JP2016172089A - 1つ以上の眼手術パラメータをモニタリングする装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)患者の眼の手術前診断情報を割り出すことにより、適切な処置を選び(例えばインプラントとレーザーとのどちらにするか)そして個々の治療ステップを決め(例えばどこを切開するか又はインプラントをどのように整列させるか)、
(2)個々の手術を実施して屈折補正インプラント(例えば眼内レンズIOL、角膜インレー)を挿入するか、又は外科的アクション(例えば切開、レーザーショット・パターンの印加)を起こし、そして
(3)インプラント及び/又は外科的アクションを含む患者の眼の手術後診断情報を割り出す。
a) 着座間誤差(Sit-to-Sit-Error):現在の診療では全ての診断測定を、患者の頭が直立位置にある状態で行っている。手術医の99%は、重力が眼を測定毎に正しい配向に保つと想定している。このように、種々異なる機器から得られた測定結果を容易に組み合わせることができる。残念ながら、この想定は間違っている。眼は着座位置間で最大7°回転し得る。
b) マーカーエラー:現在の診療では、角膜又は角膜輪部境界上の軸又は位置をマーキングするためにインク・マーカー又はインク・マーカーツールを使用する。インク・マーカーの精度は、マーカーのサイズ(例えば5°の厚さのマークであり得る)、手術医がマーキングしている(aを参照)ときの未知の座標系、並びにマーカーの読み取り精度に起因して制限される。誤差は合計すると容易に最大6°以上になり得る。
手術医誤差:今まで、例えば白内障手術医は、特別な精度を必要とするほとんどの手術ステップを完全に手で行っている。彼らは以前に施したマークに基づいて切開部を位置決めし、又はインプラントを整列させる。マーカー誤差に加えて、手術医の指の機械的正確さを考慮に入れることが必要である。
d) インプラント誤差:インプラントのタイプに応じて、インプラントの種々異なる手術後の移動が生じることがある。例えば初期のトーリックIOLデザインは、スリットランプ評価に基づいて手術後に最大10°動く傾向がある。
前記眼の1つ以上の画像を撮影するためのカメラと、
角膜反射を生成するためにリング状光パターンによって前記眼を照射するための照射ユニットであって、好ましくはリングの中心が前記カメラの光軸と同軸となるように配置された照射ユニットと、
第1セッション中に前記眼の画像内の角膜反射位置を割り出すためのモジュールと、
前記第1セッション中に、前記割り出された角膜反射位置と、球状の角膜が載置された球状眼球として前記眼を表す幾何学モデルとに基づいて、第1座標系内の少なくとも1つの更なる眼パラメータ及びその座標を割り出すためのモジュールと、
前記第1セッションから時間的に間隔を置いた第2セッション中に、前記眼の角膜反射位置を割り出し、該角膜反射位置に基づいて第2座標系内の前記更なる眼パラメータ及びその座標を割り出すためのモジュールと、
前記第1セッションと前記第2セッションとの間における6自由度の眼運動を割り出し、該6自由度の眼運動に基づいて座標変換を割り出すためのモジュールと、
前記割り出された眼運動に基づいて、前記更なる眼パラメータ及びその座標を前記第1座標系から前記第2座標系へ変換するためのモジュールと、
前記第2セッション中に測定された前記更なる眼パラメータ及びその座標、並びに前記第1セッション中に測定された前記変換された眼パラメータ及びその座標に基づいて、前記第1セッションと前記第2セッションとの間における前記更なる眼パラメータの変化を定量化及び/又は視覚化するためのモジュールと
を含む、装置が提供される。
f) 回転楕円パラメータに関連して前記角膜の形状を定義するk値と、
g) 瞳孔中心と既知位置の固視点とを結ぶ線としての視線と、
h) 角膜房の深さと、
i) 前記眼の視軸と
j) 前記眼が左眼であるか右眼であるかの割り出しと
のうちの1つ以上を含む。
前記第2セッション中に測定された前記更なる眼パラメータと、前記第1セッション中に測定された前記変換された眼パラメータとを、前記第2セッション中に撮影された前記眼の画像内に表示するためのモジュール、及び/又は
前記第2セッション中に測定された前記更なる眼パラメータと、前記第1セッション中に測定された前記変換された眼パラメータとの差を計算し、該差を、前記第2セッション中に撮影された前記眼の画像内に視覚化するためのモジュールを含む。
前記更なる眼パラメータは前記視軸と前記角膜との交点であり、角膜半径が前記角膜反射位置に基づいて割り出される。
前記第1セッションは手術中セッションであり、前記第2セッションは手術後セッションであり、又は
前記第1セッションは手術後セッションであり、前記第2セッションは、後で実施される別の手術後セッションである。
該手術関連パラメータ又はインプラント関連パラメータは、
眼内のインプラントの位置及び/又は配向、及び/又は
角膜切開部、角膜輪部切開部又は強膜切開部の位置及び/又は輪郭、
切開部の位置及び/又は輪郭、及び/又は
前記切開部と前記インプラント・レンズとのオーバラップと
のうちの1つ以上を含む。
・ 手術前
・ 手術中
・ 手術後
のうちのいずれか2つの間で、眼手術に関する眼特性を経時的にモニタリングすることを解決することができる装置が提供される。
1) 瞳孔の位置、形状及びサイズ(明所視、暗所視、薄明視)
2) 角膜輪部の位置、形状及びサイズ
3) K値
4) 視線(LOS)
5) 角膜房深さの近似値
6) LOSと角膜表面との交点及びカッパ角
7) OD/OS分類
である。
8)
a) X及びYの相対並進運動
b) Zの相対並進運動
c) 相対サイクロトーション(Z軸の周り)
d) 相対ロール及び相対チルト(X軸及びY軸の周り)
を測定することによって基準値測定値に対する相対眼運動
を測定することにより割り出される。
9) 眼内のインプラントの配向及び位置
a) 眼内のインプラント・マーキング(トーリック・マーク又は多焦点リング)の位置
b) インプラントの回転配向
c) インプラントのロール及びチルト
d) インプラント輪郭
e) インプラント中心のXY位置
f) 眼内のインプラント・ハプティック(implant haptic)の位置
を測定してもよい。
10) 水晶体嚢内の切開部、具体的には
a) 輪郭
b) 直径
c) 眼内のXY位置
d) レンズとのオーバラップ
を測定してもよい。
・ 相異なる測定セッションにおける複数の眼パラメータ又はパラメータ集合を測定すること、
・ 測定セッション間の眼運動を割り出すこと、
・ 空間的類似性変換を施すことによって、それぞれの眼パラメータ又はパラメータ集合を、初期基準測定によって定義された基準座標系へ変換すること、
・ 手術前、手術中、及び手術後の測定セッション間の眼パラメータ又は眼パラメータ集合の変化を定量化して表示すること、
・ 手術計画と手術後結果との差を定量化して表示すること
である。
瞳孔検出は、古典的な画像処理作業である。古典的な閾値ベース・アプローチをここに使用する。照明強度を変化させることにより、患者の瞳孔を明所視、暗所視、薄明視状態(瞳孔サイズ変化)にもたらすことができる。
瞳孔検出と同様に、角膜輪部縁検出を用いた標準アプローチ、及び円フィットをここでは用いる。
K値は、回転楕円体パラメータに関して、短軸(眼科における傾斜軸)、長軸(眼科におけるフラット軸)、及び軸配向として角膜形状を定義する。またこの場合、1実施態様において、RDのLED同軸リングの角膜反射を検出することによって、よく知られた角膜曲率測定アプローチが適用される。これらの反射への最良フィット楕円体がk値のパラメータをもたらす。
視線は固視点と眼の入射瞳の中心とを結ぶ。RDは、眼に対して定義された距離Zpから画像を撮影する。設計により、カメラの画像化ジオメトリ、並びにカメラの投射中心に対する固視標的の位置は既知である。従って、瞳孔は座標Xp、Yp及びZpを有する3つの次元で測定されることができる。入射瞳と固視標的とを結ぶ3dベクトルはLOSを提供する。これは図2に概略的に示されている。
角膜表面に類似する最良フィット球体の半径Rcは、k値から割り出されたフラット軸と傾斜軸との平均である。半径Rlを有する角膜輪部が、半径Rcを有する最良角膜球体上の緯度円であると想定すると、角膜房深さCDの近似値はCD=Rc−sqrt(Rc2−Rl2)によって導き出すことができる。これは図3に概略的に示されている。
交点は、角膜インレーを埋め込むための、そしてレーザー処理をセンタリングするための有効基準点である。これは最良フィット角膜球体とLOSとを交差させることによって近似されることができる。
単純なベクトル代数を用いて、LOSと、中心[Xc,Yc,Zc]及びその半径Rcによって定義された球体との交点を計算することができる。
1. 画像内の瞳孔中心を検出することにより瞳孔XYを得る。
2. 角膜反射を検出する。
3. 角膜中心XYZ及び角膜半径をCRから計算する。
4. 画像内の角膜輪部サイズを検出する。
5. 角膜輪部サイズ及び角膜半径を使用して前房深さを計算する。
6. 前房深さ及び角膜中心XYZを使用して瞳孔Zを計算する。
7. PAは瞳孔XYZ及び角膜中心XYZを通るベクトルである。
1. 角膜反射を検出する。
2. 角膜中心XYZ及び角膜半径をCRから計算する。
3. モデル仮定角膜中心=第1節点を用いる。
4. 固視標的の所与のXYZ座標を使用する。
5. VAは第1節点XYZ及び固視標的XYZを通るベクトルである。
RDで取得された画像から導き出し得る別のパラメータは、目下の画像が左眼を示しているか右眼を示しているかである。このパラメータはむしろ使いやすさの目的及び大過失防止のために興味深い。
・ 患者は固視してVAをOACに対して整列させ、
・ 角膜中心及び角膜輪部中心の両方がLA上にあり且つOAEに極めて近く、
・ 角膜輪部中心は常に角膜中心よりもカメラに近く、
・ VAは鼻側に向いているからである。
a) 眼内インプラント・マーキング(トーリック・マーク又は多焦点マーク)の位置
トーリックIOL又は多焦点IOLのような種々異なる眼インプラントは区別可能なマーカーを有している。1実施態様によれば、これらのマーカーは画像処理技術、例えばエッジ検出及び/又は鋳型ベースの構成要素検出を用いて自動的に検出される。こうして基本的にはインレー又はインプラント上又はインレー又はインプラント内のいかなる人造構成要素も検出することができ、その眼内の横方向位置を経時的にモニタリングすることができる。
上述のように、トーリックIOLのサイクロトーション配向を、(タイプに応じて)IOLのフラット軸、傾斜軸、又は埋め込み軸に類似するレンズ上のトーリック・マークを検出することにより復元することができる。これはまた図10において、これらのマーキングの位置に基づいて割り出されたトーリック・レンズの傾斜軸又はフラット軸に重ねられた軸によって示されている。
インプラント(例えばIOL)の正確な形状及び屈折率は既知である。これは、モデルをベースとする光線追跡アプローチが、眼内のIOLのロール、チルト配向及び横方向位置を回復するのを可能にする。このアプローチはインプラントのロール及びチルトを割り出すための1つの実施態様に従って用いられる。
1. 三次プリキニエの中心を検出する。
2. 四次プリキニエの中心を検出する。
3. 前部曲率中心と後部曲率中心との間の距離(=DCC)を含むIOL形状情報を使用する。
4. 三次プリキニエ中心と四次プリキニエ中心との間の距離、カメラ・パラメータ、及びDCCを用いて、レンズの光軸を復元する。
インプラント輪郭は、これが虹彩組織によって遮られていないならば、RD画像内ではっきりと見ることができる。遮られていない部分はエッジ検出のような標準的な画像処理によって復元することができる。検出された輪郭部分又は検出されたインプラント・マーキングにおいてインレーの既知のエッジ形状モデルをフィッティングすることによって、1実施態様では、遮られたインレー部分を復元することも可能である。これは図13に示されている。
インプラントの形状は既知であるため、種々の技術を用いてインプラント中心の横方向位置を復元することができる。1実施態様によれば、インプラント・マークの位置を検出することができ、中心を復元するためにインプラント輪郭を用いることができ、又はc)に記載された光線追跡アプローチを用いることができる。
ハプティックを検出するために、1実施態様によれば、インプラント輪郭に対するのと同じアプローチを採用する。ハプティックは明確に定義された形状を有しており、基本的にはインプラント輪郭の一部である。
g) 輪郭
エッジ検出技術を用いることによって、RD画像内において明確に見ることのできる切開部を復元することができる。或いは、これは、切開部輪郭に最もよく類似する多角形を手動で選択することによって測定されることもできる。切開部輪郭は図14に示されている。
直径は、円又は楕円を切開部輪郭内へ最小二乗フィッティングすることによって読み出されることができる。
1実施態様によれば、切開部のXY位置を切開部輪郭内への最良フィット円又は楕円の中心として定義し割り出すことができる。
切開部輪郭とレンズ輪郭とを重ね合わせる。レンズ・インプラントの輪郭の内側の領域と、切開部輪郭の外側の領域とはオーバラップする。これは図15に示されている。このことは、レンズ・インプラントが眼内にどの程度安定に位置しているかを見極めるための重要な尺度である。一方の側のオーバラップがあまりにも小さくなると、インプラントは不安定になる。
Claims (15)
- 時間的に間隔を置いた複数のセッションであって、該複数のセッションの間に患者の眼が動きうる複数のセッションにわたって、患者の1つ以上の眼パラメータをモニタリングする装置であって、
前記眼の1つ以上の画像を撮影するためのカメラと、
角膜反射を生成するためにリング状光パターンによって前記眼を照射するための照射ユニットであって、リングの中心が前記カメラの光軸と同軸となるように配置された照射ユニットと、
第1セッション中に前記眼の画像内の角膜反射位置を割り出すためのモジュールと、
前記第1セッション中に、前記割り出された角膜反射位置と、球状の角膜が載置された球状眼球として前記眼を表す幾何学モデルとに基づいて、第1座標系内の少なくとも1つの更なる眼パラメータ及びその座標を割り出すためのモジュールと、
前記第1セッションから時間的に間隔を置いた第2セッション中に、前記眼の角膜反射位置を割り出し、該角膜反射位置に基づいて第2座標系内の前記更なる眼パラメータ及びその座標を割り出すためのモジュールと、
前記第1セッションと前記第2セッションとの間における6自由度の眼運動を割り出し、該6自由度の眼運動に基づいて座標変換を割り出すためのモジュールと、
前記割り出された眼運動に基づいて、前記更なる眼パラメータ及びその座標を前記第1座標系から前記第2座標系へ変換するためのモジュールと、
前記第2セッション中に測定された前記更なる眼パラメータ及びその座標、並びに前記第1セッション中に測定された前記変換された眼パラメータ及びその座標に基づいて、前記第1セッションと前記第2セッションとの間における前記更なる眼パラメータの変化を定量化及び/又は視覚化するためのモジュールと
を含む、装置。 - 前記少なくとも一つの更なるパラメータは、球状の眼球と、該眼球に載置され且つ球状形状又は楕円の形状を有する角膜とによって前記眼の形状及び位置を表す眼モデルに基づいて割り出され、このことによって、前記角膜反射の測定された位置と、前記眼モデルとを使用して、前記少なくとも一つの更なるパラメータの計算が可能となる、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの更なる眼パラメータは、
f) 回転楕円パラメータに関連して前記角膜の形状を定義するk値と、
g) 瞳孔中心と既知位置の固視点とを結ぶ線としての視線と、
h) 角膜房の深さと、
i) 前記眼の視軸と
j) 前記眼が左眼であるか右眼であるかの割り出しと
のうちの1つ以上を含む、請求項1又は2に記載の装置。 - 前記更なる眼パラメータの変化を定量化及び/又は表示するための前記モジュールは、
前記第2セッション中に測定された前記更なる眼パラメータと、前記第1セッション中に測定された前記変換された眼パラメータとを、前記第2セッション中に撮影された前記眼の画像内に表示するためのモジュール、及び/又は
前記第2セッション中に測定された前記更なる眼パラメータと、前記第1セッション中に測定された前記変換された眼パラメータとの差を計算し、該差を、前記第2セッション中に撮影された前記眼の画像内に視覚化するためのモジュールを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の装置。 - 前記少なくとも1つの更なる眼パラメータは、前記角膜反射に対する最良フィット楕円を割り出し且つ該楕円の長軸、短軸、及び配向を割り出すことによって測定されるk値を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の装置。
- 当該装置はさらに、前記カメラの光軸上の既知の座標に固視標的を含み、前記少なくとも1つの更なる眼パラメータは、角膜中心と該既知の固視標的とを結ぶベクトルとして割り出される視軸を含み、該角膜中心は前記角膜反射位置に基づいて割り出される、請求項1から4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの更なる眼パラメータは、視軸と瞳孔軸との間のカッパ角を含み、又は
前記更なる眼パラメータは前記視軸と前記角膜との交点であり、角膜半径が前記角膜反射位置に基づいて割り出される、請求項1から6までのいずれか1項に記載の装置。 - 前記少なくとも1つの更なる眼パラメータは角膜前房深さを含み、該角膜前房深さは、角膜輪部の半径Rlを割り出し、これを半径Rcの最良フィット角膜球体上の緯度円と想定することに基づいて割り出され、該半径Rcは角膜光反射に基づいて割り出され、これにより、角膜房深さCDがCD=Rc−sqrt(Rc2−Rl2)によって導き出される、請求項1から7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの更なる眼パラメータは、瞳孔中心と既知位置の前記固視点とを結ぶベクトルとして割り出される視線を含み、該瞳孔中心のz座標はカメラと前記眼との間の既知の距離に基づいて割り出され、前記瞳孔のx座標及びy座標は、前記画像内の瞳孔位置を測定することに基づいて割り出される、請求項3に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの更なる眼パラメータは瞳孔軸を含み、該瞳孔軸は、瞳孔中心を貫通して角膜表面に対して直交する線である、請求項1から9のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの更なる眼パラメータは、前記患者が前記カメラの光軸上に位置する既知の固視点を固視するときに、該カメラの光軸により近いのは角膜輪部中心であるか又は角膜中心であるかを割り出すことを含む、請求項1から10のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第1セッションは手術前セッションであり、前記第2セッションは手術中セッション又は手術後セッションであり、又は
前記第1セッションは手術中セッションであり、前記第2セッションは手術後セッションであり、又は
前記第1セッションは手術後セッションであり、前記第2セッションは、後で実施される別の手術後セッションである、請求項1から11のいずれか1項に記載の装置。 - さらに、前記少なくとも1つの更なる眼パラメータの変化を経時的に記録するために、複数のセッション中に前記少なくとも1つの更なる眼パラメータを経時的に測定して記録するためのモジュールを含む、請求項1から12のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも一つの更なる眼パラメータは手術関連パラメータ又はインプラント関連パラメータを含み、
該手術関連パラメータ又はインプラント関連パラメータは、
眼内のインプラントの位置及び/又は配向、及び/又は
角膜切開部、角膜輪部切開部又は強膜切開部の位置及び/又は輪郭、
切開部の位置及び/又は輪郭、及び/又は
前記切開部とインプラント・レンズとのオーバラップと
のうちの1つ以上を含む、請求項1から13のいずれか1項に記載の装置。 - 前記第1セッション中に割り出された前記少なくとも1つ以上の更なる眼パラメータの任意の組み合わせ、及び前記第2セッション中に割り出された前記少なくとも1つ以上の更なる眼パラメータのありうる異なる任意の組み合わせを、前記第1セッションと第2セッションとの間の眼運動が補償されるように同じ画像内に視覚化するためのモジュールを含む、請求項1から14のいずれか1項に記載の装置。
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