LENS DESIGN WITH OPTICAL FORCE PROFILE OF ARBITRARY SHAPE AND METHOD OF PREVENTING AND/OR SLOWING PROGRESSION OF MYOPIA
КОНСТРУКЦИЯ ЛИНЗЫ С ПРОФИЛЕМ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ И СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И/ИЛИ ЗАМЕДЛЕНИЯ ПРОГРЕССИРОВАНИЯ МИОПИИ

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к офтальмологическим линзам и, в частности, к контактным линзам, разработанным для замедления, сдерживания или предотвращения прогрессирования миопии. Офтальмологические линзы по данному изобретению содержат профили оптической силы произвольной формы, которые обеспечивают коррекцию фовеального зрения, увеличение глубины резкости и улучшение изображения на сетчатке в диапазоне аккомодационных расстояний, что делает ухудшение качества изображения на сетчатке менее чувствительным к нечеткости изображения во время выполнения работы, требующей напряжения зрения, благодаря чему предотвращается и/или замедляется прогрессирование миопии.
Описание смежных областей
Обычные состояния, которые приводят к снижению остроты зрения, представляют собой миопию и гиперметропию, для которых выписывают корректирующие линзы в виде очков либо жестких или мягких контактных линз. Эти состояния обычно описываются как несоответствие между длиной глаза и фокусными расстояниями оптических элементов глаза. Близорукие глаза фокусируются перед ретинальной плоскостью, дальнозоркие глаза - за ретинальной плоскостью. Как правило, миопия развивается потому, что осевая длина глаза увеличивается до длины, которая больше фокусной длины оптических компонентов глаза, т.е., глаз становится слишком длинным. Как правило, гиперметропия развивается потому, что осевая длина глаза становится слишком короткой по сравнению с фокусным расстоянием оптических элементов глаза, т.е., глаз является недостаточно длинным.
Миопия имеет высокий уровень распространенности во многих регионах мира. Наибольшей проблемой, связанной с этим состоянием, является его возможное развитие до миопии высокой степени, например, до значений больше 5 (пяти) или шести (6) диоптрий, что сильно сказывается на способности человека выполнять действия без помощи оптических устройств. Высокая степень миопии также связана с повышенным риском заболевания сетчатки, катарактой и глаукомой.
Корректирующие линзы используют для изменения общего фокусного расстояния глаза с целью создания более четкого изображения на ретинальной плоскости путем смещения фокуса от положения перед ретинальной плоскостью для коррекции миопии или позади ретинальной плоскости для коррекции гиперметропии соответственно. Однако, корректирующий подход к этим состояниям не устраняет причину состояния, а является всего лишь протезным или предназначен для устранения симптомов. Что более важно, корректировка миопической погрешности расфокусировки глаза не замедляет и не сдерживает развитие миопии.
В большинстве случаев глаза имеют не простую миопию или гиперметропию, а миопический астигматизм или гиперметропический астигматизм. Астигматические аномалии фокуса воздействуют на изображение точечного источника света, что приводит к образованию двух взаимно перпендикулярных линий на разных фокусных расстояниях. В описанном выше описании термины «миопия» и «гиперметропия» используются для включения простой миопии или миопического астигматизма и гиперметропии или гиперметропического астигматизма соответственно.
Эмметропия описывает состояние ясного видения, при котором объект на бесконечности находится в относительно четком фокусе при расслабленном хрусталике глаза. У взрослых с нормальными или имеющими нормальное зрение глазами свет как от дальних, так и от близких объектов, а также свет, проходящий через центральный или параксиальный участок апертуры или зрачка, фокусируется хрусталиком внутри глаза вблизи плоскости сетчатки, где воспринимается перевернутое изображение. Однако, по наблюдениям большинство нормальных глаз показывают положительную продольную сферическую аберрацию, по существу на участке приблизительно +0,50 диоптрий (дптр) для апертуры 5,0 мм, что означает, что лучи, проходящие через апертуру или зрачок на его периферийной зоне, фокусируются на +0,50 дптр перед плоскостью сетчатки, когда глаз фокусируется на бесконечности. Используемая в настоящем документе мера «дптр» является оптической силой, которая определяется как величина, обратная фокусному расстоянию линзы или оптической системы, выражаемая в метрах.
Сферическая аберрация нормального глаза не является постоянной. Например, аккомодация, т.е., изменение оптической силы глаза, которое происходит главным образом при изменении хрусталика, приводит к изменению положительного значения сферической аберрации на отрицательное.
Миопия обычно возникает вследствие чрезмерного аксиального роста или удлинения глаза. Сейчас является общепринятым, прежде всего, в результате исследования животных, что аксиальный рост глаза может происходить под воздействием качества и фокусировки изображения на сетчатке. Эксперименты, выполненные на животных разных видов, в которых использовались различные концепции экспериментов, показали, что изменения качества изображения на сетчатке могут привести к соответствующим предсказуемым изменениям роста глаза.
Кроме того, расфокусировка изображения на сетчатке, выполненная на моделях цыплят и приматов с помощью собирающих линз (миопическая расфокусировка) или рассеивающих линз (гиперметропическая расфокусировка), как известно, приводит к предсказуемых изменениям (как по направлению, так и по величине) роста глаза, соответствующим росту глаза для компенсации созданной расфокусировки. Как было показано, изменения длины глаза, связанные с оптическим размытием изображения, варьировались с помощью изменений склерального роста. Размытость изображения с помощью собирающих линз, которое приводит к миопической размытости и уменьшает скорость склерального роста, влечет за собой гиперметропические аномалии рефракции. Размытость изображения с помощью рассеивающих линз, которое приводит к гиперметропической размытости и увеличивает скорость склерального роста, влечет за собой миопические аномалии рефракции. Такие изменения глаз вследствие расфокусировки изображения на сетчатке показали, что они в значительной степени осуществляются через локальные ретинальные механизмы, поскольку изменения длины глаза все еще происходят даже при поврежденном зрительном нерве, и наложение расфокусировки на локальные участки сетчатки, как было показано, привело к изменению роста глаза именно на этих участках.
Для людей есть непрямое и прямое доказательства, поддерживающие точку зрения, что качество изображения на сетчатке может влиять на рост глаза. Большое количество различных состояний глаза, все из которых приводят к нарушениям зрения, таким как опущение века, врожденная катаракта, помутнение роговицы, кровоизлияние в стекловидное тело и другие глазные болезни, как было установлено, связаны с нарушением роста глаз у людей в молодом возрасте, что дает основание предполагать, что относительно большие изменения качества изображения на сетчатке действительно влияют на рост глаза человека. Влияние менее заметных изменений изображения на сетчатке на рост глаза человека также было основано на гипотезе оптических погрешностей в системе фокусирования глаза человека во время работы, требующей напряжения зрения, что могло стимулировать рост глаза и развитие миопии.
Одним из факторов риска развития миопии является работа, требующая напряжения зрения. Вследствие задержки аккомодационного ответа или отрицательной сферической аберрации, связанной с аккомодацией во время работы, требующей напряжения зрения, глаз может испытывать гиперметропическую размытость изображения, которая, в свою очередь, будет стимулировать развитие миопии, как было указано выше.
Кроме того, аккомодационная система является активной адаптивной оптической системой; она постоянно реагирует на близлежащие объекты, как и на оптические устройства. Даже если перед глазом установлено заранее известное оптическое устройство, когда глаз в составе системы линза+глаз фокусируется на близлежащих объектах, может происходить постоянная гиперметропическая расфокусировка, которая приведет к развитию миопии глаза. Поэтому одним из способов замедления скорости прогрессирования миопии является создание оптического устройства, которое уменьшает воздействие гиперметропической размытости на качество изображения на сетчатке. При такой конструкции качество изображения на сетчатке будет меньше ухудшаться для каждой диоптрии. Следовательно, в некотором смысле сетчатка будет относительно менее чувствительной к гиперметропической расфокусировке. В частности, глубина фокусировки (ГФ) и чувствительность к качеству изображения (КИ) могут использоваться для количественного выражения предрасположенности глаза к прогрессированию миопии в результате гиперметропической расфокусировки на сетчатке. Конструкция линзы с большей глубиной фокусировки и меньшей чувствительностью к качеству изображения делает ухудшение качества изображения на сетчатке менее чувствительным к гиперметропической расфокусировке, благодаря чему замедляется скорость прогрессирования миопии.
В пространстве объектов расстояние между самими близкими и самими дальними предметами, когда они воспринимаются с приемлемой резкостью, называется глубиной поля зрения. В пространстве изображений оно называется глубиной фокусировки (ГФ). Обычная монофокальная линза имеет одну точку фокусировки, и резкость изображения круто спадает с каждой стороны фокальной точки. При оптической конструкции с удлиненной ГР, хотя она и может иметь одну номинальную точку, ухудшение изображения пропорционально возрастает с каждой стороны фокальной точки, и в пределах ГР снижение резкости не ощущается при нормальных условиях зрения.
Чувствительность к качеству изображения (КИ) можно определить как наклон кривой расфокусировки КИ на сетчатке при требовании к аккомодации на уровне 1-5 диоптрий. Это показывает, как качество изображения изменяется с расфокусировкой. Чем больше значение чувствительности к КИ, тем более чувствительным будет качество изображения к ошибке расфокусировки во время аккомодации.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Конструкция линзы произвольной формы, составляющей предмет настоящего изобретения, преодолевает ограничения известного уровня техники путем обеспечения сравнимой или лучшей корректировки зрения вдаль с увеличением глубины фокусировки и снижением чувствительности к КИ, благодаря чему обеспечивается лечение миопии.
В соответствии с одним из аспектов, настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе, которая способна выполнять, по меньшей мере, одно из действий - замедление, сдерживание или предупреждение прогрессирования миопии. Офтальмологическая линза включает первую зону в центре офтальмологической линзы. Первая периферийная область непрерывно простирается от центра, при этом первая периферийная область имеет оптическую силу, которая отличается от оптической силы в центре. Вторая периферийную область, непрерывно простирающаяся от первой периферийной области и имеет оптическую силу, отличающуюся от профиля оптической силы первой периферийной области, благодаря чему обеспечивается непрерывный профиль оптической силы произвольной формы, имеющий зрительную эффективность по существу эквивалентную зрительной эффективности монофокальной линзы, и имеющий глубину фокусировки и сниженную чувствительность к качеству изображения, что позволяет замедлять, сдерживать или предотвращать прогрессирование миопии..
В соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение относится к способу выполнения, по меньшей мере, одного из следующих процессов - замедления, сдерживания или предупреждения прогрессирования миопии - с помощью офтальмологической линзы, имеющей непрерывный профиль оптической силы произвольной формы, имеющий зрительную эффективность, по существу эквивалентную зрительной эффективности монофокальной линзы, и имеющей глубину фокусировки и сниженную чувствительность к КИ, что позволяет замедлять, сдерживать или предотвращать развитие миопии. Непрерывный профиль оптической силы произвольной формы включает первую зону в центре офтальмологической линзы; первую периферийную область, непрерывно простирающуюся от центра и имеющую оптическую силу, отличающуюся от оптической силы в центре; и вторую периферийную область, непрерывно простирающуюся от первой периферийной области и имеющую оптическую силу, отличающуюся от оптической силы первой периферийной области. Соответственно, изменяется рост глаза.
Оптическое устройство по данному изобретению разработано с профилем оптической силы произвольной формы. Как изложено в данном документе, конструкция линзы с большей глубиной фокусировки и меньшей чувствительностью к качеству изображения делает ухудшение качества изображения на сетчатке менее чувствительным к гиперметропической размытости, благодаря чему замедляется скорость прогрессирования миопии. Соответственно, в настоящем изобретении используются линзы, которые имеют профиль оптической силы произвольной формы для обеспечения корректировки фовеального зрения, а также глубину фокусировки и низкую чувствительность к качеству изображения, позволяющие лечить или замедлять прогрессирование миопии.
Конструкцию линзы произвольной формы, составляющую предмет настоящего изобретения, также можно разработать на заказ, чтобы обеспечить как хорошие характеристики коррекции фовеального зрения, так и более высокую эффективность лечения на основе среднего размера зрачка глаза субъекта.
Конструкция произвольной формы, составляющая предмет настоящего изобретения, обеспечивает простое, рентабельное и эффективное средство и способ для предотвращения и/или замедления прогрессирования миопии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенные и прочие элементы и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего, более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, показанных на прилагаемых чертежах.
0
0
2
4
На ФИГ. 1A, 1B и 1C показаны изменения параметров расфокусировки Z, сферической аберрации Z и диаметра входного зрачка как функции вергенции для больных миопией и эмметропией.

На ФИГ. 2A, 2B и 2C показаны профили оптической силы для обычной сферической линзы, асферической линзы с +1,50 дптр положительно продольной сферической аберрации (ПСА) при апертуре зрачка 5,0 мм и бифокальной линзы ACUVUE (мультиконцентрические линзы с изменяющимся расстоянием и линзы ближней зоны) с дополнительной оптической силой +1,50 дптр соответственно.
На ФИГ. 3А представлен профиль оптической силы первой конструкции линзы произвольной формы в соответствии с настоящим изобретением.
На ФИГ. 3B выделены характерные точки A, B на профиле ФИГ. 3A.
На ФИГ. 3C показан график, отображающий нейронную резкость и глубину фокусировки конструкции линзы произвольной на ФИГ. 3A.
На ФИГ. 3D показан график, отображающий нейронную резкость при различных состояниях аккомодации для конструкции линзы произвольной на ФИГ. 3A.
На ФИГ. 4А представлен профиль оптической силы второй конструкции линзы произвольной формы в соответствии с настоящим изобретением.
На ФИГ. 4B выделены характерные точки A, B и С на профиле ФИГ. 4A.
На ФИГ. 4C показан график, отображающий нейронную резкость и глубину фокусировки конструкции линзы произвольной на ФИГ. 4A.
На ФИГ. 4D показан график, отображающий нейронную резкость при различных состояниях аккомодации для конструкции линзы произвольной на ФИГ. 4A.
На ФИГ. 5А представлен профиль оптической силы третьей конструкции линзы произвольной формы в соответствии с настоящим изобретением.
На ФИГ. 5B выделены характерные точки A, B и С на профиле ФИГ. 5A.
На ФИГ. 5C показан график, отображающий нейронную резкость и глубину фокусировки конструкции линзы произвольной на ФИГ. 5A.
На ФИГ. 5D показан график, отображающий нейронную резкость при различных состояниях аккомодации для конструкции линзы произвольной на ФИГ. 5A.
На ФИГ. 6 представлено схематическое изображение примера контактной линзы в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На ФИГ. 2A, 2B и 2C показаны профили оптической силы для сферической линзы, асферической линзы с +1,50 дптр ПСА при апертуре зрачка 5,0 мм и бифокальной линзы ACUVUE (мультиконцентрические линзы с изменяющимся расстоянием и линзы ближней зоны) с дополнительной оптической силой +1,50 дптр соответственно. Было установлено, что асферическая и бифокальная ACUVUE +1,50 дптр линзы могут влиять на замедление прогрессирования миопии. Таким образом, для описания линз для предотвращения и/или лечения миопии необходим механизм, выходящий за пределы изменения сферической аберррации, как было раскрыто в патенте США № 6 045 578.
В соответствии с настоящим изобретением, разработаны профили оптической силы произвольной формы для офтальмологических линз, которые обеспечивают коррекцию фовеального зрения и имеют увеличенную глубину фокусировки и сниженную чувствительность к КМ, которые лечат или замедляют прогрессирование миопии.
В соответствии с одним примерным вариантом осуществления данного изобретения, профили оптической силы произвольной формы можно описать следующим образом:
PCHIP
SA, (1)
где P - оптическая сила (дптр);
r - радиальное расстояние от геометрического центра линзы;
SA (СА) - значение сферической аберрации; и
представляет собой кусочную кубическую кривую интерполяционного полинома Эрмита, которая строится по некоторому количеству точек. Смотрите Fritsch et al., Monotone Piecewise Cubic Interpolation, SIAM J. Numerical Analysis, Vol. 17, 1980, pp. 238-46.
Для измерения коррекции зрения нейронную резкость при 4,5 мм ВЗ (входного зрачка) и 6,5 мм ВЗ используют в качестве определяющего фактора качества изображения на сетчатке. Важно отметить, что можно использовать любое другое подходящее средство и/или способ, который измеряет качество изображения на сетчатке (например, площадь под кривой МПФ, коэффициент Штреля).
Нейронная резкость задается следующим уравнением:
NS=, (2)
где psf, или функция рассеяния точки (ФРТ), представляет собой изображение точечного объекта и рассчитывается как квадрат величины обратного преобразования Фурье функции зрачка P(X, Y), причем P(X, Y) определяется следующим образом:
P(X, Y)=A(X, Y)exp(ikW(X, Y)), (3)
DL
N
где k - волновое число (2π/длина волны), A(X, Y) - функция оптической аподизации координат зрачка X, Y, psf - дифракционно-ограниченная psf для того же диаметра зрачка и g (X, Y) - двумерная функция Гаусса, нейронная весовая функция. Более полное определение и расчет нейронной резкости смотрите в Thibos et al., Accuracy and precision of objective refraction from wave front aberrations, Journal of Vision (2004 г.) 4, стр. 329-351, где обсуждается проблема определения лучшей коррекции глаз с использованием аберраций волнового фронта. Волновой фронт W(X, Y) контактной линзы и глаза представляет собой их сумму и задается следующим образом:
CL+eye
CL
eye
W(X, Y)=W(X, Y)+W(X, Y). (4)
Для определения чувствительности к качеству изображения или наклона системы линза+глаз для объекта при вергенции на конкретный объект задачи необходимо выполнить три основных шага: определение эффекта сопряжения системы аккомодации глаза, оценка соответствующего состояния аккомодации на объект и расчет чувствительности к качеству изображения.
2
4
0
0
Шаг 1: Определение эффекта сопряжения системы аккомодации глаза: Когда глаз человека аккомодирует с дальнего расстояния на ближнее, две глазные структуры изменяются синхронно: ирисовая диафрагма становится меньше; хрусталик становится толще. Указанные анатомические изменения приводят к сопряженному изменению трех связанных оптических параметров в системе линза+глаз: диаметра входного зрачка, расфокусировки (например, расфокусировки Цернике Z) и сферической аберрации (например, сферической аберрации Цернике Z). Отметим, в частности, что, поскольку размер зрачка уменьшается по мере приближения предмета, а обычная расфокусировка и сферическая аберрация Цернике сильно зависят от размеров зрачка, сложно обычным способом задать указанные параметры Цернике. В качестве альтернативного варианта для измерения расфокусировки Цернике и аберрации Цернике для различных размеров зрачка указанные параметры иногда выражаются в виде диоптрий. Классические коэффициенты Цернике преобразуются с помощью следующих уравнений:
20
20
microns
Diopter
2
Z=Z*(EPD/2)/(4*3)
40
40
microns
Diopter
4
Z=Z*(EPD/2)/(24*5)
20
40
20
40
Diopter
Diopter
2
microns
microns
где EPD - диаметр входного зрачка (ДВЗ), Z(единица измерения: дптр) и Z(единица измерения: дптр/мм) (иногда для краткости на рисунках и в литературе эта единица измерения указывается как 'D') являются расфокусировкой и сферической аберрацией Цернике, выраженные в диоптриях, а Z и Z - это, соответственно, обычные коэффициенты Цернике.
Ghosh et al 2012 (Axial Length Changes with Shifts of Gaze Direction in Myopes and Emmetropes, IOVS, Sept 2012, VOL. 53, No.10) измерили изменение указанных трех параметров относительно вергенции к объекту для больных, страдающих эмметропией и миопией. На ФИГ. 1A показан график зависимости расфокусировки от вергенции к объекту, на ФИГ. 1B показан график зависимости сферической аберрации от вергенции к объекту и на ФИГ. 1C показан график зависимости диаметра входного зрачка от вергенции к объекту. При изменении вергенции к объекту указанные три параметра синхронно изменяются. Поскольку эти данные были получены измерены на глазах людей без контактных линз, зависимость между указанными оптическими параметрами и вергенцией к объекту в системе линза+глаз изменяется. Тем не менее, соотношения сопряжения между оптическими параметрами (размер входного зрачка, расфокусировка и сферическая аберрация) остаются такими же, поскольку у них одна и та же анатомическая причина изменений. Для моделирования указанных соотношений сопряжения между тремя параметрами, полученных из экспериментальных данных, можно использовать различные методы интерполяции.
2
2
Шаг 2: Оценка соответствующего состояния аккомодации на близкий объект: После того, как соотношения сопряжения между входным зрачком, расфокусировкой и сферической аберрацией во время аккомодации будут смоделированы в шаге 1, их можно использовать для оценки комфортного состояния аккомодации системы линза+глаз на предмет на любом заданном расстоянии. Научный смысл этого шага состоит в том, чтобы определить, как глаз аккомодирует на близлежащий объект при наличии контактной линзы. Например, предмет на заданном близком расстоянии (например, 2 дптр) дает размытие для расстояния, скорректированного системой линза+глаз (например, системой, которая сочетает линзу на ФИГ.3A и модель глаза 0,06 дптр/мм СА). Для определения комфортного состояния аккомодации этой системы, входной зрачок, расфокусировка и сферическая аберрация глаза систематически корректировались в модели сопряжения в шаге 1 таким образом, что соответствующее качество изображения возросло до своего предела. Например, на ФИГ. 3D входной зрачок, расфокусировка и сферическая аберрация показаны на уровне 5,4 мм, 1,4 дптр и 0,04 дптр/мм для повышения качества изображения (NS) до -1,6 (грубо 20/25 VA).
Расчет чувствительности к качеству изображения для заданной вергенции к объекту: После определения состояния аккомодации и соответствующих размеров входного зрачка, расфокусировки и сферической аберрации чувствительность к изображению на сетчатке или наклон кривой можно легко подсчитать следующим образом:
IQ sensitivity=d.NS/d.Rx, (5)
где d.NS/d.Rx - производная нейронной резкости по дефокусировке. Например, для конструкции 3A со стандартной моделью глаза и расстояние до объекта 2 дптр соответствующая чувствительность к КИ (IQ sensitivity) после подсчетов составляет 0,3.
PCHIP
В зависимости от количества точек, сферической аберрации, высоты (ввод D в P) радиуса, подставленных в уравнение (1), и вергенции к объекту, получаются различные непрерывные профили оптической силы произвольной формы, показанные на ФИГ. 3A, 4A и 5A. Как видно из фигур, непрерывность можно определить как наличие гладких переходов между различными оптическими силами на различных участках линзы, то есть, отсутствие резких или прерывистых изменений между различными участками линзы.
Примеры значений указанных переменных представлены в Таблице 1 для первой конструкции линзы произвольной формы профилем оптической силы, показанным на ФИГ. 3A.
ТАБЛИЦА 1
Конструкция №1: ФИГ. 3A
СА: -0,74 дптр/мм<sup>2</sup>
Точка №
1
2
3
4
5
Радиальное положение (мм)
0,00
0,81
1,63
2,44
3,25
P<sub>PCHIP </sub>(D)
-0,23
-0,64
-0,94
0,21
1,04
На ФИГ. 3A показан профиль оптической силы произвольной формы для первой конструкции или варианта осуществления данного изобретения. Rx или рецепт офтальмологической линзы составляет -3,00 дптр. Как показано на фИГ. 3B, оптическая сила в центре (радиус 0) линзы составляет 1,50 или 2,00 дптр и является более положительной, чем центральная параксиальная оптическая сила (например, -3,00 дптр). Эта оптическая сила плавно спадает до значения параксиальной оптической силы (-3,00 дптр) от центра к периферии в точке A. Точка А находится на расстоянии 1,5-2,2 мм от центра. Далее профиль оптической силы становится плоским или слегка увеличивается к точке B. Оптическая сила в точке B соответствует параксиальной оптической силе. Точка B находится на расстоянии от 2,0 мм до 2,5 мм от центра линзы. После точки B начинает падать к границе зрачка, величина такого падения лежит в пределах от 0,50 дптр до 1,00 дптр.
Как видно из ФИГ. 3C, качество изображения (измеренное по нейронной резкости) будет наиболее резким при расфокусировке 0,00 дптр, то есть, оптическая система дает наиболее резкое изображение, когда она хорошо сфокусирована. При вводе аномалии рефракции (как положительной, так и отрицательной) в оптическую систему качество изображения начинает падать. Для количественного определения ГФ выбрано пороговое значение нейронной резкости -2,2. Если это значение будет больше -2,2, у больных будет довольно хорошее зрение для чтения на близком расстоянии. На ФИГ. 3C показана горизонтальная пороговая линия при -2,2. Линия пересекает черезфокусную кривую. Ширина между двумя пересечениями соответствует ГФ. В этом варианте осуществления настоящего изобретения ГФ составляет 1,20 дптр.
На ФИГ. 3D для линзы на ФИГ. 3А показаны графики нейронной резкости при состояниях аккомодации (вергенции к объекту) 2 дптр, 3 дптр, 4 дптр и 5 дптр и рассчитанная погрешность расфокусировки в пределах от -0,40 до -0,60 дптр, которая обычно связана с задержкой аккомодационного ответа. Каждая кривая характеризуется плечом при пороговом значении нейронной резкости -1.6, и имеет характерные значения расфокусировки (Z20), сферической аберрации (Z40) и размера входного зрачка (EP). Наклон плеча отображает снижение чувствительности к КИ на сетчатке. В этом варианте осуществления чувствительность к КИ составляет 0,27, -0,18, -0,42 и -0,43 соответственно.
В другом варианте значения переменных представлены в Таблице 2 для второй конструкции линзы произвольной формы с профилем оптической силы, показанным на ФИГ. 4A.
ТАБЛИЦА 2
Конструкция №2: ФИГ. 4A
СА: -0,53 дптр/мм<sup>2</sup>
Точка №
1
2
3
4
5
6
Радиальное положение (мм)
0
0,65
1,3
1,95
2,6
3,25
P<sub>PCHIP </sub>(D)
-1,38
0,18
-0,44
-0,50
0,29
0,33
На ФИГ. 4A показан профиль оптической силы произвольной формы для второй конструкции или варианта осуществления данного изобретения. Rx или рецепт офтальмологической линзы составляет -3,00 дптр. Как показано на ФИГ. 4B, оптическая сила в центре соответствует параксиальной оптической силе (-3,00 дптр). Оптическая сила плавно увеличивается от центра к периферии в точке C. Величина такого увеличения лежит в пределах от 1,00 до 1,50 дптр. Точка С находится на расстоянии от 0,5 мм до 1,0 мм от центра линзы. Затем оптическая сила плавно спадает к значению в точке A, то есть, приблизительно на -0,50 дптр меньше параксиальной оптической силы в центре линзы. Точка А находится на расстоянии от 1,6 мм до 2,4 мм от центра линзы. Далее профиль оптической силы становится плоским или слегка увеличивается к точке B. Оптическая сила в точке B соответствует параксиальной оптической силе. Точка B находится на расстоянии от 2,0 мм до 2,8 мм от центра линзы. После точки B начинает падать к границе зрачка, величина такого падения лежит в пределах от 0,50 дптр до 1,50 дптр.
На ФИГ. 4С выбрано пороговое значение нейронной резкости -2,2 для количественного определения ГФ. Линия пересекает черезфокусную кривую. Ширина между двумя пересечениями соответствует ГФ. В этом варианте осуществления ГФ составляет 1,33 дптр.
На ФИГ. 4D для линзы на ФИГ. 4А показаны графики нейронной резкости при состояниях аккомодации (вергенции к объекту) 2 дптр, 3 дптр, 4 дптр и 5 дптр и рассчитанная погрешность расфокусировки в пределах от -0,50 до -0,70 дптр, которая обычно связана с задержкой аккомодационного ответа. Каждая кривая характеризуется плечом при пороговом значении нейронной резкости -1.6, и имеет характерные значения расфокусировки (Z20), сферической аберрации (Z40) и размера входного зрачка (EP). Наклон плеча отображает снижение чувствительности к КИ на сетчатке. В этом варианте осуществления чувствительность к КИ составляет 0,73, 0,10, 0,00 и -0,05 соответственно.
В другом варианте значения переменных представлены в Таблице 3 для третьей конструкции линзы произвольной формы с профилем оптической силы, показанным на ФИГ. 5A.
ТАБЛИЦА 3
Конструкция №3: ФИГ. 5A
СА: -0,04 дптр/мм<sup>2</sup>
Точка №
1
2
3
4
5
6
7
Радиальное положение (мм)
0,00
0,54
1,08
1,63
2,17
2,71
3,25
P<sub>PCHIP </sub>(D)
-0,67
1,33
0,50
0,02
-0,05
1,36
0,89
На ФИГ. 5A показан профиль оптической силы произвольной формы для третьей конструкции или варианта осуществления данного изобретения. Rx или рецепт офтальмологической линзы составляет -3,00 дптр (параксиальная оптическая сила). Как показано на ФИГ. 5B, оптическая сила в центре линзы на 1,00 дптр больше параксиальной оптической силы и возрастает к точке C, расположенной на расстоянии от 0,3 м до 0,6 мм от центра линзы. Далее профиль оптической силы падает от точки C к точке A, которая равна параксиальной оптической силе и лежит в пределах от 1,5 мм до 2,0 мм от центра линзы. Оптическая сила возрастает от точки A к точке B в пределах от 1,8 до 2,4 мм от центра линзы и затем выходит за пределы зрачка. Приращение между точкой A и границей зрачка лежит в пределах от 2,00 до 4,00 дптр.
На ФИГ. 5С выбрано пороговое значение нейронной резкости -2,2 для количественного определения ГФ. Линия пересекает черезфокусную кривую. Ширина между двумя пересечениями соответствует ГФ. В этом варианте осуществления ГФ составляет 1,17 дптр.
На ФИГ. 5D для линзы на ФИГ. 5А показаны графики нейронной резкости при состояниях аккомодации (вергенции к объекту) 2 дптр, 3 дптр, 4 дптр и 5 дптр и рассчитанная погрешность расфокусировки в пределах от -0,40 до -0,90 дптр, которая обычно связана с задержкой аккомодационного ответа. Каждая кривая характеризуется плечом при пороговом значении нейронной резкости -1.6, и имеет характерные значения расфокусировки (Z20), сферической аберрации (Z40) и размера входного зрачка (EP). Наклон плеча отображает снижение чувствительности к КИ на сетчатке. В этом варианте осуществления чувствительность к КИ составляет 0,83, 0,73, 0,28 и 1,15 соответственно.
Как показано ниже в Таблице 4, рассчитана нейронная резкость для размера входного зрачка в пределах 4,5-6,5 мм. Глубина фокусировки (ГФ) и чувствительность к КИ также подсчитаны для пороговых значений нейронной резкости -2,2 и -1,6 соответственно.
ТАБЛИЦА 4
Нейронная резкость ВЗ 4,5 мм
Нейронная резкость ВЗ 6,5 мм
Глубина фокусировки
КИЧувствитель-ность при 2D вергенция
КИЧувствительность вергенция при 3 дптр
КИЧувствитель-ность при 4D вергенция
КИЧувствитель-ность при 5D вергенция
Сферическая
-0,40
-0,54
0,76
8,15
5,98
4,43
3,75
Асферическая
-0,88
-1,62
1,16
1,10
1,31
3,91
5,62
Бифокальная ACUVUE
-1,34
-2,01
0,89
2,79
2,41
0,76
0,25
Конструкция №1
-0,74
-0,73
1,20
0,27
-0,18
-0,42
-0,43
Конструкция №2
-0,75
-0,87
1,33
0,73
0,10
0,00
-0,05
Конструкция №3
-0,58
-1,31
1,17
0,83
0,73
0,28
1,15

Как видно из Таблицы 4, конструкции линзы на ФИГ. 3A, 4A и 5A имеют лучшую нейронную резкость, чем асферическая и бифокальная ACUVUE +1,50 линзы имеют сравнимую или более высокую эффективность лечения миопии, измеренную по глубине фокусировки и низкой чувствительности КИ.
На ФИГ. 6 представлен схематический вид контактной линзы 500 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Контактная линза 500 содержит оптическую зону или область 502 и внешнюю зону или область 504. Оптическая зона 502 содержит первую, центральную, зону 506 и, по меньшей мере, одну периферийную зону 508. В следующих примерах диаметр оптической зоны 502 выбирают величиной 8 мм, диаметр по существу круговой первой зоны или области 506 выбирают величиной 4 мм, а граничные диаметры кольцевой внешней периферийной зоны или области 508 составляют 5 мм и 6,5 мм при измерении из геометрического центра линзы 500. Следует отметить, что на ФИГ. 6 показан только примерный вариант осуществления настоящего изобретения. Например, в этом варианте осуществления внешняя граница, по меньшей мере, одной периферийной зоны 508 не обязательно совпадает с внешним краем оптической зоны 502, тогда как в других вариантах осуществления они могут совпадать. Внешняя зона 504 окружает оптическую зону 502 и обеспечивает выполнение стандартных функций контактной линзы, включая установку положения и центрирование линзы. В соответствии с одним примерным вариантом осуществления данного изобретения, внешняя зона 504 может содержать один или несколько механизмов стабилизации для уменьшения поворачивания линзы на глазу.
Следует отметить, что различные зоны на ФИГ. 6 показаны в виде концентрических кругов, и области или зоны могут содержать любые подходящие круглые или не круглые формы, например, эллиптическую форму.
Следует отметить, что, поскольку входной размер зрачка глаза и предпочтительное расстояние для чтения варьируются между субпопуляциями, в определенных вариантах осуществления можно изготовить на заказ линзу такой конструкции произвольной формы, чтобы обеспечить как хорошую коррекцию фовеального зрения, так и высокую эффективность лечения миопии, исходя из среднего размера зрачка глаза пациента. Кроме того, поскольку размер зрачка коррелирует с рефракцией и возрастом для пациентов детского возраста, в определенных примерах осуществления линза может быть дополнительно оптимизирована для подгрупп педиатрической субпопуляции с определенным возрастом и/или рефракцией на основе размеров их зрачков. По существу профили оптической силы произвольной формы можно отрегулировать или подогнать под размер зрачка для достижения оптимального баланса между коррекцией фовеального зрения, увеличением глубины фокусировки и снижением чувствительности к КИ.
Доступные в настоящее время контактные линзы остаются эффективным с экономической точки зрения средством коррекции зрения. Тонкие пластмассовые линзы устанавливаются поверх роговицы глаза для коррекции дефектов зрения, включая миопию (или близорукость), гиперметропию (или дальнозоркость), астигматизм, т. е. несферичность роговицы, и пресбиопию, т. е. потерю способности хрусталика к аккомодации. Доступны различные формы контактных линз, которые изготовлены из различных материалов и обеспечивают разные функциональные возможности.
Мягкие контактные линзы для повседневного ношения, как правило, изготавливают из мягких полимерных материалов, которые соединяют с водой для кислородной проницаемости. Мягкие контактные линзы для повседневного ношения могут представлять собой однодневные одноразовые линзы или одноразовые линзы длительного ношения. Однодневные одноразовые линзы обычно носят в течение одного дня и затем выбрасывают, тогда как одноразовые линзы длительного ношения обычно носят до тридцати дней. В цветных мягких контактных линзах используются разные материалы для обеспечения различных функциональных возможностей. Например, в контактных линзах с оттенком используют светлый оттенок для облегчения поиска пользователем выпавшей контактной линзы, контактные линзы с усиливающим оттенком имеют полупрозрачный оттенок, который может усиливать натуральный цвет глаз пользователя, контактные линзы с цветным оттенком имеют темный, непрозрачный оттенок, который может изменять цвет глаз пользователя, и светофильтрующие контактные линзы с оттенком могут усиливать определенные цвета, приглушая другие. Жесткие газопроницаемые контактные линзы изготавливают из полимеров, содержащих силоксан, но они более жесткие, чем мягкие контактные линзы, что позволяет им сохранять свою форму и делает их более долговечными. Бифокальные контактные линзы специально разработаны для пациентов с пресбиопией и доступны в виде как мягких, так и жестких контактных линз. Торические контактные линзы специально разработаны для пациентов с астигматизмом и также доступны в виде как мягких, так и жестких контактных линз. Комбинированные линзы, сочетающие разные аспекты вышеописанных линз, также доступны в продаже, например гибридные контактные линзы.
Следует отметить, что конструкцию линзы произвольной формы, составляющую предмет настоящего изобретения, можно включить в любом количестве различных контактных линз, образованных из любого количества материалов. В частности, конструкцию линзы произвольной формы, составляющую предмет настоящего изобретения, можно использовать в любой из контактных линз, описанных в данном документе, включая мягкие контактные линзы для повседневного ношения, жесткие газопроницаемые контактные линзы, бифокальные контактные линзы, торические контактные линзы и гибридные контактные линзы. Кроме того, хотя настоящее изобретение описано в отношении контактных линз, следует отметить, что концепцию настоящего изобретения можно использовать для очковых линз, интраокулярных линз, роговичных имплантируемых линзы и накладных линз.
Несмотря на то что показанные и описанные варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, ясно, что специалистам в данной области техники представляются возможности отступления от показанных и описанных конкретных промышленных образцов и способов, которые могут применяться, не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается конкретными вариантами конструкции, описанными и показанными в настоящем документе, но все образцы изобретения должны согласовываться со всеми модификациями в пределах объема, определенного прилагаемой формулой изобретения.