用于白内障和屈光手术的自由形式的渐进多焦点折射型透镜的制作方法
【专利说明】用于白内障和屈光手术的自由形式的渐进多焦点折射型透 镜
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年11月9日提交的美国申请号61/724, 842的优先权，将其全 部内容通过引用结合于此。
【背景技术】
[0003] 在老花眼开始之后，在人眼内的晶状体可能不再适应允许聚焦在远和近对象（例 如，书或计算机屏幕）上。这个问题的最简单的解决方案包括佩戴用于远视力的眼镜以及 用于近视力的老花镜。解决这个问题的复杂性的下一个步骤是在眼镜中使用双焦距透镜， 以便患者可以通过用于远视力的透镜向前平看或者通过近视力的不同屈光力的透镜（但 是在框架上的相同玻璃片的一部分）"向下看"。
[0004] 实现了更复杂的两种其他解决方案。首先，具有所谓的伪调节透镜，该透镜植入眼 睛内并且应该模拟结晶质的效应。结果和患者治疗效果最好地混合。虽然FDA批准这些透 镜（晶体透镜）中的一个，但是很多医生和患者对其具有不愉快的经历并且该透镜不受欢 迎。
[0005] 备受青睐的另一种方法包括多焦点衍射（MFD)透镜。非常重要的是，强调这些透 镜是CATARACT透镜，即，透镜植入患有白内障的老年（通常是60岁或以上）患者体内。因 此，主要植入MFD透镜，以校正白内障问题并且涉及由MFD透镜提取自然人晶状体及其替换 物。作为额外的奖励，MFD透镜被设计为恢复某个水平的近视力，但是这并非真正的调节。 这种透镜不适应，确切地说，这种透镜被设计为在透镜的中心提供用于远视力的最佳焦点 并且在透镜的周围提供某种程度的近视力。
[0006] 最简单的MFD白内障透镜是由Alcon制造的Restor?透镜。这个透镜具有直径 是3mm的中心部分，其被设计为用于远视力。在这个中心部分之外，具有使用环状物雕刻的 部分，该部分改变光焦度，与在150多年前发明的菲涅耳透镜相似。这个环状物部分被设计 为给患者提供近视力。在环状物部分之外，具有非球面，其被设计为提供中间视力。该设计 简单，并且具有某些优点并且主要的缺点例如取决于具有中间和近视力效应的孔尺寸。
[0007] 提高衍射透镜的性能的一种尝试涉及将更多的环状物和更多的屈光力加入基础 Restor?型透镜中。由于在这些透镜中利用衍射效应，所以这些透镜在某种程度上具有相 同的优点和缺点。
[0008] 在衍射透镜设计中的另一个有趣的进展是PhysIOL?衍射透镜。该透镜与上面 描述的衍射设计相似，但是增加了交错的两个部分，即，一个部分用于提供中间视力，并且 另一个部分用于提供近视力。理论上，无论患者的瞳孔多大，这两个部分都应存在于眼睛 的瞳孔空间内，因此，患者应获得可接受的近视力和中间视力，由透镜的中心部分提供远视 力。衍射部分变迹，以便凹槽在透镜的中心附近更深，在径向距离增大时，变得非常浅。 [0009] 基于不同的原理，另一个版本的多焦点透镜是由Oculentis?制造的透镜。该透镜 原则上与双焦点眼镜片相似，即，在透镜上具有两个曲率，用于透镜的光学性能。透镜的下 部分增加了屈光力，例如，2. O屈光度（D)，并且为更远的对象（远视力）产生了最佳焦点。 从光学的角度来看，虽然这种透镜具有昏迷和眩光的报告，但是这种透镜产生调制传递函 数（MTF)和离焦响应，与PhysIOL?透镜相似。
[0010] 如上所述，创造以上设计，仅仅用于白内障手术。虽然现有技术设计在理论上可以 在负ICL透镜上实现，但是实际上，这种实现方式非常困难。
[0011] 上述多阶段设计在正面上具有一组环状物，并且这些环状物具有几百微米的深 度，具有倾斜的底面（炫目的）。典型的眼内接触镜（ICL)负折射透镜在中心的厚度仅仅 是116微米，并且在边缘，厚度仅仅增大为330微米。因此，实际上在不穿透背面也不严重 损害所产生的透镜的机械性能的情况下难以切割环状物。由于眼睛的生理约束，所以负透 镜厚度不能增大，这是因为该透镜不再适配至非常紧凑容量内，其中，这种透镜通常植入眼 睛内。
[0012] 多阶段设计的衍射环状物的第二个问题在于，如果在透镜的正面上制造环状物， 那么环状物与虹膜接触。由于虹膜对在眼睛上入射的光量作出反应时打开和关闭，所以在 擦伤环状物时，磨损虹膜具有严重危险。这种磨损可能造成虹膜色素颗粒脱落，可能造成眼 房水的出口通道的发炎和堵塞的严重问题。另一方面，如果在背面上植入环状物并且环状 物无意中与晶状体接触，那么对晶状体的损害可能造成在晶状体内形成白内障。
[0013] 第三，衍射表面通常用作衍射光栅，以将光分成其色谱，产生色散。在衍射多焦点 IOL的情况下，色散变成一个严重的问题，并且患者必须忍受这种影响，并且设法学会忽略 这种影响。
[0014] 关于双曲率设计，制造复杂，并且患者报告通过这种透镜观察到昏迷效应。这种透 镜还显示了上面讨论的多个问题，例如，难以在已经非常薄的负透镜上实现两个曲率半径。
[0015] 利用双曲率设计的另一个严重的问题是发生眩光和晕圈。这些问题源自尖锐转变 以及透镜屈光力的突变，其中，这两个表面接触。
[0016]需要并且迄今不可使用一种改进的多焦点透镜设计，该设计可以用于屈光和白内 障手术，优化该手术，以提供改进的近视力和视敏度。本发明满足这些和其他需求。
【发明内容】
[0017] 在总体方面，本发明包括一种自由形式的渐进多焦点透镜，其具有光学件，该光学 件具有均匀非球面形状。在一些方面，均匀非球面形状包括具有基本圆锥形形状的光学件， 高达16阶的偶次多项式叠加在该光学件的顶部上。在这种形状中，沿着从透镜的中心中移 出的半径，光学件的半径在点之间不同。
[0018] 在另一方面，本发明包括一种生成命令的方法，该命令能够控制从透镜毛坯中切 割自由形式的渐进多焦点光学件的车床。
[0019] 在又一个方面，本发明包括一种用于提高患者的视敏度的可植入式透镜，包括：自 由形式的渐进多焦点光学件，其被优化为提供至少改进的远焦点和近焦点。在又一个方面， 透镜包括触觉件，其用于在眼睛内固定透镜光学件。
[0020] 在进一步的方面，光学件具有基本圆锥形形状，在所述基本圆锥形形状上底架偶 次16阶多项式。在更进一步方面，所述光学件具有均匀非球面形状。在更进一步的方面， 均匀非球面形状具有基本圆锥形形状，在基本圆锥形形状上叠加偶次16阶多项式。
[0021] 在又一个方面，本发明包括一种优化用于自由形式的渐进多焦点光学件的几何形 状的方法，包括：将常数和参数输入优化引擎内；生成优化输出；将优化输出输入坐标发生 器内；并且根据所述坐标发生器的输出，操作车床，以切割多焦点光学件。
[0022] 在又一个方面，所述常数可包括但不限于用于远视力的物距、用于近视力的物距、 透镜的期望中心厚度、透镜的期望边缘厚度、透镜的期望光学直径以及透镜的光学件的期 望后曲率（posterior curvature)。
[0023] 在另一个方面，所述变量可包括但不限于用于描述非球面的两个或更多个常数。 在另一个方面，所述变量可包括但不限于定义16阶多项式所需要的8个常数。
[0024] 在又一个方面，优值函数（merit function)可被选择并且用作优化引擎的输入。
[0025] 在另一个方面，优化输出可以是描述透镜的光学表面和几何形状的21个常数。在 一方面，13个常数描述非球形光学表面以及光学几何形状。在另一个方面，8个常数描述16 阶偶次多项式。
[0026] 在又一个方面，发生器的输出包括逐点的X和Z坐标。
[0027] 从结合附图进行的以下详细描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见， 附图通过实例示出了本发明的特征。
【附图说明】
[0028] 专利和申请文件包含以彩色显示的至少一个附图。在请求和支付必要的费用时， 将由官方提供具有彩色附图的该专利或专利申请出版物的副本。
[0029] 图1是示出根据本发明的一个实施方式的通过自由形式的渐进多焦点透镜的光 线跟踪的示意图。
[0030] 图2为具有一种配置的透镜的光线跟踪，对象放在无穷远处，并且2. 5mm的孔放在 透镜的前面，这允许为远视力优化透镜的中心。
[0031] 图3为具有第二种配置的透镜的光线跟踪，对象放在与眼睛相距的400mm(2. 5屈 光度的增加屈光力）处，并且2. 5_的遮蔽件放在透镜的前面，这允许为近视力优化透镜的 外围。
[0032] 图4为具有第三种配置的透镜的光线跟踪。在这个配置中，在透镜的前面没有孔 或遮蔽件。
[0033] 图5A是与图2的配置（远视力、透镜的中心）对应的在优化之前的透镜的FFT MTF 的图示。
[0034] 图5B是与图2的配置（远视力、透镜的中心）对应的在优化之后的图5A的透镜 的FFT MTF的图示。
[0035] 图6A是与图3的配置（透镜外围、近视力）对应的在优化之前的透镜的FFT MTF 图示。
[0036] 图6B是在优化之后的图6A的透镜的MTF的图示。
[0037] 图7A是与图4的配置对应的在优化之前的透镜的FFT MTF的图示，其包括全透镜， 通过散瞳暗视敏度条件模拟远视敏度。
[0038] 图7B是在优化之后的图7A的透镜的MTF的图示。
[0039] 图8A是从0. 250m到20m的在相对对象位置的每mm的50个线对处的透镜的FFT MTF的图示。
[0040] 图8A是在相对对象位置的每mm的50个线对处图8A的透镜的FFT MTF的图示。
[0041] 图9A是孔径=5mm的离焦响应的图示。
[0042] 图9B是孔径=4. 5m