人工晶状体的定制的制作方法

本发明涉及确定诸如可植入的人工晶状体的眼睛晶状体的至少一个参数以及相应的设备、方法和计算机程序。

背景技术：

1、白内障手术是最流行的眼科手术。随着年龄的增长，许多患者的眼睛会发生白内障，其特征是眼睛的天然晶状体变得浑浊。在白内障手术过程中，浑浊的晶状体会被手术摘除，并且已经开发出了多种手术技术。通常，通过插入人造晶状体来代替自然晶状体，并且这种人造晶状体通常也被称为人工晶状体(iol)。

2、通常的做法是，基于诸如球面屈光度值等的参数(也可以基于柱面屈光度值和柱轴)来选择iol，以优化患者眼睛的视力。为此，通常采用几个回归模型来确定要选择的iol的参数(例如，晶状体的推荐球面屈光度值、晶状体的柱面屈光度值以及晶状体的柱面轴)。

3、然而，这些回归模型仅仅是推荐了这些晶状体参数的统计模型。根据所选择的回归模型，这些晶状体参数可以针对具有相同或相似参数的眼睛产生统计学上最优的效果(例如，这些晶状体参数针对具有相同或相似参数的眼睛在统计学上产生了最佳的视力)。因此，已知的回归模型通常不那么理想。因此，大部分的患者在植入iol后仍然需要佩戴眼镜。因此，需要改进用于眼睛的晶状体的选择。

技术实现思路

1、根据一个方面，分别通过根据权利要求1所述的设备以及根据权利要求11和权利要求15所述的相应的计算机方法和相应的计算机程序，至少部分地满足了上述需求。

2、可以提供一种用于确定用于眼睛的晶状体的至少一个参数的设备。该设备可以包括用于获取眼睛的角膜的前表面的形貌信息和后表面的形貌信息的装置。该设备可以进一步包括用于获取眼睛的视网膜相对于眼睛的角膜的前表面的距离信息的装置。此外，该设备可以包括用于确定眼睛的晶状体的至少一个参数以通过至少部分基于角膜的前表面的形貌信息、角膜的后表面的形貌信息和距离信息的光线追踪来优化在视网膜上聚焦的装置。

3、例如，通过光线追踪，可以顾及到根据角膜的前表面的形貌信息和后表面的形貌信息折射的以及根据眼睛晶状体的至少一个参数被晶状体折射的一条或多条光线。然后，一条或多条光线可以照射到视网膜上，该视网膜可以位于距离角膜的前表面一定距离处，该距离由距离信息定义。用于确定的装置可以改变晶状体的至少一个参数，以便优化一条或多条光线在视网膜上(例如，其中心(例如，由眼睛的中央凹和/或光轴限定))的聚焦。

4、因此，晶状体的至少一个参数不是基于对多个眼睛的统计采样的平均推荐参数，而是可以针对个体眼睛来定制，从而可以为眼睛确定最佳晶状体(例如，iol)。尤其是，这些眼睛可能在回归模型中未反映的各个方面会有所不同，这实际上可以根据本发明来考虑。这特别适用于角膜的前角膜表面和/或后角膜表面可能存在的不规则形状。尽管第一iol对于具有某个平均角膜屈光力(例如，由球面屈光度值表示)的眼睛来说可能是理想的，但是对于具有相同的某个平均角膜屈光力的另一个眼睛来说，其可能会由于前角膜表面和/或后角膜表面的不同形貌而不太理想。本发明可以避免这些缺点，从而可以改进iol的选择，使得在植入iol(例如，在白内障手术的情况下)后每个个体患者的视力得到改善。

5、例如，晶状体的至少一个参数可以包括以下至少一个参数：晶状体的球面折射力、晶状体的柱面折射力、晶状体的柱面轴以及晶状体的非球面性值。在一些实例中，至少一个参数可以附加地或备选地包括一个或多个参数，这些参数定义了晶状体的定制轮廓，以补偿眼睛的至少一个或多个高阶像差(即，对应于通过球面屈光度值和/或散光校正超出视力校正的zernike多项式)。例如，一个或多个参数通常可以涉及对应于zernike多项式的系数。因此，可以以最佳的方式为用于眼睛的晶状体选择所有这些参数。

6、在一些实例中，附加地或备选地，至少一个参数可以包括晶状体的厚度、晶状体的位置、晶状体的折射率、晶状体的类型、晶状体的轮廓以及晶状体的直径。

7、例如，尽管会依据眼睛的前房长度来为眼睛粗略地预先确定晶状体的位置，但是植入的晶状体可能最终将自身定位在与(手术前)前房深度相比略微不同的位置。因此，该位置可以是能够通过选择相应的iol根据由本文所述的优化所确定的(理想)位置来调整的参数。

8、例如，晶状体的类型可以是：球形、环形、圆锥形或非锥形。在一些实例中，该类型可以从由球形、环形、圆锥形或非锥形组成的组中选择。在一些实例中，该组可以由其他几何形状(具有和/或不具有非球面性)来补充，这些几何形状限定了包括用于比描述球面屈光度值和散光矫正所需的补偿更进一步的高阶补偿的分量的表面。因此，可以定制也能校正高阶像差(例如，高于球面折射和散光)的晶状体。

9、例如，晶状体的轮廓可以是对称双凸轮廓或平凸轮廓。在一些实例中，该类型可以从由对称双凸球形和平凸球形组成的组中选择。在一些实例中，该组可以由典型晶状体表面(例如，凹面等)的描述来补充。

10、在一些实例中，用于确定的装置可以适于优化表示照射到视网膜上的光线的聚焦质量的量值。因此，可以通过相应地确定晶状体的至少一个参数来优化聚焦质量。

11、在一些实例中，表示聚焦质量的量值可以是通过前后角膜表面的折射而照射视网膜的光线追踪光束的一个或多个位置距视网膜的中心(例如，由眼睛的中央凹和/或光轴限定)的距离，并且可以最大程度减小该量值。例如，可以为一条或多条光线中的每一条光线确定与视网膜(例如，建模为平面和/或曲面)的相交位置，并且可以为每条光线确定距视网膜中心的距离。其平均值(例如，均方根值)可以作为距离。但是还可以设想的是，为一条或多条光线确定平均聚焦点(例如，由它们与光轴的交点的重心来定义)，然后最大程度减少该平均聚焦点距视网膜的距离。

12、另一个示例性量值是照射到视网膜上的光线的点扩散函数(psf)。例如，用于确定的装置可以适于最大程度减小照射到视网膜上的光线的点扩散函数的误差(例如，相对于理想点的rms偏差)。光线追踪中所用的光线会在视网膜上产生某种光照图案(点扩散函数)。通过最大程度减小该图案相对于理想点(例如位于视网膜的中心；例如位于眼睛的光轴上，例如对应于前后角膜表面，例如由角膜的顶点限定)的偏差，可以确保光线能很好地聚焦到视网膜上。

13、另一个可能的选项是得到眼睛的调制传递函数(mtf)的最大值。mtf与晶状体相对于“完美”晶状体从中心到其边缘的对比度和分辨率有关，该“完美”晶状体会完全透射通过它的光。例如，可以利用光线追踪来生成mtf图表的至少一部分。因此，用于确定的装置可以例如适于得到mtf(图表)的最大值。

14、在一些实例中，可以例如通过用于确定的装置来优化包括两个或两个以上的上述量值的度量。

15、该设备可以进一步包括用于获取晶状体的至少一个预定特性的装置，并且用于确定的装置适于通过至少部分基于该预定特性的光线追踪来优化在视网膜上的聚焦。通常，可以通过用于确定的装置来确定多个晶状体参数，以优化用于眼睛的晶状体设计。然而，在实践中，预先确定晶状体的至少一种特性可能是有益的。那么，该特性可以是固定的，而其他晶状体参数可以在光线追踪过程中改变来优化聚焦，如本文所述。例如，可以预先确定晶状体的一组特性，并且其余参数可以由用于确定的装置基于光线追踪过程中的聚焦优化来确定。

16、晶状体的至少一个预定特性可以包括以下至少一个特性：晶状体的位置、晶状体的折射率、晶状体的(中心)厚度、晶状体的类型、晶状体的直径以及晶状体的轮廓。该设备可以包括用于获取这些特性的装置。例如，可以依据眼睛的前房深度(术前)来预先确定晶状体的位置。此外，可以考虑相对于前房深度的偏差，比如：某些iol预期的潜在位置偏移(事实上，iol的制造商通常会公布这种位置偏移)。简而言之，晶状体的位置可以包括植入后特定iol的预期位置(例如，取决于制造商的规格)。该位置可以相对于典型前房长度的位置。附加地或备选地，可以相对于为特定眼睛获取的特定前房长度(例如，通过可选地作为本文所述的设备的一部分的生物测定计测得)来采用它。

17、因此，例如可以预先确定各种晶状体参数，并且可以按本文所述的方式只对其他参数进行优化。

18、角膜表面(例如，前表面和/或后表面)的形貌信息可以包括轮廓(例如，定义角膜表面上的一个或多个实际点的多个坐标、接近角膜表面的多个点或者与角膜表面拟合的函数等)。例如，可以以x-y-z坐标系中的多个点的形式来提供形貌信息。当然，也可以采用其他坐标系。

19、注意，上述设备可以不必包括用于确定或计算形貌信息和/或距离信息(或晶状体的任何预定特性)的装置。用于获取该设备的装置(也可以实现为用于获取晶状体的任何预定特性的装置)可以通过用于从其他装置或该设备的操作者接收相应信息的装置来实现。在这些实例中，该设备可以直接采用接收到的信息，以在光线追踪过程中采用该信息，和/或该设备可以进一步处理接收到的信息。例如，可以从存储器、数据库、云中的服务器和/或一个或多个相应的诊断装置(例如，用于形貌信息和/或基质界面和/或入瞳的角膜断层扫描仪/形貌仪；用于眼睛的轴向长度和/或前房长度等的生物测定计、光学相干断层扫描装置等)中检索与患者相关的形貌信息和/或距离信息(或任何预定特性)，或者可以仅由该设备的操作者例如通过相应的(图形)用户界面来输入这些信息。

20、反过来，晶状体的至少一个参数可以例如由该设备存储、发送到另一个装置和/或例如通过相应的(图形)用户界面输出给该设备的操作者。

21、但是在一些实例中，用于获取形貌信息的装置可以包括用于测量角膜的前表面和/或后表面的形貌的装置，从而提供前表面和/或后表面的形貌信息。附加地或备选地，用于获取距离信息的装置可以包括用于测量距离(例如，眼睛的轴向长度)的装置，从而提供距离信息。附加地或备选地，该设备可以例如包括用于测量和/或确定基质界面的形貌信息、上皮厚度、基质厚度、角膜厚度(例如，通过角膜厚度测量法测得)、入瞳位置、入瞳直径(例如，通过角膜断层扫描仪测得)、前房深度和/或晶状体厚度(例如，通过生物测量仪、光学相干断层扫描仪等测得)的装置。

22、在一些实例中，角膜的前表面的形貌信息和后表面的形貌信息各自包括多个数据点(例如，至少两个数据点、至少三个数据点、至少五个数据点、至少十个数据点等)，这些数据点在前表面和后表面上覆盖至少100μm2的表面积。例如，可以将数据点排列在覆盖该表面积的(规则的)网格上。在其他实例中，该表面积可以包括至少500μm2、至少1000μm2或至少2000μm2。该面积可以优选地包括角膜的中心(例如，由角膜的顶点所限定)，和/或它可以以角膜的中心为中心。

23、在一些实例中，至少10、50或100条光线用于通过基于角膜的前表面的形貌信息和角膜的后表面的形貌信息的光线追踪来优化在视网膜上的聚焦。

24、在一些实例中，该设备可以包括用于获取眼睛的入瞳的至少一个参数的装置。用于确定的装置可以适于通过至少部分基于眼睛的入瞳的至少一个参数的光线追踪来优化在视网膜上的聚焦。因此，当优化晶状体时，可以考虑个体眼睛的入瞳的影响。

25、入瞳的至少一个参数可以包括入瞳的距离(例如，相对于角膜的前表面和/或入瞳的直径)。

26、在一些实例中，该设备可以包括用于获取角膜的基质界面的形貌信息的装置。用于确定的装置可以适于通过至少部分基于角膜的基质界面的形貌信息的光线追踪来优化在视网膜上的聚焦。因此，在确定晶状体的至少一个参数时，还可以考虑个体眼睛的基质界面处的折射，从而可以进一步改善用于个体眼睛的晶状体的优化。

27、在一些实例中，该设备可以包括用于获取眼睛的前房深度的装置。用于确定的装置可以适于通过至少部分基于眼睛的前房深度的光线追踪来优化在视网膜上的聚焦。因此，在确定晶状体的至少一个参数时，可以考虑针对个体眼睛的晶状体的位置。在优化过程中，可以考虑相对于眼睛的特定前房深度的预期位置偏差，这可以仅限于所使用的特定晶状体。

28、该晶状体可以是植入到眼睛中的人工晶状体。因此，可以改善植入后患者的视力。

29、另一个实例涉及一种用于确定用于眼睛的晶状体的至少一个参数的计算机实现方法。该方法可以包括以下步骤：可以获取眼睛的角膜的前表面的形貌信息和后表面的形貌信息；可以获取眼睛的视网膜相对于眼睛的角膜的前表面的距离信息；以及可以确定眼睛的晶状体的至少一个参数，以便通过至少部分基于角膜的前表面的形貌信息、角膜的后表面的形貌信息和距离信息的光线追踪来优化在视网膜上的聚焦。

30、该至少一个参数可以包括以下至少一个参数：晶状体的球面折射力、晶状体的柱面折射力、晶状体的柱面轴、晶状体的非球面性值以及晶状体用来补偿眼睛的至少一个高阶像差的定制轮廓。

31、该确定可以包括：优化表示照射到视网膜上的光线的聚焦质量的量值。

32、该方法可以进一步包括：获取晶状体的至少一个预定特性。该确定可以包括：通过至少部分基于预定特性的光线追踪来优化在视网膜上的聚焦。

33、该方法可以进一步包括：至少部分基于晶状体的至少一个确定参数来选择要植入到眼睛中的人工晶状体。

34、此外，可以提供用于确定眼睛的晶状体的至少一个参数的计算机程序。该计算机程序可以包括指令，当由计算机执行时，这些指令使得计算机实现以下步骤：获取眼睛的角膜的前表面的形貌信息和后表面的形貌信息；获取眼睛的视网膜相对于眼睛的角膜的前表面的距离信息；以及确定眼睛的晶状体的至少一个参数，以便通过至少部分基于角膜的前表面的形貌信息、角膜的后表面的形貌信息和距离信息的光线追踪来优化在视网膜上的聚焦。

35、注意，本文所述的所有方面可以实现为本文所述的设备的相应功能(装置)、本文所述的方法的相应步骤和/或本文所述的计算机程序的相应指令。即使结合设备、方法和/或计算机程序描述本文所述的各个方面，这些方面也可以应用于设备、方法和/或计算机程序中相应的另一个。