりも、少なくとも２倍、好ましくは１０倍、また特に好ましくは１００倍だけ低いことで解決される。

本発明によると、この課題は独立項の特徴によって解決される。好ましい発展形態および形態は従属項の対象である。
本解決策をもって、眼の画像撮影の実現のための方法が提供され、例えば眼に対して装置が方向付けられている間に、この方法を用いてＯＣＴ撮影と並んで、強膜もしくは眼底、または角膜曲率測定、形状の測定もしくは生体の測定または、さらには短い画像シーケンスの画像形式でその他の画像撮影も行うことができる。

本発明を以下に例示的実施形態に基づいてより詳細に説明する。
眼のＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を実現するための本発明による方法では、ＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を同時に実現することを行い、その際に、ＯＣＴ画像撮影において生じる反射光の強度が、その他の画像撮影での照明光の強度よりも、少なくとも２倍、好ましくは１０倍、また特に好ましくは１００倍だけ低い。

本発明によると、このために、ＯＣＴ画像撮影とその他の画像撮影との間に厳密ではない分離が設けられている。このためには、ＯＣＴ測定およびその他の画像撮影は、ＯＣＴ測定の照明ビームが対象または対象物内の境界面に位置しているときに、対象物上での照明ビームの反射が実際の画像信号に比べて画像信号を歪めないに充分な小ささで、その他の画像撮影が行われるように、時間的に重なって実現される。反対に、ＯＣＴ照明がほぼ直角に角膜の表面に当たる時は、その他の画像撮影は実施されないか、またはさらなる評価には使用されない。

特に、本発明による方法では、ＯＣＴ画像取得は、その他の画像撮影中は、眼科機器の測定軸を中心とした区域は、ＯＣＴによって照明されていないか、または測定されないように制御される。検査をする眼にこの眼科機器を正確に方向付けした場合、文献［１］によれば測定軸は角膜頂点を通る。

２次元のＢスキャンまたは３次元の体積スキャンを測定する目的で、ＯＣＴ画像取得のためにスキャナが使用される場合には、これらはその他の画像撮影のための露光時間中は、測定軸を中心とした区域が、スキャナによって全く走査されないように制御されている。

これに対して、ＯＣＴ画像取得が単にＡスキャンの形で行われるか、または上述の意図したスキャナ制御を放棄した場合は、相応に速やかにオン−オフ切替え可能な照明源を使用することで充分である。レーザ源であっても、その間にオン−オフ切替え時間＜２μｓが達成される。

本発明では、測定軸を中心とした区域は、ＯＣＴ測定ビームの焦点平面においてｒ＞０．８ｍｍの半径を持つことが好ましい。この区域の半径は、ビーム直径の拡大に伴い、ビーム直径の約２分の１に拡大することができる。

これ以外に、この区域の半径は患者に依存し、その結果、最大許容可能な角膜の半径がより小さくなれば、半径をより小さく選択できる。
これに関連して、その他の画像撮影の露光時間中の眼球運動は、典型的な撮影時間４ｍｓに対していずれにしても重要ではない影響を与えるのみであることを記しておく。

４ｍｓの露光時間中に予期される典型的な角膜頂点運動は、平均的な約１ｍｍ／ｓの眼球運動の場合、４μｍであり、これゆえに放置することができる。
より長い露光時間では眼球運動は重要になる。この場合は、角膜の頂点が移動するため上述の区域を相応に拡大しなければならない。

本発明による方法の別の一実施形態によれば、その他の画像撮影のための露光時間はＯＣＴ画像取得の全経過時間より明らかに短いことが好ましい。
こうして、例えばその他の画像撮影のための露光時間４ｍｓと、ＯＣＴ画像取得のための１秒間に２０画像の画像リフレッシュレートとでは、その中で測定軸を中心とした区域のＯＣＴ画像取得を行うことができる４６ｍｓの時間ウィンドウが残される。例えば０．８ｍｍの半径のこの区域内に、２０μｍより小さいＯＣＴの公称側方分解能を獲得するべきである場合は、Ａスキャンは１７４０Ｈｚよりも大きい周波数で実施されなければならない。

ｆ＞２ｘ０．８ｍｍ／２０μｍｘ４６ｍｓ （１）
本発明による方法の別の一実施形態によれば、このために必要となる、その他の画像撮影とＯＣＴ画像取得との間の同期は、＜１ｍｓの、好ましくは＜１００μｓ、また特に好ましくは＜１０μｓの時間的正確さで実施される。

しかしながら、測定軸を中心とした区域のＯＣＴ画像取得のための時間ウィンドウが縮小されると、すなわちその他の画像撮影のための露光時間の前後に時間的な緩衝帯が設けられる場合は、この同期に対する時間的正確さへの要求は低くすることができる。

これに関連して、同期に対する時間的正確さへの要求は、例えば画像リフレッシュレート、露光時間、スキャンサンプリングレート、スキャナの過渡応答およびその他のようなさまざまな因子に左右されることを記しておく。

さらに、ソフトウェアおよびハードウェアのうちの少なくとも一方を使用することで、原則的に明らかにより高い時間的正確さを達成することができるように、制御を最適化することができることを記しておく。

ＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影の制御に関して、上述の実施形態の代替としてまたは補足として、ＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を同時に、しかし相互に無制御で実施することもできる。しかしながら、例えば画像撮影から角膜曲率測定器値を算出するような、さらなる画像撮影の分析のためには、ＯＣＴ照明によって生じる角膜上の反射の強度が、その他の画像撮影において画像撮影の目的のために適した強度よりも少なくとも２倍、好ましくは１０倍、さらに好ましくは１００倍だけ低い場合に、画像撮影のみが使用される。

さらなる画像撮影の分析のためにはまた、ＯＣＴ走査が測定軸を中心とした前述の区域内に位置していない場合に、画像撮影のみが使用されることが好ましい。
本発明による方法の最後の一実施形態に対応して、その他の画像撮影は、例えば眼に対して装置が方向付けられている間の、強膜もしくは眼底の画像または角膜曲率、形状もしくは生体の画像または短い画像シーケンスの撮影であり得る。

原則的に、ここで提案された方法に従ってＯＣＴ画像撮影と同時に実現されるものは、あらゆる可能なカメラを基礎とした測定と撮影が考えられる。
本発明による解決策をもって、その方法を用いて、ＯＣＴ撮影と並んで、強膜もしくは眼底、または角膜曲率、形状もしくは生体の画像の形でその他の画像撮影画像も行うことができる眼の画像撮影の実現のための方法が提供される。

提案された方法は、ＯＣＴおよびその他の画像撮影の画像取得に対する相互の影響を有効的に妨げ、その結果、それらの測定は妨害されない。
加えて、それらの製造の可能性および価格レベルのうちの少なくとも一方に否定的に影響する、より高度な機器技術的な経費も、また光学系およびカメラのうちの少なくとも一方へのより高い要求も必要ではない。

ＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を同時に実現することによって、眼球運動の影響は順次撮影の場合よりもより低くなり、またこれによって再現性も一般的により良くなる。

文献
［１］ＩＳＯ／ＣＤ１９９８０、「Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ−Ｃｏｒｎｅａｌ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｅｒｓ．」２００９

Claims (11)

1. 眼のＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影を実現するための方法であって、ＯＣＴ画像撮影およびその他の画像撮影の実現が同時に行われ、その際に該ＯＣＴ画像撮影において生じる、該その他の画像撮影で測定される反射光の強度が、該その他の画像撮影の測定強度よりも、少なくとも２倍、好ましくは１０倍、また特に好ましくは１００倍だけ低いことを特徴とする方法。
2. ＯＣＴ画像取得が、その他の画像撮影中は測定軸を中心とした区域は測定されないように制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記区域が、ＯＣＴ測定ビームの焦点平面においてｒ＞０．８ｍｍの半径を持つことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 区域の半径が、ビーム直径の拡大に伴い、ビーム直径の約２分の１拡大することができることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 区域の半径は患者に依存し、最大許容可能な角膜半径がより小さくなれば、前記半径をより小さく選択できることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. その他の画像撮影のための露光時間が、好ましくはＯＣＴ画像取得の全経過時間より明らかに短いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. その他の画像撮影とＯＣＴ画像取得との間の同期が、＜１ｍｓの、好ましくは＜１００μｓ、特に好ましくは＜１０μｓの時間的正確さで実施されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 測定軸を中心とした区域のＯＣＴ画像取得のための時間ウィンドウが縮小された場合は、同期に対する時間的正確さは低くすることができることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. その他の画像撮影が、例えば前記眼に対して装置が方向付けられている間の、強膜もしくは眼底の画像、または角膜曲率、形状もしくは生体の画像、または短い画像シーケンスであり得ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. ＯＣＴ画像撮影とその他の画像撮影とを同時に、無制御で実現することを行い、その際に前記ＯＣＴ照明により生じる角膜上の反射の強度が、画像撮影の目的のために適した強度よりも、少なくとも２倍、好ましくは１０倍、また特に好ましくは１００倍だけ低い場合にのみ、その他の画像撮影が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. ＯＣＴ画像取得が、測定軸を中心とした区域を全く測定していない場合にのみ、その他の画像撮影が使用されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。