JP4648384B2 - 円環体インプラントの要求されるパワーの計算方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に眼球のレンズ（又は、水晶体）の分野に関し、より特別には、円環体眼内レンズ（例えば、偽フェイキック（有水晶体）ＩＯＬ（眼内レンズ）、ＡＣフェイキック（有水晶体）ＩＯＬ、ＰＣフェイキックＩＯＬ、虹彩固定ＩＯＬなど）に関する。

人間の目は、最も簡単にいえば、角膜と呼ばれる、澄んだ外側部分を介して光を透過させ、水晶体により網膜上に像の焦点を合わせることにより視覚を提供するように機能する。焦点の合った画像の品質は、目のサイズや形状、角膜および水晶体（レンズ）の透明性を含む多くの要因に依存する。

目の光学パワー（又は、出力）は、角膜と水晶体の光学パワーにより決定される。正常で、健康な目においては、鮮明な像が網膜に形成される（正常視）。多くの目においては、目が異常に長い（軸性近視）ため、網膜の前で像が形成されるか、目が異常に短い（軸性遠視）ため、網膜の後ろに像が形成される。角膜および水晶体もまた、非球面で規則正しいが、非対称で円環体であり、角膜および水晶体乱視と呼ばれ、組み合わされて眼球乱視を引き起こす、補正されない円柱屈折異常という結果になる。最後に、外科処置が目に対して実施されると、その処置それ自体が角膜乱視を引き起こす可能性がある。

これらの屈折異常はすべて、本来の水晶体があるべき位置に残っているときは、屈折インプラント（移植体）を使用して、または本来の水晶体と置換して使用される眼内レンズ（ＩＯＬ）により補正できる。円環体インプラントに関しては、インプラントの円筒パワーの大きさ、および、インプラントの、角膜／目の自然発生的または誘発された非対称性との正確な整列が、角膜／目の正乱視を補正するために必要である。インプラントの円筒の軸と角膜／目の軸との整列の重要さは、円筒の大きさが調整されていても、軸が整列されなければ、球面および円筒の両者についての意図しない残余屈折異常という結果になるために重要である。このように、インプラントの円筒の軸が、角膜／目の軸と整列していないことは、最適な網膜像形成という全体的な目標にとって不利となる。必要な整列の臨界（criticality）は、特に角膜／眼球の円筒が大きい場合は、角膜／眼球の円筒の大きさに依存する。

外科技術に基づく、要求される球面ＩＯＬパワーを予測する１つの従来技術の方法が、米国特許第５，７０９，２１８号（Ｈｏｌｌａｄａｙ、およびその他）に開示されている。しかしこの方法は、円環体インプラントの正確なパワー、または方位を決定するためにパワーベクトル解析を使用していない。外科的誘発（性）乱視を評価するために利用できる数学的モデルが種々ある。Ｔｈｉｂｏｓ、Ｈｏｌｌａｄａｙ、Ｈｏｒｎｅｒ、Ｃｒａｖｙ、およびＫｏｃｈのような著者は、レーシック（Ｌａｓｉｋ）外科処置による誘発（性）屈折異常を推定するための、パワーベクトル解析の使用についての論文を発刊している。上記の方法は、補正の効果についての評価を提供した。しかし、それらは、外科医が、最適な屈折の成果を実現するために、どのように外科処置を正しく行うかについては、直接のガイダンスは与えていない。更に、これらのモデルは、目内部の水晶体の位置に対しての考慮がされていない。

それゆえに、自然発生的および外科的誘発（性）乱視異常の両者を考慮した、目における予測される術後屈折異常を計算する方法に対する必要性は存在し続ける。

本発明は、測定された術前角膜／眼球乱視と、予測された外科的誘発乱視の両者を使用することにより、円環体インプラントの要求されるパワーを計算する方法を提供することにより、従来技術を改良する。外科的誘発乱視は、外科医により採用される外科技術のパワーベクトル解析を使用して予測される。そのような方法により、インプラントの、要求される術後屈折力を計算するより正確な方法が提供される。本方法は、手動により実行されるが、好ましくは、適切なソフトウェアを介して、コンピュータ上での実行により自動化される。

従って、本発明の１つの目的は、測定された術前角膜／眼球乱視と、予測される外科的誘発乱視の両者を使用することにより、円環体インプラントの要求されるパワーを計算する方法を提供することである。

本発明の他の目的は、外科医により採用される外科技術のパワーベクトル解析を使用して、円環体インプラントの要求されるパワーを計算する方法を提供することである。

本発明の更に別の目的は、インプラントの、要求される術後屈折力を計算する、より正確な方法を提供することである。

本発明の、これらと他の優位点、および目的は、詳細な記述と後続の請求項から明確になるであろう。

本発明の方法１０は、一般的に、患者ファクタ（要因）および外科医ファクタ（要因）に基づいて、患者の乱視異常の大きさを決定することを含む。患者ファクタ（１２）には、（ｉ）インプラントの平均球面等価体（ＭＳＥ）、（ｉｉ）最大急斜子午線（Ｋ₁）と軸（Ａ₁）に対するＫ表示値と、最大平坦子午線（Ｋ₂）と軸（Ａ₂）に対するK表示値と、（ｉｉｉ）前眼房深度（ＡＣＤ）または効果的レンズ位置（ＥＬＰ）と、（ｉｖ）目全体の顕在（manifest）屈折（眼球乱視を計算する場合）が含まれる。外科医ファクタ（１４）には、切開サイズと、位置（切開）と、個々の外科医に典型的な、外科的誘発屈折変化（ＳＩＲＣ）が含まれる。患者ファクタ１２と外科医ファクタ１４の両者は、パワーベクトル解析を使用して、ステップ１６で解析される。ステップ１６は、この技術においてよく知られた多様な公式を使用することができるが、ここでは、１つの適切な公式を検討する。検眼の規約（−ｃｙｌ形式）または眼科学の規約（＋ｃｙｌ形式）により、球面−円筒処方（Ｓ、Ｃ、およびα）は、Ｍ、Ｊ₀、およびＪ₄₅により、下記の式

（１）
により記述でき、ここでＢは不明瞭強度である。それは、最も混同の少ない面における等価光屈折デフォーカス（焦点ぼけ）である。

パワーベクトル形式における屈折異常は、球面−円筒形式に変換して戻すことができる。検眼の（−ｃｙｌ形式）および眼科学の（＋ｃｙｌ形式）の規約は容易に相互互換可能なので、Ｍ、Ｊ₀、およびＪ₄₅から検眼の（−ｃｙｌ形式）規約への変換は、式（２）により提供される。

（２）

臨床処方における円筒軸は、通常は０度と１８０度の間にある。軸を合理的な（又は、正規の）範囲にするために、式（２）に示されている４つの異なる状況が考えられる。

白内障外科医の現在の角膜切開処置により、切開位置に関連する子午線の角膜表面において、平坦化と急峻化の両者が引き起こされる。これにより、術後屈折において、測定可能な円筒パワー変化と円筒軸シフトが起こる。外科的誘発乱視変化は、術後の乱視を予測する際に考慮すべきであり、それにより、目全体における乱視を相殺するために円環体インプラントを使用することができる。式（１）を使用して、角膜屈折異常Ｓ_Cornea、Ｃ_Cornea、およびα_Corneaと、外科的誘発屈折変化（ＳＩＲＣ）、Ｓ_SIRC’、Ｃ_SIRC’、およびα_SIRC’は、パワーベクトルに変換できる。簡単のために、角膜屈折異常のパワーベクトルを（Ｍ，Ｊ_0,Ｊ₄₅）と表わし、ＳＩＲＣのパワーベクトルを（Ｍ’，Ｊ₀’，Ｊ₄₅’）と表わす。予測される術後角膜屈折異常に対するパワーベクトルは、角膜およびＳＩＲＣパワーベクトルの合計となる。
Ｒｘ_Cornea＝（Ｍ，Ｊ₀，Ｊ₄₅）；Ｒｘ_SIRC’＝（Ｍ’，Ｊ₀’、Ｊ₄₅’）
Ｒｘ_Xcyl＝Ｒｘ_Cornea+Ｒｘ_SIRC’＝（Ｍ＋Ｍ’，Ｊ₀＋Ｊ₀’、Ｊ₄₅＋Ｊ₄₅’）
（３）
目全体の場合、目全体の屈折異常は、Ｓ_Eye、Ｃ_Eye、およびα_Eyeであり、従って、式は次のように書き換えられる。
Ｒｘ_Eye＝（Ｍ，Ｊ₀，Ｊ₄₅）；Ｒｘ_SIRC’＝（Ｍ’，Ｊ₀’、Ｊ₄₅’）
Ｒｘ_Xcyl＝Ｒｘ_Eye+Ｒｘ_SIRC’＝（Ｍ＋Ｍ’，Ｊ₀＋Ｊ₀’、Ｊ₄₅＋Ｊ₄₅’）

予測される術後角膜／眼球ベクトルは、式（２）を使用して、従来の球面−円筒形式に変換できる。変換の結果は、交叉円筒計算の結果なので、Ｓ_Xcyl、Ｃ_Xcyl、およびα_Xcylと表わされる。

円環体インプラントの選択のために、円筒成分Ｃ_Xcylとα_Xcylに注目する。角膜面においては、Ｃ_Xcylとα_Xcylによる円環補正が要求される。しかし、インプラント面において必要な円環補正は、角膜面からインプラント面へのパワー転移特性のため、角膜面におけるものとは異なる。円環インプラントは、式（４）で記述される円筒パワーおよび円筒軸を有している。
Ｃ_Implant＝ＣＦ＊Ｃ_Xcyl
α_Implant＝α_Xcyl
（４）
ここで、ＣＦは、角膜面とインプラント面の間の変換ファクタである。計算された値Ｃ_Implantおよびα_Implantから、適切な円環体インプラントモデルが選択でき、選択されたインプラントは、α_Implantにより示される子午線に置かれる。ステップ１６で考慮されるベクトル解析は、患者ファクタ１２と、外科医ファクタ１４の両者を考慮した、計算された術後角膜／眼球乱視１８という結果になる。インプラントが眼内レンズ（ＩＯＬ）であると、角膜面でステップ１８において計算される予測円筒異常は、ステップ２０におけるインプラント面での要求される円筒異常に変換される。

下記の検討では、一般的な規則として、光学構成要素のパワーは「Ｐ」で表わされ、輻輳（vergence）は「Ｌ」で表わされる。ここで、Ｐ_corneaをある子午線における角膜のパワーと定義し、Ｐ_Implantをインプラントのパワー、Ｐ_Implant’を角膜面でのインプラントの等価パワー、Ｌ_corneaを角膜面直後の輻輳、Ｌ_Implantをインプラントの第１主要面での輻輳、Ｌ_Implant’をインプラントの第２主要面での輻輳、ｎを眼房水の屈折率、そしてｄを角膜とインプラントの第１主要面の間の距離と定義する。

一般的に、L_corneaは、角膜面での眼鏡補正の輻輳と、角膜のパワーの合計に等しい。
Ｌ_cornea＝Ｌ_Rx＋Ｐ_cornea
（５）
ここで、Ｌ_Rxは、角膜面での眼鏡補正の輻輳である。白内障外科処置後の正常な目では、Ｌ_Rxはゼロに等しい。下記の検討において、特に指定されない限りは、Ｌ_corneaは、Ｐ_corneaと同じと考える。

図２に示すように、上の図において、インプラントは物理的にインプラント面に置かれている。下の図において、インプラントは仮想的に角膜面に置かれている。インプラント面におけるインプラントの第１主要面は、ＦＰと表わされている。インプラント面におけるインプラントの第２主要面は、ＳＰと表わされている。両者の場合において、硝子体室（つまり、ＳＰ面）の前では輻輳は同じでなければならない。２つの異なる場合から計算された輻輳を等しいと置くことで、インプラント面において所望されるインプラントパワーを決定する関係を求めることができる。より具体的には、インプラント面における所望のインプラントは、角膜直後の輻輳（Ｌ_Cornea）、角膜面における所望のインプラントパワー（Ｐ_Implant’）、角膜の第２主要面（前部角膜表面に近い）と、インプラントの第１主要面との距離（ｄ）、および房水の屈折率（ｎ）の関数である。円環体値の計算の検討においては、ｄとｎは、定数として固定できる。
Ｐ_IOL＝ｆ（Ｌ_cornea，Ｐ_Implant，ｄ，ｎ）＝ｆ_d,n（Ｌ_cornea，Ｐ_Implant’）
（６）

第１光学系から、ＳＰ面における輻輳は下記のようになる。

（７）

第２仮想光学構成から、インプラントの位置シフトを考慮して、ＳＰ面の輻輳は、下記のようになる。

（８）
式（７）と（８）の右辺を等しいと置いて、

（９）
下記が得られる。

（１０）

（１１）

式（１０）により、インプラント面における、所与のインプラントに対する角膜面での等価インプラントが計算される。式（１１）により、角膜面において要求される光学パワーに従った、インプラント面での、所望のインプラントパワーが計算される。所望の円環体値は、最大および最小パワーの差を取ることにより得られる。

光学軸の長さをＡＬ_oとすると、角膜面において要求されるインプラントパワーは下記のように計算できる。

（１２）

例えば、患者は、Ｋ１＝４２．７５Ｄ×１２０°、Ｋ２＝４４．７５Ｄ×３０°のＫ表示値を有する。外科医により誘発された乱視がないとすると、正常な目は、軸長２３．６５ｍｍ、ｄ＝５．２０ｍｍ、およびｎ＝１．３３６を有する。角膜面において要求されるインプラントパワーは、１３．７４Ｄ×１２０°および１１．７４Ｄ×３０°である。これらの値を式（１１）に代入すると、インプラント面におけるインプラントパワーは２１．１３Ｄ×１２０°および１８．２２×３０°である。角膜の円環体値２．００Ｄと比較すると、インプラントは、円環体値−２．９１Ｄを有するべきであり、それにより、変換ファクタ１．４６が与えられる。

式（１１）は、Ｌ_corneaおよびＰ_Implant’の両者を含むので、どの変数が、球面および円筒パワーの計算に最も影響を与えるのかが決定されなければならず、円環体値へのこれらの２つのファクタは、式（１１）を微分することにより一定であってよい。

（１３）

（１４）

（１５）
ここで、ｄＰ_Implantは、異なる子午線を選択したことによる、球面パワーの変化と考えられ、従って、インプラントの円筒パワーとして対処することができ、同様に、ｄＰ_Implant’が角膜面におけるインプラントの円筒パワーとして対処でき、ｄＬ_corneaが角膜の円筒パワーとして対処できる。直感的に、式（１４）は、インプラントの円筒パワーが、角膜面におけるそのパワーと、角膜の円筒パワーの関数であることを意味し、それは式（１５）により示される。ｄＰ_Implant’（Ｃｙｌ_Implant’）とｄＬ_cornea（Ｃｙｌ_cornea）の前の係数

（１６）
と

（１７）
が定数であると、式（１４）は、線形方程式となる。しかし、これらの２つの係数は通常は定数ではなく、Ｐ_Implant’とＬ_corneaの関数である。

追加的な計算により、次のように決定することができる。

（１８）

（１９）
式（１５）において、角膜面における所望のＩＯＬ円筒値（Ｃｙｌ_IOL’）は、Ｃ_Xcylに等しく、角膜円筒（外科的誘発乱視を含むＣｙｌ_cornea）は、補正すべき屈折異常、−Ｃ_Xcylに等しい。
従って、式（１５）は、次のように書き換えることができる。
Ｃｙｌ_Implant＝（Ｃ₁−Ｃ₂）＊Ｃ_Xcyl＝ＣＦ＊Ｃ_Xcyl
（２０）
ＣＦ＝Ｃ₁−Ｃ₂は、ｄと角膜Ｋ値に強く依存する。通常の範囲３５Ｄ〜５５Ｄ内の角膜パワーに対して、変換ファクタ（ＣＦ）は、式（１８）と（１９）により、ｄを各関心対象領域の平均値として固定することにより計算できる。
０ｍｍ≦ｄ＜０．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．００
０．２５ｍｍ≦ｄ＜０．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．０２−１．０４
０．７５ｍｍ≦ｄ＜１．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．０５−１．０９
１．２５ｍｍ≦ｄ＜１．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．０８−１．１４
１．７５ｍｍ≦ｄ＜２．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．１１−１．１９
２．２５ｍｍ≦ｄ＜２．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．１５−１．２４
２．７５ｍｍ≦ｄ＜３．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．１８−１．３０
３．２５ｍｍ≦ｄ＜３．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．２１−１．３７
３．７５ｍｍ≦ｄ＜４．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．２５−１．４３
４．２５ｍｍ≦ｄ＜４．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．２９−１．５１
４．７５ｍｍ≦ｄ≦５．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．３２−１．５９
５．２５ｍｍ＜ｄ≦５．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．３７−１．６７
５．７５ｍｍ＜ｄ≦６．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．４１−１．７６
６．２５ｍｍ＜ｄ≦６．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．４５−１．８６
６．７５ｍｍ＜ｄ≦７．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．５０−１．９７

角膜の近くに、またはその中に置かれる、屈折インプラントのようなインプラントに対しては、パワー転移ステップ２０は必要でない。ステップ１８および／またはステップ２０において、インプラントの要求されるパワーがいったん決定されると、この計算されたパワーは、適切なレンズモデルを選択し、ステップ２２とステップ２４のそれぞれにおいて、オペレータにこのレンズモデルを報告するために使用できる。レンズパワーの計算と、軸の設置は、ステップ２６とステップ２８のそれぞれにおいてオペレータに報告してもよい。従って、本発明は、測定された術前角膜／眼球乱視と、予測される外科的誘発乱視の両者を使用して、円環体インプラントの要求されるパワーを計算する正確な方法を提供する。

この記述は、例示と説明の目的で行われた。当業者には、上述の発明に対して、その範囲と精神から逸脱することなく、変更または修正が加えられるということは自明であろう。

図１は、本発明の方法のステップを示すフローチャートである。 図２は、インプラント面に物理的に設置され、角膜面に仮想的に設置された眼内レンズを有する眼球の略図である。 図３は、ＩＯＬのパワーとＩＯＬのＣｙｌ前の係数との関係を示すグラフである。 図４は、ＩＯＬのパワーと角膜のＣｙｌ前の係数との関係を示すグラフである。

Claims (3)

1. 眼球用インプラントの所望の円環体パワーを決定する方法であって、
   ａ）下記の式
   

   

   を使用して、角膜面における眼球用インプラントの前記円環体パワーを計算する手順と、
   ｂ）下記の式
   

   

   を使用して、手順ａ）の式における変数間の依存性を記述する係数を計算する手順と、
   ｃ）下記の式
   Ｃｙｌ_Implant＝（Ｃ₁−Ｃ₂）＊Ｃ_Xcyl＝ＣＦ＊Ｃ_Xcyl
   を使用して、前記角膜面における前記インプラントの前記円環体パワーを、所望のインプラント面における前記インプラントの円環体パワーに変換するための変換ファクタ（ＣＦ）を計算する手順と、を具備する方法。
2. 前記変換ファクタ（ＣＦ）は、下記の値
   ０ｍｍ≦ｄ＜０．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．００
   ０．２５ｍｍ≦ｄ＜０．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．０２−１．０４
   ０．７５ｍｍ≦ｄ＜１．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．０５−１．０９
   １．２５ｍｍ≦ｄ＜１．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．０８−１．１４
   １．７５ｍｍ≦ｄ＜２．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．１１−１．１９
   ２．２５ｍｍ≦ｄ＜２．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．１５−１．２４
   ２．７５ｍｍ≦ｄ＜３．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．１８−１．３０
   ３．２５ｍｍ≦ｄ＜３．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．２１−１．３７
   ３．７５ｍｍ≦ｄ＜４．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．２５−１．４３
   ４．２５ｍｍ≦ｄ＜４．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．２９−１．５１
   ４．７５ｍｍ≦ｄ≦５．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．３２−１．５９
   ５．２５ｍｍ＜ｄ≦５．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．３７−１．６７
   ５．７５ｍｍ＜ｄ≦６．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．４１−１．７６
   ６．２５ｍｍ＜ｄ≦６．７５ｍｍに対してＣＦ＝１．４５−１．８６
   ６．７５ｍｍ＜ｄ≦７．２５ｍｍに対してＣＦ＝１．５０−１．９７
   を具備する請求項１に記載の方法。
3. 角膜面とインプラント面における眼球用インプラントの必要とされる前記円環体パワーを計算する方法であって、
   ａ）人間の目の光学系を表わすために、輻輳の式を使用する手順と、
   ｂ）前記インプラントが前記角膜面にあるときと、前記インプラント面にあるときの２つの等価光学系を等しくする手順と、
   ｃ）下記の式
   

   

   により、前記角膜面と前記インプラント面における前記眼球用インプラントの球面パワーを計算する手順と、
   ｄ）急峻子午線と平坦子午線間の球面パワーの光屈折差を使用して、前記角膜面と前記インプラント面における、円環体値インプラントを計算する手順と、を具備する方法。

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