(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その物体平面に配置される眼の画像を形成する顕微鏡検査光学系と、
前記画像に重畳されるパターンを生成するパターン生成器と、
前記画像に対する前記眼の位置を検出し、前記検出位置を示す位置信号を生成するアイトラッカーとを備えた、眼の手術を行うための手術用顕微鏡検査システムであって、
前記パターン生成器は、前記位置信号に応じて前記画像における前記パターンの位置を変更するように構成されていることを特徴とする手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２】
前記アイトラッカーは、前記画像内の連続した暗領域の中心を決定し、前記連続した暗領域の決定された前記中心の位置に基づいて前記位置信号を生成するように構成された画像処理装置を備えている請求項１に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項３】
前記画像処理装置は、前記画像の画素に適用される閾値フィルタを備え、閾値を下回る輝度値を有する画素が第１の値に設定され、前記閾値を上回る輝度値を有する画素が第２の値に設定される請求項２に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項４】
前記パターン生成器は、第１円上に配置される複数のパターン要素からなる第１パターン要素群を生成するように構成され、
前記パターン生成器はさらに、前記第１円の内部に位置する第２円上に配置される複数のパターン要素からなる第２パターン要素群を、前記第１パターン要素群と同時に生成するように構成され、
前記第１及び第２パターン要素群は、角膜移植片を角膜に固定する際の縫合パターンの基準点として用いられる請求項１に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項５】
前記第１円の直径及び前記第２円の直径を示す第１信号を受信するための第１インタフェースをさらに備え、前記パターン生成器は、前記第１信号に応答し、前記第１信号に従って前記第１及び第２パターン要素群を生成するように構成されている請求項４に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項６】
前記第１パターン要素群における前記パターン要素の数が、前記第２パターン要素群における前記パターン要素の数と同一である請求項４又は５に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項７】
前記第１円の中心が前記第２円の中心と一致する請求項４〜６のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項８】
前記第１パターン要素群における前記パターン要素の数が、前記第２パターン要素群における前記パターン要素の数と同一であり、
前記第１円の中心が前記第２円の中心と一致し、
前記第１パターン要素群における前記パターン要素である第１パターン要素と前記第２パターン要素群における前記パターン要素である第２パターン要素の各対が、前記第１及び第２円の前記中心に対して径方向に並んで対をなしている請求項４又は５に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項９】
前記パターン生成器は、前記第２パターン要素群における複数のパターン要素のそれぞれに関し、以下の条件：
前記第１パターン要素群の全てのパターン要素の中には、前記第２パターン要素群の１つのパターン要素と最も近接するパターン要素が２つ含まれる、及び
前記第２パターン要素群の前記１つのパターン要素は、前記第１パターン要素群における前記２つのパターン要素の、前記第１円の中心を中心としたそれぞれの角度位置間に存在する前記第２円の中心を中心とした角度位置にある、
を満足するように前記パターン要素を生成するよう構成されている請求項４〜８のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１０】
前記第１パターン要素群における前記パターン要素の数、及び前記第２パターン要素群における前記パターン要素の数のうち少なくとも１つを示す第２信号を受信するための第２インタフェースをさらに備えた請求項４〜９のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１１】
前記第２パターン要素群の前記パターン要素の位置に対する前記第１パターン要素群の前記パターン要素の位置の周方向におけるずれ量を示す第３信号を受信するための第３インタフェースをさらに備えた請求項４〜１０のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１２】
前記パターン生成器は、前記第１パターン要素群の前記パターン要素が前記第１円の中心を中心として周方向に均一に分布するように前記パターン要素を生成するよう構成されている請求項４〜１１のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１３】
前記パターン生成器は、前記第２パターン要素群の前記パターン要素が前記第２円の中心を中心として周方向に均一に分布するように前記パターン要素を生成するよう構成されている請求項４〜１２のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１４】
前記第１円の直径に対する前記第２円の直径の比率は、０．５よりも大きく０．８よりも小さい請求項４〜１３のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１５】
前記第１パターン要素群の前記パターン要素は、円形、塗りつぶし円、四角、菱形、十字形及び星形からなる群から選ばれる１つの形状を有する請求項４〜１４のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１６】
前記第２パターン要素群の前記パターン要素は、円形、塗りつぶし円、四角、菱形、十字形及び星形からなる群から選ばれる１つの形状を有する請求項４〜１４のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１７】
前記第１パターン要素群における前記パターン要素の数が、１４よりも多く２６よりも少ない請求項４〜１６のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１８】
前記パターン生成器は、円環に沿って延びる第１部分パターンを生成するように構成され、
前記パターン生成器は、前記円環と２箇所で交差する直線に沿って延びる第２部分パターンを、前記第１部分パターンと同時に生成するように構成され、
前記システムは、前記円環の中心を中心とする前記直線の向き及び前記向きの変化のうち少なくとも１つを示す第４信号を受信するための第４インタフェースをさらに備え、
前記パターン生成器は、前記第４信号に応答し、前記信号に従って前記円環の中心を中心として前記直線を方向付けするように構成されている請求項１に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項１９】
前記円環の直径を示す第５信号を受信するための第５インタフェースをさらに備え、前記パターン生成器は、前記第５信号に応答し、前記第５信号に応じた大きさの前記第１部分パターンを生成するように構成されている請求項１８に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２０】
生成された前記パターンの前記画像に対する大きさを入力するための第６インタフェースをさらに備えた請求項１〜１９のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２１】
前記顕微鏡検査光学系の倍率が調整可能であり、前記パターン生成器は、前記パターンの大きさが前記顕微鏡検査光学系の前記倍率に比例するように前記パターンを生成するよう構成されている請求項１〜２０のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２２】
前記パターンが環状パターンを含む請求項１〜２１のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２３】
前記パターン生成器は、前記顕微鏡検査光学系の光路に前記パターンを重畳するためのプロジェクタを備えている請求項１〜２２のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２４】
前記プロジェクタは、前記顕微鏡検査光学系の接眼レンズに向かう方向に前記パターンを投影するように構成されている請求項２３に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２５】
前記プロジェクタは、前記物体平面に向かう方向に前記パターンを投影するように構成されている請求項２３に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２６】
前記顕微鏡検査光学系によって形成された前記画像、及び前記パターン生成器によって生成され、前記画像に重畳された前記パターンを表示するためのスクリーンをさらに備えた請求項１〜２５のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２７】
前記顕微鏡検査光学系によって形成された前記画像、及び前記パターン生成器によって生成され、前記画像に重畳された前記パターンを表示するための頭部搭載型表示器をさらに備えた請求項１〜２６のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【請求項２８】
前記顕微鏡検査光学系によって形成された前記画像、及び前記パターン生成器によって生成され、前記画像に重畳された前記パターンを表示するための接眼レンズをさらに備えた請求項１〜２７のいずれか１項に記載の手術用顕微鏡検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼の手術を行うための手術用顕微鏡検査システムに関する。また、本発明は、眼に対して手術を行う方法に関する。さらに、本発明は、眼に対する手術の準備をする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼の手術の一例として、角膜移植が挙げられる。このような手術においては、患者自身の角膜を円形領域の範囲内で除去し、これに対応する円形の移植片を、除去した角膜の代わりに挿入する。挿入された移植片は、残存している患者自身の角膜に縫合される。眼の対称性を損なわないようにするためには、対応する縫合線は均整な縫い目で構成されていなければならない。しかし、特に比較的経験の浅い医師にとっては、十分な均整をもって縫合線の縫い目を配置することは困難である。
【０００３】
眼の手術の他の例として、白内障の手術が挙げられる。白内障の手術においては、白内障を発症したヒトの眼の水晶体を人工の水晶体に取り換える。この手術は、執刀医が手術用顕微鏡を用いて行う顕微外科治療である。水晶体嚢の切開は、虹彩の内辺縁の内側において強膜又は角膜に切開創を設けることにより、虹彩を傷つけることなく行われる。前記ヒトの水晶体は、この切開創を通して、超音波エネルギーを用いて粉砕され、吸引装置を用いて砕片が除去されることによって除去される。その後、前記切開創を通して人工の水晶体が水晶体嚢に挿入される。
【０００４】
例えば、特許文献１には、手術を行う眼の顕微鏡画像に環状パターンを投影する手術用顕微鏡検査システムが開示されている。投影された環状パターンは、執刀医が水晶体嚢に対して正確な切開を行うために役立つ。執刀医は、投影された環状パターンを、切開を行う際のガイドとして用いることができる。その結果、挿入する人工の水晶体の直径を基準として、切開創の直径を高精度に調整することが可能となる。これにより、前記治療による後遺症は低減される。環状パターンを投影するこのような手術用顕微鏡検査システムを用いることにより、執刀医が目視による判断のみによって切開を行う従来の治療に比べ、後遺症が或る程度低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１０２７９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の眼科手術用顕微鏡検査システムの改良は進んではいるものの、後遺症の低減に対する期待は依然として大きく、また、さらなる改良の余地があるものと思われる。
【０００７】
本発明は、上記課題を考慮してなされたものである。
【０００８】
本発明の実施の形態は、患者の眼に対して手術を行うための手術用顕微鏡検査システム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施の形態によれば、眼の手術用の顕微鏡検査システムは、その１つの物体平面に配置される眼の画像を形成する顕微鏡検査光学系（microscopy optics）と、前記画像に重畳されるパターンを生成するパターン生成器とを備えている。
【００１０】
前記パターンは、例えば、手術される眼の水晶体嚢を切開する際に執刀医が標線（guiding line）として使用できる円形のパターンであってもよい。但し、前記パターンは、別の点で執刀医をサポートできる円形以外のパターンであってもよい。
【００１１】
本発明の一実施の形態によれば、前記手術用顕微鏡検査システムは、手術中の眼の位置を前記画像内で検出し、検出された前記画像内における前記眼の位置に従い、前記画像に対して前記重畳パターンの位置を適合させるアイトラッカーを備えている。特に、前記画像内での前記パターンの位置を、前記眼の画像に対して一定に保つことができる。
【００１２】
外科用のメスや大型ばさみ等の手術用具によって加えられる力が、前記顕微鏡検査光学系に対する、よって前記顕微鏡検査光学系の前記物体平面に対する、患者の眼窩内での予測不可能な眼球のずれを生じさせる場合があることがこれまでに観察されてきた。このような場合、静的に重畳された環状パターンの標線に沿って切開を行ったとしても、得られる切開創の形状が所望のものと相違するおそれがある。
【００１３】
検出された眼の位置に応じた位置信号を生成するアイトラッカーを使用し、かつ、前記位置信号に従って前記画像における前記パターンの位置を変更するように前記パターン生成器を構成すれば、手術中の眼に対する切開やその他の操作をより高精度に行うことができる。手術用具によって加えられる力により、前記画像内における前記眼の表示のずれは絶えず発生する。しかし、前記パターン生成器と併用される前記アイトラッカーの機能により、前記眼の画像のずれに応じて前記重畳パターンもずらされるため、医師は絶えず発生する画像に対するパターンのずれに耐え、より良好な成果を得ることができる。
【００１４】
本発明の例示的な実施の形態によれば、前記アイトラッカーは画像処理装置を備えており、前記画像処理装置は、前記画像内における連続した暗領域の中心を検出し、前記暗領域の中心を示す位置信号を提供するように構成されている。この点で、手術される眼に光を照射し、瞳孔の内部が暗領域として表示されるようにすることが有利な場合がある。このような処理においては、通常、瞳孔の内辺縁が明確に示され、眼の中心に対してほぼ一定の位置に保たれる。これにより、厳しい操作条件下にあっても、上記画像処理装置によって眼の中心を概ね良好に検出することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、手術用顕微鏡検査システムは、物体平面の画像を形成する顕微鏡検査光学系と、前記画像に重畳されるパターンを生成するパターン生成器とを備えている。前記パターン生成器は、２つのパターン要素（pattern element）群が含まれるように前記重畳パターンを生成する。各パターン要素群には、複数のパターン要素が含まれる。第１パターン要素群のパターン要素は第１円上に分布し、第２パターン要素群のパターン要素は第２円上に分布する。前記第２円は、前記第１円内に完全に包含されるように配置されている。この点で、前記第１及び第２円は、ほぼ同一の中心を有していてもよい。尚、本願の文脈において、前記第１円の中心と前記第２円の中心との間の距離が、前記第２円の直径の０．１５倍未満、特に０．０７倍未満であれば、前記第１及び第２円の中心はほぼ同一であると見なされる。
【００１６】
角膜移植を行う場合、執刀医は、重畳されたパターン要素を基準点として用い、画像内でパターン要素が表示されている箇所に、移植片を保持するための縫合線の縫い目を設ける。その結果、縫合線によって縫合する際、執刀医は、独断による不確実な目視による推測に頼らなくてもよくなる。それどころか、治療を実施する前に、所望の縫合パターンを、その縫合パターンを示すデータとしてインタフェースを介して前記パターン生成器に入力しておくことが可能となる。これは、前記パターン生成器が、執刀医が補助的な目印（marking）として使用できるパターン要素を顕微鏡画像内の各箇所に表示することによって行われる。
【００１７】
前記インタフェースは、前記第１及び第２円の直径を入力するための第１インタフェース部を備えていてもよい。また、前記インタフェースは、前記第１パターン要素群におけるパターン要素の数、又は前記第２パターン要素群におけるパターン要素の数を入力するための第２インタフェース部を備えていてもよい。また、前記インタフェースは、前記第２パターン要素群におけるパターン要素の周方向の位置に対する前記第１パターン要素群におけるパターン要素の周方向の位置を入力するための第３インタフェース部を備えていてもよい。このようにして、ジグザグ状の縫合線や、径方向に延びる多種多様な縫い目を含む縫合線等、異なるタイプの縫合線を、前もって容易に設定しておくことができる。
【００１８】
例示的な実施の形態によれば、前記第１円の直径と前記第２円の直径との相違の比率は、０．５〜０．８である。さらに別の例示的な実施の形態によれば、前記画像内のパターン要素の大きさは、執刀医が容易に認識できる程度の大きさであるが、同時に、十分な精度で行わなければならない縫い目の場所の特定が可能な程度に小さいものとされている。
【００１９】
前記パターン要素は、円形、塗りつぶし円、菱形又はこれらに類する形状等、任意のコンパクトな形状とすることができる。さらに、前記パターン要素は、十字形、星形、及びこれらに類する形状等の形状であってもよい。
【００２０】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、眼の外科治療の準備をする方法は、顕微鏡検査光学系を用いて、少なくとも手術されている眼の虹彩の一部分又は角膜輪部の一部分が視認可能な顕微鏡画像を形成することと、前記顕微鏡画像に重畳されるパターンを生成することとを含み、前記パターンが、第１円上に配置される複数のパターン要素からなる第１パターン要素群と、前記第１円の内部に位置する第２円上に配置される複数のパターン要素からなる第２パターン要素群とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、手術用顕微鏡検査システムは、その物体平面の画像を形成する顕微鏡検査光学系と、前記画像に重畳されるパターンを生成するパターン生成器とを備えている。
【００２２】
前記パターン生成器は、基本的に円環に沿って延びる第１部分パターン、及び基本的に直線に沿って延びる第２部分パターンを生成するように構成されており、前記直線は前記円環と２点で交差し、前記直線の向き（orientation）は、前記円環の中心を中心として変更可能である。例示的な実施の形態によれば、前記パターンは、角度目盛り（angular scale）を表示するＴＡＢＯパターン（TABO-pattern）を備えている。ＴＡＢＯパターンは、眼における角度測定を可能にするパターンとして当業者に周知である。
【００２３】
この種のパターンは、乱視用の（toric）眼内レンズ（ＩＯＬ）を患者の眼に挿入する際に特に有用である。従来の方法を用いた場合、執刀医は、独断による目視での推測に依存していた。従って、眼に対する乱視用眼内レンズの向きを確実に所望のものとすることは困難であった。前記直線に沿って延びる部分パターンが前記パターン生成器を用いて顕微鏡画像に重畳されるため、執刀医は、この部分パターンを、眼内レンズを方向付けする際のサポートとして用いることができる。この点で、眼内レンズ自体が目印やデザイン的な特徴を有していてもよい。執刀医は、認識された画像を基準として、前記眼内レンズに付与された目印及び／又はデザイン的な特徴を、前記直線に沿って延びる部分パターンに一致させるか、もしくは位置合わせするように、前記眼内レンズを移動させることができる。前記円環に沿って延びる部分パターンは、前記直線に沿って延びる部分パターンを前記画像に対して正確に位置決めする上で有用である。このような配置は、眼を基準として前記顕微鏡検査光学系を移動させることによって達成可能である。しかし、インタフェースを介して前記パターン生成器に位置決め信号を入力し、入力された前記信号に従って、生成されたパターン全体を前記画像内で移動させるように命令することも可能である。前記アイトラッカーを使用する場合には、前記円環に沿って延びる第１部分パターンを一定時間の間生成させないようにすることや、前記第１部分パターンを全く生成させないようにすることが可能である。
【００２４】
別の例示的な実施の形態によれば、前記手術用顕微鏡検査システムは、前記画像内における前記直線の向き及び／又は前記向きの変化を入力するためのインタフェースを備えている。
【００２５】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、乱視用眼内レンズの移植の準備をする方法は、顕微鏡検査光学系を用いて、少なくとも手術を行う眼の虹彩の一部分又は角膜輪部の一部分が視認可能な顕微鏡画像を形成することと、基本的に直線に沿って延びる第２部分パターンを前記画像に重畳することと、前記第２部分パターンの向きを調整することとを含んでいる。
【００２６】
一実施の形態によれば、前記直線の方向付けは、まず、前記直線の向きを、前記マーク（mark）が手術される眼に治療開始前に予め付与されたマークと一致するように変更することによって行われる。このようなマークは、垂直の向き等、所定の向きを示していてもよい。治療中に眼窩内で眼が移動及び回転することがあるため、眼に付与されたこのマークは、乱視用眼内レンズの向きの基準となる。眼に付与されたマークと一致するように前記直線を方向付けした後は、前記直線の向きを、眼に対する眼内レンズの所望の向きに対応する所定の角度だけ変更させる。
【００２７】
上記及びその他の本発明の有利な特徴は、添付の図面を参照した下記本発明の例示的な実施の形態の詳細な説明から、より明らかになるであろう。尚、本発明の全ての考えられる実施の形態が必ずしも本明細書中で特定される各利点を全て、つまり、いずれの利点をも示しているというわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態における手術用顕微鏡検査システムを示す概略図である。
【図２】図２は、図１の顕微鏡検査システムによって形成された画像を示す概略図である。
【図３】図３は、角膜移植時に縫合線の設定をサポートするマーカーパターン（marker pattern）が重畳された状態の、図２の画像に対応する画像を示す概略図である。
【図４】図４は、角膜移植時に縫合線の設定をサポートするマーカーパターンが重畳された状態の、図２の画像に対応する画像を示す概略図である。
【図５】図５は、図１の顕微鏡検査システムによって形成された画像の、眼内レンズ挿入前の状態を示す概略図である。
【図６】図６は、顕微鏡検査システムによって生成された、中間工程で眼内レンズの方向付けに使用する補助的なパターンが表示された状態の、図５の画像に対応する画像を示す概略図である。
【図７】図７は、顕微鏡検査システムによって生成された、さらに別の中間工程で眼内レンズの方向付けに使用する補助的なパターンが表示された状態の、図５の画像に対応する画像を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に述べる例示的な実施の形態においては、同様の機能及び構造を有する構成要素については可能な限り同様の参照符号を付している。従って、或る特定の実施の形態における個々の構成要素の特徴を理解するためには、他の実施の形態及び課題を解決するための手段における記載を参照することが必要である。
【００３０】
図１は、手術用顕微鏡検査システム１を概略的に示している。手術用顕微鏡検査システム１は、顕微鏡検査光学系５を取り付けるための筐体３を備えている。顕微鏡検査光学系５は対物レンズ７を備え、対物レンズ７は、その物体平面９から発せられる物体側発散ビーム１１を像側平行ビーム１３へと変換する。一対のズーム系１５は、各系が対物レンズ７の光軸１７に沿った方向にずらすことが可能なレンズ群１９及び２１を備えており、像側平行ビーム１３から派生する２本の部分ビーム２３及び２４を接眼レンズ２５及び２６へと供給する。執刀医は、左右の眼で接眼レンズ２５、２６を覗くことにより、物体平面９の画像を観察することができる。
【００３１】
眼の手術を行うために、執刀医は、顕微鏡検査システム１を患者の眼２９の前に配置する。白内障の手術を行う場合、執刀医はまず、例えば、眼２９の強膜又は角膜を適切に切開することにより、水晶体嚢への入り口を作成する。次に、水晶体嚢を切開するための準備工程が行われる。このために、顕微鏡検査システム１は、パーソナルコンピュータ等のコントローラ３１を備えており、コントローラ３１は、ズーム系１５のレンズ群１９、２１をずらすことによって顕微鏡検査光学系５の倍率を変更するモータ３３を制御する。コントローラ３１は、執刀医又は水晶体嚢の切開の準備をする人が足で操作できる押しボタン３７、３８及び３９を有するスイッチデスク３５から、モータ３３を制御するための命令を受け取る。押しボタン３７が押されると、コントローラ３１は、顕微鏡検査光学系５の倍率を上げるようにモータ３３を制御する。同様に、押しボタン３８が押されると、顕微鏡検査光学系の倍率が下げられる。
【００３２】
顕微鏡検査システム１は、半透明ミラー４１をさらに備えている。半透明ミラー４１は、部分ビーム２３の経路に配置され、物体平面９の画像がカメラチップ４７上に形成されるように、アダプター光学系（adapting optics）４５を介して部分ビーム２３の一部４３をカメラチップ４７へと供給する。コントローラ３１は、カメラチップ４７によって検出された画像を読み出し、これらの画像を表示装置４９に表示する。このようにして、接眼レンズ２５を覗いた観察者によって認識されるものと同一の物体平面９の画像が、表示装置４９にも表示される。
【００３３】
この画像はさらに、執刀医等が自身の頭部に携帯できる頭部搭載型表示器５０にも表示される。よって、執刀医は、３通りの方法で物体平面９を観察することができる。すなわち、接眼レンズ２５、２６を通して見る方法、表示装置４９に表示された手術領域を見る方法、頭部搭載型表示器５０を用いて手術領域を見る方法である。頭部搭載型表示器５０を用いる場合には、顕微鏡検査システム１における両立体ビーム路のうち左側のビーム路に対し、図１において構成要素４１、４３、４５及び４７によって示されるようなカメラシステムを設けるのが有利である。このようにして、前記２つのカメラによって物体平面９の立体画像を形成することができ、頭部搭載型表示器５０によってこの画像を立体的に表示することができる。
【００３４】
コントローラ３１は、アイトラッカーの一部である。アイトラッカーを使用する（implement）ために、コントローラ３１は、カメラチップ４７から受け取った画像を解析するためのソフトウェアモジュール６３を備えている。かかる画像１０１の代表的な例を、図２に示している。画像１０１内において、眼瞼１０３、強膜１０５、虹彩１０９の外辺縁１０７及び虹彩１０９の内辺縁１１１を認識することができる。適切な光を眼に照射すれば、強膜１０５は白色領域として表示され、虹彩１０９は患者の眼の色に対応した色の領域として表示され、虹彩１０９の内辺縁１１１の内側に位置する瞳孔１１３は暗領域又は黒色領域として表示される。
【００３５】
ソフトウェアモジュール６３は、画像の輝度値を解析し、輝度に関する閾値フィルタ（threshold filter）を設ける。前記フィルタを適用することにより、閾値よりも低い輝度を有する画像領域のみが維持される。
【００３６】
通常、これにより、瞳孔１１３を示す連続した暗領域や、睫毛等といった、画像１０１のさらに微小な細部が表示される。その後、前記画像処理ソフトウェアは、実用上は瞳孔１１３に対応する最も大きい連続した暗領域を決定する。そして、前記最も大きい連続した暗領域の幾何学的な重心が決定される。図２中の参照符号１１５は、このような幾何学的な重心を示している。よって、前記アイトラッカーを使用することにより、画像１０１の座標内において瞳孔１１３の中心１１５を決定することが可能となる。
【００３７】
顕微鏡検査システム１は、ＬＣＤ表示部等の表示部５７と、投射光学系（projection optics）５９と、半透明ミラー６１とを有するプロジェクタ５５をさらに備えている。半透明ミラー６１は、部分ビーム２４の経路に配置され、表示部５７及び投射光学系５９によって表示される投影パターンを部分ビーム２４に重畳し、接眼レンズ２６又は頭部搭載型表示器５０を覗いた場合、あるいは表示装置４９を見た場合に、この投影パターンが物体平面９の画像と重なった状態で認識されるようにする。表示部５７によって表示されるパターンは、コントローラ３１の一部であるパターン生成器６４によって生成される。コントローラ３１は、表示装置４９に表示されている画像にさらにこのパターンを重畳する。ここで、コントローラ３１によって生成された、前記画像に対する重畳パターンは、その大きさがズーム系１５の調整倍率に応じて自動的に変倍する。従って、使用者がズーム系１５の倍率を変更した場合には、コントローラ３１もまた同じ倍率で重畳パターンの大きさを変更する。
【００３８】
図３は、パターン生成器６４によって生成されたパターンが重畳された状態の前記物体平面の顕微鏡画像１０１を示している（図２と比較されたい）。前記パターンは、外側パターン要素として複数の小円環１２１を含み、内側パターン要素として複数の小円環１２３を含んでいる。小円環１２１は、円１２５上に位置している。円１２５は、必ずしも画像１０１に表示される必要はない。小円環１２３は、円１２５内に位置するさらに別の円１２７上に位置している。円１２７もまた、必ずしも画像１０１に表示される必要はない。破線１２９は、その外側に位置する患者自身の眼の角膜と、その内側に位置する角膜移植片との境界線を示している。前記移植片は、ジグザグ状の縫合線１３１によって角膜に固定される。縫合線１３１を構成する縫合糸の直線部分１３３は、円環１２１と円環１２３との間で延びている。画像１０１内に重畳された円環１２１及び１２３は、執刀医が縫合糸を固定する縫い目を位置決めする際の助けとなる。ここに挙げた例においては、縫合線１３１は、外側の円１２５上に均一に分布する１６個の円環１２１と内側の円１２７上に均一に分布する１６個の円環１２３とに対応する３２針の縫い目で構成されている。この例においては、円１２７の直径は円１２５の直径の約０．７倍である。
【００３９】
円環１２１、１２３の個数及び円１２５、１２７の直径は、実施される移植の状況や条件に適合するように決定され、コントローラ３１のキーボード７３を用いて入力することができる。
【００４０】
図４は、外側の円１２５ａ上に配置されるパターン要素として円環１２１ａを含み、内側の円１２７ａ上に配置されるパターン要素として円環１２３ａを含む重畳パターンを示している。円環１２１ａ及び１２３ａの周方向における相対的な位置関係は変化していない。よって、円環１２１ａ、１２３ａの各対は、瞳孔の中心１１５に対して径方向に並んでいる。円環１２１ａ、１２３ａによって構成されるこのパターンは、図４の右側に示すような、径方向に延びる縫合線１３１ａを設けるために使用することができる。この場合、縫合糸の構成部分１３３ａは、径方向に並ぶ、対をなす円環１２１ａ、１２３ａ間に挿入されている。さらに、円環１２１ａ、１２３ａによって構成されるこのパターンは、図４の左側に縫合糸部分１３３ｂで示しているような、二重のジグザグ状の縫合線１３１ｂを設けるために使用することもできる。
【００４１】
アイトラッカーは、手術中は常にアクティブな状態にある。このため、手術用具によって眼に力が加えられ、顕微鏡検査光学系５に対して眼がずれた場合には、重畳パターン１２１、１２３が眼の顕微鏡画像と共に移動する。
【００４２】
乱視用眼内レンズ１３１を眼の水晶体嚢に導入する方法について、図５〜図７を参照しながら説明する。乱視用眼内レンズ１３１は、その乱視矯正光学効果（astigmatic optical effect）のために、瞳孔１１３の中心１１５を中心として正確な向きに配置しなければならない。治療中、瞳孔１１３は適切な薬剤の投与によって広げられる。その結果、図７における虹彩の内辺縁１１１と外辺縁１０７との距離は、図２〜図４における距離に比べて短くなる。
【００４３】
眼内レンズ１３１は、中央レンズ部１３３と、互いに反対方向に延びる周辺部とを備えており、各周辺部は、鞏膜（haptic）１３５を有している。鞏膜１３５は、眼内レンズの特徴的な構成であり、マークとして機能し、かつ、顕微鏡画像内ではっきりと認識することができる。但し、方向付けする際のサポートとして用いるために、眼内レンズ１３１に線等の補足的なマークを設けることも可能である。図７に示す例においては、パターン生成器６４によって生成されたマークが顕微鏡画像１０１に重畳されている。前記マークは、輪状線１４１と直線１４３とを備えている。輪状線１４１の直径は、執刀医又は手術の準備をするアシスタントにより、キーボードを介して入力することができる。図７に示すような状況下においては、前記直径は、虹彩の内辺縁１１１の直径と外辺縁１０７の直径との間の値となるように選択される。輪状線１４１の中心は、輪状線１４１を正確に位置合わせした場合には瞳孔の中心１１５と一致するものであるが、この輪状線１４１の中心を中心とした直線１４３の向きは、眼内レンズ１３１の向きが最適なものとなるように選択される。よって、直線１４３を使用することにより、執刀医は、眼に対して正確な所望の向きに配置されるように眼内レンズ１３１を方向付けし、位置合わせすることができる。
【００４４】
図７に示す直線１４３の正確な向きは、以下のようにして調整される。図５は、眼内レンズ導入前の眼の状態を示している。マーク１４９は、カラーペンやその他の器具のような適切な用具を用いて、治療前に眼球に付与される。マーク１４９は、治療前に付与された垂直基準１５１又は水平基準に対し、所定の角度αをもって方向付けされている。図６に示す工程において、パターン生成器６４によって生成された輪状線１４１及び直線１４３が顕微鏡画像に重畳される。執刀医又は手術の準備をするアシスタントは、眼に付与されたマーク１４９に直線１４３を位置合わせするように直線１４３の方向付けを行う。次に、パターン生成器６４に信号を入力して、直線１４３の向きを角度βだけずらし、直線１４３の向きを図７のようにする。この向きは、眼内レンズ１３１の正確な向きを示している。このようにして、眼内レンズ１３１を、マーク１４９に対し、治療前に決定した向きで挿入することが可能となる。挿入の精度は、手術時における画像１０１内での実際の眼の向きには依存していない。これは、第１に、患者の頭部に対する顕微鏡検査光学系５の向きを正確に特定することができず、第２に、眼窩内における眼の向きが治療中に変化することから、画像１０１内での眼の向きを特定することが困難だからである。
【００４５】
図３及び図４を参照して説明した実施の形態においては、パターン要素は小円であった。但し、これらのパターン要素は、例えば、四角、菱形、十字形、星形、及びこれらに類するパターンのような別の形状とすることもできる。
【００４６】
図５〜図７を参照して説明した実施の形態においては、眼内レンズの位置決めの際に方向付けのサポートとなるものは、連続した直線である。但し、眼内レンズの方向付けのための目印としては、瞳孔の中心を中心としてその向きを十分な精度で調整できる限り、別のタイプのものを使用してもよい。例えば、この目印は、一本の直線を形成する複数の部分又は互いに交差する複数本の直線を形成する複数の部分からなっていてもよく、眼内レンズを眼に対して正確に方向付けすることにより、このような複数の部分を眼内レンズの適切な特徴的構成に位置合わせしてもよい。
【００４７】
さらに、図５及び図６を参照して説明した実施の形態では、直線１４３が瞳孔の中心１１５を通って延びていることが十分な程度に確実であれば、部分パターンとして挿入されている輪状線１４１を省くことができる。これは、特に、先に説明したアイトラッカーを用いて眼の画像に対する前記挿入パターンの位置が調整される場合に可能である。
【００４８】
また、上記の直線や円形のパターンを画像に重畳するだけでなく、当該技術分野においてＴＡＢＯパターンと呼ばれているパターンを画像に重畳することも可能である。ＴＡＢＯパターンは、そのパターンの中心の周りに同一の角距離で互いに相対的に配置された複数の単一マークを有している。ＴＡＢＯパターンのこれらのマークを、方向付けの際のサポートとして使用することができる。
【００４９】
前記重畳パターンは、眼内レンズの方向付けだけでなく、眼に対する所望の向きを維持する上で重要な他の目的にも使用することができる。このような手術の一例として、角膜輪部減張切開（ＬＲＩ）が挙げられる。
【００５０】
前記アイトラッカーは、患者自身の水晶体を除去する前に、水晶体嚢に円形の切開創を作成するためにも使用できるという点で有利である。このような目的のために、前記パターン生成器は、例えば、米国特許出願公開第２００４／０１０２７９９号明細書に示されているような円形パターンを生成してもよい。この文献の全内容を参照により本明細書に援用する。
【００５１】
上記実施の形態においては、前記アイトラッカーの位置信号は、眼の移動を補償するために使用されている。これは、画像に重畳されるパターンの前記画像に対する位置を、前記位置信号に従って調整することによって行われている。この代替として、あるいはこれと併用して、前記アイトラッカーの位置信号に従い、前記顕微鏡検査光学系を手術中の眼に対して移動させることも可能である。この目的のために、前記顕微鏡検査光学系を台で支持し、眼に対して位置合わせすることができる。前記台は、眼に対する前記顕微鏡検査光学系の位置を調整するためのアクチュエータを備えていてもよく、前記アクチュエータは、物体平面に配置された眼の画像が画像内において実質的に一定の位置に表示されるように、前記アイトラッカーの位置信号に従って制御される。
【００５２】
本発明についてその例示的な実施の形態を参照して説明してきたが、多くの代替、修正及び変形が当業者に明らかであることは明白である。従って、本明細書において述べた本発明の例示的な実施の形態は、説明のためのものであり、いかなる点においても本発明を限定するものではない。請求項によって定められる本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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