СПОСОБ КОНСТРУИРОВАНИЯ НЕКРУГЛОЙ МЯГКОЙ КОНТАКТНОЙ ЛИНЗЫ
METHOD FOR DESIGNING NONCIRCULAR SOFT CONTACT LENS

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к области конструирования некруглых мягких контактных линз, в частности конструирования некруглых мягких контактных линз, имеющего целью улучшение стабильности линзы, ее центрирования и вращения путем оптимизации различных вариантов контакта «линза-веко», имеющего значение для центрирования и вращения линзы в глазу пациента.
2. ОБСУЖДЕНИЕ СМЕЖНОЙ ОБЛАСТИ
Известно, что для коррекции определенных оптических дефектов одной или более поверхностям контактной линзы можно сообщить неосесимметричные корректирующие характеристики, такие как цилиндрические, бифокальные, мультифокальные и волновые корректирующие характеристики или децентрирование оптической зоны. Также известно, что для размещения в конкретной ориентации относительно глаза пользователя требуются определенные косметические элементы, такие как печатные оттиски, метки и т.п. Использование контактных линз сопряжено с определенными трудностями, которые заключаются в том, что для сохранения эффективности каждая контактная линза из пары должна находиться на глазном яблоке в конкретной ориентации. После первоначального размещения контактной линзы на глазу должно происходить автоматическое позиционирование или автопозиционирование линзы, после чего линза должна сохранять это положение в течение длительного периода времени. Однако после помещения контактной линзы в необходимое положение она склонна вращаться на глазу под влиянием силы, воздействующей на контактную линзу со стороны век во время моргания.
Сохранение ориентации контактной линзы на глазу обычно достигается путем изменения механических характеристик контактной линзы. Например, для этой цели используют такие способы, как призматическая стабилизация, включая децентрирование передней поверхности контактной линзы относительно задней поверхности, утолщение нижней периферической зоны контактной линзы, получение впадин или подъемов на поверхности контактной линзы и усечение края контактной линзы.
Кроме того, применяется динамическая стабилизация, которая подразумевает стабилизацию контактной линзы при помощи утолщенных и утонченных зон, или областей, где толщина периферической зоны контактной линзы увеличена или уменьшена в зависимости от конкретного случая. Как правило, утолщенные и утонченные зоны располагаются в периферической зоне контактной линзы симметрично по отношению к вертикальной и (или) горизонтальной осям. Например, каждая из двух утолщенных зон может располагаться по обе стороны от оптической зоны и может быть центрована вдоль поворотной оси (0-180 град) контактной линзы. Таким образом, у большинства пациентов верхнее веко, например, будет контактировать с самым верхним концом утолщенной зоны до того, как коснется других зон. В результате может возникнуть смещение контактной линзы с требуемого положения.
Сохранение положения и центрирования контактной линзы до сих пор осуществлялось с помощью механических приспособлений на контактной линзе. В конструировании линзы не учитывались особенности геометрии верхнего и нижнего век, могущие влиять на конструирование внешнего контура последней. Учет этих особенностей может улучшить стабильность положения, вращения и центрирования.
В патенте США №7216978 показано, что при моргании верхнее и нижнее веки не перемещаются строго в вертикальном направлении вверх и вниз. Верхнее веко перемещается в основном вертикально с небольшим назальным компонентом во время моргания. Нижнее же веко перемещается в основном горизонтально, перемещаясь назально во время моргания. Кроме того, верхнее и нижнее веки не симметричны относительно плоскости, проходящей через вертикальную линию, делящую глаз на 2 половины. Иными словами, моргание человека не симметрично по отношению к горизонтальной оси, проходящей между открытым верхним и нижним веками. Кроме того, известно, что глаза сходятся при взгляде вниз во время чтения. Соответственно, моргание само по себе не может способствовать идеальному перемещению контактной линзы.
Поэтому целесообразна разработка способа конструирования контактных линз с целью оптимизации внешнего контура линзы таким образом, что будет максимально разной контактная зона «линза-веко» в случае смещения и в случае правильного положения линзы.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ конструирования некруглых мягких контактных линз, описанный в данном изобретении, направлен на преодоление недостатков линзы, связанных с ее позиционированием в глазу пациента.
Данное изобретение относится к области конструирования некруглых мягких контактных линз, в частности конструирования некруглых мягких контактных линз, имеющего целью улучшение стабильности линзы, ее центрирования и вращения. Способ оптимизирует различные варианты контакта «линза-веко», имеющего значение для центрирования и вращения линзы в глазу пациента. Контактная зона «линза-веко» - это зона соприкосновения поверхности контактной линзы с перекрывающим краем верхнего и нижнего век. Описываемый способ оптимизирует внешний контур линзы таким образом, что разница в контактной зоне «линза-веко» в случае смещения и в случае правильного положения линзы будет максимальной.
Способ заключается в установке предварительно заданных параметров геометрии верхнего и нижнего век. Эти параметры могут быть либо средними показателями по этническим группам, таким как европейцы, азиаты или африканцы, либо специально установленными. Следующим этапом после установки параметров геометрии век является установка параметров глаза, таких как кривизна роговицы, лимбальной зоны и склеры. После этого задают параметры контактной линзы (передняя и задняя оптические поверхности, передняя и задняя периферия, геометрия края линзы, толщина по центру, материал линзы и др.). Следующим этапом при необходимости является определение центрирования контактных линз с использованием способа конечных элементов для придания контактной линзе конфигурации, соответствующей параметрам глаза. Контактная линза в центрированном положении вызывает наименьшее утомление глаза. Затем устанавливаются параметры двух противоположных положений контактной линзы, одно из этих положений будет конечным положением контактной линзы в глазу. Финальным этапом является оптимизация внешнего контура контактной линзы с целью достижения максимальной разницы в контактной зоне «линза-веко» в этих двух противоположных положениях контактной линзы.
В одном из аспектов изобретения, внешний контур определяется индивидуальной геометрией глаза и века пациента.
В другом из аспектов внешний контур является плоским.
В еще одном из аспектов внешний контур не является плоским.
Данное изобретение относится к области конструирования некруглых мягких контактных линз, имеющего целью улучшение стабильности линзы, ее центрирования и вращения. Этот класс контактных линз обеспечивает ясное зрение и комфортабельное ношение благодаря правильному положению в глазу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенные и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего, более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых чертежей.
На фиг. 1 представлена разница в контактной зоне «линза-веко» между традиционной круглой контактной линзой и некруглой контактной линзой, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 иллюстрирует способ конструирования некруглых мягких контактных линз, описанный в данном изобретении.
На фиг. 3А и 3В представлены диаграммы контакта некруглой конфигурации в двух различных положениях контактной линзы в глазу и соответствующего им перекрытия «линза-веко» согласно положениям настоящего изобретения.
На фиг. 4 представлена диаграмма первого контура контактной линзы некруглой конфигурации, построенная на основании показателей четырех контрольных точек диаметрально противоположных координат согласно положениям настоящего изобретения.
На фиг. 5А, 5В и 5С представлены изолинии круглой, эллиптической и некруглой контактных линз.
На фиг. 6 представлена диаграмма второго контура контактной линзы некруглой конфигурации, построенная на основании показателей четырех контрольных точек диаметрально противоположных координат согласно положениям настоящего изобретения.
Фиг. 7А и 7В графически иллюстрируют разницу в контактной зоне «линза-веко» между традиционной круглой контактной линзой и некруглой контактной линзой, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 8 представлена диаграмма разворота контактных линз круглой, эллиптической и некруглой конфигураций согласно положениям настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Данное изобретение относится к области конструирования некруглых мягких контактных линз, в частности конструирования некруглых мягких контактных линз, имеющего целью улучшение стабильности линзы, ее центрирования и вращения. Способ оптимизирует различные варианты контакта «линза-веко», имеющего значение для центрирования и вращения линзы в глазу пациента. Контактная зона «линза-веко» - это зона соприкосновения поверхности контактной линзы с перекрывающим краем верхнего и нижнего век. Описываемый способ оптимизирует внешний контур линзы таким образом, что разница в контактной зоне «линза-веко» в случае смещения и в случае правильного положения линзы будет максимальной.
Для целей данного изобретения контактная линза определяется по меньшей мере тремя разнородными участками. Внутренний участок обеспечивает коррекцию зрения, внешний периферийный участок контактной линзы обеспечивает механическую стабильность контактной линзы на глазу и промежуточный участок, расположенный между внутренним и внешним участками и используемый для плавного сопряжения двух указанных выше участков во избежание резкой неоднородности.
Внутренний участок, или оптическая зона, обеспечивает коррекцию зрения и предназначен для конкретных нужд, например для коррекции монофокального зрения, коррекции астигматического зрения, бифокальной и мультифокальной коррекции зрения, специализированной коррекции, а также может иметь любую другую конструкцию, обеспечивающую коррекцию зрения. Внешняя периферия, или периферическая зона, обеспечивает стабилизацию контактной линзы на глазу, включая центрирование и ориентацию. Стабилизация ориентации имеет фундаментальное значение, когда оптическая зона включает в себя неосесимметричные элементы, такие как элементы для коррекции астигматизма и/или коррекции аберраций высшего порядка. Промежуточный участок или зона обеспечивает смешение оптической зоны и периферической зоны по касательным кривым. Важно отметить, что как оптическая зона, так и периферическая зона могут иметь независимую конструкцию, хотя иногда их конструкции могут быть тесно связаны друг с другом при наличии специфических требований. Например, конструкция торической линзы с астигматической оптической зоной может требовать специфической периферической зоны для удержания контактной линзы в предварительно определенной ориентации на глазу.
Для целей настоящего изобретения контактная линза также определяется передней поверхностью или рефракцией линзы, задней поверхностью или основной кривой и кромкой. Передняя и задняя поверхности контактной линзы описываются по меньшей мере тремя участками: внутренний участок обеспечивает коррекцию зрения, внешний участок, или периферический участок, контактной линзы обеспечивает механическую стабильность контактной линзы на поверхности глаза, промежуточный участок, расположенный между внутренним и внешним участками, используется для однородного и/или плавного объединения и/или сопряжения двух указанных выше участков во избежание неоднородности.
Известно, что с целью создания условий для репозиционирования контактной линзы в глазу при конструировании торических линз, имеющихся в настоящее время, принимается во внимание давление, оказываемое верхним и нижним веками. Торическая линза - это тип линзы, имеющей два различных показателя преломления в двух разных плоскостях, перпендикулярных друг другу. Обычно такой тип линзы используется для коррекции астигматизма. Другой способ контроля сил, прилагаемых к контактной линзе, - это контроль поверхности контактной зоны между линзой и веками. При постоянстве давления, оказываемого веками, увеличение (или уменьшение) контактной зоны «линза-веко» приведет к усилению (или ослаблению) сил, воздействующих на контактную линзу со стороны век. Отсюда при заданной пальпебральной щели и конфигурации век внешние контуры контактной линзы могут быть подогнаны таким образом, что контактная зона «линза-веко» в случае смещения будет максимальной, а в случае правильного положения линзы минимальной. Целью данного изобретения является разработка способа конструирования контактных линз, который обеспечивает контроль контакта «линза-веко», имеющего значение для централизации и вращения линзы в глазу пациента.
В основном давление век сосредоточено вдоль узкой полосы шириной от 0,4 до 0,6 мм, расположенной на краю век. Также известно, что пальпебральная конъюнктива (т.е. конъюнктива, выстилающая веки изнутри) не контактирует напрямую с бульбарной (конъюнктивой, которая прикрывает глазное яблоко). Пространство между ними заполнено тонкой слезной пленкой. Хотя основное давление оказывается узкой полоской на краю век, пальпебральная конъюнктива также оказывает давление на глаз посредством слезной пленки.
Как показано на фиг. 1, величина контактной зоны «линза-веко» не зависит от положения контактной линзы при использовании традиционных круглых линз. Только контактным линзам некруглой конфигурации присуща зависимость величины контактной зоны «линза-веко» от положения самой контактной линзы, что тоже показано на фиг. 1. Оптимизация такой конфигурации может быть достигнута с учетом геометрии верхнего и нижнего век, так как именно геометрия определяет границы контактных зон верхнего и нижнего век. Как показано на фигуре, при использовании традиционных контактных линз круглой конфигурации контактная зона верхнего и нижнего век на 180 градусах эквивалентна контактной зоне верхнего и нижнего век на 90 градусах, что отличается от таковых при использовании контактных линз некруглой конфигурации.
Суть способа - это оптимизация внешнего контура контактной линзы с целью достижения максимальной разницы в контактной зоне «линза-веко» в двух противоположных положениях контактной линзы. Эти положения соответствуют желательному финальному положению контактной линзы в глазу и по меньшей мере другому, наименее желательному положению, которое может иметь место при ношении линзы в глазу.
В одном иллюстративном осуществлении в соответствии со способом, описанным в настоящем изобретении, разность контактной зоны верхнего века высчитывается с использованием показателя поверхности края верхнего века и той зоны контактной линзы, которая перекрывается верхним веком. В другом иллюстративном осуществлении в соответствии со способом, описанным в настоящем изобретении, показатель зоны контактной линзы, которая перекрывается нижним веком, принимается в расчет либо сам по себе, либо вместе с аналогичным показателем для верхнего века.
В третьем иллюстративном осуществлении в соответствии со способом, описанным в настоящем изобретении, разность зоны верхнего века, оказывающей давление, высчитывается с использованием показателя поверхности края верхнего века, оказывающей давление, и той зоны контактной линзы, которая перекрывается верхним веком. В четвертом иллюстративном осуществлении в соответствии со способом, описанным в настоящем изобретении, показатель зоны контактной линзы, на которую оказывается давление и которая перекрывается нижним веком, принимается расчет либо сам по себе, либо вместе с аналогичным показателем для верхнего века.
Подсчет площади зоны может быть произведен любыми соответствующими математическими способами при условии, что известны границы подсчитываемых площадей. В настоящем изобретении за площадь зоны принята поверхность контакта краев верхнего и нижнего век с верхним краем контактной линзы, который перекрывается веками, в плоскости координат X-Y, определяемой как плоскость, перпендикулярная глазной оптической оси. В другом иллюстративном осуществлении настоящего изобретения подсчет площади зоны может быть осуществлен на истинной топографической поверхности с учетом ранее описанных границ. Этот способ позволяет принять во внимание любую особенность передней поверхности контактной линзы, которая может увеличить или уменьшить площадь зоны контактной линзы. К таким особенностям можно отнести зоны стабилизации или другие элементы, обеспечивающие механическую стабилизацию контактной линзы в глазу.
Иллюстративный способ в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен в следующем порядке. На первом этапе определяется геометрия верхнего и нижнего век либо по отдельности, либо вместе. Эта геометрия может быть математически описана способом второго порядка или высшего многочлена. В то же время могут быть использованы и другие математические способы. На втором этапе описывается геометрия поверхности глаза, состоящая из роговицы (прозрачной передней части глаза, которая прикрывает радужку, зрачок и переднюю камеру), склеры (белой оболочки глаза) и лимбальной зоны (которая соединяет роговицу со склерой). На третьем этапе описывается или выбирается исходная геометрия контактных линз, которая затем будет оптимизироваться. Геометрия контактных линз включает в себя толщину центра линзы, геометрию передней и задней поверхностей, контур края линзы и свойства ее материала. На четвертом этапе просчитываются параметры для центрирования контактной линзы на основе данных геометрии век и глазных сред. На пятом этапе просчитываются условия для оптимизации. На заключительном этапе осуществляется оптимизация внешнего контура на основе условий для оптимизации, полученных на предыдущем этапе, с целью максимального увеличения разницы показателей контактной зоны «линза-веко» в двух или более различных положениях контактной линзы в глазу. Фиг. 2 иллюстрирует способ конструирования, описанный в данном изобретении.
На первом этапе иллюстрируемого способа в соответствии с настоящим изобретением, представленным элементами 202, 204 и 206 на блок-схеме, определяется геометрия верхнего и нижнего век либо по отдельности, либо вместе. Эти параметры могут быть либо средними показателями по этническим группам, таким как европейцы, азиаты или африканцы, либо специально установленными для правого или/и левого глаза. Эта геометрия может быть математически описана способом второго порядка или высшего многочлена, так как геометрия сама по себе относительно несложная. В то же время для описания этой геометрии могут быть использованы и другие математические методы. Одно из преимуществ использования многочлена - это прямой подсчет площади зоны между верхним/нижним веком и, например, горизонтальной осью X, так как край века может быть представлен непрерывной кривой. Таким образом, интегральное исчисление не требует численных методов расчета площади зоны. Площадь непосредственно исчисляется интегральным методом из многочлена.
Для заданной этнической группы существуют усредненные или прогнозируемые параметры геометрии век, которые могут быть математически выражены многочленом, как это было описано выше. Геометрия век пациента может быть рассчитана по параметрам цифрового изображения глаз пациента, которые затем вводятся в многочлен.
На втором этапе иллюстрируемого способа в соответствии с настоящим изобретением, представленным элементами 208, 210, 212 и 214 на блок-схеме, описывается геометрия поверхности глаза, состоящая из роговицы, склеры и лимбальной зоны, которая соединяет роговицу со склерой. В предпочтительном иллюстрируемом осуществлении поверхность роговицы может быть описана как асферичная согласно формуле 1:
где Z - сагиттальная толщина роговицы, C - кривизна роговицы (C=1/R, где R - радиус кривизны), k - коническая константа и S - положение радиуса. Роговица описывается наилучшим образом, если показатели R и k для асферичной поверхности получены способом клинической топографии. Например, набор параметров, наилучшим образом описывающих роговицу европейца, будет выглядеть среди прочего таким образом: R=7,85 мм и k=-0,26. Для описания роговицы с астигматической рефракцией показатели асферической поверхности заменяются показателями торической или биконической поверхности. Торическая или биконическая поверхность может быть описана следующим уравнением 2:
x
x
x
y
y
y
x
y
2
2
2
2
2
2
где Z - сагиттальная толщина роговицы на координатной сетке XY, C=1/R, где R - радиус кривизны по оси X, C=1/R, где R - радиус кривизны по оси Y, k и k - конические константы по осям X и Y соответственно. S, член уравнения (1), представленный или замещенный в уравнении (2) как X+Y. Другими словами, S=X+Y, где S - положение радиуса, как описано выше.
s
s
L
Склера может быть описана как сферическая поверхность с радиусом R. Эта сферическая поверхность описывается наилучшим образом, если R определяется способами клинической топографии. В предпочтительном иллюстрируемом осуществлении склера может быть описана как более сложная поверхность - асферичная. Опытным врачам хорошо известно, что кривизна склеры не слишком различается в верхнем и нижнем сегментах глаза, но кривизна склеры в височном сегменте больше, чем в назальном. Лимбальная область может быть описана переходной кривой радиуса R, соединяющей две прилегающие области глаза таким образом, чтобы переход между ними был плавным. Преимущество использования третьей кривой для описания лимбальной области заключается в возможности моделирования различных профилей перехода от роговицы к склере.
На третьем этапе иллюстрируемого способа в соответствии с настоящим изобретением, представленным элементами 216, 218, 220, 222 и 224 на блок-схеме, определяется исходная геометрия контактной линзы, которая затем оптимизируется. Выбор геометрии контактной линзы включает в себя выбор показателя толщины по центру, который определяется по материалу линзы и ее типу (элемент 218), геометрии передней и задней поверхностей оптической зоны и периферии, профилю края линзы (элемент 225) и исходной конфигурации самой линзы (элемент 224). Конфигурация самой контактной линзы может быть круглой (это самый распространенный тип контактных линз), эллиптической (это более сложная конфигурация) или некруглой (это самый сложный тип контактных линз). Также важен выбор материала, из которого будет изготовлена контактная линза, для следующих этапов процесса изготовления. Характеристика материала, так же как и геометрия контактной линзы, будет определять внутреннее напряжение контактной линзы, после того как она будет изготовлена согласно параметрам геометрии глаза.
На четвертом этапе иллюстрируемого способа в соответствии с настоящим изобретением, представленным элементами 226, 228, 230 и 232 на блок-схеме, описывается расчет параметров центрирования исходной контактной линзы. При этом, если это необходимо, используется способ конечных элементов, представленный элементом 228, или другая соответствующая методика оценки. По завершении анализа конечных элементов определяется максимальное давление на роговицу и на склеру (элемент 230). Контактная линза в центрированном положении вызывает наименьшее утомление глаза. В зависимости от исходной геометрии контактной линзы может быть предпочтительным провести оценку параметров центрирования контактных линз для различных положений линзы в глазу. В предпочтительном иллюстрируемом осуществлении способа при расчете параметров центрирования для каждого выбранного положения вычисляется площадь зоны контакта «линза-веко».
На пятом этапе иллюстрируемого способа в соответствии с настоящим изобретением, представленным элементом 234 на блок-схеме, определяются параметры оптимизации. Эти параметры включают в себя допустимый предел горизонтального диаметра контактной линзы по горизонтальной оси, допустимый предел вертикального диаметра контактной линзы по вертикальной оси, максимальное и минимальное перекрытие контактной линзы веками и показатели центрирования. К вышеперечисленным параметрам могут быть добавлены дополнительные параметры оптимизации. Также могут быть добавлены параметры по конструированию линзы.
На шестом этапе иллюстрируемого способа в соответствии с настоящим изобретением, представленным элементами 236, 238, 240 и 242 на блок-схеме, осуществляется оптимизация параметров контактной линзы. Оптимизация имеет своей целью максимально увеличить зону контакта либо в верхней части линзы, либо в нижней ее части, либо в обеих частях по меньшей мере в двух различных положениях контактной линзы в глазу. В предпочтительном иллюстрируемом осуществлении способа эти положения соответствуют желательному финальному положению контактной линзы в глазу и как минимум другого, наименее желательного положения, которое может иметь место при ношении линзы в глазу. Наименее желательное положение для контактной линзы - это положение, когда она развернута на максимальное удаление от его конечного желательного положения. Обычно это составляет 90 градусов от его конечного желательного положения.
Целью настоящего изобретения является оценка зоны контакта «верхняя часть линзы-веко», или «нижняя часть линзы-веко», или «вся линза-веко» для вычисления наилучшей конфигурации контактной линзы, при ношении которой ощущалась бы максимальная разница в контактной зоне по меньшей мере в двух различных положениях контактной линзы в глазу. Следующая иллюстрируемая процедура может быть использована для максимального усиления разницы в контактной зоне.
Фиг. 3А и 3В иллюстрируют примеры двух различных положений произвольно выбранной некруглой контактной линзы. На фиг. 3А представлена некруглая контактная линза 302 в ее конечном положении в глазу между верхним веком 304 и нижним веком 306. На фиг. 3В представлена некруглая контактная линза 302, повернутая на 90 градусов по часовой стрелке в ее конечном положении в глазу между верхним веком 304 и нижним веком 306. Для целей описания настоящего способа предполагается, что такое депозиционирование на 90 градусов является наихудшим положением для некруглой контактной линзы в глазу. Точки контакта линзы с верхним веком 304 и нижним веком 306 представлены кружочками 308, 310, 312, 314, 316, 318, 320 и 322. Эти точки обозначают границы контакта «линза-веко» на обоих веках.
Площадь контактной зоны может быть подсчитана следующим образом. Сначала точки контакта линзы 308, 310, 312 и 314 математически обозначаются точками первого положения контактной линзы. Следующим шагом подсчитывается площадь контактной зоны между верхним веком 304 и горизонтальной осью, ограниченная проекцией точек 308 и 310 на горизонтальную ось. Эта площадь может быть подсчитана просто путем интегрального исчисления, при котором точки 308 и 310 выступают как лимит или границы исчисления. Следующим шагом подсчитывается площадь контактной зоны между верхней частью контактной линзы 302 и горизонтальной осью, ограниченная проекцией точек 308 и 310 на горизонтальную ось. И вновь эта площадь может быть подсчитана просто путем интегрального исчисления, при котором точки 308 и 310 выступают как лимит или границы исчисления. Затем подсчитывается разница между показателями этих двух площадей. Вся эта последовательность этапов может быть повторена для нижнего века 306 с точками контакта 312 и 314 для определения разницы между показателями в нижней части контактной линзы. По завершении этих действий весь процесс повторяется для различных положений контактной линзы, как это показано на фиг. 3В, чтобы вычислить разницу в показателях площадей контакта.
n
n
n
n
n
n
n
n+1
n+1
Специалист может использовать любое количество математических методов для вычисления конфигурации некруглой контактной линзы. В одном иллюстративном осуществлении конфигурация контактной линзы может быть представлена набором контрольных точек, где каждая контрольная точка P(R, θ) определяется в полярной системе координат радиальным расстоянием R и углом θ. Если (R, θ) и (R, θ) - две последовательные контрольные точки, описывающие участок кромки контактной линзы в полярной системе координат, то радиальное расстояние R от центра линзы до кромки в пределах этого участка определяется уравнением 3, в котором
n
n+1
где θ<θ≤θ.
Для определения контура необходимы как минимум две контрольные точки, но предпочтительно использовать по меньшей мере четыре такие, что каждый квадрант может содержать по меньшей мере одну контрольную точку. Для более сложных контуров кромки контактной линзы ограничений на количество используемых точек нет. На фиг. 4 показан контур кромки контактной линзы, определяемый четырьмя контрольными точками 402, 404, 406 и 408, которые имеют соответствующий радиус и угол.
Хотя вышеприведенное описание представляет собой примеры вариантов осуществления изобретения, примеры, приведенные ниже, позволят лучше понять конкретные варианты осуществления и связанные с ними преимущества. Сначала будет описана настройка и параметры для приведенных ниже примеров, а затем обсуждены результаты.
Поведение контактных линз при вращении и центрировании в следующих трех примерах было получено с помощью имитационной модели, как изложено в патентной заявке США, серийный номер 12/641089, поданной 17 декабря 2009 г., которая включена в данный документ посредством ссылки. В этой имитационной модели контактные линзы могут свободно перемещаться и вращаться на глазу так, что можно определить их поведение при центрировании и вращении. В этой имитационной модели предполагается, что между контактной линзой и глазом (роговицей и склерой) и между контактной линзой и веками существуют слезные пленки (водные слои) и что веки оказывают давление на контактную линзу. Когда веки перемещаются, например, во время моргания, слезная пленка разрывается, поэтому на контактную линзу действуют касательные напряжения. Учитывается влияние распределения толщины контактной линзы на взаимодействие между контактными линзами и веками (давление на веко). При установке на глаз контактная линза деформируется и принимает форму глаза. Зависящая от положения деформация контактной линзы влияет на содержание упругой энергии в контактной линзе, поэтому влияет на положение.
Пример 1
На фиг. 5А показана контактная линза 502 круглой формы для астигматических пациентов, предназначенная для использования обычного программного обеспечения для конструирования контактных линз со следующими входными проектными параметрами:
Сферическая сила: - Диаметр 3,00
Цилиндрическая сила: - Диаметр 0,75
Цилиндрическая ось: 180 градусов
Диаметр линзы: 14,50 мм
Диаметр оптической зоны передней поверхности: 8,50 мм
Диаметр оптической зоны задней поверхности: 11,35 мм
Базовая кривизна линзы: 8,55 мм
Максимальный дифференциал толщины в пределах зоны стабилизации
Зона: 0,270 мм
Зона стабилизации - это дополнительная толстая зона, добавляемая к профилю толщины данной контактной линзы. Данная контактная линза 502 является типичным примером по существу круглой торической линзы. Поскольку край контактной линзы круглый, то разность площадей контакта между линзой и веком остается нулевой независимо от ориентации контактной линзы 502 на глазу. Эта конструкция представлена как хороший пример имеющихся в продаже контактных линз для коррекции астигматизма. На фиг. 5А показан график контура нормальной толщины контактной линзы 502.
Пример 2
Контактная линза 504 эллиптической формы для астигматических пациентов изображена на фиг. 5В и сконструирована с помощью традиционного программного обеспечения для конструирования контактных линз со следующими входными параметрами конструирования:
Сферическая сила: - Диаметр 3,00
Цилиндрическая сила: - Диаметр 0,75
Цилиндрическая ось: 180 градусов
Горизонтальный диаметр линзы: 15,50 мм
Вертикальный диаметр линзы: 13,50 мм
Диаметр оптической зоны передней поверхности: 8,50 мм
Диаметр оптической зоны задней поверхности: 11,35 мм
Базовая кривизна линзы: 8,55 мм
Максимальный дифференциал толщины в пределах зоны стабилизации
Зона: 0,180 мм
Зона стабилизации контактной линзы 504 имеет такой же профиль, как и зона стабилизации контактной линзы 502 (пример 1). Однако величина была снижена до шестидесяти шести (66) процентов максимального дифференциала толщины контактной линзы 502. Расположение максимальной толщины в зоны стабилизации соответствует контуру кромки контактной линзы 504. На фиг. 5В показан график контура нормальной толщины контактной линзы 504.
Пример 3
На фиг. 5С показана контактная линза 506 некруглой формы для астигматических пациентов, которая была получена, как описано ниже, и сконструирована с помощью традиционного программного обеспечения для конструирования линз со следующими входными параметрами:
Сферическая сила: - Диаметр 3,00
Цилиндрическая сила: - Диаметр 0,75
Цилиндрическая ось: 180 градусов
Диаметр линзы: 14,50 мм
Диаметр оптической зоны передней поверхности: 8,50 мм
Диаметр оптической зоны задней поверхности: 11,35 мм
Базовая кривизна линзы: 8,55 мм
Максимальный дифференциал толщины в пределах зоны стабилизации
Зона: 0,180 мм
Некруглый контур кромки контактной линзы 506 определяется с помощью вышеизложенного способа с использованием четырех контрольных точек. Координаты этих контрольных точек приведены на фиг. 6. Зона стабилизации контактной линзы 506 имеет такой же профиль, что и зона стабилизации круглой контактной линзы 502 (пример 1), и снова величина была уменьшена до шестидесяти шести (66) процентов максимального дифференциала толщины круглой контактной линзы 502. Расположение максимальной толщины в зоны стабилизации соответствует контуру кромки контактной линзы 506. На фиг. 5С показан график контура нормальной толщины контактной линзы 506.
С помощью методологии настоящего изобретения была создана разность площадей контакта между линзой и веком для контактных линз 504 и 506 из примера 2 (эллиптическая форма) и примера 3 (некруглая форма). В качестве опорного положения для оценки разностей площадей контакта было взято конечное положение или положение покоя каждой контактной линзы. Для круглой контактной линзы 502 из примера 1 (круглая форма) не было оценено никакой разности площадей контакта, так как ее контур остается симметричным независимо от ее положения на глазу. Центрирование контактных линз в этом расчете не учитывалось. Хотя центрирование является важным параметром процесса, оно значительно усложняет процесс и таким образом отвлекает внимание от изучения примеров, которые используются для иллюстрации и упрощения процесса. Хотя верхний участок контакта между линзой и веком вносит наибольший вклад во вращение линзы, так как только верхнее веко совершает вертикальное движение во время моргания, то разности между верхней и нижней площадью контакта приведены на фиг. 7А и 7В.
2
Фиг. 7А графически иллюстрирует как верхнюю, так и нижнюю разность площадей контакта между линзой и веком в зависимости от ориентации контактной линзы для контактной линзы 504 из примера 2, а фиг. 7В графически иллюстрирует как верхнюю, так и нижнюю разность площадей контакта в зависимости от ориентации контактной линзы для контактной линзы 506 из примера. 3. В отличие от конкретной геометрии века, например геометрии века, измеренной для конкретного человека, геометрия века была получена из клинических исследований, специально выполненных для сбора биометрических данных о глазах и веках групп или подгрупп населения. В приведенных здесь примерах использовалась геометрия века этих образцовых групп населения. В каждую подгруппу населения входило около 100 (ста) человек. В таблице 1 ниже приведена сводка данных о геометрии века для трех подгрупп населения. По существу, эти данные представляют собой средние значения для изучавшегося населения. Числа в таблице - это коэффициенты полиномов, представляющих геометрию, где A2 представляет член X, A1 - член X, а A0 - постоянный член.
На фиг. 7А кривые 702, 704 и 706 представляют разность площадей поверхности в зависимости от ориентации контактной линзы для нижнего века для глаз группы 2 населения, глаз группы 1 населения и глаз группы 3 населения соответственно для контактной линзы 504 из примера 2. Кривые 708, 710 и 712 представляют разность площадей поверхности в зависимости от ориентации контактных линз для верхнего века для глаз группы 1 населения, глаз группы 3 населения и глаз группы 2 населения соответственно для контактной линзы 504 из примера 2. На фиг. 7В кривые 714, 716 и 718 представляют разность площадей поверхности в зависимости от ориентации контактной линзы для нижнего века для глаз группы 3 населения, глаз группы 2 населения и глаз группы 1 населения соответственно для контактной линзы 506 из примера 3. Кривые 720, 722 и 724 представляют разности площадей поверхности в зависимости от ориентации контактной линзы для верхнего века для глаз группы 1 населения, глаз группы 3 населения и глаз группы 2 населения соответственно для контактной линзы из примера 3.
Разность площадей контакта между линзой и веком увеличилась для наименее стабильного положения (ориентация контактной линзы девяносто (90) градусов) примерно на сто (100) процентов в верхней области контактной линзы и примерно на шестьдесят (60) процентов в нижней области для контактной линзой 504 из примера 2 по сравнению с контактной линзой 506 из примера 3. Некруглая контактная линза 506 (пример 3) дает меньшие разности площадей контакта между различными положениями и группами населения, что означает, что эта конструкция подойдет для всех трех групп населения. Эллиптическую контактную линзу 504 предпочтительнее использовать для группы 1 населения, так как она дает наибольшие разности площадей контакта для этого этноса. Некруглая контактная линза 506 также дает меньшее изменение разности площадей контакта между линзой и веком для малой неправильной ориентации контактной линзы относительно положения покоя (ориентация контактной линзы в пределах 15 (пятнадцати) градусов от положения покоя), что означает лучшую угловую устойчивость контактной линзы на глазу.
Фиг. 8 графически иллюстрирует или суммирует переориентацию контактной линзы, полученную с помощью имитационной модели на правому глазу. Кривая 802 представляет результаты для контактной линзы из примера 1, кривая 804 - для контактной линзы из примера 2, а кривая 806 - для контактной линзы из примера 3. Каждая контактная линза была сначала ориентирована на 45 (сорок пять) градусов от горизонтали в направлении против часовой стрелки. Использовалась геометрия глаза и века, наилучшим образом представляющая глаз людей европеоидной расы. Переориентация контактной линзы была рассчитана на наборе из 24 (двадцати четырех) циклов моргания, соответствующих примерно 78 (семидесяти восьми) секундам. Контактная линза 502 из примера 1 не полностью достигает конечного положения покоя, так как находится еще на расстоянии 21 (двадцати одного) градуса от горизонтали. Контактные линзы 504 и 506 из примеров 2 и 3 достигают того же положения после 24 (двадцати четырех) циклов моргания. Однако контактная линза 506 из примера 3 показывает более быструю начальную переориентацию, что дает более быструю общую переориентацию на глазу.
В таблице 2 ниже показано положение и перемещение контактной линзы в течение последнего цикла моргания. Изменение положения вдоль вертикальной оси объясняется в основном тем, как каждая кромка контактной линзы взаимодействует с верхним и нижним веком. Поскольку большинство этих контактных линз различаются формой вдоль вертикальной оси, наблюдаются значительные различия в вертикальном положении. Контактные линзы из примеров 1 и 2 показывают смещение центра относительно височной кости, в то время как контактная линза 506 из примера 3 показывает смещение центра относительно носа. Этот сдвиг горизонтального смещения центра регулируется максимальной разностью полудиаметров по горизонтали. Предпочтительно иметь более короткий полудиаметр на стороне носа, чтобы манжета контактной линзы стремилась сместить центр контактной линзы в этом направлении. Перемещение трех контактных линз 502, 504 и 506 остается примерно одинаковым. Однако контактная линза 506 из примера 3 показывает лучшую стабильность при вращении. Диапазон углового перемещения составляет около половины того, который наблюдается на контактных линзах 502 и 504 в примерах 1 и 2.
В соответствии с другим аспектом примерного варианта осуществления настоящего изобретения предлагаемый способ обеспечивает квалифицированному специалисту большую гибкость в конструировании контактных линз. Можно представить регулировку оси симметрии таким образом, что в одном случае контур кромки контактной линзы симметричен относительно оси Y или вертикальной оси, так что одна и та же конструкция подходит как для левого, так и для правого глаза. Можно также представить, что контур кромки контактной линзы не имеет никакой симметрии вообще, так что контур кромки контактной линзы полностью соответствует геометрии века и форме глаза пациента.
Можно также рассмотреть случай, когда контур кромки контактной линзы достаточно характерен, так что пациенту очевидно, как следует держать контактную линзу на пальце или ладони перед введением. Для таких конструкций выбор положения второй ориентации для расчета разности площадей контакта между линзой и веком может соответствовать не ориентации, обеспечивающей максимальную энергию напряжения, а ориентации контактной линзы всего на 20 (двадцать) или 30 (тридцать) градусов от ее окончательного положения, так как пациент предварительно сориентирует контактную линзу на своем пальце перед введением.
Можно рассмотреть случай, когда выбирается один артикул из полного спектра рецепта, чтобы оптимизировать контур кромки контактной линзы и применить полученное решение для остальных артикулов. Можно также рассмотреть случай, когда каждый отдельный артикул оптимизируется за счет изменения по всему диапазону артикулов толщины в центре и на периферии контактных линз. Эти изменения толщины будут влиять на энергию деформации от манжеты контактной линзы на глазу, изменяя тем самым центрирование контактной линзы на глазу. Эти изменения центрирования изменят положение точек пересечения между контуром кромки контактной линзы и контуром век, что повлияет на разность площадей контакта между линзой и веком для каждого артикула.
Специалистам по оценке поведения контактных линз на глазу известно, что геометрия века меняется с направлением взгляда, особенно в вертикальном направлении. Очевидно, что такое изменение геометрии века будет влиять на поведение контактной линзы на глазу. Таким образом, существует также возможность улучшить конструкцию за счет учета в процессе конструирования изменения геометрии века в результате изменения направления взгляда. Кроме того, специалистам по оценке поведения контактных линз на глазу известно, что геометрия века различна у разных этносов. Таким образом, существует также возможность конструировать контуры кромки контактных линз в соответствии с населением, для которого предназначена конструкция контактной линзы. Настоящее изобретение может быть использовано для генерирования конструкций контактных линз для конкретных групп населения, в том числе представителей Кавказа, Азии (Китая, Японии), Африки или любого другого региона с конкретными биометрическими данными век и глаз.
Можно также предположить, что имеющиеся в продаже контактные линзы могут не обеспечивать наилучшее решение для пациентов с деформациями век, вызванными врожденными аномалиями, травмами или любыми иными причинами, влияющими на веко или заставляющими его аномально деформироваться. Эти деформации могут влиять на поведение контактной линзы настолько, что пациент может потребовать специальных контактных линз, соответствующих геометрии века. Настоящее изобретение может дать таким пациентам решение, которое позволит им носить контактные линзы без влияния на их поведение.
Хотя показанные и описанные варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, очевидно, что специалистам в данной области предоставляются возможности отступления от конкретных описанных и показанных конструкций и способов и их можно использовать, не выходя за пределы сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается отдельными конструкциями, описанными и показанными в настоящем документе, но все его конструкции должны быть согласованы со всеми модификациями, которые могут входить в объем приложенной формулы изобретения.