使用多个折射率测定眼睛中的物理长度的制作方法
【专利摘要】在某些实施方案中，测定眼睛的物理长度包括测定所述眼睛的轴的多个分段的每个分段的光学长度，其中每个分段对应于所述眼睛的一部分。测定每个分段的折射率。每个分段的物理长度根据所述分段的所述光学长度和所述折射率来测定。
【专利说明】使用多个折射率测定眼睛中的物理长度
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及眼睛测量，并且更具体地涉及使用多个折射率测定眼睛中的物理长度。
【背景技术】
[0002]人工晶状体(IOL)是可植入眼睛的人造晶状体。IOL折射由IOL的屈光力所描述的量的光。IOL度数可由患者的眼睛的特征计算。应使用具有适当度数的10L，以便恰当地矫正患者的视力。用于计算IOL度数的已知技术通常做出简化假设。然而，这些假设会得到在某些情形下可能并不合适的IOL度数值。
【发明内容】
[0003]在某些实施方案中，测定眼睛的物理长度包括测定眼睛的轴的多个分段的每个分段的光学长度，其中每个分段对应于眼睛的一部分。测定每个分段的折射率。每个分段的物理长度根据所述分段的光学长度和折射率来测定。
【专利附图】
【附图说明】`
[0004]现在将参考附图，通过举例更详细地描述本公开的示例性实施方案，在附图中:
[0005]图1和图2示出用于计算人工晶状体(IOL)度数的系统和方法的实施例；
[0006]图3示出用于计算IOL的位置的方法的一个实施例；并且
[0007]图4示出用于使用折射率调节长度的方法的一个实施例。
【具体实施方式】
[0008]现在参照描述和附图，详细示出了所公开的设备、系统和方法的示例性实施方案。描述和附图不旨在是详尽的或以其它方式将权利要求限制于或限定于附图中示出以及描述中公开的特定实施方案。尽管附图代表可能的实施方案，但是附图不必按比例绘制并且某些特征可被放大、移除或部分剖开以更好地说明实施方案。
[0009]图1和图2示出用于计算人工晶状体(IOL)度数的系统和方法的实施例。在某些实施方案中，IOL度数可以指的是IOL的各种特征，如IOL的形状、大小以及屈光力。计算IOL度数是指测定对于具体的眼睛使视力最佳的适当的10L。可使用眼睛的术前数据测定适当的10L。
[0010]图1包括图形10，其示出眼睛的部分的实施例。眼睛的部分包括角膜24和晶状体(或晶状体(lenS))26及视网膜30，以及眼睛的轴20。角膜24为将光导向至晶状体26的眼睛的透明外部部分。晶状体26为虹膜后面的透明部分，其帮助将光聚焦到视网膜30上。视网膜30为衬在眼睛后部的感光组织。视网膜30将光转换成通过视神经发送到大脑的电脉冲。轴20可指的是视轴，光沿所述视轴穿过眼睛至视网膜30。
[0011]图形10还示出人工晶状体(IOL) 28。10L28为可植入眼睛的合成晶状体。10L28可以是具有襻的小塑料晶状体(或光学部)，所述襻在眼睛内部将10L28保持在囊袋内的适当位置。在白内障手术期间，从囊袋中除去晶状体材料，并且在术后，囊袋收缩且将10L28保持在适当位置。囊袋以及10L28的特征影响10L28的最终轴向位置。10L28的特征可包括IOL度数和10L28的设计(包括10L28的形状、大小(例如，厚度和直径))以及部分的布置(如光学部和襻)。
[0012]在某些实施方案中，IOL度数的计算可将某些参数(如角膜24的度数以及角膜24、10L28和视网膜30沿轴20的位置)考虑在内。图形10示出测定某些参数的实施例。例如，角膜数据可将由(例如)地形图系统测量的角膜的形状考虑在内。可直接估测10L28的位置，如以下更详细地描述。可使用波前计算以由这些参数测定IOL度数。
[0013]图2示出系统50并且所述系统50可用于计算IOL度数。系统50包括一个或多个接口 52、逻辑54以及一个或多个存储器56。接口 52包括一个或多个用户接口 60 (UI)和一个或多个测量装置62。逻辑包括一个或多个输入模块64和IOL度数计算器68。输入模块64包括位置模块70和角膜数据模块74。存储器56存储系统50的信息，例如由位置模块70使用或计算的折射率80和位置信息82。
[0014]系统50可用于创建眼睛的精确光线追踪模型。所述模型允许用户测量眼睛的术后物理参数，这可用于改进模型。系统50可用于精确地计算IOL度数，如在ID或0.5D内的目标度数。
[0015]Π60允许用户接收来自计算机化系统的输出和/或提供输入至所述计算机化系统。Π60的实例包括键盘、显示器、鼠标、麦克风、扬声器或其它用户接口装置。测量装置62测量眼睛的一个或多个特征。测量装置的实例包括波前传感器和光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography ；0CT)或光学低相干反射测量技术(Optical LowCoherence Reflectometry ；0LCR)光学生物计(如 LENSTAR 生物计)。
[0016]输入模块64生成IOL度数计算器68的输入，以允许计算器68计算IOL度数。位置模块70测定眼睛的某些部分沿轴20的位置。在某些实施方案中，位置包括角膜的角膜位置、晶状体的晶状体前部位置、晶状体的晶状体后部位置、以及视网膜的视网膜位置。角膜位置为角膜24沿轴20的位置。晶状体26的前部位置为接近眼睛前部的晶状体26表面的位置，并且晶状体26的后部位置为接近眼睛后部的晶状体表面的位置。视网膜位置为视网膜30表面的位置。
[0017]位置模块70可通过测量位置或通过由一个或多个所接收的测量结果和/或值计算位置来测定位置。例如，可通过用光学生物计系统测量来测定轴长、晶状体前部位置和/或晶状体后部位置。
[0018]位置模块70可通过由测量结果直接估测位置来测定10L28的位置。在某些实施方案中，位置模块可根据IOL的特征和/或眼睛的特征(如角膜度数、轴长、晶状体前部位置和/或晶状体后部位置)来计算IOL位置。参考图3更详细地描述这个的实施例。
[0019]位置模块70可调节位置以提供更精确的位置值。在某些实施方案中，位置模块70可测定轴20的分段的折射率并且根据折射率调节位置。参考图4更详细地描述这个的实施例。
[0020]角膜数据模块74测定描述角膜24的数据，如角膜度数和地形图。可以任何合适的方式测定角膜数据。在某些实施方案中，根据角膜的角膜散光度K值测定角膜数据。角膜散光度为角膜曲率半径的量度，并且K值提供前部和后部角膜表面的组合度数的估测。在某些实施方案中，角膜地形图系统可测量并且生成角膜的折射图。折射图可将角膜上的角膜度数的变化考虑在内。
[0021]在某些实施方案中，根据角膜的物理形状(例如，角膜的前部和后部表面)来测定角膜数据。可使用泽尼克多项式(Zernike polynomial)来描述地形图。在一些情况下，后部角膜表面可假设为球形的，并且半径小于前部角膜表面的半径(例如，约0.8 (如
0.84)的前部半径)。在其它情况下，角膜的表面可以近似为圆锥形表面或圆锥超环表面。也可以利用不同水平的非球面性。在其它情况下，可(例如)通过超声或斯凯姆普夫拉格(Scheimpflug)测量系统测量后部角膜地形图。在某些实施方案中，物理角膜地形图可以用于创建眼睛的光线追踪模型。
[0022]IOL度数计算器68测定10L28的度数。在某些实施方案中，IOL度数计算器68由角膜数据、IOL位置以及视网膜位置来计算IOL度数。可测定IOL度数，以使10L28(结合角膜24)在视网膜30的位置处聚焦图像。例如，将具有近似正确度数的IOL插入眼睛模型中，并且然后调节IOL度数直到图像聚焦。焦点位置可根据任何合适的方法，例如，使用特定射线、计算得到的波前、通焦调制传递函数(MTF)或聚焦光的其它方面来计算。在某些实施方案中，IOL度数计算器68可包括光线追踪或其它合适的软件。在某些实施方案中，在测定光 学部位置时可考虑襻。
[0023]在某些实施方案中，IOL度数的计算可将其它因素考虑在内。例如，在计算中可测量并且使用瞳孔直径。作为另一个实施例，可将瞳孔关于角膜的偏心考虑在内。
[0024]图3示出用于计算IOL位置的方法的一个实施例。在某些实施方案中，IOL位置可计算为晶状体前部位置110与晶状体后部位置112之间的成预定比例的距离。
[0025]在实施例中，厚度T为前部位置110与后部位置112之间的距离。IOL光学部的厚度(以及IOL的其它特征)可随IOL度数而变化。在计算IOL位置时，可使用近似所需度数的10L。可通过距离D描述IOL位置,其中10L28位于前部位置110后方的距离D处。可使用IOL的任何合适的部分作为IOL的参考点，如襻的中心、前部IOL表面、光学部边缘的前部或中心，或光学部的中心。可以任何合适的方式估测IOL位置。在某些实施方案中，距离D可以是厚度T的预定比例。例如，距离D可以是在0.3x厚度T至0.7x厚度T范围内的值，如D=0.4T。
[0026]在某些实施方案中，可通过将术后位置与术前参数相比较，并且测定位置与参数之间的相关性，由临床数据测定距离D。
[0027]图4示出用于使用折射率调节距离的方法的一个实施例。在所示出的实施例中，轴20可分成不同分段，所述不同分段各自穿过对应于眼睛的不同部分的不同介质。角膜分段120穿过角膜24、房水分段124穿过房水125、晶状体分段126穿过晶状体26，并且玻璃体液分段130穿过玻璃体液131。
[0028]光穿过介质的路径的光学距离(或长度)为光学路径的物理距离(或长度)与介质的折射率的乘积。折射率可以是(例如)群折射率。测量装置通常测量沿轴20的距离作为光学距离。光学距离可使用折射率转换成物理距离。已知测量装置对于沿轴20的所有不同分段通常使用相同的折射率(如平均折射率)。然而，某些实施方案对于沿轴20的不同介质使用不同的折射率，这可改善精确度。[0029]在这些实施方案中，可测定每个分段的光学长度。可使用本文所述的任何合适的分段，例如，前部角膜位置与视网膜位置之间的分段。可测定每个分段的折射率。可根据分段的光学长度和折射率计算每个分段的物理长度。可根据计算得到的物理长度调节一个或多个位置。例如，可调节位置以匹配物理长度。
[0030]可以任何合适的方式测定分段的光学长度。在某些实施方案中，可获得分段的估测物理长度。还可获得用于测定物理长度的一个或多个估测折射率。可根据分段的估测物理长度和估测折射率计算每个分段的光学长度。
[0031]可以任何合适的方式测定折射率。在一些情况下，可从存储器存取折射率。例如，IOL的实际折射率可存储在存储器中并且从所述存储器中存取。在其它情况下，可由经验数据计算折射率。例如，可获得IOL手术前后估测轴的至少一部分的物理长度的长度对。每对可包括术前物理长度和术后物理长度。术后物理长度可包括手术期间所插入的IOL的IOL厚度。在某些情况下，例如，当使用平均折射率来尺度化来自术前和术后眼睛的数据时，轴长可显得不同。可测定产生每对的术前物理长度实质等于术后物理长度的折射率。例如，可调节折射率直到轴长相同。产生相同长度的折射率可被认为是更精确的值。
[0032]在计算中可使用任何合适的值。例如，可通过直接测量物理IOL厚度或通过测量眼睛中的IOL来测定IOL厚度。在某些情况下，可调节一个或多个值以使它们或多或少精确地描述物理情形。例如，光线追踪模型可以是更精确的模型或对于IOL预测更好的模型。
[0033]在某些实施方案中，可使用物理长度计算IOL位置。在这些实施方案中，可测定晶状体分段的长度。由晶状体分段的长度和其它分段的长度，可测定晶状体前部位置和晶状体后部位置。然后可由晶状体前部位置、晶状体后部位置以及其它参数计算IOL位置。例如，IOL位置可使用以下计算:
[0034]ACDiol=WACD 术前 +C2*LT 术前 +C3*AL+C4*K 平均
[0035]其中Aram代表1OL的预测`前房深度(Ara)，C0为恒定偏移，代表晶状体的术前ACDATmj代表术前晶状体厚度，AL代表眼睛的轴长，并且代表平均角膜度数。ACD可表示从角膜的前部表面至IOL的前部表面的距离。可以在术前和术后测量一组眼睛，以测定系数值。任何合适的值可用于系数，如Ctl= [-8，-1]，例如Cf-3.774 ^1=L0.5，0.9]，例
C1=0.675 ；C2=[0.1,0.7]，例如 C2=0.356 ；C3=[0, 0.3]，例如 C3=0.091 ;以及 C4= [0,0.3]，例如 C4=0.056。
[0036]在其它实施方案中，可使用至IOL的物理参考位置(如襻的中心)的距离。参考位置可使用以下来测定:
[0037]ACD10L+D=C0+C1 *ACD 术前 +C2*LT 术前 +C3*AL+C4*K 平均
[0038]其中D为从IOL的前部表面至参考平面的距离。对于不同的IOL度数，距离D可以是不同的。具有正确近似度数的IOL的实际光学和物理设计可用于IOL度数计算。
[0039]在某些实施方案中，可使用物理长度计算IOL度数。IOL位置和角膜数据可如本文所述进行测定。视网膜位置可由物理长度测定。然后可根据角膜数据、IOL位置和视网膜位置来计算IOL的IOL度数。
[0040]本文公开的系统和设备的组件可包括接口、逻辑、存储器和/或其它合适的元件，任何所述组件均可包括硬件和/或软件。接口可以接收输入、发送输出、处理输入和/或输出，和/或执行其它合适的操作。逻辑可以执行组件的操作，例如，执行指令以由输入生成输出。逻辑可在存储器中编码，并且当由电脑执行时，可执行操作。逻辑可以是处理器，如一个或多个计算机、一个或多个微处理器、一个或多个应用，和/或其它逻辑。存储器可以存储信息并且可包括一个或多个有形的、计算机可读的和/或计算机可执行的存储介质。存储器的实例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、大容量存储介质(例如，硬盘)、可移动存储介质(例如，高密度磁盘(CD)或数字视频光盘(DVD))、数据库和/或网络存储(例如，服务器)，和/或其它计算机可读介质。
[0041]在具体实施方案中，可由编码有计算机程序、软件、计算机可执行指令和/或能够由计算机执行的指令的一个或多个计算机可读介质执行实施方案的操作。在具体实施方案中，可由存储、实施于和/或编码有计算机程序和/或具有存储的和/或编码的计算机程序的一个或多个计算机可读介质执行操作。
[0042]尽管已经根据某些实施方案描述了本公开，但是实施方案的修改(如改变、替代、添加、省略和/或其它修改)将为本领域技术人员显而易见。因此，可在不脱离本发明范围的情况下对实施方案做出修改。例如，可对本文公开的系统和设备做出修改。系统和设备的组件可以是集成的或单独的，并且系统和设备的操作可由更多、更少或其它组件来执行。作为另一个实施例，可对本文公开的方法做出修改。方法可包括更多、更少或其它步骤，并且步骤可以任何合适的顺序执行。
[0043]在不脱离本发明范围的情况下，其它修改是可能的。例如，描述在具体的实际应用中说明实施方案，但是其它应用将为本领域技术人员显而易见。另外，本文讨论的领域将会发生未来发展，并且所公开的系统、设备和方法将与所述未来发展一起使用。
[0044]本发明的范围不应参考描述来确定。根据专利法规，描述使用示例性实施方案解释和说明本发明的原理和操作模式。描述使得本领域其他技术人员能够利用各种实施方案中的系统、设备和方法，并且可以有各种修改，但是不应用于确定本发明的范围。
[0045]本发明的范围应参考权利要求以及权利要求被授权的等效物的全部范围来确定。除非本文做出相反的明确指示，否则所有权利要求术语应给予其最广泛的合理解释以及如本领域技术人员所理解的其普通含义。例如，除非权利要求给出明确的相反限制，否则单数冠词(如，一个/种、所述等)的使用应阅读为叙述一个或多个所指示元件。作为另一个实施例，“每个/种”是指集合的每个成员或集合子集的每个成员，其中集合可包括零个、一个或一个以上元件。总之，本发明能够修改，并且不应参考描述，而应参考权利要求以及其等效物的全部范围来确定本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于测定眼睛的一个或多个物理长度的方法，其包括: 测定所述眼睛的轴的多个分段的每个分段的光学长度，每个分段对应于所述眼睛的一部分； 测定所述多个分段的每个分段的折射率以得到多个折射率；以及根据所述分段的所述光学长度和所述折射率计算所述多个分段的每个分段的物理长度以得到多个物理长度。
2.如权利要求1所述的方法，所述分段包括以下分段中的至少一个:对应于角膜的角膜分段、对应于晶状体的晶状体分段、对应于房水部分的房水分段、以及对应于玻璃体液部分的玻璃体液分段。
3.如权利要求1所述的方法，所述光学长度的测定进一步包括: 获得每个分段的估测物理长度； 获得所述多个分段的一个或多个估测折射率；以及 根据所述分段的所述估测物理长度以及至少一个所述估测折射率计算每个分段的所述光学长度。
4.如权利要求1所述的方法，所述折射率的测定进一步包括: 获得多个长度对，每对包括术前物理长度和术后物理长度，每对估测所述轴的至少一部分的物理长度；以及 测定所述多个折射率，其产生每对的所述术前物理长度实质等于所述术后物理长度。
5.如权利要求1所述的方法，所述折射率的测定进一步包括: 获得多个长度对，每对包括术前物理长度和术后物理长度，每对估测所述轴的至少一部分的物理长度，所述术后物理长度包括对应于IOL的IOL长度；以及使用所述IOL长度的直接测定的物理IOL长度测定所述多个折射率。
6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括通过以下计算IOL的IOL位置: 测定所述多个分段的晶状体分段的晶状体分段长度； 由所述晶状体分段长度测定晶状体前部位置和晶状体后部位置；以及 由所述晶状体前部位置和所述晶状体后部位置计算所述IOL位置。
7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括通过以下计算IOL的IOL度数: 根据所述物理长度计算所述眼睛的视网膜的视网膜位置； 由所述多个分段的晶状体分段计算IOL的IOL位置； 测定所述眼睛的角膜的角膜度数；以及 根据所述角膜度数、所述IOL位置以及所述视网膜位置计算所述IOL的所述IOL度数。
8.一种用于测定眼睛的一个或多个物理长度的系统，其包括: 存储器，其被配置来存储位置信息；以及 一个或多个处理器，其被配置来: 测定所述眼睛的轴的多个分段的每个分段的光学长度，每个分段对应于所述眼睛的一部分； 测定所述多个分段的每个分段的折射率以得到多个折射率；以及根据所述分段的所述光学长度和所述折射率计算所述多个分段的每个分段的物理长度以得到多个物理长度。
9.如权利要求8所述的系统，所述分段包括以下分段中的至少一个:对应于角膜的角膜分段、对应于晶状体的晶状体分段、对应于房水部分的房水分段、以及对应于玻璃体液部分的玻璃体液分段。
10.如权利要求8所述的系统，所述光学长度的测定进一步包括: 获得每个分段的估测物理长度； 获得所述多个分段的一个或多个估测折射率；以及 根据所述分段的所述估测物理长度以及至少一个所述估测折射率计算每个分段的所述光学长度。
11.如权利要求8所述的系统，所述折射率的测定进一步包括: 获得多个长度对，每对包括术前物理长度和术后物理长度，每对估测所述轴的至少一部分的物理长度；以及 测定所述多个折射率，其产生每对的所述术前物理长度实质等于所述术后物理长度。
12.如权利要求8所述的系统，所述折射率的测定进一步包括: 获得多个长度对，每对包括术前物理长度和术后物理长度，每对估测所述轴的至少一部分的物理长度，所述术后物理长度包括对应于IOL的IOL长度；以及使用所述IOL长度的直接测定的物理IOL长度测定所述多个折射率。
13.如权利要求8所述的系统，所述一个或多个处理器进一步被配置来通过以下计算IOL的IOL位置 : 测定所述多个分段的晶状体分段的晶状体分段长度； 由所述晶状体分段长度测定晶状体前部位置和晶状体后部位置；以及 由所述晶状体前部位置和所述晶状体后部位置计算所述IOL位置。
14.如权利要求8所述的系统，所述一个或多个处理器进一步被配置来通过以下计算IOL的IOL度数: 根据所述物理长度计算所述眼睛的视网膜的视网膜位置； 由所述多个分段的晶状体分段计算IOL的IOL位置； 测定所述眼睛的角膜的角膜度数；以及 根据所述角膜度数、所述IOL位置以及所述视网膜位置计算所述IOL的所述IOL度数。
15.一种或多种存储用于计算人工晶状体(IOL)度数的逻辑的非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行时，所述逻辑被配置来: 测定所述眼睛的轴的多个分段的每个分段的光学长度，每个分段对应于所述眼睛的一部分； 测定所述多个分段的每个分段的折射率以得到多个折射率；以及根据所述分段的所述光学长度和所述折射率计算所述多个分段的每个分段的物理长度以得到多个物理长度。
16.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，所述分段包括以下分段中的至少一个:对应于角膜的角膜分段、对应于晶状体的晶状体分段、对应于房水部分的房水分段、以及对应于玻璃体液部分的玻璃体液分段。
17.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，所述光学长度的测定进一步包括:获得每个分段的估测物理长度； 获得所述多个分段的一个或多个估测折射率；以及 根据所述分段的所述估测物理长度以及至少一个所述估测折射率计算每个分段的所述光学长度。
18.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，所述折射率的测定进一步包括: 获得多个长度对，每对包括术前物理长度和术后物理长度，每对估测所述轴的至少一部分的物理长度；以及 测定所述多个折射率，其产生每对的所述术前物理长度实质等于所述术后物理长度。
19.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，所述折射率的测定进一步包括: 获得多个长度对，每对包括术前物理长度和术后物理长度，每对估测所述轴的至少一部分的物理长度，所述术后物理长度包括对应于IOL的IOL长度；以及 使用所述IOL长 度的直接测定的物理IOL长度测定所述多个折射率。
【文档编号】A61B3/10GK103889314SQ201280051232
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月10日 优先权日:2011年10月19日
【发明者】M·J·辛普森 申请人:诺华股份有限公司