專利名稱：能減少眼像差的眼內(nèi)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能減少眼的像差的眼科透鏡的設(shè)計和選擇方法，以及能夠提供此種改善視力效果的透鏡。
發(fā)明的背景除眼的第一階散焦和散光之外，大量其他視覺缺陷也可能存在，例如當波前穿過折射面時會產(chǎn)生不同階的像差。波前本身在穿過有缺陷的光學表面時變成非球面性的，而非球面波前落在視網(wǎng)膜上時產(chǎn)生視覺缺陷。如果角膜和囊內(nèi)晶狀體不是無缺陷的或者不能完全補償光學元件，那么它們二者都會導致這些類型的視覺缺陷。本文中的術(shù)語“非球面性”包括非球面性和非對稱性。非球面表面既可以是旋轉(zhuǎn)對稱表面，也可以是旋轉(zhuǎn)非對稱表面和/或不規(guī)則表面，即，所有的表面不是球面。
人們正在討論這樣的問題，即帶有植入的眼內(nèi)透鏡(IOL)的眼睛其視力與同齡人的正常眼睛的視力是可比的。因此，一位70歲的白內(nèi)障患者僅僅能夠指望在進行眼內(nèi)透鏡植入手術(shù)后獲得同齡無白內(nèi)障的人的視力，盡管客觀上認為這種透鏡在光學上優(yōu)于天然晶狀體。這一結(jié)論可通過下面的事實進行解釋，目前的IOL不適于補償人眼光學系統(tǒng)的與年齡有關(guān)的缺陷。人們已經(jīng)在研究與年齡有關(guān)的眼缺陷，并且發(fā)現(xiàn)大于50歲的研究對象的襯比靈敏度明顯下降。這些結(jié)論似乎符合上述的討論，因為對比靈敏度測試表明做過透鏡植入白內(nèi)障手術(shù)的人不會比平均年齡在60到70歲的人獲得更好的襯比靈敏度。
盡管已經(jīng)開發(fā)出了具有優(yōu)異光學性能的、旨在取代有缺陷的白內(nèi)障晶狀體和諸如常規(guī)的隱形眼鏡或眼內(nèi)矯正透鏡的其他眼科透鏡的眼內(nèi)透鏡，但是很明顯，它們未能對大量的眼像差現(xiàn)象、包括與年齡有關(guān)的像差缺陷進行矯正。
美國專利5,777,719(Williams等)公開了一種將人眼作為光學系統(tǒng)，利用波前分析來精確測量更高階眼像差的方法和裝置。通過使用哈脫曼-肖克(Hartmann-Shack)波前傳感器，能測量眼的更高階像差并用所獲得的數(shù)據(jù)對這些像差進行矯正，并由此得到設(shè)計能夠提供高度改良的光學矯正的光學透鏡的足夠信息。Hartmann-Shack傳感器提供了一種用于獲得從研究對象眼視網(wǎng)膜反射的光的裝置。瞳孔平面內(nèi)的波前在Hartmann-Shack傳感器的小透鏡陣列平面上重現(xiàn)。小透鏡陣列中的每個小透鏡均用于在陣列焦平面處的CCD攝像機上形成視網(wǎng)膜點光源的空間圖像。以由激光束在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生點光源的形式，眼的波像差以正比于每個小透鏡上波前的局部傾斜量位移每個光斑。CCD攝像機的輸出送入計算機，然后進行計算以使斜率數(shù)據(jù)符合65個查涅克(Zernike)多項式的一階導數(shù)。通過計算，可獲得加權(quán)查涅克多項式的系數(shù)。被加權(quán)的查涅克多項式總和代表重建的波前，該波前由作為光學系統(tǒng)的眼的像差引起失真。查涅克多項式的各項表示不同模式的像差。
美國專利5,050,981(Roffman)公開了另一種設(shè)計透鏡的方法，該方法是這樣實現(xiàn)的跟蹤穿過透鏡-眼系統(tǒng)的大量射線，然后根據(jù)這些射線計算其調(diào)制傳遞函數(shù)，并評價成像位置處射線的密度分布。這一過程通過改變至少一個透鏡表面而反復進行，直到發(fā)現(xiàn)一個透鏡產(chǎn)生清晰的焦點和最小的成像像差。
上述用于設(shè)計的方法適于為晶狀體眼設(shè)計隱形眼鏡或者其他矯正透鏡，它能完美地補償整個眼球系統(tǒng)的像差。然而，為了提供適合放置在角膜和囊內(nèi)晶狀體之間、前房(anterior chamber)或后房(posterior chamber)中的改良的眼內(nèi)透鏡，則需要考慮眼各個部分的像差。
最近人們一直致力于對眼像差的研究，包括將像差的演變作為年齡函數(shù)的大量研究。在一個特別的研究中，分別檢測眼球各部分的成長情況，得到如下結(jié)論，較年輕眼球的各部分光學像差互相抵消，參見1998年出版的《Optical Letters》，第23(21)卷第1713-1715頁。還有，S.Patel等人在1993年出版的《Refractive & Corneal Surgery》第9卷第173-181頁的論文中公開了角膜后表面的非球面性。該文建議可以將角膜數(shù)據(jù)與其他眼參數(shù)一起使用以預(yù)測眼內(nèi)透鏡的光學性能和非球面性，并由此使未來的人工晶狀體眼的光學性能達到最佳。此外，最近Antonio Guirao和Pablo Artal發(fā)現(xiàn)并在1999年出版的《IOVS)》第40(4)卷，S535中指出角膜的形狀隨年齡改變，變得更加呈球面形狀。這些研究顯示研究對象的角膜提供了正球面像差，并且隨年齡而增長。1998年出版的《視覺研究》的第38(2)卷第209-229頁中，A Glasser等人研究了從眼庫獲得的角膜摘除之后的天然晶狀體的球面像差。按照這里使用的激光掃描光學方法，發(fā)現(xiàn)較年長的晶狀體(66歲)的球面像差顯示為未矯正的(正的)球面像差，而10歲的晶狀體顯示過矯正的(負的)球面像差。
鑒于前文，顯然，需要一種眼科透鏡，它能更好地適用于補償眼球各表面(如角膜表面和囊內(nèi)晶狀體的表面)產(chǎn)生的像差，以及能更好地矯正除散焦和散光之外的像差，正如傳統(tǒng)眼科透鏡所能提供的那樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提高眼睛的視覺質(zhì)量。
本發(fā)明進一步的目的是提供獲得一種眼科透鏡的方法，所述眼科透鏡能減小眼球的像差。
本發(fā)明的另一目的是提供獲得一種眼內(nèi)透鏡的方法，該眼內(nèi)透鏡能夠在眼中植入后減少眼的像差。
本發(fā)明進一步的目的是提供獲得眼內(nèi)透鏡的方法，該眼內(nèi)透鏡能夠補償由于角膜表面和囊內(nèi)晶狀體表面的光學不規(guī)則性而產(chǎn)生的像差。
本發(fā)明進一步的目的是提供一種眼內(nèi)透鏡，其中該眼內(nèi)透鏡與囊中的晶狀體一起能將偏離球形的波前恢復為充分接近球形的波前。
本發(fā)明進一步的目的是提供一種眼內(nèi)透鏡，它能為做過角膜手術(shù)的患者或具有角膜缺陷或疾病的患者提高視覺質(zhì)量。
本發(fā)明一般涉及獲得一種眼科透鏡的方法，該眼科透鏡能減少眼的像差。這里的像差指的是波前像差。它基于下述理解，會聚的波前必須完全是球面以形成一個點像，即，如果要在眼球視網(wǎng)膜上形成完美的圖像，那么通過眼球的光學表面的波前，如通過角膜和自然晶狀體的波前，必須完全是球面的。如果波前偏離球面，則形成有像差的圖像，這是在圖像通過非完美透鏡系統(tǒng)時出現(xiàn)的情況。波前像差可依據(jù)不同的近似模型以數(shù)學術(shù)語表示，如參考書中解釋的那樣，例如M.R.Freeman在1990年出版的第10版《光學》中所記載的。
本發(fā)明涉及一種設(shè)計眼內(nèi)矯正透鏡的方法，該眼內(nèi)矯正透鏡在其植入眼后能夠減少眼球的像差，并適于放置在眼的角膜和晶狀體囊之間，包括下述步驟(i)用波前傳感器測量未矯正眼的波前像差；(ii)用角膜地形儀測量眼中至少一個角膜表面的形狀；(iii)將該至少一個角膜表面和位于包括所述角膜的眼的囊中的晶狀體表征為數(shù)學模型；(iv)利用所述數(shù)學模型計算所述角膜表面和所述囊內(nèi)晶狀體的最終像差；(v)選擇眼內(nèi)矯正透鏡的光學屈光度；建立眼內(nèi)矯正透鏡模型，使得包括所述眼內(nèi)矯正透鏡以及所述角膜和所述囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型的光學系統(tǒng)產(chǎn)生的波前獲得減少的像差。
在第一個實施方案中，本發(fā)明涉及一種眼內(nèi)透鏡的設(shè)計方法，該眼內(nèi)透鏡在眼內(nèi)植入后能夠減少眼的像差。所述方法包括第一步，利用波前傳感器測量未矯正眼的波前像差。并利用角膜地形儀測量眼內(nèi)至少一個角膜表面的形狀。將該至少一個角膜表面和包括該角膜的眼的囊內(nèi)晶狀體用數(shù)學模型表征，并利用該數(shù)學模型來計算角膜表面和囊內(nèi)晶狀體的最終像差。囊內(nèi)晶狀體可以是自然晶狀體或者任何種類的植入晶狀體。在下文中，囊內(nèi)的晶狀體被稱為囊內(nèi)晶狀體。由此得到角膜和囊內(nèi)晶狀體的像差的表述，即，穿過該角膜表面和該晶狀體的波前的波前像差。根據(jù)選定的數(shù)學模型，可經(jīng)不同途徑計算像差。優(yōu)選地，角膜表面和囊內(nèi)晶狀體的特征以旋轉(zhuǎn)二次曲面或者多項式或者兩者相結(jié)合的數(shù)學模型表示。更優(yōu)選地，角膜表面和囊內(nèi)晶狀體的特征以多項式的線性組合表示。方法的第二步為選擇眼內(nèi)矯正透鏡的屈光度，這一步驟依照對于眼球進行光學矯正的特定需要而采用的常規(guī)方法來完成。按照步驟一和二的信息來建立眼內(nèi)矯正透鏡的模型，使包括所述矯正透鏡以及角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型的光學系統(tǒng)的波前獲得減小的像差。在建立透鏡模型時，被考慮的光學系統(tǒng)通常包括角膜、囊內(nèi)晶狀體和所述矯正透鏡，但是在特定情況下，也可以包括其它光學元件，根據(jù)具體情況包括眼科透鏡，或者人工矯正鏡，如隱形眼鏡，或者可植入的矯正透鏡。
給透鏡建立模型包括選擇系統(tǒng)中的一個或幾個有助于確定給定屈光度的透鏡形狀的透鏡參數(shù)。這通常包括選擇前端半徑及前表面形狀、后端半徑及后表面形狀、透鏡厚度、透鏡折射率，以及透鏡在眼中的位置。實際上，給透鏡建立模型可基于一種矯正透鏡的數(shù)據(jù)來進行，這種矯正透鏡在申請?zhí)枮镾E-0000611-4的瑞典專利申請中有記載，該文在這里引入本文作為參考。在此情況下，最好選擇與已經(jīng)臨床確定的模型偏離盡可能小的模型。為此，最好保持透鏡中心半徑、厚度以及折射率的預(yù)定值不變，同時選擇不同形狀的前表面或后表面，從而使透鏡的表面是非球面或非對稱形狀的表面。本發(fā)明的另一種方法是通過選擇適當?shù)姆乔蛎娌糠謥斫o常規(guī)的初始透鏡的球形前表面建立模型。透鏡的非球面設(shè)計是眾所周知的技術(shù)，這種設(shè)計可依照不同的原理實現(xiàn)。有關(guān)這種表面的構(gòu)造在本申請人的與本申請同時待審的瑞典專利申請0000611-4中有更詳細地說明，可供參考。如上文所述，術(shù)語“非球面”并不限于對稱表面。例如徑向非對稱透鏡可用于校正慧差。
通過將包括角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型以及矯正透鏡光學系統(tǒng)的像差與角膜和囊內(nèi)晶狀體的像差進行比較，并且評定是否充分減少了像差，能進一步地發(fā)展本發(fā)明的方法。從透鏡的上述物理參數(shù)中可得到適當?shù)目勺儏?shù)，改變這些參數(shù)可以找到一種透鏡模型，它能充分偏離球面透鏡以補償像差。
通過使用測量眼球總像差的波前傳感器和根據(jù)眾所周知的地形學測量方法直接測量角膜表面，可以表征作為數(shù)學模型的至少一個角膜表面和囊內(nèi)晶狀體，并因此建立表示像差的角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型，這有助于將角膜的不規(guī)則性用可用于本發(fā)明的可量化模型表達。根據(jù)這兩種測量，囊內(nèi)晶狀體的像差也可以被計算并表示在像差項中，如代表囊內(nèi)晶狀體的像差的多項式的線性組合。囊內(nèi)晶狀體的像差可通過使用整個眼的波前像差值并從這些值中減去角膜的波前像差值得到，或者可選擇通過下列方式對光學系統(tǒng)進行模型化而得到，以基于角膜測量的角膜和“起始點”的囊內(nèi)晶狀體的模型開始，計算該系統(tǒng)的像差，然后對囊內(nèi)晶狀體的形狀進行修改，直到計算得到的像差充分類似于未矯正眼的測得像差。為此目的的角膜測量能通過Orbtek，L.L.C，公司的ORBSCAN角膜電視測量法(videokeratograph)，或者通過角膜地形測量法，例如但并不限于EyeSys或Humphrey Atlas而實現(xiàn)。優(yōu)選地，至少測量角膜的前表面，更優(yōu)選地，測量角膜的前、后兩個表面，并且將其用像差項表征和表達，如代表總角膜像差的多項式線性組合。根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，在選定人群中實施角膜和囊內(nèi)晶狀體的表征，以表示像差的平均值并根據(jù)該平均像差設(shè)計透鏡。然后可計算人群的平均像差項，例如作為多項式的平均線性組合，并將上述像差項用于透鏡設(shè)計方法中。這一方面包括選擇不同的相關(guān)人群，例如以年齡分組，從而產(chǎn)生符合各設(shè)計方法的合適的平均角膜表面和囊內(nèi)晶狀體。這樣，患者將獲得一種與基本上呈球面的常規(guī)透鏡相比具有更小像差的透鏡。
優(yōu)選地，上面提到的測量也包括測量眼的折射屈光度。在本發(fā)明的設(shè)計方法中，為了選擇透鏡的屈光度，通?？紤]角膜和囊內(nèi)晶狀體的屈光度以及眼球的軸向長度。
同樣優(yōu)選地，這里波前像差被表示為多項式的線性組合，并且包括角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型以及模型化的眼內(nèi)矯正透鏡的光學系統(tǒng)提供像差如由一個或多個這樣的多項式的項所表示的顯著減小的波前，在光學領(lǐng)域，技術(shù)人員可用幾種多項式的項描述像差。多項式以賽德爾(Seidel)或者查涅克多項式為好。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選查涅克多項式。
使用查涅克項對偏離無像差的光學表面所產(chǎn)生的波前像差進行描述是最新技術(shù)，并且可以和例如Hartmann-Shack傳感器一起使用，如1994年出版的《J.Opt.Soc.Am.》第11(7)卷第1949-57頁所概括的。在光學專業(yè)人員中廣泛得到認可的是，不同的查涅克項表示不同的像差現(xiàn)象，包括散焦，散光，慧差，球面像差以及更高階形式的像差。在本方法的一個實施方案中，角膜表面和囊內(nèi)晶狀體的測量導致角膜表面形狀和囊內(nèi)晶狀體形狀可被表示為查涅克多項式的線性組合(如方程式(1)所示)，其中Zi為第i個查涅克項，ai為該項的加權(quán)系數(shù)。查涅克多項式是定義在單位圓上一組完全正交的多項式。下面，表1示出了最先的15個查涅克項，以及每項表示的像差，這些項可達第四階。
z(ρ,θ)=Σi=115aiZi---(1)]]>方程式(1)中，ρ和θ分別表示歸一化半徑及方位角。
表1 利用眼內(nèi)透鏡的傳統(tǒng)光學矯正僅僅滿足包括已植入透鏡的眼球的光學系統(tǒng)的第四項。可對散光進行矯正的眼鏡，隱形眼鏡以及眼內(nèi)透鏡，能進一步滿足第五項和第六項，因此顯著減少涉及散光的查涅克多項式。
本發(fā)明的方法進一步包括計算包含模型化的眼內(nèi)矯正透鏡以及所述角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型的光學系統(tǒng)產(chǎn)生的、以多項式的線性組合形式表示的像差，并確定眼內(nèi)矯正透鏡是否充分地減少了像差。如果像差減少得不夠充分，那么將對透鏡重新模型化，直到多項式的一項或幾項充分減小。對透鏡重新模型化意味著改變至少一個常規(guī)透鏡設(shè)計參數(shù)。這些參數(shù)包括前表面形狀和/或中心半徑，后表面形狀和/或中心半徑，透鏡厚度及其折射率。通常，這樣的重新模型化包括改變透鏡表面的曲率，以使其偏離精確的球面。在透鏡設(shè)計方面有幾種可用的工具，可用于本設(shè)計方法中，如OSLO第5版，參見1996年出版的《Sinclair Optics》第4章《ProgramReference》。
根據(jù)第一實施方案的首選方面，本發(fā)明的方法包括將至少一個角膜表面和囊內(nèi)晶狀體的形狀表示為查涅克多項式的線性組合，并由此確定角膜和囊內(nèi)晶狀體的波前的查涅克系數(shù)，即，所選定的每個查涅克多項式的系數(shù)。然后對矯正透鏡建立模型，從而使包括所述模型化的矯正透鏡以及角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型的光學系統(tǒng)提供一個所選定查涅克系數(shù)充分減小的波前。通過下述步驟可以進一步改進本方法計算代表由包括模型化的眼內(nèi)矯正透鏡以及角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型的光學系統(tǒng)產(chǎn)生的波前的查涅克多項式的查涅克系數(shù)，確定透鏡是否為角膜和囊內(nèi)晶狀體的波前提供充分減小的查涅克系數(shù)；并可對透鏡重新模型化，直到所述系數(shù)充分減小。本方法的該方面宜考慮查涅克多項式可達第四階，并且其目的是充分減小涉及球面像差和/或散光項的查涅克系數(shù)。最好是充分減小由包括角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型及所述模型化的眼內(nèi)矯正透鏡的光學系統(tǒng)產(chǎn)生的波前的第11個查涅克系數(shù)，從而可獲得充分消除球面像差的眼球。本設(shè)計方法的另一方案可以包括減少更高階像差，由此本方法的目標為減少比第四階更高階的像差項的查涅克系數(shù)。
以選定人群的角膜和囊內(nèi)晶狀體的表性為基礎(chǔ)設(shè)計透鏡時，每個人的角膜表面和囊內(nèi)晶狀體最好都被表示在查涅克多項式中，由此確定查涅克系數(shù)。根據(jù)這些結(jié)果，計算平均查涅克系數(shù)并將其應(yīng)用于設(shè)計方法中，以充分減小選定系數(shù)。需要指出的是，以一大群人的平均值為基礎(chǔ)的設(shè)計方法所得到的最終透鏡，具有為所有使用者顯著提高視覺質(zhì)量的目的。作為其結(jié)果，基于平均值而完全消除像差項的透鏡對具體某個個體可能是不適用的，導致其視力會比戴常規(guī)眼科透鏡差。為此，可適當?shù)貙⑦x定的查涅克系數(shù)比平均值減少一定的程度或預(yù)定的比例。
根據(jù)發(fā)明設(shè)計方法的另一方面，可以在系數(shù)值方面比較選定人群的角膜和囊內(nèi)晶狀體的表征及其產(chǎn)生的表示每個人角膜和囊內(nèi)晶狀體的像差的多項式，例如查涅克多項式，的最終線性組合。根據(jù)這一結(jié)果，為適當?shù)耐哥R選擇適當?shù)南禂?shù)值，并用于發(fā)明的設(shè)計方法中。像差具有相同符號的選定人群中，這樣一個系數(shù)值通?？赡苁沁x定人群中的最低值，因此根據(jù)此值設(shè)計的透鏡與傳統(tǒng)透鏡相比可為組中的所有人提供改良的視覺質(zhì)量。
根據(jù)另一實施方式，本發(fā)明針對從許多具有相同屈光度但是不同像差的透鏡中選擇折光屈光度適于患者光學矯正所需要的眼內(nèi)透鏡。這種選擇方法類似地根據(jù)在本發(fā)明方法中所描述的設(shè)計方法而實施，并且包括利用數(shù)學模型對至少一個角膜表面和囊內(nèi)晶狀體進行表征，并據(jù)此計算角膜表面和囊內(nèi)晶狀體的像差。然后評估包括已選矯正透鏡以及角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型的光學系統(tǒng)，從而考慮通過計算這樣一個系統(tǒng)得到的波前像差是否實現(xiàn)了像差的充分減少。如果發(fā)現(xiàn)矯正不充分，則選擇具有相同屈光度但是不同像差的另一個透鏡。這里所用的數(shù)學模型與上面所述的那些相似，并且可以使用同樣的角膜表面和囊內(nèi)晶狀體的表征方法。
優(yōu)選地，這種選擇確定的像差表示為查涅克多項式的線性組合，并計算所得到的包括角膜和囊內(nèi)晶狀體的數(shù)學模型以及選定矯正透鏡的光學系統(tǒng)的查涅克系數(shù)。從系統(tǒng)的系數(shù)值能夠確定該眼內(nèi)矯正透鏡是否充分地平衡了角膜和囊內(nèi)晶狀體的像差項，如光學系統(tǒng)的查涅克系數(shù)所述的那樣。如果發(fā)現(xiàn)預(yù)期的各個系數(shù)沒有充分減小，則通過選擇具有相同屈光度、不同像差的另一個矯正透鏡而重復這些步驟，直到發(fā)現(xiàn)一個能夠有效地減少光學系統(tǒng)的像差的透鏡。優(yōu)選地，至少確定15項查涅克多項，達第4階。如果認為有效地矯正了球面像差，那么僅僅對包括角膜和囊內(nèi)晶狀體以及眼內(nèi)矯正透鏡的光學系統(tǒng)的查涅克多項式的球面像差項進行校正。需指出的是，應(yīng)選擇眼內(nèi)矯正透鏡，使得對于包括矯正透鏡以及角膜和囊內(nèi)晶狀體的光學系統(tǒng)的那些項的選擇變得足夠小。依照本發(fā)明，能夠基本消除第十一個查涅克系數(shù)，a11，或者使其充分接近0。這是獲得充分減少眼球球面像差的眼內(nèi)矯正透鏡所必備的前提。通過以同樣的方式考慮其他查涅克系數(shù)，本發(fā)明的方法能夠用于校正除球面像差之外的其他類型的像差，例如那些代表散光，慧差和更高階的像差的系數(shù)。根據(jù)選作為模型一部分的查涅克多項式的數(shù)量，還可以校正更高階的像差，這種情況下，可以選擇能校正比第四階更高階的像差的矯正透鏡。
本發(fā)明的設(shè)計眼內(nèi)矯正透鏡的方法包括將所述角膜表面和所述囊內(nèi)晶狀體用多項式或多項式的線性組合表征，包括建立眼內(nèi)矯正透鏡的模型，使得該光學系統(tǒng)提供減小的賽德爾或查涅克多項式表示的穿過該系統(tǒng)的波前的球面及柱面像差項。
本發(fā)明的設(shè)計眼內(nèi)矯正透鏡的方法包括將所述角膜表面和所述囊內(nèi)晶狀體用多項式表征，其中包括角膜和囊內(nèi)晶狀體的模型以及模型化的眼內(nèi)矯正透鏡的光學系統(tǒng)提供了由至少一個所述多項式表示的像差基本上減小的波前，并且該方法包括-表征選定人群的角膜表面和囊內(nèi)晶狀體，并將每個角膜和每個囊內(nèi)晶狀體用多項式的線性組合表示；-比較各個體的角膜和囊內(nèi)晶狀體的不同組合之間比較多項式系數(shù)；-根據(jù)一個個體的角膜和囊內(nèi)晶狀體選擇一個標稱系數(shù)值；-建立一個矯正透鏡模型，使得包括矯正透鏡以及囊內(nèi)晶狀體和角膜的多項式模型光學系統(tǒng)產(chǎn)生的波前充分地減小所述標稱系數(shù)值。
根據(jù)一個重要方面，本選擇方法包括從成套矯正透鏡中選擇矯正透鏡，所述成套矯正透鏡具有一定的屈光度范圍，并且每個屈光度的多個矯正透鏡具有不同的像差。在一個實施例中，每個屈光度的多個矯正透鏡含有不同非球面部分的前表面。如果第一個矯正透鏡不能顯示充分地減少了像差，正如表示在適當?shù)牟槟讼禂?shù)中的，那么選擇具有相同屈光度但是不同表面的另一個矯正透鏡。如果需要的話，該選擇方法可反復進行直到發(fā)現(xiàn)最佳矯正透鏡或者所研究的像差項降低到有效邊界值以下。實際上，通過角膜和囊內(nèi)晶狀體檢測獲得的查涅克項將由眼科醫(yī)生直接得到，借助于算法它們將與成套矯正透鏡的已知查涅克項進行比較。通過比較可找出整套中最合適的矯正透鏡，并將其植入。
本發(fā)明進一步涉及一種具有至少一個非球面表面的眼內(nèi)矯正透鏡，它能夠?qū)⒋┻^眼球角膜的波前轉(zhuǎn)換為一種波前，該波前在穿過矯正透鏡之后又穿過囊內(nèi)晶狀體時轉(zhuǎn)換為基本上呈球形且其中心位于眼球視網(wǎng)膜上的波前。優(yōu)選地，相應(yīng)于表示在旋轉(zhuǎn)對稱查涅克項的像差項達到第四階時的像差項，該波前基本上是球形的。
依照本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方案，本發(fā)明涉及一種眼內(nèi)矯正透鏡，當像差被計算并表示為查涅克多項式項的線性組合時，該透鏡的第四階的第11項(即查涅克系數(shù)a11)能在植入矯正透鏡后基本上減少穿過眼球的波前的球面像差。在該實施方案的一個方面，確定矯正透鏡的查涅克系數(shù)a11，從而補償由足夠數(shù)量的角膜和囊內(nèi)晶狀體查涅克系數(shù)a11估計值產(chǎn)生的平均值。在另一方面，確定查涅克系數(shù)a11以補償某個個體患者的角膜和囊內(nèi)晶狀體的系數(shù)。因此能夠為個體定制高精度的透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的透鏡能以傳統(tǒng)方法生產(chǎn)。在一個實施例中，它們由軟的，彈性材料，如硅氧烷酮或者水凝膠制成。這種材料的例子記載在WO98/17205中。非球面硅氧烷酮透鏡或者類似地可折透鏡的制造可根據(jù)美國專利6,007,747實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的透鏡也可以由更硬質(zhì)的材料，諸如聚(甲基)丙烯酸甲酯制成。本領(lǐng)域的技未人員能夠很容易地確定可選的材料及制造方法，以生產(chǎn)本發(fā)明的減少像差的透鏡。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，眼內(nèi)矯正透鏡適于植入虹膜和囊內(nèi)晶狀體之間的眼的后房中。根據(jù)該實施方案的矯正透鏡優(yōu)選地包括能提供光學矯正的位于中心的光學部分，和位于邊緣的能夠使所述光學部分保持在所述中心位置的支撐元件，所述光學部分和所述支撐元件均具有構(gòu)成非球面的一部分的凹形后表面。所述非球面與任何一個包括光軸的平面之間的交線代表沒有間斷和變形點的完美曲線。這樣一種不具有本發(fā)明減小像差的眼內(nèi)矯正透鏡在SE-0000611-4中有記載。由于其適于眼球的解剖學結(jié)構(gòu)，并避免對晶狀體的壓力，因而這種透鏡設(shè)計是優(yōu)選的。由于這種設(shè)計，可避免自然晶狀體和虹膜之間的接觸，或?qū)⑵浣禐樽钚　?br> 這種優(yōu)選矯正透鏡的設(shè)計方法宜包括下述步驟-評估囊內(nèi)晶狀體在非調(diào)節(jié)狀態(tài)下的前半徑；-選擇矯正透鏡后中心半徑，使其不同于囊內(nèi)晶狀體的在非調(diào)節(jié)狀態(tài)下的后中心半徑；-根據(jù)步驟(i)和(ii)得到的數(shù)據(jù)確定總的矯正透鏡的拱頂；-選擇一個沒有變形點的完美曲線，該曲線代表后表面和包括光軸的平面的交叉線，從而提供矯正透鏡表面的非球形后表面。
本發(fā)明矯正透鏡適于植入到眼的前房內(nèi)和/或固定于虹膜上。
本發(fā)明的另一個實施例中，矯正透鏡適合放置于眼的前房，并固定于虹膜上。該實施例的優(yōu)點在于矯正透鏡附著于虹膜上，不能四處移動，也不能轉(zhuǎn)動，因而使其更適于矯正非對稱像差。
本發(fā)明也涉及一種提高眼睛視力的方法。根據(jù)本發(fā)明將上述眼內(nèi)矯正透鏡植入眼中。也可以通過在眼球之外佩戴眼鏡或者矯正眼鏡，或者通過使用例如激光調(diào)整角膜從而進一步提高視力。
根據(jù)本發(fā)明的眼科透鏡特別適于為了矯正角膜手術(shù)，如LASIC(激光角膜磨削術(shù))和PRK(放射狀角膜切開術(shù))，引起的像差而設(shè)計和制造。如上所述對做過角膜手術(shù)的患者的角膜和整個眼球進行測量，并根據(jù)這些測量值設(shè)計矯正透鏡。根據(jù)本發(fā)明的透鏡也適于為具有角膜缺陷或角膜疾病的患者而設(shè)計。
根據(jù)本發(fā)明描述的透鏡即可以為每個人單獨設(shè)計也可以為一群人設(shè)計。
本發(fā)明也涉及一種改良眼球視覺質(zhì)量的方法，其中首先對眼實施角膜手術(shù)。然后在角膜得到恢復以后進行眼的波前分析。如果必須減少眼的像差，那么根據(jù)上述描述設(shè)計適合于這個人的矯正透鏡。然后將這種矯正透鏡植入眼內(nèi)。不同類型的角膜手術(shù)都可以。兩種通常的方法是LASIK和PRK，如JJ Rowsey等人于1998年出版的《Survey of Ophthalmology》第43(2)卷，第147-156頁所記載的。本發(fā)明的方法具有特別的優(yōu)點，做過角膜手術(shù)并具有明顯視覺缺陷的人可以獲得完美的視覺質(zhì)量。這是利用傳統(tǒng)手術(shù)是難以達到的。
權(quán)利要求
1.一種眼內(nèi)透鏡，包括為植入治療對象眼中而構(gòu)造成的光學部分；和構(gòu)造成至少一種非球面表面，其與眼的囊內(nèi)晶狀體結(jié)合得以減小穿過眼球的波前像差。
2.權(quán)利要求1的眼內(nèi)透鏡，其中像差包括散光、彗形像差和球面像差中的至少一種。
3.權(quán)利要求1的眼內(nèi)透鏡，其中構(gòu)造成至少一種非球面表面使預(yù)定的像差系數(shù)減小到預(yù)定的邊界值以下。
4.權(quán)利要求1的眼內(nèi)透鏡，其中眼內(nèi)透鏡的像差用查涅克多項式項的線性組合表示。
5.權(quán)利要求4的眼內(nèi)透鏡，其中查涅克多項式項的線性組合包括查涅克系數(shù)a11。
6.權(quán)利要求5的眼內(nèi)透鏡，其中選擇查涅克系數(shù)a11以減小穿過眼球的波前球面像差。
7.權(quán)利要求5的眼內(nèi)透鏡，其中選擇查涅克系數(shù)a11以便補償由多人的角膜和囊內(nèi)晶狀體的查涅克系數(shù)a11的預(yù)定評估數(shù)得到的平均值。
8.權(quán)利要求5的眼內(nèi)透鏡，其中選擇查涅克系數(shù)a11以便補償治療對象單獨的角膜和囊內(nèi)晶狀體系數(shù)。
9.權(quán)利要求1的眼內(nèi)透鏡，其中構(gòu)造成至少一種非球面表面以減小所選人群的至少一項查涅克系數(shù)。
10.權(quán)利要求1的眼內(nèi)透鏡，其中眼內(nèi)透鏡通過一種或多種對確定光學部分晶狀體形狀起作用的參數(shù)來表征。
11.權(quán)利要求1的眼內(nèi)透鏡，其中選擇所述一種或多種參數(shù)中的至少一種參數(shù)使其充分偏離球面晶狀體以補償像差。
12.一種眼內(nèi)透鏡，包括為植入角膜和晶狀體囊之間而構(gòu)造成的光學部分；和為補償穿過眼球的波前像差而構(gòu)造成的至少一種非球面表面。
13.權(quán)利要求12的眼內(nèi)透鏡，其中所述光學部分為植入眼的前房而構(gòu)造成。
14.權(quán)利要求12的眼內(nèi)透鏡，其中所述光學部分為植入眼的后房而構(gòu)造成。
15.一種眼內(nèi)透鏡，包括為植入治療對象眼球中而構(gòu)造成的矯正透鏡，所述眼球包括角膜和囊內(nèi)晶狀體，二者共同通過至少一項波前查涅克系數(shù)表征；構(gòu)造成的該矯正透鏡與角膜和囊內(nèi)晶狀體結(jié)合得以提供至少一項波前查涅克系數(shù)的預(yù)定減小。
16.權(quán)利要求15的眼內(nèi)透鏡，其中至少一項波前查涅克系數(shù)至少是球面像差項和散光項的其中之一。
17.權(quán)利要求15的眼內(nèi)透鏡，其中至少一項波前查涅克系數(shù)是第11項波前查涅克系數(shù)。
18.一種眼內(nèi)透鏡，包括為植入治療對象眼中而構(gòu)造成的光學部分；和構(gòu)造成至少一種非球面表面，其與眼的囊內(nèi)晶狀體一起得以使穿過眼球且偏離球度的波前恢復成更近球形的波前。
19.一種眼內(nèi)矯正透鏡，具有至少一個非球面表面，當其像差表示為多項式項的線性組合時，其與眼的囊內(nèi)晶狀體結(jié)合，能夠減小穿過角膜的波前得到的類似的這種像差項，由此獲得基本上消除像差的眼球。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的眼內(nèi)矯正透鏡，其中所述非球面是透鏡的前表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的眼內(nèi)矯正透鏡，其中所述非球面是透鏡的后表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的眼內(nèi)矯正透鏡，其中所述多項式項是查涅克多項式。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的眼內(nèi)矯正透鏡，該透鏡能夠減小代表球面像差和散光的多項式項。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的眼內(nèi)矯正透鏡，該透鏡能夠減小第四階像差的第十一項查涅克多項式項。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的眼內(nèi)矯正透鏡，該透鏡由生物相容性軟質(zhì)材料制成。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的眼內(nèi)矯正透鏡，由硅氧烷制成。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的眼內(nèi)矯正透鏡，由水凝膠制成。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的眼內(nèi)矯正透鏡，由生物相容性硬質(zhì)材料制成。
29.根據(jù)權(quán)利要求19的眼內(nèi)矯正透鏡，適于植入虹膜和晶狀體囊之間的眼的后房中，所述眼內(nèi)矯正透鏡包括能提供光學矯正的位于中心的光學部分，和位于邊緣的支撐元件，所述支撐元件能夠使所述光學部分保持在所述中心位置，所述光學部分和所述支撐元件均具有構(gòu)成非球面的一部分的凹形后表面，所述非球面和任何包含光軸的平面之間的交叉線代表沒有間斷和變形點的完美曲線。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的眼內(nèi)矯正透鏡，適于植入眼的前房，并固定于虹膜上。
31.一種提高眼的視覺質(zhì)量的方法，其特征在于植入根據(jù)權(quán)利要求19至30的眼內(nèi)矯正透鏡。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中在眼球外面佩戴眼科透鏡或眼科矯正透鏡以進一步提高視覺質(zhì)量。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中接受眼內(nèi)矯正透鏡的患者的角膜已借助于激光進行修正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種眼內(nèi)透鏡和通過植入該透鏡提高眼的視覺質(zhì)量的方法。根據(jù)本發(fā)明的透鏡包括構(gòu)造成的植入治療對象眼中的光學部分；和構(gòu)造成的至少一種非球面表面，其與眼的囊內(nèi)晶狀體結(jié)合，減小穿過眼球的波前像差。
文檔編號A61F2/14GK1919159SQ200610142208
公開日2007年2月28日 申請日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者P·A·皮爾斯, S·諾比 申請人:Amo格羅寧根股份有限公司