專利名稱：控制近視的眼科鏡片的設(shè)計(jì)的制作方法
控制近視的眼科鏡片的設(shè)計(jì)
背景技術(shù)：
相關(guān)專利申請的交叉引用本專利申請要求提交于2009年2月2日的美國臨時(shí)申請No. 61/149193和提交于 2010年2月1日的美國非臨時(shí)性申請No. 12/697,931的優(yōu)先權(quán)，這兩份申請據(jù)此全文以引用方式并入本文中。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于預(yù)防、阻止或延緩近視發(fā)展的設(shè)計(jì)和方法。近視(也稱為近視眼)是一種屈光疾病，在這種疾病中，眼睛的總屈光力過高或過強(qiáng)，導(dǎo)致來自遠(yuǎn)處物體的光聚焦到視網(wǎng)膜前方。這種情況會被觀察者感知為遠(yuǎn)處物體模糊， 模糊程度與近視的嚴(yán)重程度有關(guān)。這種疾病往往初見于兒童期，并且通常在學(xué)齡期引起注意。在成年早期之前的近視病例中常常會出現(xiàn)近視嚴(yán)重度的加重或增加。美國專利6，045，578提出了在隱形鏡片設(shè)計(jì)中使用軸上縱向球面像差(LSA)來嘗試阻止近視發(fā)展的方法。所提出的設(shè)計(jì)方法似乎并未考慮與近距離工作相關(guān)的個(gè)體眼/或群組平均數(shù)據(jù)的具體波前/屈光力特性或瞳孔尺寸變化。美國專利7，025，460提出了改變場曲(離軸焦點(diǎn)變化)以嘗試阻止近視發(fā)展的方法。該方法背后的數(shù)學(xué)采用“廣義二次曲線”，其中將偶數(shù)階多項(xiàng)式項(xiàng)加到簡單的二次曲線方程上。這些二次曲線和多項(xiàng)式項(xiàng)被處理，以使得具有所提出的設(shè)計(jì)的隱形鏡片表面形狀產(chǎn)生所需量的場曲。該方法針對離軸設(shè)計(jì)。似乎并未針對鏡片的軸上光學(xué)設(shè)計(jì)。與近距離工作相關(guān)的瞳孔尺寸和波前變化未被考慮。US 2003/0058404和US 2008/0309882提出了一種測量眼睛波前并用定制的校正方法校正眼睛波前以延緩近視發(fā)展的方法。該方法不包括對近刺激距離的波前的測量，并且似乎沒有提出考慮對遠(yuǎn)刺激和近刺激所測量的波前之間的差異。與近距離工作相關(guān)的瞳孔尺寸變化也不是該設(shè)計(jì)方法的方面。EP 1853961提出對近距離工作前后的波前進(jìn)行測量。然后用定制隱形鏡片對波前像差變化進(jìn)行校正。由于僅針對近距離工作前后的波前，該方法不包括對遠(yuǎn)刺激和近刺激所測量的波前的差異。該方法在設(shè)計(jì)過程中并未考慮與近距離工作相關(guān)的瞳孔尺寸變化。 未包括用于形成控制眼睛生長的設(shè)計(jì)的群組或群體數(shù)據(jù)。仍然希望有延緩或阻止近視發(fā)展的更完整的方法。本說明書將著手解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面，在可用于控制和延緩近視發(fā)展的眼科鏡片的制造過程中將使用的方法和所得設(shè)計(jì)包括使用來自眼睛的波前數(shù)據(jù)。眼科鏡片包括例如隱形鏡片、眼內(nèi)鏡片、角膜鑲嵌物和角膜高嵌體。此外，眼科鏡片可包括用于角膜屈光手術(shù)(例如LASIK手術(shù))的模型。在本發(fā)明的另一方面，用于制備延緩近視的鏡片的方法和設(shè)計(jì)在主動調(diào)節(jié)水平的患者中使用。在本發(fā)明的又一方面，用于根據(jù)本發(fā)明的方法制備眼科鏡片的設(shè)計(jì)包括凸形表面和凹形表面，該凸形表面具有中心光學(xué)區(qū)，中心光學(xué)區(qū)被周邊區(qū)包圍，周邊區(qū)又被邊緣區(qū)包圍，凹形表面放在佩戴者的眼睛上；并且光學(xué)區(qū)內(nèi)任何位置處的鏡片光焦度用軸上頂點(diǎn)遠(yuǎn)距離平均化的波前導(dǎo)出光焦度與校正值之和來描述，該校正值得自在每個(gè)位置(χ)處的遠(yuǎn)距離與近距離平均波前導(dǎo)出光焦度之間的差值的單倍、部分倍數(shù)或倍數(shù)以及頂點(diǎn)近距離與遠(yuǎn)距離波前導(dǎo)出光焦度之間的差值；采用這些設(shè)計(jì)制備的鏡片可用于控制或延緩近視的發(fā)展。在本發(fā)明的另一方面，產(chǎn)生眼科鏡片設(shè)計(jì)的方法包括以下步驟采集波前數(shù)據(jù)； 將波前數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為徑向光焦度圖；以及產(chǎn)生鏡片光焦度分布圖。在本發(fā)明的又一方面，考慮了總?cè)后w波前數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的又一方面，考慮了亞群體波前數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的又一方面，考慮了各個(gè)受試者的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的又一方面，波前數(shù)據(jù)為多個(gè)波前文件的平均數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的又一方面，通過將所有子午線平均化為旋轉(zhuǎn)對稱形式計(jì)算鏡片設(shè)計(jì)光焦度分布。在本發(fā)明的又一方面，利用近光焦度分布的倒數(shù)計(jì)算鏡片設(shè)計(jì)光焦度分布。在本發(fā)明的又一方面，通過抵消近光焦度分布的負(fù)像差計(jì)算鏡片設(shè)計(jì)光焦度分布。在本發(fā)明的又一方面，通過將遠(yuǎn)波前光焦度分布與近波前光焦度分布相加計(jì)算鏡片設(shè)計(jì)光焦度分布。在本發(fā)明的又一方面，通過將遠(yuǎn)波前光焦度分布的倍數(shù)與近波前光焦度分布相加計(jì)算鏡片設(shè)計(jì)光焦度分布。在本發(fā)明的又一方面，通過將遠(yuǎn)波前光焦度分布的一部分與近波前光焦度分布相加計(jì)算鏡片設(shè)計(jì)光焦度分布。在本發(fā)明的又一方面，設(shè)計(jì)用于延緩近視發(fā)展的鏡片的方法被編碼成指令(例如機(jī)器指令)并編程到計(jì)算機(jī)中。在本發(fā)明的又一方面，制品包括用于設(shè)計(jì)延緩近視發(fā)展的鏡片的可執(zhí)行指令；方法包括將表征眼睛的波前數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為徑向光焦度圖；生成鏡片光焦度分布并利用該光焦度分布為鏡片產(chǎn)生鏡片設(shè)計(jì)，該鏡片具有凸形表面和凹形表面，凸形表面具有中心光學(xué)區(qū)， 中心光學(xué)區(qū)被周邊區(qū)包圍，周邊區(qū)又被邊緣區(qū)包圍，凹形表面放在佩戴者眼睛上；光學(xué)區(qū)內(nèi)任意位置處的鏡片光焦度用頂點(diǎn)遠(yuǎn)距離平均化的波前導(dǎo)出光焦度和校正值之和來描述，該校正值得自在每個(gè)位置處的遠(yuǎn)距離與近距離平均波前導(dǎo)出光焦度之間的差值的單倍、部分倍數(shù)或倍數(shù)以及頂點(diǎn)近距離與遠(yuǎn)距離波前導(dǎo)出光焦度之間的差值。


圖1中的左圖示出了波前誤差，右圖示出了計(jì)算屈光力，兩圖均為同一只眼。圖2示出了屈光力數(shù)據(jù)與到中心距離的關(guān)系的分布圖。左圖示出所有可用子午線，右圖示出平均值、最大值和最小值的分布。
圖3為對于距離: 處的調(diào)節(jié)刺激的個(gè)體和群組平均的平均屈光力分布圖。圖4為對于距離0. 33m處的調(diào)節(jié)刺激的個(gè)體和群組平均的平均屈光力分布圖。圖5示出了對于遠(yuǎn)距離刺激水平和近距離刺激水平的群組平均屈光力分布。圖6示出了為抵消用于近波前光焦度的群組平均數(shù)據(jù)中的自然負(fù)光焦度偏移而設(shè)計(jì)的光焦度增加量。圖7示出了為了將用于近波前光焦度的群組平均數(shù)據(jù)中明顯的自然負(fù)光焦度偏移變換回遠(yuǎn)波前光焦度分布而設(shè)計(jì)的光焦度增加量。圖8示出了基于本文所述方法的最終鏡片光焦度分布。圖9示出了為了將用于近波前光焦度的群組平均數(shù)據(jù)中明顯的自然負(fù)光焦度偏移變換回大于遠(yuǎn)波前光焦度分布而設(shè)計(jì)的光焦度增加量。圖10示出了在本發(fā)明的方法的一個(gè)方面的實(shí)施過程中的信息流。圖11A-11B示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方面設(shè)計(jì)的鏡片的光焦度分布。圖12A-12C示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方面設(shè)計(jì)的鏡片的光焦度分布。圖13A-13C示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方面設(shè)計(jì)的鏡片的光焦度分布。圖14A-14B示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方面設(shè)計(jì)的鏡片的光焦度分布。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法涉及利用波前數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和制造可用于治療、延緩和在有些時(shí)候阻止近視發(fā)展的隱形鏡片。使用諸如 COAS (Wavefront Sciences Inc (Albuquerque N. Μ·))的波前傳感器從患者收集遠(yuǎn)距離刺激水平和近距離刺激水平的眼波前數(shù)據(jù)。該波前數(shù)據(jù)通常具有krnike多項(xiàng)式系數(shù)的形式，但也可以是在指定笛卡爾坐標(biāo)或極坐標(biāo)下的一組波前高度。ANSI Z80.觀中已經(jīng)描述了一種稱為OSA方法的用于指定krnike系數(shù)的優(yōu)選體系。該方法基于定制鏡片或?qū)θ后w或亞群體的平均值為個(gè)體設(shè)計(jì)鏡片。該方法可用來產(chǎn)生所有光學(xué)區(qū)子午線均相同的旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)計(jì)或每個(gè)子午線為唯一的非旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)計(jì)以及波前分析結(jié)果。在一些實(shí)施例中，考慮了由于調(diào)節(jié)或亮度而發(fā)生的瞳孔尺寸的已知變化。一種用于生成眼科鏡片設(shè)計(jì)的優(yōu)選方法部分地基于眼波前數(shù)據(jù)并包括以下步驟。1.利用波前傳感器從患者收集遠(yuǎn)距離刺激水平和近距離刺激水平的眼波前數(shù)據(jù)。2.通過預(yù)測ζ軸(定義為前后軸，例如沿著穿過瞳孔中心的視軸)方向的徑向斜率將每個(gè)波前轉(zhuǎn)化為屈光力圖。3.計(jì)算軸向焦距(即與ζ軸“垂直”的射線的交點(diǎn))，并將軸向焦距轉(zhuǎn)化為光焦度值(圖1)。在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，利用屈光力Zernike多項(xiàng)式Ψ」(Ρ，θ )從一組預(yù)測的波前krnike系數(shù)計(jì)算屈光力圖，具體如下(參見隨附的Iskander等人2007年所著文
獻(xiàn))
權(quán)利要求
1.一種具有基于波前數(shù)據(jù)和瞳孔尺寸的包括用于近視和遠(yuǎn)視的校正因子的設(shè)計(jì)的眼科鏡片，其中所述鏡片的使用延緩或阻止了近視的發(fā)展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，包括凸形表面和凹形表面，所述凸形表面具有中心光學(xué)區(qū)，所述中心光學(xué)區(qū)被周邊區(qū)包圍， 所述周邊區(qū)又被邊緣區(qū)包圍，所述凹形表面放在佩戴者的眼睛上；其中所述光學(xué)區(qū)內(nèi)任何位置處的鏡片光焦度用頂點(diǎn)遠(yuǎn)距離平均化的波前導(dǎo)出光焦度與校正值之和來描述，所述校正值得自在每個(gè)位置(χ)處的遠(yuǎn)距離與近距離平均波前導(dǎo)出光焦度之間的差值的單倍、部分倍數(shù)或倍數(shù)以及所述頂點(diǎn)近距離與遠(yuǎn)距離波前導(dǎo)出光焦度之間的差值，所述光學(xué)鏡片光焦度用于控制或延緩近視的發(fā)展。
3.一種設(shè)計(jì)隱形鏡片的方法，所述方法包括a)采集波前數(shù)據(jù)；b)將所述波前數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為徑向光焦度圖；c)基于波前數(shù)據(jù)和瞳孔尺寸生成包括用于近視和遠(yuǎn)視的校正因子的鏡片光焦度分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中采集總?cè)后w波前數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中采集亞群體波前數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中采集個(gè)體的波前數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述波前數(shù)據(jù)為多個(gè)波前文件的平均。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過將所有子午線平均化為旋轉(zhuǎn)對稱形式來計(jì)算所述鏡片設(shè)計(jì)的光焦度分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中利用近光焦度分布的倒數(shù)來計(jì)算所述鏡片設(shè)計(jì)的光焦度分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過抵消所述近光焦度分布的負(fù)像差來計(jì)算所述鏡片設(shè)計(jì)的光焦度分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過將遠(yuǎn)波前光焦度分布與近波前光焦度分布相加來計(jì)算所述鏡片設(shè)計(jì)的光焦度分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過將遠(yuǎn)波前光焦度分布的倍數(shù)與近波前光焦度分布相加來計(jì)算所述鏡片設(shè)計(jì)的光焦度分布。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過將遠(yuǎn)波前光焦度分布的一部分與近波前光焦度分布相加來計(jì)算所述鏡片設(shè)計(jì)的光焦度分布。
14.一種包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)的制品，所述計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)具有存儲在所述計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀指令，以用于被處理器執(zhí)行以進(jìn)行包括以下步驟的方法將表征眼睛的波前數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為徑向光焦度圖；以及基于波前數(shù)據(jù)和瞳孔尺寸生成包括用于近視和遠(yuǎn)視的校正因子的鏡片光焦度分布。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制品，所述制品為鏡片產(chǎn)生鏡片設(shè)計(jì)，所述鏡片具有凸形表面和凹形表面，所述凸形表面具有中心光學(xué)區(qū)，所述中心光學(xué)區(qū)被周邊區(qū)包圍，所述周邊區(qū)又被邊緣區(qū)包圍，所述凹形表面放在佩戴者眼睛上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制品，其中在此類設(shè)計(jì)中，在所述光學(xué)區(qū)內(nèi)任何位置處的鏡片光焦度用頂點(diǎn)遠(yuǎn)距離平均化的波前導(dǎo)出光焦度與校正值之和來描述，所述校正值得自在每個(gè)位置(χ)處的遠(yuǎn)距離與近距離平均波前導(dǎo)出光焦度之間的差值的單倍、部分倍數(shù)或倍數(shù)以及頂點(diǎn)近距離與遠(yuǎn)距離波前導(dǎo)出光焦度之間的差值，所述光學(xué)鏡片光焦度用于控制或延緩近視發(fā)展。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中鏡片光焦度取決于I焦度分布=^(0)+^)((^(,)+(^(0)-RPD(O)))-RPN{x))
18.一種用于延緩近視發(fā)展的眼科鏡片，包括中心光學(xué)區(qū)、周邊區(qū)和邊緣區(qū)；其中所述周邊區(qū)包圍所述光學(xué)區(qū)，所述邊緣區(qū)包圍所述周邊區(qū)；在所述中心光學(xué)區(qū)內(nèi)的光焦度具有光焦度分布，所述光焦度分布從校正遠(yuǎn)視所需光焦度向比校正遠(yuǎn)視所需光焦度大至少正0. 5D的光焦度逐漸增加，所述中心光學(xué)區(qū)還包括在所述光焦度分布內(nèi)的最大值；并且其中所述周邊區(qū)內(nèi)的光焦度具有校正遠(yuǎn)視所需的光焦度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鏡片，其中所述中心光學(xué)區(qū)的外徑為3.5mm或更小。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鏡片，其中所述中心光學(xué)區(qū)的外徑為5.3mm或更小。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鏡片，其中所述周邊區(qū)的外徑為8.Omm或更小。
22.一種用于延緩近視發(fā)展的眼科鏡片，包括中心光學(xué)區(qū)、周邊區(qū)和邊緣區(qū)；其中所述周邊區(qū)包圍所述光學(xué)區(qū)，所述邊緣區(qū)包圍所述周邊區(qū)；在所述中心光學(xué)區(qū)內(nèi)的光焦度具有光焦度分布，所述光焦度分布從校正遠(yuǎn)視所需光焦度向比校正遠(yuǎn)視所需光焦度大至少正0. 5D的光焦度逐漸增加，所述中心光學(xué)區(qū)還包括在所述光焦度分布內(nèi)的最大值；其中所述周邊區(qū)內(nèi)的光焦度具有從所述中心光學(xué)區(qū)的光焦度分布外推的光焦度分布。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鏡片，其中所述中心光學(xué)區(qū)的外徑為3.5mm或更小。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鏡片，其中所述中心光學(xué)區(qū)的外徑為5.3mm或更小。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鏡片，其中所述周邊區(qū)的外徑為8.Omm或更小。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鏡片，其中所述外推法為線性的。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的鏡片，其中所述線性外推法保持在所述中心光學(xué)區(qū)的邊界處的光焦度斜率。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鏡片，其中所述外推法為更高階多項(xiàng)式。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的鏡片，其中所述多項(xiàng)式為至少二階函數(shù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的鏡片，其中所述多項(xiàng)式為具有連續(xù)二階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)函數(shù)。
31.一種用于延緩近視發(fā)展的方法，所述方法包括為患者提供具有中心光學(xué)區(qū)、周邊區(qū)和邊緣區(qū)的鏡片，其中所述周邊區(qū)包圍所述光學(xué)區(qū)，所述邊緣區(qū)包圍所述周邊區(qū)；在所述中心光學(xué)區(qū)內(nèi)的光焦度具有光焦度分布，所述光焦度分布從校正遠(yuǎn)視所需光焦度向比校正遠(yuǎn)視所需光焦度大至少正0. 5D的光焦度逐漸增加，所述中心光學(xué)區(qū)還包括在所述光焦度分布內(nèi)的最大值；并且其中所述周邊區(qū)內(nèi)的光焦度具有校正遠(yuǎn)視所需的光焦度。
32.一種用于延緩近視發(fā)展的方法，所述方法包括為患者提供具有中心光學(xué)區(qū)、周邊區(qū)和邊緣區(qū)的鏡片，其中所述周邊區(qū)包圍所述光學(xué)區(qū)，所述邊緣區(qū)包圍所述周邊區(qū)；在所述中心光學(xué)區(qū)內(nèi)的光焦度具有光焦度分布，所述光焦度分布從校正遠(yuǎn)視所需光焦度向比校正遠(yuǎn)視所需光焦度大至少正0. 5D的光焦度逐漸增加，所述中心光學(xué)區(qū)還包括在所述光焦度分布內(nèi)的最大值；并且其中所述周邊區(qū)內(nèi)的光焦度具有從所述中心光學(xué)區(qū)的光焦度分布外推的光焦度分布。
全文摘要
利用服從近視和遠(yuǎn)視的校正因子的波前測量值以及瞳孔尺寸來設(shè)計(jì)鏡片，以延緩或阻止近視發(fā)展。
文檔編號G02C7/04GK102301271SQ201080006989
公開日2011年12月28日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月2日
發(fā)明者B·A·戴維斯, D·R·伊斯坎德, K·A·徹哈布, M·J·科林斯, X·程 申請人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司