視覚の科学
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原著
両眼波面センサーによる両眼視を加味した近見眼鏡処方と自覚処方との比較検討
広原 陽子広田 雅和宮川 雄雜賀 誠不二門 尚
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2019 年 40 巻 3 号 p. 44-50

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要旨

両眼視下での屈折の動的解析を用いた近見眼鏡処方の有用性を検討した。初期老視の被検者(42歳~49歳)12例に対し,前方開放型両眼波面センサー試作機(トプコン)を用い,完全矯正眼鏡装用下で5 m視標を1秒間,40 cm視標を6秒間固視した状態の収差(屈折)を30フレーム/秒で動的に測定した。さらに加入度を2 Dまで0.5 Dずつ付加し同様の測定を行い,得られた屈折の時間変化から調節ラグ,変動係数,戻りの観点で加入度を判定した。この加入度と,自覚近見処方値(視距離40 cm)と比較したところ,12例中10例は処方値のずれが±0.5 D以内の結果が得られた。外れた2例は,普段眼瞼が瞳孔にかかって焦点深度を増やした可能性や,長時間の調節維持が困難な可能性があった。本研究により初期老視の症例に対して,両眼視時の他覚測定により自覚に近い近見眼鏡処方の参考値を得ることができた。今後瞳孔径等の検討がさらに必要である。

Abstract

We investigated the beneficial of near vision prescription using dynamic analysis of refraction under binocular vision. We dynamically measured the refraction during fixing 5 m target for 1 second and then fixing 40 cm target for 6 seconds using a prototype binocular open-view wavefront sensor (TOPCON Corp.) under full-correction lenses for 12 subjects with initial presbyopia (42 to 49 years). Similar measurements were carried out under added 0.5 D each from 0 D to 2 D. The additions were judged from accommodative lag, coefficient of variance, and return of refraction. Comparing those additions with the subjective near vision prescription value, 10 out of 12 cases resulted in deviation of prescription value within ±0.5 D. For excepted two cases, there were two possibilities that the depth of focus was increased by small pupil because of eyelids, and difficulty to keep accommodation for a long time. In this study, we could obtain reference values for near vision prescription which is close to subjective value by objective measurement under binocular vision for cases of early presbyopia. Further investigation of the pupil diameter is necessary in the future.

1. 緒言

近年スマートフォンなどのデジタルデバイスが普及し,若年者から高齢者まで,眼精疲労が問題になっている。眼精疲労は,一般に調節力の減少する初老期に起こるが,若年者でもコンピュータ作業を過度に行う場合には起こり得る。調節力は40代前半では近見作業時で必要とされる範囲ぎりぎりになり(3~5 D程度),40代後半では,近見作業が困難(2~3.5 D程度)となるまで低下する1)。この年代になると,正視または遠視では近見用の眼鏡が必要となるが,その際調節できない範囲を補うための度数を決定する必要がある。近視の場合は,当初は近視度を弱めた度数の眼鏡で対応できるが,いずれの屈折異常に対しても,屈折異常を完全矯正した後,調節力の不足分に対して加入度数を決定する必要がある。

加入度数は,年齢ごとの平均的な調節力からおおよその度数を予測し,装用試験を行って決める方法と,実用調節力(調節力の50%)を参考にして決める方法等があるが,いずれの方法も被検者の自覚と検者の経験に依存する部分が大きい。従って,近見眼鏡の処方には時間がかかり,検者によって処方度数に差が生じるなどの問題が起こる可能性がある。通常近見眼鏡の処方を行うときは,単眼での測定値を基に,両眼での調整を行うことが多い。しかし調節量は,単眼視時には輻湊性調節が起きないため両眼視時より少なく評価され2),近見眼鏡の処方が過矯正になる可能性がある。

上記の問題点を解決するためには,他覚的な検査所見をもとに,経験に頼らない近見眼鏡の処方法の確立が望まれる。処方法が確立し近見作業が安定して行えれば,初期老視の患者のQOLを向上できる。今回我々は,他覚的に近見眼鏡の処方に対する参考値を算出する方法として,両眼視下での屈折の動的解析が可能な両眼波面センサーを用い,近見眼鏡の処方に対する参考値を算出する可能性を検討した。さらに,40代の被検者に対して,両眼波面センサーにより決定した加入度数と自覚に基づく加入度数を比較し,本法の有用性を検討した。

2. 方法

2.1  対象

屈折異常以外の眼疾患を有さない正常者で,30歳1例と,42歳~49歳(45.2 ± 2.9歳)12例を対象とした。すべての被検者に対し,本研究の説明を行い,同意を得ている。すべての被検者に対し,チトマスステレオテストを行い,立体視が正常に行われていること,また完全矯正を行うために使用したトライアルレンズ装用時に5 m先で視力1.0以上が得られることを確認した。本研究は,大阪大学医学部付属病院介入研究倫理審査委員会の承認(承認番号15294-5)を得た上で行われた。

2.2  装置

本研究で用いた装置は,前方開放型両眼波面センサー試作機(トプコン)であり,Hartmann-Shack波面センサーを2台搭載し,両眼それぞれを1台ずつ同時に制御して屈折値や波面収差を測定する装置である3,5)。前眼部画像も同時に取得しているため,瞳孔径の測定も行える。また,プルキンエ像と瞳孔の位置から輻湊角も測定可能である。両眼開放下での測定が行え,より自然視に近い状態での測定が可能である。それぞれに対し,30フレーム/秒の連続測定を行え,時間変化を捉えられる37)

2.3  測定手順

5 mの位置に視標を置いた状態で,両眼波面センサーにて測定を行い,両眼の球面度,乱視度数,乱視軸を算出し,両眼開放下での完全矯正値を求め,トライアルレンズを装着した。この状態で再度測定を行い,残余度数があればさらにトライアルレンズの度数を変更し,残余度数がないことを確認した。ここで5 mでの視力測定を行い,視力1.0以上が得られていることを確認した。次に,両眼波面センサーで遠見,近見視標を提示したときの動的測定を行った(図1)。動的測定は,視標を5 mで1秒間提示し,その後2.5 Dである0.4 mにモータにより視標を高速で立てることにより瞬時に被検眼が見る視標を切り替え,6秒間提示した。視標は5 mでは遠くを見させる目的で花を,0.4 mでは近くを固視させる目的でアスタリスクを使用した。このとき30フレーム/秒でデータの取得を行った。この後,トライアルレンズの球面度数を0.5 D加えたレンズに切り替え,同様の動的測定を行った。このレンズ度数の加入と動的測定を繰り返し,初期の測定から2 Dの加入度になるまで行った。

図1

動的測定の模式図

得られた測定から波面収差(屈折)の解析を行った。波面収差は,瞳孔領ϕ4 mmの範囲で解析し,球面度数,乱視度数,乱視軸を算出し8),等価球面度数の変動を検討した。まぶたがかかり,測定時に瞳孔領ϕ4 mm内に入ってしまう場合や,瞳孔がϕ4 mm以上開かない場合の測定データは除外した。

2.4  加入度数判定方法

近くが見やすい条件として,調節量と視標位置が合っていることがまず挙げられる。しかし,通常ものを見るときには,調節ラグが存在するため,調節ラグの範囲内(瞳孔径に依存するが,0.75 D程度)9)まで調節することができれば,加入度として足りていることが推察できる。また,調節を楽に行えない場合に,動的に測定すると屈折値が揺らぐことも単眼では知られている10)。これらのことを考慮して数名の測定を行うと,実際に視標位置に近い調節量だが完全に視標位置でなくても楽に見える,また加入度数を増やすことで動的に測定したときに屈折値の揺らぎが減少する,という結果が得られた。これまでの実験から,この減少が落ち着いて自覚値に近くなる値として,0.04 D程度という結果が得られた。また,上記2点以外に,調節がある程度の時間しか維持できない場合も数例あり,その戻りが明確にあり,自覚値に近くなる値として0.1 D程度という結果を得た。これらの特徴を参考に他覚的加入度数を決定する観点として以下を用いた(図2)。1:調節ラグが,視標位置(−2.5 D)から0.75 D以内。2:揺らぎ(変動係数)として,調節後のSEの変動係数が0.04 D以下。3:調節の戻りが0.1 D以下。それぞれの被検者の解析結果からこの3種類すべてが満たされた,もしくは変動係数が基準の値に達しないときは変動係数が最小となるときの加入度数を他覚的近見眼鏡の処方値として採用した。

図2

加入度数判定基準。a)調節ラグ。b)揺らぎ(変動係数)。c)戻り。

2.5  自覚的屈折検査に基づいた処方値との比較

自覚的屈折検査に基づいた近見眼鏡の処方値は,トライアルレンズを装用した状態で,40 cmの位置に近見視力表を被検者に保持してもらい,片眼ずつ加入度数を決定した。その後両眼でバランスを確認し,近見での視力測定を行い,視力が1.0以上得られていることを確認した。

両眼波面センサーにて得られた近見眼鏡の処方値と,この自覚近見眼鏡の処方値を比較した。統計はMicrosoft Excel 2016を使用してBland-Altman分布を検討し,p値を算出した。

3. 結果

比較対象として,調節力が十分にある30歳の結果を図3に示す。測定時の完全矯正値にあたるトライアルレンズの度数は,右眼S−5.25 D=C−0.25 D Ax5°,左眼S−4.25 D=C−1.25 D Ax165°であった。加入度数1.0 Dまで調節後に微動が起き,加入度数0.5 Dまで2段階の変化があった。この2段階のうち,初めの早い変化は,輻湊性調節,次がピント調節と考えられた。また,加入度数1.5 D以降でオーバーシュートが起き,加入度数2.0 Dで行き過ぎていた。これらを見ると,判定では加入度数が0 Dであったが,より調節が楽な度数を考えると,輻湊性調節だけで安定位置に達しない範囲(2段階の変化をする)で,視標位置である−2.5 Dで等価球面度数が安定する0.5 Dが楽に調節できる加入度数としても考えられた。

図3

20代後半の測定結果。縦軸が等価球面度数,横軸が時間,緑の線が視標位置。加入度数を0 Dから2 Dまで0.5 Dずつ変化させた結果。

調節力がある程度残存する例として,43歳被検者1の測定結果を図4に示す。測定時の完全矯正値にあたるトライアルレンズの度数は,右眼S−8.75 D=C−1.0 D Ax15°,左眼S−8.0 D=C−0.5 D Ax165°であった。加入度数がない0 Dでは,変化が2段階になっており,初めの急激な変化が輻輳性調節と考えられる。加入度数0.5 Dまで揺らぎが見られた。この結果を判定に当てはめると,揺らぎがあるもののその程度が少なくなった0.5 Dが他覚的加入度数として挙げられた。自覚の加入度数は0.75 Dであり,差は0.25 Dと少なく,他覚的加入度数と自覚的加入度数がほぼ一致した。

図4

被検者1,43歳の測定結果。

調節力が40代前半より減少し,近見障害が始まった47歳被検者2の結果を図5に示す。測定時の完全矯正値にあたるトライアルレンズの度数は,右眼S−0.0 D=C−1.0 D Ax90°,左眼S−0.25 D=C−1.25 D Ax90°であった。被検者1に比べて,加入度数が弱いところでは視標まで調節できていないことがわかる。またどの度数でも揺らぎがなく,加入度数1.0 Dまで調節が弱くなる戻りがあった。この結果を判定に当てはめると,この戻りが無くなる1.5 Dを他覚的加入度数とした。自覚的加入度数の1.0 Dとの差は小さく,他覚的加入度数と自覚加入度数はほぼ同等の結果となった。

図5

被検者2,47歳の測定結果。

12例の結果をまとめたグラフを図6に示す。12例の測定時のトライアルレンズの度数は,S 0~−8.75 D(−3.38 ± 3.16 D),C 0~−1.25 D(−0.67 ± 0.46 D)であった。図6 a)は,両眼波面センサーと自覚での加入度数の差と,それぞれの被検者数のグラフである。12例中10例は処方値のずれが±0.5 D以内の結果となった。また,Bland-Altman plotは図6 b)のようになり,比例,加算とも統計的に有意な誤差はなく,加入度数による系統誤差はなかった(p = 0.500)。被検眼の乱視と高次収差を算出された加入度数と比較したが,相関係数は0.1114であり,相関はしなかった。

図6

加入度数比較。a)両眼波面と自覚の差分頻度。b)Bland-Altman plotによる系統誤差検討。

他覚と自覚の加入度数に差があった例を検討すると,1例目は,42歳で,調節力はあるが自覚では加入度数が大きかった例である(図7)。測定時の完全矯正値にあたるトライアルレンズの度数は,右眼S−0.75 D=C−0.25 D Ax90°,左眼S−0.0 D=C−0.0 Dであった。0.5 Dで初めの変化で視標の位置を超えるオーバーシュートが起きており,調節をしていることから,加入度の他覚値は0.5 Dであったが,自覚値は1.25 Dと差があった。グラフを見ると,加入度1.0 Dでもまだ揺らぎが多少あったことから,調節力が十分あっても調節が保てず,近見がつらいケースであることが推察された。

図7

調節力はあるのに自覚では加入度数が大きかった例

2例目は,48歳で,調節力が少ないのに自覚では加入度数が小さかった例である(図8)。測定時の完全矯正値にあたるトライアルレンズの度数は,右眼S−2.0 D=C−0.25 D Ax160°,左眼S−3.0 D=C−0.25 D Ax35°であった。加入度数1.0 Dで視標位置から0.75 D以内となったため1.0 Dを加入度数としたが,自覚では0.25 Dと差があった。そこで,高次収差を確認したが,特に多くはなかった。また前眼部を確認したところ(図9),測定時は瞼を開いて測定していたが,通常は眼瞼下垂気味で,瞳孔に大きく覆いかぶさっていた。よって,瞳孔が小さくなることで焦点深度が深くなった可能性があり,調節力が少なくても焦点深度増大により,加入度数が少なくなった可能性があった。

図8

調節力がないのに自覚では加入度数が小さかった例

図9

調節力がないのに自覚では加入度数が小さかった例の前眼部像。a)測定時。b)通常(眼瞼下垂気味)

4. 考按

本研究では初期老視の症例に対して,両眼視時の調節の動的測定により,調節の揺らぎが小さくなる値,調節の戻りのなくなる値,調節ラグ値を参考にして,他覚的加入度を検討し,自覚的な加入度と比較した。その結果,自覚値に近い加入度数を得ることができた。今回は比較のため,視距離40 cmでの加入度を検討したが,実際の処方は症例ごとに,日常生活における視距離は異なるため,最終的には自覚的な調整が必要となるが,他覚値は参考になると考えられる。

今回の研究では,1回の処方に対する測定で,レンズを入れ替えて複数回測定を行うため,時間がかかること,また時間がかかることによる眼の疲労が測定結果に影響を与える可能性がある。そのため,年齢や,1回目の測定結果から測定する加入度数を絞って行うなど,測定の方法を工夫することで改良の余地がある。

通常室内では平均的に4 mm以上は瞳孔が開いており,近見反応による縮瞳がある程度おきても4 mm程度の瞳孔は今回の測定で確保できて解析できるため,4 mmを解析径に選択した。正常眼であれば,瞳孔径の違いによる屈折への影響は少ないと考えられ,動的な測定時の変化をとらえることも瞳孔径を固定で検討可能と考えられる。しかし,今回1例で瞼の影響と考えられる近検眼鏡処方値の違いが出た。瞳孔径・瞼により眼への入射光束が変わることから,近見眼鏡の処方時は,通常生活しているときの瞳孔径・瞼の状態も考慮したほうがよい場合があると考えられた。また,微小な変化を捉えるには瞳孔径の変化も無視できないと考えられるため,今後の課題としたい。また高次収差は焦点深度を深くするため,加入度数が少なくなることが予測されたが,今回の被検者では相関は得られなかった。40代の加入度数は年齢による影響が大きいこともあり,相関が得られなかった可能性がある。瞳孔径と収差は関係があることも考慮し,年齢を固定化して被検者数を増やすなど今後検討したい。

本研究の結果,12例中10例は処方値のずれが±0.5 D以内の結果であったが,2例は±0.5 Dより大きなずれとなり,調節の揺らぎによる近見視維持の困難さと瞳孔径・瞼の影響による焦点深度増大から近見が見やすくなると考えられる例が得られた。揺らぎに関しては,より詳細な程度の検討が必要と考えられた。

今回は正常範囲外の眼位である人はいないことは確認したが,斜位角の測定は行わなかった。斜位により輻湊性調節が起き,近見眼鏡の処方に影響を与えるため,今後斜位角の処方への影響も検討したい。

今回の対象は40代の初期老視とし,3種類の判定基準を設けて,加入度数の違いによる調節の反応の違いを見て判定した。50代以上でも測定を数名試みたが,どの加入度数でも,その眼が調節できる量調節した後は揺らぎや戻りはほぼなく,ほとんどの場合加入度数分だけ変化した,ほぼ一定のグラフが得られた。この場合,調節ラグとして許容できる範囲に入ったときを判定基準とすることはできる可能性はある。50代以上でも自覚との比較を含め,近見眼鏡の処方に対する可能性を検討したい。

また,今回の対象は正常眼のみとした。基本的には,どんな疾患があろうが,両眼波面センサーは被検眼が両眼で見ている状態での遠見と近見の屈折評価が行えるため,そのときの眼の状態に適した処方が行える可能性があると考えられる。正常眼と挙動が違う結果が推測される症例としては,円錐角膜眼や,初期白内障眼など,収差が増えて焦点深度が増え,予測された加入度数よりも少ない値で処方できる,また等価球面度数を合わせこむよりも最適な像面の位置があるなどにより,加入度数の判定方法が変わる可能性はある。

本研究の結果では比較対象として,近見眼鏡をまだ必要としない20代後半の例を示した。判定の結果としては当然ながら加入度数が0 Dとなったが,輻湊性調節とそこからの通常の調節を細かく見ていくと,楽に調節が行われている加入度数が推定され,コンピュータ作業など近見作業中に調節の負荷を低減するような眼鏡処方の提案もできる可能性が示唆された。今後の検討課題としたい。

今回は,探索的研究として少数の初期老視症例に対して,客観的な基準で最適な加入度数を決定できる可能性を検討した。臨床的に役に立つ基準を確立するためには,多数の症例に対して,年齢を細かく分けて検討する必要がある。また,瞳孔径等の検討がさらに必要であると考えられた。

利益相反

広原陽子(カテゴリーE:トプコン),宮川雄(カテゴリーE:トプコン),雜賀誠(カテゴリーE:トプコン),不二門尚(カテゴリーF:トプコン,ニデック)

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