КОНСТРУКЦИЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНЗ ДЛЯ КОНТРОЛЯ БЛИЗОРУКОСТИ
OPHTHALMIC LENS STRUCTURE FOR MYOPIA CONTROL

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Перекрестные ссылки на смежные изобретения
Настоящая заявка истребует приоритет, заявленный в предварительной заявке США № 61/149193, поданной 02 февраля 2009 года, а также в безусловной заявке США № 12/697931, поданной 01 февраля 2010 года, которые полностью включены в настоящую заявку путем ссылки.
Предпосылки создания изобретения
Настоящее изобретение относится к конструкциям и способам профилактики, остановки и замедления развития близорукости.
Близорукость, также известная под названием миопия, представляет собой патологическое состояние светопреломляющей системы глаза, при котором полная оптическая сила глаза оказывается слишком высокой (слишком большой), что приводит к фокусированию лучей света от удаленных источников перед сетчаткой. Пациентом состояние воспринимается как размытость удаленных объектов, при этом степень размытости напрямую связана со степенью тяжести близорукости. Состояние часто впервые диагностируется в детстве, как правило, в школьном возрасте. Прогрессирование, или нарастание степени тяжести близорукости обычно отмечается у пациентов до начала периода полового созревания.
В патенте США № 6045578 предложены способы применения аксиальной продольной сферической аберрации (LSA) в конструкциях контактных линз в качестве меры замедления развития близорукости. Однако предложенный в нем подход не принимает во внимание конкретные характеристики волнового фронта/преломляющей способности глаза отдельного пациента или усредненные по группе данные, а также изменения размера зрачка, связанные с работой на ближнем расстоянии.
В патенте США № 7025460 предложены способы изменения кривизны поля изображения (внеосевое варьирование фокальной точки) в качестве меры замедления развития близорукости. Используемая в рамках подхода математическая логика оперирует понятием «расширенное уравнение для кривых второго порядка», которое предполагает, что в уравнения для простых кривых второго порядка дополнительно введены полиномы четных порядков. Указанные уравнения с дополнительными полиномами обрабатывают таким образом, что форма поверхности контактной линзы описываемой конструкции обеспечивает требуемую степень кривизны поля изображения. В описанном подходе рассматриваются конструкции линз с внеосевыми характеристиками. Оптические конструкции линз с использованием осесимметричных характеристик ранее не рассматривались. Изменения размера зрачка и волнового фронта, связанные с работой на ближнем расстоянии, также не рассматривались.
В патентах США №№ 2003/0058404 и 2008/0309882 предложен способ измерения волнового фронта глаза и индивидуальной коррекции волнового фронта глаза для замедления развития близорукости. Однако в нем не предусмотрены измерение волнового фронта для стимулов ближнего поля и учет различия между волновыми фронтами, измеренными для стимулов дальнего поля и ближнего поля. Изменения размера зрачка, связанные с работой на ближнем расстоянии, при разработке указанной конструкции также не рассматривались.
В патенте № EP 1853961 предложено измерять волновой фронт до и после работы на ближнем расстоянии. Затем выявленные изменения в аберрациях волнового фронта корректируют с помощью индивидуально подбираемых контактных линз. Данный подход не учитывает различия между волновыми фронтами, измеренными для стимулов дальнего поля и ближнего поля, поскольку рассматривается только волновой фронт до и после работы на ближнем расстоянии. Изменения размера зрачка, связанные с работой на ближнем расстоянии, при разработке указанной конструкции также не учитывались. Данные по группам или популяции при разработке конструкции для контроля роста глаза также не учитывались.
Таким образом, необходим более комплексный подход к замедлению или остановке развития близорукости. Именно такой подход и рассматривается в настоящей заявке.
Краткое описание изобретения
В одном аспекте настоящего изобретения способ и конструкция изготовления офтальмологических линз для контроля и замедления развития близорукости включают использование данных волнового фронта для корректируемого глаза. Такие офтальмологические линзы включают, например, контактные линзы, интраокулярные линзы, роговичные импланты и роговичные накладки. Кроме того, они могут включать геометрические паттерны для рефракционной хирургии роговой оболочки, например, лазерного кератомилеза in situ (ЛАСИК).
В другом аспекте настоящего изобретения описываемый способ и конструкции, используемые при изготовлении линз для замедления развития близорукости, применяют у пациентов с активными уровнями аккомодации.
В другом аспекте настоящего изобретения конструкция офтальмологической линзы, изготовленной в соответствии со способами, составляющими предмет настоящего изобретения, включает выпуклую поверхность с центральной оптической зоной, окруженной периферической зоной, которая в свою очередь окружена краевой зоной, и вогнутую поверхность, находящуюся в контакте с глазом пользователя; оптическая сила линзы в любой точке оптической зоны представляется в виде суммы оптической силы, рассчитанной из усредненного апикального осевого волнового фронта для дальнего поля, и корректирующего слагаемого, рассчитанного из разности, части кратного разности или кратного разности между оптическими силами, полученными из усредненных волновых фронтов для стимулов ближнего поля и дальнего поля в каждой точке (x), и разностей между оптическими силами, полученными из апикальных волновых фронтов для стимулов ближнего поля и дальнего поля; изготовленные в соответствии с такой конструкцией линзы могут использоваться для контроля и замедления развития близорукости.
В другом аспекте настоящего изобретения способ создания конструкции офтальмологической линзы включает этапы получения данных волнового фронта, преобразования данных волнового фронта в радиальную карту оптической силы и построения профиля оптической силы линзы.
В другом аспекте настоящего изобретения учитываются данные волнового фронта для всей популяции.
В другом аспекте настоящего изобретения учитываются данные волнового фронта для подгруппы популяции.
В другом аспекте настоящего изобретения учитываются данные волнового фронта для отдельного пациента.
В другом аспекте настоящего изобретения данные волнового фронта представляют собой результат усреднения множества файлов с данными волновых фронтов.
В другом аспекте настоящего изобретения профиль оптической силы для конструкции линзы рассчитывают путем усреднения по всем меридианам для получения осесимметричной формы.
В другом аспекте настоящего изобретения профиль оптической силы для конструкции линзы рассчитывается как значение, обратное профилю оптической силы для ближнего зрения.
В другом аспекте настоящего изобретения профиль оптической силы для конструкции линзы рассчитывают путем нейтрализации отрицательной аберрации профиля оптической силы для ближнего зрения.
В другом аспекте настоящего изобретения профиль оптической силы для конструкции линзы рассчитывают путем прибавления расстояния к профилям оптической силы волнового фронта для ближнего поля.
В другом аспекте настоящего изобретения профиль оптической силы для конструкции линзы рассчитывают путем прибавления кратного расстояния к профилям оптической силы волнового фронта для ближнего поля.
В другом аспекте настоящего изобретения профиль оптической силы для конструкции линзы рассчитывают путем прибавления части кратного расстояния к профилям оптической силы волнового фронта для ближнего поля.
В другом аспекте настоящего изобретения способы разработки линз для замедления развития близорукости кодируются в виде инструкций, например, машинных инструкций, и вводятся в виде программы в компьютер.
В другом аспекте настоящего изобретения предмет изобретения включает исполняемые инструкции для разработки линз для замедления развития близорукости. Способ включает преобразование характеризующих глаз данных волнового фронта в радиальную карту оптической силы, построение профиля оптической силы линзы и использование полученного профиля оптической силы для разработки конструкции линзы, имеющей выпуклую поверхность с центральной оптической зоной, окруженной периферической зоной, которая в свою очередь окружена краевой зоной, и вогнутую поверхность, находящуюся в контакте с глазом пользователя; оптическая сила линзы в любой точке оптической зоны представляется в виде суммы оптической силы, рассчитанной из усредненного апикального волнового фронта для дальнего поля, и корректирующего слагаемого, рассчитанного из разности, части кратного разности или значения, кратного разности между оптическими силами, полученными из усредненных волновых фронтов для стимулов ближнего поля и дальнего поля в каждой точке, и разностей между оптическими силами, полученными из апикальных волновых фронтов для стимулов ближнего поля и дальнего поля.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 показаны отклонение волнового фронта (слева) и рассчитанный профиль оптической силы (справа) для одного и того же глаза.
На ФИГ. 2 показаны профили оптической силы в зависимости от расстояния до центра. Слева приведены все имеющиеся меридианы, справа показаны средние, максимальные и минимальные профили.
На ФИГ. 3 приведены средние профили оптической силы для отдельных пациентов и усредненный по группе профиль для аккомодационного на расстоянии 3 м.
На ФИГ. 4 приведены средние профили оптической силы для отдельных пациентов и усредненный по группе профиль для аккомодационного на расстоянии 0,33 м.
На ФИГ. 5 приведены усредненные по группе профили оптической силы для аккомодационного на дальнем и ближнем расстояниях.
На ФИГ. 6 приведена степень увеличения оптической силы, учитываемая в конструкции линзы для нейтрализации естественного отрицательного сдвига силы в усредненных по группе данных оптической силы, полученных из волновых фронтов для стимулов ближнего поля.
На ФИГ. 7 приведена степень увеличения оптической силы, учитываемая в конструкции линзы для возврата профиля оптической силы, полученного из волновых фронтов для стимулов ближнего поля и имеющего явный естественный отрицательный сдвиг оптической силы, обратно к профилю оптической силы волнового фронта для стимулов дальнего поля.
На ФИГ. 8 приведен итоговый профиль оптической силы линзы, полученный способом, описываемым в настоящей заявке.
На ФИГ. 9 приведена степень увеличения оптической силы, учитываемая в конструкции линзы для сдвига профиля оптической силы, полученного из волновых фронтов для стимулов ближнего поля и имеющего явный естественный отрицательный сдвиг оптической силы, обратно к профилю оптической силы волнового фронта для стимулов дальнего поля и далее.
На ФИГ. 10 приведен информационный поток при практической реализации одного из аспектов способа, составляющего предмет настоящего изобретения.
На ФИГ. 11A-11B приведены профили оптической силы линз, разработанных в соответствии с одним из аспектов способа, составляющего предмет настоящего изобретения.
На ФИГ. 12A-12C приведены профили оптической силы линз, разработанных в соответствии с одним из аспектов способа, составляющего предмет настоящего изобретения.
На ФИГ. 13A-13C приведены профили оптической силы линз, разработанных в соответствии с одним из аспектов способа, составляющего предмет настоящего изобретения.
На ФИГ. 14A-14B приведены профили оптической силы линз, разработанных в соответствии с одним из аспектов способа, составляющего предмет настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Способы, составляющие предмет настоящего изобретения, включают использование данных волнового фронта для создания и производства контактных линз, которые могут использоваться для лечения, замедления, а иногда и полной остановки развития близорукости. У пациента собираются данные волнового фронта глаза для стимулов как дальнего поля, так и ближнего поля, с использованием датчика волнового фронта, например, системы полного офтальмологического анализа COAS (компания Wavefront Sciences Inc, Альбукерке, штат Нью-Мексико, США). Полученные данные волнового фронта, как правило, представлены в виде коэффициентов в разложении по полиномам Цернике, но могут также быть представлены в виде набора высот волнового фронта в точках с заданными декартовыми или полярными координатами. Предпочтительная система обозначения коэффициентов Цернике изложена как способ Американского оптического общества (OSA) и зафиксирована в стандарте ANSI Z80.28.
Описываемый способ разработки линз для отдельных пациентов основывается на индивидуальных данных пациентов, на усредненных данных по подгруппе популяции или на усредненных данных по популяции. Описываемый способ может также использоваться для получения осесимметричной конструкции линзы, в которой все меридианы оптической зоны идентичны, или неосесимметричной конструкции линзы, в которой каждый меридиан выбирается индивидуально на основе анализа данных волнового фронта. В ряде вариантов осуществления настоящего изобретения также учитываются известные изменения размера зрачка при аккомодации или изменении яркости освещения.
Предпочтительный способ создания конструкции офтальмологической линзы частично основан на данных волнового фронта глаза и включает следующие этапы.
1. У пациентов собирают данные волнового фронта глаза для стимулов дальнего поля и ближнего поля, с использованием датчика волнового фронта.
2. Каждый волновой фронт преобразуют в карту оптической силы путем оценки радиальных угловых коэффициентов в направлении оси z, определяемой как ось, расположенная в направлении «спереди назад», т.е. вдоль зрительной оси через центр зрачка.
3. Затем рассчитывают аксиальные фокусные расстояния (т.е. пересечение радиальной нормали с осью z), а полученные показатели преобразуются в значения оптической силы (фиг. 1).
В другом варианте осуществления описываемого способа карта оптической силы составляется на основе набора оцененных коэффициентов Цернике для волнового фронта с использованием полиномов Цернике для оптической силы,  следующим образом (см. Iskander et al., 2007, прилагается к настоящему документу):
(1)
где  - коэффициент в разложении волнового фронта по полиномам Цернике,  соответствующие радиусу зрачка;
<mrow><msub><mi>Ψ</mi><mi>j</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>ρ</mi><mo>,</mo><mi>θ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><msqrt><mrow><mn>2</mn><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msqrt><msubsup><mi>Q</mi><mi>n</mi><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>ρ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mi>cos</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>m</mi><mi>θ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>m</mi><mo>></mo><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><msqrt><mrow><mn>2</mn><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msqrt><msubsup><mi>Q</mi><mi>n</mi><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>ρ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mi>sin</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>m</mi><mi>θ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>m</mi><mo><</mo><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><msqrt><mrow><mi>n</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msqrt><msubsup><mi>Q</mi><mi>n</mi><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>ρ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow>
(2)
а также
<mrow><msubsup><mi>Q</mi><mi>n</mi><mi>m</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>ρ</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>s</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mo>|</mo><mi>m</mi><mo>|</mo><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2</mn><mo>−</mo><mi>q</mi></mrow></munderover><mrow><mfrac><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mo>−</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>s</mi></msup><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mi>s</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>!</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>s</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mi>s</mi><mo>!</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mo>|</mo><mi>m</mi><mo>|</mo><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2</mn><mo>−</mo><mi>s</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>!</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mo>|</mo><mi>m</mi><mo>|</mo><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2</mn><mo>−</mo><mi>s</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>!</mo></mrow></mfrac><msup><mi>ρ</mi><mrow><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>s</mi><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msup></mrow></mstyle></mrow>
(3)
и
.
Размеры зрачка также оцениваются либо непосредственно по результатам измерения волнового фронта, либо путем независимого измерения зрачка (например, с использованием пупиллометра). Если размер зрачка определяется независимо от измерения волнового фронта, измерение должно проводиться в аналогичных условиях освещения и при фокусировании пациента на дальних и ближних объектах, которые соответствуют уровням аккомодационных стимулов, использованных при измерении волнового фронта (например, уровни аккомодационных стимулов 0D и 3D). Для составления карт волнового фронта достаточного диаметра предпочтительно проводить измерение волнового фронта в условиях от умеренного до приглушенного освещения. Волновые фронты для стимулов ближнего поля и дальнего поля должны измеряться в одинаковых условиях освещенности, например, при освещенности 50 кандел на квадратный метр или ниже.
Офтальмологические линзы, изготовленных с соответствии с принципами настоящего изобретения, имеют следующие конструктивные элементы и характеристики:
а) выпуклую поверхность с центральной оптической зоной, окруженной периферической зоной, которая в свою очередь окружена краевой зоной, и вогнутую поверхность, находящуюся в контакте с глазом пользователя;
б) оптическая сила линзы в любой точке оптической зоны представлена в виде суммы оптической силы, рассчитанной из усредненного апикального волнового фронта для дальнего поля, и корректирующего слагаемого, рассчитанного из разности, части кратного разности или кратного разности между оптическими силами, полученными из усредненных волновых фронтов для стимулов ближнего поля и дальнего поля в каждой точке (x), и разностей между оптическими силами, полученными из апикальных волновых фронтов для стимулов ближнего поля и дальнего поля; оптическая сила линзы может использоваться для контроля или замедления развития близорукости.
Файлы данных проходят процесс первичной проверки, во время которой анализируют коэффициенты Цернике для волнового фронта, размеры зрачков и карты оптической силы для выявления тенденций в динамике волнового фронта и отбрасывания недостоверных или неверных данных (например, с помощью программного пакета Wavefront File Management).
При получении множества наборов данных по волновым фронтам (что является предпочтительным) создаваемые карты оптической силы могут быть усреднены для снижения вероятности случайных ошибок и вариабельности, связанных с такими факторами, как микрофлуктуации аккомодации.
Следующий этап описываемого процесса заключается в создании усредненного профиля оптической силы. Он рассчитывается путем усреднения всех принимаемых во внимание полумеридианов данных оптической силы (т.е. рассчитывается средняя функция от радиальной полярной координаты без учета азимутальной/меридиональной угловой координаты). Такой профиль может быть создан для отдельного пациента или для усредненной группы. Если предполагается (что является предпочтительным), что азимутальная частота не оказывает значительного влияния выше 4-го порядка, то необходимо наличие по меньшей мере 8 меридианов. Предпочтительно наличие по меньшей мере 32 меридианов.
На фиг. 2 представлены профили оптической силы в зависимости от радиальной координаты (расстояния до центра). Слева приведены данные для всех измеренных полумеридианов. Они могут использоваться для разработки неосесимметричных конструкций линз. Справа показаны средние, максимальные и минимальные профили оптической силы. Среднее значение может рассчитываться с использованием любой стандартной процедуры арифметического усреднения, включая, помимо прочего, нахождение арифметического среднего, медианного среднего или геометрического среднего. Полученный средний профиль оптической силы может быть использован для разработки индивидуальной линзы для отдельного пациента или усредненной по популяции линзы осесимметричного типа.
На фиг. 3 приведены средние профили оптической силы правого глаза для отдельных пациентов и усредненный по группе профиль для аккомодационного на расстоянии 6 м (т.е. аккомодационный стимул на уровне 0,17 D). Это приблизительно соответствует дальнему зрению.
На фиг. 4 приведены средние профили оптической силы левого глаза для отдельных пациентов и усредненный по группе профиль для аккомодационного на расстоянии 0,33 м (т.е. аккомодационный стимул на уровне 3,0 D). Это соответствует ближнему зрению.
Усредненные по группе профили оптической силы для аккомодационного на дальнем и ближнем расстояниях приведены вместе на фиг. 5. Затем данные используются для построения профиля оптической силы, необходимого для линз контроля близорукости.
Способы разработки офтальмологических линз на основе профиля оптической силы
Для разработки конструкции оптической линзы для контроля близорукости могут использоваться различные источники данных, например, следующие:
индивидуальная конструкция на основе индивидуальных данных отдельного пациента, или
усредненная по группе конструкция на основе данных для подгруппы популяции (например, азиатские подростки в возрасте от 10 до 16 лет), или
усредненная по популяции конструкция на основе имеющихся данных (например, все страдающие близорукостью пациенты).
Кроме того, способы, составляющие предмет настоящего изобретения, позволяют получать как осесимметричные, так и неосесимметричные конструкции линз. При усреднении данных по всем принимаемым во внимание полумеридианам (см. фиг. 5) полученный средний профиль можно использовать для создания осесимметричных конструкций.
Сохранение имеющихся данных для каждого полумеридиана (фиг. 2 слева) позволяет создавать неосесимметричные конструкции. Формы неосесимметричных коррекций, помимо прочего, включают коррекцию торических и сферо-цилиндрических аберраций, а также сферо-цилиндрических аберраций с учетом аберраций высоких порядков. Торические аберрации включают правильный и неправильный астигматизм.
Дальнейшее уточнение конструкций, полученных с использованием способов, составляющих предмет настоящего изобретения, основано на учете размера зрачка пациента (или группы пациентов). Как правило, естественный размер зрачка для уровней аккомодации к стимулам ближнего поля меньше, чем для уровней аккомодации к стимулам дальнего поля. Поэтому при разработке конструкции на основе фовиального (осевого) зрения необходимое изменение оптической силы для коррекции ближнего зрения, полученное по результатам анализа волнового фронта для ближнего поля, может быть ограничено оптической зоной с диаметром, соответствующим меньшему размеру зрачка, который пациент имел при измерении волнового фронта со стимулом ближнего поля. За пределами этой внутренней центральной области оптическая конструкция линзы может переходить в конструкцию, необходимую для обеспечения дальнего зрения.
Ниже изложены примеры способов разработки конструкции линзы на основе усредненных данных по всем принимаемым во внимание полумеридианам. Такие подходы позволяют создавать осесимметричные конструкции линзы, не требующие стабилизации для сведения к минимуму вращения линзы на глазу.
Способ 1
В первом способе в качестве отправной точки для разработки конструкции линзы используется результат усреднения по меридианам профилей оптической силы, полученных по результатам анализа волнового фронта для ближнего поля. В конструкции предполагается увеличение оптической силы линзы (более положительная оптическая сила) с увеличением диаметра по хорде от центра линзы. Учитываемая степень увеличения оптической силы рассчитывается таким образом, чтобы нейтрализовать естественный отрицательный сдвиг оптической силы, проявляющийся в усредненных по группе профилях, полученных из волновых фронтов для стимулов ближнего поля (фиг. 6). Черными стрелками показано необходимое увеличение оптической силы. Таким образом, волновой фронт для ближнего зрения корректируется до нулевых изменений профиля оптической силы.
Способ 2
Во втором способе в качестве отправной точки для разработки конструкции линзы опять используется результат усреднения по меридианам профилей оптической силы, полученных по результатам анализа волнового фронта для ближнего поля. Однако в этом случае конечной целью корректировки является усредненный по меридианам профиль оптической силы, полученный по результатам анализа волнового фронта для дальнего поля. В конструкции предполагается увеличение оптической силы линзы (более положительная оптическая сила) с увеличением диаметра по хорде от центра линзы. Учитываемая степень увеличения оптической силы рассчитывается таким образом, чтобы вернуть профиль оптической силы, полученный из волновых фронтов для стимулов ближнего поля и имеющий явный естественный отрицательный сдвиг оптической силы, обратно к профилю оптической силы волнового фронта для стимулов дальнего поля (фиг. 7). Черными стрелками показано необходимое увеличение оптической силы. Если пациенту необходима коррекция дальнего зрения -3,00 D, профиль оптической силы линзы в этом случае будет иметь значение -3,00 D в центре, при смещении луча от центра на 0,6 мм необходимое увеличение оптической силы составит примерно 0,25 D (полная оптическая сила -2,75), при смещении луча от центра на 1 мм необходимое увеличение оптической силы составит приблизительно 0,5 D (полная оптическая сила -2,5). На фиг. 7 показан полученный из волновых фронтов профиль оптической силы, а на фиг. 8 показан итоговый профиль оптической силы линзы для коррекции как отклонения в центре, так и профиля в направлении к периферии линзы, полученный на основе описываемого в настоящей заявке способа. Несмотря на то что в обсуждаемом примере приведена реальная конструкция линзы с областью смещений луча от центра до 1,6 мм (диаметр 3,2 мм), необходимо понимать, что при определении данных волнового фронта до большего диаметра конструкция линзы захватит большую область. Также необходимо понимать, что при использовании соответствующих математических способов конструкция линзы может быть экстраполирована до смещений луча от центра вплоть до 4 мм.
На фиг. 8 показан итоговый профиль оптической силы линзы, полученный на основе описываемого в настоящей заявке способа.
Способ 3
В другом варианте осуществления настоящего изобретения в качестве отправной точки для разработки конструкции линзы опять используется результат усреднения по меридианам профилей оптической силы, полученных по результатам анализа волнового фронта для ближнего поля. Однако в этом случае конечной целью корректировки является удвоенное отличие от усредненного по меридианам профиля оптической силы, полученного по результатам анализа волнового фронта для дальнего поля. Несмотря на то что удвоенное отличие в данном случае является предпочтительным, может использоваться степень корректировки до четырехкратной разности между профилями оптической силы, полученными по результатам анализа волновых фронтов для стимулов ближнего и дальнего поля. В такой конструкции предполагается увеличение оптической силы линзы (более положительная оптическая сила) с увеличением диаметра по хорде от центра линзы. Учитываемая степень увеличения оптической силы рассчитывается таким образом, чтобы вернуть профиль оптической силы, полученный из волновых фронтов для стимулов ближнего поля и имеющий явный естественный отрицательный сдвиг оптической силы, обратно к профилю оптической силы волнового фронта для стимулов дальнего поля и далее (фиг. 9). Черными стрелками показано необходимое увеличение оптической силы. Также необходимо понимать, что могут использоваться и кратности коррекции менее единицы, например, 0,5 от разности между двумя профилями. Такая коррекция может обеспечить лучшее приближение к естественному зрению для пациента и представляет собой реализацию принципов настоящего изобретения.
В способах 1-3 профили оптической силы для конструкции линзы рассчитывались следующим образом: Профили описываются следующими
<mrow><mi>P</mi><mi>o</mi><mi>w</mi><mi>Pr</mi><mi>o</mi><mi>f</mi><mo>=</mo><mi>R</mi><mi>P</mi><msub><mi>D</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>R</mi><mi>P</mi><msub><mi>D</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></msub><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>R</mi><mi>P</mi><msub><mi>N</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></msub><mo>−</mo><mi>R</mi><mi>P</mi><msub><mi>D</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mi>R</mi><mi>P</mi><msub><mi>N</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
математическими уравнениями:
где RPD(x) - оптическая сила, полученная из усредненных волновых фронтов для стимулов дальнего поля в точке, смещенной от оси на расстояние x, RPN(x) - оптическая сила, полученная из усредненных волновых фронтов для стимулов ближнего поля в точке, смещенной от оси на расстояние x, k(x) - любая соответствующая целям настоящего изобретения математическая функция, например, постоянный множитель, предпочтительное значение которого находится в диапазоне от 1 до 2, однако диапазон приемлемых значений равен от 0,25 до 4, либо функция, зависимость которой от x является обратной к зависимости эффекта Стайлса-Кроуфорда. В некоторых случаях функция RPD может быть заменена на прямую линию с нулевым угловым коэффициентом. RPD(0) представляет оптическую силу, полученную из усредненных апикальных волновых фронтов для стимулов дальнего поля, а RPN(0) - оптическую силу, полученную из усредненных апикальных волновых фронтов для стимулов ближнего поля, в точке, смещенной от оси на расстояние x.
В способах 4-6 используются данные из всех принимаемых во внимание полумеридианов (без усреднения по полумеридианам). Подход позволяет создавать неосесимметричные конструкции линзы, которые требуют стабилизации для сведения к минимуму вращения линзы на глазу.
Способ 4
В данном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве отправной точки для разработки конструкции линзы используются меридианные профили оптической силы, полученные по результатам анализа волнового фронта для ближнего поля. В конструкции предполагается увеличение оптической силы линзы (более положительная оптическая сила) с увеличением диаметра по хорде от центра линзы. Учитываемая степень увеличения оптической силы рассчитывается таким образом, чтобы нейтрализовать естественный отрицательный сдвиг оптической силы, проявляющийся в усредненных по группе профилях, полученных из волновых фронтов для стимулов ближнего поля.
Для каждого меридиана и точки на хорде, в которой оптическая сила отрицательна, в результате коррекции оптическая сила будет снова равна нулю. Этот подход аналогичен способу 1, но используется для всех точек на всех меридианах, а не только для среднего меридиана, как в способе 1.
Способы 5 и 6
Эти способы аналогичны способам 2 и 3, соответственно. В способе 5 в каждой точке с отрицательной оптической силой для профиля, полученного из волнового фронта для ближнего поля, оптическая сила корректируется до совпадения с соответствующей точкой на профиле, полученном из волнового фронта для дальнего поля. В подавляющем большинстве случаев профиль оптической силы, полученный из волнового фронта для дальнего поля, будет более положительным в каждой точке, однако в некоторых случаях может возникнуть необходимость и в отрицательной коррекции.
В способе 6 в каждой точке с отрицательной оптической силой для профиля, полученного из волнового фронта для ближнего поля, оптическая сила корректируется на величину, вдвое большую необходимой для совпадения с соответствующей точкой на профиле, полученном из волнового фронта для дальнего поля. Если в некоторой точке профиль оптической силы, полученный из волнового фронта для дальнего поля, окажется отрицательным, процедура может быть модифицирована таким образом, чтобы по умолчанию считать оптическую силу в данной точке равной нулю.
Способ 7
Диаметр волнового фронта для ближнего поля равен приблизительно 3,5 мм (отклонение луча от центра 1,75 мм), тогда как для волнового фронта для дальнего поля он равен приблизительно 4 мм (отклонение луча от центра 2 мм). Профиль оптической силы в пределах центральной зоны диаметром (в данном случае) 3,5 мм может быть рассчитан, следуя описанным выше способам 1-6. От края центральной области диаметром 3,5 мм до края оптической зоны (например, 7 мм) профиль оптической силы линзы может быть рассчитан, исходя из волнового фронта для дальнего поля (см. черные стрелки в диапазоне от 1,75 до 2 мм для волнового фронта дальнего поля). Если волновой фронт для дальнего поля не доходит до края оптической зоны диаметром 7 мм, искомый профиль может быть получен экстраполяцией профиля оптической силы, полученного из волнового фронта для дальнего поля, либо его асимптотическим продолжением.
В данном подходе к созданию линзы приняты меры по сведению к минимуму потерь зрения, связанных с коррекцией волнового фронта для ближнего поля с целью контроля роста глаза. Это достигается путем введения более оптимизированной для волнового фронта дальнего поля коррекции для той оптически активной части линзы (периферийной части оптической зоны), которая становится «активной» в результате увеличения размера зрачка при использовании дальнего зрения.
Альтернативный подход, в котором не оптимизируется дальнее зрение, но улучшается контроль за ростом глаза, заключается в экстраполяции коррекции профиля оптической силы для волнового фронта ближнего поля от края имеющегося волнового фронта ближнего поля наружу до края оптической зоны диаметром 7 мм.
Информационный поток при практической реализации данного способа показан на фиг. 10.
Использование данного способа для создания конкретной конструкции линзы с коррекцией астигматизма или торических аберраций проиллюстрировано на фиг. 11. На фиг. 11A показан профиль оптической силы, полученный вычитанием средних величин оптических сил, полученных из волновых фронтов для стимулов ближнего поля, из соответствующих величин для стимулов дальнего поля. На фиг. 11B показаны меридианы стандартных торических линз с оптической силой -6,00DS -2,00 DC ×135.
На фиг. 12 показаны подробные профили оптической силы для конкретных конструкций сферических линз, полученных с использованием описываемого способа, с апикальными оптическими силами -1,00 DS, -3,00 DS и -6,00 DS. На фигуре приведены оптические силы на оси и их изменение при движении к периферии оптической зоны линзы.
На фиг. 13 показаны подробные профили оптической силы для конкретных конструкций сферических линз, полученных с использованием описываемого способа, с апикальными оптическими силами -9,00 DS, и торических линз с оптическими силами -1,00DS -1,00 DC ×45 и -3,00 DS -1,00 DC ×0. На фигуре приведены оптические силы на оси и их изменение при движении к периферии оптической зоны линзы.
На фиг. 14 показаны подробные профили оптической силы для конкретных конструкций астигматических или торических линз, полученных с использованием описываемого способа, с апикальными оптическими силами -6,00DS -2,00 DC ×135 и -9,00 DS -1,00 DC ×90. На фигуре приведены оптические силы на оси и их изменение при движении к периферии оптической зоны линзы.
Способы, составляющие предмет настоящего изобретения, могут быть реализованы как машиночитаемые коды на машиночитаемом носителе. Указанный машиночитаемый носитель представляет собой любое устройство для хранения данных, которое позволяет хранить данные с их последующим считыванием в компьютерную систему. Примеры машиночитаемого носителя включают постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, диски CD-ROM и DVD, магнитную ленту, оптические устройства хранения информации. Указанный машиночитаемый носитель может также быть распределен по группе связанных сетью компьютеров так, что указанные машиночитаемые коды хранятся и выполняются в распределенной среде.
Настоящее изобретение может быть практически реализовано с использованием технологий компьютерного программирования и разработки, включая компьютерное программное обеспечение, прошивки, аппаратное обеспечение, а также их любое сочетание или комплект. Любая подобная готовая программа, представленная в виде совокупности машиночитаемых кодов, может быть физически реализована или записана на один или несколько машиночитаемых носителей, тем самым представляя собой компьютерный программный продукт, т.е. изделие, изготовленное в соответствии с принципами настоящего изобретения. Указанные машиночитаемые носители могут представлять собой, например, жесткий диск, гибкий диск, оптический диск, магнитную ленту, полупроводниковое запоминающее устройство, такое как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и т.д., либо могут представлять собой любую приемо-передающую среду, такую как сеть Интернет или любую иную сеть или систему связи. Содержащее компьютерные программы изделие может быть получено и (или) использовано путем запуска программы непосредственно с одного носителя, путем копирования программы с одного носителя на другой носитель или путем передачи программы по сети.
Устройства в соответствии с принципами настоящего изобретения могут также представлять собой одну или несколько систем обработки данных, включающих, помимо прочего, центральный процессор (ЦП), память, устройства хранения, устройства обеспечения связи/подключения к сети, серверы, устройства ввода-вывода либо любую часть одной или нескольких систем обработки данных, включая программное обеспечение, прошивку, аппаратное обеспечение или любое их сочетание или комплект, которые используются при реализации настоящего изобретения, сформулированного в представленных ниже пунктах формулы изобретения.
Информация от пользователя может вводиться с использованием клавиатуры, мыши, пера, голоса, сенсорного экрана или иного средства, с помощью которого человек может вводить данные в компьютер, в том числе включая другие программы, например, прикладные программы.
Специалист в области информационных технологий сможет совместить описываемое в настоящей заявке программное обеспечение с соответствующим компьютерным аппаратным обеспечением общего или специального назначения для создания компьютерной системы или подсистемы, реализующей способ, составляющий предмет настоящего изобретения.
Указанные способы, реализованные, например, в машинных инструкциях на машиночитаемом носителе, используются для получения описанных выше конструкций линз. Созданные в соответствии с одним из описанных выше способов конструкции линз используются для изготовления линз. Предпочтительно указанные линзы представляют собой контактные линзы. Типичные материалы, которые могут использоваться для изготовления мягких контактных линз, помимо прочего, включают силиконовые эластомеры, силиконсодержащие макромеры, которые, помимо прочего, включают макромеры, описанные в патентах США №№ 5371147, 5314960 и 5057578, которые полностью включены в настоящую заявку путем ссылки, гидрогели, силиконсодержащие гидрогели и т.п., а также их сочетания. Более предпочтительным материалом является силоксан или материал, содержащий силоксановые группы, включая, помимо прочего, макромеры полидиметилсилоксана, метакрилоксипропилсилоксаны и их смеси, силиконовый гидрогель или гидрогель. Примеры таких материалов включают, помимо прочего, следующие материалы: аквафилкон, этафилкон, генфилкон, ленефилкон, сенофилкон, балафилкон, лотрафилкон и галифилкон.
Для полимеризации материала линз могут использоваться любые подходящие для этого способы. Например, материал для изготовления линз может быть помещен в форму для литья и полимеризован с использованием термической, радиационной, химической, электромагнитной полимеризации и т.д., либо их сочетания. Предпочтительно изготовление осуществляется с использованием ультрафиолетового излучения или полного спектра видимого излучения. Более конкретно, точные параметры условий полимеризации материала линзы зависят от выбранного материала и изготавливаемой линзы. Соответствующие процессы описаны в патентах США №№ 4495313, 4680336, 4889664, 5039459 и 5540410, которые полностью включены в настоящую заявку путем ссылки.
Формование контактных линз в рамках настоящего изобретения можно осуществлять любым подходящим способом. Одним из таких способов является изготовление вкладыша формы на токарном станке. Вкладыши формы в свою очередь используются для создания форм для литья. Затем соответствующий материал для изготовления линзы помещается в форму для литья, выполняется прессование и полимеризация материала с целью изготовления линз, составляющих предмет настоящего изобретения. Специалисту в данной области будет очевидно, что линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, можно изготавливать с использованием других известных способов.