角膜トポグラフィ
測定対象：角膜前面の形状
原理：主にPlacidoリング反射
提供データ：角膜屈折力マップ（曲率）
利点：高い再現性と空間分解能。正常〜中等度の不正乱視に対応する
角膜トポグラフィ
1. 角膜トポグラフィとは
Section titled “1. 角膜トポグラフィとは”角膜トポグラフィ（corneal topography）は、角膜前面の形状を非侵襲的かつ定量的に測定・可視化する検査技術である。17世紀初頭にScheinerが角膜からの反射を利用した研究が最初期のトポグラフィとされ、19世紀後半にPlacitoディスクが導入されて大きな進歩を遂げた。
角膜トモグラフィ（corneal tomography）は、角膜前面だけでなく後面の形状と角膜厚の分布を含む三次元構造を測定する発展的技術である1)。臨床的にはトポグラフィとトモグラフィを組み合わせて包括的な角膜評価を行う。
角膜トモグラフィ
測定対象：角膜前後面の三次元構造
原理：Scheimpflugカメラまたは前眼部OCT
提供データ：前後面曲率、エレベーション、角膜厚マップ
利点：角膜後面の評価が可能。混濁や浮腫があっても測定できる場合がある1)
Q トポグラフィとトモグラフィの違いは何ですか？
A
トポグラフィは主にPlacidoリング反射を用いて角膜前面の形状（曲率）を測定する技術です。一方、トモグラフィはScheimpflugカメラや前眼部OCTを用いて角膜の前面・後面・厚さを含む三次元構造を測定します。円錐角膜などでは後面の変化が前面より先に現れることがあるため、トモグラフィによる評価がより重要です。
2. 主な適応と臨床的意義
Section titled “2. 主な適応と臨床的意義”
Hassan Hashemi, Shiva Mehravaran Day to Day Clinically Relevant Corneal Elevation, Thickness, and Curvature Parameters Using the Orbscan II Scanning Slit Topographer and the Pentacam Scheimpflug Imaging Device 2010 Jan-Mar Middle East Afr J Ophthalmol. 2010 Jan-Mar; 17(1):44-55 Figure 3. PMCID: PMC2880373. License: CC BY.
Orbscanのクアッドマップで、前面高低、後面高低、角膜屈折力、角膜厚の4項目を同時に示している。中央部の数値欄から最薄部厚や屈折力分布も読み取れる。
角膜トポグラフィ・トモグラフィの主な臨床適応を以下に示す。
円錐角膜のスクリーニングと経過観察：角膜トポグラフィは円錐角膜疑い例の早期スクリーニングにおけるゴールドスタンダードである6)。初期の円錐角膜は細隙灯顕微鏡検査では正常に見えることが多く、トポグラフィーが唯一の手がかりとなる場合がある。下方急峻化（I-S ratio ≧1.2）と放射軸の21°以上の歪斜が典型的パターンである6)。小児・若年者では77%の眼でトモグラフィー上の進行が確認されており7)、定期的な経過観察が重要である。非典型例として側方急峻化（temporal keratoconus）も報告されている3)。14歳の症例でPentacamにより耳側の急峻化と菲薄化が検出され、I-S比の代わりにT-N（temporal-nasal）比が診断に有用であった3)。
ペルーシド角膜辺縁変性（PMD）の診断：ペルーシド角膜辺縁変性ではlobster claw（ザリガニの爪）パターンと呼ばれる特徴的な下方急峻化パターンが角膜トポグラフィで検出される。10代のペルーシド角膜辺縁変性症例ではBelin-Ambrosio enhanced ectasia displayとCorvis STによる角膜生体力学評価が診断に有用であった5)。
屈折矯正手術の計画と術後評価：屈折矯正手術の適応判断において、潜在的な角膜拡張症の除外が不可欠である6)。術後は角膜で生じたジオプトリ変化の評価、偏心切削やアブレーション不全の検出に使用される。トポグラフィーガイド下LASIK（CONTOURA等）では、Topolyzer Varioで取得した角膜前面データが直接レーザー照射パターンを決定する2)。
角膜表面不正の評価：アデノウイルス結膜炎後の上皮下浸潤による不正乱視の評価にPlacidoリングマイヤー像が有用であり、SS-OCTカラーマップでは検出困難な微細な表面不整もリングの歪みとして可視化できる4)。
その他の適応：白内障手術・角膜移植術後の乱視評価、コンタクトレンズフィッティング、翼状片や角膜混濁による角膜形状変化の評価にも使用される。
4. 検査原理と装置
Section titled “4. 検査原理と装置”角膜形状解析装置は測定原理により大きく3つに分類される1)。
Placidoリング式
Section titled “Placidoリング式”角膜前面の涙液層に同心円状のリング（Placidoディスク）を投影し、その反射像の形状から角膜曲率を算出する。大円錐型（TMS、Atlas等）と小円錐型（Keratograph等）があり、カラーLED方式（Cassini）も登場している1)。
利点：高い空間分解能と再現性。角膜前面の測定に最適。
限界：涙液層の不安定性に影響される。角膜後面は測定不可。角膜表面の約60%のみの評価であり、周辺部病変（ペルーシド角膜辺縁変性等）の検出には制限がある6)。
Placidoリングのマイヤー像は検査装置なしでも定性的に角膜不整を評価でき、特に小児患者や非協力的な患者で有用である4)。
Scheimpflugカメラ式
Section titled “Scheimpflugカメラ式”回転スリット光によるScheimpflug像を撮影し、角膜前後面の三次元構造を再構築する1)。Pentacam（単一回転Scheimpflug）、Galilei（デュアルScheimpflug＋Placido）、Sirius（Scheimpflug＋Placido）が代表的装置である1)。
利点：角膜前面・後面の曲率、エレベーション、角膜厚マップを同時に取得可能。
限界：光が透過できない組織の観察は不可能。隅角部は照明光の斜入射で撮影困難。屈折面の影響による補正精度の問題がある。
| 装置 | 測定原理 | 前面 | 後面 | 角膜厚 |
|---|---|---|---|---|
| Placido | リング反射 | ○ | × | × |
| Scheimpflug | 回転スリット | ○ | ○ | ○ |
| AS-OCT | 光干渉 | ○ | ○ | ○ |
前眼部OCT
Section titled “前眼部OCT”OCTの断面像から角膜の三次元構造を再構築する1)。SS-OCT（波長1,310nm、CASIA等）は測定範囲が広く角膜全体を一画面に描出可能。SD-OCT（波長840nm）は測定範囲は狭いが高解像度を実現する。
利点：混濁や浮腫があっても角膜形状解析が可能。非接触で高速。涙液層の影響を受けにくい。暗所でも撮影可能。
Belin-Ambrosio enhanced ectasia displayは、Pentacam上で角膜厚の空間プロファイルや前後面エレベーションの偏差を統合表示し、角膜拡張症のスクリーニング精度を向上させる機能である5)。
5. 検査手技と結果の解釈
Section titled “5. 検査手技と結果の解釈”被検者の頭部を顎受けと額当てに固定し、固視灯を注視させる。焦点とセンタリングを合わせて撮影する。固視不良、不用意な眼球圧迫や眼瞼挙上による角膜変形に注意する。最低2回撮影して再現性を確認する。コンタクトレンズ使用者では2週間以上の装用中止期間が推奨される6)。
マップの種類と読み方
Section titled “マップの種類と読み方”パワーマップ（axial / tangential / refractive）：角膜屈折力をカラーコードで表示する。axial powerは傾きに基づきノイズに強い。tangential（instantaneous）powerは局所の曲率を反映し、円錐角膜の頂点同定に優れる。refractive powerはSnellの法則に基づく光学的特性を反映する。
エレベーションマップ：角膜面と基準球面との差異を高さとして表示する。前面・後面それぞれの孤立した隆起は角膜拡張症の重要な指標となる6)。後面エレベーションマップは潜在性円錐角膜の検出に高い感度と特異度を示す6)。
パキメトリマップ：角膜厚分布を表示する。正常角膜では中央が最も薄く周辺に向かって漸増する。菲薄部位の偏心は角膜拡張症を示唆する。
| マップ | 主な用途 | 特徴 |
|---|---|---|
| Axial power | 全体的な乱視評価 | ノイズに強い |
| Tangential power | 局所変化の検出 | 円錐頂点の同定に有用 |
| Elevation | 拡張症スクリーニング | 後面が早期指標 |
- 患者情報（左右眼）を確認する
- クアッドマップ（4画面表示）で全体像を把握する
- カラースケールの範囲と勾配を確認する。0.5D固定間隔の絶対スケールが推奨される
- 緑色が正常値域に相当する。赤色の過剰はほぼ常に異常を示す
- 数値オーバーレイ（SimK、最小角膜厚、Kmax等）を確認する
- 細隙灯所見と照合する。角膜瘢痕、ドライアイ、新生血管によるアーチファクトに注意する
Q コンタクトレンズの中止期間はどのくらい必要ですか？
A
コンタクトレンズ（特にハードコンタクトレンズ）は角膜形状を一時的に変化させるため、正確なトポグラフィデータの取得には装用中止期間が必要です。一般的にソフトレンズでは2週間以上、ハードレンズではさらに長い期間（2〜4週間）の中止が推奨されます。屈折矯正手術の適応判断など重要な場面では特に厳密な中止期間が求められます。
6. 光学的原理・詳細な測定原理
Section titled “6. 光学的原理・詳細な測定原理”角膜パワーの定義
Section titled “角膜パワーの定義”角膜トポグラフィで使用される角膜パワーには3種類の定義がある。
Axial power（sagittal power）：Pa = (n-1)/d。測定点における法線の基準軸までの距離dから算出する。傾きに基づきノイズに強い。ケラトメータと同等の測定を広範な領域に拡張したもの。
Instantaneous power（tangential power）：Pi = (n-1)/r。測定点の局所曲率半径rから算出する。局所の形状変化をより正確に反映するが、ノイズに弱い。
Refractive power（focal power）：Pr = n/f。焦点距離fに基づく。Snellの法則に基づき光学的特性を最も正確に反映する。
Keratometric indexの問題
Section titled “Keratometric indexの問題”オートケラトメータやPlacido式装置では、角膜前面のみを測定し後面を考慮しない。角膜前面と後面の形状が比例関係にあると仮定して、角膜実質の屈折率の代わりにkeratometric index（通常1.3375）を使用して全角膜屈折力を計算する。この仮定は正常角膜では概ね成り立つが、屈折矯正手術後や角膜拡張症では前後面の比例関係が崩れるため誤差が生じる1)。
Scheimpflug原理
Section titled “Scheimpflug原理”理想的な撮影ではレンズ面と像面は平行であるが、角膜のような非平面的な対象では画像歪みが生じる。Scheimpflug原理では、物体面・レンズ面・像面から引いた接線が一点（Scheimpflug交点）で交わるように像面とレンズ面を操作することで、非平面対象でも焦点の合った画像を取得する1)。この原理によりスリット光の角膜断面像が歪みなく撮影可能となる。
波面収差解析との統合
Section titled “波面収差解析との統合”角膜形状解析と波面収差解析を組み合わせることで、球面・円柱面（二次収差）に加えて高次収差（コマ収差・球面収差等）を定量的に評価できる。収差はZernike多項式で展開され、RMS（root mean square）値として定量される。円錐角膜では垂直コマ収差の著しい増加が特徴的である6)。一部の装置ではトポグラフィと収差解析を同時に行うことが可能である1)。
7. 最新の研究と今後の展望
Section titled “7. 最新の研究と今後の展望”複合装置の発展
Section titled “複合装置の発展”近年、トポグラフィ・トモグラフィと生体計測（眼軸長・前房深度等）を統合した複合装置が登場している1)。眼内レンズ度数計算における角膜全屈折力（Total Corneal Refractive Power）の概念が提唱され、特に屈折矯正手術後の白内障手術における度数計算精度の向上が期待されている1)。
トポグラフィーガイド下レーザー治療
Section titled “トポグラフィーガイド下レーザー治療”トポグラフィーデータに基づくカスタムアブレーションが屈折矯正手術で広く普及している。Topolyzer Varioで取得した角膜前面データがCONTOURA手術のレーザー照射パターンを直接決定する2)。自覚屈折検査の乱視値とトポグラフィーの乱視値の不一致に対処する3Zノモグラムが提案されている2)。角膜瘢痕に対するPTK＋トポグラフィーガイド下PRKの併用も報告されている。
角膜拡張症の早期検出技術
Section titled “角膜拡張症の早期検出技術”Belin-Ambrosio enhanced ectasia displayは、角膜厚空間プロファイル（CTSP）やpercentage thickness increase（PTI）を統合し、潜在性円錐角膜の検出精度を向上させた5)。Corvis STとの併用によるtomographic and biomechanical index（TBI）は角膜生体力学も考慮した総合的なスクリーニングを可能にする5)。非典型例として耳側円錐角膜（temporal keratoconus）の報告3)は、標準的なI-S比だけでなく、T-N比を含む多角的な評価の重要性を示唆している。
Placidoリングの再評価
Section titled “Placidoリングの再評価”アデノウイルス後の上皮下浸潤（SEI）による不正乱視の評価において、Placidoリングのマイヤー像がSS-OCTカラーマップよりも鋭敏に表面不整を検出できることが報告された4)。タクロリムス点眼治療のモニタリングにもPlacidoリングの経時的撮影が有用であった4)。高度な装置が利用できない環境でも、Placidoリング像の定性的評価が角膜表面異常の簡便かつ有効なスクリーニング手段となりうる。
Q 角膜トポグラフィは円錐角膜の早期発見に役立ちますか？
A
はい、角膜トポグラフィは円錐角膜の早期スクリーニングにおけるゴールドスタンダードです。細隙灯検査では正常に見える初期の円錐角膜でも、トポグラフィでは下方急峻化などの特徴的パターンが検出できます。さらにトモグラフィ（Pentacam等）を併用すると、角膜後面の変化やBelin-Ambrosio表示による総合的な評価が可能で、より早期の検出が期待できます。
8. 参考文献
Section titled “8. 参考文献”
- Kanclerz P, Khoramnia R, Wang X. Current developments in corneal topography and tomography. Diagnostics. 2021;11:1466.
- Khamar P, Shetty R, Annavajjhala S, et al. Impact of crossplay between ocular aberrations and depth of focus in topo-guided laser-assisted in situ keratomileusis outcomes. Indian J Ophthalmol. 2023;71:467-475.
- Zhang LJ, Traish AS, Dohlman TH. Temporal keratoconus in a pediatric patient. Am J Ophthalmol Case Rep. 2023;32:101900.
- Toyokawa N, Araki-Sasaki K, Kimura H, et al. Evaluating anterior corneal surface using Placido ring mires for irregular astigmatism in refractory corneal subepithelial infiltrates after adenoviral conjunctivitis. BMC Ophthalmol. 2024;24:515.
- Nelapatla GI, Chaurasia S. Pellucid marginal corneal degeneration in a teenager. BMJ Case Rep. 2022;15:e248599.
- American Academy of Ophthalmology Corneal/External Disease Preferred Practice Pattern Panel. Corneal Ectasia Preferred Practice Pattern. San Francisco, CA: American Academy of Ophthalmology; 2024.
- Meyer JJ, Gokul A, Vellara HR, et al. Progression of keratoconus in children and adolescents. Br J Ophthalmol. 2023;107:176-180.