專利名稱：控制近視的眼科鏡片的設計的制作方法
控制近視的眼科鏡片的設計
背景技術：
相關專利申請的交叉引用本專利申請要求提交于2009年2月2日的美國臨時申請No. 61/149193和提交于 2010年2月1日的美國非臨時性申請No. 12/697,931的優先權，這兩份申請據此全文以引用方式并入本文中。
背景技術：
本發明涉及用于預防、阻止或延緩近視發展的設計和方法。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，導致來自遠處物體的光聚焦到視網膜前方。這種情況會被觀察者感知為遠處物體模糊， 模糊程度與近視的嚴重程度有關。這種疾病往往初見于兒童期，并且通常在學齡期引起注意。在成年早期之前的近視病例中常常會出現近視嚴重度的加重或增加。美國專利6，045，578提出了在隱形鏡片設計中使用軸上縱向球面像差(LSA)來嘗試阻止近視發展的方法。所提出的設計方法似乎并未考慮與近距離工作相關的個體眼/或群組平均數據的具體波前/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(離軸焦點變化)以嘗試阻止近視發展的方法。該方法背后的數學采用“廣義二次曲線”，其中將偶數階多項式項加到簡單的二次曲線方程上。這些二次曲線和多項式項被處理，以使得具有所提出的設計的隱形鏡片表面形狀產生所需量的場曲。該方法針對離軸設計。似乎并未針對鏡片的軸上光學設計。與近距離工作相關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。與近距離工作相關的瞳孔尺寸變化也不是該設計方法的方面。EP 1853961提出對近距離工作前后的波前進行測量。然后用定制隱形鏡片對波前像差變化進行校正。由于僅針對近距離工作前后的波前，該方法不包括對遠刺激和近刺激所測量的波前的差異。該方法在設計過程中并未考慮與近距離工作相關的瞳孔尺寸變化。 未包括用于形成控制眼睛生長的設計的群組或群體數據。仍然希望有延緩或阻止近視發展的更完整的方法。本說明書將著手解決這一問題。
發明內容
在本發明的一個方面，在可用于控制和延緩近視發展的眼科鏡片的制造過程中將使用的方法和所得設計包括使用來自眼睛的波前數據。眼科鏡片包括例如隱形鏡片、眼內鏡片、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(例如LASIK手術)的模型。在本發明的另一方面，用于制備延緩近視的鏡片的方法和設計在主動調節水平的患者中使用。在本發明的又一方面，用于根據本發明的方法制備眼科鏡片的設計包括凸形表面和凹形表面，該凸形表面具有中心光學區，中心光學區被周邊區包圍，周邊區又被邊緣區包圍，凹形表面放在佩戴者的眼睛上；并且光學區內任何位置處的鏡片光焦度用軸上頂點遠距離平均化的波前導出光焦度與校正值之和來描述，該校正值得自在每個位置(χ)處的遠距離與近距離平均波前導出光焦度之間的差值的單倍、部分倍數或倍數以及頂點近距離與遠距離波前導出光焦度之間的差值；采用這些設計制備的鏡片可用于控制或延緩近視的發展。在本發明的另一方面，產生眼科鏡片設計的方法包括以下步驟采集波前數據； 將波前數據轉化為徑向光焦度圖；以及產生鏡片光焦度分布圖。在本發明的又一方面，考慮了總群體波前數據。在本發明的又一方面，考慮了亞群體波前數據。在本發明的又一方面，考慮了各個受試者的數據。在本發明的又一方面，波前數據為多個波前文件的平均數據。在本發明的又一方面，通過將所有子午線平均化為旋轉對稱形式計算鏡片設計光焦度分布。在本發明的又一方面，利用近光焦度分布的倒數計算鏡片設計光焦度分布。在本發明的又一方面，通過抵消近光焦度分布的負像差計算鏡片設計光焦度分布。在本發明的又一方面，通過將遠波前光焦度分布與近波前光焦度分布相加計算鏡片設計光焦度分布。在本發明的又一方面，通過將遠波前光焦度分布的倍數與近波前光焦度分布相加計算鏡片設計光焦度分布。在本發明的又一方面，通過將遠波前光焦度分布的一部分與近波前光焦度分布相加計算鏡片設計光焦度分布。在本發明的又一方面，設計用于延緩近視發展的鏡片的方法被編碼成指令(例如機器指令)并編程到計算機中。在本發明的又一方面，制品包括用于設計延緩近視發展的鏡片的可執行指令；方法包括將表征眼睛的波前數據轉化為徑向光焦度圖；生成鏡片光焦度分布并利用該光焦度分布為鏡片產生鏡片設計，該鏡片具有凸形表面和凹形表面，凸形表面具有中心光學區， 中心光學區被周邊區包圍，周邊區又被邊緣區包圍，凹形表面放在佩戴者眼睛上；光學區內任意位置處的鏡片光焦度用頂點遠距離平均化的波前導出光焦度和校正值之和來描述，該校正值得自在每個位置處的遠距離與近距離平均波前導出光焦度之間的差值的單倍、部分倍數或倍數以及頂點近距離與遠距離波前導出光焦度之間的差值。
圖1中的左圖示出了波前誤差，右圖示出了計算屈光力，兩圖均為同一只眼。圖2示出了屈光力數據與到中心距離的關系的分布圖。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: 處的調節刺激的個體和群組平均的平均屈光力分布圖。圖4為對于距離0. 33m處的調節刺激的個體和群組平均的平均屈光力分布圖。圖5示出了對于遠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據中的自然負光焦度偏移而設計的光焦度增加量。圖7示出了為了將用于近波前光焦度的群組平均數據中明顯的自然負光焦度偏移變換回遠波前光焦度分布而設計的光焦度增加量。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據中明顯的自然負光焦度偏移變換回大于遠波前光焦度分布而設計的光焦度增加量。圖10示出了在本發明的方法的一個方面的實施過程中的信息流。圖11A-11B示出了根據本發明的方法的一個方面設計的鏡片的光焦度分布。圖12A-12C示出了根據本發明的方法的一個方面設計的鏡片的光焦度分布。圖13A-13C示出了根據本發明的方法的一個方面設計的鏡片的光焦度分布。圖14A-14B示出了根據本發明的方法的一個方面設計的鏡片的光焦度分布。
具體實施例方式本發明的方法涉及利用波前數據設計和制造可用于治療、延緩和在有些時候阻止近視發展的隱形鏡片。使用諸如 COAS (Wavefront Sciences Inc (Albuquerque N. Μ·))的波前傳感器從患者收集遠距離刺激水平和近距離刺激水平的眼波前數據。該波前數據通常具有krnike多項式系數的形式，但也可以是在指定笛卡爾坐標或極坐標下的一組波前高度。ANSI Z80.觀中已經描述了一種稱為OSA方法的用于指定krnike系數的優選體系。該方法基于定制鏡片或對群體或亞群體的平均值為個體設計鏡片。該方法可用來產生所有光學區子午線均相同的旋轉對稱設計或每個子午線為唯一的非旋轉對稱設計以及波前分析結果。在一些實施例中，考慮了由于調節或亮度而發生的瞳孔尺寸的已知變化。一種用于生成眼科鏡片設計的優選方法部分地基于眼波前數據并包括以下步驟。1.利用波前傳感器從患者收集遠距離刺激水平和近距離刺激水平的眼波前數據。2.通過預測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波前轉化為屈光力圖。3.計算軸向焦距(即與ζ軸“垂直”的射線的交點)，并將軸向焦距轉化為光焦度值(圖1)。在該方法的另一個實施例中，利用屈光力Zernike多項式Ψ」(Ρ，θ )從一組預測的波前krnike系數計算屈光力圖，具體如下(參見隨附的Iskander等人2007年所著文
獻)
權利要求
1.一種具有基于波前數據和瞳孔尺寸的包括用于近視和遠視的校正因子的設計的眼科鏡片，其中所述鏡片的使用延緩或阻止了近視的發展。
2.根據權利要求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區，所述中心光學區被周邊區包圍， 所述周邊區又被邊緣區包圍，所述凹形表面放在佩戴者的眼睛上；其中所述光學區內任何位置處的鏡片光焦度用頂點遠距離平均化的波前導出光焦度與校正值之和來描述，所述校正值得自在每個位置(χ)處的遠距離與近距離平均波前導出光焦度之間的差值的單倍、部分倍數或倍數以及所述頂點近距離與遠距離波前導出光焦度之間的差值，所述光學鏡片光焦度用于控制或延緩近視的發展。
3.一種設計隱形鏡片的方法，所述方法包括a)采集波前數據；b)將所述波前數據轉化為徑向光焦度圖；c)基于波前數據和瞳孔尺寸生成包括用于近視和遠視的校正因子的鏡片光焦度分布。
4.根據權利要求2所述的方法，其中采集總群體波前數據。
5.根據權利要求2所述的方法，其中采集亞群體波前數據。
6.根據權利要求2所述的方法，其中采集個體的波前數據。
7.根據權利要求2所述的方法，其中所述波前數據為多個波前文件的平均。
8.根據權利要求2所述的方法，其中通過將所有子午線平均化為旋轉對稱形式來計算所述鏡片設計的光焦度分布。
9.根據權利要求7所述的方法，其中利用近光焦度分布的倒數來計算所述鏡片設計的光焦度分布。
10.根據權利要求7所述的方法，其中通過抵消所述近光焦度分布的負像差來計算所述鏡片設計的光焦度分布。
11.根據權利要求7所述的方法，其中通過將遠波前光焦度分布與近波前光焦度分布相加來計算所述鏡片設計的光焦度分布。
12.根據權利要求7所述的方法，其中通過將遠波前光焦度分布的倍數與近波前光焦度分布相加來計算所述鏡片設計的光焦度分布。
13.根據權利要求7所述的方法，其中通過將遠波前光焦度分布的一部分與近波前光焦度分布相加來計算所述鏡片設計的光焦度分布。
14.一種包括計算機可用介質的制品，所述計算機可用介質具有存儲在所述計算機可用介質上的計算機可讀指令，以用于被處理器執行以進行包括以下步驟的方法將表征眼睛的波前數據轉化為徑向光焦度圖；以及基于波前數據和瞳孔尺寸生成包括用于近視和遠視的校正因子的鏡片光焦度分布。
15.根據權利要求14所述的制品，所述制品為鏡片產生鏡片設計，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區，所述中心光學區被周邊區包圍，所述周邊區又被邊緣區包圍，所述凹形表面放在佩戴者眼睛上。
16.根據權利要求15所述的制品，其中在此類設計中，在所述光學區內任何位置處的鏡片光焦度用頂點遠距離平均化的波前導出光焦度與校正值之和來描述，所述校正值得自在每個位置(χ)處的遠距離與近距離平均波前導出光焦度之間的差值的單倍、部分倍數或倍數以及頂點近距離與遠距離波前導出光焦度之間的差值，所述光學鏡片光焦度用于控制或延緩近視發展。
17.根據權利要求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展的眼科鏡片，包括中心光學區、周邊區和邊緣區；其中所述周邊區包圍所述光學區，所述邊緣區包圍所述周邊區；在所述中心光學區內的光焦度具有光焦度分布，所述光焦度分布從校正遠視所需光焦度向比校正遠視所需光焦度大至少正0. 5D的光焦度逐漸增加，所述中心光學區還包括在所述光焦度分布內的最大值；并且其中所述周邊區內的光焦度具有校正遠視所需的光焦度。
19.根據權利要求18所述的鏡片，其中所述中心光學區的外徑為3.5mm或更小。
20.根據權利要求18所述的鏡片，其中所述中心光學區的外徑為5.3mm或更小。
21.根據權利要求18所述的鏡片，其中所述周邊區的外徑為8.Omm或更小。
22.一種用于延緩近視發展的眼科鏡片，包括中心光學區、周邊區和邊緣區；其中所述周邊區包圍所述光學區，所述邊緣區包圍所述周邊區；在所述中心光學區內的光焦度具有光焦度分布，所述光焦度分布從校正遠視所需光焦度向比校正遠視所需光焦度大至少正0. 5D的光焦度逐漸增加，所述中心光學區還包括在所述光焦度分布內的最大值；其中所述周邊區內的光焦度具有從所述中心光學區的光焦度分布外推的光焦度分布。
23.根據權利要求22所述的鏡片，其中所述中心光學區的外徑為3.5mm或更小。
24.根據權利要求22所述的鏡片，其中所述中心光學區的外徑為5.3mm或更小。
25.根據權利要求22所述的鏡片，其中所述周邊區的外徑為8.Omm或更小。
26.根據權利要求22所述的鏡片，其中所述外推法為線性的。
27.根據權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區的邊界處的光焦度斜率。
28.根據權利要求22所述的鏡片，其中所述外推法為更高階多項式。
29.根據權利要求觀所述的鏡片，其中所述多項式為至少二階函數。
30.根據權利要求觀所述的鏡片，其中所述多項式為具有連續二階導數的連續函數。
31.一種用于延緩近視發展的方法，所述方法包括為患者提供具有中心光學區、周邊區和邊緣區的鏡片，其中所述周邊區包圍所述光學區，所述邊緣區包圍所述周邊區；在所述中心光學區內的光焦度具有光焦度分布，所述光焦度分布從校正遠視所需光焦度向比校正遠視所需光焦度大至少正0. 5D的光焦度逐漸增加，所述中心光學區還包括在所述光焦度分布內的最大值；并且其中所述周邊區內的光焦度具有校正遠視所需的光焦度。
32.一種用于延緩近視發展的方法，所述方法包括為患者提供具有中心光學區、周邊區和邊緣區的鏡片，其中所述周邊區包圍所述光學區，所述邊緣區包圍所述周邊區；在所述中心光學區內的光焦度具有光焦度分布，所述光焦度分布從校正遠視所需光焦度向比校正遠視所需光焦度大至少正0. 5D的光焦度逐漸增加，所述中心光學區還包括在所述光焦度分布內的最大值；并且其中所述周邊區內的光焦度具有從所述中心光學區的光焦度分布外推的光焦度分布。
全文摘要
利用服從近視和遠視的校正因子的波前測量值以及瞳孔尺寸來設計鏡片，以延緩或阻止近視發展。
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 優先權日2009年2月2日
發明者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公司