本发明涉及人工晶体技术领域，具体涉及人工晶体套装、设计方法、选择人工晶体的方法及设备。
背景技术：
人工晶体，又称为人工晶状体，是一种可以经手术植入人眼内，代替摘除的浑浊晶状体的光学部件。现阶段，随着手术方式的不断改进，尤其是近年来小切口、甚至微切口超声乳化手术的临床应用，如何提高人工晶体植入后预测屈光度的准确性成为影响人工晶体最终使用效果的重要因素。目前由于各种主客观因素的影响，往往植入后实际屈光度数与植入前预测屈光度数之间存在较大差异，严重影响了人工晶体的使用效果。
大量研究证实：植入前眼球生物测量的准确性，人工晶体测量公式的选择及计算是造成植入后屈光误差的两大主要原因。而随着生物测量仪器技术的发展，前者引起的误差越来越小，而选择合适的人工晶体测量公式便成了准确预测植入后屈光度的关键因素。
然而，目前人工晶体套装的设计方法、用于预测人工晶体植入度数的公式以及计算方法仍有待改进。
技术实现要素：
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识而做出的：
目前应用较多的人工晶体测量公式，普遍存在参数设置不合理的问题，或是需要通过统计学，依赖大量临床样本通获得相关参数。例如，以srkⅱ为代表的第二代公式将前房深度定位恒定数值，以a常数来固定植入后前房深度(acd)。随着人工晶体(iol)由前房型向后房型的转变发展，其公式的不足之处越来越明显。第三代经验计算公式srk-t、hofferq、holladay1、holladay2及haigis因其采用大量临床数据回归校正所得而应用广泛，增加了对植入后有效人工晶体位置的预测公式，但其对植入后人工晶体的位置仍不能够准确计算，而且第三代经验公式仍然需要依赖基于大量临床样本基础上统计获得的常数a或其他常数。因此，上述第三代经验计算公式要求新一代的人工晶体，要具有与前代人工晶体相近似的结构，并由物化特征类似的材料构成。而对于结构、材料与前代人工晶体不同的新人工晶体，这些常数是难以获取的，因此严重阻碍了新型人工晶体的应用。除此之外，统计结果与个体样本之间必然存在差异，由此导致的晶体度数误差不可避免：在晶体设计过程中，未明确界定晶体度数计算中所使用的常数，所以可能造成不同度数的晶体实际对应不同的常数，而临床统计获得的常数仅为这些不同度数晶体对应的不同常数的平均值，从而造成计算度数的误差。目前的人工晶体设计方法存在缺陷，无法提供能够精确反应同一系列的人工晶体(即人工晶体套装)中的每一个人工晶体结构的参数，也是导致上述第三代经验公式需要依赖大量统计数据确定常数的重要原因。
本发明旨在至少一定程度上解决或缓解上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种人工晶体套装以及在使用该人工晶体套装时，确定人工晶体植入度数的方法。该人工晶体套装中具有不同度数的多个人工晶体的襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离均相等，且该确定人工晶体植入度数的方法无需依赖大量临床样本通过统计学方法获得相关常数，特别地，对于长眼轴和短眼轴的使用者而言，该方法较srk-t公式的计算误差更小。
术语定义：
在本申请中使用的术语“角膜前表面的曲率半径”是指角膜靠近空气侧的曲率半径。
在本申请中使用的术语“眼轴长度”是指角膜前表面(空气侧)到视网膜与玻璃体接触面的距离。
在本申请中使用的术语“眼光轴长度”是指角膜前表面(空气侧)到视网膜后表面的距离，眼光轴的长度包括眼轴长加上视网膜的厚度。
在本申请中使用的术语“襻”指的是与人工晶体光学部分相连、起到支撑光学部分的作用的部分。
在本申请中使用的术语“襻平面”是指襻在眼内压缩状态下或者非压缩状态下垂直于光轴、最接近于左边的人工晶体的平面。
在本申请中使用的术语“植入后前房深度”，缩写为acd，其表示角膜前顶点到晶体第二主平面的距离。
在本申请中使用的术语“襻平面到所述角膜前表面的距离”缩写为lhp，其表示角膜前顶点到晶体襻平面的距离。
在本申请中使用的术语“人工晶体光学面的第二主面”或“晶体光学面的第二主平面”是指当把晶体换成等效的、等度数的薄透镜时，薄透镜的位置即为第二主面的位置，或称为像方主平面。
在本申请中使用的术语“正视眼的植入度数”是指预测让人工晶体使用者获得最佳视远距离时需要为其植入的晶体度数。
在本申请中使用的术语“非正视眼的植入度数”是指让人工晶体使用者获得一定的视近距离，需要为使用者预留一定的近视度数，当为使用者预留了近视度数而计算得到的其需植入的晶体度数。
在本申请中使用的术语“晶体后表面”指的是在将人工晶体植入人眼中后与人眼后囊接触的光学表面。
在本申请中使用的术语“晶体前表面”指的是在将人工晶体植入人眼中后与光学后表面相对的更远离人眼后囊设置的光学表面。
在本申请中使用的术语“前表面度数”是指晶体前光学面所表现出的折光效果。
在本申请中使用的术语“后表面度数”是指晶体后光学面所表现出的折光度数。
在本申请中使用的术语“非球面”是指在光学设计上接近自然的晶状体，理论上可以减少或消除球差的人工晶体。
在本申请中使用的术语“晶体后边缘”是指人工晶体边缘厚度中靠后表面的参考点，在本申请中，“人工晶体”又称为“晶体”。
在本申请中所使用表示方位关系的术语例如“前”“后”是相对于人眼后囊的远近而言的。
在本申请中所使用表示形状的术语例如“凸”“凹”是相对于人工晶体光学部分的纵向平面而言的。
为了实现上述目的，本发明公开了一种设计人工晶体套装的方法。所述人工晶体套装由多个人工晶体构成，所述多个人工晶体具有不同的度数，并且所述多个人工晶体的襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等，所述方法包括：设定所述多个人工晶体的度数以及所述距离；基于所述人工晶体的所述度数和所述距离，制备多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具，所述晶体前表面模具用于形成晶体前表面，所述晶体后表面模具用于形成晶体后表面，所述晶体前表面和所述晶体后表面均为非球面，所述晶体前表面具有多个第一预设晶体度数，所述晶体后表面具有多个第二预设晶体度数；基于所述人工晶体的度数、所述第一预设晶体度数以及所述第二预设晶体度数，利用所述多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具，分别制备所述多个人工晶体，以便获得所述人工晶体套装。
根据本发明实施例的方法，保证不同度数的晶体的襻平面到晶体光学的第二主平面之间的距离相等。由于襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离反应的是晶体的实际形貌/尺寸，从而使得预测人工晶体植入度数更加准确；此外，非球面晶体能抵消人眼角膜的球差，使成像质量更好。
另外，根据本发明上述实施例的设计人工晶体套装的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，基于所述人工晶体的所述度数和所述距离，制备多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具进一步包括：通过所述人工晶体的度数、组成的人工晶体中所述晶体前表面的第一预设晶体度数、晶体材料的折光率，确定所述第二主平面到所述晶体后表面光学顶点的距离；根据所述第二主平面到晶体后表面光学顶点的距离和所述晶体后光学面的厚度得到第二主平面到襻与晶体边缘连接点之间的距离；根据所述第二主平面到襻与晶体边缘连接点之间的距离，调节所述襻与所述晶体边缘连接点之间的夹角，使得所述襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等；其中，所述多个人工晶体中襻的结构相同。
进一步地，具有不同度数的所述人工晶体是由具有相同所述第一预设晶体度数的所述晶体前表面和不同所述第二预设晶体度数的所述晶体后表面组成的。由此，便于利用较少的晶体前表面以及晶体后表面，组合出更多的人工晶体度数。
进一步地，具有不同度数的所述人工晶体是由具有不同所述第一预设晶体度数的所述晶体前表面和具有相同所述第二预设晶体度数的所述晶体后表面组成的。由此，便于利用较少的晶体前表面以及晶体后表面，组合出更多的人工晶体度数。
进一步地，所述多个前表面模具对应的所述第一预设晶体度数∈{3.0d，4.0d，5.0d，5.5d，6.0d，6.5d，7.0d，7.5d，8.0d，8.5d，9.0d，9.5d，10.0d，10.5d，11.0d，11.5d，12.0d，12.5d，13.0d，13.5d，14.0d，14.5d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d}；所述多个后表面模具对应的所述第二预设晶体度数∈{3.0d，4.0d，5.0d，6.0d，7.0d，8.0d，9.0d，10.0d，11.0d，12.0d，13.0d，14.0d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d}，其中d代表晶体度数单位。
进一步地，组成所述人工晶体的所述晶体前表面的所述第一预设晶体度数和所述晶体后表面的所述第二预设晶体度数之差不大于2.0d。
进一步地，组成所述人工晶体的所述晶体前表面的所述第一预设晶体度数和所述晶体后表面的所述第二预设晶体度数之差不大于1.0d。
在本发明的另一方面，本发明公开了一种制备前面所述的方法设计的人工晶体套装的设备，其特征在于，所述人工晶体套装由多个人工晶体构成，所述多个人工晶体具有不同的度数，并且所述多个人工晶体的襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等，所述设备包括：模具制备装置，所述磨具制备装置用于基于预先设定的所述多个人工晶体的度数以及所述距离，制备多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具，所述晶体前表面模具用于形成晶体前表面，所述晶体后表面模具用于形成晶体后表面，所述晶体前表面和所述晶体后表面均为非球面，所述晶体前表面具有多个第一预设晶体度数，所述晶体后表面具有多个第二预设晶体度数；人工晶体制备装置，所述人工晶体制备装置用于基于所述人工晶体的度数、所述第一预设晶体度数以及所述第二预设晶体度数，利用所述多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具，分别制备所述多个人工晶体，以便获得所述人工晶体套装。该设备结构简单，成本低廉，制备的人工晶体套装中的多个人工晶体，由于襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离反应的是晶体的实际形貌/尺寸，从而使得预测人工晶体植入度数更加准确；此外，非球面晶体能抵消人眼角膜的球差，使成像质量更好。
进一步地，所述模具制备装置进一步包括：第一确定单元，所述第一确定单元用于通过所述人工晶体的度数、组成的人工晶体中所述晶体前表面的第一预设晶体度数、晶体材料的折光率，确定所述第二主平面到所述晶体后表面光学顶点的距离；第二确定单元，所述第二确定单元用于根据所述第二主平面到晶体后表面光学顶点的距离和所述晶体后光学面的厚度得到第二主平面到襻与晶体边缘连接点之间的距离；第三确定单元，所述第三确定单元根据所述第二主平面到襻与晶体边缘连接点之间的距离，确定所述襻与所述晶体边缘连接点之间的夹角，使得所述襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等，其中，所述多个人工晶体中襻的结构相同。
进一步地，所述多个前表面模具中的每一个对应一个第一预设晶体度数；所述多个后表面模具中的每一个对应一个第二预设晶体度数。由此，有利于减少模具数量，进一步节约生产成本。
进一步地，所述多个前表面模具对应的所述第一预设晶体度数∈{3.0d，4.0d，5.0d，5.5d，6.0d，6.5d，7.0d，7.5d，8.0d，8.5d，9.0d，9.5d，10.0d，10.5d，11.0d，11.5d，12.0d，12.5d，13.0d，13.5d，14.0d，14.5d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d}；所述多个后表面模具对应的所述第二预设晶体度数∈{3.0d，4.0d，5.0d，6.0d，7.0d，8.0d，9.0d，10.0d，11.0d，12.0d，13.0d，14.0d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d}，其中d为晶体度数单位。
在本发明的又一方面，本发明公开了一种人工晶体套装。所述人工晶体套装是利用前面所述的方法设计的。该人工晶体套装中的多个人工晶体，由于襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离反应的是晶体的实际形貌/尺寸，从而使得预测人工晶体植入度数更加准确；此外，非球面晶体能抵消人眼角膜的球差，使成像质量更好。
在本发明的又一方面，本发明公开了一种选择前面所述的人工晶体套装中的人工晶体的方法，该方法尤其对预测长眼轴和短眼轴病人所需人工晶体度数更为精确。该方法包括以下步骤：s1：基于角膜前表面的曲率半径以及眼轴长度，计算眼光轴长度、襻平面到所述角膜前表面之间的距离；s2：基于所述襻平面到所述角膜前表面的距离和给定的所述襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离，确定植入后前房深度；s3：根据角膜的折光率和房水及玻璃体折光率、以及所述眼光轴长度、所述曲率半径、所述植入后前房深度，计算得到正视眼的植入度数，或根据所述角膜的折光率、眼镜位于所述角膜前表面的距离和所述房水及玻璃体折光率，以及所述眼光轴长度、所述曲率半径、所述植入后前房深度和植入后预期折光度数得到非正视眼的植入度数；s4：根据所述正视眼的植入度数或所述非正视眼的植入度数以及所述人工晶体的度数，选择所述人工晶体套装中的所述人工晶体。
根据本发明实施例的方法，通过测量得到的角膜前表面的曲率半径和眼轴长度，以及给定且作为常数的所述襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离预测植入后前房深度，进而根据植入后前房深度和给定条件得到正视眼的晶体度数或非正视眼的晶体度数。由于襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离反应的是晶体的实际形貌/尺寸，从而使得预测人工晶体植入度数更加准确。
另外，根据本发明上述实施例的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述植入后前房深度通过以下公式计算得到：
acd＝d+lhp
其中，acd为所述植入后前房深度，d为所述襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离，lhp为所述襻平面到所述角膜前表面的距离。
进一步地，所述襻平面到所述角膜前表面之间的距离通过以下公式计算得到：
lhp＝2.486+0.2174×l-0.4213×r；
其中，l为所述眼轴长度，r为所述曲率半径；所述眼光轴长度通过以下公式计算得到：
al＝l+rt；
其中，al为所述眼光轴长度，l为所述眼轴长度，rt＝0.65696-0.02029*l。
进一步地，所述正视眼的植入度数通过以下公式计算得到：
其中，pemme为所述正视眼晶体度数，na为所述房水及玻璃体折光率，r为所述曲率半径；acd＝lhp+d，acd为所述植入后前房深度，d为所述襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离。
进一步地，所述非正视眼的植入度数通过以下公式计算得到：
其中，pamet为所述非正视眼的植入度数，na为所述房水及玻璃体折光率，d为所述襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离，tr为所述植入后预期折光度数，v为所述眼镜位于所述角膜前表面的距离。
进一步地，当所述植入度数的数值不符合所述人工晶体的度数时，还包括：选择与所述植入度数差值最小的所述人工晶体的度数；以及获得植入后预期折光度数的调整值。
进一步地，所述正视眼或非正视眼的所述植入后预期折光度数的调整值通过以下公式计算得到：
其中，z＝(na×r-0.333×acd)，er为所述植入后预期折光度数的调整值，p为所述选择的所述人工晶体的度数。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种选择前面所述的人工晶体套装中的人工晶体的设备。该设备包括：获取装置，所述获取装置适于获取角膜前表面的曲率半径以及眼轴长度；计算装置，所述计算装置与所述获取装置相连，所述计算装置适于基于所述获取装置获取的所述角膜前表面的曲率半径以及眼轴长度，利用前面所述的方法，确定所述人工晶体的植入度数；选择装置，所述选择装置与所述计算装置相连，适于基于所述计算装置确定的所述人工晶体的植入度数以及所述人工晶体套装中所述人工晶体的度数，选择所述人工晶体。该设备可以依据晶体的实际形貌/尺寸等参数确定人工晶体的植入度数，不依赖统计学数据，从而可以获得更加准确的人工晶体的植入度数。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是srk/t方法确定人工晶体植入度数的眼前段模型及晶体模型的示意图；
图2是本发明实施例的设计人工晶体套装的方法的流程图；
图3是本发明一个实施例的设计人工晶体套装的方法的眼前段模型及晶体模型的示意图；
图4是本发明一个实施例的设计人工晶体套装的方法的简化的晶体模型示意图；
图5是本发明一个实施例的选择人工晶体套装中人工晶体的方法的流程图；
图6是本发明一个实施例的细化后的组成的人工晶体的结构示意图；以及
图7是本发明一个实施例预测的人工晶体植入度数与现有的srk/t与光线追迹结果差异的对比图，光线追迹的结果作为标准参考值。
附图标记说明：
100：人工晶体；10：襻；20：第二主平面；200：角膜
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
以下结合附图描述本发明。
为了方便理解，下面首先对目前的计算人工晶体植入度数的方法进行简单说明：参考图1，在srk/t方法中，acd(植入后前房深度)由h以及offset两部分确定，h为通过超声测量的眼轴长度以及角膜的曲率半径用经验公式计算获得，而offset则是通过人工晶体生产厂家依据对人工晶体的大量使用结果通过统计计算得到的。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种设计人工晶体套装的方法。该人工晶体套装由多个人工晶体构成，多个人工晶体具有不同的度数，并且多个人工晶体的襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等。参考图2，该方法包括：
s1：设定多个人工晶体的度数以及襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离
在该步骤中，预先设定上述人工晶体套装中的多个人工晶体的度数，并设定襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离。上述多个人工晶体的度数，可以为属于一定区间的、预设好的多个不同的度数。该人工晶体套装中的多个人工晶体，可以由相同或者相似的材料形成，套装中的不同人工晶体具有不同的度数，以便满足不同的使用者的需求。在本发明的一个示例中，上述多个人工晶体的度数可以为诸如6.0d，6.5d，7.0d……40.0d等，其中，d为晶体度数单位。在本发明中，襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离(又可表示为d常数)的大小可以介于0mm-5mm之间。在该步骤中，预先设定好晶体的具体度数以及d常数，便于在后续步骤中，根据不同的人工晶体度数以及d常数对多个晶体前表面模具以及晶体后表面模具的相关结构进行设计，以便保证制备出的人工晶体套装中的多个人工晶体的d常数相等。
s2：制备多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具
在该步骤中，基于前面确定的人工晶体的度数和人工晶体的襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离，制备多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具。其中，晶体前表面模具用于形成晶体前表面，晶体后表面模具用于形成晶体后表面。晶体前表面和晶体后表面均为非球面，且晶体前表面具有多个第一预设晶体度数，晶体后表面具有多个第二预设晶体度数。也即是说，利用上述模具可以形成多个晶体前表面以及多个晶体后表面，形成的晶体前表面具有多个第一预设晶体度数，晶体后表面也具有多个第二预设晶体度数。由此，通过选择具有不同度数的晶体前表面和晶体后表面，可以组成具有不同度数的人工晶体。人工晶体的度数为组成该人工晶体的前表面的第一预设晶体度数以及晶体后表面的第二预设晶体度数之和(由于晶体厚度较小，可以忽略组合后厚度变化对晶体度数的影响)；
基于人工晶体的度数、第一预设晶体度数以及第二预设晶体度数，利用多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具，分别制备多个人工晶体，以便获得所述人工晶体套装。具体的，在预设好的多个人工晶体度数中，确定需要制备的人工晶体的度数，并根据晶体前后表面组合方法，从多个晶体前表面模具和多个晶体后表面模具中，分别选择能够制备具有特定度数(第一预设度数以及第二预设度数)的晶体前表面和晶体后表面的模具，以便制备出具有对应度数的人工晶体。重复上述操作，制备出满足全部预设好的人工晶体度数的多个人工晶体，即可获得该人工晶体套装。
如前所述，由于目前的人工晶体设计方法存在缺陷，无法提供能够精确反应同一系列的人工晶体(即人工晶体套装)中的每一个人工晶体结构的参数，从而导致在实际使用过程中，需要利用统计学数据(如图1中所示出的offset)计算不同使用者需要植入的人工晶体的度数，从而造成预测的植入度数存在误差，影响人工晶体的使用效果。而前面所述的设计人工晶体套装的方法，设计使得制备获得的具有不同度数的人工晶体的襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等，也即是使得该人工晶体套装中的多个人工晶体的d值相等。由此，一方面可以避免在后续使用过程中，需要依赖统计学数据计算人工晶体植入度数的缺陷。另一方面，在设计新一代的人工晶体套装时，也无需为了使得依赖基于大量临床样本基础上统计获得的常数a或其他常数有效，而使新一代的人工晶体套装与前代人工晶体具有相似的结构以及材料。
在本发明的一个实施例中，制备多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具还包括：通过以下步骤保证多个人工晶体中，襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等：
通过人工晶体的度数、组成的人工晶体中晶体前表面的第一预设晶体度数、晶体材料的折光率确定晶体第二主平面到晶体后表面光学顶点的距离；
根据组成的人工晶体第二主平面到晶体后表面光学顶点的距离和晶体后光学面的厚度得到第二主平面到襻与晶体边缘连接点的距离；
根据第二主平面到襻与晶体边缘连接点的距离，调节襻与晶体边缘连接点之间的夹角使得襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等，其中，多个人工晶体具有相同的襻的结构。
下面，如图3以及图4所示，以晶体前表面在左边为例，对该方法进行说明。所有的距离采用向量进行计算和表述，所有的向量都平行于光轴，当目标点位于参考点的右边为正值。图中d是晶体襻平面到第二主面20的位置(襻平面为参考点，第二主面在襻的右边则d为正值)：d＝d1+d2；其中d1是襻10与晶体边缘连接点到第二主面的距离(襻与晶体边缘连接点为参考点，第二主面在襻的右边则d1为正值)；d2为晶体襻平面到襻与晶体边缘连接点的距离(襻平面为参考点，襻与晶体边缘连接点在襻平面的右边则d2为正值)。其中d1是根据光学设计(前后表面的度数大小、光学区直径d)进行变化的；对于d2，其与襻的设计密切相关。最终通过改变d1及d2的大小来保证d的恒定。在本发明中，第二主面20的具有如前所述的定义，因此，第二主面20的具体位置不受特别限制。
通过改变襻的夹角，就可以改变d2的大小。
如图4所示，h1表示晶体后光学面的厚度(晶体后边缘到晶体后表面光学顶点的距离，晶体后边缘为参考点，后表面光学面的顶点在其右边则h1为正值)，h2表示晶体第二主平面到晶体后表面光学顶点的距离(晶体第二主平面为参考点，晶体后表面光学顶点在其右边则h2为正值)，其近似计算方法如下：
其中，d1表示前表面的度数，niol表示晶体材料的折光率，iol表示晶体的度数，t表示晶体厚度。l2表示第二主平面到晶体后边缘的距离(第二主平面为参考点)：
l2＝h2－h1；
l1表示襻与晶体边缘连接点到晶体后边缘的距离(襻与晶体边缘连接点为参考点)，是定值；d1＝l1-l2。
由此，可以基于确定好的人工晶体度数以及d值(襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离)，参照上述影响d1以及d2的关系，对用于形成晶体前表面以及晶体后表面的模具进行设计，从而可以保证利用不同的晶体前表面模具和/或晶体后表面模具制备出的不同的人工晶体均具有相同的d值。该d值可以准确的反应该人工晶体套装中每一个人工晶体的情况。
在本发明的一个实施例中，具有不同度数的人工晶体是由具有不同第一预设晶体度数的晶体前表面和具有相同所述第二预设晶体度数的所述晶体后表面组成的。在本发明的另一实施例中，具有不同度数的人工晶体还可以是由具有相同第一预设晶体度数的晶体前表面和具有不同第二预设晶体度数的晶体后表面组成的。发明人发现，不同度数的晶体通过共用相同度数的晶体前表面或相同度数的晶体后表面，不仅能减少晶体模压成型时所用模具数量从而降低模具投入，同时又能保证良好的成像质量。具体而言，晶体分前、后两面，晶体的度数可以近似看做前表面的度数(即第一预设晶体度数)加后表面的度数(即第二预设晶体度数)，不同度数的晶体采用相同度数的前/后表面，因而只需做出一些特定度数的前、后表面的模具，再将不同的前后表面模具配合，就可以得到不同度数的人工晶体。
其中，本发明中第一预设晶体度数∈{3.0d，4.0d，5.0d，5.5d，6.0d，6.5d，7.0d，7.5d，8.0d，8.5d，9.0d，9.5d，10.0d，10.5d，11.0d，11.5d，12.0d，12.5d，13.0d，13.5d，14.0d，14.5d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d}。也即是说，第一预设晶体度数选自3.0d，4.0d，5.0d，5.5d，6.0d，6.5d，7.0d，7.5d，8.0d，8.5d，9.0d，9.5d，10.0d，10.5d，11.0d，11.5d，12.0d，12.5d，13.0d，13.5d，14.0d，14.5d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d；第二预设晶体度数∈{3.0d，4.0d，5.0d，6.0d，7.0d，8.0d，9.0d，10.0d，11.0d，12.0d，13.0d，14.0d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d}，也即是第二预设晶体度数选自3.0d，4.0d，5.0d，6.0d，7.0d，8.0d，9.0d，10.0d，11.0d，12.0d，13.0d，14.0d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d。其中d为晶体度数单位。
晶体的前表面的直径不固定(浮动区间为6.0mm-5.5mm)，可以保证晶体光学第二主面的位置相对襻平面的距离恒定，同时襻夹角的浮动也是调节晶体光学第二主面到襻平面的距离的一个因素。前表面的直径的浮动、襻夹角的浮动、襻的其他设计的变更，使光学主面到襻平面的距离(即d值)严格保证一致(自然放置状态下或者模拟眼内压缩状态下)。在本发明中，d常数的大小可以介于0mm-5mm之间。
在本发明的一实施方案中，根据晶体的度数与前后表面度数的组合的关系，不同度数的晶体前、后表面的度数的组合方式可以如表3所示：
表3不同晶体度数对应的前后表面度数的组合
在表3中，晶体前表面和晶体后表面的度数可以互换，对产品影响不大。
在本发明的一个实施例中，晶体前表面和晶体后表面之间的度数差不大于2.0d。
在本发明的一个实施例中，晶体前表面和晶体后表面之间的度数差不大于1.0d。
在本发明的另一方面，本发明公开了一种制备前面描述的人工晶体套装的设备。该设备制备的人工晶体套装与前面描述的方法设计的人工晶体套装具有相同的特征以及优点，在此不再赘述。该设备包括：模具制备装置以及人工晶体制备装置。在本发明的一实施方案中，模具制备装置用于基于预先设定的多个人工晶体的度数以及人工晶体的襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离，制备多个晶体前表面模具以及多个晶体后表面模具。其中，晶体前表面模具用于制备晶体前表面，晶体后表面模具用于制备晶体后表面。人工晶体制备装置，用于根据前面描述的设计人工晶体套装的方法，选择能够形成具有适当第一预设晶体度数的晶体前表面模具以及具有适当第二预设晶体度数的晶体后表面模具，组合形成具有一定度数的人工晶体，以便获得人工晶体套装。其中，“晶体前表面”、“晶体后表面”、“第一预设晶体度数”、“第二预设晶体度数”等术语可以具有与前面描述的相关术语相同的特征，在此不再赘述。
在本发明的一实施方案中，模具制备装置还可以进一步包括：第一确定单元、第二确定单元以及第三确定单元。其中，第一确定单元用于通过人工晶体的度数、组成的人工晶体中晶体前表面的第一预设晶体度数、晶体材料的折光率，确定第二主平面到晶体后表面光学顶点的距离；第二确定单元用于根据第二主平面到晶体后表面光学顶点的距离和晶体后光学面的厚度得到第二主平面到襻与晶体边缘连接点之间的距离；第三确定单元根据第二主平面到襻与晶体边缘连接点之间的距离，确定襻与晶体边缘连接点之间的夹角，使得襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等，其中，多个人工晶体中襻的结构相同。也即是说，模具制备装置中所包括的第一确定单元、第二确定单元以及第三确定单元，用于根据前面描述的保证多个人工晶体中，襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等的方法，确定制备的多个晶体前表面模具以及晶体后表面模具的相关参数。
人工晶体制备装置用于利用上述模具，实现该人工晶体套装中的人工晶体的制备。人工晶体制备装置还可以包括成型处理单元以及切割单元，成型处理单元用于利用上述模具实现人工晶体的成型处理，获得人工晶体粗坯。切割单元用于对上述人工晶体粗坯进行切割处理，从而可以获得具有一定度数的多个人工晶体，进而可以获得上述人工晶体套装。
进一步的，多个前表面模具中的每一个对应一个第一预设晶体度数；多个后表面模具中的每一个对应一个第二预设晶体度数。在本发明的一实施方案中，多个前表面模具对应的第一预设晶体度数∈{3.0d，4.0d，5.0d，5.5d，6.0d，6.5d，7.0d，7.5d，8.0d，8.5d，9.0d，9.5d，10.0d，10.5d，11.0d，11.5d，12.0d，12.5d，13.0d，13.5d，14.0d，14.5d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d}；多个后表面模具对应的第二预设晶体度数∈{3.0d，4.0d，5.0d，6.0d，7.0d，8.0d，9.0d，10.0d，11.0d，12.0d，13.0d，14.0d，15.0d，16.0d，17.0d，18.0d，19.0d，20.0d}，其中d为晶体度数单位。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种人工晶体套装。该人工晶体套装是利用前面所述的设计人工晶体套装的方法设计的，因此该人工晶体套装具有与前面所说的方法获得的人工晶体套装相同的特征以及优点，在此不再赘述。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种选择前面所述的人工晶体套装中的人工晶体的方法。换句话说，本发明提出了一种使用前面所述的人工晶体套装的方法，也即是说，本发明提出了一种预测人工晶体植入度数的方法，以便预测使用者在使用前面所述的人工晶体套装时的人工晶体植入度数，也即是需要选择的人工晶体度数。图5是本发明一个实施例的方法的流程图。如图5所示，本发明实施例的确定人工晶体植入度数的方法，包括以下步骤：
s1：计算眼光轴长度、襻平面到角膜前表面之间的距离
在该步骤中，根据人工晶体使用者角膜前表面的曲率半径和眼轴长度，计算眼光轴长度、襻平面到角膜前表面的距离(lhp)。其中，眼轴长度可以通过超声测量得到。
s2：确定植入后前房深度
在该步骤中，根据襻平面到角膜的距离和给定的襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离，得到植入后前房深度(acd)。
具体地，参考图6，在本发明实施例中，植入后前房深度由襻平面到角膜200前表面之间的距离以及常数d确定。其中，襻平面到角膜前表面之间的距离(lhp)由测量获得的眼轴长度以及角膜的曲率半径计算获得，而d为一个常数，表示襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离，d根据晶体的设计由人工晶体生产厂家提供，也即是说，当采用的人工晶体为本发明前面所述的设计方法获得的人工晶体套装时，该人工晶体套装中的不同度数的人工晶体的常数d均相等。参考图2，在srk/t方法中，acd由h以及offset两部分确定，h为通过超声测量的眼轴长度以及角膜的曲率半径获得，而offset则是通过人工晶体生产厂家依据对人工晶体的大量使用结果通过统计计算得到的。因此，与srk/t方法相比，本发明所提出的方法不依据统计结果得到的常数确定acd，从而避免了统计结果与实际使用的人工晶体之间的误差。并且，在本发明提出的方法中，acd的确定无需依赖基于现有的人工晶体而获得的参数，从而使得该方法在采用新型的人工晶体时，也能够获得较为准确的人工晶体植入度数。另一方面，本发明所提出的方法还有利于开发新型的人工晶体，因该方法中的acd的确定无需依赖offset值，从而在设计人工晶体时，无需使新一代的人工晶体保持与前代产品相类似的结构以及物化性能。
下面对acd、lhp等参数的确定进行详细说明。植入后前房深度(acd)可以通过以下公式计算获得：
acd＝lhp+d；
在本发明的实施例中，襻平面到角膜前表面之间的距离(lhp)通过以下公式计算得到：
lhp＝2.486+0.2174×l-0.4213×r；
其中，lhp为襻平面到角膜前表面之间的距离，l为眼轴长度，r为曲率半径。
眼光轴长度通过以下公式计算得到：
al＝l+rt；
其中，al为眼光轴长度，l为眼轴长度，rt＝0.65696-0.02029×l。
s3：计算获得正视眼以及非正视眼的植入度数
该方法可以用于确定正视眼以及非正视眼的植入度数。在该步骤中，根据设定的角膜的折光率和房水及玻璃体折光率、以及眼光轴长度、曲率半径、植入后前房深度计算得到正视眼的晶体度数；或根据角膜的折光率、眼镜位于角膜前表面的距离和房水及玻璃体折光率，以及眼光轴长度、曲率半径、植入后前房深度和植入后预期折光度数得到非正视眼的晶体度数。
在本发明的一个实施例中，正视眼的晶体度数通过以下公式计算得到：
其中，pemme为正视眼晶体度数，na为房水及玻璃体折光率，在本发明的示例中na＝1.336，acd为前面确定的植入后前房深度。
在本发明的一个实施例中，非正视眼的晶体度数通过以下公式计算得到：
其中，pamet为非正视眼的晶体度数，na为房水及玻璃体折光率，tr为植入后预期折光度数，v为眼镜位于角膜前表面的距离。根据上述公式，输入植入后预期折光度数(例如-2.0d)可以得到合适的非正视眼的晶体度数。
由于本发明前面提出的人工晶体套装具有一系列确定的晶体度数，因此，在本发明的一个实施例中，本发明实施例在获得正视眼或非正式眼的植入度数后，如果计算得到的植入度数的数值不包含在人工晶体套装中的晶体度数中，该方法还包括：选择与植入度数差值最小的晶体度数，以及获得植入后预期折光度数的调整值。
也即是说，在上述实施例中，令计算得到的正视眼或者非正视眼的植入度数的数值等于与其最接近的人工晶体的晶体度数。在本发明的一个示例中，晶体度数表示已经制成了多个标准度数的多个人工晶体，如6.0d，6.5d，7.0d……40.0d的晶体等。当通过上述步骤得到的正视眼或非正式眼的晶体度数与制成的晶体度数不完全一致时，例如当计算得到的植入度数为6.20d时，则为使用者选择6.0d的晶体。
植入后预期折光度数的调整值可以为植入人工晶体后确定折光度数时提供参考。在本发明的一个实施例中，对于正视眼或者非正视眼的使用者，植入后预期折光度数的调整值(er)可以通过以下公式计算得到：
其中，z＝(na×r-0.333×acd)，p为前面选择的人工晶体的晶体度数。
通过对本发明实施例的确定人工晶体植入度数的方法与现有srk/t计算得到的晶体度数和norrby光线追迹得到的术后预期折光数进行试验，在试验中将光线追迹得到的晶体度数作为标准值。试验中用到的眼参数如表1所示：
表1晶体度数计算及光线追迹所用的眼的参数
表2是用不同的晶体度数计算方法获得的表1中的8只眼需植入的晶体的度数及比较：
表2不同的方法计算出的晶体的度数
将光线追迹得到的结果作为标准值，比较用本发明实施例获得的人工晶体植入度数的结果、srk/t方法获得的结果与光线追迹结果的差异。图7是本发明一个实施例的人工晶体植入度数的预测结果与现有的srk/t与光线追迹结果差异的对比图。如图7所示，度数误差(powererror)为srk/t或本发明的实施例与光线追迹计算的晶体度数比较所得的偏差；p1为依靠srk/t公式计算的晶体度数；p2为光线追迹矫正后的晶体度数；p3为本发明实施例所述方法计算的晶体度数。
根据临床文献：对于长眼轴的使用者(l>26mm)，使用srk/t进行度数计算，对结果进行统计，平均绝对误差为1.040d。对于目标植入术后度数为-3.0d的患者，则在晶体度数计算的时候应把术后目标度数设定为-4.0d，这样才能使患者在人工晶体植入术后获得预期的视觉效果。根据临床文献：对于短眼轴的使用者(l<22mm)，使用srk/t进行度数计算，对结果进行统计，平均计算的误差为+0.41d，植入使用srk/t方法计算得到的晶体度数后，术后眼具有远视眼的趋势。由此可见，临床文献结果与表2/图4中srk/t的结果相吻合。
本发明实施例的预测人工晶体植入度数的方法，对于长眼轴的情况(眼轴长大于26mm)，如编号为a\b的眼，本发明实施例的晶体度数计算方法很好的消除了srk/t公式所带来的误差；对于短眼轴的情况，如编号为f\g\h的眼(眼轴长小于22mm)，本发明实施例的晶体度数计算方法很好的消除了srk/t公式所带来的误差。
综上所述，利用本发明提供的确定人工晶体植入度数的计算方法和设计、制备人工晶体的方法，通过测量得到的角膜前表面的曲率半径和眼轴长度，以及给定且作为常数的襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离预测植入后前房深度，进而根据植入后前房深度和给定条件得到正视眼的植入度数或非正视眼的植入度数。在制备人工晶体的方法中，保证同一系列的不同度数的多个人工晶体中，襻平面到人工晶体光学面的第二主平面之间的距离相等。由于襻平面到晶体光学面的第二主平面之间的距离反应的是晶体的实际形貌/尺寸，从而使得预测人工晶体植入后度数更加准确；此外，非球面晶体能抵消人眼角膜的球差，使成像质量更好。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种选择前面描述的人工晶体套装中的人工晶体的设备。该设备包括：获取装置、计算装置以及选择装置。其中，获取装置用于获取使用者角膜前表面的曲率半径以及眼轴长度。计算装置与获取装置相连，用于基于获取装置获取的角膜前表面的曲率半径以及眼轴长度，利用前面公开的确定人工晶体植入度数的方法，确定人工晶体的植入度数。其中，“角膜前表面的曲率半径”以及“眼轴长度”等可以采用与前面确定人工晶体植入度数的方法中相同的方式获得，在此不再赘述。例如，获取装置可以包括用于获取眼轴长度的超声测量单元以及用于获取角膜前表面曲率半径的角膜地图仪。选择装置与计算装置相连，用于基于计算装置确定的人工晶体植入度数，在前面所述的人工晶体套装中，为使用者选择具有适当度数的人工晶体。该设备可以依据晶体的实际形貌/尺寸等参数确定人工晶体的植入度数，不依赖统计学数据，从而可以获得更加准确的人工晶体的植入度数。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
下面所描述的实施例，除非另有说明，所有的温度定为摄氏度。所使用的试剂均可以从市场上购得或者可以通过本发明所描述的方法制备而得。在本发明的一个示例中，以材料的折光率为1.5202，设定所有度数的晶体的d为0.46mm，晶体的边缘厚度为0.3mm进行人工晶体的制备。
实施例1
制备度数为20d的人工晶体：参考表3，选择晶体前后表面等凸且前后表面的度数都为10d。
写一个matlab程序，将晶体的前后表面的曲率半径都设定为相等的数值，使晶体度数为20d，可以得到曲率前后表面的曲率半径。
在光学软件中建立眼模型，将得到的晶体的曲率半径及材料的折光率写入软件中，优化使系统的球差为-0.36λ左右。模型如下：角膜为胶合透镜，无球差；模拟角膜的透镜的度数约为28d；晶体放置在0.9％盐水溶液中。晶体位于模拟角膜透镜后表面约5.0mm处。可得前表面的曲率半径为18.37mm，k值为-10.55；后表面曲率半径为-18.37mm，k值为-10.55。
在数学软件中，写入前面获得的晶体的设计参数(曲率半径、k值、边缘厚度)，前表面/后表面的光学区直径可变，用于控制d1，襻的倾角可变，可以用于控制d2，从而可以保证d值等于设定的定值。d2为0.440mm。
由此，确定构成度数为20d的晶体前表面度数为10d，半口经为3.00mm，曲率半径为18.37mm，k值为-10.55；晶体后表面度数为10d，半口经为3.00mm，曲率半径为-18.37mm，k值为-10.55。将上述前后晶体表面进行组合，即可获得度数为20d的人工晶体。
实施例2
制备度数为10d的人工晶体：参考表3，选择晶体前后表面等凸且前后表面的度数都为5.0d。其余步骤同实施例1。d2为0.407mm
由此，确定构成度数为10d的晶体前表面度数为5.0d，半口经为2.75mm，曲率半径为36.81mm，k值为-65.25；晶体后表面度数为5.0d，半口经为3.00mm，曲率半径为-36.81mm，k值为-65.25。将上述前后晶体表面进行组合，即可获得度数为10d的人工晶体。
实施例3
制备度数为20.5d的人工晶体：参考表3，选择晶体前后表面等凸且前表面的度数为10.5d的度数，后表面度数为10.0d。其余步骤同实施例1。d2为0.449mm
由此，确定构成度数为20.5d的晶体前表面度数为10.5d，半口经为2.85mm，曲率半径为17.50mm，k值为-9.80；晶体后表面度数为10.0d，半口经为3.00mm，曲率半径为-18.38mm，k值为-10.55。将上述前后晶体表面进行组合，即可获得度数为20.5d的人工晶体。
实施例4
制备度数为30d的人工晶体：参考表3，选择晶体前后表面等凸且前后表面的度数都为15.0d。其余步骤同实施例1。d2为0.465mm
由此，确定构成度数为30d的晶体前表面度数为15.0d，半口经为3.00mm，曲率半径为12.225mm，k值为-4.72；晶体后表面度数为15.0d，半口经为2.90mm，曲率半径为-12.225mm，k值为-4.72。将上述前后晶体表面进行组合，即可获得度数为30d的人工晶体。
另外，本发明实施例的确定人工晶体植入度数的方法和制备人工晶体的方法的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。