Асферическая интраокулярная линза для повышения контрастности - RU2377963C2
Код документа: RU2377963C2
Чертежи
Описание
По данной заявке испрашивается приоритет согласно 35 U.S.С. §120, совместно рассматриваемой патентной заявки США №11/000728, поданной 1 декабря 2004 г., содержание которой в полном объеме включено сюда посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в целом, относится к интраокулярным линзам (ИОЛ) и, в частности, к таким линзам, которые обеспечивают коррекцию зрения для больших размеров зрачка.
Интраокулярную линзу обычно имплантируют в глаз пациента при оперативном лечении катаракты для компенсации потери оптической силы в результате удаления естественного хрусталика. В других вариантах применения интраокулярную линзу можно имплантировать в глаз пациента, имеющий естественный хрусталик, для обеспечения оптической силы, корректирующей неправильное преломление естественного глаза. Аберрации глаза, и в частности роговицы, обычно игнорируют при конструировании традиционных интраокулярных линз. Поэтому пациенты, имеющие такие линзы, могут страдать от ухудшения качества изображения, особенно при низких уровнях освещенности и больших размерах зрачка.
Известны также интраокулярные линзы, компенсирующие аберрации роговицы. Обычно, такие асферические интраокулярные линзы призваны компенсировать асферичность роговицы пациента, в целом подавляя, или вовсе исключая, общие аберрации глаза. Хотя интраокулярные линзы, изготовленные согласно этим принципам, могут обеспечивать повышенную контрастность изображения, они, в целом, приводят к уменьшению глубины поля пациента.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение, в целом, относится к интраокулярным линзам, которые, будучи имплантированы в глаз пациента, могут обеспечивать баланс между контрастностью изображения и глубиной поля для улучшения зрения пациента, особенно в условиях, когда зрачок глаза имеет большой размер. В частности, интраокулярная линза согласно изобретению может демонстрировать выбранную степень асферичности на одной или нескольких преломляющих поверхностях, чтобы аберрации линзы и глаза сочетались друг с другом таким образом, чтобы обеспечивать пациенту не только полезную контрастность изображения, но также и глубину поля в приемлемых пределах, особенно для больших размеров зрачка.
Согласно одному аспекту настоящее изобретение предусматривает интраокулярную линзу (ИОЛ), которая включает в себя оптику, имеющую переднюю преломляющую поверхность и заднюю преломляющую поверхность, которые совместно обеспечивают выбранную оптическую силу, например оптическую силу в пределах от около нуля до около 40 диоптрий (дптр) или более, обычно в пределах от около 18 до около 26 диоптрий. Одна или обе из этих поверхностей характеризуются асферическим профилем для регулировки аберраций глаза, в который имплантирована ИОЛ, для обеспечения пациенту контрастности изображения, характеризуемой пиковой функцией передачи модуляции (ФПМ), по меньшей мере, около 0,25, на пространственной частоте около 50 пар линий на миллиметр (п.л./мм) и глубины поля по меньшей мере, около 0,75 диоптрий (дптр). Например, имплантированная линза может обеспечивать пациенту ФПМ в пределах от около 0,25 до около 0,4 и глубину поля в пределах от около 0,75 до около 1,5 диоптрий.
Согласно первому аспекту изобретения интраокулярная линза совместно с роговицей демонстрируют функцию передачи модуляции (ФПМ) на сетчатке свыше 0,24 для 50 пар линий на мм и на длине волны 550 нм или свыше 0,4 для 50 пар линий на мм и на длине волны 550 нм.
Кроме того, в интраокулярной линзе оптика выполнена из акрилового полимерного материала и демонстрирует асферическую коническую постоянную в пределах от 0 до -50 или выполнена из гидрогеля и демонстрирует асферическую коническую постоянную в пределах от 0 до -50.
Асферические линзы согласно настоящему изобретению могут регулировать аберрации глаза псевдофакичного пациента, т.е. пациента, имеющего ИОЛ вместо естественного хрусталика. Альтернативно такие линзы могут регулировать аберрации глаза факичного пациента, т.е. пациента, имеющего ИОЛ помимо естественного хрусталика.
Как известно специалистам в области офтальмологии, функция передачи модуляции (ФПМ) обеспечивает количественную меру контрастности изображения, демонстрируемой оптической системой, например системой, образованной ИОЛ и роговицей, или оптической системой, образованной ИОЛ, роговицей и естественным хрусталиком, согласно рассмотренному более подробно ниже. Кроме того, термины "глубина поля" и "глубина фокуса", которые используются здесь взаимозаменяемо, общеизвестны применительно к линзе и совершенно понятны специалистам в данной области техники. Поскольку количественное измерение необходимо для описания настоящего изобретения, используемые здесь величины "глубина поля" или "глубина фокуса" можно вычислять и/или измерять посредством величины расфокусировки, связанной с оптической системой, при которой несфокусированная функция передачи модуляции (ФПМ) системы, вычисленная и/или измеренная при апертуре, например размере зрачка, около 4,5 мм и в монохроматическом зеленом свете, например свете, имеющем длину волны около 550 нм, демонстрирует контрастность, по меньшей мере, около 0,05 на пространственной частоте около 50 пар линий на миллиметр (п.л./мм).
Согласно дополнительному аспекту асферический профиль передней поверхности или задней поверхности, или их обеих, может регулировать аберрации глаза, в который имплантирована ИОЛ, таким образом, что линза совместно с роговицей будут демонстрировать контрастность пиковой функции передачи модуляции, по меньшей мере, около 0,25 на пространственной частоте около 50 п.л./мм и глубину поля, по меньшей мере, около 0,75 диоптрий для диаметров зрачка в пределах от около 4,5 мм до около 5 мм и для монохроматического света, имеющего длину волны около 550 нм. Например, пиковую функцию передачи модуляции можно вычислить для модельного глаза, согласно рассмотренному более подробно ниже.
ИОЛ, отвечающую этому изобретению, предпочтительно изготавливать с использованием деформируемого биосовместимого материала, например акрилового, силиконового или гидрогелевого полимерного материала и пр., что позволяет сгибать тело линзы для вставления в глаз. Например, оптику можно формировать из сополимера акрилата и метакрилата. Иллюстративные примеры таких сополимерных составов, см., например, в патенте США №5922821 под названием "Ophthalmic Lens Polymers", выданном Лебуэфу (Lebouef) и др. 13 июля 1999 г. и в патенте США №6353069 под названием "High Refractive Index Ophthalmic Device Materials", выданном Фримэну (Freeman) и др. 5 марта 2002 г., положения которых, таким образом, включены сюда посредством ссылки. В других вариантах осуществления изобретения можно использовать жесткие биосовместимые материалы, например полиметил-метакрилат (ПММА).
В некоторых вариантах осуществления изобретения асферический профиль одной из поверхностей может демонстрировать выбранное отклонение от мнимого сферического профиля, имеющего радиус кривизны R1, который, по существу, совпадает с асферическим профилем на малом радиальном расстоянии от оптической оси линзы, тогда как другая поверхность может иметь сферический профиль, имеющий радиус кривизны R2. Альтернативно, другая поверхность также может иметь асферический профиль, демонстрирующий отклонения от соответствующего мнимого сферического профиля, имеющего радиус кривизны R2. Радиусы R1 и R2 выбирают таким образом, чтобы линза демонстрировала заданную оптическую силу. Кроме того, при необходимости, R1 и R2 можно выбрать таким образом, чтобы придать линзе выбранный коэффициент формы (X), который, в общем случае, задается следующим соотношением:
Согласно дополнительному аспекту, по меньшей мере, одна преломляющая поверхность ИОЛ имеет асферический участок для регулировки усредненных аберраций, демонстрируемых глазами выбранной группы пациентов, чтобы, после имплантации линзы в глаз пациента, линза совместно с роговицей демонстрировали контрастность пиковой функции передачи модуляции (ФПМ), по меньшей мере, около 0,25 для монохроматического света, имеющего длину волны 550 нм, и глубину поля, по меньшей мере, около 0,75 диоптрий. ФПМ и глубину поля можно вычислять или измерять, например, для пространственной частоты около 50 пар линий на миллиметр и для размера зрачка около 4,5 мм.
Согласно еще одному аспекту профиль асферической поверхности можно охарактеризовать следующим соотношением:
где
z обозначает прогиб поверхности, параллельный оси (z), перпендикулярной поверхности,
С обозначает кривизну на вершине поверхности,
Q обозначает конический коэффициент,
R обозначает радиальную позицию на поверхности,
А обозначает коэффициент деформации четвертого порядка и
В обозначает коэффициент деформации шестого порядка.
Расстояние измеряется здесь в миллиметрах. Например, постоянная кривизны измеряется в единицах, обратных миллиметру, а А измеряется в единицах мм-3, и В измеряется в единицах мм-5.
Постоянную кривизны С можно выбирать исходя из заданной оптической силы линзы, и асферические коэффициенты Q, А и В, а также члены высших порядков, когда применимы, можно выбирать так, чтобы придавать поверхности заданную степень асферичности. Согласно рассмотренному более подробно ниже выбор асферических коэффициентов может, в целом, зависеть от материала, из которого изготовлена линза, коэффициента формы линзы и аберраций глаза, для коррекции которых предназначена линза. Например, коническая постоянная для двояковыпуклой линзы средней силы (например, 21 дптр), выполненной из акрилового полимера, может составлять в пределах от около 0 (нуля) до около -100 (минус 100), или в пределах от около -10 до около -50, или в пределах от около -15 до около -25, и коэффициенты деформации высших порядков А и В могут составлять, соответственно, в пределах от около -1×10-3(минус 0,001) до около 1×10-3 (плюс 0,001) и в пределах от около -1×10-4 (минус 0,0001) до около 1×10-4 (плюс 0,0001). Кроме того, во многих вариантах осуществления изобретения коэффициент кривизны (С) может составлять в пределах от около 0,0125 до около 0,12 или в пределах от около 0,025 до около 0,1 (кривизна может быть положительной или отрицательной, соответственно, для выпуклой или вогнутой поверхности).
Согласно еще одному аспекту изобретение предусматривает способ конструирования интраокулярной линзы, имеющей переднюю и заднюю преломляющие поверхности, который включает в себя этапы, на которых строят усредненную модель аберраций глаза на основании измерений волнового фронта для аберраций, демонстрируемых глазами выбранной группы пациентов (альтернативно можно использовать аберрации отдельного пациента, для которого предназначена линза), и регулируют асферичность, по меньшей мере, одной из преломляющих поверхностей для регулировки усредненных аберраций, чтобы пациент, которому имплантирована линза, воспринимал контрастность изображения, характеризуемую контрастностью пиковой функции передачи модуляции (ФПМ), по меньшей мере, около 0,25, и глубину поля, по меньшей мере, около 0,75 дптр.
Краткое описание чертежей
Фиг.1А - схематическое изображение интраокулярной линзы согласно одному варианту осуществления изобретения, имеющей переднюю поверхность, демонстрирующую асферический профиль.
Фиг.1В - схематическая иллюстрация профиля прогиба асферической передней поверхности ИОЛ, показанной на фиг.1А, демонстрирующего выбранное отклонение от мнимого сферического профиля.
Фиг.1С - схематическая иллюстрация профиля прогиба сферической задней поверхности ИОЛ, показанной на фиг.1А.
Фиг.2 - схематическое изображение факичного глаза, имеющего ИОЛ согласно одному варианту осуществления изобретения помимо естественного хрусталика.
Фиг.3А - график, иллюстрирующий теоретическую функцию передачи модуляции (ФПМ), вычисленную для объединенной системы глаза, имеющего сферическую роговицу, и ИОЛ, имеющей сферические преломляющие поверхности.
Фиг.3В - график, иллюстрирующий теоретическую функцию передачи модуляции (ФПМ), вычисленную для объединенной системы глаза, имеющего сферическую роговицу, и ИОЛ согласно одному варианту осуществления изобретения, имеющей асферическую поверхность.
Фиг.4А - график, иллюстрирующий теоретическую функцию передачи модуляции (ФПМ), вычисленную для объединенной системы глаза, демонстрирующего сферическую аберрацию роговицы, и ИОЛ, имеющей сферический профиль.
Фиг.4В - график, иллюстрирующий теоретическую функцию передачи модуляции (ФПМ), вычисленную для объединенной системы глаза, демонстрирующего сильное уплощение роговицы, и ИОЛ согласно одному варианту осуществления изобретения, имеющей асферическую поверхность для регулировки аберраций, вызванных роговицей.
Фиг.5 - график, иллюстрирующий теоретическую функцию передачи модуляции (ФПМ), вычисленную для объединенной системы глаза, демонстрирующего среднюю аберрацию роговицы, и ИОЛ, имеющей сферические поверхности.
Фиг.6 - три графика, изображающие теоретически вычисленные контрастности пиковой функции передачи модуляции и глубины поля для различных глазных условий со сферическими ИОЛ и асферическими ИОЛ, отвечающими принципам изобретения.
Фиг.7А - схематическое изображение преувеличенного асферического профиля в одном поверхностном направлении торической поверхности ИОЛ согласно одному варианту осуществления изобретения относительно мнимого сферического профиля.
Фиг.7В - схематическое изображение сильно увеличенного асферического профиля в другом направлении торической поверхности, связанной с профилем, показанным на фиг.7А, относительно мнимого сферического профиля.
Подробное описание изобретения
На фиг.1А схематически изображена однофокусная интраокулярная линза 10 согласно одному варианту осуществления изобретения, имеющая оптику 12, предпочтительно выполненную из мягкого биосовместимого материала, например мягкого акрилового полимера, силикона или гидрогеля. Иллюстративная линза 10 дополнительно включает в себя отходящие по радиусу элементы фиксации или гаптические элементы 14 для ее размещения в глазу пациента. Элементы 14 фиксации могут быть выполнены из подходящих полимерных материалов, например полипропилена, полиметил-метакрилата и т.п., известных специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах осуществления оптика и элементы фиксации выполнены из того же материала, что и одноэлементная линза. Оптика 12 включает в себя переднюю преломляющую поверхность 16 и заднюю преломляющую поверхность 18, формы которых совместно обеспечивают линзу с номинальной оптической силой в пределах от нуля до около 40 диоптрий и более предпочтительно в пределах от около 18 до около 26 диоптрий. В этом иллюстративном варианте осуществления преломляющие поверхности 16 и 18 в целом симметричны относительно оптической оси 20 линзы, хотя в других вариантах осуществления любая поверхность может быть асимметричной относительно этой оси. Кроме того, хотя преломляющие поверхности 16 и 18 описаны как в целом выпуклые, любая поверхность может в целом иметь вогнутую форму. Альтернативно, поверхности 16 и 18 можно выбрать для обеспечения плосковыпуклой или плосковогнутой линзы. Поэтому линза, отвечающая принципам изобретения, может иметь положительную или отрицательную номинальную силу. В некоторых вариантах осуществления линза может иметь отрицательную силу, например, в пределах от около -20 дптр до около -10 дптр или от около -15 дптр до около -10 дптр. Такие линзы можно использовать для факичных пациентов. В более общем случае, линза, отвечающая изобретению, может иметь силу в пределах от около -20 дптр до около +10 дптр.
На фиг.1В схематически показан базовый профиль 22а передней преломляющей поверхности 16 как функция радиального расстояния (r) относительно пересечения оптической оси 20 с передней поверхностью 16 (в целях иллюстрации кривизна сильно увеличена). В этом варианте осуществления базовый профиль 22а является асферическим с выбранной степенью отклонения от мнимого сферического профиля 24, имеющего радиус кривизны R1, который, по существу, совпадает с асферическим профилем на малых радиальных расстояниях. Хотя в этом иллюстративном варианте осуществления асферическая передняя поверхность 16 является более плоской, чем мнимый сферический профиль, в других вариантах осуществления она может быть более крутой. Задняя поверхность 18 демонстрирует сферический профиль 22b с радиусом кривизны R2, как схематически показано на фиг.1С. Радиусы R1 и R2 обычно выбирают для обеспечении линзы с требуемой оптической силой и требуемым коэффициентом формы, в одних вариантах осуществления задняя поверхность также может демонстрировать асферический профиль, тогда как в других передняя поверхность может быть сферической, а задняя поверхность - асферической. Другими словами, требуемой степени асферичности можно добиться, придавая асферический профиль только одной из преломляющих поверхностей или разделяя полное асферическое отклонение между двумя поверхностями.
Согласно фиг.1А и 1В, во многих вариантах осуществления, асферический профиль передней поверхности 16 выбирают для регулировки аберраций глаза пациента, в который имплантирована ИОЛ 10, для повышения контрастности изображения, воспринимаемой пациентом, относительно обеспечиваемой, по существу, идентичной линзой, передняя поверхность которой имеет мнимый сферический профиль 24, а не асферический профиль 22а, с одновременным обеспечением пациенту глубины поля свыше около 0,75 дптр. В частности, во многих вариантах осуществления асферический профиль регулирует аберрации глаза, в который имплантирована ИОЛ 10, чтобы линза совместно с роговицей или линза совместно с роговицей и естественным хрусталиком демонстрировали контрастность пиковой функции передачи модуляции (ФПМ), по меньшей мере, около 0,25 и глубину поля, по меньшей мере, около 0,75 диоптрий для диаметров зрачка в пределах от около 4,5 миллиметров до около 5 миллиметров, при измерении или вычислении с помощью монохроматического света, имеющего длину волны около 550 нанометров, и на пространственной частоте около 50 пар линий на миллиметр. Например, пациент, имеющий ИОЛ, может испытывать контрастность пиковой ФПМ на сетчатке в пределах от около 0,25 до около 0,4, в то же время имея глубину фокуса в пределах от около 0,75 до около 1,5 дптр. Таким образом, контрастность изображения повышается, при этом полезная глубина поля сохраняется.
Как известно специалистам в данной области техники, количественную меру контрастности изображения, обеспечиваемой линзой, можно получить путем вычисления и/или измерения функции передачи модуляции (ФПМ), связанной с этой линзой. В общем случае, контрастность или модуляцию, связанную с оптическим сигналом, например двухмерной картиной распределения интенсивности света, излучаемого или отражаемого изображаемым объектом, или связанную с изображением такого объекта, можно задать согласно следующему соотношению:
где Imax и Imin указывают соответственно максимальную и минимальную интенсивности, связанные с сигналом. Такую контрастность можно вычислять или измерять для каждой пространственной частоты, присутствующей в оптическом сигнале. ФПМ оптической системы формирования изображения, например ИОЛ, объединенной с роговицей, можно затем определить как отношение контрастности, связанной с изображением объекта, сформированным оптической системой, к контрастности, связанной с объектом. Как известно, ФПМ, связанная с оптической системой, не только зависит от пространственных частот распределения интенсивности света, освещающего систему, то также может зависеть от других факторов, например размера апертуры освещения, а также от длины волны света освещения.
Хотя во многих вариантах осуществления ИОЛ согласно изобретению используется для повышения контрастности изображения, воспринимаемого пациентом, в некоторых вариантах осуществления изобретения, ее можно использовать, в основном, для увеличения глубины поля, воспринимаемой пациентом, с возможным умеренным снижением контрастности изображения. Например, пациент, роговица которого демонстрирует сильное асферическое уплощение, может воспользоваться асферической ИОЛ согласно одному варианту осуществления изобретения, которая может частично скомпенсировать сильное уплощение для повышения глубины поля пациента, хотя и с возможным небольшим снижением контрастности изображения.
В некоторых вариантах осуществления асферический профиль передней поверхности 16 ИОЛ 10 как функцию радиального расстояния (R) от оптической оси 20, или задней поверхности, или обеих в других вариантах осуществления можно охарактеризовать следующим соотношением:
где
z обозначает прогиб поверхности, параллельный оси (z), например оптической оси, перпендикулярной поверхности,
С обозначает кривизну на вершине поверхности,
Q обозначает конический коэффициент,
R обозначает радиальную позицию на поверхности,
А обозначает коэффициент деформации четвертого порядка и
В обозначает коэффициент деформации шестого порядка.
Во многих вариантах осуществления можно регулировать только коническую постоянную Q для получения требуемого отклонения от сферичности с асферическими постоянными высших порядков А и В и другими, заданными равными нулю. В других вариантах осуществления изобретения можно регулировать одну или обе из постоянных высших порядков А и В, помимо, или вместо, конической постоянной Q, для обеспечения выбранного асферического профиля для одной или обеих преломляющих поверхностей ИОЛ. Асферические постоянные высших порядков могут быть, в частности, полезными для настройки профиля периферийных участков поверхности линзы, т.е. участков, далеких от оптической оси.
Выбор асферических постоянных может зависеть, например, от аберраций глаза, в который имплантирована ИОЛ, материала, из которого изготовлена ИОЛ, и оптической силы, обеспечиваемой ИОЛ. В общем случае, эти постоянные выбирают так, чтобы ИОЛ могла обеспечивать баланс между контрастностью изображения и глубиной поля пациента, например повышать контрастность изображения одновременно, по существу, сохраняя глубину поля. Например, в некоторых вариантах осуществления, в которых ИОЛ изготовлена из акрилового полимерного материала или гидрогеля для имплантации в глаз, и демонстрирующая асферичность роговицы, характеризуемую конической постоянной роговицы в пределах от нуля (связано с сильной сферической аберрацией) до около -0,5 (связано с высоким уровнем асферического уплощения), коническая постоянная Q линзы в вышеприведенном соотношении может быть в пределах от около 0 до около -50, а коэффициенты деформации А и В могут быть соответственно в пределах от около -1×10-3 до около 1×10-3 и в пределах от около -1×10-4 до около 1×10-4.
Как отмечено выше, выбор степени сферичности одной или обеих поверхностей ИОЛ может зависеть, по меньшей мере, частично от коэффициента (X) формы линзы. Например, в некоторых вариантах осуществления, в которых ИОЛ демонстрирует коэффициент формы в пределах от около 0 до около +1, коническая постоянная может быть в пределах от около -50 до около 0.
ИОЛ, отвечающая принципам изобретения, может иметь различные другие применения. В порядке примера, для факичных пациентов ИОЛ 10 можно имплантировать в глаз пациента, оставляя естественный хрусталик глаза, путем ввода оптики 12 в переднюю камеру 26 глаза, тогда как дальние концы элементов 14 фиксации контактируют с углом 28 радужки 30, как показано на фиг.2. ИОЛ может обеспечивать оптическую силу для коррекции дефекта преломления глаза. Асферический профиль передней поверхности 16 ИОЛ может регулировать общие аберрации естественного глаза, например объединенные аберрации роговицы 32 и естественного хрусталика 34, для повышения контрастности изображения на сетчатке, особенно для больших размеров зрачка, в то же время поддерживая требуемую глубину поля, как рассмотрено выше.
В другом применении, для псевдофакичных пациентов, ИОЛ 10 можно имплантировать в глаз пациента после удаления естественного хрусталика пациента в ходе оперативного лечения катаракты. Асферический профиль ИОЛ 10 может регулировать аберрации, демонстрируемые роговицей, для повышения контрастности изображения, одновременно, по существу, сохраняя глубину поля. В ряде случаев роговица является, по существу, сферической, характеризуясь, например, близкой к нулю конической постоянной, тогда как в других случаях сама роговица может демонстрировать определенную степень асферичности. Соответственно асферический профиль ИОЛ 10 можно регулировать для обеспечения требуемой степени повышения контрастности изображения или увеличения глубины поля. Например, в ряде случаев асферический профиль ИОЛ можно охарактеризовать кривой, более плоской, чем у мнимого сферического профиля, тогда как в других случаях она круче.
Для определения необходимой степени асферичности ИОЛ 10 можно использовать различные методы. Например, в одном подходе аберрации, демонстрируемые глазом пациента или группы пациентов, измеряются до операции с использованием известных топографических методов и систем. Для факичных глаз измеренные аберрации могут соответствовать, в основном, объединенным аберрациям естественного хрусталика и роговицы, тогда как для псевдофакичных пациентов они могут соответствовать аберрациям роговицы. Согласно одному такому методу аберрации волнового фронта глаза можно измерять в выбранной плоскости измерения, например на входном зрачке глаза пациента, и на выбранной длине волны, например, на длине волны около 830 нм. Дополнительные детали, касающиеся измерений аберраций глаза, изложены в патенте США №6786603 и патентной заявке США №2002/0105617, которые, таким образом, включены сюда посредством ссылки в полном объеме.
Измерения волнового фронта можно использовать для определения необходимого уровня асферичности ИОЛ для регулировки аберраций глаза. Например, асферический профиль ИОЛ может быть предназначен для ослабления сферических аберраций роговицы, выведенных из измерений волнового фронта. Один или несколько асферических параметров ИОЛ можно получить теоретически или экспериментально, или обоими методами. Например, программу трассировки лучей, например OSLO, реализуемую на рынке фирмой Lambda Research Corporation, Литтлтон, Массачусетс, США, можно использовать для моделирования глаза и его аберраций, выведенных из измерения волнового фронта, а также ИОЛ, имеющей одну или несколько асферических поверхностей. Асферичность ИОЛ можно затем регулировать, например, регулируя коническую постоянную и, возможно, постоянные деформации высших порядков, для получения нужных ФПМ и глубины поля. В ряде случаев усредненные аберрации, демонстрируемые глазами выбранной группы пациентов, рассматриваются при конструировании ИОЛ, пригодной для регулировки в среднем таких аберраций.
Асферические параметры ИОЛ, отвечающей принципам изобретения, также можно определять экспериментально. Например, ИОЛ можно вставить в модельный глаз, демонстрирующий аберрации, соответствующие выведенным из измерений волнового фронта, например аберрацию роговицы, характеризуемой конической постоянной. Затем измеряются функции передачи модуляции, полученные объединенной системой модельного глаза и интраокулярных линз, имеющей другие асферические профили, для выбора подходящего асферического профиля.
Как отмечено выше, в ряде случаев аберрации группы пациентов измеряют для конструирования линзы, пригодной для регулировки усредненных аберраций, демонстрируемых пациентами. Например, в ряде случаев можно обеспечить два или более типа интраокулярных линз, каждый из которых предназначен для регулировки усредненных аберраций, демонстрируемых глазами выбранной группы пациентов.
Для демонстрации эффективности интраокулярных линз, отвечающих принципам изобретения, для обеспечения более полезного баланса между контрастностью изображения и глубиной поля, теоретически были проделаны вычисления трассировки лучей для определения функций передачи модуляции, демонстрируемых объединенной системой ИОЛ, отвечающей принципам изобретения, имеющей асферический профиль, и глаза, смоделированного в соответствии с аберрациями роговицы, выбранными в диапазоне, обычно демонстрируемом пациентами в общей совокупности. В частности, для каждой теоретически смоделированной линзы функция передачи модуляции при 50 парах линий на миллиметр (п.л./мм) и на длине волны около 550 нм, а также глубина фокуса были вычислены для линзы совместно с роговицей, что рассмотрено ниже. Кроме того, соответствующие контрольные вычисления ФПМ и глубины фокуса осуществлялись для, по существу, идентичной ИОЛ, имеющей сферический профиль, т.е. ИОЛ, демонстрирующей близкую к нулю коническую постоянную. Глубина поля была определена как величина расфокусировки относительно номинального фокуса, соответствующего пиковой ФПМ, при которой значение ФПМ падает до около 0,05.
В порядке еще одного примера на фиг.3А представлен график 40 расфокусированной ФПМ для роговицы, имеющей коническую постоянную - 0,5 - роговицы, демонстрирующей высокий уровень асферического уплощения - с ИОЛ, имеющей близкую к нулю коническую постоянную (условие А), а на фиг.3В представлен соответствующий график 42 ФПМ для той же роговицы, но с ИОЛ, отвечающей принципам изобретения, имеющей асферическую переднюю поверхность с конической постоянной 2,8 (условие В). Сравнение графиков 40 и 42 показывает, что, хотя роговица с асферической линзой демонстрирует более низкую контрастность пиковой ФПМ (ФПМ, равную 0,41 для асферического случая в сравнении с 0,86 для сферического случая), она, тем не менее, демонстрирует значительное увеличение глубины поля (глубину поля, равную 0,8 для асферического случая в сравнении с 0,50 для сферического случая). Поэтому в ряде случаев асферичность ИОЛ выбирают для снижения асферичности, демонстрируемой роговицей, для повышения глубины поля ценой небольшого снижения контрастности изображения.
На фиг.4А представлен график 36 вычисленной контрольной несфокусированной функции передачи модуляции для сферической роговицы - роговицы, демонстрирующей сильную сферическую аберрацию - совместно с ИОЛ, имеющей сферический профиль (т.е. нулевую коническую постоянную), что называется здесь условием Е, а на фиг.4В представлен график 38, соответствующий несфокусированной ФПМ для той же роговицы совместно с ИОЛ, отвечающей принципам изобретения, имеющей переднюю асферическую поверхность с конической постоянной, равной -6, что называется здесь условием D. Сравнение графиков 36 и 38 показывает, что использование асферической линзы приводит к повышению контрастности пиковой ФПМ от около 0,24 до около 0,4 (увеличение на 67%) с одновременным сохранением, по существу, неизменной глубины фокуса (глубины фокуса 1,14 диоптрий при 0,05 ФПМ для сферической линзы по сравнению с соответствующей глубиной фокуса 1,02 диоптрий для асферической линзы).
Средний пациент может иметь роговицу с асферичностью, характеризуемой конической постоянной -0,26. Хотя для такой роговицы с асферической ИОЛ не производилось никаких вычислений, на фиг.5 показан график 44 расфокусированной ФПМ такой роговицы со сферической ИОЛ (именуемой здесь условием С), указывающий пиковую ФПМ в сравнении с полученными для вышеупомянутых условий В и D, а именно для сферической роговицы с асферической линзой, имеющей отрицательную коническую постоянную -6, и роговицы, демонстрирующей сильное асферическое уплощение, с асферической линзой, имеющей положительную коническую постоянную 2,8.
Для сведения воедино данных, рассмотренных выше для иллюстративных условий А-Е, на фиг.6 представлены три графика 46, 48 и 50, иллюстрирующие, соответственно, пиковую ФПМ и расфокусировку в диоптриях (дптр), при которой ФПМ имеет значение 0,05 и 0,1 (здесь также именуемую глубиной фокуса при 0,05 или 0,1 ФПМ). Например, эти графики показывают, что пиковая ФПМ увеличивается при использовании ИОЛ, отвечающей принципам изобретения, имеющей асферический профиль, для глаза со сферической роговицей, при этом глубина поля сохраняется, по существу, неизменной.
Согласно еще одному варианту осуществления интраокулярная линза (ИОЛ), отвечающая изобретению, может иметь одну или две торические преломляющие поверхности, которые демонстрируют две разные оптические силы в двух ортогональных направлениях поверхности. Такие торические ИОЛ можно использовать, например, для коррекции астигматизма. В некоторых вариантах осуществления одна поверхность является торической, а другая неторической. Торической поверхности, неторической поверхности или обеим можно придать заданную степень асферичности. Альтернативно, обе поверхности линзы могут быть торическими, причем, по меньшей мере, одна из них демонстрирует асферичность. Например, по меньшей мере, одна из торических поверхностей может демонстрировать асферичность в одном или обоих из двух ортогональных направлений поверхности, одно из которых связано с оптической силой, отличной от силы в другом направлении, благодаря чему линза совместно с глазом, в который имплантирована линза, обеспечивают не только полезную контрастность изображения, но также глубину поля в приемлемых пределах, например, как описано выше в связи с другими вариантами осуществления. Например, со ссылкой на фиг.7А, торическая поверхность, демонстрирующая выбранную асферичность в одном из двух направлений (указанном здесь координатой х), можно охарактеризовать асферическим профилем 52А, имеющим центральную кривизну R1 в своей вершине (т.е. на пересечении оптической оси линзы с поверхностью) и выбранным отклонением от мнимого сферического профиля 52В, который, по существу, совпадает с асферическим профилем на малых радиальных расстояниях. Согласно фиг.7 В, в другом направлении (указанном здесь координатой y), профиль 54А торической поверхности можно охарактеризовать центральной кривизной R2, которая отличается от R1, и выбранным отклонением от мнимого сферического профиля 54В, который, по существу, совпадает с асферическим профилем на малых радиальных расстояниях.
Специалистам в данной области техники очевидно, что вышеописанные варианты осуществления допускают различные модификации, не выходящие за рамки объема изобретения.
Реферат
Изобретение относится к офтальмологии и может быть использовано для повышения контрастности изображения при имплантации ИОЛ. ИОЛ имеет оптику с задней и передней преломляющими поверхностями, из которых по меньшей мере одна имеет асферический профиль, характеризуемый ненулевой конической постоянной. Линза регулирует аберрации глаза пациента, в который имплантирована. Асферичность ИОЛ совместно с аберрациями глаза пациента обеспечивает баланс между контрастностью изображения, характеризуемой расчетной функцией передачи модуляции (ФПМ), и глубиной поля для улучшения зрения пациента, в том числе в случаях большого размера зрачка. 7 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил.
Формула
где X составляет в пределах от 0 до +1.
где z обозначает прогиб поверхности, параллельный оси (z), перпендикулярной поверхности, С обозначает кривизну на вершине поверхности, Q обозначает конический коэффициент, R обозначает радиальную позицию на поверхности, А обозначает коэффициент деформации четвертого порядка, В обозначает коэффициент деформации шестого порядка, в которой Q составляет в пределах от 0 до 100, А составляет в пределах от -1·10-3 до 1·10-3 и В составляет в пределах от -1·10-4до 1·10-4.
