JP5172216B2 - 眼科測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼内に挿入される眼内レンズのパワーを決定するために用いられる被検眼の角膜データを得る眼科測定装置及び眼科測定プログラム、並びに被検眼の角膜データを用いて眼内レンズパワーを決定する方法に関する。

白内障手術において、水晶体核の除去後に被検眼の眼内に挿入される眼内レンズのパワーを決定するために、被検眼を測定して角膜屈折力と眼軸長を得て、これを用いて眼内レンズのパワーを決定する（例えば、非特許文献１参照）。

そして、被検眼の角膜屈折力を得る手法として、被検眼角膜に投影された測定指標を撮影することにより被検眼の角膜形状（角膜曲率）を測定する角膜形状測定装置（例えば、ケラトメータ）が使用されることが多い。

このような角膜形状測定装置によって測定できるのは、角膜前面の曲率半径であり、角膜後面の曲率半径は測定されていない。そのため、患者眼によらず角膜前後面の曲率半径比が同一であると仮定して補正屈折率（通常、ｎ＝１．３３７５）を用いて角膜屈折力として表示している。
前田直之、外２名，「角膜トポグラファーと波面センサ」，株式会社メジカルビュー社，２００２年１０月１０日，p.２０−２３

しかしながら、エキシマレーザによる屈折矯正手術がなされた被検眼に対して眼内レンズを処方する場合、前述で仮定した角膜前後面の曲率半径比が変ることとなる。このため、屈折矯正手術が行われた被検眼（患者眼）に対して上記補正屈折率を用いた角膜屈折力を用いて眼内レンズのパワーを決定して処方すると、所望する術後の視力が得られないことが多い（１Ｄ〜３Ｄ程度の遠視化が起こりやすい）。

本発明は、上記問題点を鑑み、屈折矯正手術がなされた被検眼であっても、眼内レンズのパワー決定に好適な角膜データを得ることができる眼科測定装置及び眼科測定プログラムを提供することを技術課題とする。また、屈折矯正手術がなされた被検眼であっても、所望する術後の視力を得ることができる眼内レンズのパワー決定方法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、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）
被検眼角膜に測定指標を投影しその反射光を受光することにより被検眼角膜前面におけ
る角膜形状を測定する角膜形状測定手段を有し、眼内に挿入される眼内レンズのパワーを
決定するために用いられる被検眼の角膜データを得る眼科測定装置において、
前記角膜形状測定手段によって取得された角膜データが屈折矯正手術によって矯正され
た術後の角膜データである場合に，角膜の周辺領域に形成された未矯正領域における術後
の角膜データに基づいて術前の角膜データを予測値として算出する術前角膜データ算出手
段と、
角膜の中心領域に形成された矯正領域における術後の角膜データと予測値としての前記術前の角膜データに基づいて屈折矯正手術によって取り除かれた角膜矯正データを算出する角膜矯正データ算出手段と、
を備えることを特徴とする。
（２）
（１）の眼科測定装置において、
予測値としての前記術前の角膜データから前記角膜矯正データを差し引くことにより術後の角膜データを補正値として取得する術後角膜データ算出手段を備えることを特徴とする眼科測定装置。
（３）
（１）の眼科測定装置において、角膜矯正データ算出手段によって
算出された角膜矯正データを用いて眼内レンズのパワーを算出する眼内レンズパワー算出
手段を有し、
算出された眼内レンズのパワーを出力することを特徴とする眼科測定装置。

本発明によれば、屈折矯正手術がなされた被検眼であっても、眼内レンズのパワー決定に好適な角膜データを得ることができる。また、屈折矯正手術がなされた被検眼であっても、所望する術後の視力を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る眼科測定装置の構成について説明する概略構成図である。なお、本装置は、眼内に挿入される眼内レンズのパワーを決定するために用いられる被検眼の角膜データを得る装置である。

１０は被検眼角膜に測定指標を投影しその反射光を受光することにより被検眼角膜前面における角膜形状を測定する測定光学系である。測定光学系１０は、光軸Ｌ１を中心にした同心円の多数のプラチドリングが形成されているプラチド板１２、プラチド板１２のリングパターンをほぼ均一に照明する照明光源１３、被検眼角膜に投影されたリングパターン像を撮影するための撮影レンズ１４及びＣＣＤカメラ１５とを備える。撮影レンズ１４及びＣＣＤカメラ１５は被検眼の前眼部を観察する観察光学系を兼ねる。測定システムは、図示を略す固視光学系やアライメント光学系が設けられている。この固視光学系やアライメント光学系は、眼科測定装置における既知の技術を用いており、その詳細な説明は割愛する。

ＣＣＤカメラ１５により撮像された画像は、ビデオキャプチャ２２に取り込まれる。ビデオキャプチャ２２はバス２３を介して演算制御ユニット２０と接続されている。演算制御ユニット（以下、制御部に省略）２０は、ＣＣＤカメラ１５により撮像されたプラチドリング画像に基づいて、被検眼の角膜形状の測定や、得られた被検眼の角膜形状から被検眼の角膜屈折力を測定する測定処理等を行う。また、制御部２０は装置の各動作を制御する。画像処理部２１は、カラー表示可能な液晶ディスプレイ２４と接続され、ディスプレイ２４に表示する画像や測定結果の表示を制御する。バス２３には、プラチドリング画像や測定結果を記憶するメモリ２５、被検眼の角膜屈折力を測定するための測定プログラム等が記憶されたハードディスク（ＨＤＤ）２６、キーボード２９及びマウス３０と接続されるシリアルＩ/Ｏ２８、プリンタ３２と接続されるパラレルＩ/Ｏ３１、各種スイッチを持つ操作スイッチ部３４、通信ポート３３等が接続されている。通信ポート３３には外部のコンピュータ４０が接続され、データの送受信が行えるようになっている。この場合、ビデオキャプチャ２２以降の装置構成を外部のコンピュータ４０で行うようにしてもよい。

プラチドリング像の撮像とその後の測定処理について説明する。測定時、測定光学系１０は被検眼と適切にアライメントされる。その後、操作スイッチ部３４が持つ撮影スイッチが押されると、制御部２０は光源１３を点灯させ、プラチドリング画像を取得する。光源１３が点灯しプラチド板１２によるプラチドリングパターンが被検眼角膜に投影されると、被検眼に投影されたプラチドリングパターンは、被検眼角膜像とともにＣＣＤカメラ１５により撮像されることとなる。撮像されたプラチドリング画像は、メモリ２５に記憶される。メモリ２５に記憶された画像に対して白黒のリングパターンの境界エッジが演算制御ユニット２０により検出される。その結果は画像処理部２１に送られる。画像処理部２１により、リング画像の該当するエッジ位置に認識容易な色で縁取ったプラチドリング画像が画像処理により作成され、ディスプレイ２４に表示される。

図２は得られたプラチドリング画像から角膜屈折力を算出するための流れを示すフローチャートである。プラチドリング画像が得られ、角膜形状のデータが取得されると、制御部２０は測定プログラムの実行により、取得した角膜形状データに基づいて角膜屈折力を算出する。測定プログラムの実行は、ディスプレイ２４の画面上に表示されている測定測定スタートキーをマウス３０でクリックすることにより行われる。

先ず、角膜形状データを取得後、制御部２０は、角膜形状データに基づいて被検眼角膜が屈折矯正手術を行った眼か否かを判断する。屈折矯正手術を行った眼か否かの判断は、角膜形状データから角膜曲率を求め、被検眼の中心付近の角膜曲率に基づいて被検眼が屈折矯正手術を行った眼か、屈折矯正手術を行っていない眼かを判断する。なお、このような判断手法の詳細は、特開２００５−２８８１７６号公報を参照されたい。ここで屈折矯正手術を行っていないと判断された被検眼は、得られた角膜形状データにより角膜屈折力が求められ、その結果はディスプレイ２４に表示されるとともにメモリ２５に記憶される。

なお、プラチドリング画像から角膜曲率分布を求める場合、制御部２０は、上記のように各プラチドリング像の白黒のエッジ（境界）を検出し、角膜中心からの各エッジ距離に基づいて所定角度毎の角膜曲率（Axial曲率）を演算する。角膜曲率の算出方法の詳細については、特開平７−１２４１１３号公報及びUSP5,500,697等に説明されている。例えば、測定対象のリング本数が２３本であり、測定経線角度を１度ステップ毎にサンプリングするとすれば、23×360の極座標データマトリックの角膜曲率が得られる。

そして、制御部２０は、得られた角膜曲率分布を角膜屈折力分布に変換し、所定の角膜位置における屈折力（例えば、角膜中心を基準としたφ＝３ｍｍ）を算出する。この場合、角膜前面の曲率半径のみから角膜屈折力を求める式（１）として、角膜前面と後面の角膜曲率が一定であるという仮定で、Keratometric index（ｎ４＝１．３３７５）を用いる。

この場合、被検眼の角膜位置毎に得られた角膜曲率値をそれぞれ式（１）に代入していくことにより被検眼の角膜位置毎に角膜屈折力が得られ、これにより被検眼の角膜屈折力分布データを得ることができる。なお、取得された角膜曲率から角膜表面屈折力に変換する方法についての詳細は、例えば、特開平１１−３４２１５２号公報を参考にされたい。

次に、前述のようにして得られた角膜形状データが屈折矯正手術によって矯正された術後の角膜形状データである場合について説明する。上記のように屈折矯正手術を行っている眼であると判断されると、制御部２０は、得られた角膜曲率分布を周知の算出方法により被検眼角膜表面の３次元形状（測定光軸Ｌ１方向における被検眼角膜高さ分布）に変換し、得られた３次元形状から角膜中心位置を基準とした被検眼角膜の断面形状を得る。この場合、角膜中心を基準として少なくとも３経線以上の断面形状を得ておく。

また、制御部２０は、取得された術後の角膜形状データに基づいて屈折矯正手術によって矯正されていないとされる未矯正領域を決定する。この場合、屈折矯正手術によって矯正されていない領域を特定するために、術後の角膜形状データを、屈折矯正手術によって矯正されていないとされる領域（未矯正領域ＮＣ）に対応する角膜形状データと、屈折矯正手術によって矯正された領域（矯正領域Ｃ）に対応する角膜形状データと、に分割する。

より具体的には、制御部２０は、得られた角膜前面の角膜曲率分布を周知の算出方法により角膜屈折力に変換し、被検眼の角膜屈折力分布を得る。そして、制御部２０は、得られた角膜屈折力分布に基づいて被検眼角膜上の各座標位置における角膜形状データが矯正領域Ｃと未矯正領域ＮＣのいずれかに対応するかをそれぞれ判別する。この場合、被検眼角膜上における矯正領域と未矯正領域との境界位置付近での角膜屈折力が相対的に高い値を示す傾向にある。これを利用して、制御部２０は、被検眼角膜の中心領域から周辺領域にかけて各位置における角膜屈折力データをモニタリングしていき、角膜屈折力の変化が所定量よりも大きく変化する位置を矯正領域と未矯正領域との境界位置として検出し、境界位置よりも中央側（内側）にある角膜領域を矯正領域、境界位置よりも周辺側（外側）にある角膜領域を未矯正領域として検出する。なお、上記手法に限るものではなく、角膜屈折力分布を二次元的に表現するマッピング表示を元に、検者によるマウス３０の操作により矯正領域と未矯正領域とを区別させるようにしてもよい。また、角膜屈折力に限らず、角膜曲率データ等を利用して分割処理を行うようにしてもよい。

次に、制御部２０は、前述のように得られた被検眼角膜の断面形状から術前の被検眼角膜前面における角膜形状データを算出する。図３は、被検眼角膜の３次元形状を角膜頂点を通る測定光軸Ｌ１に平行な平面で切断した場合の概略断面図である。なお、エキシマレーザの照射等により近視矯正がなされた被検眼の場合、角膜の中心部は屈折矯正レーザによって切除された矯正領域、角膜の周辺部はレーザによって切除されていない未矯正領域として分割される。

ここで、制御部２０は、前述のようにして決定された未矯正領域ＮＣにおける角膜形状データ（角膜前面カーブ）から近似曲線を求めることにより術前の角膜形状データを予測値として算出する。より具体的には、制御部２０は、未矯正領域ＮＣにおける角膜前面カーブの少なくとも３点以上を特定（プロット）し、特定されたポイント（図３中のＰ１〜Ｐ６、Ｐ７〜Ｐ１２参照）からスプライン曲線（最小二乗近似、正常眼Ｑ値分布等でもよい）を描くことにより、矯正領域Ｃにおける角膜前面カーブの近似曲線（図３中の点線Ｋ参照）を得る。そして、本実施形態では、このようにして得られた矯正領域Ｃにおける近似曲線Ｋのカーブを、矯正領域Ｃにおける術前の角膜形状データ（角膜高さ）の予測値として算出する。なお、被検眼角膜の楕円度を示す指標（例えば、Ｑ値）を用いて近似曲線を作成してもよく、例えば、未矯正領域における角膜前面カーブから被検眼角膜のＱ値を特定し、特定されたＱ値を用いて近似曲線を得るような手法が考えられる。なお、上記手法に限るものではなく、被検眼角膜の断面形状を表すマッピングをディスプレイ２４に表示させ、所定の図形描画ソフト等により矯正領域における術前の角膜前面カーブをマウス３０等の操作によって仮想線（例えば、連続した線、プロットされた点の集合など）としてマッピング画像上で描画できるようにしておき、マッピング画像上に形成された仮想線の形状に基づいて制御部２０が近似曲線を得るような構成としてもよい。この場合、描画された仮想線からスプライン曲線等を描くことにより近似曲線を得ることが可能である。

次に、制御部２０は、前述のように算出された術前の角膜形状データに基づいて屈折矯正手術によって矯正された矯正領域における術前の角膜屈折力を算出する。この場合、被検眼角膜前面における術前の角膜前面屈折力の分布を求め、得られた分布情報から所定の角膜位置（例えば、角膜中心を基準としたφ＝３ｍｍ）における術前の角膜前面屈折力ＰｒｅＫを算出する。より具体的には、近似曲線Ｋによる術前の角膜形状データから被検眼の角膜曲率分布を求め、得られた角膜曲率分布を角膜屈折力分布に変換する。そして、所定の角膜位置における屈折力を算出する。この場合、前述の式（１）が用いられる。なお、上記のようにして算出される術前の角膜屈折力ＰｒｅＫは、角膜前面と後面の曲率半径が略一定であったと仮定できる術前の被検眼の角膜前面形状に基づいて算出されたものであるので、角膜前面と後面の曲率半径の不一致による角膜屈折力の測定誤差が回避されたものといえる。

次に、制御部２０は、前述のように得られた術前角膜形状データと術後角膜形状データに基づいて屈折矯正手術によって取り除かれた屈折力を算出する。この場合、矯正領域Ｃにおける術前・術後の被検眼の角膜形状とを比較し、術前と術後の角膜形状（角膜高さ）の差分を算出することにより、矯正領域Ｃにおける屈折矯正手術による切除量分布Ｈ（図３のハッチング部分）を取得する。そして、取得された切除量分布Ｈの分布形状から屈折矯正手術によって切除（矯正）された屈折力ＣＰ（矯正屈折力）を求める。この場合、切除量分布Ｈの分布形状をレンズ形状として考えることができるので、切除量分布Ｈの前面形状、後面形状、及び角膜の屈折率に基づいて矯正屈折力ＣＰを求めることができる。

次に、制御部２０は、術前の角膜表面屈折力ＰｒｅＫと、屈折矯正手術による矯正屈折力ＣＰが得られたら、算出された角膜表面屈折力ＰｒｅＫから矯正屈折力ＣＰを差し引くことにより、術後（現在）の角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫを補正値として得る（ＰｏｓｔＫ＝ＰｒｅＫ−ＣＰ）。

以上のようにして、所定経線方向における術後の角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫ（θ１）が得られたら、制御部２０は、上記同様に、他の経線方向における術後の角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫ（θ２）、ＰｏｓｔＫ（θ３）を求める。このようにして、少なくとも３つ以上の経線方向で術後の角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫが得られたら、最小二乗法により角膜中心を基準とした角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫ（θ＝０°〜１８０°）を求め、モニタ２４に測定された角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫの結果を表示する。なお、上記のように算出される術後の角膜表面屈折力が乱視眼として算出された場合、乱視度数と乱視軸角度が算出される。この場合、角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫに対応づけて算出される角膜曲率半径値（ケラト値）を表示しても構わない。

このようにして得られた角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫは、角膜前面と後面の曲率半径が略一定であったと仮定できる術前の角膜屈折力ＰｒｅＫから屈折矯正手術によって矯正されたと仮定できる矯正屈折力ＣＰを差し引いたものであるから、屈折矯正手術後の被検眼の現在の角膜屈折力を適正に表現するものとして考えることができる。これにより、角膜前後面の曲率半径の不一致による角膜屈折力の測定誤差を回避できる、
その後、上記のようにして得られた角膜屈折力を用いて被検眼の眼内レンズを処方する場合、制御部２０は、得られた角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫと予め入力された眼軸長値とを用いて眼内レンズのパワーを算出し、決定された眼内レンズのパワーをモニタ２４に表示する。なお、眼内レンズのパワーを決定する式としては、例えば、既知であるＳＲＫ２式
やＳＲＫ／Ｔ式を用いることが考えられる。

例えば、ＳＲＫ２式を用いる場合、式はＰ＝Ａ−２．５Ｌ−０．９Ｋ＋Ｃ（Ｐ：眼内レ
ンズ度数、Ａ：Ａ定数、Ｌ：眼軸長（ｍｍ）、Ｋ：角膜曲率半径中間値、ｃ：補正値）である。この場合、上記式（１）のＰ（Ｄ）に角膜表面屈折力ＰｏｓｔＫを代入することにより、ＳＲＫ２式やＳＲＫ／Ｔ式に代入するための曲率半径Ｋを算出すればよい。なお、
上記式に限るものではなく、矯正手術前の角膜屈折力と術後の角膜屈折力を用いて眼内レンズのパワーを決定するDouble-K method法を用いる場合、前述のようにして測定されるＰｒｅＫとＰｏｓｔＫを用いるようなことが考えられる。また、眼内レンズが被検眼眼内に挿入されたときの眼内レンズのレンズ面から被検眼角膜までの距離ＫＬをパラメータとして用いて眼内レンズのパワーを決定するHofferQ法、Binkhorst法等を用いるような場合、前述のように算出される角膜屈折力ＰｏｓｔＫを用いると共に、距離ＫＬから切除量Ｈ１（角膜頂点位置における切除量）を差し引いた（ＫＬ−Ｈ１）をＫＬ’として代入するようなことが考えられる。この場合、制御部２０は、前述のように得られる切除量分布Ｈから角膜頂点位置における切除量を求めることにより切除量Ｈ１を算出できる。

以上のようにすれば、屈折矯正手術がなされた被検眼であっても眼内レンズのパワー決定に適正な角膜屈折力を効率的に得ることができるので、眼内レンズの挿入後の被検眼を正常な正視眼に矯正させることが可能となる。

なお、上記説明において、未矯正領域ＮＣにおける角膜前面形状カーブから近似曲線を作成する場合、前面カーブの少なくとも３点以上をプロットして近似曲線を作成したため、術前の角膜前面カーブの形状を精度よく測定することができる。ただし、上記手法に限るものではなく、未矯正領域ＮＣにおける所定の角膜位置における角膜前面カーブが持つ曲率半径値Ｋ１を用いて、被検眼の角膜曲率中心から曲率半径値Ｋ１による円を作成することにより、近似曲線を作成するようにしてもよい。この場合、Ｑ値を用いて近似曲線に補正をかけるようにしてもよい。

なお、上記説明においては、近視矯正眼の角膜屈折力を測定する場合について説明したが、遠視矯正眼等の屈折矯正眼であっても本発明の適用は可能である。

また、以上の説明においては、角膜形状データを矯正領域に対応するデータと未矯正領域に対応するデータに分割するような構成としたが、屈折矯正眼が屈折矯正を目的としてレーザ切除されたオプティカルゾーン（ＯＺゾーン）と術後の角膜形状の円滑化を目的としてレーザ切除されたトランジションゾーン（ＴＺゾーン）を持つような場合、取得された測定範囲内におけるトランジションゾーンを除いた未切除領域における角膜形状を用いるようにしてもよいし、非切除領域における測定データが少ないもしくは得られないようなときには、トランジションゾーンにおける角膜形状を用いて術前の角膜前面形状を算出するようにしてもよいし、
ここで、トランジションゾーンにおける角膜形状を用いて術前の角膜前面形状を算出する場合、例えば、ＯＺゾーンとＴＺゾーンにおける術後の角膜形状から近似曲線を作成することにより非切除領域における角膜前面形状を求めておき、非切除領域の前面カーブから得られる曲率半径を用いて近似曲線（半円カーブ）を作成する。そして、得られた近似曲線を用いて前述のように矯正領域における術前の角膜屈折力ＰｒｅＫ、矯正屈折力ＣＰを求めるようにしてもよい。また、ＯＺゾーンとＴＺゾーンにおける術後の角膜形状から角膜の楕円度（Ｑ値）を求め、未矯正領域における角膜形状と被検眼のＱ値を用いて近似曲線を作成するようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、眼内に挿入される眼内レンズパワーを決定するために用いられる被検眼の角膜データを得る眼科測定装置を例に挙げて説明したが、演算手段と、入力手段と、出力手段とを有するコンピュータで処理可能な眼科測定プログラムとしても、本発明の適用は可能である。この場合、被検眼角膜の前面形状を測定可能な角膜形状測定装置によって取得された角膜形状データが入力手段を介して入力され、演算手段によって算出された角膜データが出力手段を介して出力される。

本実施形態に係る眼科測定装置の構成について説明する概略構成図である。 得られたプラチドリング画像から角膜屈折力を算出するための流れを示すフローチャートである。 被検眼角膜の３次元形状を角膜頂点を通る測定光軸Ｌ１に平行な平面で切断した場合の概略断面図である。

符号の説明

１０ 測定光学系
１２ プラチド板
１３ 照明光源
１５ ＣＣＤカメラ
２０ 演算制御部
２２ ビデオキャプチャ
２５ メモリ
４０ コンピュータ

Claims (3)

1. 被検眼角膜に測定指標を投影しその反射光を受光することにより被検眼角膜前面におけ
   る角膜形状を測定する角膜形状測定手段を有し、眼内に挿入される眼内レンズのパワーを
   決定するために用いられる被検眼の角膜データを得る眼科測定装置において、
   前記角膜形状測定手段によって取得された角膜データが屈折矯正手術によって矯正され
   た術後の角膜データである場合に，角膜の周辺領域に形成された未矯正領域における術後
   の角膜データに基づいて術前の角膜データを予測値として算出する術前角膜データ算出手
   段と、
   角膜の中心領域に形成された矯正領域における術後の角膜データと予測値としての前記術前の角膜データに基づいて屈折矯正手術によって取り除かれた角膜矯正データを算出する角膜矯正データ算出手段と、
   を備えることを特徴とする眼科測定装置。
2. 請求項１の眼科測定装置において、
   予測値としての前記術前の角膜データから前記角膜矯正データを差し引くことにより術後の角膜データを補正値として取得する術後角膜データ算出手段を備えることを特徴とする眼科測定装置。
3. 請求項１の眼科測定装置において、角膜矯正データ算出手段によって
   算出された角膜矯正データを用いて眼内レンズのパワーを算出する眼内レンズパワー算出
   手段を有し、
   算出された眼内レンズのパワーを出力することを特徴とする眼科測定
   装置。

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