(57)【要約】角膜の角膜組織のバイオメカニカルな特徴を評価するための方法は、角膜の幾何学的パラメータを測定すること；角膜の変形に伴うヒステレシスを測定すること；および当該測定された幾何学的パラメータと当該ヒステレシスを評価すること、のステップを含む。この方法を行うための眼科システムでは、パコメーターを角膜厚を測定するために用い、トノメーターをヒステレシスを測定するために用い、測定データを、評価のためのコンピューターに供給する。ＬＡＳＩＫ患者を事前評価するための関連方法は、第一次元が幾何学的角膜パラメータであり、第二次元が角膜の変形に伴うヒステレシスである多次元スペースを確立すること；患者の角膜の幾何学的角膜パラメータおよびヒステレシスを測定すること；当該幾何学的角膜パラメータと当該角膜ヒステレシスをデータポイントにて多次元スペースに記録すること；および多次元スペースにおける当該データポイントの位置を評価すること、のステップを含む。
2006515200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角膜を形成している角膜組織のバイオメカニカルな特徴を評価するための方法であって、角膜の幾何学的パラメータを測定するステップ；角膜の変形に伴うヒステレシスを測定するステップ；および当該測定された幾何学的パラメータおよび当該測定されたヒステレシスを評価するステップ、を含む方法。
【請求項２】
前記幾何学的パラメータが角膜厚である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ヒステレシスを測定するステップが、以下のサブステップ：
漸次増加する外部圧力下、本来の凸状状態から第一の平坦化状態へと角膜を変形し、次いで、漸次低下する外部圧力下、第二の平坦化状態を経て本来の凸状状態へと当該角膜を弾性回復させるステップ；当該第一の平坦化状態に伴う第一の圧力と、当該第二の平坦化状態に伴う第二の圧力を検出するステップ；および当該第一の圧力および当該第二の圧力を用いて当該ヒステレシスを算定するステップ、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記漸次増加する外部圧力と前記漸次低下する外部圧力が、ある瞬間に関して実質的に対称であり、かつ、前記ヒステレシスが前記第一の圧力と前記第二の圧力の差に比例するものである、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ヒステレシスを測定するステップが、以下のサブステップ：
(Ａ)漸次増加する外部圧力下、本来の凸状状態から平坦化状態へと角膜を変形させ、次いで当該角膜を、漸次低下する外部圧力下、前記本来の凸状状態へと弾性回復させるステップ；ただし、当該外部圧力は、時間の第一関数として増加するものである、
(Ｂ)前記平坦化状態に伴う圧力を検出するステップ、
(Ｃ)ステップ(Ａ)と(Ｂ)を繰り返すステップ；ただしここで、当該外部圧力は、前記時間の第一関数とは別の時間の第二関数として増加するものである、および
(Ｄ)前記平坦化状態に各々伴う当該圧力を用いて前記ヒステレシスを算定するステップ、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記角膜を変形させるステップをトノメーターを用いて行うものである、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記トノメータが非接触型トノメーターである、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記トノメーターが接触型トノメーターである、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記測定された幾何学的パラメータおよび前記測定されたヒステレシスを評価する前記ステップが、以下のサブステップ：
前記測定された幾何学的パラメータおよび前記測定されたヒステレシスを、データポイントにて多次元スペースに記録するステップ、および当該多次元スペースにおける当該データポイントの位置を評価するステップ、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記データポイントの位置を評価する前記サブステップが、前記データポイントの当該位置と前記データポイントの予想上の位置とを比較することを含むものである、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記データポイントの前記予想上の位置が、角膜集団からの同様のデータポイントに基づくものである、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記多次元スペースが二次元スペースである、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
角膜切除手術の患者を事前評価するために患者の角膜を試験する方法であって、以下のステップ：
第一次元が幾何学的角膜パラメータであり、第二次元が角膜の変形に伴うヒステレシスである多次元スペースを確立するステップ；角膜の、前記幾何学的角膜パラメータおよび前記ヒステレシスを測定するステップ；当該角膜の前記幾何学的角膜パラメータと前記ヒステレシスを、データポイントにて前記多次元スペースに記録するステップ；および前記多次元スペースにおける当該データポイントの位置を評価するステップ、
を含む方法。
【請求項１４】
前記幾何学的角膜パラメータが角膜厚である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記角膜のヒステレシスがトノメーターを用いて測定されるものである、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記トノメーターが非接触型トノメーターである、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記トノメーターが接触型トノメーターである、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記ヒステレシスを測定するステップが、以下のサブステップ：
角膜の一回の弾性変形中に、当該角膜の第一の平坦化状態に伴う第一圧力と当該角膜の第二平坦化状態に伴う第二圧力を検出するステップ；次いで当該第一圧力と当該第二圧力の間の差を算定するステップ、
を含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記ヒステレシスを測定するステップが、以下のサブステップ：
第一の速度で角膜を変形し、次いで当該角膜の平坦化状態に伴う第一の圧力を検出するステップ；第二の速度で当該角膜を変形し、次いで当該角膜の平坦化状態に伴う第二の圧力を検出するステップ；および当該第一の圧力および当該第二の圧力を用いて前記ヒステレシスを算定するステップ、
を含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記データポイントの位置を評価するステップが、前記多次元スペースにおける複数の事前評価領域の一領域内への位置づけに従い、当該データポイントを分類することを含むものである、請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の事前評価領域が、患者が角膜切除手術を受けることができることを示す許容可能領域を含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の事前評価領域が、患者が角膜切除手術を受けることができないことを示す許容不可能領域を含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
角膜を形成している角膜組織の弾性を測定するための眼科システムであって、角膜の厚さを測定するためのパコメーター手段；角膜を変形するための手段；当該角膜の変形に伴うヒステレシスを測定するための手段；および当該パコメーター手段と当該ヒステレシス測定手段により作成されたデータを受容し、次いで当該データを評価して、前記弾性に関する指標を提供するためのコンピューター、を含むシステム。
【請求項２４】
角膜を変形するための前記手段およびヒステレシスを測定するための前記手段がトノメーターにより提供されるものである、請求項２３記載の眼科システム。
【請求項２５】
前記トノメーターが非接触型トノメーターである、請求項２４記載の眼科システム。
【請求項２６】
前記トノメーターが接触型トノメーターである、請求項２５記載の眼科システム。
【請求項２７】
前記コンピュータが、前記パコメーター手段と前記ヒステレシス測定手段により作成される前記データを評価するために用いられる集団測定データを保存するためのメモリーを含む、請求項２３記載の眼科システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して眼科の分野に関し、より詳しくは、角膜組織の内在的なバイオメカニカルな(biomechanical)特徴を評価するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＡＳＩＫ(レーザーを使用したイン・サイチュ角膜曲率形成)眼科手術が、主としてこれにより、患者の現在の矯正用レンズの必要性が減り得る、ないしなくなり得るという理由のために、屈折性視覚異常の矯正のための、広く利用できる処置手術となりつつある。ＬＡＳＩＫ手術では、特別なレーザーで、制御された方法にて角膜組織を除去することにより角膜を再形成して、角膜の屈折特性を変える。ＬＡＳＩＫ手術が広まるにつれ、進行性角膜拡張症として知られる症状がＬＡＳＩＫ患者において、珍しいが非常に重篤な合併症として同定されるようになり、また、後にゆがみ・近視への変化および異常な乱視を引き起こす角膜の進行性の急勾配化(steepening)および薄化により特徴づけられている。この症状は、切除手術が角膜を薄くしすぎた場合の角膜の弱化に関連するものと考えられる。従って、ＬＡＳＩＫ後の残る間質の厚さは、２５０μｍより薄くなるべきでないと広く考えられている。これとは別に、残りの間質の許容可能な厚さを初めの角膜の厚さにより決定すること(例えば、最初の角膜厚の５５％)を提案する研究者もいるが、これは、このアプローチが各角膜の個々の性質をいっそう反映することを意図したものだからである。予め決定された厚さ、例えば５００μｍ未満の角膜の手術は避けることも、提案されている。例えば、ジャーナル・オブ・カタラクト・アンド・リフラクティブ・サージェリー(Journal of Cataract & Refractive Surgery)、第２８巻、Ｎｏ．１２、２００２年１２月、トーマス・コーネン・エムディ(Thomas Kohnen, MD)編を参照されたい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
事前評価を受けている患者へのこれらのアプローチの欠点は、それらが専ら角膜ないし間質厚に基づいており、角膜組織の内在的な物質的特性または特徴−角膜の幾何学的特性と共に、角膜の変形に抵抗するその能力を決定付けるもの−を考慮していないことである。それゆえ、弾性および変形抵抗能力に関連する角膜組織のバイオメカニカルな特徴を評価できる方法およびシステムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、角膜組織の内在的なバイオメカニカルな特徴を評価するための方法および装置を提供するものである。本発明の潜在的な適用は、前記合併症の発症を減らすための、ＬＡＳＩＫ手術の患者の事前評価(prequalification)である。本発明の方法は概して、角膜の幾何学的パラメータ、例えば角膜厚などを測定すること；角膜の変形に伴うヒステレシス(hysteresis)を測定すること；および測定された当該幾何学的パラメータとヒステレシスを評価すること、のステップを含む。好ましい方法において、評価は、当該測定された幾何学的パラメータおよび測定されたヒステレシスを、データポイントにて多次元スペースに記録し、次いで多次元スペースにおける当該データポイントの位置を評価することにより行われる。
【０００５】
本発明は、幾何学的角膜パラメータ次元と角膜ヒステレシス次元を有する多次元スペースを確立すること；患者の角膜の幾何学的角膜パラメータおよびヒステレシスを測定すること；患者の角膜の当該測定された幾何学的角膜パラメータと当該測定されたヒステレシスを、データポイントにて多次元スペースに記録すること；および多次元スペースにおける当該データポイントの位置を評価すること、のステップからなる、角膜切除手術の患者を事前評価するための、患者の角膜を試験する関連方法をも包含する。開示される事前評価法では、多次元スペースを、試験した角膜組織のバイオメカニカルな特徴の一般的な指標を提供する複数の別個の領域に分けて、合併症を進行する許容しがたい高いリスクを有する角膜を同定することが可能である。例えば、角膜厚次元およびヒステレシス次元を有する二次元スペースでは、当該スペースを以下の四区分に分けることができる。高ヒステレシス値を有する厚い角膜の第一区分；低ヒステレシス値を有する厚い角膜の第二区分；低ヒステレシス値を有する薄い角膜の第三区分；および高ヒステレシス値を有する薄い角膜の第四区分。第一区分は、ＬＡＳＩＫ手術後の将来の合併症に関して相対的に低いリスクを示す一方、第三区分は、相対的に高いリスクを示す。他の例として、評価線、面または他のファンクションを確立して、当該スペースを高リスク領域と低リスク領域に分けることができる。
【０００６】
本発明の方法を行うための装置は、角膜厚を測定するためのパコメーター；角膜を弾性変形させ、次いで角膜の平坦化現象に伴って検出された圧力または力を用いて関連するヒステレシスを測定するためのトノメータ；およびパコメータとトノメーターからのデータを受容するコンピューター；および当該コンピュータに連結される出力装置を含む。パコメーターおよびトノメータは、好ましくはコンピュータに連結されて、コンピューターに直接測定データを提供し、当該コンピューターは出力装置−これはディスプレイ、プリンターまたは他の記録装置であってよい−へと連結される。当該コンピュータは、正規関数または測定データを評価するための他の情報を保存するためのメモリーを含む。
【０００７】
本発明の実施の性質および態様は、添付図面と共に、発明の詳細な説明中の図面の簡単な説明の記載において、より詳しく記載される。
まず図面の図１に関し、本発明により形成される眼科システムを系統的に記載し、符号１０で示す。眼科システム１０は目の角膜厚を測定するためのパコメーター１２；目の眼内圧を測定するために従来用いられてきたものだが、ここでは角膜のヒステレシスを測定するために用いるトノメーター１４；パコメーター１２とトノメーター１４に連結して、パコメーターとトノメーターからの測定データを受容・評価するコンピューター１６；およびコンピューターに連結する、結果を記録するための出力装置１８、を含む。
【０００８】
パコメーター１２は、角膜厚を測定することができるあらゆる装置、眼科装置の分野で公知のものであってよい。この点に関し、パコメーター１２は光学的方法、超音波法、またはあらゆる他の技術により角膜厚を測定することができるものである。可能なパコメーターには、スリットランプ・マイクロスコープ、スペキュラー・マイクロスコープ、フォト−パコメーター、ビデオ−パコメーター、およびウルトラソニック・パコメーターが含まれるが、これらには制限されない。パコメーター１２は、角膜厚の測定データをコンピューター１６に提供する。
【０００９】
トノメーター１４は、角膜の変形に伴う角膜のヒステレシスを測定するために用いる(トノメーターは、眼科の分野で角膜のヒステレシスとは全く異なるものとしての、眼内圧の測定用のものとして周知である)。トノメーター１４は好ましくは、角膜の、初めの凸状状態(図２Ａ)から第一のないし内部への平坦化状態(図２Ｂ)を経た、凹状状態(図２Ｃ)への変形、次いでその凹状状態(図２Ｃ)から、第二のないし外部への平坦化状態(図２Ｄ)を経た、その元の凸状状態(図２Ｅおよび図２Ａ)への回復を可能とするように設計されている。適したトノメーター１４を図３に系統的に示し、角膜に流体パルスを向けて前記変形を引き起こすように操作可能な非接触型トノメーターとして具体化する。凹状状態(図２Ｃ)に達した後、流体パルスは消散し、次いで角膜はその元の凸状状態へと回復する。非接触型トノメーター１４は位置調整(alignment)およびトノメリック測定システムを含み、試験軸(text axis)ＴＡに沿って位置調整された流体排出チューブ２４を通じて流体パルスを排出することにより作動して、患者の角膜の観察可能な変形を引き起こす。流体排出チューブ２４と連絡してノーズピース２８へと伸びる流体ポンプシステム２６により、流体パルスは生成される。流体ポンプシステム２６は好ましくは、シリンダー３２により輪郭付けられる内部圧縮チャンバー３４・内部プレナムチャンバー３８を輪郭付けているハウジング３６・圧縮チャンバー３４からプレナムチャンバー３８への流体路を提供するフローチューブ４０の内部の流体を圧縮するために、シリンダー３２に対してストローク軸ＳＡに沿って、軸方向へと動くことができるピストン３０を含む。流体排出チューブ２４は、プレナムチャンバー３８からの加圧された流体を、試験軸ＴＡに沿って患者の角膜へと導くために、ハウジング３６の壁を貫通して据え付けられる。
【００１０】
直線比例ソレノイド(linear proportional solenoid)４２は、シリンダー３２に対するピストン３０の軸方向への動きを引き起こすために、ピストン３０へと作動可能に連結される。線形比例ソレノイドは、出力駆動力が通電電流に比例する特殊型のリニアモーターであるがゆえに好ましく、制御バルブと連結して用いられることが最も多い。しかし流体ポンプシステム２６により用いられる当該駆動手段はこの特定駆動手段には限定されず、ロータリー・ソレノイド(rotary solenoids)などの他の駆動手段を用いることも可能である。比例ソレノイド４２は、マイクロプロセッサ４６の制御下に比例ソレノイドに通電電流を供給する電流源４４に連結される。適した直線比例ソレノイドはＬＥＤＥＸ(登録商標)リニア・シフト・ソレノイド(Linear Shift Solenoid)、パートＮｏ．１９７８８７−００１である。図３に認めることができるように、ピストン３０は比例ソレノイド４２のプランジャー４８を用いた移動のために、例えばネジ切りを設けた付属品、または場合により機械的な締め具ないし接着剤を用いて適合された付属品により、固定される。
【００１１】
角膜Ｃに対する排出チューブ２４の適当な配置が、マイクロプロセッサー４６に連結された位置調整検出システム５０により決定されたごとくに達成されるまでは、直線比例ソレノイド４２は脱通電状態を維持し、ピストン３０は静止状態を維持する。位置調整検出システム５０は、あらゆる適当なシステム、例えば公に認められた米国特許第４，８８１，８０７号および６，３６１，４９５号に教示されているような位置調整システムであってよい。一度位置調整が成し遂げられるや、マイクロプロセッサー４６は電流源４４により用いられるシグナルを提供し、以下に記載するような予めプログラム化された傾斜形式に従って駆動電流を提供する。
【００１２】
マイクロプロセッサー４６と連携するプログラム化可能なメモリー５４に保存されたルックアップテーブルは、予定電流対時間の関係を表現しているデジタル情報−この情報は比例ソレノイド４２に供給される通電電流を迅速に作成するために用いられる−を含む。比例ソレノイド４２を駆動するのに用いられる電流傾斜の形状は、プレナムチャンバー３８内の圧力の、時間に相関する変化の状態に直接影響する。好ましい電流対時間態様を図４に示す。圧力センサー５６、例えば圧力トランスデューサーまたは同様のものを、プレナムチャンバー３８内に、プレナムチャンバー内の流体圧力を表示する圧力シグナルを生成するために、配置する。図５は、図４に示す電流傾斜に対応する圧力シグナルのプロットを含むものである。平坦化が生じたことを示すシグナルを提供するために、感光性ディテクター５８を、角膜により反射されるエミッター６０からの光を受容するべく、テスト軸ＴＡについて対称的に斜めの位置調整で配置し、これにより、角膜表面が干渉性反射に関して実質上平坦である場合にディテクター５８によりピークシグナルが作成される。図５は、圧力シグナルと重ねた平坦化シグナルを含み、平坦化シグナルのピークは図２Ｂおよび２Ｄ各々に対応する第一および第二の平坦化現象を表す。図４および５を併せ見て理解できるように、ソレノイド駆動電流は、平坦化シグナルの第一(左側)のピークにより表現される「内部への」平坦化を達成するのに必要な時間よりも長時間、直線状に増加し、その後その傾斜を一変し、同じ速度で低下する。図５は、生じた圧力対時間曲線−これは電流が傾斜を一変した瞬間に関して対称的なものである−を示す。結果として、角膜は最初の平坦化状態を越えて凹状状態へと変容し、次いでプレナム圧力が大気圧へと低下するに従い、平坦化の第二の「外部への」状態を経て、その元の凸状状態へと回復する。外部への平坦化は、図５において示される平坦化シグナルの第二(右側)のピークにより表される。
【００１３】
図５に認められるように、内部への平坦化の時間Ｔ１および外部への平坦化の時間Ｔ２は、圧力シグナルが最大に達した時間ＴＭから等距離であり、外部への平坦化現象に伴う圧力Ｐ２は、第一の平坦化現象に伴う圧力Ｐ１よりも小さい。出願人は、この観察されたヒステレシス圧力差が、流体パルスの速度に関連する速度依存性の効果であり、眼内圧に依存するものではないことを実験的に確認している。より詳しくは、出願人は、圧力傾斜が落ちるに従って、ヒステレシスがこれに対応して減少することを立証している。つまり、ヒステレシスは、圧力傾斜の速度が十分に速い場合に表れ、かつ角膜の物理的特性に依存する、眼内圧とは全く異なるものとしての、動的システムにおける粘弾性損失の現れと捉えることができる。
【００１４】
角膜のヒステレシス(Ｈ)は、圧力センサー５６からのシグナル幅Ｐ１−Ｐ２間の差、即ちＨ＝Ｐ１−Ｐ２として直接的に、ないしＰ１およびＰ２から誘導される眼内圧のトノメーター測定間の差として間接的に評価することができる。Ｐ１およびＰ２に対応する眼内圧ＩＯＰ１およびＩＯＰ２は、公知の方法に従って決定される。より詳しくは、圧力センサー５６および平坦化ディテクター５８からのアナログシグナル情報をフィルターし、マイクロプロセッサー４６によるプロセシングのためのディジタル形態へと変換する。平坦時のプレナム圧力Ｐ１およびＰ２をマイクロプロセッサ４６により個々のＩＯＰ値(ＩＯＰ１およびＩＯＰ２)に、対照としてのＧＡＴ(ゴールドマン・アプリケーション・トノメーター)に対する臨床校正中に装置メモリー５４において展開および保存された回帰方程式を用いて、ｍｍＨｇにて相関させる。角膜ヒステレシスＨは、以下の知見により評価される；Ｈ＝ＩＯＰ１−ＩＯＰ２。
【００１５】
前記記述は、パコメーター１２とトノメーター１４が共通のコンピューター１６に連結される独立のユニットである眼科システムに関するものであるが、角膜厚およびヒステレシスを測定するための手段は、公に認可された米国特許第５，４７４，０６６号の教示するところに従い、単一装置へと完成することができる。
角膜ヒステレシスは、接触型のトノメーターを用いて測定し得ることが実感されよう。例えば、前記非接触型装置にてヒステレシスを評価するのに用いられた圧力差は、接触トノメーターの接触端と関連する駆動力差と相似である。図６は、電気的制御ユニット７２；制御ユニット７２と連結されるコイル７６・移動可能なプランジャー７８を有するリニアモーター７４；プランジャー７８の遠位末端に固定される丸みのある接触端８０；およびプランジャー７８と接触端８０の速度を感受して、対応する出力シグナルを制御ユニット７２に提供するために配置された速度ディテクター８２、を有するものとしての、接触型トノメーター１４’を図示するものである。リニアモーター７４は、一定力(対位置)の直線比例ソレノイド−供給された駆動電流に対してその力が直線比例するもの−例えばＬｄｅｘ Ｐａｒｔ Ｎｏ．１９７１２４−０１２などである。
【００１６】
手動のトリガー(図示せず)などにより測定を開始するためのシグナル開始時、制御ユニット７２は、予定の速度(ＰＶ)に達するまで、ソレノイド７４を「激しく」駆動する。これにより、接触端８０が目に接触する前のプロセス開始時点で、電流スパイクが生じる。予定の速度ＰＶに達すると、ソレノイド電流はゼロ(力なし、一定の速度)へと落ちる。接触端８０が目に接触する瞬間、制御ユニット７２は駆動電流を増し、それにより予定の速度ＰＶを維持するために接触端８０における力を増す。接触端８０の丸みのある形状により、(目の陥没に相関して)漸次増加する面積のために目の抵抗力が増す。角膜の硬さによる粘弾性抵抗が、ＩＯＰによる抵抗を増す。制御ユニットは増大しているソレノイド電流の起点を検出し、予定の時間(ＰＴ)、一定の速度を維持する。つまり、接触端が角膜を、定められた距離(一定速度×予定の時間ＰＴ)だけ押し下げる。
【００１７】
予定の時間ＰＴの終わりに、制御ユニットは、第一の予定の速度ＰＶの負に等しい予定の速度−ＰＶを設定する。リニアモーター７４は方向を逆転し、接触端８０を目から引っ込める。この場合、粘弾性力をＩＯＰから差し引く。リニアモーター７４は低下した目からの力と釣り合っており、それゆえ低電流を有する。速度のプロット、移動およびソレノイド力を図７−９に各々示す。目における予定の移動(ＰＤ)の時点での力(リニアモーターへの電流)の大きさを、内部および外部へのストロークの両方に関して測定する。これらの力は図９においてＦ１およびＦ２で示す。これら２つの力の間の差は、角膜のヒステレシスの基準として役立ち、測定されたＩＯＰは２つの力の平均に比例する。つまり、接触型トノメーター７０は、本発明による角膜のヒステレシスの測定を提供するものである。全測定は、有意な粘弾性抵抗力を生じるのに十分迅速な約１０ミリ秒にて行う。
【００１８】
速度依存性のヒステレシス効果を観察し、角膜効果に関連する二次元測定データを提供する本発明による方法をこれまで、単一のトノメトリー測定ストロークの文脈に関して記載した。しかし幅広い意味で、本発明の方法は、別個の速度で作動される少なくとも２つの異なる測定ストロークの文脈にて適用して、速度依存性ヒステレシス効果の観察を可能とすることができる。例えば、図３に示す非接触型トノメーター１４において、速度Ｒ１で急勾配の圧力傾斜を有する高速測定モードと速度Ｒ２でよりなだらかな圧力傾斜を有する低速測定モードを用いて、同じ目を効果的に測定して、角膜ヒステレシスの同定を提供することができる。
【００１９】
このアプローチは、以下に記載するように、数学的に表現される。なお、以下の変数は、
Ｒ１＝ある測定のための傾斜速度(μ秒/ｍｍＨｇ)
Ｒ２＝他の測定のための別の傾斜速度(μ秒/ｍｍＨｇ)
Ｐ１＝速度Ｒ１での測定からの圧力値(ｍｍＨｇ)
Ｐ２＝速度Ｒ２での測定からの圧力値(ｍｍＨｇ)
Ｐ０＝真の眼内圧(ｍｍＨｇ)
Ｈ＝速度Ｒ１およびＲ２の平均における角膜ヒステレシス(ｍｍＨｇ)
ｈ１＝速度Ｒ１における角膜ヒステレシス(ｍｍＨｇ)
ｈ２＝速度Ｒ２における角膜ヒステレシス(ｍｍＨｇ)
ｋ＝比例定数((ｍｍＨｇ)２/μ秒)；
の意義を有し、定義；
Ｐ１＝Ｐ０＋ｈ１                                        (１)
Ｐ２＝Ｐ０＋ｈ２                                        (２)
ｈ１＝ｋ＊Ｒ１                                          (３)
ｈ２＝ｋ＊Ｒ２                                          (４)
Ｈ＝(ｈ１＋ｈ２)/２                                      (５)
により定義される。
【００２０】
等式(２)を等式(１)から引くと、
Ｐ１−Ｐ２＝ｈ１−ｈ２＝ｋ＊(Ｒ１−Ｒ２)               (６)
となり、ｋに関して解して、                            
ｋ＝(Ｐ１−Ｐ２)/(Ｒ１−Ｒ２)                             (７)
となる。それゆえ、
ｈ１＝ｋ＊Ｒ１＝Ｒ１＊(Ｐ１−Ｐ２)/(Ｒ１−Ｒ２)           (８)
ｈ２＝ｋ＊Ｒ２＝Ｒ２＊(Ｐ１−Ｐ２)/(Ｒ１−Ｒ２)           (９)；
従って、
Ｈ＝(Ｒ１＋Ｒ２)＊(Ｐ１−Ｐ２)/(２＊(Ｒ１−Ｒ２))         (１０)
となる。
【００２１】
従って、別個の圧力傾斜速度を用いる「マルチプルショット」測定アプローチにより、角膜ヒステレシスの測定が可能となる。それゆえ、「変形(deformation)」および「変形(deforming)」なる用語は、一回ならびに複数回の、その自然な形状からの角膜の変容に関するものと理解すべきである。
【００２２】
複数測定アプローチは、より多くの時間を消費し、単一の測定アプローチよりも解像度が少ないが、概念的には堅実である。測定の正確さにネガティブなインパクトを有する一要因は、眼内内が、測定の心脈サイクルにおける瞬間に幾分依存することである。典型的な非接触型トノメーター測定は、約４〜５ミリ秒のオーダーの時間枠内でなされる一方、ヒトの心脈の正常な周期は、約１０００ミリ秒のオーダーである。それゆえ、本明細書中にすでに記載したシングルショットの内部−外部測定では、内部および外部平坦化現象の間の目の血流の状態により、ＩＯＰにほとんど変化がない。しかし、マルチプルショット測定スキームでは、実質上同じ時点で生じずに、多様な測定がランダムな時点で心脈周期に沿って生じる。それゆえ、本発明によるマルチプルショット測定プロセスは好ましくは、フェーズ同期ステップ−心脈周期の実質上同じ時点で測定をなすもの−を含む。例えば、トノメーター１４は、米国特許第３，５７２，１００号に教示されるようなシンクロナイザーを備えることができる。
【００２３】
角膜を描写している測定された幾何学的情報および測定された角膜ヒステレシスを評価して、角膜組織の変形に抵抗するその内在的能力の指標を提供する。図１０は、試験角膜集団に関するヒステレシス対角膜厚に関するグラフである。小文字活字の符号は、同じ個人からの左目と右目のデータポイントを表示するのに用いる。最小二乗適合により生じる正規直線を示す。概念的見地からは、眼内圧のトノメトリー測定には、目における実際上のないし真の流体圧力に起因する第一の要素と、測定における角膜効果に起因する第二の要素を含む。注目すべきことに、出願人は、同じ目を、正常圧力と人工的に高められた圧力との両方において試験することにより、ヒステレシスが目における流体圧力とは独立のものであることを実験的に立証している。つまり、ヒステレシスは、トノメトリー測定における総合的な角膜効果の指標を提供するものである。総合的な角膜効果は、角膜の幾何学および、角膜組織物が変形に抵抗するその内在的バイオメカニカルな特徴との両方と相関関係にある。例えば、変形に対して抵抗性が低い角膜組織から成る厚い角膜は、変形に対して抵抗性が高い角膜組織から成る薄い角膜が示すものと同様のヒステレシスを示し得る。つまり、図１０の正規直線のスロープは、内在的な角膜組織特性を表現するものである。図１０から、ほとんどの目の対が、予想通り、近間隔のデータポイントを有することが認めることができる。目「ｅ−ｅ」は、そのような相対的に厚い角膜に関して予想されるものよりも低い角膜ヒステレシスを示す一方、目「ｉ−ｉ」は、同様の厚さの角膜に関して予想されるよりも大きなヒステレシスを示す。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の技術背景において記載したように、ＬＡＳＩＫなどの角膜切除手術の患者を評価することは、角膜幾何学の評価のみを含み、角膜組織が変形に抵抗するその能力を考慮しない。しかし、ある角膜は現在の臨床下では、手術のために診断するのに十分厚いものであるかもしれないが、変形に対して乏しい抵抗性を示す角膜組織から形成されたものである場合がある。それゆえ、潜在的に重篤な手術後の合併症が、前記のごとく生じ得る。これに対して、ある角膜は、現在の臨床下では手術のために評価するには薄すぎるかもしれないが、変形に対する高い抵抗性を示す角膜組織から形成されたものである場合がある。そのような角膜は手術に関して許容可能なリスクを示すものと考えられる場合がある。本発明の方法は、手術後の合併症のリスクの評価に関して実施者の助けとなり得る、より多くの情報を実施者に提供するものである。
【００２５】
図１１および１２は、角膜切除手術の患者を事前評価するためのスキームを示す。図１１では、二次元の厚さ−ヒステレシス・スペースを直角のラインで四区分Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＶへと分ける。直角のラインは例えば、平均角膜厚および平均ヒステレシスにて交差し得る。目を試験して、前記のごとく厚さおよびヒステレシスを測定し、当該測定を厚さ−ヒステレシス・スペースにプロットされるデータポイントにて記録する。区分Ｉに位置付けられたデータポイントは、平均より厚い角膜を示し、平均より高いヒステレシスを示して、これらの角膜が合併症を進行させるリスクが相対的に低いことを示す。区分ＩＩＩにおけるデータポイントは、平均より薄く、平均より低いヒステレシスを示す角膜を表し、これらの角膜が合併症を進行させるリスクが相対的に高いことを示す。区分ＩＩにおけるデータポイントは、平均よりも厚いが平均よりも低いヒステレシスを示す角膜を表し、区分ＩおよびＩＩＩに関連するレベルの間程度のレベルのリスクを示す。同様に、区分ＩＶにおけるデータポイントは、平均より薄いが平均より高いヒステレシスを示す角膜を示し、ここでもまた、区分ＩおよびＩＩＩに関連するレベル間程度のレベルのリスクを示す。図１０の正規直線およびそれに垂直な直線を、区分分割の軸として用いることが考えられる。
【００２６】
厚さ−ヒステレシス・スペースを、データベースに保存された収集データに基づいて、手術後の合併症を探知する複数の領域に分けて、より現実的かつ発展的なリスク評価スキームが可能となることがさらに考えられる。仮の例としての図１２は、許容可能リスク領域と許容不可能リスク領域へと、厚さ−ヒステレシス・スペースを分割する評価関数を示すものである。そのような評価関数は、時間を通じて収集された患者データに基づいてよく、データベースが増大するにつれて調整することができる。
本発明の方法は、本明細書中に示したような二次元スペースを用いることには限定されず、他の次元にてもっと有用な情報が表現され得る。この場合、本明細書中に用いられる「領域」なる文言は、面積、体積またはもっと高次元の概念(construct)を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明に従い形成される眼科システムを図示したものである。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の方法による角膜ヒステレシスの測定中の、トノメーターによる角膜の変形の段階を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の方法による角膜ヒステレシスの測定中の、トノメーターによる角膜の変形の段階を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の方法による角膜ヒステレシスの測定中の、トノメーターによる角膜の変形の段階を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の方法による角膜ヒステレシスの測定中の、トノメーターによる角膜の変形の段階を示す図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明の方法による角膜ヒステレシスの測定中の、トノメーターによる角膜の変形の段階を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す眼科システムへの導入に適した、非接触型トノメーターを図示したブロックダイアグラムである。
【図４】図４は、図３に示す非接触型トノメータによる角膜ヒステレシスの測定中の、ソレノイド通電電流対時間のグラフである。
【図５】図５は、角膜ヒステレシスの測定中に、非接触型トノメーターにより形成された平坦化シグナルおよび圧力シグナルの動態を示すグラフである。
【図６】図６は、図１に示す眼科システムへの導入に適した接触型トノメーターを図示するダイアグラムである。
【図７】図７は、図６の接触型トノメーターを用いて行ったヒステレシス測定ストロークに関する、接触端速度対時間のプロットである。
【図８】図８は、図７のヒステレシス測定ストロークに関する、目における接触端移動対時間のプロットである。
【図９】図９は、図７のヒステレシス測定ストロークに関する、接触端における駆動力対時間のプロットである。
【図１０】図１０は、試験した複数の目(対)からのデータを含む、ヒステレシス対角膜厚のプロットであり、当該プロットは目の試験群に関して適合させた直線を含む。
【図１１】図１１は、図１０のものと同様のプロットであるが、図１１では二次元スペースを患者の事前評価のための四区分に分断してある。
【図１２】図１２は、図１０のものと同様のプロットであるが、図１２では二次元スペースを患者の事前評価のための２つの領域に分断してある。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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