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2012 年度 実施状況報告書

新しい調節性眼内レンズ開発を目的としたヒト水晶体3次元的力学シミュレーション解析

研究課題

研究課題/領域番号 24791872
研究種目

若手研究(B)

研究機関北里大学

研究代表者

川守田 拓志  北里大学, 医療衛生学部, 講師 (80511899)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワード調節性眼内レンズ / 老視 / 水晶体 / 力学シミュレーション解析 / 光学シミュレーション解析 / 眼内レンズ
研究概要

本研究の目的は、力学、光学、医学の観点からアプローチを行い、老視矯正用調節性眼内レンズ開発に向けたヒト水晶体の調節メカニズムを解明することである。
力学解析結果より、水晶体は、核が存在することで効率的に形状が変化していることが分かった。したがって、調節性眼内レンズも効率よく変化させるために、生体適合性の高い材質を用いて2層あるいは多層のモデルが望ましいことが考えられる。また、加齢によりチン小帯からの緩む力(圧縮力)が、低下していることを踏まえれば、弱い圧縮力で効率的に変化する素材の組み合わせと形状を検討することも必要と思われる。具体的には、圧縮力が伝わりやすい比較的薄いレンズ、核に相当する部位は、非球面形状であり周辺よりもやわらかい素材(低ヤング率)が望ましいことがわかった。
光学設計ソフトを用いて、調節性眼内レンズに必要な眼球形状のモデリングデータと、波面収差係数や屈折度を自動で計算できるプログラムを作成した。具体的には、1. 入射瞳を指定し、2.波面収差の収差量が最小となるよう網膜面の面間隔を調整、3. 指定された眼球形状をモデリング、4. 波面収差をゼルニケ多項式にてフィッティング、5. ゼルニケ係数算出と、6. power vectorを用いて、屈折度(球面・円柱度数)を算出し、出力する。このプログラムを用いることで、調節性眼内レンズ設計後、どの程度老視を改善できたかを効率的に検証することが可能となる。
その他、調節に関する既報の調査や素材の選定資料を集め、調節性眼内レンズの力学、光学シミュレーションに必要なデータを調査した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の目的は、力学、光学、医学の観点からアプローチを行い、老視矯正用調節性眼内レンズ開発に向けたヒト水晶体の調節メカニズムを解明することである。具体的には、1. 力学解析から水晶体の前後面曲率変化に影響を与える因子の解明、2. 光学解析から水晶体前後面曲率変化や水晶体核が眼球光学特性に与える影響の調査、3. 調節性眼内レンズへの適用検討を行う、であり、現在上記2までを終えている。
おおむね順調に進展している理由としては、水晶体は、核が存在することで、力学的にも光学的にも機能的役割があるとする過去の報告(清水, 第65回日本臨床眼科学会;魚里, 光学, 2002)や物性および形状データを含む既報(Navarro, J Opt Soc Am, 1997; Dubbelman, Vis Res 2001; Koretz, J Opt Soc Am 2001; Hermans, J Vis 2007, Optom Vis Sci 2008)を参考にできたこと、光学設計ソフト、3Dモデリングソフトウェアを年間リースできたこと、またサイバネットシステム社の光学に造詣が深い専門家に協力を仰ぎ、研究が効率的に進んだことが挙げられる。
しかし調査を行う中で、次年度に行う3. 調節性眼内レンズへの適用検討に関しては、形状、材質、またそれにかかる力の設定は、自由度が非常に大きく、困難が予想される。既報や現存するデータベースだけでなく、最近開発された液体レンズや膜に関する新素材の情報、あるいは本結果の条件に合う新素材の開発まで視野に入れた幅広い情報を含めて検討予定である。

今後の研究の推進方策

本研究成果である1. 力学解析から水晶体の前後面曲率変化に関する結果と、2. 光学解析から水晶体前後面曲率変化が眼球光学特性に与える影響の調査結果と、生体適合性の高い材質データを用いて、最適な調節性眼内レンズ形状を模索する。
具体的には、既報より生体適合性の高い2種類あるいはそれ以上の種類の材質を選定する。選定の仕方としては、生体と同様、屈折率が高く、弾性が高い素材を中心に設定し、過去の報告からチン小帯からの緩み力(圧縮方向)0.02 N(全周では4倍の0.07 N)の荷重をチン小帯が入り込んでいる領域(R 2.75mm以上)に直接作用させる。作用方向は、前面21°、後面38°(E.A. Hermans,J Vis, 2007)の予定である。この荷重値は、近見調節時の中心部の厚と合うように設定する。また、断面上は、対称条件を設定し、360度の回転体モデルとする。
その後、変形した形状データを光学設計ソフトにインポートし、平成24年度に作成した波面収差および屈折度を計算できるプログラムを用いて、光学解析を行い、空間周波数特性および波面収差、屈折度を計算し、老視が改善していることを確認する。もし老視克服に十分ではない変化量であれば、形状および材質を再選定し、再解析を行い、これを繰り返し、最適化を行う。また、必要であれば、老視改善の目安である3.0 Dに必要な物性および材質の組み合わせを連携解析ソフトによって、導くことも検討する。

次年度の研究費の使用計画

次年度の研究費は、主に1.調節性眼内レンズ設計の受託解析依頼、2.光学設計ソフト等の年間リース料およびソフトトレーニング費用、3.成果発表にともなう旅費、で使用予定である。
1.調節性眼内レンズ設計の受託解析依頼に関して、力学シミュレーションソフトウェアおよび力学と光学の連携解析ソフトウェアは、非常に高価であり、受託解析の方がはるかにコストを抑えられるために依頼する。
2.光学設計ソフト等の年間リース料については、本研究に必要なすべてのケースを受託解析で依頼すると、膨大なコストになるため、光学領域は、おおまかなプログラムのみを依頼し、条件設定の変更と解析は、自分で行えるよう年間リース料を計画に入れている。トレーニング料に関しては、使用する光学設計ソフトは、汎用市販ソフトとは異なり、参考書が存在せず、学習効率が悪く、作成に時間がかかる点、また専門的な知識に基づき正確に実行しなければ、誤った結果を導くことになり、研究結果の妥当性に疑問が生じかねないため、結果や解析方法に第3者の意見も取り入れたいとの理由で使用予定である。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 3件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Development of a wide-field, binocular, open-view type electronic pupillometer2012

    • 著者名/発表者名
      Handa T, Shoji N, Kawamorita T, Shimizu K, Kawamura R, Shimizu N
    • 雑誌名

      J Refract Surg

      巻: 28 ページ: 671-672

    • DOI

      10.3928/1081597X-20120830-01.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluid dynamics simulation of aqueous humour in a posterior chamber phakic intraocular lens with a central perforation2012

    • 著者名/発表者名
      Kawamorita T, Uozato H. Shimizu K
    • 雑誌名

      Graef Arc Clin Exp

      巻: 250 ページ: 935-939

    • DOI

      10.1007/s00417-011-1850-2.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of astigmatism on apparent accommodation in pseudophakic eyes2012

    • 著者名/発表者名
      Kamiya K, Kawamorita T, Uozato H. Igarashi A, Shimizu K
    • 雑誌名

      Opt Vis Sci

      巻: 89 ページ: 148-154

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of pupil size on uncorrected visual acuity in astigmatic eyes.2012

    • 著者名/発表者名
      Kamiya K, Kobashi H, Shimizu K, Kawamorita T, Uozato H
    • 雑誌名

      Br J Ophthalmol

      巻: 96 ページ: 267-270

    • DOI

      10.1136/bjo.2011.202481.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of axis orientation on visual performance in astigmatic eyes2012

    • 著者名/発表者名
      Kobashi H, Kamiya K, Shimizu K, Kawamorita T, Uozato H
    • 雑誌名

      J Cataract Refract Surg

      巻: 38 ページ: 1352-1359

    • DOI

      10.1016/j.jcrs.2012.03.032.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of aging on optical quality and intraocular scattering using the double-pass instrument2012

    • 著者名/発表者名
      Kamiya K, Umeda K, Kobashi H, Shimizu K, Kawamorita T, Uozato H
    • 雑誌名

      Curr Eye Res

      巻: 37 ページ: 884-888

    • DOI

      10.3109/02713683.2012.688164.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Usefulness of an aspheric vitreous contact lens in eyes implanted with an aspheric intraocular lens for internal limiting membrane peeling2012

    • 著者名/発表者名
      Kaga T, Uozato H, Kawamorita T, Yoshida N
    • 雑誌名

      Kitasato Med J

      巻: 42 ページ: 143-147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] プリズム基底方向が姿勢維持に与える影響2012

    • 著者名/発表者名
      金澤正継,魚里 博,浅川賢,川守田拓志
    • 雑誌名

      Vision

      巻: 24 ページ: 137-144

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 球面眼内レンズと硝子体コンタクトレンズの組み合わせによる眼底中央視認性の比較2012

    • 著者名/発表者名
      加賀達志,魚里 博,川守田拓志,吉田則彦
    • 雑誌名

      日眼会誌

      巻: 116 ページ: 383-386

    • 査読あり
  • [学会発表] 調節負荷に伴う他覚乱視度数の変化2012

    • 著者名/発表者名
      中山奈々美、坂本保夫、川守田拓志、魚里 博
    • 学会等名
      第53回日本視能矯正学会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      20121110-20121111
  • [学会発表] ヘッドアップディスプレイの虚像提示位置と他覚屈折値および瞳孔径の変化2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志、魚里 博、古賀哲郎、橋田雅也、清水公也
    • 学会等名
      第66回日本臨床眼科学会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      20121025-20121028
  • [学会発表] 多焦点ソフトコンタクトレンズ装用下の眼球高次収差の検討2012

    • 著者名/発表者名
      柴田優子,川守田拓志,魚里 博
    • 学会等名
      第48回日本眼光学学会総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120901-20120902
  • [学会発表] Dual Scheimpflug Analyzerを用いた視覚負荷前後における前眼部形状の変化2012

    • 著者名/発表者名
      広田雅和,川守田拓志,魚里 博
    • 学会等名
      第48回日本眼光学学会総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120901-20120902
  • [学会発表] 2機種のScheimpflug式前眼部解析装置における角膜厚の再現性と互換性2012

    • 著者名/発表者名
      張 允娥,川守田拓志,魚里 博
    • 学会等名
      第48回日本眼光学学会総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120901-20120902
  • [学会発表] 遠近両用ソフトコンタクトレンズ装用による高次収差・球面収差の変化2012

    • 著者名/発表者名
      柴田優子,川守田拓志,魚里 博
    • 学会等名
      第55回日本コンタクトレンズ学会総会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      20120715-20120716
  • [学会発表] 新しい測定装置を極める Ocular Response Analyzer2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志
    • 学会等名
      第27回日本白内障屈折矯正手術学会学術総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120615-20120617
    • 招待講演
  • [学会発表] 最新の検査法を習得しよう 角膜形状解析~コツと落とし穴~2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志
    • 学会等名
      第27回日本白内障屈折矯正手術学会学術総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120615-20120617
    • 招待講演
  • [学会発表] 白内障・屈折矯正手術に必須の眼光学知識 眼屈折と収差特性・調節・瞳孔径2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志
    • 学会等名
      第27回日本白内障屈折矯正手術学会学術総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120615-20120617
  • [学会発表] 有水晶体眼内レンズおよびLASIK術後屈折ずれが裸眼視力に及ぼす影響の基礎的・臨床的検討2012

    • 著者名/発表者名
      神谷和孝,五十嵐章史,清水公也,小橋英長,小松真理,川守田拓志,魚里 博
    • 学会等名
      第27回日本白内障屈折矯正手術学会学術総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120615-20120617
  • [学会発表] 液晶ディスプレイの自動輝度調整機能と眼疲労緩和効果2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志、柴田優子、金澤正継、広田雅和、魚里 博
    • 学会等名
      第53回日本人間工学学会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120609-20120610
  • [学会発表] Fluid dynamic characteristics of aqueous humour in a posterior-chamber phakic intraocular lens with a central perforation using computational fluid dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      Kawamorita T, Uozato H, Shibata Y, Shindo M, Kanazawa M, Hirota M, Shimizu K
    • 学会等名
      ARVO2012
    • 発表場所
      Fort Lauderdale, USA
    • 年月日
      20120506-20120510
  • [学会発表] Imaging properties of astigmatic eyes at near vision2012

    • 著者名/発表者名
      Uozato H, Shindo M, Shibata Y, Kawamorita T
    • 学会等名
      ARVO2012
    • 発表場所
      Fort Lauderdale, USA
    • 年月日
      20120506-20120510
  • [学会発表] KS-AquaPORT挿入眼におけるレーザー虹彩切開術必要性の理論的検討~流体力学的解析~2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志,魚里 博,清水公也
    • 学会等名
      第116回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120405-20120408
  • [学会発表] 近見時における直乱視と倒乱視の結像特性2012

    • 著者名/発表者名
      魚里 博,進藤真紀,柴田優子,川守田拓志
    • 学会等名
      第116回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      千代田区
    • 年月日
      20120405-20120408
  • [学会発表] 白内障と眼内レンズの光学特性

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志
    • 学会等名
      日本眼科医会第63回生涯教育講座 白内障のすべて 札幌講座
    • 発表場所
      札幌市
    • 招待講演
  • [図書] 日本眼科医会第63回生涯教育講座 白内障のすべて 白内障と眼内レンズの光学特性2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      日本眼科医会
  • [図書] 屈折矯正の基礎 1. 眼の屈折2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志,魚里 博
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      メディカル葵出版
  • [図書] 屈折検査 2. 成人2012

    • 著者名/発表者名
      川守田拓志,魚里 博
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      メディカル葵出版

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公開日: 2014-07-24  

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