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ルミック ルミック：眼科医による眼科辞典
網膜・硝子体

補償光学（Adaptive Optics）

1. 補償光学（Adaptive Optics）とは

Section titled “1. 補償光学（Adaptive Optics）とは”

補償光学（Adaptive Optics; AO）は、波面センサで眼球光学系の収差を検出し、可変形状鏡でリアルタイムに補正することで、網膜イメージングの解像度を飛躍的に向上させる技術である。

もともと天文学において、地球大気による光学収差の軽減のために開発された技術を、生体網膜の可視化へと改良・最適化したものである。眼球の光学系は角膜・水晶体・硝子体による収差を含み、通常の眼底撮影ではこれらの収差が解像度の上限を規定する。AOはこの限界を克服する。

AOを組み合わせることで、錐体視細胞・杆体視細胞・網膜色素上皮（RPE）細胞・網膜神経節細胞（RGC）・毛細血管・視神経など、従来の眼底検査では不可能であった細胞レベルの可視化が可能となる。既存の眼底撮影（FIO）・OCT・SLOとの組み合わせによりマルチモーダルイメージングを実現する。

Q 補償光学は何のために使われるのですか？
A

網膜の細胞レベルの構造を生体内で直接観察するために使用される。遺伝性網膜疾患の視細胞消失パターンのモニタリング、加齢黄斑変性・糖尿病網膜症の微細変化の検出、OCTでは説明できない視覚症状の原因特定、および臨床試験における構造的エンドポイントとしての活用が主な用途である1)。

2. 主なイメージングモダリティ

Section titled “2. 主なイメージングモダリティ”

AOを活用したイメージング機器は現在3種類のモダリティに大別される。各モダリティの解像度・用途・承認状況を以下に示す。

モダリティ横方向解像度主な用途承認状況
AO-FIO中程度迅速な広範囲撮像臨床承認済み
AO-SLO約2.5μm視細胞・RGCの可視化研究用途
AO-OCTSD-OCTの約5倍深さ別の層構造可視化研究用途

AO-FIO

臨床承認：Imagine Eyes社rtx-1が唯一の臨床承認機器。

撮像方式：波面収差の評価→AO補正→画像収集のサイクルを反復。患者は顎台・額安定装置に固定し、注視とボタン操作でシステムを起動する。

利点：広範囲の画像をより迅速に取得できる。

欠点：網膜・脈絡膜からの散乱光によりコントラストが低い。

AO-SLO

撮像方式：AOとイメージングシステムが一体化しリアルタイム収差補正。デフォーカス制御により網膜内の焦点面を調整し、光学的切片化が可能。

解像度：横方向約2.5μm、軸方向約100μm1)。

検出モード：共焦点（錐体外節）・暗視野（RPE）・オフアパーチャ（RGC等）・スプリットディテクター（錐体内節前端）の多モードに対応1)。

欠点：スキャン範囲が狭く、撮像に数時間を要し、良好な固視の維持が必要1)。

AO-OCT

撮像方式：一部機器はSLOとOCTを統合した構成をとる。

利点：従来SD-OCTの約5倍の水平解像度。RGC・RPE・脈絡膜毛細血管板を深さ別に可視化できる。

欠点：体動アーチファクト・固視不良による画質制限がある。偽水晶体眼や長眼軸長の眼では撮像が困難となる1)。

Q 補償光学とOCTの違いは何ですか？
A

OCTは網膜の断層像（縦断面）を可視化するが、個々の細胞の識別は困難である。AOSLOは横方向約2.5μmの解像度で個々の視細胞を可視化でき、OCTでは検出困難な微細な視細胞損傷の検出が可能である1)。両者は相補的な技術であり、マルチモーダルイメージングとして組み合わせて使用されることが多い。

3. 臨床応用と適応

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AOイメージングは多様な網膜疾患の評価に応用される。可視化できる構造と疾患別の主要な知見を以下に示す。

遺伝性網膜疾患

網膜色素変性（RP）：OCTで正常に見える中心網膜でも有意な錐体消失を検出。不規則な錐体モザイク、錐体密度低下、六角形性の減少が特徴。

スターガルト病：錐体・桿体間隔が有意に拡大。周辺部で「星空（starry-night）」パターン。

無脈絡膜症：萎縮境界まで錐体モザイクが維持。気泡状高反射スポットが特徴的。

網膜血管疾患

糖尿病網膜症：錐体充填密度の変化および微小血管瘤などの血管異常を細胞レベルで検出。

網膜血管動態：網膜血管内の白血球移動をリアルタイムで追跡できる。

CSCR：中心性漿液性脈絡網膜症における錐体モザイク異常の可視化。

臨床試験応用

構造的エンドポイント：細胞レベルの変化を定量的に評価し、治療効果の構造的エンドポイントとして活用できる。

加齢黄斑変性早期検出：加齢黄斑変性におけるドルーゼンの早期検出。

RGCイメージング：緑内障患者における網膜神経節細胞の可視化。

遺伝性網膜疾患における疾患別AO所見

Section titled “遺伝性網膜疾患における疾患別AO所見”

主要な遺伝性網膜疾患におけるAO所見の特徴を以下に示す。

疾患主なAO所見特徴的パターン
網膜色素変性錐体密度低下六角形性減少
スターガルト病錐体・桿体間隔拡大星空パターン
無脈絡膜症萎縮境界まで錐体維持気泡状高反射スポット

卵黄状黄斑ジストロフィでは、病変部で錐体・RPE密度が減少するが病変外では正常を維持する。網膜下マクロファージを示唆する可動性ディスク状構造も観察される。

X連鎖網膜分離症では、中心窩分離内で不規則・拡大した錐体間隔を認める。オフアパーチャイメージングで著しく大きな車軸状（spoke-wheel）錐体が特徴的である。

アッシャー症候群II型では、OCTの外観が正常でも非症候群性RPと比較して中心窩錐体密度が低い。III型では中心窩錐体密度は維持されるが、感度消失領域では錐体構造が消失する。

AOSLOの臨床的有用性を示す知見

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OCTで検出困難な微細病変の検出例として、白内障手術後の嚢胞様黄斑浮腫（CME）消退後の症例がある。

Khoussineら（2025）は、白内障手術後に嚢胞様黄斑浮腫が消退した68歳女性の1例を報告した1)。OCTでは小さなEZ欠損のみであったが、AOSLOでは黄斑部視細胞モザイクを貫く亀裂様病変を検出した。病変の位置と方向はAmslerグリッドでの変視症パターンと一致しており、嚢胞様黄斑浮腫消退後も視細胞損傷が残存し持続的な変視症の原因となりうることが実証された。

同様に、太陽網膜症や網膜剥離術後でもAOSLOがOCTで不明瞭な細胞損傷を検出した報告がある1)。

Q 補償光学はどのような場面で特に役立ちますか？
A

OCTでは説明できない視覚症状の原因特定（嚢胞様黄斑浮腫消退後の変視症など）、遺伝性網膜疾患の視細胞消失パターンの定量的モニタリング、加齢黄斑変性・糖尿病網膜症の微細変化の早期検出、そして臨床試験における構造的エンドポイントとしての活用が代表的な用途である1)。

4. 技術的原理と詳細な光学機構

Section titled “4. 技術的原理と詳細な光学機構”

基本構成要素

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AO眼底撮影システムは以下の3つの主要コンポーネントで構成される。

  • 波面センサ（Wavefront Sensor）：眼球光学系の収差をリアルタイムに検出する。ハルトマン‐シャック波面センサが一般的に使用される。
  • 可変形状鏡（Deformable Mirror）：検出された収差に逆位相の変形を加え、光学的に補正する。高速・高精度な形状変化が求められる。
  • 閉ループ制御（Closed-loop Control）：波面センサと可変形状鏡がフィードバック制御で連動し、連続イメージング中にリアルタイムで収差補正を維持する。デフォーカス制御もこの閉ループに組み込まれる。

AO-SLOの光学設計

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AO-SLOでは検出方式により異なる組織コントラストが得られる。

  • 共焦点検出：散乱を最小限に抑えた高コントラスト画像。錐体外節の可視化に最適1)。
  • 非共焦点暗視野モード：RPE細胞の可視化に有効。
  • オフアパーチャモード：光散乱構造を強調し、RGCなど透明な構造の可視化に有用。
  • スプリットディテクターモード（split-detection）：非共焦点四分割検出方式。錐体内節の前端を可視化できる1)。

Dubra設計のカスタムAOSLOシステムでは非共焦点四分割検出方式を採用し、視野角は最大2.5度である1)。撮像時は短い動画を取得し、カスタムソフトウェアによるモーション安定化処理を施す1)。

本技術はもともと天文学において大気揺らぎによる収差を補正するために開発されたものを、眼科領域に転用・改良したものである。

5. 最新の研究と今後の展望

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視細胞損傷メカニズムの解明

Section titled “視細胞損傷メカニズムの解明”

AOSLOはOCTでは検出不能な細胞レベルの変化を捉えることで、視覚症状の病態解明に貢献している。

Khoussineら（2025）は嚢胞様黄斑浮腫消退後の持続的変視症症例において、亀裂様視細胞病変がAmslerグリッドでの変視症パターンと空間的に一致することを実証した1)。損傷した視細胞が経時的に回復するかは不明であり、今後の縦断的研究が必要とされている。

同報告では、亀裂領域の見かけ上の視細胞欠損が実際の視細胞消失か配列異常かの鑑別が課題であるとされている1)。また、錐体外節の喪失があっても内節は保存されている可能性があり、内節の保存が視機能回復の予後因子となるかが注目されている1)。

臨床試験への応用

Section titled “臨床試験への応用”

AO技術の細胞レベル変化検出能力は、遺伝性網膜疾患を対象とした遺伝子治療・細胞治療の臨床試験における構造的エンドポイントとしての活用が期待されている。従来のOCTや視野検査では検出できない早期の視細胞変化を定量的に評価できる点が強みである。

臨床導入への課題

Section titled “臨床導入への課題”

現時点での臨床普及の障壁は以下の通りである。

  • 機器承認の限界：臨床承認機器はrtx-1（AO-FIO）のみ。AO-SLO・AO-OCTは研究用途に限定されている。
  • コストと技術的習熟度：機器コストが高く、習熟した操作者が必要。
  • 撮像時間の長さ：特にAO-SLOでは良好な固視維持が必要で撮像に長時間を要する1)。
  • 画像品質の不一致：患者の固視能力・屈折状態・瞳孔径などにより画質が大きく変動する。
  • 標準化データベースの欠如：正常値データベースが整備されておらず、個人差の評価が困難。
Q 補償光学は将来的に標準検査になりますか？
A

臨床試験の構造的エンドポイントや視細胞損傷の詳細評価における有用性が実証されており、遺伝子治療の普及とともに需要の増加が見込まれる。しかし、コスト・操作の複雑さ・撮像時間・標準化データベースの欠如が普及の障壁となっており、現時点では一般眼科への普及は限定的である1)。

Q 補償光学の検査は一般の眼科で受けられますか？
A

臨床承認機器はrtx-1（AO-FIO）のみであり、一部の専門施設で受けることが可能である。AO-SLOおよびAO-OCTは現在研究施設限定であり、一般眼科での実施は困難である。コスト・技術的習熟度の問題から一般眼科への普及はまだ限定的な段階にある。

6. 参考文献

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  1. Khoussine J, Arthur P, Rogers J, Stangel N, Stepien KE, Chang JS. Adaptive Optics Imaging Uncovers Photoreceptor Alterations Underlying Visual Distortion After Cystoid Macular Edema. Journal of vitreoretinal diseases. 2025. doi:10.1177/24741264251404745. PMID:41459033; PMCID:PMC12742994.
  2. Roorda A. Adaptive optics ophthalmoscopy. J Refract Surg. 2000;16(5):S602-7. PMID: 11019882.
  3. Zhao Z, Ma Y, Song Z, Antonello J, Cui J, Chen B, et al. Intensity adaptive optics. Light Sci Appl. 2025;14(1):128. PMID: 40108147.

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