中间视觉完全矫正型非球面人工晶状体的制作方法

本发明涉及一种新型的中间视觉完全矫正型非球面人工晶状体（IOL）。具体而言，本发明涉及一种球差值约为-0.1~-0.2μm的非球面人工晶状体，其中对应瞳孔的直径为4.5mm。。

背景技术：

白内障作为导致人致盲的主要原因，已经引起越来越多人的重视，随着人年龄的增长，人眼天然晶状体会逐渐变得模糊，甚至失去透光能力，最终导致人眼完全失去视觉功能。

摘除不透光的人眼晶状体，植入人工晶状体是恢复人眼视觉的最佳选择，自1949年英国首次使用硬PMMA材料制成的人工晶状体，成功的实现了晶状体置换手术，人工晶状体以及相应的手术技术得到了迅猛的发展，迄今为止，已经可以采用软性材料实现衍射多焦点甚至变焦IOL，并在临床得到了成功的应用。

图1是人眼的屈光示意图，从光学的角度出发，人眼是由角膜a和晶状体b两个主要透镜组成的光学系统，瞳孔c是整个光学系统的孔径光阑，视网膜d是成像面，整个系统相当于浸泡在液体溶液中。角膜作为最主要的屈光元件，承担了眼睛三分之二以上的光焦度，晶状体承担余下的三分之一屈光度。人眼的角膜带有一定的正性球差，其值的大小因人而异，大量的临床试验表明，其球差值的分布满足正态分布规律，在6mm瞳孔情况下，中值约为0.27μm，当外部光线进入人眼，明亮环境下，人眼的瞳孔较小（3mm以下），此时角膜的球差较小，光线为近轴光线，在视网膜上可以成非常清晰的像，人眼的视觉状况良好，然而在夜视情况下（瞳孔6mm左右），角膜的球差较大，光线经过角膜中心区域和边缘区域的折光能力明显不同，中心区域的折光能力弱，边缘区域的折光能力较强，人眼的天然晶状体本身可以补偿角膜带来的正球差，使得眼睛的整体球差接近于零，因此，无论在明亮还是在暗视或者在夜晚，都具有很好的视觉效果。

传统的球面人工晶状体自身存在正球差，它在角膜本身的正球差基础上，增加了人眼的总球差，影响术后视觉质量。因此要使患者获得更佳的视觉效果，就要降低术后眼的总球差。非球面人工晶状体正是基于这一理论而研发的，通过晶体表面的非球面设计，使其具有零球差或负球差，以使术后眼的总球差处于较低的水平，从而解决普通球面人工晶状体在大瞳孔情况下，对比度下降的问题，提高暗光和夜间环境下的视觉能力。AMO 公司的Tecnis Z900 型人工晶状体是第一种能够产生负球差的人工晶状体，产生-0.27μm 的负球差，与角膜的平均球差统计数据相等，设计概念在于完全抵消角膜的正球差。Alcon 公司设计的非球面人工晶状体Acrysof SN60WF，在光学部后表面采用非球面设计，能够产生-0.2μm 的负球差，旨在为全眼保持一定量的正球差，以获得更好的视觉舒适度。Bausch&Lomb 公司推出名为SofPort AO 以及AkreosAO 的非球面人工晶状体，晶体本身无像差，不会对整个人眼引入额外的球差，又被称作零球差晶体。

然而， -0.27μm负球差的非球面晶体，对晶状体在植入以及术后愈合过程中，存在的偏心以及倾斜非常的敏感，即使是轻微的偏心，非球面晶体衍射受限的特性将会消失，因此这类晶体其实对植入手术的准确性和精度要求非常高。零球差（无球差）晶体本身无球差，甚至在偏心时，也不引入彗差，因此能有效的降低晶体偏心和倾斜对成像质量的影响，然而这种设计存在的问题是，由于晶体本身并不抵消角膜的正球差，在中间视觉以及暗视觉情况下，明显的限制了视觉效果。

综上所述，本发明提出一种新型的人工晶状体，该晶体可以完全抵消中间视觉情况下角膜的球差，从而大幅提升人眼在明亮以及暗环境下的视觉质量，同时部分补偿人眼在夜视情况下的角膜球差，兼顾其成像质量，更主要的是，降低了手术植入过程中晶体的偏心以及倾斜对成像质量的影响，事实上，人眼在绝大多数情况下，都是工作在明亮以及暗环境下，因此，有效的提升中间视觉情况下的成像质量，并充分的考虑后续植入手术对成像质量的影响，给出一种较为平衡的晶体类型是非常有必要的。。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种新型非球面人工晶状体。与目前市售的非球面人工晶状体相比，本发明新型的非球面人工晶状体能够完全矫正中间视觉的角膜球差，使相应的白内障患者获得更高的视觉质量。

具体而言，本发明涉及以下多个方面的内容：

1、一种中间视觉完全矫正型非球面人工晶状体，所述非球面人工晶状体光学部的前表面的面形、或者光学部的后表面的面形为非球面，其特征在于，所述非球面人工晶状体的球差值为-0.1~-0.2μm之间。

2、根据内容1所述的非球面人工晶状体，所述晶体的前表面面型为球面，后表面为非球面。

3、根据内容1所述的非球面人工晶状体，所述晶体的前表面面型为非球面，后表面为球面。

4、根据内容1所述的非球面人工晶状体，所述晶体的前表面以及后表面面型均为非球面。

5、根据内容1 所述的非球面人工晶状体，其特征在于，所述非球面的面型在二维直角坐标系平面（YZ）上的曲线满足以下非球面曲线表达式：

其中Z(y) 为人工晶状体光学部的非球面在YZ 平面上的曲线的表达式，c 为光学部球面曲率半径的倒数，Q为非球面的二次曲面常数，y为所述曲线上任何一点距横坐标轴（Z）的垂直距离，A2i 为非球面高次项系数。

6、根据内容1所述的非球面人工晶状体，其中常数Q<0。

7、根据内容1所述的非球面人工晶状体，晶体的面型可以根据非球面表达式线性组合分段进行确定。

8、根据权利要求5 所述的非球面人工晶状体，其特征在于，所述非球面人工晶状体由眼内状态下（35^o）折射率为1.49-1.54范围内的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）或者疏水性丙烯酸酯或者亲水性丙烯酸酯，制成且所述非球面人工晶状体的屈光度在-10D-35D 的范围内。

9、根据内容1所述的人工晶状体，所述人工晶状体的球差值设定在于中等尺寸瞳孔范围内天然人晶状体相同的水平。

附图说明：

图1：Liou-Brennan模型眼。

图2：角膜的球差和瞳孔直径的关系。

图3：在明视觉情况下（对应瞳孔直径3mm），20D的亲水性丙烯酸酯材料人工晶状体调制传递函数曲线。

图4：在明视觉情况下（对应瞳孔直径3mm），20D的疏水性丙烯酸酯材料人工晶状体调制传递函数曲线。

图5：在中间视觉情况下（对应瞳孔直径4.5mm），20D的亲水性丙烯酸酯材料人工晶状体调制传递函数曲线。

图6：在中间视觉情况下（对应瞳孔直径4.5mm），20D的疏水性丙烯酸酯材料人工晶状体调制传递函数曲线。

图7：在暗视觉情况下（对应瞳孔直径6mm），20D的亲水性丙烯酸酯材料人工晶状体调制传递函数曲线。

图8：在暗视觉情况下（对应瞳孔直径6mm），20D的疏水性丙烯酸酯材料人工晶状体调制传递函数曲线。

具体实施方式：

以下具体实施例只是用于对本发明进行进一步地解释，但是本发明并不局限于以下的具体实施方案。任何在这些实施方案基础上的变化，只要符合本发明的原则精神和范围，都将落入本发明专利的涵盖范围内。

图1给出的是1997年Liou和Brennan提出的简化眼模型，这一模型非常接近真实人眼的解剖结构，同时保持人眼的光学特性和像差特征，该模型眼包括非球面的角膜a，梯度折射率晶状体b以及视网膜c，入射光线从无穷远以近似平行于光轴进入角膜，再经过晶状体，最后汇聚在人眼的视网膜上，由于角膜球差的原因，靠近瞳孔中心的光线光程较长，相应的光焦度较小，靠近瞳孔边缘的光线光程较短，相应的光焦度较大，于瞳孔中心的光线比较，边缘光线首先与光轴相交，因此角膜的球差为正值。球面的人工晶状体由于其对中心和边缘光线的折光特性与角膜类似，因此，人眼整体的球差将会累加，造成在中视觉和暗视觉情况下，成像质量很差，非球面人工晶状体由于能够完全补偿或者部分补偿角膜球差，使人眼的整体球差保持在一个比较低的水平，从而保证了在中视觉和暗视觉照明情况下的视觉质量。

图2为人眼角膜的球差的统计学分布关系曲线，由于人眼角膜球差的分布存在差异性，符合正态分布规律，绝大多数人的角膜球差值为0.27μm左右，需要注意的是这一统计球差值是在6mm瞳孔大小情况下测量的。

图3为明视觉环境下（3mm瞳孔直径），采用三种不同类型的人工晶状体（20D的亲水性丙烯酸酯材料）得到的人眼的光学性能，用调制传递函数（MTF）来表征光学系统的成像质量，给出了调制度与图像内每毫米线对数之间的关系，是所有光学系统性能判断中最全面的判据。在明亮环境下，三种晶体（零球差、球面以及中视觉非球面）都能达到近似于衍射极限的成像质量，本专利给出的非球面人工晶状体成像质量是最好的。

图4为明视觉环境下（3mm瞳孔直径），采用三种不同类型的人工晶状体（20D的疏水性丙烯酸酯材料）得到的人眼的光学性能，在明亮环境下，三种晶体（零球差、球面以及中视觉非球面）都能达到近似于衍射极限的成像质量，同样，本专利给出的非球面人工晶状体成像质量是最好的。

图5为中间视觉环境下（4.5mm瞳孔直径），采用三种不同类型的人工晶状体（20D的亲水性丙烯酸酯材料）得到的人眼的光学性能，在中间视觉下，本专利给出的非球面人工晶状体成像质量接近衍射极限，100线对/mm位置的MTF大于0.7，零球差晶体由于自身不带球差，所以成像质量居中，球面晶体由于自身也要引入较大的球差，和角膜球差叠加后，进一步增加了整个系统的球差值，使得其成像质量最差。

图6为中间视觉环境下（4.5mm瞳孔直径），采用三种不同类型的人工晶状体（20D的疏水性丙烯酸酯材料）得到的人眼的光学性能，在中间视觉下，本专利给出的非球面人工晶状体成像质量接近衍射极限，100线对/mm位置的MTF大于0.7，零球差晶体由于自身不带球差，成像质量居中，在此孔径下，球面晶体由于自身也要引入较大的球差，和角膜球差叠加后，进一步增加了整个系统的球差值，使得其成像质量最差。

图7为暗视觉环境下（6mm瞳孔直径），采用三种不同类型的人工晶状体（20D的亲水性丙烯酸酯材料）得到的人眼的光学性能，在暗视觉下，本专利给出的非球面人工晶状体成像质量略有下降，100线对/mm位置的MTF仍然能大于0.5，由于本专利提出的非球面晶体完全矫正了中间视觉情况下的人眼球差值，在大瞳孔情况下，整个人眼保留了一定的球差值，在不影响视觉质量的情况下，可以增加系统的焦深，零球差晶体由于自身不带球差，成像质量居中，球面晶体在此孔径下，由于自身也要引入很大的球差，因此相比较于中间视觉环境下，其成像质量进一步的恶化。

图8为暗视觉环境下（6mm瞳孔直径），采用三种不同类型的人工晶状体（20D的疏水性丙烯酸酯材料）得到的人眼的光学性能，同理，在暗视觉下，本专利给出的非球面人工晶状体成像质量略有下降，100线对/mm位置的MTF仍然能大于0.5，零球差晶体由于自身不带球差，成像质量居中，球面晶体在此孔径下，由于自身也要引入很大的球差，因此相比较于中间视觉环境下，其成像质量最差。