JP5162458B2 - 測定装置付眼科手術用顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、患者の眼の少なくとも１つの光学特性量の測定用の測定装置付眼科手術用顕微鏡に関する。

患者の眼の光学特性量とは、ここでは、屈折率の急激な変化又は僅かでない勾配が生じるか、又は、眼で、光の吸収が行われる、眼の光学的に作用する各面間の幾何学的長さのことである。各面の局所的な半径、即ち、各面のガウス状湾曲(Gauss'sche Kruemmungen)は、何れにせよ同様に患者の眼の「光学的特性量」として、この意味に含むことができる。患者の眼の光学的特性量には、光学的に作用する成分の屈折率又は屈折度も含む。

冒頭に記載した形式の手術用顕微鏡は、ヨーロッパ登録特許公開第０６９７１６６号公報から公知である。そこには、ＯＣＴ（光コヒーレンストモグラフィ）測定装置の形のコヒーレント干渉計を備えた手術用顕微鏡が記載されている。このＯＣＴ測定装置は、患者の眼の角膜の厚みを特定し、角膜の前側面と後ろ側面の精確な形状を測定するために、患者の眼の角膜上を横方向に走査することができるＯＣＴ走査ビームを形成する。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０２５０９号公報からは、眼科手術用顕微鏡が組み込まれた屈折計が公知である。屈折計を用いて、手術中に、白内障手術(Kateraktoperation)の際に使用される人工眼レンズの光学特性を監視することができ、その結果、この人工眼レンズを必要に応じて補正することができる。

米国特許第５８２８４３９号明細書には、手術中、被検眼の屈折力を測定することができる屈折計が開示されている。この屈折計には、眼内圧の形式で、眼の非光学特性量を検出するための測定装置が組み込まれている。この眼内圧は、測定された屈折力を補正するために利用される。

ドイツ連邦共和国特許公開第４３１０５６１号公報には、眼の手術中屈折及び視力を測定するための装置が開示されている。この装置は、患者の眼の網膜上に、光源を用いて照射された、眼の結像鮮鋭度の測定に適したテストカードを結像するように構成されている。医師が、この装置を用いて患者の眼の網膜上にシャープなテストカード結像を認知した場合、この装置の装置パラメータから、検査される眼用の屈折値を絶対的に測定することができる。この装置は、手術用顕微鏡と組み合わせられ、医師が患者の眼を視る場合に、連続した手術作動中、屈折を測定することができる。

欧州特許庁登録特許第０２４７２６０号には、人間の眼の屈折度の解析及び補正用の装置が記載されている。この装置は、データメモリを有しており、このデータメモリには、種々異なる軸方向の眼の長さ、患者の年齢、性別に対する理想化された患者の眼のデータの他に、眼内圧に対する各値も記憶されている。この装置内には、実際の角膜トポグラフィの測定用手段が設けられている。装置は、更にレーザユニットを有しており、このレーザユニットを用いて、人間の眼の角膜を定められた通り切除(abgetragen)することができる。その際、理想化された患者の眼の所望のトポグラフィが形成されるように、切除が調整される。白内障外科では、角膜の屈折外科に伴って益々微細さを要求される(immer schonenderen)手術技術が発展することにより、白内障手術後、患者の眼の光学特性にかけられる要求が高くなっていく。視力補正用眼鏡を用いずに、完全な視力を達成することが要求されている。

更に、眼科外科では、人間の眼の瞳孔幅が２ｍｍよりも大きい場合、人間の眼の視力減弱を補正することが試みられている。この視力減弱の原因は、生まれつき、眼の幾何光学補正が不十分であることにある。ここでは、平均的又は平均を下回っている視力の患者の眼の光学特性に干渉(Eingriffe)することによって、平均を上回っている視力、即ち、視力(Visus)＞１（人間では、極めて例外的にしか見つけられない）を達成することが試みられている。

結局、眼科外科では、人間の老人の眼の遠近調節能力の弱まり、所謂老視を回復する試みがなされている。遠近調節の効果器は、所謂毛様体筋であるので、老人の目の遠近調節能力を改善する方法は、眼の老齢化した自然のレンズを人工的なレンズに交換することにある。

この背景を前にして、眼科外科にとって所望且つ必要な点は、手術後の患者の眼の屈折状態、特に眼の内部の状態及び眼のレンズの状態をできる限り正確に予測することにある。そのような予測のために、精確な光学測定方法が知られており、例えば、カールツァイスメディテック株式会社(Carl Zeiss Meditec AG)のＩＯＬマスタ(IOL（Phakic Intraocular Lens） Master)を用いて、当該の領域内で、眼の手術前特徴測定(praeoperative Charakterisierung)を実施することができる。

しかし、白内障外科の現在の状況では、単に、手術前データに基づいてのみ選び出した眼内レンズが装着される。それから、眼の傷が治癒する迄待つ必要があるが、その間、光学特性量、例えば、眼の屈折成分が変わることが屡々ある。傷が治癒し終わった後初めて、眼の光学特性は安定化する。

この背景を前にして所望されるのは、眼の光学特性を、手術中もコントロールして、装着前の状態との不所望な偏差を迅速に検知することができることである。つまり、その際、手術を変更することができる。更に、この間、手術技術、例えば、手術中眼の光学特性を補償する必要がある挿入可能な眼内レンズが用いられる。これまで、従来技術では、単に、眼の単一の光学量、例えば、眼の屈折力を手術中に測定することが公知である。しかし、単一の光学特徴量に基づいては、眼の光学状態は高い信頼度で測定することはできない。即ち、眼に外科的な干渉(Eingriff)を施した後、治癒過程の経過中、光学的に作用する唯一の量だけが変化するのではなく、眼の複数の光学特徴量が変化され、この各光学特徴量の光学作用はできる限り部分的に強まるが、相互には弱める。

人間の眼は、一般的に完全な状態からはかなり隔たっている光学系である。正常視(emmetropisch)の眼と呼ばれる完全な眼では、対象領域内の１つの点に起因する光ビームは、眼の内部の、眼の網膜上に位置している点で集束する。しかし、実際には、この状態は生じない。一方では、この理由は、限定された開口を有する光学系は、光の回折に基づいて、直径が厳密にゼロである数学的な点を有しているが、実際には、この点は、直径がゼロよりも大きな点上に結像する故である。他方では、眼の光学的な各コンポーネント、つまり、角膜及びレンズは、完全な状態からかなり隔たっている故である。角膜の湾曲が大きすぎるか、又は、眼が長すぎる場合、対象のイメージは、網膜の前に位置している面内に位置している。これにより、対象は、眼でぼやけて知覚されるようになる。相応の視障害は、「近視"Myopie"」と呼ばれる。逆に、角膜が平坦過ぎるか、又は、眼が近すぎる場合、眼内に結像されるイメージは、網膜の面の後ろ側に位置している。この場合でも、観測される対象は、ぼやけて見える。この視障害は、「遠視"Hyperopie"」と呼ばれる。最後に、「乱視"Astigmatismus"」と呼ばれ、従って、眼内の光学面が少し伸び縮みする弾性を(Elastizitaet)有する視障害がある。この弾性の結果、厳密に言って、人間の眼は、一般的に１つの点を精確に１つの点として結像することは不可能である。寧ろ、眼内に形成することができる１つの点のできる限り最良のイメージは、楕円として見える。

眼科医及び眼鏡屋は、上述の視障害を検知する。眼科医及び眼鏡屋は、この視障害を、眼鏡及びコンタクトレンズを用いて補正することができる。「視障害補正」を、眼に外科的に干渉することによって、例えば、眼内にフェイキック（有水晶体）(phakisch)眼内レンズ(Intraokularlinsen)を装着することによって、又は、所謂角膜表層切開術photo-refraktive Keratomileusis（ＰＲＫ）によって行うこともできる。

視障害の手術による補正の手段を簡単にするために、眼に外科的な干渉をする際に、手術中及び手術後に、眼の状態を迅速に検出することが望ましい。これまで、即ち、例えば、白内障手術の際に、患者に眼内レンズが装着され、その形状は、手術前に得られた患者のデータに基づいて特定されている。手術中、これまで、手術されている眼の光学特性を監視することはできなかった。これは問題である。つまり、手術の経過中、及び、傷が治癒する迄の間、眼の光学的特徴量、例えば、各屈折要素の間隔が代わることがあるからである。

眼の光学特性を手術中もコントロールすることができる場合、場合によっては生じる不所望な、移植前の状態との偏差を検出して、手術による干渉の際に迅速に適合化乃至変更することができる。挿入可能な眼内レンズを用いて、遠近調節を回復するための手術の際に、眼内レンズの光学特性と患者の眼の光学特性とを補償する必要がある。

本発明の課題は、手術を行っている際に、いわばリアルタイムで、丁度手術している患者の眼の光学状態を高い信頼度で包括的に求めることができる手術用顕微鏡を提供することにある。

この課題は、冒頭に記載したような手術用顕微鏡において、測定装置は、コンピュータユニットと接続されており、該コンピュータユニットは、測定された光学特性量に基づいて患者の眼用のモデルを計算し、患者の眼の計算されたモデルを表示するため、又は、計算された前記モデルから導出された、患者の眼の特性量、殊に、１つ、２つ、又は４つの特性量を表示するための表示装置が設けられていることにより解決される。

その際、患者眼のモデルとは、網膜をシミュレートする、結像面の前の光学的に作用する面及び媒体の配置のことであり、その際、そこに形成される結像ビーム路は、少なくとも近似的に人間の眼の自然の状況に相応している。そのような患者眼のモデルは、例えば、「ABC der Optik（光学のＡＢＣ）」、出版社Verlag Werner Dausien, Hanau/Main 1961年、 83頁 - 85頁に記載されている、例えば、"Durchschnittsauge von Gullstrad"（「ガルシュトラットの平均的な眼」）に基づいている。ここでは、「精確な眼モデル"exaktes Augenmodell"」と「簡単な眼モデル"vereinfachtes Augenmodell"」に対して、光学的に作用する各面、当該各面の湾曲及び「各光学要素"optischen Elementen"」の間隔並びに屈折率(Brechzahl)が示され、そのために、結像ビーム路は、良好な近似で、正視者の眼を持った、平均的な健常な人間の自然な状況に相応する。ガルシュトラット(Gullstrad)の「精確な眼モデル"exaktes Augenmodell"」又は「簡単な眼モデル"vereinfachtes Augenmodell"」では、間隔又は湾曲は、予め設定されたものとして理解されてはおらず、特定の患者眼に適合可能な自由なパラメータとして理解されているので、そのようなモデルを用いて、実際の患者の眼を記述することができる。

計算されたモデルから導出される特徴量は、この背景状況を基にして、例えば、相応のモデルでのガラス体の寸法、眼の長さ、モデルでの眼のレンズの直径であり、患者の眼の全屈折度でもある。

オブチックデザインの領域では、規定配列(Anordnung)及び予め設定された各要件の所定の各光学要素の予め設定された各パラメータで、例えば、結像面の長さ、「自由な」即ち各要素の始めから決められていないパラメータを、コンピュータプログラムを用いて計算することが知られている。これに基づいて、例えば、"American Journal of Ophthalmology, Bnd. 116, 63頁 - 66頁 (1993年)"において、Jack T. Holidayにより、患者の有水晶体眼の眼内レンズの屈折度を特定することが提案されている。

この計算の根拠が、患者の眼の２つ又はそれ以上の個数の各特徴量である場合、患者の眼用の特に良好なモデルを計算することができる。有利には、患者の眼の、このようにして測定された光学的特徴量は、手術中及び当該手術に続く治癒過程中強く変わるような特徴量である。測定装置は、当該測定装置が、眼の光学面の完全な特徴付け用のデータ、殊に、非球面の面の形状及び偏心を検出することができるように構成されているので、患者の眼に手術により干渉することにより、視力を正常視力以上に充分に改善することができるようになる。

本発明の実施例では、測定装置は、コヒーレンス干渉計、例えば、ＯＣＴ（光コヒーレンストモグラフィ）システムを有している。しかし、この測定装置は、波面センサとして構成してもよい。同様に、屈折計としての測定装置を、有利には、屈折計として、検影器として、又は、角膜計として構成してもよい。経過時間測定用の測定装置又は光切断方法(Lichtschnittverfahren)を実施するための手段を有する測定装置も、手術用顕微鏡内の測定装置として適している。複数の測定装置を手術用顕微鏡に設けてもよい。例えば、手術用顕微鏡では、波面測定装置を検影器及び屈折計と組み合わせてもよい。手術用顕微鏡では、患者の眼の非光学的な特徴量の測定用の付加的な手段、例えば、眼内圧の測定用手段が設けられているので、特に高い信頼度の眼のモデルにより計算が可能である。

以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
図面
図１は、患者の眼の光学特性量の測定用の眼科用の手術用顕微鏡を示す図、
図２は、患者の眼のモデルを示す図である。

図１の眼科手術用顕微鏡１００は、立体視の観測光路１０１，１０２を有しており、この立体視の観測光路１０１，１０２により、患者の眼１０４を顕微鏡の主対物レンズ１０３を通して検査することができる。眼科手術用顕微鏡１００は、ズーム系１０５及び接眼レンズビュー１０６を有している。眼科手術用顕微鏡１００は、照明装置１０７を有しており、この照明装置１０７は、顕微鏡の主対物レンズ１０３を通して患者の眼１０４用の照明光を形成する。

患者の眼１０４の光学特性量の測定用の測定装置として、眼科手術用顕微鏡１００は、ＯＣＴ（光コヒーレンストモグラフィ）システム１１０をコヒーレンス干渉計として有している。ＯＣＴ（光コヒーレンストモグラフィ）システム１１０は、短コヒーレント光の走査光ビーム１１１を形成し、この走査光ビーム１１１は、調整可能なスキャンミラー１１２，１１３とビームスプリッタ１１４及び１１５を介して、顕微鏡の主対物レンズ１０３を通して患者の眼１０４に案内される。患者の眼のところで散乱された、走査光ビーム１１１の光は、少なくとも部分的に同じ光路でＯＣＴシステム１１０に戻ってくる。その際、ＯＣＴシステム１１０では、走査光の経路が基準区間と比較される。従って、患者の眼の中の精確な位置、殊に、光学的に作用する面の位置は、走査光ビーム１１１内の短コヒーレント光のコヒーレント長に相応する精度で検出することができる。

ＯＣＴシステム１１０には、コンピュータユニット１２０が対応して設けられている。ＯＣＴシステム１１０によって与えられる患者の眼１０４の光学的特性量から、コンピュータユニット１２０は、患者の眼１０４のモデルを計算する。コンピュータ１２０は、モニタ１３０と操作顕微鏡１００用のデータミラーリング装置１４０と接続されている。コンピュータ１２０のキーボード１２５を介して、得られたモデルのディスプレイの形式を、モニタ１３０上、又は、データミラーリング装置１４０を用いて選択することができる。モデルの表示を、グラフィックの形式で選択するか、又は、数字又は記号のセットとして、又は、モデルから導出した選択的な１個，２個，３個，４個又はそれ以上の特徴量をモニタ１３０上にディスプレイしてもよい。

図２を用いて、患者の眼のモデル２００について説明する。このモデル２００は、以下のような簡素化した仮定に基づいている。つまり、患者の眼の中には、３つの光学的に作用する面しかない、即ち、角膜の外側の表面２０１、角膜に面する眼のレンズ２０３の面２０２、及び、眼のガラス体２０４に面する眼のレンズ２０３の面２０５を有しているという仮定である。

図１のＯＣＴシステム１１０を用いて、この面の個々固有の（diskrete）各位置の基準面２０６に関する精確な形状を特定することができる。これにより、例えば、位置の光学量及び角膜の外側表面２０１の精確な形状の光学量、及び、角膜２０１の方に面する眼のレンズの面２０２を測定して求めることができる。

このモデルは、無限に適合化される眼であるという仮定に基づいている。つまり、健常視の眼の場合、眼に入射した平行光ビームが、眼底２０６に焦点が合わされる。この必然的条件から、角膜の外側面２０１及び角膜に面する眼のレンズ２０３の面２０２の所定の形状の下で、ガラス体２０４の方に面する眼のレンズの面２０５が有する必要がある形状が得られる。

この情報は、図１に示された眼科手術用顕微鏡を用いて、手術を行っている際に術者がアクセスすることができる。従って、術者は、眼に装着する眼内レンズを相応に適合化させることができる。

ＯＣＴシステムの代わり、又は、ＯＣＴシステムに対して付加的に、手術用顕微鏡内に、屈折計、検影器又は角膜計を統合してもよい。同様に、波面センサ又は経過時間測定用装置を設けてもよい。相応の波面センサ及び適切な照射ビームを用いて、例えば、眼の屈折度を位置解像して特定することができ、即ち、眼の瞳孔に亘って分布して測定することができる。有利には、そのような位置解像した屈折度測定を、手術用顕微鏡内の観測ビーム路及び照射部分ビーム路を介して行うことができる。眼内の光学的に作用する各面の間隔を測定するために、ビーム路、即ち、殊に、屈折度測定が行われるビーム路を利用することができる。更に、手術用顕微鏡に、眼の非光学的特徴量の測定用装置を設けてもよく、例えば、眼内圧の測定用装置を設けてもよい。

患者の眼の光学特性量の測定用の眼科用の手術用顕微鏡を示す図 患者の眼のモデルを示す図

Claims (11)

1. 患者の眼の少なくとも１つの光学特性量の測定用の測定装置（１１０）付眼科外科手術用顕微鏡（１００）において、
   測定装置（１１０）は、コンピュータユニット（１２０）と接続されており、該コンピュータユニット（１２０）は、測定された少なくとも１つの光学特性量に基づいて患者の眼（１０４）のモデル（２００）を計算し、ここで、前記モデルは、網膜をシミュレートする、結像面の前の光学的に作用する面および媒体の配置を表し、
   患者の眼（１０４）の計算されたモデル（２００）を表示するため、又は、計算された前記モデル（２００）から導出された、前記患者の眼（１０４）の少なくとも１つの特性量を、前記患者の眼の長さ、前記患者の眼のレンズの直径、角膜の位置、角膜の外側表面の形状、眼のレンズに対する角膜の外側表面の形状、角膜に対する眼のレンズの形状およびガラス体に対する眼のレンズの面の形状の少なくともいずれか１つの形で表示するための表示装置（１３０，１４０）が設けられていることを特徴とする手術用顕微鏡。
2. 測定装置は、コヒーレンス干渉計（１１０）を有している請求項１記載の手術用顕微鏡。
3. 測定装置は、波面センサを有している請求項１又は２記載の手術用顕微鏡。
4. 測定装置は、屈折計を有している請求項１から３迄の何れか１記載の手術用顕微鏡。
5. 測定装置は、検影器を有している請求項１から４迄の何れか１記載の手術用顕微鏡。
6. 測定装置は、角膜計を有している請求項１から５迄の何れか１記載の手術用顕微鏡。
7. 測定装置は、経過時間測定用手段を有している請求項１から６迄の何れか１記載の手術用顕微鏡。
8. 測定装置は、光切断方法(Lichtschnittverfahren)を実行するための手段を有している請求項１から７迄の何れか１記載の手術用顕微鏡。
9. 患者の眼の非光学特性量を測定するための手段が設けられている請求項１から８迄の何れか１記載の手術用顕微鏡。
10. 眼内圧を測定するための手段が設けられている請求項１から８迄の何れか１記載の手術用顕微鏡。
11. 患者の眼（１０４）の少なくとも１つの光学特性量を測定し、
    前記患者の眼（１０４）の測定された少なくとも１つの前記光学特性量をコンピュータユニット（１２０）に供給し、該コンピュータユニットは、前記光学特性量に基づいて、前記患者の眼（１０４）のモデル（２００）を計算し、ここで、前記モデルは、網膜をシミュレートする、結像面の前の光学的に作用する面および媒体の配置を表し、
    表示装置（１３０，１４０）を用いて、前記患者の眼（１０４）の計算された前記モデル（２００）をグラフ表示又は数値として表示し、又は、前記表示装置（１３０，１４０）を用いて、前記患者の眼（１０４）の計算された前記モデル（２００）から導出された特性量を前記患者の眼の長さ、前記患者の眼のレンズの直径、角膜の位置、角膜の外側表面の形状、眼のレンズに対する角膜の外側表面の形状、角膜に対する眼のレンズの形状およびガラス体に対する眼のレンズの面の形状の少なくともいずれか１つの形で、グラフ表示又は数値として表示することを特徴とする請求項１から１０迄の何れか１記載の手術用顕微鏡の作動方法。

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