JP2019013392A - 眼科装置、および眼科装置制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 被検者ごとに適した屈折率を取得できる眼科装置、および眼科装置制御プログラムを提供する。【解決手段】 被検眼の検査を行う眼科装置であって、前記被検眼の前眼部および眼底部、または眼球全体を撮影する撮影手段と、前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定手段と、前記撮影手段によって撮影された画像と、前記屈折力測定手段によって測定した屈折力と、に基づいて、前記被検眼の屈折率を決定する制御手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】 図10
Description
本開示は、被検眼の検査を行う眼科装置、および眼科装置制御プログラムに関する。
従来の眼科装置において、眼軸長の測定、または断層画像の歪み補正などに被検眼の屈折率を用いることがあった。
W. Neil Charman1 and David A. Atchison, Age-dependence of the average and equivalent refractive indices of the crystalline lens, Biomed Opt Express 2014 Jan 1; 5(1): 31-39
しかしながら、被検眼内部での分布の存在、または加齢に伴う変化があることから、被検眼の屈折率を測定することは困難であった。したがって、被検眼の屈折率は、異なる被検眼に対しても固定値が用いられていた。
本開示は、従来の問題点に鑑み、被検者ごとに適した屈折率を取得できる眼科装置、および眼科装置制御プログラムを提供することを技術課題とする。
上記課題を解決するために、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。
(1) 被検眼の検査を行う眼科装置であって、前記被検眼の前眼部および眼底部、または眼球全体を撮影する撮影手段と、前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定手段と、前記撮影手段によって撮影された画像と、前記屈折力測定手段によって測定した屈折力と、に基づいて、前記被検眼の屈折率を決定する制御手段と、を備えることを特徴とする。
(2) 被検眼の検査を行う眼科装置において用いられる眼科装置制御プログラムであって、前記眼科装置のプロセッサによって実行されることで、前記被検眼の前眼部および眼底部、または眼球全体を撮影する撮影ステップと、前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定ステップと、前記撮影ステップにおいて撮影された画像と、前記屈折力測定ステップにおいて測定した屈折力と、に基づいて、前記被検眼の屈折率を決定する制御ステップと、を前記眼科装置に実行させることを特徴とする。
(2) 被検眼の検査を行う眼科装置において用いられる眼科装置制御プログラムであって、前記眼科装置のプロセッサによって実行されることで、前記被検眼の前眼部および眼底部、または眼球全体を撮影する撮影ステップと、前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定ステップと、前記撮影ステップにおいて撮影された画像と、前記屈折力測定ステップにおいて測定した屈折力と、に基づいて、前記被検眼の屈折率を決定する制御ステップと、を前記眼科装置に実行させることを特徴とする。
<第1実施形態>
本開示に係る第1実施形態について説明する。第1実施形態は、被検眼の検査を行う眼科装置(例えば、眼科装置1000)である。眼科装置は、調節刺激投影部(例えば、固視標光学系10)と、眼内距離測定部(例えば、OCT光学系100)と、屈折力測定部(例えば、屈折力測定光学系400)と、制御部(例えば、制御部70)を主に備える。
本開示に係る第1実施形態について説明する。第1実施形態は、被検眼の検査を行う眼科装置(例えば、眼科装置1000)である。眼科装置は、調節刺激投影部(例えば、固視標光学系10)と、眼内距離測定部(例えば、OCT光学系100)と、屈折力測定部(例えば、屈折力測定光学系400)と、制御部(例えば、制御部70)を主に備える。
調節刺激投影部は、例えば、被検眼に対して調節刺激視標を投影する。例えば、調節刺激投影部は、視標の呈示距離を変化させることによって被検眼に調節刺激を与える。眼内距離測定部は、例えば、被検眼の眼内距離を測定する。眼内距離は、例えば、眼軸長、角膜厚、前房深度、水晶体厚、硝子体厚などである。屈折力測定部は、例えば、被検眼の屈折力を測定する。制御部は、眼内距離測定部と屈折力測定部とを制御し、調節刺激下での眼内距離と屈折力の測定を同時に行う。ここで、同時とは、並行して行うこと、および1回または数回の測定を交互に行うことを含む。第1実施形態の眼科装置は、これらの構成を備えることによって、被検眼の調節前後の屈折力と眼内距離との変化を確認することができる。
なお、制御部は、眼内距離の測定結果と、屈折力の測定結果とを表示部(例えば、表示部75)に並べて表示させてもよい。これによって、眼内距離と屈折力の変化を対比することが容易となる。なお、制御部は、眼内距離の測定結果と屈折力の測定結果とをリアルタイムに表示させてもよい。
なお、眼内距離測定部と屈折力測定部は、互いに波長の異なる赤外光で測定を行ってもよい。これによって、互いの測定光の影響によるノイズを抑制できる。
なお、制御部は、眼内距離および屈折力の測定を行う場合、経過時間を計測してもよい。例えば、制御部は、被検眼の調節にかかる時間に基づいて、水晶体の疾病または老化の進行具合(例えば、硬化程度)などを判定してもよい。また、制御部は、眼内距離および屈折力の経時変化を表示部に表示させてもよい。この場合、制御部は、眼内距離および屈折力の経時変化を、変化量に応じて色分けして表示させてもよい。
なお、制御部のプロセッサは、記憶部(例えば、メモリ74)に記憶された眼科装置制御プログラムを実行してもよい。眼科装置制御プログラムは、例えば、調節刺激投影ステップと、制御ステップを含む。調節刺激投影ステップは、例えば、被検眼に対して調節刺激視標を投影するステップである。制御ステップは、調節刺激投影ステップによる調節刺激下おいて、被検眼の眼内距離を測定する眼内距離測定と、被検眼の屈折力を測定する屈折力測定とを同時に行うステップである。
<第2実施形態>
次に、本開示に係る第2実施形態について説明する。第2実施形態の眼科装置(例えば、眼科装置1000)は、撮影部(例えば、OCT光学系100)と、屈折力測定部(例えば、屈折力測定光学系400)と、制御部(例えば、制御部70)と、を主に備える。
次に、本開示に係る第2実施形態について説明する。第2実施形態の眼科装置(例えば、眼科装置1000)は、撮影部(例えば、OCT光学系100)と、屈折力測定部(例えば、屈折力測定光学系400)と、制御部(例えば、制御部70)と、を主に備える。
撮影部は、被検眼の前眼部および眼底部、または眼球全体を撮影する。撮影部は、例えば、被検眼によって反射した測定光と、測定光に対応する参照光との干渉状態に基づいて被検眼の断層画像を取得する干渉光学系であってもよい。また、撮影部は、シャインプルーフカメラ、超音波撮影カメラ等であってもよい。撮影部は、主に断層画像を撮影する。屈折力測定部は、被検眼の屈折力を測定する。制御部は、撮影部によって撮影された画像と、屈折力測定部によって測定した屈折力と、に基づいて、被検眼の水晶体の屈折率を決定する。第2実施形態の眼科装置は、これらの構成を備えることによって、被検者ごとの水晶体屈折率を求めることができる。
水晶体の屈折率を決定する場合、例えば、制御部は、画像を解析することによって被検眼の光学モデルを取得する。そして、得られた光学モデルに対する光線追跡によって得られる第1屈折力が、屈折力測定部によって測定された第2屈折力と一致するように水晶体屈折率を決定してもよい。
なお、制御部は、得られた水晶体屈折率に基づいて白内障または老化の進行度を判定してもよい。白内障が進行すると水晶体屈折率が大きくなるため、制御部は、白内障屈折率の大きさに基づいて白内障または老化の進行度を判定してもよい。なお、制御部は、断層画像に基づいて白内障進行度を判定してもよい。例えば、断層画像の水晶体の輝度値の大きさに基づいて白内障の進行度を判定してもよいし、カラー断層画像の水晶体の黄味具合に基づいて白内障の進行度を判定してもよい。もちろん、制御部は、画像と水晶体屈折率の両方に基づいて白内障進行度を判定してもよい。
なお、制御部は、水晶体内部を複数の区画で分割し、区画ごとに屈折率を決定してもよい。例えば、区画は、前方皮質、後方皮質、核の3区画であってもよい。また、前嚢、後嚢、上皮細胞、前方皮質、後方皮質、核等に区画を分割してもよい。この場合、嚢(前・後)、皮質(前・後)は同じ区画として扱ってもよい。なお、前嚢、前嚢下、前方皮質、前方成人核、前方周辺胚核、前方胚核、中心核、後方胚核等のさらに細かい区画に分割してもよい。
また、水晶体屈折率は、水晶体内部において勾配を有するものとしてもよい。この場合、制御部は、関数で定義された勾配に基づいて、水晶体内部の屈折率を求めてもよい。
なお、制御部のプロセッサは、記憶部(例えば、メモリ74)に記憶された眼科装置制御プログラムを実行してもよい。眼科装置制御プログラムは、例えば、撮影ステップと、屈折力測定ステップと、制御ステップを含む。撮影ステップは、例えば、被検眼の前眼部および眼底部、または眼球全体を撮影するステップである。屈折力測定ステップは、被検眼の屈折力を測定するステップである。制御ステップは、撮影ステップにおいて撮影された画像と、屈折力測定ステップにおいて測定した屈折力と、に基づいて、被検眼の屈折率を決定するステップである。
<実施例>
以下、本開示に係る眼科装置1000を図面に基づいて説明する。図1は本実施例に係る眼科装置1000の測定部200について示す概略構成図である。なお、以下の光学系は、図示無き筐体に内蔵されている。また、その筐体は、周知のアライメント移動機構の駆動によって、操作部76(例えば、タッチパネル、ジョイスティックなど)を介して被検眼Eに対して3次元的に移動される。なお、以下の説明においては、被検眼(眼E)の光軸方向をZ方向、水平方向をX方向、鉛直方向をY方向として説明する。
以下、本開示に係る眼科装置1000を図面に基づいて説明する。図1は本実施例に係る眼科装置1000の測定部200について示す概略構成図である。なお、以下の光学系は、図示無き筐体に内蔵されている。また、その筐体は、周知のアライメント移動機構の駆動によって、操作部76(例えば、タッチパネル、ジョイスティックなど)を介して被検眼Eに対して3次元的に移動される。なお、以下の説明においては、被検眼(眼E)の光軸方向をZ方向、水平方向をX方向、鉛直方向をY方向として説明する。
本実施例の眼科装置1000は、主に、OCT光学系100と、屈折力測定光学系400を備える。OCT光学系100は、被検眼Eの眼軸長の測定、または断層画像の撮影などに用いられる。屈折力測定光学400は、被検眼の眼屈折力等の光学特性を測定する。
OCT光学系100は、眼Eに測定光を照射する。OCT光学系100は、被検眼の各部(例えば、角膜、水晶体、眼底など)から反射された測定光と、参照光との干渉状態を受光素子(検出器120)によって検出する。
OCT光学系100は、いわゆる眼科用光断層干渉計(OCT:Optical coherence tomography)の構成を持つ。OCT光学系100は、測定光源102から出射された光をカップラー(光分割器)104によって測定光(試料光)と参照光に分割する。そして、OCT光学系100は、導光光学系106によって測定光を被検眼に導き、また、参照光を参照光学系110に導く。その後、被検眼の各部によって反射された測定光と,参照光との合成による干渉光を検出器(受光素子)120に受光させる。
光源102から出射された光は、カップラー104によって測定光束と参照光束に分割される。そして、測定光束は、光ファイバーを通過した後、空気中へ出射される。その光束は、走査部108、導光光学系106の光学部材、ダイクロイックミラー16、対物レンズ47を介して被検眼に集光される。被検眼の各部で反射された光は、同様の光路を経て光ファイバーに戻される。
走査部108は、眼E上でXY方向(横断方向)に測定光を走査させる。走査部108は、例えば、ガルバノミラーを備え、その反射角度が駆動機構109によって任意に調整される。これによって、光源102から出射された光束はその反射(進行)方向が変化され、被検眼上における撮像位置が変更される。走査部108としては、光を偏向させる構成であればよい。例えば、反射ミラー(ガルバノミラー、ポリゴンミラー、レゾナントスキャナ)の他、光の進行(偏向)方向を変化させる音響光学素子(AOM)等が用いられる。
参照光学系110は、眼Eでの測定光の反射によって取得される反射光と合成される参照光を生成する。参照光学系110は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであっても良い。参照光学系110は、例えば、反射光学系(例えば、参照ミラー)によって形成され、カップラー104からの光を反射光学系により反射することにより再度カップラー104に戻し、検出器120に導く。他の例としては、参照光学系110は、透過光学系(例えば、光ファイバー)によって形成され、カップラー104からの光を戻さず透過させることにより検出器120へと導く。
参照光学系110は、参照光路中の光学部材を移動させることにより、測定光と参照光との光路長差を変更する構成を有する。例えば、参照ミラーが光軸方向に移動される。光路長差を変更するための構成は、導光光学系106の光路中に配置されてもよい。
検出器120は、測定光と参照光との干渉状態を検出する。フーリエドメインOCTの場合では、干渉光のスペクトル強度が検出器120によって検出され、スペクトル強度データに対するフーリエ変換によって所定範囲における深さプロファイル(Aスキャン信号)が取得される。
例えば、フーリエドメインOCTとしては、Spectral-domain OCT(SD−OCT)、Swept-source OCT(SS−OCT)が挙げられる。また、Time-domain OCT(TD−OCT)であってもよい。
SD−OCTの場合、光源102として低コヒーレント光源(広帯域光源)が用いられ、検出器120には、干渉光を各周波数成分(各波長成分)に分光する分光光学系(スペクトルメータ)が設けられる。スペクトルメータは、例えば、回折格子とラインセンサからなる。
SS−OCTの場合、光源102として出射波長を時間的に高速で変化させる波長走査型光源(波長可変光源)が用いられ、検出器120として、例えば、単一の受光素子が設けられる。光源102は、例えば、光源、ファイバーリング共振器、及び波長選択フィルタによって構成される。そして、波長選択フィルタとして、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、ファブリー・ペローエタロンを用いたものが挙げられる。
<屈折力測定光学系>
屈折力測定光学系400は、被検眼Eの瞳孔中心部を介して眼底にスポット状の測定指標を投影する。そして、瞳孔周辺部を眼底Efから反射された眼底反射光を介してリング状に取り出し、二次元受光素子の撮像素子にリング状の眼底反射像を撮像させる。
屈折力測定光学系400は、被検眼Eの瞳孔中心部を介して眼底にスポット状の測定指標を投影する。そして、瞳孔周辺部を眼底Efから反射された眼底反射光を介してリング状に取り出し、二次元受光素子の撮像素子にリング状の眼底反射像を撮像させる。
屈折力測定光学系400は、例えば、測定光源401,リレーレンズ402,ホールミラー403,リレーレンズ404,ダイクロイックミラー405,全反射ミラー406,受光絞り407,コリメータレンズ408,リングレンズ409,撮像素子410等を備える。測定光源401は、正視眼の眼底Efと光学的に共役な位置関係に配置されている。ホールミラー403の開口は、被検眼Eの瞳孔と光学的に共役な位置関係にされている。ダイクロイックミラー405は、ダイクロイックミラー16の反射方向に配置される。ダイクロイックミラー405は、屈折力の測定に用いられる波長の赤外光をリレーレンズ404に向けて反射し、OCT光学系100による断層画像の撮影に用いられる波長の赤外光を透過する。全反射ミラー406は、ホールミラー403の反射方向に配置される。受光絞り407は、全反射ミラー406の反射方向に配置される。撮像素子410は、例えば、二次元受光素子である。
受光絞り407及び撮像素子410は、眼底Efと光学的に共役な位置関係に配置されている。リングレンズ409は、透明平板状に円筒レンズがリング状に形成されたレンズ部と、リング状のレンズ部分以外が遮光された遮光部と、から構成されている。リングレンズ409は、対物レンズ47からコリメータレンズ408までの光学系を介して、被検眼Eの瞳孔と光学的に共役な位置関係にされている。撮像素子410からの出力は制御部70に入力される。なお、屈折力測定光学系400は、周知のものが使用可能である。
<角膜形状測定部>
角膜形状測定部300は、被検眼に指標を投影した状態で撮影された画像を解析することによって角膜形状(曲率、乱視軸角度など)を測定する。角膜形状測定部300は、例えば、パターン投影部50、作動距離検出部60、前眼部撮像系30を備える。
角膜形状測定部300は、被検眼に指標を投影した状態で撮影された画像を解析することによって角膜形状(曲率、乱視軸角度など)を測定する。角膜形状測定部300は、例えば、パターン投影部50、作動距離検出部60、前眼部撮像系30を備える。
パターン投影部50は、例えば、被検眼の角膜にリングパターンを投影する。パターン投影部50は、例えば、パターン板51、照明光源59などを備える。パターン投影部50は、測定光軸L1を中心に配置される。照明光源59は、例えば、赤外光または可視光を発するLEDである。照明光源59は、パターン板51に照明光を入射させ、内部を照明する。照明光源59は、パターン板51の後方に複数並べて配置される。
<作動距離検出部>
作動距離検出部60は、例えば、投光光学系と、受光光学系を備える。投光光学系は、赤外光を発する光源61とレンズ62を備える。受光光学系は、レンズ63と受光素子64を備える。光源61からの光はレンズ62によって略平行光束にされ、被検眼Eの角膜に斜め方向から照射される。受光光学系の受光光軸は光軸L1に対して投光光学系の投光光軸と対称となるように設けられており、光源61による角膜反射光は、レンズ63を介して受光素子64に入射する。被検眼Eが前後方向(光軸方向)に相対的に移動すると、被検眼角膜に形成された指標像も受光素子上を移動するため、その偏位から被検眼の作動距離のアライメント状態を検知することができる。
作動距離検出部60は、例えば、投光光学系と、受光光学系を備える。投光光学系は、赤外光を発する光源61とレンズ62を備える。受光光学系は、レンズ63と受光素子64を備える。光源61からの光はレンズ62によって略平行光束にされ、被検眼Eの角膜に斜め方向から照射される。受光光学系の受光光軸は光軸L1に対して投光光学系の投光光軸と対称となるように設けられており、光源61による角膜反射光は、レンズ63を介して受光素子64に入射する。被検眼Eが前後方向(光軸方向)に相対的に移動すると、被検眼角膜に形成された指標像も受光素子上を移動するため、その偏位から被検眼の作動距離のアライメント状態を検知することができる。
<前眼部撮像系>
前眼部撮像系30は、前眼部正面像を撮像する。前眼部撮像系30は、対物レンズ47、フィルタ34、撮像レンズ37、二次元撮像素子35等を備える。撮像素子35は、被検眼前眼部と略共役な位置に配置されている。撮像素子35からの出力信号は前眼部の観察、角膜に投影されたパターン像の撮影等に使用される。
前眼部撮像系30は、前眼部正面像を撮像する。前眼部撮像系30は、対物レンズ47、フィルタ34、撮像レンズ37、二次元撮像素子35等を備える。撮像素子35は、被検眼前眼部と略共役な位置に配置されている。撮像素子35からの出力信号は前眼部の観察、角膜に投影されたパターン像の撮影等に使用される。
前述のパターン投影部50による前眼部反射光は、対物レンズ47、ダイクロイックミラー16、ダイクロイックミラー14、フィルタ34、及び撮像レンズ37を介して撮像素子35に結像される。また、撮像素子35に撮像されたパターン指標像の位置に基づいて測定光軸Lの上下左右方向(XY方向)のアライメント状態が検知される。
<固視標光学系>
固視標光学系10は、例えば、固視光源11,固視標を持つ固視標板12,投光レンズ13,ダイクロイックミラー14、駆動部15を備える。固視光源11からの光は、固視標板12,投光レンズ13を介してダイクロイックミラー14によって被検眼Eに向けて反射される。光源11及び固視標板12は、光軸方向に移動されることにより、被検眼Eに対して調節刺激を与える。
固視標光学系10は、例えば、固視光源11,固視標を持つ固視標板12,投光レンズ13,ダイクロイックミラー14、駆動部15を備える。固視光源11からの光は、固視標板12,投光レンズ13を介してダイクロイックミラー14によって被検眼Eに向けて反射される。光源11及び固視標板12は、光軸方向に移動されることにより、被検眼Eに対して調節刺激を与える。
<制御部>
次に、制御系について説明する。制御部70は、装置全体の制御及び測定結果の算出を行う。制御部70は、OCT光学系100の各部材、屈折力測定光学系400の各部材、メモリ74、表示部75、操作部76等と接続されている。なお、メモリ74には、各種制御プログラム等が記憶されている。
次に、制御系について説明する。制御部70は、装置全体の制御及び測定結果の算出を行う。制御部70は、OCT光学系100の各部材、屈折力測定光学系400の各部材、メモリ74、表示部75、操作部76等と接続されている。なお、メモリ74には、各種制御プログラム等が記憶されている。
<調節機能測定>
調節機能測定の制御動作について説明する。調節機能測定において、眼科装置1000は、固指標の呈示距離を変化させながら、被検眼Eの屈折力および眼内距離の変化等を測定する。以下、図2のフローチャートに基づいて説明する。
調節機能測定の制御動作について説明する。調節機能測定において、眼科装置1000は、固指標の呈示距離を変化させながら、被検眼Eの屈折力および眼内距離の変化等を測定する。以下、図2のフローチャートに基づいて説明する。
<S1:アライメント>
まず、制御部70は、被検眼Eに対する測定部200のアライメントを行う。例えば、被検眼Eの角膜にアライメント指標を投影して、測定部200と被検眼Eの位置合わせを行う。例えば、制御部70は、固視標光源11、照明光源59及び光源61を点灯する。制御部70は、前眼部撮像系30によって被検眼Eの前眼部画像を撮影し、その前眼部画像に基づいて、被検眼Eと測定部200のXY方向のアライメントを行う。例えば、制御部70は、図3に示すような前眼部画像P1に写るパターン指標Q1,Q2を検出し、パターン指標Q1,Q2の中心が前眼部画像P1の中央にくるように測定部200を上下左右方向に移動させ、XY方向のアライメントを行う。また、制御部70は、作動距離検出部60によって検出されたZ方向の被検眼Eの位置に基づいて、測定部200を前後方向に移動させる。
まず、制御部70は、被検眼Eに対する測定部200のアライメントを行う。例えば、被検眼Eの角膜にアライメント指標を投影して、測定部200と被検眼Eの位置合わせを行う。例えば、制御部70は、固視標光源11、照明光源59及び光源61を点灯する。制御部70は、前眼部撮像系30によって被検眼Eの前眼部画像を撮影し、その前眼部画像に基づいて、被検眼Eと測定部200のXY方向のアライメントを行う。例えば、制御部70は、図3に示すような前眼部画像P1に写るパターン指標Q1,Q2を検出し、パターン指標Q1,Q2の中心が前眼部画像P1の中央にくるように測定部200を上下左右方向に移動させ、XY方向のアライメントを行う。また、制御部70は、作動距離検出部60によって検出されたZ方向の被検眼Eの位置に基づいて、測定部200を前後方向に移動させる。
<S2:遠用屈折度測定>
前眼部に対するアライメントが完了すると、制御部70は、被検者の遠用屈折度を測定する。ここで測定した遠用屈折度は、調節機能測定時の固視標の初期位置となる。制御部70は、測定光源401を点灯させて眼底Efに測定光を投光する。そして、制御部70は、その反射光を撮像素子410により受光し、指標像(リング像)を検出する。
前眼部に対するアライメントが完了すると、制御部70は、被検者の遠用屈折度を測定する。ここで測定した遠用屈折度は、調節機能測定時の固視標の初期位置となる。制御部70は、測定光源401を点灯させて眼底Efに測定光を投光する。そして、制御部70は、その反射光を撮像素子410により受光し、指標像(リング像)を検出する。
図4は、撮像素子410にて撮像されたリング像Rである。撮像素子410からの出力信号は、メモリ74に記憶される。その後、制御部70は、メモリ74に記憶されたリング像Rの画像データに基づいて各経線方向にリング像Rの位置を特定する(細線化する)。そして、制御部70は、特定されたリング像Rの像位置に基づいて、最小二乗法等を用いて楕円近似する。なお、楕円近似の方法としては、眼屈折力測定や角膜形状測定等で周知である楕円近似の式を用いることができる。そして、近似された楕円の形状から各経線方向の屈折誤差を求めることができるので、これに基づいて被検眼の眼屈折値、S(球面度数)、C(柱面度数)、(乱視軸角度)の各値が演算される。
<S3:屈折力・眼軸長測定>
制御部70は駆動部15を制御し、測定した遠用屈折度に対して0.5ディオプタだけ遠方にずらした位置に固指標を移動させる。そして、制御部70は、測定光源401と、測定光源102を点灯させる。制御部70は、遠方に配置された固視標を近方へ徐々に移動させながら、固視標の各呈示位置での屈折力と眼軸長を測定する。制御部は、例えば、受光素子410によってリング像Rを取得しながら、OCT光学系100によって被検眼EのAスキャン信号を取得する。制御部70は、リング像Rに基づいて眼屈折力を取得し、Aスキャン信号に基づいて被検眼の眼軸長を取得する。眼軸長を取得する場合、例えば、制御部70は、OCT光学系100によって得られたAスキャン信号をフーリエ変換することで、その信号から被検眼Eの各部(角膜前面Cf、角膜後面Cb、水晶体前面Lf、水晶体後面Lb、網膜表面Rc)から反射された反射光による干渉信号成分を分離する(図5参照)。これにより、制御部70は、被検眼Eの各部の距離を取得する。
制御部70は駆動部15を制御し、測定した遠用屈折度に対して0.5ディオプタだけ遠方にずらした位置に固指標を移動させる。そして、制御部70は、測定光源401と、測定光源102を点灯させる。制御部70は、遠方に配置された固視標を近方へ徐々に移動させながら、固視標の各呈示位置での屈折力と眼軸長を測定する。制御部は、例えば、受光素子410によってリング像Rを取得しながら、OCT光学系100によって被検眼EのAスキャン信号を取得する。制御部70は、リング像Rに基づいて眼屈折力を取得し、Aスキャン信号に基づいて被検眼の眼軸長を取得する。眼軸長を取得する場合、例えば、制御部70は、OCT光学系100によって得られたAスキャン信号をフーリエ変換することで、その信号から被検眼Eの各部(角膜前面Cf、角膜後面Cb、水晶体前面Lf、水晶体後面Lb、網膜表面Rc)から反射された反射光による干渉信号成分を分離する(図5参照)。これにより、制御部70は、被検眼Eの各部の距離を取得する。
<S4:結果表示>
制御部70は、固視標を徐々に移動させて屈折力と眼軸長を測定する間、その測定結果を図5に示すような結果表示画面K1に随時表示させる。結果表示画面K1の上部には、屈折力の変化を示す屈折力変化グラフが表示される。例えば、屈折力変化グラフGLPa、固視標換算グラフGLPb、調節反応量Dr、近点値Dmax、遠点値Dmin等が結果表示画面K1に表示される。屈折力変化グラフGLPaは、固指標の呈示距離の変化に伴う直近調節力の変化を表す。固視標換算グラフGLPbは、移動する固視標の呈示距離をディオプタに換算して描画したグラフである。調節力Drは、被検眼の測定結果である。近点値Dmaxは、調節機能測定中に測定した屈折力の最大値である。遠点値Dminは、調節機能測定中に測定した屈折力の最小値である。グラフGLPaとグラフGLPbの横軸は視標位置であり、縦軸の単位はディオプタ(ディオプタ値)を示す。
制御部70は、固視標を徐々に移動させて屈折力と眼軸長を測定する間、その測定結果を図5に示すような結果表示画面K1に随時表示させる。結果表示画面K1の上部には、屈折力の変化を示す屈折力変化グラフが表示される。例えば、屈折力変化グラフGLPa、固視標換算グラフGLPb、調節反応量Dr、近点値Dmax、遠点値Dmin等が結果表示画面K1に表示される。屈折力変化グラフGLPaは、固指標の呈示距離の変化に伴う直近調節力の変化を表す。固視標換算グラフGLPbは、移動する固視標の呈示距離をディオプタに換算して描画したグラフである。調節力Drは、被検眼の測定結果である。近点値Dmaxは、調節機能測定中に測定した屈折力の最大値である。遠点値Dminは、調節機能測定中に測定した屈折力の最小値である。グラフGLPaとグラフGLPbの横軸は視標位置であり、縦軸の単位はディオプタ(ディオプタ値)を示す。
結果表示画面K1の下部には、眼内距離の変化を示す眼内距離グラフが表示される。例えば、角膜前面、角膜後面、水晶体前面、および水晶体後面の網膜からの距離がグラフ(例えば、角膜前面グラフGLCf、角膜後面グラフGLCb、水晶体前面グラフGLLf、水晶体後面グラフGLLb)として表示される。検者は、固視標が近づくにつれて水晶体の厚さが増加する様子などを眼内距離グラフによって確認することができる。眼内距離グラフの縦軸は距離であり、横軸は視標位置である。制御部70は、例えば、制御部70は、各呈示位置での測定結果が得られるたび、屈折力と眼内距離のグラフを更新する。
制御部70は、例えば、測定開始からの経過時間が30秒を超えたとき、または調節機能測定中の屈折力の最大値が6秒以上変化していないとき、または固視標を停止させている時間が6秒を超えるときに所定に条件を満たしたと判定して調節力の測定を終了する。
上記のように、眼科装置1000は、調節刺激下における眼内各層の位置の変化、および各層の厚み(例えば、角膜厚、前房深度、水晶体厚、硝子体厚、網膜厚など)の変化と、他覚屈折力の変化を同時に測定することができ、これらの変化の関連性について確認することができる。また、眼科装置1000は、調節IOLの評価に用いられてもよい。例えば、眼科装置1000は、眼内での調節IOLの移動と、その時の他覚屈折力を測定し、調節IOLが適切に機能しているかを評価してもよい。
<時間変化グラフ表示>
なお、制御部70は、図7に示すように、結果表示画面K2に眼内距離と屈折力の経時変化をグラフで示してもよい。例えば、制御部70は、調節刺激を−3Dの位置から+3Dの位置に切り換えたときの、屈折力、水晶体曲率、前房深度、または水晶体厚などの経時変化を測定し、表示部75に表示させてもよい。また、制御部70は、各測定値の時間的な変化率を算出し、被検眼の調節反応速度を求めてもよい。例えば、疾病眼などの場合、正常な眼に比べて調節反応速度が遅い傾向があるため、調節反応速度を測定することによって、疾病の発見に役立つ可能性がある。
なお、制御部70は、図7に示すように、結果表示画面K2に眼内距離と屈折力の経時変化をグラフで示してもよい。例えば、制御部70は、調節刺激を−3Dの位置から+3Dの位置に切り換えたときの、屈折力、水晶体曲率、前房深度、または水晶体厚などの経時変化を測定し、表示部75に表示させてもよい。また、制御部70は、各測定値の時間的な変化率を算出し、被検眼の調節反応速度を求めてもよい。例えば、疾病眼などの場合、正常な眼に比べて調節反応速度が遅い傾向があるため、調節反応速度を測定することによって、疾病の発見に役立つ可能性がある。
なお、水晶体の形状変化に伴って、眼軸長の測定値が変化するため、眼軸長の測定値の変化を測定し、表示部75に表示させてもよい(図7参照)。眼軸長の測定値が変化するのは、調節時の水晶体の厚さの変化で水晶体の屈折率の割合が変化するためである。
また、図7のように時間変化のグラフを表示させる場合、グラフの微分値(反応速度)に応じてグラフを色分けして表示してもよい。例えば、微分値が高い順に赤色、橙色、黄色、緑色、青色などに色分けして表示してもよい。これによって、被検眼の調節反応速度に異常がある場合に確認が容易となる。
<水晶体屈折率の算出>
以下、眼科装置1000の別の機能である水晶体の屈折率の算出について説明する。本実施例の眼科装置1000は、断層画像の光線追跡に基づく被検眼の屈折力と、屈折力測定光学系400によって測定された屈折力とに基づいて、被検眼の水晶体の屈折率を算出することができる。
以下、眼科装置1000の別の機能である水晶体の屈折率の算出について説明する。本実施例の眼科装置1000は、断層画像の光線追跡に基づく被検眼の屈折力と、屈折力測定光学系400によって測定された屈折力とに基づいて、被検眼の水晶体の屈折率を算出することができる。
例えば、制御部70は、OCT光学系100によって前眼部断層画像を撮影し、その前眼部断層画像に基づいて光線追跡を行う。例えば、制御部70は、走査部108によって測定光を被検眼の各部で所定の横断方向に走査することによって断面画像を取得する。例えば、X方向もしくはY方向に走査することにより、被検眼のXZ面もしくはYZ面における断面画像を取得できる(なお、本実施例においては、このように測定光を前眼部に対して一次元走査し、断層像を得る方式をBスキャンとする)。
なお、OCT光学系100によって前眼部断層画像を撮影する場合、スネルの法則に従って、前眼部における各組織境界(角膜前後面、水晶体前後面など)で測定光が屈折するため、図8に示すように断層画像に歪みが生じる。したがって、制御部70は、各部の屈折率に基づいて、断層画像の歪みを補正する(屈折補正)。なお、補正前の断層画像におけるパラメータとして、角膜前面曲率R1、角膜後面曲率R2’、水晶体前面曲率R3’、水晶体後面曲率R4’、角膜屈折率n1、前房屈折率n2、水晶体屈折率(仮定値)n3’、硝子体屈折率n4、角膜厚d1’、前房深度(角膜裏面〜水晶体前面)d2’、水晶体厚d3’、硝子体厚d4’、網膜厚d5’、網膜屈折率n5を用いる。
まず、制御部70は、メモリ85に記憶された前眼部画像P1におけるパターン指標Q1,Q2の大きさに基づいて被検眼の角膜前面曲率R1を求める。次いで、制御部70は、求めた角膜前面曲率R1と、角膜の屈折率n1に基づいて、角膜前面での屈折による断層画像の歪みを補正する。これによって、断層画像における角膜後面の形状が補正され、断層画像の解析によって角膜後面曲率R2を求めることができる。なお、この段階において、角膜屈折率n1,前房屈折率n2,硝子体屈折率n4、網膜屈折率n5は、一般的な屈折率が用いられ、水晶体屈折率n3’については、仮定値が用いられる。
制御部70は、例えば、断層画像において輝度値のエッジ検出処理を行い、角膜後面の境界を検出する。そして、検出された角膜後面の境界を円近似(または楕円近似、コニック曲線近似等)し、この近似曲線に基づいて角膜後面曲率R2を算出する。
制御部70は、角膜後面曲率R2と前房屈折率n2に基づいて、角膜後面での屈折による断層画像の歪みを補正する。これによって、断層画像における水晶体前面の形状が補正され、断層画像の解析によって水晶体前面曲率R3を求めることができる。例えば、制御部70は、前述と同様に断層画像に対するエッジ検出によって、水晶体前面曲率R3を算出する。
制御部70は、水晶体前面曲率R3と、仮の水晶体屈折率n3’に基づいて、水晶体前面での屈折による断層画像の歪みを補正する。これによって、断層画像における水晶体後面の形状が補正され、断層画像から水晶体後面曲率R4を求めることができる。例えば、制御部70は、前述と同様に断層画像に対するエッジ検出によって、水晶体後面曲率R4を算出する。
なお、補正後の断層画像における角膜厚d1、前房深度d2、水晶体厚dt3、硝子体厚d4、網膜厚d5は、補正前の画像における角膜厚d1’、前房深度d2’、水晶体厚d3’、硝子体厚d4’、網膜厚d5’を用いて次式(1)のように表すことができる。
<光線追跡・最適化>
屈折補正が完了すると、制御部70は、補正された断層画像に基づいて、光線追跡を行い、屈折力測定光学系400によって測定した屈折力と同じ屈折状態となるように、水晶体屈折率n3’の値を変更しながら最適化を行う。
屈折補正が完了すると、制御部70は、補正された断層画像に基づいて、光線追跡を行い、屈折力測定光学系400によって測定した屈折力と同じ屈折状態となるように、水晶体屈折率n3’の値を変更しながら最適化を行う。
例えば、制御部70は、被検眼の断層画像から得られた光学モデルM(図10参照)に対して光線追跡を行う。光学モデルMは、例えば、各部(角膜、水晶体など)の位置、曲率、および各部の屈折率等に基づいて作成される。例えば、制御部70は、光学モデルMの眼底中央から角膜に向けて進む光線についてシミュレーションを行い、角膜から出た光が平行光となるために必要なレンズGの屈折力(第1屈折力とする)を求める。この第1屈折力が、屈折力測定光学系400によって算出された屈折力(第2屈折力とする)と同じ値になるように水晶体屈折率n3’を変化させる。この最適化処理によって収束した水晶体屈折率n3’が被検眼の水晶体屈折率n3となる。
上記のように、眼科装置1000は、被検者ごとに水晶体屈折率n3を求めることができる。これによって、眼科装置1000は、被検眼の眼軸長または水晶体形状などをより適正に求めることができる。また、上記のように求めた水晶体屈折率n3を用いて正しい水晶体の後面形状を求めることによって、眼内レンズの挿入後の位置を算出するために用いられる水晶体の赤道位置等をより適正に求めることができる。
また、水晶体屈折率n3は、白内障または加齢等の影響で変化するため、制御部70は、水晶体屈折率n3の大きさに基づいて白内障の進行具合などを判定してもよい。例えば、制御部70は、水晶体屈折率n3が所定値よりも大きい場合、白内障または老化が進行していると判定してもよい。
なお、測定時の状況によって被検眼の調節状態が変化する可能性があるため、できるだけ断層画像撮影と屈折力測定は同時に行うとよい。また、このときに瞳孔径を測定し、光線追跡に用いることで、より適正なシミュレーションを行うことができる。
なお、以上の実施例において、水晶体内部で屈折率は一律としたが、これに限らない。例えば、水晶体内部を複数の区画で分割し、区画ごとに屈折率を求めてもよい。例えば、水晶体を前方皮質、後方皮質、核の3つの区画で分割し、それぞれ屈折率を求めてもよい。この区画は、例えば、断層画像の画像処理などによって求めてもよい。なお、水晶体屈折率が水晶体内部において勾配を有しているものとした場合、制御部70は、その勾配を関数で定義することで、各区画の水晶体屈折率を求めてもよい(例えば、非特許文献1参照)。例えば、前述のように求めた水晶体屈折率を勾配の関数に代入することによって各区画の屈折率を求めてもよい。
なお、以上の実施例では、自然の水晶体の屈折率を測定したが、人工水晶体(例えば、IOL)の屈折率も上記と同様に測定してもよい。IOLの屈折率を測定することによって、例えば、IOLを入れ直す場合、またはIOLを複数入れる場合に、新たなIOLの度数を選定するために有用である。
なお、被検眼に調節刺激を付与可能な場合、被検眼の調節前後の水晶体曲率、水晶体厚、および眼軸長の変化量と、眼軸長の算出に用いた一律の屈折率とに基づいて、水晶体の屈折率を算出してもよい。また、水晶体屈折率を求めた場合、水晶体曲率、水晶体厚および水晶体屈折率から水晶体の屈折力を求めてもよい。この場合、例えば、制御部70は、固視標の位置を移動させて調節刺激を与え、水晶体の屈折力変化を測定することで、水晶体が老化しているか否かを判定してもよい。また、水晶体の屈折力が変化する速度を測定することで、被検眼が病気であるか否かを判定してもよい。
なお、眼科装置1000は、フォトチューニングを行う際にIOLの屈折率を測定してもよい。フォトチューニングは、例えば、被検眼に挿入したIOLにレーザを照射することによって、IOLの屈折率を変化させ、IOLを挿入した後の被検眼の屈折力に応じてIOLの屈折率を調整する技術である。上記のように、IOLの屈折率を測定することによって、フォトチューニングでどのくらい屈折率を変化させればよいかを確認することができる。また、フォトチューニング後の屈折率の確認を容易に行うことができる。
なお、以上の実施例において、OCT光学系100の断層画像撮影と、屈折力測定光学系400の屈折力測定は、ともに赤外光を用いるため、屈折力測定を870μm、断層画像撮影を1000μm付近の波長に分けてもよい。これによって、互いの測定光によるノイズの発生を抑制できる。
なお、以上の説明において、OCT光学系100と、屈折力測定光学系400は、同一の装置に設けられるものとしたが、別々の装置に設けられてもよい。
なお、以上の説明においては、眼底反射光によるリング像を取得する屈折力測定光学系400を例にとって説明したが、これに限るものではない。固指標の呈示距離を移動させ、他覚屈折力測定によって被検眼Eの調節力を測定する装置であればよい。例えば、被検者眼の波面収差を求めるために被検眼Eの眼底にスポット指標を投光し、その眼底反射光をシャックハルトマンセンサによって検出する屈折力測定光学系であってもよい。
59 照明光源
70 制御部
100 OCT光学系
300 角膜形状測定部
400 屈折力測定光学系
1000 眼科装置
70 制御部
100 OCT光学系
300 角膜形状測定部
400 屈折力測定光学系
1000 眼科装置
Claims (15)
- 被検眼の検査を行う眼科装置であって、
前記被検眼の前眼部および眼底部、または眼球全体を撮影する撮影手段と、
前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像と、前記屈折力測定手段によって測定した屈折力と、に基づいて、前記被検眼の屈折率を決定する制御手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。 - 前記制御手段は、前記画像を解析することによって被検眼の光学モデルを取得し、前記光学モデルに対する光線追跡によって得られる第1屈折力が、前記屈折力測定手段によって測定された第2屈折力と一致するように前記屈折率を決定することを特徴とする請求項1の眼科装置。
- 前記制御手段は、前記被検眼の眼球全体の屈折率を決定することを特徴とする請求項1または2の眼科装置。
- 前記制御手段は、前記被検眼の水晶体の屈折率を決定することを特徴とする請求項1または2の眼科装置。
- 前記制御手段は、前記水晶体屈折率に基づいて、白内障進行度を判定することを特徴とする請求項4の眼科装置。
- 前記制御手段は、前記画像に基づいて、白内障進行度を判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかの眼科装置。
- 前記制御手段は、前記画像と前記水晶体屈折率に基づいて、白内障進行度を判定することを特徴とする請求項4の眼科装置。
- 前記制御手段は、前記水晶体屈折率に基づいて、水晶体の老化状態を判定することを特徴とする請求項4〜7のいずれかの眼科装置。
- 前記撮影手段は、被検眼によって反射した測定光と、前記測定光に対応する参照光との干渉状態に基づいて被検眼の断層画像を取得する干渉光学系であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかの眼科装置。
- 前記制御手段は、水晶体内部を複数の区画で分割し、前記区画ごとに前記水晶体屈折率を決定することを特徴とする請求項4〜9のいずれかの眼科装置。
- 前記区画は、前方皮質、後方皮質、および核であることを特徴とする請求項10の眼科装置。
- 前記区画は、前嚢、後嚢、上皮細胞、前方皮質、後方皮質、および核であることを特徴とする請求項10の眼科装置。
- 前記水晶体屈折率は、水晶体内部において勾配を有し、
前記制御手段は、前記勾配を関数で定義することを特徴とする請求項4の眼科装置。 - 前記水晶体屈折率は、水晶体内部において勾配を有し、
前記制御手段は、前記区画ごとに前記勾配を関数で定義することを特徴とする請求項10〜12のいずれかの眼科装置。 - 被検眼の検査を行う眼科装置において用いられる眼科装置制御プログラムであって、前記眼科装置のプロセッサによって実行されることで、
前記被検眼の前眼部および眼底部、または眼球全体を撮影する撮影ステップと、
前記被検眼の屈折力を測定する屈折力測定ステップと、
前記撮影ステップにおいて撮影された画像と、前記屈折力測定ステップにおいて測定した屈折力と、に基づいて、前記被検眼の屈折率を決定する制御ステップと、を前記眼科装置に実行させることを特徴とする眼科装置制御プログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017132143A JP2019013392A (ja) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 眼科装置、および眼科装置制御プログラム |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP2017132143A Pending JP2019013392A (ja) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 眼科装置、および眼科装置制御プログラム |
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JP (1) | JP2019013392A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7447619B2 (ja) | 2020-03-30 | 2024-03-12 | 株式会社ニデック | 眼科装置 |
JP7480552B2 (ja) | 2020-03-30 | 2024-05-10 | 株式会社ニデック | 眼科装置および眼軸長演算プログラム |
-
2017
- 2017-07-05 JP JP2017132143A patent/JP2019013392A/ja active Pending
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