(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触方式で眼球の角膜（１０）を変形させる作動装置であり、角膜が変形するように、眼球にエアパフを供給する前記作動装置と、
角膜の変形を観測、記録し、当該角膜の変形時と非変形時の断面像が作成される観測システムと、
角膜の前記断面像からサブジェクティブ眼圧を測定する分析装置と、
を有する分析システムを用いて眼球（１１）の眼圧を測定する眼科分析方法であって、
前記分析装置で角膜の前記断面像から導出される材料的特性のうち、当該角膜の剛性を剛性材料的特性として導出するために、前記分析装置が前記角膜の断面像から当該角膜の変形の幾何学的進展の振幅を測定し、
測定された前記振幅並びに前記サブジェクティブ眼圧についての前記剛性の関数をデータベースから導き出し、
前記角膜の前記剛性を計算に入れてオブジェクティブ眼圧を導き出すこと、
を特徴とする眼科分析方法。
【請求項２】
前記オブジェクティブ眼圧とは別に、角膜（１０）の前記剛性材料的特性を導出すること、を特徴とする請求項１記載の分析方法。
【請求項３】
前記エアパフを生成するポンプ圧は、その持続時間に関してベル状曲線（１３）の形で進行すること、を特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項４】
前記エアパフを作る最大ポンプ圧は、先行及び後続測定で同一であること、を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項５】
角膜（１０）の圧平点に到達した時に、前記エアパフを生成する前記ポンプ圧を測定すること、を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項６】
角膜（１０）の変形の開始と終了間の期間を、前記剛性材料的特性を導出する目的で測定すること、を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項７】
角膜（１０）の運動速度を、前記剛性材料的特性を導出する目的で測定すること、を特徴とする請求項６の分析方法。
【請求項８】
角膜（１０）の最大変形量を、当該角膜の前記断面像から、前記剛性材料的特性を導出する目的で導出すること、を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項９】
角膜（１０）の変形時及び／又は非変形時の湾曲を、当該角膜の前記断面像から、前記剛性材料的特性を導出する目的で導出すること、を特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項１０】
角膜（１０）の圧平点に到達した時に、扁平な圧平領域の変数を、前記剛性材料的特性を導出する目的で測定すること、を特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項１１】
角膜（１０）の剛性率（Ｇ）を、剛性率材料的特性として更に導出すること、を特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項１２】
角膜（１０）の非線形剛性を、非線形剛性材料的特性として更に導出すること、を特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかの分析方法。
【請求項１３】
角膜（１０）の材料内の応力を、応力材料的特性として更に導出すること、を特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項１４】
角膜（１０）による光の散乱を当該角膜の前記断面像から導出し、個々の前記断面像の光散乱から、当該角膜の弾性を、弾性材料的特性として更に導出すること、を特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項１５】
前記材料的特性のうち、互いに異なる材料的特性をそれぞれ、前記角膜（１０）の異なる領域に割り当てること、を特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項１６】
前記観測システムは、シャインプルーフ配列のカメラと照射装置を備え、前記断面像を当該カメラで撮影すること、を特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項記載の分析方法。
【請求項１７】
非接触で眼球の角膜（１０）を変形できる作動装置であり、角膜が変形するように眼球にエアパフを供給する前記作動装置と、
角膜の変形を観測し記録し、当該角膜の変形時と非変形時の断面像が作成される観測システムと、
角膜の断面像からサブジェクティブ眼圧を測定する分析装置と、を有し、
眼球（１１）の眼圧の測定に用いられる眼科分析システムであって、
前記分析装置は、当該分析装置で角膜の前記断面像から導出される材料的特性のうち、当該角膜の剛性を剛性材料的特性として導出するために、前記角膜の断面図から当該角膜の変形の幾何学的振幅を測定し、
測定された前記振幅並びに前記サブジェクティブ眼圧についての前記剛性の関数をデータベースから導き出し、
前記角膜の前記剛性を計算に入れてオブジェクティブ眼圧を導き出すこと、
を特徴とする眼科分析システム。                                                                           
【請求項１８】
前記作動装置は、エアパフを生成する最大ポンプ圧が一定であることを特徴とする請求項１７記載の眼科分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼球の眼圧を分析システムにより測定する眼科分析方法に関する。この種の分析システムは、眼球の角膜を非接触で変形する作動装置であって、眼球に空気を供給して角膜を変形させる作動装置と、角膜の変形を観察、記録する観測システムであって、角膜の変形時と非変形時に生じた断面像を記録する観測システムと、角膜の断面像から眼圧を導出するために使用する分析装置とを備えている。
【背景技術】
【０００２】
この種の分析方法と装置は周知であり、主に眼球の眼圧を取得する最も正確な非接触測定方法として使用されている。例えば、非接触眼圧計（トノメータ）をこのために用い、被検眼に空気を吹きかける。ここで、眼球の角膜を内向きに押圧して凹面形となるように、エアパフ（Air puff、空気の吹きかけ）の強度を選択する。角膜は、目のレンズに向けて陥凹して最大変形に到達する前に、一時的に扁平面を形成する。この面は、第１の圧平点と呼ばれる。角膜が最大変形に到達し、角膜が元の形に戻る時、角膜は同様な第２の圧平点を通過する。この時、角膜の圧平現象に対するエアパフ圧を経時的にプロットすることで、眼圧を計算できる。非接触眼圧計で得た測定値を、比較的正確な測定値をもたらす圧平眼圧計または接触眼圧計を用いて判定した比較測定値に関連して設定することで、結果的に、実際の眼圧により近似した内部眼圧を導出できる。
【０００３】
しかし、圧平眼圧計で行った圧力測定値と比較して、非接触眼圧計で測定した眼圧は、とりわけ測定値が角膜により歪むので、十分正確とは云えない。従って、測定精度を向上するため、測定値に対する角膜の影響を計算に入れる試みが行われた。例えば、非接触眼圧計で測定を行う前に、厚さの測定値や角膜の半径を計算に入れる。角膜の生化学的性質として弾性係数やヤング係数を考慮し、問題の測定値を対応する計算係数で調整することも知られている。この関係で、弾性係数は常に同一程度で、従って例え異なる眼球でも、全ての測定値で一定であると想定されている。
更に、弾性係数は、所与の角膜の全ての領域で等しいと想定されている。弾性係数を非接触眼圧測定において考慮することは、この材料的特性または材料パラメータが、非接触眼圧測定では生じない引張負荷を特徴づけるのに使用されるという欠点を有している。更に、弾性係数は、一つの眼球から次の眼球で、角膜内の角膜のそれぞれの領域に応じて個々に変化する。従って、そのような材料パラメータを取り入れて測定値を計算しても、依然、十分な精度の測定結果をもたらさない可能性がある。
【０００４】
更に、非接触眼圧測定の測定中に角膜の生体力学的な性質を取り入れる、あるいはそれらの性質を測定値として計算することが知られている。このために、エアパフを角膜に噴射して、測定中に圧力センサで持続的にポンプ圧を記録する。測定タイムラインも記録し、第１と第２の角膜圧平点を光学的に検出する。ここで、例えば第１と第２の圧平時にそれぞれで優勢な圧力を判定することで、眼圧を導出できる。特に、角膜を内側、外側に歪めるのに必要な力は同程度と想定され、互いに相殺しあう。その結果、エアパフの形で角膜を内向き、外向きに押圧するため加えられる圧力の平均値から、眼圧を導出する。
【０００５】
代わりに、第１と第２の圧平点間のヒステリシス点を判定し、ヒステリシス測定値に基づいて眼圧を導出し、補正することが知られている。ヒステリシス測定では、第１と第２の圧平点を光学的に検出し、ポンプの圧力曲線のタイムラインと相関させる。即ち、其々の圧平点に関して、関連時間値と圧力値を判定する。角膜は内向きに押圧され、角膜が外向きに再び歪んで第２の圧平点に到達する時よりも、高い圧力で第１の圧平点に到達するので、この圧力差を用いて、角膜の材料的特性としてヒステリシスの判定に使用できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの測定方法の欠点は、エアパフにより生じた角膜の運動は力学的影響を受け、特に上述の非接触眼圧測定値に動的影響を計算に取り入れることができないので、それらの時間または圧力測定値をゆがめる可能性があるということである。そのような角膜の望ましくない振動を避けるため、エアパフの速度をできるだけ小さくして、角膜の望ましくない運動による測定結果のゆがみを避けている。更に、エアパフの開始を、必要な時間測定値と同期化する必要がある。
しかし、ピストンポンプなどの力学的ポンプを使用してエアパフを発生させると、例えば慣性や摩擦の影響故に、時間を高い精度で同期化するのは不可能で、再び、測定値のゆがみをもたらすことになる。更に、先述したように、エアパフの圧力はモニタされ、それは測定が行われている間、必要に応じて変えられることを意味する。従って、第１の圧平点を超えた後に、エアパフを減少あるいは停止して、角膜が内向きに歪み過ぎるのを予防している。
しかし、これは、第１と第２の圧平点の時間点に関して、ポンプ圧とその経過を、時間をかけて持続的にモニタする必要があり、それは一方で、測定結果をゆがめる可能性のある潜在的な誤差源の数を増やすことになる。従って、要するに、圧平点の同時検出と別個に、及び互いに並列に作動する圧力・時間測定システムを基にした従来技術で知られている分析方法とシステムは、接触眼圧計を用いて行われる測定に比べて、依然、不正確である。
【０００７】
従って、本発明の課題は、比較的、測定精度の向上を達成できる、眼球の眼圧を測定する眼科分析方法とそのような分析を行うシステムを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を有する眼科分析方法と請求項１８の特徴を有する分析システムにより解決する。
【０００９】
分析システムにより眼球の眼圧を測定する本発明の眼科分析方法で、分析システムは、非接触で眼球の角膜を変形させる作動装置であって、角膜が変形するように供給されるエアパフを発生させる作動装置と、角膜の変形を観察、記録し、変形時と非変形時の角膜の断面像が生成される観察システムと、角膜の断面像から眼圧を導き出す分析装置とを有し、分析装置で角膜の断面像から角膜の材料的特性が導き出される。角膜の剛性は、一の材料的特性である剛性材料的特性として導き出され、少なくとも剛性材料的特性を計算に入れて眼圧が導き出される。
【００１０】
剛性の概念は、ここでは、弾性係数またはヤング係数としてではなく、むしろ眼球に作用する圧力負荷により特徴づけられる、または対応する材料的特性として明確に理解されるべきである。即ち、トノメータ測定時に実際に存在する負荷状態である。剛性は、このように、角膜材料の方向依存性パラメータである。剛性は更に、角膜材料それ自身により判定されるが、その他の外的要因では判定されない。角膜の剛性に影響を与える固有の応力も、角膜材料内で作用する。
【００１１】
本発明によると、角膜の眼圧と剛性とを、それぞれ、角膜を描写する材料的特性として別々に判定する。例えば、従来のトノメータ方法により、エアパフを噴射して1回の測定で最初の眼圧を判定する。それと同時に、変形中に観測システムで記録した角膜の変形から、角膜の剛性を導出する。角膜の剛性は角膜の変形挙動と眼球の最初の眼圧の測定値に大きく影響するので、最初の眼圧の測定値に対する角膜の影響に許容差ができる。従って、先に測定した最初の眼圧を、測定値に対する角膜の影響で補正して、目標眼圧（オブジェクティブ眼圧、objective intraocular pressure）を測定結果として導出する。
このような状況で、角膜の剛性は、最初に測定した眼球の想定眼圧（サブジェクティブ眼圧、subjective intraocular pressure）と角膜の変形の測定最大振幅の、実質的にほぼ線形関数である。例えば、剛性の関数のグラフでは、想定眼圧を縦軸でプロットし、変形の最大振幅を横軸でプロットすると、剛性は本質的に負の勾配を持つ直線としての形を取る。測定値の変化は、横縦軸の測定値によって、本質的に平行シフトをもたらし、其々のケースで異なる剛性となる。目標眼圧を測定した剛性から導出するか、剛性に対する線形プロットで、想定眼圧値と最大振幅値との交差点からの線形剛性プロットから推論できる。
測定中、角膜の剛性を各測定値について材料的特性として再計算する。即ち、従来技術のように、いずれの所与の眼球に対しても、材料的特性を定数として想定しない。
一連の又は複数の角膜の断面像を、測定中または角膜変形過程に取り込めば特に有用である。これにより、角膜の変形を詳細にモニタでき、断面像を処理することで、変形の進展から、対応する材料的特性または目標眼圧を導出できる。
【００１２】
なお、本発明の方法によれば、ポンプ圧を測定する必要がない。従って、どのような眼圧測定でも、一定のポンプ圧で行うことができる。ポンプ圧のレベルを変化させる、あるいはポンプ圧の時間を同期化する必要がないので、多くの誤差源をなくすことができ、測定を特に高精度で行える。このように判定した角膜の材料的特性は、屈折眼球手術という他の方法、例えば、レ―シック（生体内レーザ屈折矯正術）処置で各角膜特性を合致させるためにも同様に使用できる。
【００１３】
剛性はまた、眼圧とは別に、角膜の一の材料的特性として導出できる。このようにすることで、眼圧と角膜剛性とを、角膜を描写する別個の材料的特性として、互いに別々にとりわけ正確に判定できる。
【００１４】
更に、エアパフを発生するポンプ圧が、その時間的持続時間に関して、ベル状曲線過程をたどるとすれば有用である。このようにすることで、ポンプ圧は、其々の測定値について、エアパフの形で同等にまた完全に他の要因の影響を受けずに、角膜に影響を与えることができる。これに関して、他の特性の中でも、ベル状曲線を対称形とすることもできる。
【００１５】
また、エアパフを生成する最大ポンプ圧を、先行、後続の測定でも同じとすることができる。このようにして、異なる測定で、比較的良好な比較性を達成できる。最大ポンプ圧は例えば、７０ｍｍHgとすることができる。
【００１６】
そうであっても、必要に応じたポンプ圧の補正や、所望の圧力プロファイルをチェックするため、エアパフを生成するポンプ圧を、角膜の圧平点に到達した時に測定できる。例えば、全測定期間を通してポンプ圧をモニタ可能にする圧力センサをポンプに備えることができる。これにより、測定中に、ポンプ圧に関する潜在的な誤差を解消でき、連続的な測定の持続性を確保できる。
【００１７】
角膜変形の開始と終了の間の期間も測定して、材料的特性を導出できる。特に、記録された全ての断面像を、測定の所与の時点に割り当てることができるので、変形の時間的順序を追跡できる。特に、角膜の第1と第2の圧平点の時点と共に、それらの間の時間的なオフセットも精密に判定できる。従って、この時間量の計算は、関連する材料的特性の判定にも十分なものとなる。更に、角膜の全変形の時間量を、材料的特性を導出するのに用いることができる。
【００１８】
角膜の運動速度を測定して、材料的特性を導出できる。特に、角膜の変形の時間的進展が周知の場合、変形の挙動も検査できるので、特定の動的効果を、其々の材料的特性について評価できる。例えば、エアパフ後の角膜の後振動は、測定中に後振動を計算に入れると、もはや測定結果を歪める効果は持たない。更に、望ましくない動的効果に関したエアパフの速度も、測定用に自由に選択できる。測定速度を元に、陥凹深度または最大振幅についての結論を引き出すこともできる。それらのパラメータ間には関数的な関係が存在するからである。
【００１９】
材料的特性を更に正確に判定するため、角膜の最大変形量を、材料的特性を導出する断面像から導出することもできる。従って、角膜の最大陥凹深度を、断面像から判定でき、その場合、最大角膜変形の時点を、少なくとも圧平点の一つに関して確立できる。
【００２０】
角膜変形の振幅を角膜の断面像から導出すると、角膜の材料的特性をより正確に判定できる。このようにすれば、変形の正確な幾何学的進展を追跡することが容易になる。これは、変形のどの時点でも、その時に存在する変形の正確な幾何学的輪郭を記録できることを意味するので、変形の幾何学的進展を、変形のフィルムの形で取り込める。例えば、角膜が元に戻った後、即ち第2の圧平点後の角膜の後振動であっても、明確な記録を取り込むことができる。
【００２１】
材料的特性を更に正確に導出するため、角膜の変形時及び／又は非変形時の湾曲を、角膜の断面像から導出することもできる。角膜の断面像はそのジオメトリ、特にエアパフが供給される前のジオメトリを描写しているので、角膜のジオメトリを、角膜のそれぞれの材料的特性と共に、目標眼圧の計算に含めることができる。これは、角膜外面及び／又は内面の曲率半径または湾曲を、画像処理による断面像から導出できることを意味する。この関係で、変形なしで角膜を測定する場合、曲率半径を補正係数として含めることができ、例えば、変形により角膜を測定する際に、角膜の厚さを補正係数として使用でき、材料的特性の指標とすることができる。
【００２２】
オプションとして、扁平な圧平領域のパラメータも測定して、角膜圧平点に到達した時に更なる材料的特性を導出できる。例えば、圧平領域のパラメータまたはその直径及び／又はその形状は、角膜の剛性の指標とみなすことができる。角膜がエアパフにより変形すると、角膜は完全に扁平化し、その際に、直径ｄ１を有する第1の圧平領域が形成される。圧平領域は実質的に扁平で、眼球の光軸または分析システムの装置軸と直角な圧平面の領域にある。
角膜が変形すると、第1の圧平領域とは大きく異なる陥凹部が角膜に形成される。第1の圧平領域と異なるくぼみの変形領域を第1の圧平領域と比較すると、変形領域の形成も更なる材料的特性に依存するので、角膜の更なる材料的特性を定義できる。この場合、第1の圧平領域または第1の圧平領域の直径ｄ１は、偏差の基準尺となる。角膜変形領域の直径ｄｎと比較すれば、この比較は特に容易にできる。直径ｄｎは、特に第1の圧平領域または第1の圧平点を過ぎた後の角膜の変形運動の場合、変形領域は次に凹状になるので、非常に容易に判定できる。
第1の圧平領域に関した変形の特定の期間の変形領域または直径ｄｎ、あるいは変形中の角膜の別の測定可能点または位置を用いて、角膜の逸脱した変形領域を定義できる。計算された偏差と関連する径の相対値をデータベースに保存して比較することもできる。従って、目標眼圧または対応する補正値は、データベースに保存された値で知られるので、被検眼の目標眼圧を、角膜の更なる材料的特性を計算に入れて導出できる。
【００２３】
上記剛性とは別の更なる材料的特性を導出するため、角膜の変形領域の直径ｄ２を、視軸または装置軸の方向の角膜の最大変形について判定することもできる。最大角膜変形量は、変形された角膜の一連の断面像から判定できる。このようにすることで、それぞれの測定値について角膜の定義またはジオメトリの時点を定義でき、それを角膜の第1の圧平領域との比較で基準として使用できる。直径ｄ２は、角膜が最大変形状態の際に角膜の縦断面の２つの対向点の間の距離として単に定義することで、判定することもできる。ここで、それぞれの点は、分析システムに最も近い点を表す。それらの点は、断面像から得ることができ、従って、最大角膜変形の直径ｄ２を示す。
【００２４】
更なる材料的特性を導出するため、角膜の第１の圧平領域の直径ｄ１と、角膜の第２の圧平領域の直径ｄ３の間の割合を判定することもできる。エアパフによる角膜の変形中、角膜は内向きに陥凹して、第１の圧平領域を形成し、変形が陥凹部により最大変形量に到達するまで凹む。その後、角膜は跳ね返って元の形に戻るまでに、第２の大きく扁平した圧平領域を形成する。従って、第２の圧平領域は断面像で容易に認識可能なジオメトリック基準点となり、第１の圧平領域と比較することで、更なる材料的特性を定義するために使用できる。
圧平領域の直径のあらゆる差異により、角膜の更なる材料的特性を定義または判定できる。それぞれの圧平領域に隣接する角膜の半径も、更なる指標として使用できる。
【００２５】
角膜の変形を角膜の自由振動により続け、角膜の自由振動を、上述の材料的特性とは別の更なる材料的特性と定義すると、角膜の更なる材料的特性を更に識別できる。エアパフを噴射した後の角膜の振動とその元の形への回復は、通常、眼球が異なれば異なる。従って、角膜の振動を、角膜の更なる材料的特性として定義して、眼圧の補正に用いることができる。従って、角膜の振動または自由振動を判定できるように、実際の角膜変形を越えた観測システムにより、角膜の断面像を取込む用意ができる。角膜の自由振動は、自由振動の周波数及び／又は振幅を測定することで容易に判定できる。このようにすることで、更なる材料的特性を限定する際に、周波数及び／又は振幅減衰の大きさを含めることができる。
【００２６】
角膜の剛性率（G）を、上述の材料的特性とは別の更なる材料的特性として導出することもできる。剛性率は、特に角膜の剛性の単純化した指標となる線形材料的特性として使用できる。特にそのような種類の線形材料挙動は、分析装置で容易に解釈できるからである。
【００２７】
上記とは対照的に、非線形角膜剛性も新たな材料的特性として導出できる。非線形剛性を考慮すると、かなりより正確な測定結果をもたらすことができる。この場合、変形中に角膜に作用する全ての負荷変数と値を計算に入れることができるからである。剛性それ自身の関数は、変形の最大振幅に対する測定された想定眼圧の割合から、眼圧のそれぞれの測定値に対して個々に計算できる。代わりに、剛性関数をそれぞれの測定された想定眼圧と、変形のそれぞれの被測定最大振幅に使用でき、それはデータベースで入手可能である。データベースに含まれる剛性関数は、異なる眼球の様々な圧力測定値を持つ多くのテストシリーズから計算することができる。
【００２８】
角膜の応力を、上述の材料的特性とは別の更なる材料的特性として導出できる。角膜材料のそのような応力を視覚的に表示し、角膜の他の構造的及び／又は材料的特性を考慮して眼圧を導出できる。この関係で、更なる材料的特性を、材料に固有で外的要因に影響を受けない特性として定義する。構造的特性は、材料の外的要因により影響を受け、材料の形状にも影響を受ける特性である。
従って、断面像を取込むことで角膜の応力を視覚化する用意ができる。この関係で、眼圧とは別個の応力と、眼圧に依存し、角膜の変形により角膜材料内に出来る応力の間で識別できる。この識別は、変形前の角膜の応力と、変形した角膜の後の応力を視覚化する断面像を取込むことで可能となる。角膜の断面像の応力の種類、大きさ、方向、分布によって、それらの応力を計算に入れることで、眼圧を補正できる。特に、変形した角膜の特定地点または位置で、変形前及び変形中の角膜の応力間の割合を比較することで、眼圧を補正できる。
この方法の更なる段階で、視覚的に表示された応力を、データベースに保存された視覚化応力と比較して、眼圧を補正できる。このようにすることで、目標眼圧または対応する補正値は、データベースに保存された値で知ることができるので、被検眼の目標眼圧を、角膜の応力を考慮して導出できる。
【００２９】
次に、角膜の一つの光弾性表示を、それぞれの場合に断面像として用いることができる。光弾性表示により、半透明体内の応力の分布を容易に表示でき、角膜の全ての部分、あるいは眼球の他の半透明領域であっても、力学的応力の分布と大きさを容易に表示でき、画像処理を通して評価できる。特に、断面像の面にできる応力を視覚化できる。そして、断面像の面に横方向に伸びる応力は無視する。眼圧を補正する目的のためには、それらを計算に入れることは重要ではない。
【００３０】
角膜の更なる構造的及び／又は材料的特性を、特に光弾性画像の応力線から容易に導出できる。応力線は非常に明確に目に見え、これにより角膜の更なる構造的及び材料的特性を容易に区別できる。応力線はイソクロメート（等色線, isochromates）またはイソクライン（等傾線,isoclines）として特徴づけられ、イソクロメートは一定の主応力差を有する応力線で、イソクラインは所与の負荷下での角膜の応力軌道を示す。このようにすることで、角膜の変形中に得られる多数の断面像を元に、エアパフにより生じる角膜上の負荷により変化する応力線と、角膜それ自身の形状により角膜に存在し、角膜に関して大きく変化しない応力線とを区別できる。このため、分析システムを偏光器の形で構成し、観測システムに、それぞれ偏光子を備えた照射装置とカメラ装置を備えることができる。
【００３１】
剛性と同様、弾性を新たな材料的特性として測定で考慮するため、角膜の光散乱効果を角膜の断面像から導出できる。そこでは、角膜の弾性を、単一の断面像の光散乱効果から材料的特性として導出する。角膜の可視混濁を角膜の材料老化の指標として役立て、角膜の弾性に関する結論をその年齢から引き出すことができる。従って、角膜が進行した混濁を示し、それゆえに光散乱が増加していれば、光の散乱が少ない角膜よりも、相対的に弾性が少ない。この場合、角膜の弾性を、被検眼の個々の弾性係数として扱うことができる。
【００３２】
上述したような種々の材料的特性のうち、互いに異なる材料的特性を角膜の異なる領域に割り当てることで、測定を更に向上できる。従って、角膜が同一の厚さであると想定すると、材料的特性は、角膜の断面の異なる領域で、または角膜の表面領域について変化する、または互いに異なる。
【００３３】
分析方法の有用な実施例では、観測システムはシャインプルーフ配列のカメラと照射装置とを備えることができ、断面像を該カメラで取ることができる。これは、シャインプルーフ配列で、眼球を照射するスリット照明装置の光軸に比較的近くにカメラを配置できることを意味するので、眼球の被照射断面像をカメラで取ることができる。カメラはまた、例えば少なくとも毎秒４０００の画像を取ることができる高速度カメラとして使用できる。スリット照明装置の光軸を、眼球の視軸と一致または合致させることができる。そこで、エアパフの有効な方向を、好ましくはスリット照明装置の光軸と同軸とすることができる。
【００３４】
眼球の眼圧を測定する本発明の眼科分析システムは、非接触で眼球の角膜を変形できる作動装置であって、角膜が変形するように眼球にエアパフを噴射する前記作動装置と、角膜の変形を観測し記録する観測システムであって、角膜の変形時及び／又は非変形時の断面像を作成する観測システムと、角膜の断面像から眼圧を導出する分析装置とを有し、分析装置の角膜の断面像から角膜の材料的特性を導出し、角膜の剛性を材料的特性として導出し、角膜の材料的特性を計算に入れて眼圧を導出する。本発明の分析システムにより得られる有利な効果に関しては、本発明の眼科分析方法の記述を参照するものとする。
【００３５】
分析システムの他の有利な実施例は、請求項１に従属する請求項の特徴の記述から明らかとなろう。
【００３６】
以下では、本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｅ）は測定中の眼球の角膜の変形の縦断面図を示す。
【図２】図２は測定中のポンプ圧と時間を示すグラフである。
【図３】図３は測定された眼圧と角膜の変形を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）、４（ｂ）は眼球の角膜材料の応力を視覚的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は、ここで図示しない分析システムを介した眼圧の1回の測定中の、眼球１１の角膜１０の、選択変形状態を示す。図面のそれぞれは、眼球１１の光軸１２に沿った縦断面である。
図２は、横軸上にプロットした時間ｔを、縦軸上にポンプ圧ｐを表示するグラフである。ポンプ圧のプロットは対称的なベル状曲線１３を有し、ポンプの開始点T0のポンプ圧P0から始まり、時間T2で最大ポンプ圧P２に上昇し、終了時間T4で再びポンプ圧P0に降下する。この曲線は図示しない観測システム及びスリット照明装置を備えたシャインプルーフカメラを使用しても影響を受けない。T0でポンプが開始した時に角膜１０に向けて噴射されたエアパフは、時間A0直後に角膜１０に最初の変形を生じさせる。この変形は観測システムで記録できる。
図１（ａ）は時間A0の変形前の角膜１０の形状を示す。ポンプ圧が増大すると、時間A１で、角膜１０は図１（ｂ）に示すように完全に圧平される。ここで直径ｄ１を持つ圧平領域１４が形成されるが、この領域は実質的に扁平で、圧平面１５上にある。この時点で、角膜１０の頂点１６に関して、角膜は寸法X1だけオフセットないし陥凹している。必ずしも必要ではないが、オプションとして、時間A1のこの第1の圧平点について、対応する時間T1に対するポンプ圧P1を計算できる。ポンプ圧P２に到達後、角膜１０は時間A2で、図１（ｃ）に示すように最大変形状態になる。この状態で、最大変形を示す点１７は、角膜１０の頂点１６から寸法X2だけオフセットしている。
従ってこの場合、変形振幅の最大偏差を示す。この最大変形振幅で、陥凹変形領域１８の直径ｄ２が形成、記録される。直径ｄ２は、角膜１０の縦断面の２つの対向する点の間の距離で定義される。それぞれの点は、分析システムに最も近い角膜１０の点となる。この後、角膜１０の回復運動ないし振動が生じ、図１（ｄ）に示すように、時間A3で第2の圧平点に達する。この時点で直径ｄ３と距離X3も記録される。オプションで、時点T3に対応するポンプ圧P３を判定することもできる。ポンプ圧が時間T4で元の値P0に落ちると、角膜１０も、図１（ｅ）に示すように、時間A4で、その元の状態に回復する。
それぞれ時間A0からA4により特徴づけられる角膜１０の変形状態は、図１（ａ）から図１（ｅ）に示すように、眼球の眼圧の一回の測定で上述のように計算される。この過程で、特に関連時点A0からA4の時間オフセット及び寸法または陥凹深度X1、X2、X3はポンプ圧Pに関係なく記録され、角膜１０の剛性をそれらのパラメータから導出する。次に、測定した眼圧を、角膜の剛性により判定した値で、目標眼圧が測定結果として出力されるように補正する。
【００３９】
図３は、横軸上の角膜１０の最大変形の偏差振幅に対してプロットされた、縦軸上の想定被測定眼圧を示すグラフである。例えば、距離X2に対応するPs1上の想定眼圧と振幅a１は、実質的に下向き勾配の線形関数としての剛性S1を生じる。しかし、S1は線形関数から逸脱することがあり、比較的大きい曲率半径を備えた線形を持つ。目標眼圧Po1は、剛性S1で定義される直線から変数として読み取ることができる。同様に、圧力Ps2と偏差a２も、剛性S2を備えた直線の平行シフトをもたらし、ここから更なる目標眼圧Po2を導出することもできる。あるいは、振幅a１、a２の代わりに、直径ｄ１、ｄ２をグラフで同様に使用できる。
【００４０】
図４（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）と同様に、眼球１１の角膜１０の変形状態を示す。しかし、図１とは異なり、図４（ａ）、（ｂ）は、角膜材料中の応力を示している。例えば、角膜１０の材料内の応力線１９を特に明確に示し、光軸１２に沿って横方向の主応力を示している。図４（ａ）は静止位置での角膜１０を持つ眼球１１内の応力を示し、図４（ｂ）は変形した角膜１０の眼球１１内の応力を示している。それらの応力は静止位置の応力とは異なる。応力線１９に基づく応力比較により、角膜の構造的及び／又は材料的特性を定義でき、測定した眼圧の補正に使用でき、目標眼圧も導出できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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