JP6999681B2 - 角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化 - Google Patents

Description

本開示は眼科手術に関し、より具体的には、角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化に関する。

人の眼は、角膜と水晶体を含み、これらは眼の瞳孔に入る光を網膜に集束させるためのものである。しかしながら、眼は様々な屈折異常を示す場合があり、それによって光が網膜に正しく集束されず、その結果として視力が低下し得る。眼の収差は、近視、遠視、又は正乱視の原因となる、比較的単純な球面及び円筒面屈折異常から、例えば、患者の視野にハロ及びスターバーストを生じさせる可能性のある、より複雑な屈折異常まであり得る。

眼の各種の収差を補正するために、長年にわたり多くの治療介入が開発されてきた。これらには、眼鏡、コンタクトレンズ、ＬＡＳＩＫ（ｌａｓｅｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｉｎ ｓｉｔｕ ｋｅｒａｔｏｍｉｌｅｕｓｉｓ：レーザ光線近視手術）若しくは角膜移植等の角膜屈折矯正手術、及びＩＯＬ（ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ：眼内レンズ）が含まれる。近視、遠視、及び乱視の診断並びにその治療のための球面－円筒面眼鏡とコンタクトレンズの仕様はしっかりと確立されている。角膜を変形させるためのＬＡＳＩＫ等の幾つかの外科的手法は広く採用されており、良好な矯正結果を得ることができるが、望ましい程度まで予測可能とは言えない可能性がある。特に、老眼のためのＬＡＳＩＫでは、患者によって転帰が異なる可能性があり、これは望ましくない。

１つの態様において、開示される方法は、角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化のためのものである。方法は、角膜レーザ治療を受ける患者に対して瞳孔測定を行い、薄明視下での直径、通常照明下での直径、調節近見時の直径、及び明所視下での直径を含むそれぞれの瞳孔径を測定するステップを含んでいてもよい。方法はまた、薄明視下での直径より大きい、球面収差の外径を計算するステップと、明所視下での直径に対応する球面収差の振幅に関連付けられた、球面収差の内径を計算するステップと、球面収差の振幅を、近視状態を誘発する屈折力に応じて計算するステップと、明所視下での直径から通常照明下での直径へと延びる球面収差の勾配を計算するステップと、を含んでいてもよい。方法は、外径、内径、振幅、及び勾配を含む、計算された球面収差を使って、患者に対して角膜レーザ治療を行うステップと、をさらに含んでいてもよい。

方法の開示される実施形態の何れかにおいて、瞳孔測定を行うステップは、瞳孔の瞳孔中心を特定するステップをさらに含んでいてもよく、その一方で、方法は、瞳孔中心に基づいて球面収差の中心を計算するステップをさらに含んでいてもよい。

方法の開示される実施形態の何れかにおいて、角膜レーザ治療は老眼治療であってもよい。

方法の開示される実施形態の何れかにおいて、角膜レーザ治療はＬＡＳＩＫ（レーザ光線近視手術）を使って行われてもよい。

方法の開示される実施形態の何れかにおいて、球面収差の勾配を計算するステップは、より高次の球面収差を付加するステップを含んでいてもよい。

さらなる態様において、角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化のためのレーザパラメータシステムが開示される。レーザパラメータシステムはプロセッサを含んでいてもよく、これはプロセッサにより実行可能な命令を記憶するメモリ媒体にアクセスできる。レーザパラメータシステムにおいて、命令はプロセッサにより、角膜レーザ治療を受ける患者の瞳孔測定データを受け取るように実行可能であり、瞳孔測定データは、薄明視下での直径、通常照明下での直径、調整近見時の直径、及び明所視下での直径を含むそれぞれの瞳孔径を含む。命令はさらに、薄明視下での直径より大きい、球面収差の外径を計算し、明所視下での直径に対応する球面収差の振幅に関連付けられる、球面収差の内径を計算し、球面収差の振幅を近視状態を誘発する屈折力に応じて計算し、明所視下での直径から通常照明下での直径へと延びる球面収差の勾配を計算するようにさらに実行可能であってよい。命令は、外径、内径、振幅、及び勾配を含む、計算された球面収差を使って、角膜レーザ治療が患者に対して行われるように実行可能であってもよい。

レーザパラメータシステムの開示される実施形態の何れかにおいて、瞳孔測定データは瞳孔の瞳孔中心をさらに含んでいてもよく、命令はさらに、瞳孔中心に基づいて球面収差の中心を計算するように実行可能であってもよい。

レーザパラメータシステムの開示される実施形態の何れかにおいて、角膜レーザ治療は老眼治療であってもよい。

レーザパラメータシステムの開示される実施形態の何れかにおいて、角膜レーザ治療はＬＡＳＩＫ（レーザ光線近視手術）を使って行われてもよい。

レーザパラメータシステムの開示される実施形態の何れかにおいて、球面収差の勾配を計算する命令は、より高次の球面収差を付加する命令を含んでいてもよい。

他の開示される態様は、瞳孔測定を行うための光学測定機器等の光学測定機器を含む。別の態様において、光学測定機器は、ＬＡＳＩＫシステム等、角膜レーザ治療を行うためのレーザシステムの中に組み込まれてもよい。レーザパラメータシステムは、光学測定機器、レーザシステム、又はそれらの両方に組み込まれてもよい。

本発明並びにその特徴及び利点をよりよく理解するために、ここで、下記のような添付の図面と共に以下の説明を参照する。

角膜の球面収差の図である。 角膜及び瞳孔の大きさと角膜の球面収差の図である。 レーザパラメータシステムのうちの選択された要素のブロック図である。 角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化のための方法のうちの選択された要素のフローチャートである。

以下の説明の中で、開示される主題を論じやすくするために、例として詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとっては、開示される実施形態は例であり、考えうるすべての実施形態を網羅しているわけではないことが明らかであるはずである。

本開示を通じて、ハイフンのついた形式の参照番号はある要素の特定のインスタンスを指し、ハイフンのない形式の参照番号はその要素を総称的又は集合的に指す。それゆえ、（図示されていない）例として、装置「１２－１」はある装置分類の１つのインスタンスを指し、この分類は集合的に装置「１２」で示されてもよく、そのうちの何れの１つも総称的に装置「１２」として示されてよい。図及び説明の中で、同様の番号は同様の要素を表すものである。

前述のように、眼の収差を補正して患者の視力を改善するために、様々な眼科手法が開発されてきた。最近では、角膜の球面収差を利用して屈折力を補正することによって老眼を補正するためにＬＡＳＩＫが用いられている。老眼を矯正するための球面収差により、特に眼が近見のために調節されるときに角膜屈折性近視が引き起こされる可能性があり、この場合の調節反射は明所視状態への縮瞳、すなわち瞳孔収縮を含む。それ以外のすべての瞳孔の大きさで、眼は正常視であるべきであり、特に利き目はできるだけ正常視であるべきである。

さらに、明所視下での直径、薄明視下での直径、及び瞳孔中心の角膜中心、虹彩中心、又は眼の視軸からの偏心度等の瞳孔パラメータに個人差があることはよく知られている。しかしながら、老眼を補正するための角膜の球面収差の現在の計算方法は、様々な照明条件下での瞳孔の大きさ及び偏心度の生体計測におけるばらつきを考慮していない。その結果、角膜の球面収差を付加するためのＬＡＳＩＫの転帰として、屈折力目標実現の低下、視力度数の変化（近見及び遠見の両方）、及びスターバースト、ハロ等の特定の望ましくない視覚的副作用が生じ得る。

さらに詳しく説明するように、本開示の発明者は、付加される球面収差の振幅、勾配、及び直径を患者の瞳孔の実際の物理的寸法に適合させる角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化の方法を開発した。したがって、本明細書で開示されている角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化の方法は、患者にとっての視力における結果を改善することにより、ＬＡＳＩＫ等の老眼レーザ治療を改善し得る。本明細書で開示する角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化の方法はまた、望ましくない視覚的副作用も軽減又は排除し得る。

ここで、図面を参照すると、図１は角膜１００の球面収差のある実施形態の図を示す。図１は、説明のための概略図であり、正確な縮尺又は透視画法では描かれていない。角膜１００の球面収差において、光軸１０６は人の眼の光軸を表し、参照プロファイル１０２は球面を表してもよい。さらに、角膜前部プロファイル１０４は、角膜表面の球面収差を表してもよく、これは参照プロファイル１０２に関して示されている。例えば、角膜レーザ治療を行う場合、角膜前部プロファイル１０４は結果として得られる角膜の球面収差を示してもよい。図１にはまた、光線１０８も示され、これは光が光軸１０６と重なる様々な点に沿ってどのように集束すると予想されるかを示す。例えば、これらの点は視力を助けるための各種の光学的条件の下での網膜の位置に対応するように選択されてもよい。このようにして、角膜前部プロファイル１０４は、所望の視力が得られるように入射光線（図示せず）の屈折を変化させるために形成されてもよい。角膜前部プロファイル１０４は断面形状として示されているが、角膜前面１０４を３次元で表すには、光軸１０６の周囲での円対称が適用されてよいことがわかるであろう。角膜前面１０４は、各種の実施形態において、特定の非対称の特徴をさらに含んでいてもよい点に留意されたい。

前述のように、球面収差パラメータは角膜前部プロファイル１０４を計算するために使用されてよい。すると、球面収差パラメータに基づいて、角膜前部プロファイル１０４がＬＡＳＩＫ等のレーザ治療を使って角膜に作られてよい。このようにして、各種の視覚状態が治療されてよく、改善された視力が得られてよい。例えば、角膜前部プロファイル１０４は、加齢による水晶体（図示せず）の調節力の低下に起因する老眼を治療するために使用されてよい。

次に、図２を参照すると、角膜及び瞳孔の大きさ並びに球面収差の実施形態２００の図が示されている。図２は説明のための概略図であり、正確な縮尺又は透視画法では描かれていない。図２の上部において、角膜２０２の図は、明所視下での瞳孔２０３、調節近見時の瞳孔２０４、通常照明下での瞳孔２０５、及び薄明視下での瞳孔２０６を含む異なる直径の瞳孔の表現を含み、これらは重ねて示されている。図２の下部において、通常の球面収差２１０及び最適化された球面収差２１２が、瞳孔径に対応する任意の水平軸に沿った曲線として示されている。通常の球面収差２１０及び最適化された球面収差２１２の振幅もまた、任意のスケールとして示されており、図１に示される角膜前部プロファイル１０２と同様のものであることが意図される。

図２において、薄明視下での瞳孔２０６は例えば月光等の少光量条件下での瞳孔径に対応し、その一方で、明所視下での瞳孔２０３は例えば屋外の陽光等の多光量条件下での瞳孔径に対応する。したがって、通常照明下での瞳孔２０５は、オフィス内又は職場内等の屋内照明条件下での瞳孔径に対応する。さらに、調節近見時の瞳孔２０４は、比較的近い距離で読書している時の調節反射中の瞳孔径に対応する。患者が老眼である場合、瞳孔は引き続き調節近見時の瞳孔２０４へと狭まる可能性があるが、眼の水晶体（図示せず）はもはや、読書中に焦点を合わせることができない可能性がある。

図２において、通常の球面収差２１０は、角膜レーザ治療中に適用される眼の球面収差が瞳孔の実際の直径と整合しない様々な条件を示している。典型的に、通常の球面収差２１０は図のように形成され、その全体的な形態は正弦波に似ている。図２では、通常の球面収差２１０は様々な大きさ及び位置を有するように示され、各種の瞳孔径を含む角膜２０２は固定されたままであるが、通常の球面収差２１０は各種の瞳孔径との相対的なミスマッチを示しており、これは瞳孔径が患者によって異なる場合と同じミスマッチを表すと理解されたい。

図２において、通常の球面収差２１０－１は薄明視下での瞳孔２０６の直径まで延びておらず、それゆえ、通常の球面収差２１０－１の範囲外の一部の光が瞳孔に入るであろう。その結果、通常の球面収差２１０－１は、スターバースト、ハロ等の望ましくない視覚的副作用を引き起こし得る。さらに、通常の球面収差２１０－２は角膜２０２又は図の各種の瞳孔径の何れに関しても中心が合っておらず、これは、瞳孔中心がずれる原因となる虹彩又は瞳孔の偏心度から生じている可能性がある。したがって、通常の球面収差２１０－２もまた、スターバースト、ハロ等の望ましくない視覚的副作用を引き起こし得る。次に、通常の球面収差２１０－３は薄明視下での瞳孔２０６の直径と中心が合い、その範囲を超えて延びている。しかしながら、通常の球面収差２１０－３は、振幅又は勾配において、調整近見時の瞳孔２０４の領域にわたり十分な屈折力を提供するように最適化されていない。その結果、通常の球面収差２１０－３は老眼を有効に治療するのにあまり適さず、適用されたときに望ましい臨床転帰につながらない可能性があり、これは収差のうち、調節近見時の瞳孔２０４内で近視を作るのに十分な屈折力を生じさせる振幅を持つ部分がわずかしかないからである。最後に、通常の球面収差２１０－４は、薄明視下での瞳孔２０６の直径と中心が合い、その範囲を超えて延び、調節近見時の瞳孔２０４に対応する領域において、より大きい振幅を有している。しかしながら、通常の球面収差２１０－４の勾配は薄明視下での瞳孔２０６を通って延びており、その結果、示される屈折力は瞳孔径に依存し、その範囲は日中の光にさらされている間に大きく変化する。それゆえ、通常の球面収差２１０－４の結果として、視力が大きく変化し、これは患者ごとに明確に異なる可能性があり、これは望ましくない。

図２において、最適化された球面収差２１２は、老眼を治療するために、角膜２０２内に示された各種の瞳孔径に合わせて最適化された球面収差を示す。具体的には、最適化された球面収差２１２は直径において、薄明視下での瞳孔２０６の瞳孔径をわずかに超えて延びる。さらに、最適化された球面収差２１２は、調節近見時の瞳孔２０４の瞳孔径全体にわたって近視のための屈折力に対応する振幅２１４を有し、これは老眼を打ち消すのに有効である。また、最適化された球面収差２１２は、通常照明下での瞳孔２０５と明所視下での瞳孔２０３との間の瞳孔径に関して最適化された勾配２１６を有する。例えば、勾配２１６は、最適化された球面収差２１２の計算に、追加的なより高次の球面収差を付加することによって急峻な下降として形成されてもよい。最適化された球面収差２１２は患者の眼からの実測値を使って生成されるため、最適化された球面収差２１２は異なる患者にとって、より精密な補正が行われ、個々の患者各々に最適な結果を提供するようにカスタマイズされる。

次に、図３を参照すると、レーザパラメータシステム３００の実施形態のうちの選択された要素を示すブロック図が提示されている。レーザパラメータシステム３００は、本明細書で開示される、角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化を行うことができるようにされてよい。特定の実施形態において、レーザパラメータシステム３００は、ＬＡＳＩＫシステム等のレーザ治療システムに組み込まれ、又はそれに連結されてもよい。例えば、レーザパラメータシステム３００は、本明細書に記載されているように、最適化された球面収差２１２を生成し、又はレーザ治療に適用するために使用されてよい。

図３に示される実施形態において、レーザパラメータシステム３００は、共有バス３０２を介して、まとめてメモリ３１０とされているメモリ媒体に連結されたプロセッサ３０１を含む。図３に示されるようなレーザパラメータシステム３００は、通信インタフェース３２０をさらに含み、これは他の装置のほかに、レーザ治療システム等の各種の外部エンティティとインタフェースできる。幾つかの実施形態において、通信インタフェース３２０は、レーザパラメータシステム３００がネットワーク（図３では示さず）に接続されるように動作可能である。実施形態において、図３に示されるように、レーザパラメータシステム３００は表示インタフェース３０４を含み、これは１つ又は複数のディスプレイのための出力ポートを備え、共有バス３０２又は別のバスにつながる。

図３において、メモリ３１０は永続性及び揮発性媒体、固定及びリムーバブル媒体、並びに磁気及び半導体媒体を包含する。メモリ３１０は、命令、データ、又はそれらの両方を記憶するように動作可能である。図のメモリ３１０は、命令セット又はシーケンス、すなわちオペレーティングシステム３１２と、球面収差オプティマイザ３１４とを含む。オペレーティングシステム３１２は、ＵＮＩＸ又はＵＮＩＸ系オペレーティングシステム、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ファミリのオペレーティングシステム、又は別の適当なオペレーティングシステムであってもよい。球面収差オプティマイザ３１４は、本明細書に記載の各種の方法及び計算の何れを実行してもよい。

次に、図４を参照すると、角膜レーザ治療のための球面収差パラメータを最適化する方法４００のある実施形態のうちの選択された要素のフローチャート。方法４００に記載されている特定の動作は任意選択によるものであってもよく、又は他の実施形態では配置しなおされてもよいことに留意されたい。方法４００は、瞳孔測定を行うための光学測定機器等の光学測定機器（図示せず）を使って行われてもよい。特定の実施形態において、光学測定機器は、角膜レーザ治療を行うためのレーザシステムに組み込まれてもよい。

方法４００は、ステップ４０２で、角膜レーザ治療を受ける患者に対して瞳孔測定を行い、薄明視下での直径、通常照明下での直径、調節近見時の直径、及び明所視下での直径を含むそれぞれの瞳孔径を特定することによって開始される。ステップ４０４で、瞳孔測定を行って瞳孔の瞳孔中心を測定する。ステップ４０６で、薄明視下での直径より大きい球面収差の外径を計算する。ステップ４０８で、球面収差の振幅に関連付けられる、明所視下での直径に対応する内径を計算する。ステップ４１０で、球面収差の振幅を、近視を誘発する屈折力に応じて計算する。ステップ４１２で、明所視下での直径から通常照明下での直径へと延びる、球面収差の勾配を計算する。幾つかの実施形態において、球面収差の勾配を計算することは、追加の球面収差を付加することを含む。ステップ４１２では、通常照明下での瞳孔２０５に対応する所望の屈折力目標及び、調節近見時の瞳孔２０４のための所望の近視誘発が目指されてもよい。ステップ４１４で、球面収差の中心を瞳孔中心に基づいて計算する。ステップ４１６で、外径、内径、振幅、及び勾配を含む、計算された球面収差を使って、患者に対して角膜レーザ治療を行う。角膜レーザ治療は、ＬＡＳＩＫ治療を用いて行われてもよい。角膜レーザ治療は、本明細書に記載の方法にしたがって、老眼を治療するために適用されてよい。

本明細書で開示されているように、老眼を治療する角膜レーザ治療のための球面収差パラメータを特定する方法は、瞳孔測定を行って、明所視下での直径から薄明視下での直径までの患者の様々な実際の瞳孔径を測定するステップを含んでいてもよい。患者の実際の瞳孔中心も測定されてよい。測定された瞳孔径及び瞳孔中心を使用して、治療後の眼の結果を改善するために、患者の眼に対して球面収差パラメータをカスタマイズしてもよい。

上で開示された主題は、例示的であり、限定的ではないと考えるものとし、付属の特許請求の範囲は本開示の実際の主旨及び範囲に含まれる改変、改良、及び他の実施形態のすべてを包含することが意図される。それゆえ、法の下で可能な限り最大限に、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲及びその均等物の可能な限り最も広い解釈により特定されるものとし、上記の詳細な説明によって制限又は限定されないものとする。

Claims (4)

1. 角膜レーザ治療のための球面収差パラメータの最適化のためのレーザパラメータシステムであって、
   プロセッサであって、
   角膜レーザ治療を受ける患者の瞳孔測定データを受け取ることであって、前記瞳孔測定データは、薄明視下での直径、通常照明下での直径、調整近見時の直径、及び明所視下での直径を含むそれぞれの瞳孔径を含むことと、
   前記薄明視下での直径より大きい、前記球面収差の外径を計算することと、
   前記明所視下での直径に対応する前記球面収差の振幅に関連付けられる、前記球面収差の内径を計算することと、
   前記球面収差の前記振幅を、前記調節近見時の直径の全体にわたって近視を誘発する屈折力であって老眼を打ち消すのに有効な屈折力に応じて計算することと、
   前記明所視下での直径から前記通常照明下での直径へと延びる前記球面収差の勾配であって急峻な下降として形成される勾配を計算することと、
   前記外径、前記内径、前記振幅、及び前記勾配を含む、計算された前記球面収差を使って、前記角膜レーザ治療を前記患者に対して行うことと
   を行うように、前記プロセッサにより実行可能な命令を記憶するメモリ媒体にアクセスできるプロセッサを含むレーザパラメータシステム。
2. 前記瞳孔測定データは前記瞳孔の瞳孔中心をさらに含み、前記命令はさらに、
   前記瞳孔中心に基づいて前記球面収差の中心を計算するように実行可能である、
   請求項１に記載のレーザパラメータシステム。
3. 前記角膜レーザ治療はＬＡＳＩＫ（レーザ光線近視手術）を使って行われる、請求項１に記載のレーザパラメータシステム。
4. 前記球面収差の前記勾配を計算する前記命令は、より高次の球面収差を付加する命令を含む、請求項１に記載のレーザパラメータシステム。

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