JP5766176B2 - 眼球のモデリングのためのコンピュータプログラムおよび装置 - Google Patents

Description

本明細書において説明する技術は、眼球のモデリングに関する。

眼球の治療では、しばしば角膜、水晶体、網膜のような１つまたは複数の目の構造の修正を行う。いくつかの治療では、１つまたは複数の目の構造の除去もしくは交換、またはインプラントの付加を伴う。例えば、水晶体交換手術は、患者の既存の水晶体の除去および新たな水晶体への交換を伴う。レーザーによる視力矯正手術のようないくつかの治療では、患者の目の既存の構造の除去もしくは交換、または目に対するインプラントの付加を行わず、その代わりに既存構造の再形成を行う。行われる修正の種類（例えば、除去、交換、挿入、または改変）にかかわらず、目の光学性能は目の構造の改変によって変わる。

添付の特許請求の範囲に準拠して本明細書で説明される技術のいくつかの態様によれば、１つまたは複数の目の構造のモデリングを促進するための装置および方法が説明される。ここで構造とは、角膜、水晶体、または目の任意の他の構造でありうる。

本発明によれば目の水晶体のモデリング方法が提供され、この方法は、目の角膜の前部の形状を測定することと、目の角膜の少なくとも１つのパラメータおよび目の水晶体の少なくとも１つのパラメータの直接光学測定を決定することと、角膜の屈折率を決定することと、直接光学測定における角膜の屈折率の効果を計上するために光学的測定を補正することと、目の収差を測定することと、補正された測定および収差を組み合わせることによって水晶体の屈折率を計算することと、直接光学測定における水晶体の屈折率の効果を計上するために水晶体の光学的測定を更に補正することと、を含む。

直接光学測定は、トポグラフィまたは干渉法を使用して行われうる。

好適には、目の角膜の少なくとも１つのパラメータは、角膜の厚さ、後部角膜形状および角膜後部から水晶体前部までの距離のうちの少なくとも１つを含み、目の水晶体の少なくとも１つのパラメータは、前部水晶体形状、後部水晶体形状、水晶体の厚さおよび水晶体後部から網膜までの距離のうちの少なくとも１つを含む。角膜の屈折率は、屈折計を使用して決定されうる。

好適には、角膜の屈折率は、目の角膜の直接光学測定を組み合わせることによって決定される。収差は、屈折計を使用して測定されうる。水晶体の屈折率は、水晶体の複合屈折率および水晶体の光学的測定を、目の全体の複合屈折または全体の収差測定と整合させることによって計算されうる。

直接光学測定は、水晶体、水分の総体積を除外した眼球全体の屈折および収差、または水晶体嚢および前房内の流体を含む眼球全体の屈折および収差の測定を更に含みうる。直接光学測定は、角膜後部から目の網膜までの距離、すなわち目の水晶体を除外して測定された距離を更に含みうる。直接光学測定は、水分の体積を更に含みうる。直接光学測定は、水晶体嚢および前房内の流体を含んで測定された、目の収差、および水晶体を除外した角膜後部から網膜までの距離を更に含みうる。

角膜の屈折率、水晶体の屈折率ならびに角膜および水晶体の前部および後部の形状は、
１つまたは複数のレーザーを含むレーザー配列源を使用して測定されうる。目の角膜の前部形状の測定は、レーザー配列源によって角膜前面上に生成されたレーザースポットのパターンの１つまたは複数の像を捕捉することと、捕捉された像から平均像を形成することと、平均像をレーザー配列源のレーザーの間隔および配置と比較することと、を含みうる。

目の角膜の後部形状の測定は、レーザー配列源によって角膜後面上に生成されたレーザースポットのパターンの１つまたは複数の像を捕捉することと、捕捉された像から平均像を形成することと、平均像をレーザー配列源のレーザーの間隔および配置と比較することと、を含みうる。

前部水晶体形状の計算は、レーザー配列源によって水晶体前面上に生成されたレーザースポットのパターンの１つまたは複数の像を捕捉することと、捕捉された像から平均像を形成することと、平均像をレーザー配列源のレーザーの間隔および配置と比較することと、を含みうる。

後部水晶体形状の計算は、レーザー配列源によって水晶体後面上に生成されたレーザースポットのパターンの１つまたは複数の像を捕捉することと、捕捉された像から平均像を形成することと、平均像をレーザー配列源のレーザーの間隔および配置と比較することと、を含みうる。水晶体の屈折率は、水晶体の前部に出現する１つのレーザースポット、および水晶体の後部に出現する対応するスポットの反射を使用して決定される差分像を使用して決定されうる。

本発明は、前面および後面を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて交換人工水晶体の最適位置を決定する方法を更に提供するものであり、この方法は、上述のような目の水晶体のモデリング方法を使用して天然水晶体の前面および後面をモデリングすることと、前面および後面から交差点を推定することと、交差点を連結する場所に並ぶように最適位置を決定することと、を含む。

本発明は、前面および後面を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて交換人工水晶体の最適位置を決定する代替の方法を更に提供するものであり、この方法は、上述のような目の水晶体のモデリング方法を使用して天然水晶体の前面および後面をモデリングすることと、天然水晶体の直径を決定することと、水晶体の前面および後面から直径を推定することと、直径を用いて天然水晶体の弧長を決定することと、弧長の中点に位置するように最適位置を決定することと、を含む。

本発明は、前面および後面を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて交換人工水晶体の最適位置を決定する更なる代替の方法を更に提供するものであり、この方法は、水晶体前面、水晶体の厚さ、ならびに前部と後部の水晶体の曲率間の過去の比率を用いて、後面のための最も適合する曲面に近似させることを含む。

本発明によれば、目の水晶体のモデリングのための装置もまた提供され、この装置は、目の角膜の前部形状を測定する手段と、目の角膜の少なくとも１つのパラメータおよび目の水晶体の少なくとも１つのパラメータの直接光学測定を決定する手段と、角膜の屈折率を決定する手段と、直接光学測定における角膜の屈折率の効果を計上するために光学的測定を補正する手段と、目の収差を測定する手段と、補正された測定および収差を組み合わせることによって水晶体の屈折率を計算する手段と、直接光学測定における水晶体の屈折率の効果を計上するために水晶体の光学的測定を更に補正する手段と、を含む。

直接光学測定を決定する手段は、トポグラフィまたは干渉法を利用しうる。目の角膜の少なくとも１つのパラメータは、角膜の厚さ、後部角膜形状、および角膜後部から水晶体前部までの距離のうちの少なくとも１つを含みうるものであり、目の水晶体の少なくとも１つのパラメータは、前部水晶体形状、後部水晶体形状、水晶体の厚さ、および水晶体後部から網膜までの距離のうちの少なくとも１つを含みうる。角膜の屈折率を決定する手段は、屈折計を含みうる。角膜の屈折率を決定する手段は、目の角膜の直接光学測定を組み合わせる手段を含みうる。目の収差を測定する手段は、屈折計を含みうる。水晶体の屈折率を計算する手段は、水晶体の複合屈折率および水晶体の光学的測定を、目の全体の複合屈折率または全体の収差測定と整合させるために適合されうる。直接光学測定は、水晶体、水分の総体積を除外した眼球全体の屈折および収差、または水晶体嚢および前房内の流体を含む全体の屈折および収差の測定を更に含みうる。直接光学測定は、角膜後部から目の網膜までの距離、すなわち目の水晶体を除外して測定された距離を更に含みうる。直接光学測定は、水分の体積を更に含みうる。直接光学測定は、目の収差、ならびに水晶体嚢および前房内の流体を含んで測定された、目の水晶体を除外した角膜の後部から網膜までの距離を更に含みうる。

角膜の屈折率、水晶体の屈折率、ならびに角膜および水晶体の前部形状および後部形状を測定する手段は、１つまたは複数のレーザーを含むレーザー配列源を含みうる。

目の角膜の前部形状を測定する手段は、レーザー配列源によって角膜前面上に生成されたレーザースポットのパターンの１つまたは複数の像を捕捉する手段と、捕捉された像から平均像を形成する手段と、平均像をレーザー配列源のレーザーの間隔および配置と比較する手段と、を含みうる。目の角膜の後部形状を測定する手段は、レーザー配列源によって角膜後面上に生成されたレーザースポットのパターンの１つまたは複数の像を捕捉する手段と、捕捉された像から平均像を形成する手段と、平均像をレーザー配列源のレーザーの間隔および配置と比較する手段と、を含みうる。前部水晶体形状を計算する手段は、レーザー配列源によって水晶体前面上に生成されたレーザースポットのパターンの１つまたは複数の像を捕捉する手段と、捕捉された像から平均像を形成する手段と、平均像をレーザー配列源のレーザーの間隔および配置と比較する手段と、を含みうる。後部水晶体形状を計算する手段は、レーザー配列源によって水晶体後面上に生成されたレーザースポットのパターンの１つまたは複数の像を捕捉する手段と、捕捉された像から平均像を形成する手段と、平均像をレーザー配列源のレーザーの間隔および配置と比較する手段と、を含みうる。

水晶体の屈折率を決定する手段は、水晶体の前部に出現する１つのレーザースポット、および水晶体の後部に出現する対応するスポットの反射を使用して決定される差分像を使用するように適合されうる。

本発明は、前面および後面を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて交換人工水晶体の最適位置を決定する装置を更に提供するものであり、この装置は、上述のような本発明の目の水晶体のモデリングのための装置を使用して、天然水晶体の前面および後面をモデリングする手段と、前面および後面から交差点を推定する手段と、交差点を連結する場所に並ぶように最適位置を決定する手段と、を含む。

本発明は、前面および後面を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて交換人工水晶体の最適位置を決定する装置を更に提供するものであり、この装置は、上述のような本発明の目の水晶体のモデリングのための装置を使用して天然水晶体の前面および後面をモデリングする手段と、天然水晶体の直径を決定する手段と、水晶体の前面および後面から直径を推定する手段と、直径を用いて天然水晶体の弧長を決定する手段と、弧長の中点に位置するように最適位置を決定する手段と、を含む。

本発明は、前面および後面を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて交換人工水晶体の最適位置を決定する装置を更に提供するものであり、この装置は、上述のような本発明の目の水晶体のモデリングのための装置を使用して天然水晶体の前面および後面をモデリングする手段と、水晶体前面、水晶体の厚さ、ならびに前部と後部の水晶体の曲率間の過去の比率を用いて、後面のための最も適合する曲面に近似させる手段と、を含む。本発明の一態様によれば、人工水晶体の位置を決定する方法が提供される。この方法は、干渉法を用いて、角膜前面から水晶体前面までの第１距離を決定することを含む。この方法は、第２距離を創出するための角膜屈折率を計上するために、第１距離を補正することを更に含む。この方法は、干渉法を用いて、水晶体前面から水晶体後面までの第３距離を決定することを更に含む。この方法は、水晶体の屈折率を計上するために第３距離を補正することを更に含む。

本発明の別の態様によれば、レーザー配列源を使用してレーザービームの配列を眼球表面に向けて投射することを含み、それによって眼球表面上にレーザースポットのパターンを創出する方法が提供される。この方法は、少なくとも部分的にレーザースポットのパターンから、眼球表面または眼球構成要素の光学的パラメータを決定することを更に含む。

本発明の別の態様によれば、複数のレーザービームを作り出すためのレーザー配列源を含み、レーザー配列源は表面上に複数のレーザービームを投射するように構成され、複数のレーザービームは表面上にレーザースポットのパターンを創出する、装置が提供される。この装置は、レーザースポットのパターンの像を捕捉するように構成された第１撮像装置および第２撮像装置を更に含む。第１撮像装置および第２撮像装置は、複数のレーザービームに対してほぼ対称に位置付けられる。

本発明は、実行された場合に、少なくとも部分的に眼球表面上のレーザースポットのパターンから眼球表面または眼球構成要素の光学的パラメータを決定する方法を実施せよという命令と共にコード化された、少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体を更に提供する。

それ故、本発明は、直接測定または間接測定を用いて天然水晶体および水晶体赤道の三次元位置および／または配置を決定する方法を提供する。直接測定は、天然水晶体赤道が、光学的方法または超音波法のいずれかによってアクセス可能である場合に用いられうるものであり、間接測定は、天然水晶体赤道が同様の方法ではアクセス不可能である場合に用いられうるものであり、例えば光学的方法の場合の屈折率や超音波法の場合の音速といった異なる媒質における光と音の速度の違いの結果としての歪みについて、任意の測定を補正する。例えば、任意の間接測定は、天然水晶体赤道の三次元位置または配置に対する前部水晶体曲率、後部水晶体曲率、水晶体の厚さおよび／または水晶体の直径の測定、計算および／または過去の相関を含みうる。光方法を用いる任意の測定は、プルキンエ撮像、シャインプルーフ撮像、干渉法、光干渉断層撮影、収差測定、および／または屈折率測定を含むがこれらに限定されない光技術の任意の組み合わせおよび置換の使用を含みうる。

位置は、手術前または手術中の測定によって決定されうることが理解されるであろう。これらの測定は、角膜前面から角膜後面までの第１距離と、角膜後面から水晶体前面までの第２距離と、水晶体前面から水晶体後面までの第３距離と、水晶体後面から網膜前面までの第４距離と、網膜前面から網膜後面までの第５距離と、を含みうる。

配置を決定する場合、角膜前面の第１曲率と、角膜後面の第２曲率と、水晶体前面の第３曲率と、水晶体後面の第４曲率と、網膜前面の第５曲率と、網膜後面の第６曲率と、を含む測定が行われうる。

これらの測定は、光学収差によって変わりうるということが理解されるであろう。本発明はまた、任意の／全ての測定の歪みの補正を含みうるものであり、また、過去の平均を使用すること、または少なくとも１つの上述した方法を用いて音速もしくは屈折率を計算することを含みうる。

本発明は、手術前または手術中に人工水晶体の三次元位置を決定する方法、および説明された実施形態の任意の組み合わせおよび置換を提供することが理解されるであろう。一実施形態によれば、本方法は、前面および後面から交差点を推定することと、第２実施形態において、交差点を連結する場所に並ぶように最適位置を決定することと、第３実施形態において、天然水晶体の直径を決定することと、水晶体の前面および後面から直径を推定することと、したがって、弧長の中点に位置するように最適位置を決定するために、その直径を使用して天然水晶体の弧長を決定することと、水晶体前面、水晶体の厚さ、前部と後部の水晶体の曲率間の過去の比率、および／または天然水晶体の直径を用いて、後面のための最も適合する曲面に近似させることと、を含みうる。

天然水晶体の直径を決定することは、手術前に、および／または手術中に固定容積の流体を注入することによって、実施されうる。水晶体の後部曲率および／または角膜後面から水晶体後面までの距離を決定することは、手術前に、具体的には、例えば水晶体が光学的に不透明である場合、水晶体を除去した後に、実施されうる。

本発明は、変更予測網膜像を包含し、また、光（像）源の適切な組み合わせを計算すること、連続的な境界面を介して眼球表面が移動する際に、各眼球表面における光源の適切な組み合わせを計算すること、網膜の中心（窩）との関連で光源が網膜の後面に届く適切な組み合わせを計算すること、所望の網膜像を得るために、屈折率、水晶体または眼球表面の距離および／または曲率の任意の置換および組み合わせを変更することに加え、上述のいくつかのまたは全ての光学的方法を含みうることが理解されるであろう。

本明細書で用いられるように、光学的パラメータは眼球表面の形状でありうる。また、光学的パラメータは１つの眼球表面から別の眼球表面までの距離でありうる。光学的パラメータは眼球構成要素の屈折率でありうる。眼球表面は、第１眼球表面でありうる。また、変更予測網膜像は、レーザースポットのパターンが第１眼球表面上に形成される一方で、第２眼球表面上にある程度近似してレーザービーム配列の焦点を合わせることを含みうる。また、本方法は、第１撮像装置によってレーザースポットのパターンの第１像を捕捉すること、および第２撮像装置によってレーザースポットのパターンの第２像を捕捉することを含みうる。また、本方法は、第１像と第２像を結合する結合像を創出することを含みうる。少なくとも部分的にレーザースポットのパターンから光学的パラメータを決定することは、少なくとも部分的に結合像から光学的パラメータを決定することを含みうる。結合像は、第１像と第２像の平均でありうるものであり、ここでは光学的パラメータは眼球表面の形状でありうる。

結合像は、第１像と第２像の差分でありうるものであり、ここでは光学的パラメータは眼球構成要素の屈折率である。第１撮像装置および第２撮像装置は、レーザービーム配列に対してほぼ対称に位置付けられうる。

本発明の装置は、第１撮像装置および第２撮像装置からの出力信号を受信し、第１撮像装置によって捕捉されたレーザースポットのパターンの第１像および第２撮像装置によって捕捉されたレーザースポットのパターンの第２像の結合を表現する結合像を形成するために出力信号を処理するように構成された、少なくとも１つのプロセッサを更に含みうる。

少なくとも１つのプロセッサは、第１撮像装置からの出力信号を受信するように構成された第１プロセッサおよび第２撮像装置からの出力信号を受信するように構成された第２プロセッサを含みうるものであり、第１プロセッサおよび第２プロセッサは、結合像を形成するために、通信可能に連結されている。

表面は、第１眼球表面でありうるものであり、装置は、第１眼球表面から第２眼球表面までの距離を決定するように構成された干渉計を更に含みうる。第１眼球表面および第２眼球表面は、目の一部でありうるものであり、ここで装置は、レーザー配列源と目の間、かつ、干渉計と目の間に位置付けられたビームスプリッタを更に含みうる。干渉計は、単一波長の低または部分コヒーレンス干渉計でありうる。第１撮像装置および第２撮像装置は、複数のレーザースポットの像を捕捉しながら、所定位置に固定されうる。第１撮像装置は、ＣＣＤカメラでありうる。

また、記録媒体、搬送波信号、または読み出し専用メモリ上に実現されうる、コンピュータプログラムに上述の方法を実行させるプログラム命令を含むコンピュータプログラムが備えられる。

上述の概念のあらゆる組み合わせ、および以下に一層詳細に検討される付加的概念（そのような概念が、相互に矛盾するものではないという条件で）は、本明細書で開示する発明の主題の一部分であると考えられることが理解されるべきである。特に、この開示の最後に現れる特許請求の範囲の主題のあらゆる組み合わせは、本明細書で開示する発明の主題の一部分であると考えられる。また、本明細書で明示的に用いられ、参照によって組み込まれる任意の開示の中にも現れうる用語は、本明細書で開示する特定の概念と最も一貫性のある意味と一致するであろうということが理解されるべきである。

本明細書で説明する技術の様々な非限定的な実施形態を、以下の図面を具体的に参照しながら説明する。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことが理解されるべきである。

単純化した目の概略図である。 本発明の一実施形態による、眼球構造のモデルの展開のための一連のプロセスを示す図である。 本発明の一実施形態による、角膜前面および後面ならびに水晶体前面および後面の、形状および位置を決定するための図２のプロセスの非限定的な一実装を示す図である。 本発明の一実施形態による、角膜前面および後面ならびに水晶体前面および後面の、形状および位置を決定するための図２のプロセスの非限定的な代替の実装を示す図である。 本発明の非限定的な一実施形態による、眼球表面の屈折率および形状を測定するためのレーザー配列源を備える装置を示す図である。 本発明の非限定的な一実施形態による、レーザー配列源の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な一実施形態による、レーザー配列源の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な一実施形態による、レーザー配列源の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な一実施形態による、レーザー配列源の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な一実施形態による、レーザー配列源の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な別の実施形態による、図６Ａと対比されるレーザー配列源の代替の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な別の実施形態による、図６Ａと対比されるレーザー配列源の代替の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な別の実施形態による、図６Ａと対比されるレーザー配列源の代替の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な別の実施形態による、図６Ａと対比されるレーザー配列源の代替の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の非限定的な別の実施形態による、図６Ａと対比されるレーザー配列源の代替の構成および眼球表面上に生じるレーザースポットのパターンを示す図である。 本発明の一実施形態による、角膜前面および後面ならびに水晶体前面および後面の、形状および位置を決定するための、図５の装置５００を使用する図２のプロセスの非限定的な一実装を示す図である。 本発明の一実施形態による、角膜前面および後面ならびに水晶体前面および後面の、形状および位置を決定するための、図５の装置５００を使用する図２のプロセスの非限定的な代替の実装を示す図である。 本発明の一実施形態による、水晶体の「効果的な位置」として決定されうる水晶体内部の様々な位置を示す図である。

１つまたは複数の目の構造のモデリングのための装置および方法を説明する。モデリングは目の構造の形状および／または位置を表示しうるものであり、これらは関心対象の眼球構造、および関心対象の眼球構造の前構造の１つまたは複数のパラメータを決定するための光学的方法を用いて決定されうる。１つまたは複数のパラメータは、形状、厚さおよび屈折率を含みうる。

関心対象の眼球構造の形状、厚さおよび／または屈折率のうちの任意の１つの測定は、測定手法に用いられる光が、関心対象の構造の前の任意の眼球構造を通過する間に経験する方向変化にある程度まで依存しうる。それ故、本技術の一態様によれば、眼球構造の形状、厚さおよび／または屈折率の測定は、その構造の他のパラメータ、および前構造の任意のパラメータに対する測定値の依存性を計上するために補正されうる。

別の態様によれば、関心対象の眼球構造の形状、厚さおよび屈折率を測定するための装置が提供される。一実施形態によれば、装置は関心対象の１つまたは複数のパラメータを測定するための個別の機器を含む。別の実施形態によれば、装置は関心対象のパラメータの測定のための統合された機能を含む。非限定的な一実施形態によれば、装置は、関心対象の眼球構造上に複数のレーザービームを投射し、それによりレーザースポットパターンを形成する、レーザー配列を含む。レーザースポットパターンのレーザースポット間の距離は、形状および屈折率のような、構造の１つまたは複数のパラメータを計算するために用いられうる。また、いくつかの実施形態によれば、装置は干渉法を用いて目の構造の厚さを決定する。

上述した本技術の態様、および追加の態様を、以下に詳細に説明する。これらの態様は、個別に、同時に、または２つ以上の任意の組み合わせにより用いられうるが、本技術はこの点において限定されるものではない。

上述の通り、本明細書で説明する本技術の一態様によれば、眼球構造の形状および位置が決定されうるものであり、そこから目の正確なモデルが作られうる。この構造は、角膜、水晶体、網膜、または任意の他の関心対象の構造を含みうる。構造の形状および位置は、形状、厚さおよび屈折率を含む１つまたは複数のパラメータの直接測定によって、および測定された構造の他のパラメータへの、または目の内部の他の構造の任意のパラメータへの依存性を計上するための、任意の測定のその後の補正によって決定されうる。以下、図１を参照しながら一実施例について説明する。

図１は、角膜１０２、水晶体１０４および網膜１０６を含む目１００の単純化された表現を提供する。これらの構造は、光が入り込む目の前面１０８および目の後面１１０の間に配置される。角膜１０２および水晶体１０４の間には、多量の水分１１１が存在する。水晶体１０４および網膜１０６の間には、多量の硝子体ゲル１１２が存在する。目１００は例証目的のために単純化されており、一般に、目は図１に示すものよりも多くの特徴を含むことが理解されるべきである。

上述の通り、目１００のモデリングは、角膜前面１１４ａ、角膜後面１１４ｂ等のような１つまたは複数の関心対象の表面の形状を決定することを含みうる。トポグラフィ、例えばシャインプルーフトポグラフィは、そのような表面の形状を決定するために用いられうる手法の１つである。しかしながら、プルキンエ撮像、干渉法および／または光干渉断層撮影を含む他の方法もまた用いられうる。

また、上述の通り、眼球構造の配置を与える目１００のモデリングは、目の内部の種々の距離を決定することを包含しうる。示す通り、角膜１０２は、角膜前面１１４ａと角膜後面１１４ｂの間の厚さＴ１を有し、水晶体１０４は、水晶体前面１１６ａと水晶体後面１１６ｂの間の厚さＴ２を有する。角膜と水晶体は、距離ｄ１（すなわち、角膜後面１１４ｂから水晶体前面１１６ａまでの距離）によって隔てられている。網膜は、距離ｄ２によって水晶体後面１１６ｂと隔てられている。このような距離は、干渉法、または他の手法を用いて測定されうるが、本明細書で説明する様々な態様は、この点において限定されるものではない。

しかしながら、トポグラフィおよび干渉法の手法は、眼球構造の形状および距離を測定するために用いられうる一方で、これらの直接測定手法は、単独で完全に正確な結果を生み出しうるものではない。これらの測定手法に用いられる光は、眼球構造の屈折率の変化（すなわち、角膜の屈折率ｎ１、水分の屈折率ｎ２、水晶体の屈折率ｎ３、硝子体ゲルの屈折率ｎ４）によって誘導された方向変化を経験しうるものであり、そのような方向変化を計上しない場合、得られる結果は不正確でありうる。この概念は図１を参照して説明する。

示す通り、従来のトポグラフィおよび／または干渉法の手法で用いる光源に対応しうる光線Ｒ１およびＲ２は、目１００の正面１０８から始まり、網膜１０６で終了する。これらの光線は直進経路を辿るものではなく、角膜１０２、水分１１１、水晶体１０４、および硝子体ゲル１１２を通過するにつれて曲げられる。光線Ｒ１およびＲ２の図示された経路は説明目的のために単純化されており、実際には異なりうるものであって、示すものよりも大きなまたは小さな方向変化、および示すものとは異なる方向への変化を含む。

したがって、トポグラフィおよび干渉法のような測定手法に用いられる光の方向変化は、そのような測定の結果に影響を与えうる。出願人は、形状および厚さのそのような直接光学測定は、目の内部の光の経路に対する依存性を補正しうるものであり、それにより眼球構造の形状および位置について精度の高い決定が可能となることを見出した。

図２は、本技術の一実施形態による、眼球構造のモデリング方法を示す。方法２００は、２０２において関心対象の構造を選択することから開始する。関心対象の構造は、完全な構造（例えば、水晶体）または表面（例えば、水晶体前面）でありうる。本方法は、２０４において関心対象のパラメータを選択することによって続く。パラメータは、関心対象の構造の形状、厚さ、または屈折率でありうる。これらの３つのパラメータのいずれもが、最終的な結果として、もしくは他のパラメータを決定するための手段として、または両方の目的で、関心対象となりうる。例えば、角膜の形状は、角膜のモデリングのための最終結果として関心対象となりうるが、角膜の屈折率の決定を促進するものでもありうる。

続いて、方法２００は、２０６において関心対象のパラメータを測定することへと続く。例えば、関心対象のパラメータが形状（例えば、水晶体前面の形状）である場合、この形状は、例えばトポグラフィ手法のような光学的手法を用いて、または任意の他の適切な様式で、直接的に測定されうる。

先に概略的に説明した通り、任意の所与のパラメータのために使用される測定手法の種類によって、そのパラメータの直接測定の測定値は、（例えば、隣接する構造の屈折率の違いに起因する）目の内部の光の経路の変化を計上しない可能性がある。それ故に、関心対象の所与のパラメータの正確な決定は、関心対象の構造の他のパラメータおよび／または関心対象の眼球構造の前の眼球構造のパラメータを計上するための、そのパラメータの測定値の補正を含みうる。それ故に、図２の非限定的な実施例において、２０６で測定されたパラメータは、（もしあれば）選択された関心対象の構造の他のパラメータへの、および／または前の眼球構造の任意のパラメータへの依存性について、２０８において補正される。

例えば、水晶体前面の形状は、２０６において、トポグラフィまたは他の適切な手法を用いて直接的に測定されうるものであり、その測定は、その後２０８において、角膜前面および後面の形状、角膜の厚さＴ１、角膜後面および水晶体前面の間の距離ｄ１、ならびに角膜の屈折率（ｎ１）および水分の屈折率（ｎ２）を計上するために補正されうる。

２０６における測定値は、２０８において未だ知られていない（例えば、未だ測定されていない）値を持つ１つまたは複数のパラメータに依存しうることが理解されるべきである。

例えば、水晶体１０４の前面１１６ａの形状は直接的に測定されうるものであり、用いられた測定手法によっては、測定された形状は、方法が２０８へと進んだ時点では測定されていない可能性のある角膜１０２の屈折率ｎ１に依存しうる。したがって、方法２００は、種々のパラメータが決定される順序にかかわらず、測定値が依存する全てのパラメータへの測定値の依存性を補正するために反復実施されうる。以下に説明するように、２０８においてではなく、全てのパラメータが測定された後に２１４において補正が実施されうる、方法２００に対する代替方法を用いることによっても、同様の結果が得られうる。しかしながら、一般的に言えば、補正は手順の間に様々な回数で実施されうるものであり、本明細書で説明する様々な態様は、直接的に測定された値の補正の実施を何らかの特定行為の際に限定するものではない。

次に、２１０において、関心対象の構造のための全ての関心対象のパラメータが決定されたか否かの決定がなされる。例えば、行為２０４〜２０８の実施は、特定構造（例えば、水晶体）の厚さを返しうるが、水晶体の形状を決定することがさらに所望されうる。したがって、与えられた関心対象の構造のための全てのパラメータが決定されていない場合、方法は２０４へと戻りうるものであり、そこで関心対象の構造のための次の関心対象のパラメータが選択されうる。

２１０において、関心対象の構造のために全ての関心対象のパラメータが決定されたとの決定がなされる場合、方法は２１２へと進み、そこで全ての関心対象の構造が調査されたか否かの決定がなされる。否という決定がなされた場合、方法は２０２へと戻りうるものであり、そこで次の構造（例えば、完全な構造または表面）が選択されうる。

全ての関心対象の構造のために全ての関心対象のパラメータが決定されると、２１４において、構造のモデルを形成するためにパラメータが組み合わされうる。いくつかの実施形態においては、モデルは構造の形状および位置を表示しうるが、全ての実施形態がこの点について限定されるものではない。２１４において作り出されるモデルは、構造の機能評価のため、（例えば手術中に、またはその他の場合に）構造の修正によって生じるであろう機能のあらゆる変化の予測のため、眼球インプラント（例えば、水晶体インプラント、角膜インプラント等）の性能の予測のため、光学的手術の計画のため、または任意の他の理由のために用いられうるが、本明細書で説明される様々な態様は、何らかの特定の目的のための眼球構造のモデルの使用に限定するものではない。モデル化された構造の光学的性能の解析は、レイトレーシングソフトウェアを使用して、または任意の他の適切な様式で実施されうる。

上述のように、方法２００は反復されうるものであり、反復回数は、いくつかの非限定的な実施形態においては、関心対象の構造の数および／または関心対象のパラメータの数に依存する。さらに、先に述べたように、２０８において実施される補正は、行為２０８の時点では未だ決定されていないパラメータに依存しうることが理解されるべきである。したがって、測定されたパラメータの補正もまた、あるいは代替的に、全ての関心対象のパラメータが測定された時点で、２１４におけるパラメータの組み合わせの間に実施されうる。

方法２００は、任意の１つまたは複数の目の構造に適用しうる。それ故に、方法２００の非限定的な実例は２１４において目のモデルの形成と共に終了するが、これは本方法の１つの非限定的な最終結果であることが理解されるべきである。代替的に、本方法は、単一構造（例えば、水晶体、または水晶体の表面）のみをモデル化するために用いられうるものであり、またいくつかの状況においては、測定値が他のパラメータに依存しうるため、関心対象の単一のパラメータを決定するためだけに用いられうる。例えば、水晶体の屈折率の決定は所望の結果でありうるものであり、屈折率の正確な値を得るために、方法２００の行為の一部分集合のみが実施されうる。

方法２００は、様々な様式で実装されうるものであり、本明細書で説明する方法２００を適用する技術の様々な態様は、本方法の利用を何らかの特定の様式に限定するものではない。例えば、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の適切な組み合わせが、方法２００の１つまたは複数の行為の実施のために用いられうる。

いくつかの実施形態によれば、種々の関心対象のパラメータの測定のために、個別の機器が使用される、すなわち、関心対象の構造の厚さ／距離、屈折率、および形状の測定に、個別の機器が使用される。例えば、関心対象の厚さ／距離の測定に干渉計が使用されうる一方で、所与の構造の形状の測定にトポグラファー（例えば、シャインプルーフトポグラファー、または任意の他の適切な種類のトポグラファー）が使用されうるし、また、関心対象の屈折率の決定に屈折計が使用されうる。ハードウェア、ソフトウェア、および／または手動計算が、方法２００の補正および決定の実施（すなわち、行為２０８、２１０および２１２）に用いられうる。例えば一実施形態において、種々の機器の出力は、決定されたパラメータの補正、決定、および組み合わせのために、１つまたは複数のプロセッサに送信される。

あるいは、他の実施形態によれば、関心対象のパラメータの測定は、２以上のパラメータを測定するように構成された装置を用いて実施されうる。一実施形態によれば、装置は、関心対象の厚さ／距離の測定のため、ならびに眼球構造の屈折率および形状の測定のために、異なる機器を使用する。非限定的な一実施形態においては、装置は、厚さ／距離の測定のための干渉計、ならびに関心対象の表面形状および屈折率を決定するための多数の撮像装置（例えば、カメラ）を備えるレーザー配列を含む。

関心対象のパラメータの測定に用いる機器の種類および数にかかわらず、得られるパラメータは、ハードウェア、ソフトウェア、および／もしくは手動計算の任意の組み合わせを用いて、または任意の他の適切な様式で、関心対象の構造のモデルを形成するために組み合わされうる。例えば、一実施形態によれば、２１４において、決定されたパラメータを組み合わせるためにレイトレーシングソフトウェア（例えば、マサチューセッツ州ナティックのＭａｔｈＷｏｒｋｓ Ｉｎｃ．のＭａｔｌａｂ、アリゾナ州トゥーソンのＺｅｍａｘのＺｅｍａｘ Ｆｏｃｕｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ、ＭｅｄｉａＣｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓのＯｐｔｉｍａｓ、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、または任意の他の適切なソフトウェア）が用いられる。また、他の手法も用いられうる。

上述の通り、方法２００は、任意の１つまたは複数の眼球構造のモデル化に使用されうるか、または眼球構造の所望の個別のパラメータを決定するために使用されうる。しかしながら、例証目的のため、以下に、目の角膜および水晶体のモデリングのための方法２００の適用の、２つの非限定的な実施例を説明する。方法２００はこれらの２つの実装に限定されるものではなく、他の実装も可能であることが理解されるべきである。

図３および図４の方法は、角膜および水晶体の、前面および後面の形状および位置のモデル化のための、方法２００に対する代替の実装を示す。方法３００と方法４００の間の差異は、得ている情報および得ようとする情報の種類に起因しうるものであり、それ故、方法が適用される手術段階に依存しうる。例えば、図３の方法３００は手術前の段階において適用されうる一方で、方法４００は手術中または手術後の段階において適用されうる。しかしながら、方法３００および方法４００は、眼球治療のいずれかの特定の段階における適用に限定されるものではない。

上述の通り、方法３００および方法４００は、角膜前面および後面、ならびに水晶体前面および後面のモデリングに関する。したがって、方法３００および方法４００の実施において多数のパラメータが測定されうる一方で、他のものは測定することなく決定または計算されうる。図２に関連して先に説明したように、測定されたパラメータはその後、これらが他のパラメータに対して有する何らかの依存性を補正されうる。また、先に述べたように、パラメータの測定値が他のパラメータに依存するか否かは、例えば使用された機器の種類を含む、測定値が測定された様式に依存しうる。方法３００および４００において、形状の測定はトポグラファー（例えば、シャインプルーフトポグラファー、または任意の他の適切なトポグラファー）を用いてなされ、厚さの測定は干渉計（例えば、多波長の低または部分コヒーレンス干渉計）を用いてなされるものと想定される。しかしながら、方法２００は他の様式で実装されうること、および方法３００および方法４００は単なる２つの非限定的な実施例に過ぎないことが理解されるべきである。形状および距離もまた、１つまたは複数の方法を用いて測定されうること、およびこれらがシャインプルーフ、プルキンエ、または時間−飛行原理を含む（断層撮影機または光干渉性断層撮影機のような）機器に制限されないことが理解されるであろう。

準備的事項として、方法３００は複数の目のパラメータの測定を包含し、それは、前部角膜形状、角膜の厚さ、後部角膜形状、角膜後面から水晶体前面までの距離、前部水晶体形状、後部水晶体形状、水晶体の厚さ、水晶体後面から網膜までの距離、および眼球全体の屈折／収差を含む。先に述べたように、方法３００は、形状の測定はトポグラファーを用いてなされ、距離／厚さの測定は干渉計を用いてなされるものと想定する。それらの測定手法の結果として、先に列挙した測定されたパラメータは、以下の依存性を有しうる。測定された角膜の厚さは、角膜の屈折率に依存しうる。測定された後部角膜形状は、角膜の屈折率、前部角膜形状、および角膜の厚さに依存しうる。測定された角膜後面から水晶体前面までの距離は、角膜の屈折率に依存しうる。測定された前部水晶体形状は、角膜の屈折率、前部角膜形状、後部角膜形状、角膜の厚さ、および角膜後面から水晶体前面までの距離に依存しうる。測定された後部水晶体形状は、角膜の屈折率、前部角膜形状、角膜の厚さ、後部角膜形状、角膜後面から水晶体前面までの距離、前部水晶体形状、後部水晶体形状、水晶体の厚さ、水晶体後面から網膜までの距離、眼球全体の屈折／収差、および水晶体の屈折率に依存しうる。測定された水晶体の厚さは、角膜の屈折率および水晶体の屈折率に依存しうる。測定された水晶体後面から網膜までの距離は、角膜の屈折率および水晶体の屈折率に依存しうる。したがって、方法３００は、測定された値を適切に補正することによって、これらの依存性を計上する。

方法３００におけるいくつかの測定されたパラメータの依存性を前提として、本方法は任意の適切な順序で実装されうることが理解されるべきである。加えて、本方法の１つまたは複数の行為は、並列に実装されうる。しかしながら、例証目的のため、方法３００は、行為および下位行為の適切な順序の非限定的な一実施例を提供する。簡潔に、この方法は、その値が角膜の屈折率に依存する測定パラメータを含む。角膜の屈折率が次いで決定され、既に測定されたパラメータは、その角膜屈折率への依存性を計上するために補正される。眼球全体の屈折または収差もまた測定されうる。その後、補正されたパラメータと眼球全体の屈折または収差を適切に組み合わせることによって、水晶体の屈折率が決定されうる。その情報によって、水晶体の厚さ、水晶体後面の形状、および水晶体後面から網膜までの距離が、正確に決定されうる。その後、角膜および水晶体のモデル化のために、２以上の決定された値が組み合わされうる。方法２００と同様に、方法３００および方法４００は反復されうるものであり、また、方法の任意の特定の行為を最初に実施するというような限定はなされない。むしろ、様々な行為が、並列に実施されうるか、あるいは様々な連続的順序のうちの任意の順序で実行されうる。したがって、説明した順序は限定的なものではない。

図３を参照すると、方法３００は、３０２において前部角膜形状、すなわち角膜の前面の形状を測定することで開始する。先に述べたように、方法３００においてそのような形状の測定はトポグラファーを用いて実施されると仮定するが、全ての実施形態がこの点について限定されるわけではない。

３０４において、その測定値が角膜の屈折率に依存する、種々のパラメータが測定されうる。図３の非限定的な実施例において、それらは、角膜の厚さの測定（３０５ａにおいて）、後部角膜形状、すなわち角膜の後面の形状の測定（３０５ｂにおいて）、角膜後面から水晶体前面までの距離の測定（３０５ｃにおいて）、前部水晶体形状、すなわち水晶体の前面の形状の測定（３０５ｄにおいて）、後部水晶体形状、すなわち水晶体の後面の形状の測定（３０５ｅにおいて）、水晶体の厚さの測定（３０５ｆにおいて）、および、水晶体後面から網膜までの距離の測定（３０５ｇにおいて）を含む。方法３００の非限定的な実施例において、それらの測定値の各々が角膜の屈折率に依存しうる一方で、１つまたは複数の測定値は追加的なパラメータにも依存しうる。例えば、測定された後部水晶体形状、測定された水晶体の厚さ、および測定された水晶体後面から網膜までの距離は、水晶体の屈折率にも依存しうる。

３０６において、角膜の屈折率が決定されうる。この決定は、様々な手段で行われうる。一実施形態によれば、角膜の屈折率は、例えば屈折計（例えば、角膜全体の内部屈折の臨界角を決定するために）を用いた直接測定によって決定される。例えば、合計内部屈折の法則によって作動する屈折計は、黄色波長において角膜の複合屈折率を提供しうる。しかしながら、全ての実施形態がこの種類の屈折計を用いることに限定されるわけではない。そのような測定は、３０５ａで測定された角膜の厚さ、３０５ｂで測定された後部角膜形状、および３０２で測定された前部角膜形状と同様に、測定値が屈折計の用いる光の波長上に有しうる何らかの依存性について補正されうる。あるいは、角膜屈折率は、３０５ａで測定された角膜の厚さ、３０５ｂで測定された後部角膜形状、および３０２で測定された前部角膜形状の適切な組み合わせによって計算されうる。あるいは、角膜の屈折率は、角膜の厚さを個別に測定するための任意の２つの光学的方法を用いることによって決定されうるものであり、こうして角膜の屈折率に依存しうる異なる厚さの測定値を作り出し、その後、異なる厚さの測定値を計上する。２つの方法の異なる様式（例えば、異なる波長を使用する等）を知ることによって、異なる厚さの測定値から屈折率を決定しうる。例えば、一実施形態によれば、角膜の屈折率は、干渉計およびシャインプルーフトポグラフィによって角膜の厚さを測定し、次いで、異なる波長で作動しうるこれらの２つの機器によって作り出された角膜の厚さの測定値における差異を計上することによって決定されうる。異なる波長における異なる厚さの測定値から、屈折率が計算されうる。したがって、行為３０６は、任意の特定の角膜屈折率の決定方法に限定するものではない。３０８において、３０４の測定値は、例えば、Ｎａｖａｒｒｏ Ｒ． Ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｕｍａｎ Ｅｙｅ： ａ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ． Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｆ Ｏｐｔｏｍｅｔｒｙ． ２００９；２（ｌ）：３−１８； Ｄｕｂｂｅｌｍａｎ Ｍ， ｖａｎ ｄｅｒ Ｈｅｉｊｄｅ ＧＬ， Ｗｅｅｂｅｒ ＨＡ． Ｔｈｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｇｉｎｇ Ｈｕｍａｎ Ｌｅｎｓ Ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ Ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ Ｉｍａｇｅｓ． Ｏｐｔｏｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ． ２００１； ７８（６）： ４１１−４１６；およびＤｒｅｘｌｅｒ Ｗ， Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ ＣＫ， Ｂａｕｍｇａｒｔｎｅｒ Ａ， Ｆｉｎｄｌ Ｏ， Ｓａｔｔｍａｎｎ Ｈ， Ｆｅｒｃｈｅｒ ＡＦ． Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ｏｃｕｌａｒ ｍｅｄｉａ ｂｙ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ． Ｅｘｐ． Ｅｙｅ Ｒｅｓ． １９９８； ６６， ２５−３３において説明される手法を用いて（これらは全て、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる）、３０６で決定される角膜屈折率への依存性を補正される。他の手法もまた可能である。

上述の通り、３０４の測定値のいくつかは、水晶体の屈折率にも依存しうる。方法３００の非限定的な実施例によれば、水晶体の屈折率は、測定されるのではなく、計算される。この計算を促進するために、３１０において眼球全体の屈折／収差が測定されうる。この測定は、屈折計（例えば、眼球自動屈折計、シャックハルトマン収差計、タルボ−モリー干渉計、または任意の他の適切な干渉計）または任意の他の適切な手法を用いて行われうる。

続いて、３１２において、３０２〜３１０で得られた値の適切な組み合わせによって、水晶体の屈折率が計算されうる。このステップで用いられうる手法の非限定的な実施例は、Ｄｕｂｂｅｌｍａｎ Ｍ， ｖａｎ ｄｅｒ Ｈｅｉｊｄｅ ＧＬ， Ｗｅｅｂｅｒ ＨＡ． Ｔｈｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｇｉｎｇ Ｈｕｍａｎ Ｌｅｎｓ Ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ Ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ Ｉｍａｇｅｓ． Ｏｐｔｏｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ． ２００１； ７８（６）： ４１１−４１６；およびＲｏｓａｌｅｓ Ｐ， Ｍａｒｃｏｓ Ｓ． Ｐｅｎｔａｃａｍ Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｌｅｎｓ ａｎｄ ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ． Ｊ Ｒｅｆｒａｃｔ Ｓｕｒｇ． ２００９ Ｍａｙ；２５（５）：４２１−８に説明されるものを含み、これらはその全体が参照によって本明細書に組み込まれる。他の手法もまた用いられる。いくつかの実施形態によれば、計算された水晶体の屈折率は、水晶体の屈折率の複合値であり、水晶体の複合屈折率、補正された後部水晶体トポグラフィ、および水晶体の厚さを、３１０で得られた目の全体の複合屈折または全体の複合収差測定と整合させることによって計算されうる。

水晶体の屈折率が判明すると、既に測定された、水晶体の屈折率に対していくらかの依存性を有する値は補正されうる。例えば、３１４において、３０５ｅ、３０５ｆおよび３０５ｇの測定値は、例えば、Ｒｏｓａｌｅｓ Ｐ， Ｍａｒｃｏｓ Ｓ． Ｐｅｎｔａｃａｍ Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｌｅｎｓ ａｎｄ ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ． Ｊ Ｒｅｆｒａｃｔ Ｓｕｒｇ． ２００９ Ｍａｙ；２５（５）：４２１−８において説明される手法を用いて（これらはその全体が参照によって本明細書に組み込まれる）、または任意の他の適切な手法を用いて、水晶体屈折率への依存性を補正されうる。

行為３１２および３１４は、水晶体の屈折率の計算が３０５ｅ、３０５ｆおよび３０５ｇの測定値に依存し、なおかつ３０５ｅ、３０５ｆおよび３０５ｇの測定値が水晶体の屈折率に依存するという点で、相互に関係付けられていることが理解されるべきである。したがって、所望の精度水準を提供するために、行為３１２と行為３１４の間の反復実施がなされうる。方法３００は、行為３１２および行為３１４の任意の特定数の反復を用いることに制限されるものではない。

全ての測定値が、その任意の他の関心対象のパラメータに対する依存性を補正されると、本方法は３１６へと進み、補正された値は、角膜および水晶体の前面および後面の形状および位置の決定のために適切に組み合わされうる。レイトレーシングソフトウェア、またはハードウェア、ソフトウェア、および手動計算の任意の適切な組み合わせが、角膜および水晶体の前面および後面の形状および位置の決定のための組み合わせを実施するために用いられうる。

方法３００において、種々の計算および組み合わせが、ハードウェア、ソフトウェア、および／または手動計算の任意の適切な組み合わせを用いて実施されうる。例えば、レイトレーシングソフトウェアが、方法３００の１つまたは複数の行為を実施するために用いられうる。他の実装もまた可能である。

図４は、角膜前面および後面ならびに水晶体前面および後面の決定のための、方法２００の適用の非限定的な代替の実施例を示す。方法４００は、手術中または手術後の状況において適用され、したがって、手術前の状況を説明する方法３００とは異なる段階において適用される。例えば、方法４００は、患者の水晶体の交換が行われ、それ故に水晶体の除去を伴うような場合に適用されうる。

方法３００と同様に、方法４００は、形状の測定はトポグラファーを用いてなされ、距離／厚さの測定は干渉計を用いてなされるものと仮定する。また、形状および距離は１つまたは複数の方法を用いて測定されうるものであり、シャインプルーフ、プルキンエ、または時間−飛行原理を含む（断層撮影機または光干渉性断層撮影機のような）機器に制限されないことが理解されるであろう。それ故に、方法３００と同様に、方法４００において測定される多くの値は、他のパラメータに依存しうる。例えば、方法４００は以下の測定：つまり、前部角膜形状、角膜の厚さ、後部角膜形状、角膜後面から水晶体前面までの距離、前部水晶体形状、水晶体の厚さ、水晶体後面から網膜までの距離、水晶体を除外した眼球全体の屈折および収差、水晶体を除外した角膜後面から網膜までの距離、（以下で説明する）水晶体嚢および前房における流体の総体積、水晶体嚢および前房内の流体を含む全体の屈折および収差、水晶体嚢および前房内の流体を含む角膜後部から網膜までの距離の測定を含む。あるいは、上述の機器のいくつかは、水晶体を除外した場合の水晶体の後部曲率の測定に用いられうる。

述べてきたように、種々のパラメータの測定は、例えば用いる測定手法の結果として、１つまたは複数の他のパラメータに依存する結果を生み出しうる。したがって、方法４００における１つまたは複数の上述の測定値は、１つまたは複数の他のパラメータに依存しうる。例えば、測定された角膜の厚さは、角膜屈折率に依存しうる。測定された後部角膜形状は、角膜屈折率、前部角膜形状、および角膜の厚さに依存しうる。測定された角膜後面から水晶体前面までの距離は、角膜屈折率に依存しうる。測定された前部水晶体形状は、角膜屈折率、前部角膜形状、角膜の厚さ、後部角膜形状、および角膜後面から水晶体前面までの距離に依存しうる。測定された水晶体の厚さは、角膜屈折率および水晶体屈折率に依存しうる。角膜屈折率の測定値は、角膜の厚さの測定に用いられた波長、前部角膜形状、角膜の厚さ、および後部角膜形状に依存しうる。水晶体除去後の角膜後面から網膜までの距離は、角膜屈折率に依存しうる。眼球全体の屈折および収差、および角膜後面から網膜までの距離、ならびに（以下に説明する）水晶体嚢および前房内の流体を含む水晶体後面から網膜までの距離は、角膜屈折率、測定された水晶体嚢および前房内の流体の体積、およびこの流体の屈折率に依存しうる。後部水晶体形状の測定値は、前部角膜形状、角膜の厚さ、後部角膜形状、角膜後面から水晶体前面までの距離、前部水晶体形状、水晶体の厚さ、水晶体後面から網膜までの距離、角膜屈折率、水晶体除去後の眼球全体の屈折および収差、水晶体除去後の角膜後面から網膜までの距離、水晶体嚢および前房内に挿入された流体の体積、前房内の流体を含む水晶体後面から網膜までの距離、水晶体嚢および前房内の流体を含む眼球全体の屈折および収差、水晶体嚢および前房内の流体を含む角膜後面から網膜までの距離、水晶体屈折率、流体の屈折率に依存しうる。それ故に、方法４００はそのような依存性を計上しうる。

方法４００は、４０２において、前部角膜形状、すなわち角膜の前面の形状を測定することで開始する。４０４において、この非限定的な実施例でその値が角膜屈折率に依存するパラメータの測定が行われる。それらの値は、角膜の厚さの測定（４０５ａにおいて）、後部角膜形状の測定（４０５ｂにおいて）、角膜後面から水晶体前面までの距離の測定（４０５ｃにおいて）、前部水晶体形状の測定（４０５ｄにおいて）、水晶体の厚さの測定（４０５ｅにおいて）、および水晶体後面から網膜までの距離の測定（４０５ｆにおいて）を含む。

４０６において、角膜の屈折率が決定されうる。この決定は、上述した方法３００の行為３０６のための任意の手法の使用を含む任意の適切な様式で、または任意の他の適切な様式で、なされうる。決定された角膜屈折率を用いて、方法４００は、４０８において、４０４の測定値の角膜屈折率に対する依存性について、例えば先に引用したＲｏｓａｌｅｓの引用文献（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｌｅｎｓ ａｎｄ ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ）に説明される手法を用いて、または任意の他の適切な手法を用いて補正することによって続きうる。

上述の通り、方法４００は、（例えば、インプラントによる交換のために）患者の天然水晶体が除去される状況に適用しうる。したがって、４１０において、水晶体が除去されているとの仮定の下に、いくつかの追加的な測定が行われる。これらの測定は、全体の屈折、全体の収差、および水晶体を除外した角膜後面から網膜までの距離を測定することを含む。あるいは、上述した機器のいくつかが、水晶体を除外した場合の水晶体の後部曲率の測定のために使用されうる。これらの測定は任意の適切な手法を用いて行われうるが、方法４００はこの点について限定されるものではない。

水晶体交換手術の一部として、患者の天然水晶体が除去された後で、水晶体嚢および／または前房内に流体が挿入されうる。測定はこの流体が所定の位置にある状態で行われ、モデリング手続において使用されうる追加的データを提供しうる。いくつかの実施形態において流体は既知の屈折率を有するが、全ての実施形態がこの点について限定されるわけではない。４１２において、水晶体嚢に挿入される流体の体積、および前房に挿入される流体の体積が測定されうる。これらの体積は、目盛り付注射器を使用して、または任意の他の適切な様式で測定されうるが、方法４００はこの点について限定されるものではない。

次に、４１４において、水晶体嚢および前房内の流体を含めて、この非限定的な実施例における４１０および４０５ｆの測定が繰り返されうる。したがって、４１４における測定は、例えば、水晶体嚢および／または前房内に挿入された流体が、患者の天然水晶体および／または水分の屈折率とは異なる屈折率を有する場合に、４１０および４０５ｆにおいて最初に行われたものとは異なる結果を与えうる。これらの異なった値は、モデリングに用いられうる追加的なデータ点を与えうる。

４１６において、後部水晶体形状および水晶体の屈折率が決定されうる。これらは、任意の適切な様式で、例えば２つ以上の既に決定された値を適切に組み合わせることによって、決定されうる。例えば、後部水晶体形状は、前部角膜形状、４０４で測定された値、角膜屈折率、４１０で測定された値、４１２で決定された体積、４１４で測定された値、水晶体屈折率、および流体の屈折率の適切な組み合わせによって、決定されうる。同様に、水晶体の屈折率は、行為４１６の前に決定された値に依存しうるものであり、したがって、例えば先に引用したＤｕｂｂｅｌｍａｎの引用文献（Ｔｈｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｇｉｎｇ Ｈｕｍａｎ Ｌｅｎｓ Ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ Ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ Ｉｍａｇｅｓ）およびＲｏｓａｌｅｓの引用文献（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｌｅｎｓ ａｎｄ ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ）に説明される手法を用いて、または任意の他の適切な手法を用いて、これらの値を適切に組み合わせることによって決定されうる。いくつかの実施形態において、患者の水晶体の除去後に水晶体嚢および前房内に挿入される流体の体積は、それぞれ、患者の水晶体および水分の体積とほぼ等しいものでありうる。４１６における決定は、必要に応じて、あらゆるそのような関係性を考慮に入れうる。

４１８において、方法４００は、４０５ｅおよび４０５ｆの測定値について、４１６で決定された水晶体屈折率への依存性を補正することによって続く。この補正は、先に引用したＤｕｂｂｅｌｍａｎの引用文献（Ｔｈｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｇｉｎｇ Ｈｕｍａｎ Ｌｅｎｓ Ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ Ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ Ｉｍａｇｅｓ）およびＤｒｅｘｌｅｒの引用文献（Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ｏｃｕｌａｒ ｍｅｄｉａ ｂｙ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）に説明される手法を用いて、または任意の他の適切な手法を用いて行われうる。したがって、４１６における水晶体の屈折率の決定が水晶体の厚さおよび水晶体後面から網膜までの距離に依存しうる一方で、同様に水晶体の厚さおよび水晶体後面から網膜までの距離の測定値は水晶体の屈折率に依存しうるという点において、行為４１６および行為４１８は互いに依存しうることが理解されるべきである。したがって、行為４１６および行為４１８は、これらの行為によって決定される値についての所望の程度の精度を与えるために、任意の回数だけ反復されうる。続いて、４２０において、方法４００の中で決定された任意の２つ以上のパラメータの値が、角膜および水晶体の、前面および後面の形状および位置の決定のために組み合わされうる。方法３００と同様に、方法４００は、示された行為が実施されうる１つの順序の非限定的な一実施例であることが理解されるべきである。しかしながら、他の順序もまた可能であり、また、１つまたは複数の行為が並列に実施されうるものであり、本方法はこの点について限定されるものではない。

方法３００および方法４００が、距離、形状および屈折率の測定のために異なる機器を使用する方法２００の非限定的な実装を示す一方で、方法２００の全ての実装がこの点について限定されるわけではない。例えば、先に述べたように、いくつかの実施形態によれば、方法２００は、干渉計、トポグラファー、および屈折計の機能、または任意の他の機能を統合する装置を使用して実装されうる。本明細書で説明する技術の一態様によれば、装置は、表面形状および屈折率の測定に用いられうるレーザー配列源を備える。そのような装置の非限定的な一実施例を、図１の目１００と共に図５に示す。

示すように、装置５００はレイトレーシング装置５０２を備える。レイトレーシング装置５０２は、レーザービーム５０５ａ、５０５ｂ、・・・、５０５ｎの配列を生成するレーザー配列源５０４を備える。加えて、レイトレーシング装置５０２は、参照点ビーム５０７（あるいは、本明細書中で「固定レーザー」と呼ばれる）を生成するための参照ビーム発生器５０６、および、干渉測定信号５０９を生成するための干渉計源５０８を備える。レイトレーシング装置５０２には、複数の撮像装置５１０ａおよび５１０ｂもまた含まれうる。加えて、要素５１２（以下に述べるように、いくつかの状況では、レンズおよび／または鏡でありうる）、およびビームスプリッタ５１４ａおよび５１４ｂのような、装置５０２によって生成された種々の光学的信号の指示／制御のための、様々な光学的構成要素が含まれうる。本明細書において説明される装置は、光学的信号に対する指示／制御のために任意の特定の光学的構成要素を使用することに限定されないので、他の光学的構成要素もまた含まれうることが理解されるべきである。装置５００は更に、装置５０２からの信号を受信および処理するために装置５０２に連結される、１つまたは複数のプロセッサ５１６を備えうる。いくつかの実施形態によれば、プロセッサ５１６は、以下で更に説明するように、レイトレーシングソフトウェア、または任意の他の適切な処理手法を使用しうる。図示しないが、例えば視軸を介した測定の再現性を向上させるために、虹彩認識技術が選択的に装置５０２に含まれうる。

レーザー配列源５０４は、目１００上に投射されうるレーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎの配列を生成しうる。以下に更に詳細に説明するように、配列は、必要に応じて目の特定の表面上に焦点を合わせるように制御されうるが、全ての実施形態がこの点について限定されるわけではない。レーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎの配列は、接触する各表面上にレーザースポットのパターンを生成しうる。パターンのスポット間の間隔は、パターンが出現する表面の形状の決定のために用いられうる。また、スポット間の間隔は、レーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎが通過した眼球構成要素の屈折率の決定にも用いられうる。

レーザー配列源５０４は、任意の数のレーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎを含みうる。より多数のビームを有する配列は、配列に対応するレーザースポットのパターンに基づいて、表面形状および屈折率の決定におけるより高い精度を提供しうる。しかしながら、レーザー配列源を有する装置を実装する本明細書で説明する様々な態様は、任意の数のレーザービームを用いることに限定されるものではない。いくつかの実施形態によれば、レーザー配列源５０４は、少なくとも１２のレーザービームを生成する。一実施形態によれば、レーザー配列源は１６のレーザービームを生成する。いくつかの実施形態によれば、レーザー配列源は、１６〜２５６のレーザービームを生成しうる。

重ねて述べるが、レーザー配列源５０４は、任意の特定数のレーザービームを生成することに限定されるものではない。

レーザービームは、任意の適切な寸法（例えば、直径）および断面形状を有しうる。一実施形態によれば、レーザービームの直径は、可能な限りの小さなものであり（例えば、撮像装置５１０aおよび５１０ｂが検出しうる最小限）、それにより配列内により多数のビームが内包されることを促進しうる。しかしながら、レーザービームは任意の特定の直径を有することに限定されるものではない。いくつかの実施形態によれば、レーザー配列は緊密なポイントスプレッドファンクションを有しうる。レーザービームは、円形断面、楕円形断面、星型断面、六角形断面、または任意の他の適切な断面を有しうる。したがって、本明細書で説明されるレーザーは、任意の特定の断面形状を有することに限定されるものではないことが理解されるべきである。

レーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎは、任意の適切な波長を有しうる。以下に更に説明するように、レーザー配列を用いて測定された眼球パラメータのいくつかの値は、配列のレーザーの波長に依存しうるものであり、測定値は波長に対する依存性を計上するために補正されうる。加えて、複数の波長を使用することによって（例えば、可変波長レーザーを有するレーザー源）、様々なレーザー波長における追加データ点が収集されうるのであって、これによりレーザー配列を用いた屈折率および形状の計算の精度が増しうる。例えば、複数の波長の使用は、波長の関数としての屈折率のグラフの作成を可能にしうる。いくつかの実施形態によれば、レーザー配列は赤外線波長を有するレーザーを含みうるものであり、これは、レーザーが衝突する眼球表面の表面温度の近似値を決定するために用いられうる。いくつかの実施形態によれば、レーザービームの配列は、２以上の異なる波長（例えば、赤色および緑色波長）のレーザービームを備えうる。しかしながら、レーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎは、任意の特定の波長を有することに限定されるものではない。いくつかの実施形態によれば、レーザーは、レーザー配列の分解能の向上を促進するための短パルスを有する。

いくつかの実施形態によれば、レーザービームの配列は、目１００の全体にわたって走査されうる。そのような実施形態においては、任意の適切な走査時間が用いられうる。より短期間の走査時間は、レーザー配列を用いる測定における眼球運動の影響を減少させうる。

一実施形態によれば、レーザー配列源は調整可能であり、例えば目１００に対して様々なアングルを取ることが可能である。様々なアングルから目上にレーザービームを投射することによって、レーザー配列源が１つの位置に固定されている場合と比較して、追加データ点を収集しうる。いくつかの実施形態によれば、レーザー配列源および撮像装置は、シャインプルーフの原理に従って位置およびアングルを決められうるが、全ての実施形態がこの点について限定されるわけではない。

上述の通り、レーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎの配列は、角膜前面、角膜後面、水晶体前面、水晶体後面、網膜、または任意の他の表面といった、１つまたは複数の目１００の表面へと向けられうるものであり、それらの表面上にレーザースポットのパターンをもたらす。要素５１２およびビームスプリッタ５１４ａおよび５１４ｂは、目のいずれの表面にレーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎが当たるか、また、ビームはそれらの表面上に焦点を合わせるか否か、ということを制御するために使用されうる。例えば、以下に更に説明するように、要素５１２は、例えば一眼球表面上の一点にレーザービームの配列の焦点を合わせるために、レーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎの配列を平行化および／または集中させるためのレンズ（例えば、非球面レンズ）を備えうる。以下に説明するように、目の異なる表面上に配列の焦点を合わせることによって、屈折率および形状を決定するための異なるデータ点が収集されうる。そのような追加データ点の使用は、屈折率および形状の決定された値の精度を向上させうる。要素５１２は１つまたは複数のレンズを備えうる一方で、代替的に、または付加的に、要素５１２はレーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎの向きを定めるための鏡を備えうるものであり、鏡は、いくつかの場合には、変形可能な鏡でありうる。

撮像装置５１０ａおよび５１０ｂは、レーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎの配列に起因する、目１００の１つまたは複数の眼球表面上のレーザースポットのパターンの像を捕捉するように構成および使用されうる。一実施形態によれば、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂは、レーザー配列の反対側に、ほぼ対称に位置付けられうる（例えば、右側と左側に、上部と底部に、など）。いくつかの実施形態において、撮像装置をレーザー配列と対称に位置付けることは、撮像装置をレーザー配列源と対称に位置付けることに繋がりうる。加えて、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂは、目１００からほぼ等距離でありうる。

いくつかの実施形態によれば、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂは、シャインプルーフの原理に従って位置付けられうる。異なるアングルからパターンを撮像する結果として、撮像装置５１０ａと５１０ｂとは、目の表面上の任意のレーザースポットのパターンについての僅かに異なる像を捕捉するので、２つの撮像装置によって捕捉された像は、眼球表面の形状、および／または眼球構成要素の屈折率の決定のために組み合わされうる。

一実施形態によれば、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂによって捕捉されたレーザースポットの同一パターンの像の平均化は、平均像を作り出しうるものであり、それによってパターンが出現する表面の形状を決定しうる。そのような平均像は、仮に撮像装置が、その視界をレーザー配列源によって遮られることなくレーザー配列源５０４の位置に置かれることが可能な場合に、その位置に置かれた単一の撮像装置によって捕捉されるであろう像とほぼ対応しうる。表面の形状は、平均像のレーザースポット間の距離を適切に処理し、平均像における距離を、レーザー配列源５０４におけるレーザービームの分離距離と比較することによって、平均像から決定されうる。いくつかの実施形態によれば、最近接スポット間の距離が用いられる。代替の一実施形態によれば、単一のスポットと、配列の他の全てのスポットとの間の距離が用いられる。他の手法もまた可能である。一実施形態によれば、レイトレーシングソフトウェア（例えば、任意の種類の上述したソフトウェア、または任意の他の適切なレイトレーシングソフトウェア）が、そのような処理を実施しうる。別の非限定的な実施形態によれば、Ｐｒｅｕｓｓｎｅｒ Ｐ， Ｗａｈｌ Ｊ， Ｋｒａｍａｎｎ Ｃ． Ｃｏｒｎｅａｌ ｍｏｄｅｌ． Ｊ Ｃａｔａｒａｃｔ Ｒｅｆｒａｃｔ Ｓｕｒｇ ２００３； ２９：４７１−４７７に説明される手法が用いられうるものであり、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

一実施形態によれば、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂによって捕捉されたレーザースポットの同一パターンの像の間の差分を取ることは、差分像を作り出しうるものであり、それによって構成要素の屈折率が決定されうる。例えば、差分像は、撮像装置５１０ｂによって捕捉された像から、撮像装置５１０ａによって捕捉された像を減算することによって、あるいはその逆によって、作り出されうる。一実施形態によれば、レーザービームの配列は、（例えば、第２眼球表面上の）第２位置におけるレーザースポットのパターンを形成しながら、（例えば、第１眼球表面上の）第１位置にある程度近似して焦点を合わせうる。第１位置および第２位置に分離する構成要素の屈折率は、第１位置と第２位置の間の距離を知ることにより、そしてその後に第２位置におけるパターンの差分像内のレーザースポットのパターンのレーザースポット間の距離を処理することによって、決定されうる。以下に、一実施例について更に詳細に説明する。

撮像装置５１０ａおよび５１０ｂは、任意の適切な種類の撮像装置でありうる。一実施形態によれば、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂは、ＣＣＤ撮像装置である。しかしながら、これらは代替的に、ＣＭＯＳ撮像装置、または任意の他の適切な種類の撮像装置でありうる。いくつかの実施形態によれば、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂは固定され、装置５００の動作中に動かないようにされている。この様式において、装置５００は、回転するかまたは他の方法で動くカメラを使用するシステムと比較して、単純化されうる。いくつかの実施形態によれば、撮像装置は明視野カメラでありうる。同様に、撮像装置は、静止画像またはビデオ画像を作り出しうるが、本明細書で説明する様々な態様は、この点について限定されるものではない。

同様に、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂは、任意の適切な分解能を有しうる。より高い分解能は、目の表面上のレーザースポットの位置の決定においてより高い精度を与えうるものであり、したがって、いくつかの実施例においては望ましいものでありうる。加えて、十分に高い分解能を持った撮像装置は、反射ビームについてのポイントスプレッドファンクションまたは小粒径光散乱値の代用物として働く、単一の反射レーザービームの拡大像の使用を可能としうる。

様々な実施形態において、任意の数の撮像装置が用いられうることが理解されるべきである。例えば、図５は２つの撮像装置を示す一方で、いくつかの実施形態は、回転しうる単一の撮像装置のみを用いうる。他の実施形態によれば、４から１６の撮像装置が使用されうる。他の数もまた可能である。より多くの数の撮像装置を用いることは、データを収集しうる速度を向上させうる。撮像装置は、互いに、および目に対して、任意の適切な距離および／またはアングルで位置付けられうる。一実施形態によれば、撮像装置の配列（例えば、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂ、ならびに追加の撮像装置を含む）が、目に対して２以上の位置またはアングルで位置付けられうるものであり、これにより目によって反射された光線のベクトルの集中度および三角形分割の計算が可能となりうる。一実施形態によれば、６つの撮像装置が、ほぼ円形の構成で配置されうる。一実施形態によれば、装置５００は、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂを含む撮像装置の配列を備えうるものであり、この配列が収差測定を行うために用いられうる。

源５０６は、屈折計、収差計、または適切な参照ビームを生成するための任意の他の適切な源でありうる。参照ビームは、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂのための参照点を与えうるものであり、そしてまた、あるいは代替的に、患者が装置と相互作用する際に、患者が目を向けるための参照となるものでありうる。

上述のように、レイトレーシング装置５０２は、干渉計源５０８を更に備えるものであり、これは目１００の距離／厚さの測定のために用いられうる。一実施形態によれば、干渉計源５０８は、単一波長の低または部分コヒーレンス干渉計であり、干渉計信号５０９は、単一波長の低または部分コヒーレンス干渉計信号でありうる。しかしながら、全ての実施形態がこの点について限定されるものではなく、例えば、干渉計源５０８は、多波長の低または部分コヒーレンス干渉計でありうる。干渉計源５０８は、干渉計信号５０９がビームスプリッタ５１４ｂによって分割され、分割ビームの一部が目１００を通過するように、位置付けられうる。干渉計源５０８のための他の構成もまた可能である。

いくつかの実施形態によれば、レーザー配列源および／または干渉計源は、その光学的信号を用いた測定が、目１００の視軸上に集中するように構成されうる。代替の実施形態によれば、レーザー配列源および／または干渉計源は、その光学的信号を用いた測定が、目１００の幾何学軸上に集中するように構成されうる。したがって、様々な構成が可能であることが理解されるべきである。

プロセッサ５１６は、レイトレーシング装置５０２からの出力を受信するために、接続５１８を介してレイトレーシング装置５０２と連結されうる。この出力は、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂならびに／または干渉計源５０８の出力でありうる。プロセッサは、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂからの上述の平均像の生成、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂからの差分像の生成、捕捉された像のレーザースポット間の距離の計算の実施、屈折率の決定のための計算の実施、表面形状の決定のための計算の実施、距離／厚さの決定のための計算の実施、または任意の他の適切な種類の処理というような、任意の適切な種類の処理を実施しうる。したがって、プロセッサ５１６は、任意の適切な種類のプロセッサでありうる。いくつかの実施形態によれば、２以上のプロセッサが使用されうる。いくつかの実施形態によれば、プロセッサはレイトレーシング装置５０２と統合されうる一方で、他の実施形態では別個の装置でありうる。

いくつかの実施形態によれば、プロセッサ５１６は、レイトレーシング装置５０２の制御も行いうる。例えば、プロセッサは、１つまたは複数の参照ビーム源、レーザー配列源、および干渉計源の動作を制御しうる。プロセッサ５１６は、１つまたは複数のそれらの構成要素に対して、どのように振舞うかを命令するコマンドまたは命令を送信しうる。しかしながら、全ての実施形態が、レイトレーシング装置５０２についての制御機能を示すプロセッサを有することに限定されるわけではない。

いくつかの実施形態によれば、プロセッサ５１６は、レイトレーシングソフトウェアを操作しうる。いくつかの実施形態によれば、プロセッサ５１６は、方法２００に関して先に説明した任意の処理行為を実施しうるものであり、いくつかの実施形態においては、目の１つまたは複数の構造のモデルの形成のため、目のパラメータを組み合わせて出力５２０としうる。装置５００および／またはレイトレーシング装置５０２は、いくつかの非限定的な実施形態において、スタンドアロンのデスクトップ型装置でありうる。他の実施形態によれば、一方または両方が、携帯端末装置でありうる。更なる他の実施形態によれば、一方または両方が、手術用顕微鏡に組み込まれうる。他の構成もまた可能である。

レーザービーム５０５ａ・・・５０５ｎの配列の動作のいくつかの非限定的な実施例を、図６Ａ〜６Ｅ、図７Ａ〜７Ｅを参照しながら以下に説明する。これらは単なる非限定的な実施例に過ぎないことが理解されるべきである。

図６Ａは、目１００の角膜および水晶体の前面および後面に対するレーザー配列の構成の、非限定的な一実施例を示す。示す通り、レーザー配列６０５は、角膜の前面１１４ａに対する集光レンズ６１２を通過する、この非限定的な実施例では１３の（その全てが図６Ａから確認可能であるわけではないが）、複数のレーザービームを備える。その後レーザービームは角膜後面１１４ｂへと前進し、水晶体の前面１１６ａ上にある程度近似して焦点を合わせる。レーザービームは水晶体の後面１１６ｂへと進み続ける。図６Ｂ〜図６Ｅは、角膜および水晶体の前面および後面上に得られるレーザースポットのパターン（本明細書では「プルキンエ像」とも呼ばれる）を示す。

図６Ｂは、図６Ａの構成による角膜の前面１１４ａ上のレーザースポットのパターン６０３ａを示す。示す通り、パターン６０３ａは、この非限定的な実施例では１３のレーザースポットを含み、これらは配列６０５の１３のレーザービームと対応している。パターン６０３ａは、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂの平均像、またはそれらの撮像装置の差分像のいずれかと対応するものでありうる。パターン６０３ａのスポット間の間隔の有意性は、パターンが平均像と差分像のいずれを表すものであるかに依存しうる。

図６Ｃは、角膜の後面１１４ｂ上に出現するレーザースポットのパターン６０３ｂを示す。図６Ａ〜図６Ｃの非限定的な実施例に示す通り、パターン６０３ｂのスポットは、パターン６０３ａのスポットよりも間隔の小さなものとなっている。しかしながら、全ての実施形態がこの点について限定されるわけではない。図６Ｂと同様に、図６Ｃのパターン６０３ｂは、撮像装置の平均像または差分像のいずれかを表すものでありうる。

図６Ｄは、水晶体の前面１１６ａ上に出現するレーザースポットのパターン６０３ｃを示す。図６Ａに示すように、レーザービームの配列６０５は、水晶体の前面１１６ａ上にある程度近似して焦点を合わせるので、パターン６０３ｃは単一の点を含む。関心対象の１つの表面上の点の近傍に配列６０５の焦点を合わせることは、１つの眼球構成要素の屈折率の決定を促進しうる。例えば、配列がどこにある程度の焦点を合わせるか（すなわち、図６Ａの非限定的な実施例においては、水晶体の前面１１６ａ）を知ることによって、そしてその位置からスポットのパターンが出現する第２位置までの距離を知ることによって、第２位置におけるパターンのスポット間の距離が、２つの位置を隔てる構成要素の屈折率の決定に用いられうる。非限定的な一実施例として、配列６０５は水晶体の前面上にある程度近似して焦点を合わせるので、角膜後面上のパターン６０３ｂのスポット間の距離が、（パターン６０３ｂが出現する）角膜後面と（配列６０５がある程度近似して焦点を合わせる）水晶体前面との間の距離を用いることによって、角膜と水晶体との間の水分の屈折率の決定に用いられうる。既知の位置に配列の焦点をある程度合わせるという概念は、目の表面上に配列の焦点をある程度合わせることに限定されないことが理解されるべきである。むしろ、いくつかの実施形態によれば、焦点からレーザースポットのパターンが出現する関心対象の表面までの距離を知った上で、目の外部に配列の焦点をある程度合わせうる。同様に、レーザービームの配列の焦点を合わせることは、段階的なもの、または滑らかなものでありえるのであって、本明細書で説明する様々な態様は、この点について限定されるものではない。

図６Ｅは、図６Ａの構成に対応して、水晶体の後面１１６ｂ上に出現するレーザースポットのパターン６０３ｄを示す。パターン６０３ｄは、撮像装置の平均像または差分像を表しうる。

図７Ａ〜図７Ｅは、図６Ａ〜図６Ｅとは異なる構成を示し、ここではレーザービームの配列は、水晶体前面ではなく、角膜前面上に焦点を合わせる。図７Ａに示すように、この非限定的な実施例においては１３のレーザービームを含む、レーザービームの配列７０５は、集光レンズ６１２を通過し、角膜の前面１１４ａ上にある程度近似して焦点を合わせる。得られるレーザースポットのパターンは、角膜後面、水晶体前面、および水晶体後面に接触するレーザービームとして作り出される。

図７Ｂは、図７Ａの構成によって角膜の前面１１４ａ上に出現するレーザースポットのパターン７０３ａを示す。図７Ｃは、図７Ａの構成によって角膜の後面１１４ｂ上に出現するパターン７０３ｂを示す。図７Ｄは、図７Ａの構成によって水晶体の前面１１６ａ上に出現するレーザースポットのパターン７０３ｃを示す。図７Ｅは、図７Ａの構成によって水晶体の後面１１６ｂ上に出現するレーザースポットのパターン７０３ｄを示す。パターン７０３ａ〜７０３ｄは、そのどれもが撮像装置５１０ａおよび５１０ｂのような撮像装置の平均像または差分像を表しうる。

装置５００は、レーザー配列源および干渉計を組み込む適切な装置の非限定的な一実施例を提供するが、他の装置も用いられうる。

一実施形態によれば、シャインプルーフトポグラファーは、トポグラファーのスリットビーム源をレーザー配列と置き換えることによって修正されうる。レーザー配列を用いるために、本明細書で説明する手法が用いられうる。一実施形態によれば、シャインプルーフトポグラファーは、スリットビーム源をレーザー配列源と置き換えることによって、および多数の固定カメラを用いることによって、修正されうる。例えば、一実施形態によれば、６台の固定カメラが使用されうる。他の構成もまた可能である。

一実施形態によれば、明視野処理の原理を使用する装置が用いられうる。例えば、装置は、レーザー配列源によって目上に投射されるスポットのパターンを撮像するために適切に配置された、レーザー配列源および１つまたは複数の明視野カメラを含みうる。他の構成もまた可能である。

加えて、装置５００のような装置は、レーザー配列を用いることに限定されないことが理解されるべきである。むしろ、任意の適切な発光体の配列が用いられうるものであり、レーザーは適切な非限定的な例の１つを表すものに過ぎない。

方法２００は、装置５００を用いて、または２以上の従来の測定装置の機能を組み込む他の装置を用いて実装されうることが理解されるべきである。図８および図９は、装置５００のような装置を使用しうる方法２００の２つの非限定的な実装を示す。図８は、図３の方法３００と類似する、手術前段階における角膜および水晶体の前面および後面の形状および位置の決定方法を示す。したがって、装置５００は、方法２００において用いられうる任意の機器と、物理的に、またはソフトウェアによって、連結されうる。これらの機器は、（トポグラファー、または光干渉性断層撮影機のような）シャインプルーフ、プルキンエ、または時間−飛行原理を用いるものに限定されるものではない。

図９は、図４の方法４００と類似する、手術中または手術後の段階における角膜および水晶体の前面および後面の形状および位置の決定方法を示す。

方法８００は、８０２において、前部角膜形状、すなわち角膜の前面の形状を計算することで開始する。この計算は、角膜の前面上に出現するレーザースポットのパターンについての撮像装置５１０ａおよび５１０ｂによって捕捉された像から平均像を形成することによってなされうる。平均像は、レーザー配列源のレーザーの既知の間隔および配置（すなわち、レーザーがレーザー配列源を出たときのレーザーの間隔および配置）と比較されうる。この比較から、角膜前面の形状が決定されうる。

８０４において、その測定値が角膜の屈折率に依存する多数のパラメータが測定されうる。図８の非限定的な実施例において、この測定は、角膜の厚さの測定（８０５ａにおいて）、角膜後面から水晶体前面までの距離の測定（８０５ｂにおいて）、水晶体の厚さの測定（８０５ｃにおいて）、および水晶体後面から網膜までの距離の測定（８０５ｄにおいて）を含む。これらの測定は、干渉計源５０８を用いて、または任意の他の適切な機器を用いて、行われうる。これらの測定値もまた、角膜の屈折率以外のパラメータに依存しうる。例えば、水晶体の厚さ、および水晶体後面から網膜までの距離もまた、水晶体の屈折率に依存しうる。

８０６において、レーザー配列源のレーザーの既知の間隔および配置を、角膜後面上に出現するレーザースポットのパターンの平均像と比較することによって、後部角膜形状（すなわち、角膜の後面の形状）が計算されうるが、ここで平均像とは、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂによって捕捉されたパターンの像の平均である。この計算は、前部角膜形状、角膜の厚さ、および角膜の屈折率に対して像が有しうるあらゆる依存を考慮に入れうる。同様に、８０６において、レーザー配列源のレーザーの既知の間隔および配置を、水晶体前面上に出現するレーザースポットのパターンの平均像と比較することによって、前部水晶体形状（すなわち、水晶体の前面の形状）が計算されうる。この計算は、前部角膜形状、角膜の厚さ、角膜後面から水晶体前面までの距離、後部角膜形状、および／または角膜の屈折率に対する像のあらゆる依存を考慮に入れうる。

８０８において、角膜の屈折率が決定されうる。この決定は、図２〜図４に関して先に説明した任意の方法の使用を含む任意の適切な様式で、または任意の他の適切な様式で、行われうる。一実施形態によれば、角膜の屈折率は、２つの選択可能な手法を使用して角膜の厚さを測定すること、そしてその後に、屈折率の決定のための２つの手法によって作り出される異なる値を調和させることによって、決定されうる。例えば、角膜の厚さは、干渉計を使用して測定されうるし、また、角膜前面上の点（例えば、レーザースポット）と角膜後面上の点（例えば、レーザースポット）との間の距離を視覚的に（例えば、目の側に位置付けられたカメラを使用して）測定することによっても測定されうる。これらの２つの値の間の任意の差を調和させることは、角膜の屈折率を与えうる。角膜の屈折率は、角膜の厚さの測定に用いられる波長（例えば、レーザー配列のレーザービームの波長および／または干渉計源の波長）、前部角膜形状、角膜の厚さ、および後部角膜形状に依存しうる。それ故に、角膜の屈折率の決定は、あらゆるそのような依存性を計上しうる。

その後、８１０において、８０４および８０６で測定された値は、８０８で決定された角膜屈折率に対する依存性について、もしあれば、補正されうる。そのための非限定的な一様式は、先に引用したＲｏｓａｌｅｓの引用文献（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｌｅｎｓ ａｎｄ ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ）に説明される手法を用いることであるが、他の手法もまた可能である。

８１２において、眼球全体の屈折／収差が測定されうる。この測定は、図３に関して先に説明したものと同様の様式で、または任意の他の適切な様式で、行われうる。

８１４において、後部水晶体形状（すなわち、水晶体の後面の形状）が、レーザー配列源のレーザーの既知の間隔および配置を、水晶体後面上に出現するレーザースポットのパターンの平均像と比較することによって、計算されうる。後部水晶体形状は、前部角膜形状、８０４で測定された値、８０６で計算された値、角膜の屈折率、ならびに／または眼球全体の屈折および収差に依存しうる。それ故に、行為８１４は、あらゆるそのような依存性を計上しうる。

８１６において、水晶体の屈折率が、撮像装置５１０ａおよび５１０ｂの差分像を用いて決定されうる。この決定は、任意の適切な様式で行われうる。

一実施形態によれば、水晶体の屈折率は、水晶体前面上に出現する差分像の単一の点と、水晶体後面上に出現する（例えば、同一のレーザービームに由来する）対応する点とを用いて決定されうる。（同様に、同一のレーザービームに由来する）これらの２つの点の間の距離は、目に対して傾斜して適切に位置付けられた撮像装置を使用して決定されうる。この距離を測定することによって、ならびに、目に対するカメラおよびレーザー源のアングルを知ることによって、水晶体の屈折率が計算されうる。しかしながら、他の手法もまた用いられうる。水晶体の屈折率は、レーザー配列源および干渉計源の波長、ならびに８１６の前に決定される全てのパラメータに依存しうる。それ故に、８１６における決定は、水晶体屈折率の決定のために、全てのパラメータを適切に組み合わせうる。

行為８１４および行為８１６を含む反復ループは、任意の適切な回数だけ実施されうる。しかしながら、方法８００は、任意の特定数の反復の実施に限定されるものではない。

８１８において、８０５ｃおよび８０５ｄで得られた値は、水晶体屈折率への依存性について、補正されうる。例えば、この補正は、先に引用したＲｏｓａｌｅｓの引用文献（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｌｅｎｓ ａｎｄ ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ）に説明される手法を用いて、または任意の他の適切な手法を用いて、行われうる。続いて、８２０において、角膜および水晶体の前面および後面の形状および位置が、先に決定された形状、屈折率、および距離／厚さを適切に組み合わせることによって、決定されうる。行為８２０は、ハードウェア、ソフトウェア、および／または手動計算の任意の適切な組み合わせによって実施されうるものであり、方法８００はこの点について限定されるものではない。

図９は、装置５００または類似の装置を使用する、目の角膜および水晶体の前面および後面の形状および位置の決定方法を示す。図９の方法９００は、方法９００が水晶体インプラントの文脈で実施され、それ故に患者の水晶体の除去に関連している点で、方法８００とは異なっている。

方法９００は、行為８０２〜８１０を含む最初のいくつかの行為については、方法８００と同じである。したがって、それらの行為について、再度ここで詳細に説明はしない。しかしながら、行為８１０の実施の後、方法９００は、９１２において、眼球全体の屈折および収差の測定、ならびに患者の水晶体の除去後の後部角膜表面から網膜までの距離の測定へと続き、この距離は、角膜屈折率に依存しうる。これらの測定は、方法４００の行為４１０における測定と同様の様式で、または任意の他の適切な様式で、行われうる。あるいは、（トポグラファー、または光干渉性断層撮影機のような）シャインプルーフ、プルキンエ、または時間−飛行原理を用いる機器のような、上述したいくつかの他の個別の機器もまた、水晶体を除外した場合の水晶体後部曲率の測定に用いられうる。

患者の水晶体の除去の後、図４に関して先に説明したように、水晶体嚢および／または前房内に流体が挿入されうる。いくつかの実施形態において、流体は既知の屈折率を有しうる。９１４において、水晶体嚢および前房内の流体の体積が、任意の適切な手法（例えば、目盛り付注射器、または任意の他の適切な手法）を用いて測定されうる。

９１６において、９１２および９０５ｄの測定が、水晶体嚢および前房内の流体を含めて繰り返されうる。これらの測定値は、角膜の屈折率、６１２で測定された値、および流体の屈折率に依存しうる。それ故に、９１６において測定された値は、もしあるならば、その角膜屈折率、６１２の測定値、および流体の屈折率に対する依存性について、補正されうる。

９１８において、後部水晶体形状および水晶体の屈折率が決定されうる。この決定は、任意の適切な様式で実施されうる。例えば、先に説明したように、後部水晶体形状は、後部水晶体上に出現するレーザースポットのパターンについての多数の撮像装置の平均像から決定されうる。

屈折率は、レーザースポットのパターンの差分像から決定されうる。後部水晶体形状および水晶体屈折率についての各々の測定値は、方法９００において測定および決定された他の値に対する依存性について、補正されうる。例えば、非限定的な一実施形態によれば、水晶体の屈折率は、方法９００において先に測定された全ての値、および角膜の厚さの測定に用いられた波長（例えば、角膜の厚さの測定に用いられた任意の１つまたは複数の光学的方法の波長）について、補正されうる。測定された後部水晶体形状は、その水晶体嚢および前房内に挿入された流体の屈折率、水晶体の屈折率、および８０２〜９１６で得られた全ての値に対する依存性について、補正されうる。

９１８は、その行為内において、１回または複数の反復を含みうることが理解されるべきである。例えば、決定された後部水晶体形状は水晶体の屈折率に依存しうるものであり、その逆もまた同様である。したがって、それらの値の決定において、１回または複数の反復が実施されうる。９２０において、８０５ｃおよび８０５ｄの測定値は、もしあるならば、その水晶体屈折率に対する依存性について任意の適切な様式で補正されうる。

９２２において、角膜および水晶体の前面および後面の形状および位置のモデル化のために、値が組み合わされうる。これらの組み合わせは、プロセッサ（例えば、プロセッサ５１６）を使用して、または任意の他の適切な装置を使用して、実施されうる。いくつかの実施形態において、この組み合わせは、レイトレーシングソフトウェアの使用を包含しうる。

本明細書で説明した様々な方法および装置は、様々な適用のために用いられうることが理解されるべきである。例えば、形状、屈折率、および距離のような眼球パラメータが正確に判明している場合、眼球構成要素の動作の正確な予測および解析のために、レイトレーシングが用いられうる。したがって、いくつかの態様によれば、上述の屈折率、形状、および眼球距離の正確な決定が、眼球構造の振舞いの解析のためのレイトレーシング手法の使用を可能としうる。そのような手法は、屈折率の過去の平均のような、眼球パラメータの過去の平均に対するあらゆる依存を回避しうる。むしろ、本明細書で説明する手法は、所与の患者の眼球パラメータを正確に決定するために用いられうるものであり、特定の患者の目に対するレイトレーシング解析の正確な適用を可能とする。

加えて、本明細書で説明する技術は、（例えば、以前にレーザー矯正手術を受けた目の濁った水晶体（白内障）の交換のための、または任意の他の理由による）人工水晶体インプラントの寸法（すなわち、べき乗）の計算を促進しうるものであり、それ故に、特別注文された人工水晶体の設計を促進しうる。人工水晶体インプラントの光学的効果もまた、手術前に正確に予測され、手術後に正確に解析されうる。例えば、本明細書で説明する手法は、目の内部での水晶体の動きに従う光学的変化に基づいて、天然水晶体または埋め込まれた人工水晶体の動力学の決定を促進しうる。したがって、例えば、術後創傷の治癒に起因する光学的変化が計算されうる。さらに、いくつかの態様によれば、平均眼内動力学および創傷治癒に由来する光学的変化についてのデータベースの編纂のために、ニューラルネットワーク（例えば、前のデータから学習するコンピュータネットワーク）が用いられうる。

さらに、本明細書で説明する手法は、例えば、個々人の目の屈折率の変動に対して装置が有する依存性（もしあるならば）の補正を促進することによって、全ての種類の眼関連装置の精度を向上させるために用いられうる。

加えて、本明細書で説明する様々な手法は、瞳孔の大きさの正確な決定を促進しうる。例えば、瞳孔の大きさが測定され、次いで、瞳孔の大きさのより正確な決定を行うために、先に説明した任意の手法によって決定された角膜のトポグラフィおよび角膜屈折率の正確な値が、測定された瞳孔の大きさの補正に用いられうる。瞳孔の大きさを正確に知ることによって、眼球のモデリング（例えば、いくつかの実施形態では、瞳孔に入る光線のみが考慮されうる）、回折のモデリング、視覚のシミュレーション、収差の計算等を促進しうる。

上述の通り、レイトレーシングソフトウェアは様々な実施形態で用いられ、目の内部の光学的な振舞いの予測および解析を促進しうる。例えば、目の内部の光学的な振舞いのシミュレーションは、実施され、縮小されたスネレン／ランドルトのＣ／ＥＴＤＲＳ画像または図という形態で、ディスプレイスクリーン（例えば、コンピュータスクリーン）上に視覚的に表示されうる。視覚的表現の他の形態もまた可能である。外科医は、光学的振舞いを解析するためにそのような映像を用いうるのであり、この映像は、適切な手術（例えば、老眼のＬＡＳＩＫ、角膜移植手術等）および／または適切なインプラント（例えば、二焦点人工水晶体等）の選択を支援しうる。いくつかの実施形態によれば、レイトレーシングソフトウェアは、手術前の目の波面屈折および波面収差をシミュレートするために用いられうる。

一態様によれば、レイトレーシングは、角膜および／または水晶体の屈折率の差を決定するために用いられうる。例えば、水晶体は、密度の異なる複数の領域（屈折率分布、または「ＧＲＩＮ」として知られる）で構成されうるものであり、これらはレイトレーシングで正確にモデル化されうる。本明細書で説明する手法は、いくつかの実施形態において、角膜および水晶体の複合屈折率を使用しうるが、他の実施形態では、その構造内で変動する屈折率を用いうる。

本明細書で説明する技術の一態様によれば、水晶体の効果的な位置の決定方法が提供される。天然水晶体と水晶体インプラントは、しばしば形状において異なっている。水晶体交換を実施する場合、天然水晶体が置かれていたのとほぼ同じ位置に水晶体インプラントを位置付けることが望ましいことでありうる。天然水晶体と水晶体インプラントの形状は異なるので、インプラントの前面および後面を、目の内部で天然水晶体の前面および後面が位置付けられていたのと同じ位置に位置付けることは困難でありうる。それ故に、一態様によれば、天然水晶体の「効果的な位置」が決定されうるものであり、これが水晶体インプラントの望ましい配置として用いられうる。一実施例を、図１０との関連の中で説明する。

図１０は、天然水晶体の断面の非限定的な一例を示す。水晶体は、前面１００２ａおよび後面１００２ｂを有する。水晶体交換手術の間に水晶体が除去される場合、図１０に示す形状を取らないものでありうる交換水晶体をどこに位置付けるかを知ることが望ましいことでありうる。水晶体の「効果的な位置」を決定する種々の方法が用いられうる。例えば、一実施形態によれば、効果的な水晶体位置は、瞳孔の非拡張状態において干渉計によって決定された水晶体の位置を用いて計算される。

別の実施形態によれば、水晶体の「効果的な位置」は、水晶体前面１００２ａおよび水晶体後面１００２ｂのトポグラフィを推定することによって決定されうる。これらの２つのトポグラフィが交わるポイントは、仮定された水晶体赤道とみなされ、また、このポイントの水晶体前面および水晶体後面の頂点に対する比率が効果的な水晶体位置として用いられうるものであり、図１０においてポイント１として示される。

別の実施形態によれば、効果的な水晶体位置は、最初に、任意の適切な様式で（例えば、超音波を用いて、水晶体嚢内に挿入される流体の体積を用いて、または任意の他の適切な様式で）水晶体の直径を得ることと、次いで、水晶体前面および水晶体後面から直径を推定することによって決定されうる。その後、水晶体の弧長の中点が、効果的な水晶体位置として用いられうるものであり、図１０においてポイント２として示される。

別の実施形態によれば、水晶体後面の模擬トポグラフィが、水晶体の効果的な位置の決定に用いられうる。模擬後部トポグラフィは、前部水晶体トポグラフィ、水晶体の厚さ、および前部水晶体曲率および後部水晶体曲率の間の過去の比率を用いて、後部トポグラフィに最も適合する曲面に近似させることによって得られうる。得られた効果的な水晶体位置は、図１０においてポイント３で表現されうる。水晶体の効果的な位置が決定されると（それがポイント１、ポイント２、またはポイント３のいずれであっても）、交換水晶体が、ほぼ同じ位置に位置付けられうる。

先に説明した水晶体の効果的な位置の決定方法の任意のものについての回帰分析が、結果の精度の向上のために用いられうる。同様に、本明細書で先に説明した１つまたは複数の手法が、効果的な水晶体位置の決定の促進のために用いられうる。例えば、天然水晶体の除去後に、水晶体を除外した距離を得るために、低／部分コヒーレンス干渉計が実施されうる。

形状、屈折率、および／または水晶体を除外した距離の決定のために、レイトレーシングが用いられうる。例えば、上述の方法のうちの任意のものについての反復ループにおいて用いるための追加的情報の提供によって、測定および計算された位置の精度の向上のために、手術前および手術中のトポグラフィおよび干渉計の測定が用いられうる。

一実施形態によれば、伸縮係数または弾性係数が決定され、この係数が、レンズ設計および／または水晶体インプラントの位置決定を促進しうる。

例えば、水晶体嚢内への挿入後の水晶体の最終的な位置の予測のために、水晶体嚢の弾性が用いられうる。弾性係数は、他の検討事項の中でもとりわけ、水晶体の寸法データ、患者の年齢、および水晶体嚢の厚さを用いて決定されうる。水晶体インプラントの弾性も、同様に考慮されうる。

したがって、本明細書で説明する様々な手法は、例えば水晶体インプラントを含む、レンズ設計のために用いられうることが理解されるべきである。これらの手法は、平面、凸面、凹面、多焦点（屈折性、回折性など）、円環状、調節、プリズム、多重レンズ構成、可変曲率（例えば、非球面）、有水晶体眼内レンズ、光調整可能レンズ、または列挙したものの任意の組み合わせを含むが限定されるわけではない、様々な種類のレンズの設計に適用しうる。

加えて、本明細書で説明する１つまたは複数の手法は、様々な種類の手術の計画または実施の文脈で用いられうる。そのような手術には、角膜／屈折矯正手術、水晶体手術、および網膜手術が含まれうるが、これらに限定されるものではない。様々な種類の屈折矯正手術には、近視、遠視、および老眼のＬＡＳＩＫ、ＬＡＳＥＫ、もしくはＰＲＫ、伝導式角膜形成術、放射状角膜切開術、またはこれらの組み合わせが含まれうるが、これらに限定されるものではない。

上述の様々な態様は、人間の目に限定されるものではなく、むしろ、人間の目または任意の他の動物を含むあらゆる種類の目に適用されうることが理解されるべきである。加えて、様々な態様は、目の構造および目のインプラントに関連するものとして説明してきたが、これらの手法は、眼鏡、コンタクトレンズ、または眼関連の目的で使用される他の要素のような、追加的要素にも適用しうることが理解されるべきである。

先に述べたように、これまでに説明した方法および装置は、目の内部の任意の数の関心対象の構造のモデル形成のために用いられうることが理解されるべきである。例えば、いくつかの実施形態によれば、目の完全なモデルが形成されうる。他の実施形態においては、単一構造（例えば、水晶体、または水晶体の一表面）のモデルが形成されうる。更なる他の実施形態においては、これまでに説明した方法および／または装置は、１つの構造の関心対象の単一パラメータの決定のために用いられうる。

したがって、これまでに説明した方法における個々の行為は、他の行為も同様に実施されるか否かにかかわらず、いくつかの適用のために用いられうる。

本技術の上述の実施形態は、多数ある中の任意のやり方で実装することが可能である。例えば、これらの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせを用いて実装しうる。ソフトウェアで実装される場合、ソフトウェアのコードは、単一のコンピュータにおいて提供されるか、多数のコンピュータ中に分散されるかにかかわらず、任意の適切なプロセッサ上で、またはプロセッサの集合上で、実行可能である。上述の機能を実施する任意の構成要素または構成要素の集合は、一般に、これまでに議論した機能を制御する１つまたは複数のコントローラであるとみなすことが可能であることが理解されるべきである。この１つまたは複数のコントローラは、専用ハードウェアによって、または先に列挙した機能を実施するためにマイクロコードまたはソフトウェアを用いてプログラムされた汎用ハードウェア（例えば１つまたは複数のプロセッサ）によって等、数多くのやり方で実装可能である。この点に関して、本技術の実施形態の一実装は、プロセッサ上で実行された場合に、本技術の実施形態のこれまで議論した機能を実施するコンピュータプログラム（すなわち、複数の命令）と共にコード化された少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体（例えば、コンピュータメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、テープ、フラッシュドライブ等）を備えることが理解されるべきである。コンピュータ可読記憶媒体は可搬型とすることが可能であり、本明細書で議論した本技術の態様を実装するために、その中に記憶されたプログラムを任意のコンピュータ資源上で読み込むことが可能である。加えて、実行された場合にこれまで議論した機能を実施するコンピュータプログラムへの言及は、ホストコンピュータ上で実行するアプリケーションプログラムに限定されるものではないことが理解されるべきである。むしろ、コンピュータプログラムという用語は、本技術のこれまで議論した態様を実装するようにプロセッサをプログラムするために用いることが可能な、任意の種類のコンピュータコード（例えば、ソフトウェアまたはマイクロコード）に言及する包括的な意味において、本明細書で用いられる。

本明細書で、様々な発明的実施形態を説明し、図示してきたが、当業者は、機能を実施し、および／もしくは本明細書で説明した結果および／もしくは１つまたは複数の利点を得るための種々の他の手段ならびに／または構造を容易に想像し、そしてそのような変形例および／または修正の各々が、本明細書で説明した発明的実施形態の範囲に含まれるとみなされることに、容易に思い至るであろう。当業者は、日常的な実験を行うだけで、本明細書で説明した特定の発明的実施形態の多くの均等物を認めるか、確かめることができるであろう。したがって、前述の実施形態は例証のみを目的として提示されたこと、ならびに添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内において、具体的に説明し、特許請求の範囲に記載したものとは異なるやり方で発明的実施形態が実践されうることが理解される。本技術の発明的実施形態は、本明細書で説明したそれぞれの個別の特性、システム、製品、構成要素、キット、および／または方法を対象とする。加えて、相互に矛盾することのないそのような特性、システム、製品、構成要素、キット、および／または方法の任意の２つ以上の組み合わせは、本開示の発明の範囲内に含まれる。本明細書で定義され用いられる全ての定義は、辞書的定義、参照により引用する文書における定義、および／または定義された用語の通常の意味に対して支配することが理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲の中で用いられる「１つ」（不定冠詞「ａ」「ａｎ」）は、明確に異なるように指示されている場合を除き、「少なくとも１つ」の意味として理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲の中で用いられる「および／または」という語句は、それによって結合される要素の「いずれか、または両方」という意味に、すなわち、ある場合には接続的表現として、他の場合には離接的表現として理解されるべきである。「および／または」と共に多数の要素が列挙されている場合にも、同様の仕方で解釈されるべきであり、すなわち、それによって結合される要素の「１つまたは複数」と解釈されるべきである。「および／または」節によって具体的に特定される要素以外の他の要素は、それが具体的に特定されるそれらの要素に関連するか関連しないかにかかわらず、選択的に存在しうる。したがって、非限定的な例として、「Ａおよび／またはＢ」への言及は、それが「含む」のようなオープンエンドの言葉と共に用いられる場合、一実施形態において、Ａのみ（選択的にＢ以外の要素を含む）を表すことができ、別の実施形態において、Ｂのみ（選択的にＡ以外の要素を含む）を表すことができ、更に別の実施形態において、ＡとＢの両方（選択的に他の要素を含む）を表すことができる等ということである。本明細書および特許請求の範囲で用いられる際の、「または」は、先に定義した「および／または」と同様の意味を有すると理解されるべきである。例えば、リストの中の項目を区切る場合、「または」または「および／または」は、多数の要素または要素のリストについて、および選択的に、追加的なリスト外の項目について、包括的なもの、すなわち、少なくとも１つの包含であるが、２以上をも含む、として解釈されるべきである。「ただ１つの」または「正確に１つの」、または特許請求の範囲において用いられる場合の「から成る」のように、明確に異なるように指示された用語のみが、多数の要素または要素のリストのうちの正確な１つの要素の包含を表すであろう。一般に、本明細書で用いられる用語としての「または」は、「いずれか」、「１つの」、「ただ１つの」、または「正確に１つの」のような排他性の用語が先行する場合にのみ、排他的な選択肢（すなわち、「一方か、または他方であるが、両方ではない」）を示すものとして解釈されるべきである。特許請求の範囲において用いられる場合の「基本的に、・・・から成る」は、特許法の分野において用いられるものとしての通常の意味を有するものとする。本明細書および特許請求の範囲で用いられる際の、１つまたは複数の要素のリストの参照における「少なくとも１つ」の語句は、要素のリスト内の任意の１つまたは複数の要素から選択される少なくとも１つの要素を意味するものとして理解されるべきであるが、要素のリスト内に具体的に挙げられた、それぞれのおよび全ての要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含むものではなく、また、要素のリスト内の任意の要素の組み合わせを排除するものでもない。この定義はまた、「少なくとも１つ」の語句が参照する要素のリスト内で具体的に特定される要素以外の要素が、それが具体的に特定される要素と関連するか関連しないかにかかわらず、選択的に存在しうるということも可能とする。したがって、非限定的な例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」（または等価的に、「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」、または等価的に、「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」）は、一実施形態において、Ｂが存在しない状態における、少なくとも１つの、選択的に２以上の、Ａ（および選択的にＢ以外の要素を含む）を表すことができ、別の実施形態において、Ａが存在しない状態における、少なくとも１つの、選択的に２以上の、Ｂ（および選択的にＡ以外の要素を含む）を表すことができ、更に別の実施形態において、少なくとも１つの、選択的に２以上の、Ａ、および少なくとも１つの、選択的に２以上の、Ｂ（および選択的に他の要素を含む）を表すことができる等ということである。また、明確に異なるように指示されていない限り、請求項に記載された２以上のステップまたは行為を含む任意の方法において、その方法のステップまたは行為の順序は、方法のステップまたは行為が列挙された順序に必ずしも限定されるものではないということも理解されるべきである。特許請求の範囲、および上述の明細書において、「含む」（「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃａｒｒｙｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ」、「ｈｏｌｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ」）等の全ての移行句は、オープンエンドとして、すなわち、含むがこれに限定されないことを意味するものとして理解される。米国特許庁特許審査便覧セクション２１１１．０３に記載されるとおり、「から成る」および「基本的に、・・・から成る」という移行句のみが、それぞれクローズドエンドまたはセミクローズドエンドの移行句であるものとする。

本明細書において本発明への参照と共に用いられる場合の「含む」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」および「ｈａｖｉｎｇ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」）の語は、規定された特性、整数値、ステップ、または構成要素の存在を明記するために用いられるが、１つまたは複数の他の特性、整数値、ステップ、構成要素、またはそれらの群の存在または追加を排除するものではない。明確化のために別個の実施形態の文脈において説明した本発明のいくつかの特性は、単一の実施形態における組み合わせとしても提供されうることが理解される。反対に、簡潔化のために単一の実施形態の文脈において説明した本発明の様々な特性は、単独で、または任意の適切な部分的組み合わせとしても提供されうる。

Claims (14)

1. 目（１００）の水晶体（１０４）のモデリングの方法（３００）を自動的に実行するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、
   前記目の角膜（１０２）の前部形状を測定するステップ（３０２）と、
   人間の目の光学軸に対して定義済みのある角度下において少なくとも２つの平行化された光ビームで前記目（１００）を照射する光学システム、および定義済みの角度で前記目（１００）から戻る光を捕捉する撮像システムを用いて、前記目（１００）の角膜（１０２）の少なくとも１つのパラメータ、および前記目（１００）の水晶体（１０４）の少なくとも１つのパラメータの直接光学測定を決定するステップ（３０４）と、
   前記角膜（１０２）の屈折率を決定するステップ（３０６）と、
   前記直接光学測定における前記角膜（１０２）の屈折率の効果を計算するために、前記直接光学測定の結果を補正するステップ（３０８）と、
   前記目（１００）の収差を測定するステップ（３１０）と、
   前記直接光学測定の補正された結果および前記収差の測定の結果を組み合わせることによって、前記水晶体（１０４）の屈折率を計算するステップ（３１２）と、
   前記直接光学測定における前記水晶体（１０４）の屈折率の効果を計算するために、前記水晶体（１０４）の直接光学測定の結果を更に補正するステップ（３１４）と、
   を実行するように構成されている、コンピュータプログラム。
2. 前記目の角膜の少なくとも１つのパラメータは、角膜の厚さ、後部角膜形状、および角膜後部から水晶体前部までの距離のうちの少なくとも１つを含み、前記目の水晶体の少なくとも１つのパラメータは、前部水晶体形状、後部水晶体形状、水晶体の厚さ、および水晶体後部から網膜までの距離のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコンピュータプログラム。
3. 前記角膜の屈折率は、前記目の角膜の直接光学測定の結果を組み合わせることによって決定される、請求項１または２に記載のコンピュータプログラム。
4. 前記水晶体の屈折率は、前記水晶体の複合屈折率および前記水晶体の直接光学測定の結果を、前記目の全体の複合屈折または全体の複合収差測定と整合させることによって計算される、請求項１に記載のコンピュータプログラム。
5. 前記直接光学測定は、前記水晶体、水分（１１１）の総体積を除外した眼球全体の屈折および収差の測定、または水晶体嚢および前房内の流体を含めた全体の屈折および収差の測定を更に含む、請求項２に記載のコンピュータプログラム。
6. 前記直接光学測定は、前記角膜の後部から前記目の網膜までの距離を更に含み、前記距離は前記目の水晶体を除外して測定される、請求項５に記載のコンピュータプログラム。
7. 前記直接光学測定の結果は、前記水晶体嚢および前房内の流体を含めて測定される、前記目の収差、および前記目の水晶体を除外した前記角膜の後部から前記網膜までの距離を更に含む、請求項６に記載のコンピュータプログラム。
8. 前面（１００２ａ）および後面（１００２ｂ）を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて、交換人工水晶体のための最適位置を決定する方法を自動的に実行するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンピュータプログラムを用いて前記天然水晶体の前面および後面をモデリングするステップと、
   前記前面および後面から交差点を推定するステップと、
   前記交差点を連結する場所に並ぶように前記最適位置を決定するステップと、
   を実行するように構成されている、コンピュータプログラム。
9. 前面（１００２ａ）および後面（１００２ｂ）を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて、交換人工水晶体のための最適位置を決定する方法を自動的に実行するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンピュータプログラムを用いて前記天然水晶体の前面および後面をモデリングするステップと、
   前記天然水晶体の直径を決定するステップと、
   前記水晶体前面および水晶体後面から前記直径を推定するステップと、
   前記直径を用いて前記天然水晶体の弧長を決定するステップと、
   前記弧長の中点に位置するように前記最適位置を決定するステップと、
   を実行するように構成されている、コンピュータプログラム。
10. 前面（１００２ａ）および後面（１００２ｂ）を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて、交換人工水晶体のための最適位置を決定する方法を自動的に実行するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンピュータプログラムを用いて前記天然水晶体の前面および後面をモデリングするステップと、
    前記水晶体前面、水晶体の厚さ、ならびに前記前部と後部の水晶体の曲率間の過去の比率を用いて、前記後面のための最も適合する曲面に近似させるステップと、
    を実行するように構成されている、コンピュータプログラム。
11. 目（１００）の水晶体（１０４）のモデリングのための装置であって、前記装置は、
    前記目の角膜（１０２）の前部形状を測定するための手段と、
    人間の目の光学軸に対して定義済みのある角度下において少なくとも２つの平行化された光ビームで前記目（１００）を照射する光学システム、および定義済みの角度で前記目（１００）から戻る光を捕捉する撮像システムを用いて、前記目（１００）の角膜（１０２）の少なくとも１つのパラメータ、および前記目（１００）の水晶体（１０４）の少なくとも１つのパラメータの直接光学測定を決定するための手段と、
    前記角膜（１０２）の屈折率を決定するための手段と、
    前記直接光学測定における前記角膜（１０２）の屈折率の効果を計算するために、前記直接光学測定の結果を補正するための手段と、
    前記目（１００）の収差を測定するための手段と、
    前記直接光学測定の補正された結果および前記収差の測定の結果を組み合わせることによって、前記水晶体（１０４）の屈折率を計算するための手段と、
    前記直接光学測定における前記水晶体（１０４）の屈折率の効果を計算するために、前記水晶体（１０４）の直接光学測定の結果を更に補正するための手段と、
    を含む、装置。
12. 前面（１００２ａ）および後面（１００２ｂ）を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて、交換人工水晶体のための最適位置を決定するための装置であって、前記装置は、
    請求項１１に記載の装置を用いて前記天然水晶体の前面および後面をモデリングするための手段と、
    前記前面および後面から交差点を推定するための手段と、
    前記交差点を連結する場所に並ぶように前記最適位置を決定するための手段と、
    を含む、装置。
13. 前面（１００２ａ）および後面（１００２ｂ）を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて、交換人工水晶体のための最適位置を決定するための装置であって、前記装置は、
    請求項１１に記載の装置を用いて前記天然水晶体の前面および後面をモデリングするための手段と、
    前記天然水晶体の直径を決定するための手段と、
    前記水晶体前面および水晶体後面から前記直径を推定するための手段と、
    前記直径を用いて前記天然水晶体の弧長を決定するための手段と、
    前記弧長の中点に位置するように前記最適位置を決定するための手段と、
    を含む、装置。
14. 前面（１００２ａ）および後面（１００２ｂ）を有する天然水晶体の効果的な位置に基づいて、交換人工水晶体のための最適位置を決定するための装置であって、前記装置は、
    請求項１１に記載の装置を用いて前記天然水晶体の前面および後面をモデリングするための手段と、
    前記水晶体前面、水晶体の厚さ、および前記前部と後部の水晶体の曲率間の過去の比率を用いて、前記後面のための最も適合する曲面に近似させるための手段と、
    を含む、装置。

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