1.基本的な考え方
1.1.波面収差
光は走行電磁波であり.光によって発行された光の点源は.波面としてすべての方向に伝播し.表面の組成に接続された位相整合点のプロセスにおける光の伝播は.波面とも呼ばれる。 理想的な撮像では.光学系を通った点光源が像に入り.球の中心として理想的な像点となるはずですが.実際の撮像では.光学系の結像特性や光学系の欠陥により.実際の波面と理想の波面が同じ波面ではなく.実際の波面と理想の波面の差.つまり.波面収差が発生してしまいます。
収差はあらゆる光学系に存在し.幾何光学的な観点から色収差と単色収差に分けられる。 単色収差は.球面収差.コマ収差.像面湾曲.分散.収差の5つに分類され.屈折媒体の構造そのものに起因する。例えば.球面収差は.球面レンズの縁が中心部より屈折力が大きいために発生するものである。 物理光学の観点から収差を定義すると.波面収差（または波面表面収差）となります。 波面収差は.光学系の結像品質を示す重要な指標である。
1.2.人間の目の収差について
通常の人間の目は.非常に複雑な光学系であり.収差もあります。 人間の目の波面収差の発生源は主に
(1)角膜や水晶体の表面が不満足な状態であること。
(2) 角膜は.水晶体や硝子体液と同じ軸上にない。
(3) 角膜や水晶体.硝子体などの内部物質の不均一性により.屈折率が局所的にずれていること。
網膜は人間の目にとって最も意味のある像なので.人間の目の収差を正確に測定することが重要です。 この収差は.網膜の鮮明な像に対して.低次収差と高次収差の2つに分けられる。 低次収差とは.近視や遠視.乱視などの屈折異常によって網膜像がぼやけたり歪んだりすること.高次収差とは.球面収差.彗星収差.不正乱視など屈折系の他の光学障害を指します。
眼球全体の高次収差と球面収差は年齢とともに大きく増加するが.角膜原点は大きく変化せず.水晶体原点は年齢とともに大きく増加し.マイナス値からプラス値に徐々に発展することがわかる。
1.3 波面収差の評価と測定
ゼルニケ多項式は.単位円に直交する一連の関数で.波面収差を多次元の像に分解し.眼球光学系の収差を定量化するのに利用できる。 ゼルニケ多項式は，次数7の35項，すなわち1次チルト（2項を含み，それぞれC1，C2で示す，以下同じ），2次デフォーカス，乱視（C3～C5），3次（C6～C9），4次（c10～c14），5次（c15～c20），6次（c2l -2次以降の収差は.近年研究が盛んな高次収差であり.その中でも重要なものは.2次乱視.クローバー収差などに加え.3次のコマ収差.4次の球面収差である。 4次の球面収差は球面収差補正レンズで補正可能だが.それ以外の高次収差は光学ガラスでは補正できない。 一般に.低次収差が光学結像の品質に与える影響は高次収差よりも大きく.ゼルニケ収差が光学品質に与える影響は.順に球面収差.デフォーカス.非点収差.コマ収差.三つ葉.クローバー.四つ葉.五倍子である。
波面収差計は.平行光線を眼球に照射し.網膜に焦点を合わせて点光源を作り.網膜から反射させて測定する新しいタイプの測定器である。 外向き反射光の実際の方向は.レンズのマトリックスを使用して測定することができ.波面ドットマトリックスを形成します。 反射光は眼球光学系の収差をすべて受けるため.光学的な範囲では理想的な平行反射光方向からずれる必要があります。 これらの偏差を比較することで.眼科全体の収差分布を算出し.画面上に3次元画像として表示することができ.より直感的な波面収差図が得られます。
2.波面収差と円錐角膜
2.1 ケラトミルーシス後の波面収差
近視.遠視.正乱視など.人間の目の視機能を低下させる光学的欠陥は.フレーム.コンタクトレンズ.円錐角膜手術で矯正することができます。 球面収差や彗星収差などの高次収差も.目の視機能を低下させるため.角膜屈折矯正手術でしか矯正できないのです。 角膜屈折矯正手術は視力を改善しますが.まぶしさやハロー.夜間視力の低下など.他の視力障害も発生します。 文献によると.RK.PRK.LASIK後に高次収差が著しく増加し.特に3次の遠視と4次の球面収差が顕著であり.術後収差と瞳孔径に有意な相関があるとされています。
角膜切除後の波面収差の増加による臨床所見としては.①角膜曲率の最適でない変化.②オフセンターカット.③角膜の凹凸.角膜ヘイズの混濁.創傷治癒反応.などがあります。 このことは.屈折矯正手術後の波面収差検出の重要性.すなわち.手術結果の正確な評価.手術方法の改善.視力は良好だが他の視力品質の不満がある患者の認識と管理の重要性を示しています。
2.2 波面収差を利用した個別屈折矯正手術
従来のレーザー屈折矯正手術は比較的均質な手術であったため.術後の眼の収差は個人によって程度や形態が異なることがあります。 近視の患者さんは.手術後の見え方の質について不満や不平を持つことがよくあります。 そのため.多くの学者が「個別カット」を提唱している。 個別カットとは.患者様一人ひとりに合わせたレーザーカットのことで.2つの意味が含まれています。まず.近視.遠視.乱視といった従来の意味での屈折異常はもちろん.コメット収差などの高い収差を矯正し.手術後に優れた視力を得られるように.患者様固有の波面収差に的を絞ってカットすることです。 もう一つは.レーザー手術に伴う二次的な波面収差を狙い撃ちで補正し.術後の波面収差を改善し視力を向上させることです。
波面収差誘導型個別加工は.波面収差計の情報をもとに.測定した収差を角膜表面の凹凸で表現し.エキシマレーザーで角膜表面を精密に整形することで.角膜に投影したすべての点を黄斑部に正確に焦点を合わせ.人間の目の潜在視力を最大限に引き出すことを目的としています。 そのため.カッティングソリューションの設計は非常に重要です。
波面誘導による個別カットにより.既存の収差を低減するだけでなく.手術由来の収差の発生率を低減できることが.数多くの臨床研究により示されています。 従来の手術に比べて切開深度を浅くすることで.角膜の腫れや手術由来の多くの収差を防ぎ.術後の正常下夜間視力を改善し.術後の視野も広くなり.裸眼視力や視力品質が向上しました。 さらに.波面収差の技術を利用して.セントラルアイランドやオフセンターカットなどの屈折矯正後の合併症を検出し.レーザーを誘導して角膜表面をさらに精密に整形し.患者の収差を補正して.患者の視力と視力の質を向上させることができるのです。
しかし.波面収差誘導型個別カット法はすべての人に適しているわけではなく.低～中程度の屈折異常には効果が高いが.高～超高屈折異常には効果が低いという特徴がある。 個別カットでは.回折や色収差の影響はまだ解消されておらず.高次収差を除去すると中心視の見え方は向上するが.周辺視の見え方は低下するため.その点を考慮した選択が必要である。
3.波面収差と白内障.眼内レンズ
水晶体は角膜の収差を補正する重要な役割を担っており.水晶体の変化は人間の目の収差に影響を与える可能性があるのです。 このように収差補正技術は.白内障とその手術が視力に与える影響を評価するためにも.白内障手術後の患者の視力を確保するための眼内レンズの設計や選択.白内障手術方法の改良を検討するためにも利用できるのです。
3.1.白内障眼球の波面収差
波面収差は.水晶体の混濁の位置や程度が異なるために発生します。 皮質白内障では彗星収差が.核白内障では異なる球面収差が主な構成要素となっています。 核白内障はすべて負の球面収差を持ち.皮質白内障はすべて正の球面収差を持つ。 白内障の患者さんの多くは.初期にはまだ視力が良いものの.かすみ目.羞明.単眼複視.三白眼などの症状があり.二次乱視だけでなく球面収差が大きくなった結果である可能性があります。
3.2.白内障眼内レンズ眼の波面収差
IOLの目の収差は.天然レンズの目の収差よりもすべて大きいという研究結果が出ています。 その理由は.主に3つあります。
(1) 2つの結晶の光学特性.サイズ.構造が大きく異なること。 天然レンズは密度.屈折率.屈折力が異なり.調整により厚みが変化し.レンズ周辺部の屈折率が中心部より小さいため.球面収差を打ち消すことができます。 これらの特性は.人工レンズにはないものです。 また.眼内レンズの球面収差は材質や設計によって異なり.瞳孔が大きくなると増加するため.白内障手術後の眼内レンズでは視界がぼやけたり夜間にまぶしく感じたりする原因となっています。
(2) 眼内レンズと角膜の相対関係の変化。人間の眼の収差は.主に角膜収差と内面収差（主に水晶体）で構成されています。 角膜はバラツキの少ない正の球面収差.透明レンズは負の球面収差で.角膜の正の球面収差を補正することができる。 現在.臨床で使用されている眼内レンズは両凸型や平凸型の構造で.角膜の収差のバランスがとれず.球面収差が大きくなり.視力低下の原因になっています。
(3)手術は角膜に影響を与える。
3.3. 波面収差と眼内レンズ設計
理想的な眼内レンズは.患者の視力を向上させるだけでなく.角膜収差を補正し.全体の収差をできるだけ小さくするように設計することが一般的とされています。 負の球面収差を持つ非球面眼内レンズを挿入すると.人間の眼の球面収差が減少し.弱視患者のコントラスト感度が向上し.より質の高い視力を得ることができます。 近年.非球面眼内レンズは.白内障や眼内レンズの設計に波面収差技術を応用して成熟してきました。 現在.臨床で使用されている非球面眼内レンズの主な設計コンセプトは.3つに分類されます。
(1) ゼロ球面収差眼内レンズ：眼内に埋め込んでも.眼内の元の球面収差は変化しない。
(2）球面収差-0.27μmの非球面眼内レンズ：角膜の正の球面収差を打ち消すように眼内に挿入し.眼球全体の球面収差をゼロにするものです。
(3）球面収差-0.20µmの非球面眼内レンズ：移植後の角膜の正の球面収差を一部打ち消し.若年層の球面収差特性に合わせ.眼全体で+0.10µmの球面収差を保持する。 角膜球面収差は.眼内レンズを選択する際に.術前に測定する必要があります。
4.アウトルック
波面収差技術の眼科への応用は.人間の目の画像特性を正確かつ客観的に表現できるため.完全な視力を得ることができるという点で画期的であり.眼科クリニックでの応用が重要視されている。 しかし.屈折矯正手術においては.個別切削でどのように収差の除去を設計するか.どの収差を除去するかという問題が未解決であり.波面誘導による屈折矯正手術をいかに最適化するかは.依然として重要な課題である。 白内障手術の分野での波面収差技術の応用は.まだ本当の意味での個別化には至っていません。 したがって.波面収差が眼科臨床に理想的に適用されるには.まだまだ長い道のりが必要です。