JP6586597B2

JP6586597B2 - 眼科検査装置

Info

Publication number: JP6586597B2
Application number: JP2015020093A
Authority: JP
Inventors: 迎　秀雄; 秀雄迎
Original assignee: Tomey Corp
Current assignee: Tomey Corp
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2035-02-04
Also published as: JP2016140646A

Description

本発明は、被検眼の眼底網膜に対して刺激光を照射して網膜視感度（視野）を測定する眼科検査装置に関する。

従来より、緑内障、網膜剥離、糖尿病性網膜症といった網膜や視神経の病気の発見、診断のために視野検査が行われている。視野検査には、例えば、被検者に一点を凝視させた状態で網膜に局所的に刺激光を照射し、被検者がその刺激光を視認できたときにブザー等で検者に知らせることによって行う自覚的視野検査と、角膜上にコンタクトレンズ型の電極を装着した状態あるいは瞼付近に皮膚電極を装着した状態で、網膜の全視野または局所に刺激光を照射して網膜の活動電位を測定すること（ＥＲＧ：ｅｌｅｃｔｒｏｒｅｔｉｎｏｇｒａｍ）によって行う他覚的視野検査とがある。

このような視野検査に用いられる眼科検査装置として、視標呈示光学系に赤色、緑色、青色（ＲＧＢ色）のレーザー光を被検眼の網膜に照射する複数のレーザー光源を備えたプロジェクタを用い、このレーザー光の組み合わせにより、モノクロだけではなくカラーで様々な形状の視標を被検者の網膜に照射して、自覚的視野を計測する視野計がある（例えば、特許文献１参照）。

一方、他覚的視野検査であるＥＲＧを計測する際には、高輝度な白色光源を用いる必要があることから、白色光源を有しない上記視野計ではＥＲＧ検査を行うことができない。このため、自覚的視野検査とＥＲＧ検査を併せて行うためには、それぞれの検査装置を用意しなければならなかった。なお、ＲＧＢの３つの光を用いて擬似的な白色光を生成することは可能であるが、ＥＲＧ検査で用いられる白色光はキセノン光のように広帯域の波長を含む白色光であり、ＲＧＢ光より生成された白色光とは波長特性が異なることからＥＲＧ検査には不適である。

また、検査視標を被検眼の眼底網膜上に照射する手段として、液晶プロジェクタを用いた眼科検査装置がある。しかしながら、液晶プロジェクタは、光を液晶に透過させて照射するという構造を採ることから、照射される刺激光の光量が落ちたりコントラスト比が低下したりするという問題が生じ得る。

特開２０１４−２３７６８号公報

そこで、本発明は、自覚的視野検査のためのＲＧＢ光源に加えて、ＥＲＧ検査のための白色光源を別途備えることにより、一の検査装置にて自覚的視野検査及びＥＲＧ検査の両方を可能にするとともに、コントラスト比に優れかつ高光量で刺激光を照射可能な眼科検査装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明が採った手段は、プロジェクタを制御することにより被検眼の眼底網膜上に刺激光を照射して網膜視感度を測定する眼科検査装置であって、前記プロジェクタは、赤色、緑色、青色及び白色の光源を含むＤＬＰ方式のプロジェクタであり、前記眼底網膜の感度閾値を自覚的に測定するために前記赤色、緑色及び青色の光源によるＲＧＢ光を前記眼底網膜上の所定の領域に照射するＲＧＢ光制御手段と、刺激光の照射により発生する前記眼底網膜の活動電位を測定するために前記白色の光源による白色光を前記眼底網膜上の所定の領域に照射する白色光制御手段と、を備えることを特徴とする眼科検査装置である。

このように、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）の光源に加えて、白色の光源を設けることによって自覚的視野検査とＥＲＧ検査とを一の装置で行えるようにしている。すなわち、ＲＧＢ光源を自覚的視野検査に用い、白色光源を他覚的視野検査に用いるようにしている。また、光源より発せられる各色の光をＤＬＰ（ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：登録商標）プロジェクタを用いて照射できるようにしている。これにより、光源から発せられる光を反射により照射することができるため、光量を減少させることなく、コントラスト比に優れた刺激光を眼底網膜に照射することができる。

また、前記赤色、緑色、青色及び白色の光源は、ＬＥＤ（発光ダイオード）であってもよい。光源にＬＥＤを用いることで、高輝度な刺激光を被検眼の眼底網膜に照射できるとともに、光源の長寿命化を図ることができ、さらには、点灯時に発熱しないため冷却手段を設ける必要がなくなり、装置本体をコンパクトに設計することが可能となる。

また、前記白色光制御手段は、前記白色光の光量をアナログ変調にて制御するものであってもよい。光量がアナログ変調にて制御されることにより、電流流量を変化させて光量を調節することが可能となる。

また、前記ＲＧＢ光制御手段は、前記ＲＧＢ光を背景光として前記眼底網膜上に照射するように制御可能としてもよい。このように背景光を照射することで、特にＥＲＧ検査においては刺激光を照射する際に発生するノイズをキャンセルすることができるので、より正確な生体電気信号の波形を得ることが可能となり、また、眼底網膜上に多彩な背景色を照射することが可能となる。

さらに、前記眼底網膜の画像を取得する眼底画像取得手段を備えてもよい。これにより、検査の際の眼底網膜の画像を取得することができ、視野と眼底網膜の状態との関連を診断することが可能となる。

本発明によれば、赤色、緑色、青色及び白色の４つの光源から眼底網膜に刺激光を照射することが可能であるため、ＲＧＢ光を用いた自覚的視野の計測と、白色光を用いたＥＲＧの計測とを１つの光学系で行うことができる。これにより、自覚的視野検査とＥＲＧ検査とが１つの装置で計測可能となって、自覚的視野と他覚的視野の計測結果の比較をより正確にかつ効果的に行うことができる。また、ＤＬＰプロジェクタを用いることで、ＥＲＧ検査のための高輝度な白色光を反射によって眼底網膜に照射することができる。さらには、ＤＬＰプロジェクタを制御して反射によって多様な視標を眼底網膜の所定位置に照射することができるため、照射位置を制御するための複雑な機構が不要となりかつ照射位置も精密に設定することができる。

本実施例に係る眼科検査装置の光学系の概略構成図である。本実施例に係る眼科検査装置の制御系のブロック図である。本実施例に係る眼科検査装置において、刺激光の照射位置設定時にモニタに表示される眼底画像を示す図である。本実施例に係る眼科検査装置において、刺激光の照射位置のオートトラッキング方法を説明する図である。本実施例に係る眼科検査装置よって行われるＥＲＧ検査で得られる活動電位の経時的変化（網膜電図）を示すグラフである。

本発明は、自覚的視野検査及び他覚的視野検査（ＥＲＧ検査）を行うための眼科検査装置に関し、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ色）及び白色の光源を含むＤＬＰ方式のプロジェクタを備える。

ＤＬＰプロジェクタとは、マトリクス状に敷き詰められたミクロンサイズのマイクロミラーの角度をそれぞれ可変制御することにより投影パターンを作り出すものである。すなわち、各マイクロミラーの傾斜角度をオン／オフ制御し、オンの場合には光がレンズを通り投影され、オフの場合には光は光吸収板に吸収される。このようなマイクロミラーの傾斜角度のオン／オフ制御により、眼底網膜の任意の位置に任意の形状や大きさの刺激光を照射することが可能となっている。このように、ＤＬＰプロジェクタは、光をマイクロミラーで反射させて照射する構造を採るため、液晶プロジェクタにみられる光量の低下やコントラストの低減が少ないので、高い光量で、かつ、高コントラストな刺激光のパターンを眼底網膜上に照射できるのである。

ＲＧＢ色及び白色の光源としては、例えば、レーザー、ハロゲンランプ等周知の光源を用いることができるが、特にＬＥＤ（高輝度発光ダイオード）を用いることが好ましい。ＬＥＤを用いることで、ハロゲンランプ等より小型でありながらもそれに匹敵する高輝度が得られるとともに長寿命かつ省電力であり、また、点灯時に発熱がないことから連続点灯が可能となるだけでなく、冷却手段を設ける必要もないため装置本体をコンパクトかつ低コストにて設計することが可能となるからである。

ＲＧＢ光及び白色光の光量、眼底網膜上の照射位置及び照射される刺激光のパターンは、ＲＧＢ光制御手段及び白色光制御手段によって制御される。これら制御手段には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ等の周知の手段を用いることができる。

白色光制御手段は、アナログ変調により制御するものにするとよい。ここで、光源の光量を制御する方法として、デジタル変調とアナログ変調とがある。デジタル変調は、一定の電流流量下にて光源を不連続にオン／オフさせる際のパルス幅を変化させる（デューティ比を変化させる）ことで光量を調節するものである。このため、白色光制御手段にデジタル変調を用いると、光源が「オフ」となっている時点でＥＲＧを測定してしまうおそれがある。一方、アナログ変調は、光源を常に「オン」の状態として、電流流量を変化させることにより光量を調節するものであるため、どの時点でＥＲＧ測定を行っても正確な測定をすることが可能となる。よって、本発明では白色光制御手段にアナログ変調を採用することが好ましい。また、ＲＧＢ光制御手段は、ＲＧＢ光を背景光として眼底網膜上に照射するように制御できるようにするとよい。こうすることで、ＥＲＧ検査において刺激光を照射する際に発生するノイズをキャンセルすることができるとともに、多様な色彩の背景光を生成することが可能となる。

また、本発明に係る眼科検査装置は、眼底網膜の画像を取得する眼底画像取得手段を備えてもよい。眼底画像取得手段としては、例えば、ラインレーザー光源を用いたラインスキャン式のＳＬＯ（ＳｃａｎｎｉｎｇＬａｓｅｒＯｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）や点スキャン式のＳＬＯ、眼底カメラの光学系、検眼鏡、眼底ＯＣＴ等を用いることができる。

また、上記構成の他に、固視微動等による被検眼の経時的な動きに合わせて照射位置を移動させるオートトラッキング機能を備えてもよい。

以下に、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施例に係る眼科検査装置は、眼底画像取得手段としての眼底画像取得光学系１０と、ＤＬＰプロジェクタにより被検眼の眼底網膜に対して刺激光を照射する照射光学系２０と、被検眼に装着されるコンタクトレンズ型の電極３０を有する。

眼底画像取得光学系１０は、ライン状の光を出射するラインレーザー光源４０と、ミラー４１と、中央部に穴が開けられたホールミラー４２と、スキャナ４３とを備える。ラインレーザー光源４０から出射されたライン状の光は、ミラー４１で反射されてホールミラー４２の穴を通り、スキャナ４３に照射される。ここで、ラインレーザー光源４０から出射されたライン状の光の光束径は、ホールミラー４２の穴を通過できる程度に小さくしておくことが好ましい。そうすることで、ラインレーザー光源４０から出射されたライン状の光の全ての光を漏らすことなく眼底網膜上に照射できるからである。光束径を小さくする手段は特に限定されるものではないが、例えば、ラインレーザー光源４０から出力された光の光束そのものを小さくしておくことや、ラインレーザー光源４０の出力部にレンズを配置しホールミラー４２付近でフォーカスして穴を通過できるようにしておくこと等が考えられる。本実施例では、スキャナ４３は、ガルバノメーターであり、ガルバノメーターに装着されたガルバノミラー４４によって、光は所定の方向に偏向される。そして、光はレンズ５０、５１を通り、ダイクロイックミラー５２、レンズ５３を介して、被検眼Ｅの眼底網膜に照射される。被検眼Ｅの眼底からの反射光は、レンズ５３、ダイクロイックミラー５２、レンズ５１、５０を通りスキャナ４３を介して、散乱光としてホールミラー４２のリング状のミラーにあたって反射してレンズ５４を通り、ラインセンサ６０で検出される。ラインセンサ６０で検出された光強度情報は、デジタル信号に変換され、後述する制御装置８０に入力される。

照射光学系２０は、被検眼Ｅの眼底網膜の所定の位置に所定の刺激光を照射するためにＤＬＰプロジェクタ７０が用いられ、このＤＬＰプロジェクタ７０は光源として赤色、緑色、青色（ＲＧＢ色）及び白色からなる４色の高輝度ＬＥＤを備えている。そして、ＲＧＢ光はデジタル変調にて制御されて自覚的視野検査の刺激光及び背景光として用いられ、白色光はアナログ変調にて制御されてＥＲＧ検査の刺激光として用いられる。ＤＬＰプロジェクタ７０から出射された光は、レンズ７１を通りミラー７２で反射され、レンズ７３を介してダイクロイックミラー５２で反射されて、被検眼Ｅの眼底網膜面に照射される。なお、本実施例では、ＤＬＰプロジェクタは固定とし、ＤＬＰプロジェクタ７０の発光面と眼底面（網膜上面）は共役関係に設定されている。

次に、本実施例の眼科検査装置の制御系の構成を説明する。図２に示すように、本実施例に係る眼科検査装置は、制御装置８０によって制御される。制御装置８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（マイクロプロセッサ）によって構成されている。制御装置８０には、ＤＬＰプロジェクタ７０と、スキャナ４３と、ラインセンサ６０と、電極３０と、タッチパネル８１のモニタ８２と、メモリ８３が接続されている。

制御装置８０は、スキャナ４３の駆動を制御することで、被検眼Ｅの眼底網膜上でライン状の光を走査する。すなわち、ラインレーザー光源４０から出射される光は、Ｘ方向にライン状に伸びているため、制御装置８０は、スキャナ４３をＹ方向（図１の紙面に直行する方向）に駆動制御し、光を走査する。そして、制御装置８０には、ラインセンサ６０で１ラインずつ検出された反射光の強度に応じた電気信号が入力され、この複数のラインの電気信号から被検眼Ｅの２次元の眼底画像１００を生成し、その生成した眼底画像１００をモニタ８２に表示する。

図３には、眼底画像１００が表示されたモニタ８２の表示画面が示されている。本実施例では、モニタ８２に表示される眼底画像１００上で、検者がタッチパネルを介して刺激光を照射する位置１１０を指定する。ここで指定した位置情報は制御装置８０に入力され、制御装置８０はこの位置情報に基づいてＤＬＰプロジェクタ７０を制御して、先に指定した眼底網膜の照射位置１１０に刺激光を照射するように設定する。

また、本実施例は、固視微動等による被検眼Ｅの経時的な動きに合わせて照射位置１１０を移動させるオートトラッキング機能を有する。このオートトラッキング機能の詳細については下記にて説明する。

次に上記構成を備える眼科検査装置を用いた自覚的視野検査及びＥＲＧ検査の手順について説明する。

［自覚的視野検査］
検者は、図示しないジョイスティック等の操作部材を操作して、被検眼Ｅと装置のアライメントを行う。アライメントが完了すると、ラインレーザー光源４０の光束が被検眼Ｅの眼底網膜に照射され、制御装置８０はスキャナ４３を駆動させ、眼底画像１００の取得が開始される。本実施例では、ラインセンサ６０で被検眼Ｅの眼底画像１００を連続的に取得し、リアルタイムな動画像としてモニタ８２に表示される。

モニタ８２に眼底画像１００が表示されたら、眼底画像１００に対して刺激光を照射する照射位置１１０を設定する。本実施例では、上述したようにモニタ８２はタッチパネル式となっているため、照射位置１１０の設定は、検者がモニタ８２の画面上のタッチパネル８２をタッチ操作することによって行われる。

次に、オートトラッキングを行うために、モニタ８２に表示されている眼底画像１００にて、特徴部位を２点指定する。本実施例では、検者が眼底画像１００における視神経乳頭と血管の２点をタッチパネルに触れることによって指定する。このとき、制御装置１００は動画撮影により得られるフレームを逐次解析し、指定した２点の特徴部位の各座標のずれ量（移動量）を検出し、検出されたずれ量に基づいて照射位置を算出してＤＬＰプロジェクタ７０を制御する。このずれ量は次のようにして算出することができる。

図４（ａ）に示すように、照射位置１１０と２点の特徴部位が指定されたフレーム画像（以下、フレーム初期画像という）における視神経乳頭の座標を（Ｘａ，Ｙａ）、血管の座標を（Ｘｂ，Ｙｂ）、照射位置１１０の中心座標を（Ｘｃ，Ｙｃ）とする。一方、図４（ｂ）に示すように、次のフレーム画像における移動後の視神経乳頭の座標を（Ｘａ’，Ｙａ’）、血管の座標を（Ｘｂ’，Ｙｂ’）とする。そうすると、図４（ｂ）に示すように、フレーム初期画像からの視神経乳頭の座標の位置のずれ量は（Ｘａ’−Ｘａ，Ｙａ’−Ｙａ）となり、血管の座標の位置のずれ量は（Ｘｂ’−Ｘｂ，Ｙｂ’−Ｙｂ）となる。これらより、照射位置１１０の中心座標（Ｘｃ’，Ｙｃ’）は、（Ｘｃ＋（（Ｘａ’−Ｘａ）＋（Ｘｂ’−Ｘｂ））／２，Ｙｃ＋（（Ｙａ’−Ｙａ）＋（Ｙｂ’−Ｙｂ））／２）として求めることができる。このようにして算出された中心座標（Ｘｃ’，Ｙｃ’）に照射位置１１０がくるようにＤＬＰプロジェクタが制御される。この動作を動画像撮影により得られるフレーム毎に行うことで、被検眼Ｅの経時的な動きに合わせた照射位置１１０の追従を行うことができる。これにより、刺激光の照射中に被検眼Ｅの固視微動等があったとしても特徴部位のずれ量に基づき、ＤＬＰプロジェクタ７０による刺激光の照射位置１１０が随時補正されることとなって、刺激光をあらかじめ設定した照射位置１１０からずれることなく照射可能となる。

上記のようにして被検眼の眼底に刺激光の照射位置の設定が完了したら、検者は眼底画像をチェックしながら図示しないＲＧＢ光照射スイッチを操作する。すると、ＤＬＰプロジェクタのＲＧＢ光の光源が点灯され、刺激光が所定のパターン（例えば円形、四角形、三角形等）で被検眼Ｅの眼底にスポット照射されることとなる。

［他覚的視野検査（ＥＲＧ検査）］
ＥＲＧ検査は、アライメント、照射位置及びオートトラッキングの設定については上記自覚的視野検査と同様の方法にて行われる。よって、ここではアライメント、照射位置及びオートトラッキングの設定についての説明は省略することとする。

ＥＲＧ検査に際し、患者の被検眼Ｅの角膜上には、必要に応じて点眼麻酔を行ってからコンタクトレンズ型の電極３０が装着される。この電極３０は、凸レンズを有し、その周囲に＋電極リングと−電極リングが埋設されており、光刺激による網膜からの生体電気信号（活動電位）を受信してその経時的変化をグラフ表示する図示しない網膜信号表示装置に接続されている。網膜信号表示装置は、生体電気信号を増幅する増幅器と、この増幅器からの信号を入力して経時的変化をグラフ表示するグラフ表示装置とを備える。

上記自覚的視野検査と同様の方法によりアライメント、照射位置及びオートトラッキングの設定が完了したら、まず、ＲＧＢ照射スイッチを操作して所定の眼底エリアに対して背景光を照射する。次いで、検者は図示しない白色光照射スイッチを操作して眼底に対して白色光をスポット照射する。このとき、眼底にはＲＧＢ光による背景光が予め照射されているため、白色光の照射時に発生するノイズがキャンセルされる。そして、白色光がスポット照射されたときに発せられた生体電気信号が電極３０によって感知されると網膜信号装置に伝達されて、図５に示すような波形のグラフが得られることとなる。

本実施例によれば、赤色、緑色、青色及び白色の４つの光源による刺激光を眼底網膜に照射することが可能であるため、ＲＧＢ光を用いた自覚的視野の計測と、白色光を用いたＥＲＧ検査とを１つの光学系で行うことができる。これにより、自覚的視野とＥＲＧの計測結果の比較をより正確にかつ効果的に行うことができる。また、ＤＬＰプロジェクタを用いるため、光量を落とすことなく反射によって刺激光を眼底網膜に照射することができる。さらに、オートトラッキング機能を備えるので、刺激光の照射中に被検眼Ｅの固視微動等があった場合でも刺激光の照射位置１１０を随時補正することができる。

なお、本発明は上記実施例の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせも権利範囲に含むものである。

例えば、上記実施例では、ＥＲＧ検査においてコンタクトレンズ型の電極３０を用いているが、これに替えて瞼付近に装着する皮膚電極を用いてもよい。皮膚電極は、コンタクトレンズ型の電極のように点眼麻酔の必要がなく、患者の身体的負担を低減できるという利点がある。

また、上記実施例では、自覚的視野検査及びＥＲＧ検査を行うに際し、刺激光の照射位置１１０を図３及び図４に示すようにスポットとして指定しているが、これに限定されるものではなく、領域として指定してもよい。領域として指定する場合、指定位置を基準とした所定のエリアでもよいし、その所定のエリア内の所定の配置で設定された複数のスポットでもよい。複数のスポットで指定する場合、この複数のスポットを一定の順序で又はランダムで１つのスポットのみ照射する方法で行ってもよい。また、刺激光のパターンは、図４に示すような円形に限らず、リング状、四角形状、三角形状、格子状といった種々のパターンで照射してもよい。

さらに、照射位置の指定は、必ずしも検者が行う必要はなく、例えばプログラム中のアルゴリズムで設定してもよい。具体的には、予め決めておいた眼底の特徴部位の位置（例えば、中心窩や視神経乳頭などの位置）を取得した眼底画像を画像解析して特徴部位を検出し、その検出した特徴部位の位置を照射位置１１０としてもよい。オートトラッキング設定における特徴部位の指定についてもこれと同様である。

また、上記実施例では、ＤＬＰプロジェクタ７０の発光面と眼底面とを共役関係としたが、必ずしも共役関係に限定されるものではない。また、上記実施例では、ＤＬＰプロジェクタを固定としたが、ＤＬＰプロジェクタ自体をＸＹ制御する構成としてもよい。この場合、ＤＬＰプロジェクタ７０のすべてのマイクロミラーで光刺激パターンを形成可能となるため、よりＳＮＲの高い光刺激パターンを生成することができる。

１０眼底画像取得光学系（眼底画像取得手段）
２０照射光学系
３０電極
７０ＤＬＰプロジェクタ
８０制御装置（ＲＧＢ光制御手段、白色光制御手段）

Claims

プロジェクタを制御することにより被検眼の眼底網膜上に刺激光を照射して網膜視感度を測定する眼科検査装置であって、
前記プロジェクタは、赤色、緑色、青色及び白色の光源を含むＤＬＰ方式のプロジェクタであり、
前記赤色、緑色及び青色の光源によるＲＧＢ光を前記眼底網膜上に照射するＲＧＢ光制御手段と、
刺激光の照射により発生する前記眼底網膜の活動電位を測定するために前記白色の光源による白色光を前記眼底網膜上の所定の領域に照射する白色光制御手段と、を備え、
前記ＲＧＢ光制御手段は、前記眼底網膜の感度閾値を自覚的に測定するために前記ＲＧＢ光を刺激光として前記眼底網膜上の所定の領域に照射するとともに、前記白色光制御手段が前記白色光を前記眼底網膜上の所定の領域に照射する際には、前記ＲＧＢ光を背景光として照射するように制御可能であることを特徴とする眼科検査装置。
前記赤色、緑色、青色及び白色の光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載の眼科検査装置。
前記白色光制御手段は、前記白色光の光量をアナログ変調にて制御することを特徴とする請求項１または２記載の眼科検査装置。
さらに、前記眼底網膜の画像を取得する眼底画像取得手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の眼科検査装置。